KR20090021737A - 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법 - Google Patents

무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선중계기에 수신되는 귀환 간섭신호를 제거하여 고품질의 통신서비스를 제공할 수 있는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 무선중계기에 있어서 수신되는 신호에 포함된 귀환 간섭신호를 자기상관 연산을 통해 적응적으로 추정 및 제거하는 디지털 신호 처리부를 갖는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법을 제공한다.
따라서 본 발명은 귀환되는 간섭신호를 자기상관 연산 등을 통해 적응적으로 제거할 수 있으며, 기준신호를 설정하지 않으므로 다양한 통신시스템에 적용 가능한 유용한 효과가 있다.
무선중계기, 기지국, 귀환신호, IIR필터.

Description

무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법{Interference cancellation apparatus and method for wireless repeaters}
본 발명은 기지국으로부터 수신된 신호를 단말기 등에 중계하는 무선중계기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무선중계기의 수신안테나로 수신되는 귀환 간섭신호를 제거하여 고품질의 통신서비스를 제공할 수 있는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법에 관한 것이다.
최근 통신시장은 W-CDMA(wideband code division multiple access)와 같은 3세대 이동통신과 와이브로(WiBro, Wireless Broadband Internet) 등 차세대 통신 인프라에 대한 투자가 본격화되고 있으며, 그에 따른 중계기 설비에 대한 투자도 급증하고 있다.
이중에서 무선중계기(Radio Repeater)는 기지국을 신설하거나 중계 차량을 운용하기 부적합한 차폐된 공간, 지하 상가, 터널, 지하 주차장 등 음영 지역에 주로 사용되는 장비로서, 차폐 공간이나 음영 지역에 상존하는 신호 중에서 중계하고 자 하는 미약한 신호를 추출하여 저잡음으로 증폭한 후, 안테나를 통해 재방사하여 불감 지역에서도 무선 전화 및 무선 호출의 수신을 가능하도록 하는 기기이다.
이러한 무선중계기는 기존의 광 중계기(Optical Repeater)나 마이크로웨이브 중계기(Microwave Repeater), 변파중계기(Frequency Change Hopping Type Repeater) 등과 비교하여 볼 때에 경제적인 측면과 설치의 용이성 측면에서 경쟁력을 가지므로 그에 대한 시설 투자가 점차 증가하고 있다.
도 1,2는 상기한 무선중계기와 무선중계시스템을 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이 무선중계기(10)는 기지국에서 전파를 수신하여 이를 증폭한 후 서비스 영역으로 방사하는 순방향 링크와, 서비스 영역에서 전파를 수신하여 이를 증폭한 후 기지국으로 송신하는 역방향 링크를 갖는다.
이러한 순방향 링크와 역방향 링크는 모두 같은 구조를 가지므로 편의상 순방향 링크의 작동과정만 설명하면, 중계하고자 하는 고주파 신호가 수신안테나(11)를 통하여 수신된 후, 수신 필터부(12)로 입력된다. 따라서 수신필터부(12)는 수신 신호를 대역 통과 필터링한 후 필터링된 수신 신호를 증폭부(13)로 전달하고, 증폭부(13)는 필터링된 수신 신호를 증폭한 후 송신안테나(14)를 통하여 서비스 영역으로 전송한다.
그러나 이와 같은 종래의 무선중계기(10)는 단순히 수신 신호를 증폭하여 송신하므로 송수신안테나(11)(14)간의 이격도(Isolation)가 좋지 못하여 송신안테나(14)에서 송신한 신호가 도 2에서와 같이 다시 수신안테나(11)로 귀환(feedback)되는 현상이 발생되었다.
따라서 귀환된 신호는 원래 신호와 함께 증폭되어 송신안테나(14)로 다시 송출되므로 무선중계기가 발진하는 문제점이 있으며, 이러한 발진 현상은 송신안테나(14)의 송신 신호가 강한 대형 무선중계기에 있어서 더욱 많은 문제를 일으키게 된다.
특히, 도 2에서 도시한 바와 같이 무선 환경이 열악한 도심지 외곽이나 교외지역, 건물 밀집지역 등의 경우에는 귀환 신호가 전파 반사체에 의해 다중경로를 갖거나, 자동차 또는 보행자 등과 같은 이동체 등에 의해 시간적으로 변화되는 특성을 가지므로 귀환 신호의 제거를 어렵게 하였다.
따라서 종래에는 귀환 신호의 간섭현상으로 인하여 통신 품질이 저하될 수밖에 없고, 이로 인하여 무선중계기를 확대 설치할 수 없는 주된 원인이 되었다.
한편, 종래에는 상기한 문제점을 해결하고자 무선중계기의 송신안테나와 수신안테나를 분리하여 원격지에 설치하는 방법도 시도되었다. 그러나 송수신안테나의 이격도가 중계기의 이득보다 크게 되도록 송수신안테나를 멀리 이격시켜 설치해야 하므로 설치비용이 증가하는 문제점이 있고, 송신 신호의 귀환 현상을 충분히 경감할 수 있도록 중계 장치의 이득을 줄여서 설계하여야 하는 많은 제약이 있었다.
그리고 종래에는 상기한 문제점을 해결하기 위하여 방향성이 우수한 지향성 안테나나 송수신안테나 사이에 차폐막을 설치하여 간섭신호의 크기를 줄이는 방법들도 사용되었다. 그러나 차폐물이나 지향성 안테나는 그 설치에 있어서 번거롭고, 고가의 신호 처리장치를 필요로 하는 단점이 있었으며, 근본적으로 다중경로와 시간적으로 변화되는 귀환 신호를 제거하기에는 많은 한계점이 노출되었다.
또한 종래에는 상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 기지국으로부터 전송되는 신호의 파일럿 신호(Pilot Signal)를 이용하여 무선중계기의 송수신안테나 간 채널을 추정하는 방법도 고려되었다. 그러나 이 방법은 무선중계기의 출력신호의 귀환 특성으로 인해 적용이 힘들며, 다양한 통신 시스템에 적용이 곤란하였다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 귀환되는 간섭신호의 제거를 통해 통신 품질을 높일 수 있는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 귀환 신호가 다중경로를 갖거나 시간적으로 변화되더라도 이를 적응적으로 추정하여 제거할 수 있는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치는 무선중계기에 있어서, 수신되는 신호에 포함된 귀환 간섭신호를 수신 신호의 자기상관 연산을 통해 송수신 안테나 간 귀환 채널의 다중 경로를 모두 검색 한 후 간섭 신호로써 영향이 가장 큰 경로의 채널부터 선택하여 순차적으로 채널 이득과 위상을 추정, 간섭 신호를 제거하는 디지털 신호 처리부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법은 무선중계기의 귀환 간섭신호를 제거하는 것에 있어서, 수신된 신호를 자기상관 연산하는 자기상관 연산단계와; 상기 자기상관 연산단계를 통해 계산된 자기상관 함수의 전력을 구하여 그 중 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 시간지연 값을 추정하는 시간지연 추정단계와; 상기한 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값을 전달받아 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널을 추정하는 채널 추정단계와; 시간지연 추정단계와 채널 추정단계로부터 추정된 간섭신호의 시간지연 값과 채널 값을 입력받아 실시간으로 간섭신호를 제거하는 간섭신호 처리단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 무선중계기의 수신안테나를 통해 귀환되는 간섭신호를 자기상관 연산과정을 통해 제거하므로 고품질의 통신서비스를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명은 귀환 신호가 전파 반사체에 의해 다중경로를 갖거나, 자동차 또는 보행자 등과 같은 이동체 등에 의해 시간적으로 변화되더라도 적응적으로 이를 추정하여 제거할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
그리고 본 발명은 채널 탭 업데이트 과정을 통해 보다 효율적으로 귀환 간섭 신호를 제거하는 유용한 효과가 있고, 귀환되는 간섭신호를 제거함에 있어서 기준신호를 생성하지 않으므로 다양한 통신시스템에 적용이 가능한 매우 유용한 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치와 그 방법으로 각각 구분하여 설명한다.
< 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치 >
도 3은 본 발명의 간섭 제거장치가 설치된 무선중계기(100)의 구조를 나타낸 것으로, 수신안테나(101), 열잡음(102), 수신신호 IF변환기(103), 필터(104), 아날로그/디지털 컨버터(105), 디지털 신호처리부(200), 디지털/아날로그 컨버터(106), 필터(107), 수신신호 RF변환기(108), 증폭기(109), 송신안테나(110)로 이루어진다.
이중에서 디지털 신호 처리부(200)는 송신안테나(110)를 통해 방사된 신호 중 수신안테나(101)로 귀환된 간섭신호를 제거하는 장치로서, 도 4에서 도시한 바와 같이 크게 자기상관 연산부(210), 시간지연 추정부(220), 채널 추정부(230), 필터 탭 할당부(240), IIR필터(Infinite Impulse Response Filter, 비제한적 신호응답 필터, 250)로 이루어진다.
먼저, 자기상관 연산부(210)는 무선중계기(100)의 송신신호를 일정 길이만큼 저장한 후 저장된 신호의 자기상관 연산을 수행하는 것으로, 자기상관 함수의 예는 아래와 같다.
[수학식 1]
Figure 112007062555453-PAT00001
여기서 y[n]은 디지털 신호 처리단에서 송신신호를 샘플링한 신호이고, m은 상관 신호간의 샘플링 인덱스 차이이며, Nc는 자기상관 연산 길이이다. 그리고 M을 추정하고자 하는 최대 지연시간에 해당하는 인덱스라 할 때 0≤m≤M 인 경우 R[m]은 수학식 1과 같이 구할 수 있으며, 그 값을 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)에 전달한다.
시간지연 추정부(220)는 전달받은 자기상관 함수의 전력을 구하여 그 중 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 m을 통해 지연시간을 추정하는 것으로, 이때의 m이 가장 세기가 큰 간섭신호의 지연시간에 해당하는 샘플링 인덱스이다. 여기서 추정한 지연시간의 샘플링 인덱스를
Figure 112007062555453-PAT00002
라 할 때, 추정 방정식을 표현하면 아래와 같다.
[수학식 2]
Figure 112007062555453-PAT00003
채널 추정부(230)는 상기한 시간지연 추정부(220)에서 추정한 지연시간을 전 달받은 후 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널, 즉 간섭신호의 크기와 위상을 추정하는 것으로, 크기와 위상을 갖는 추정하고자 하는 귀환채널을
Figure 112007062555453-PAT00004
, 송신신호의 평균 전력을 Py , avg 라 할때, 지연시간의 샘플링 인덱스
Figure 112007062555453-PAT00005
에서의 채널 추정 값
Figure 112007062555453-PAT00006
을 자기상관 함수
Figure 112007062555453-PAT00007
로 나타내면 아래와 같다.
[수학식 3]
Figure 112007062555453-PAT00008
여기서 상기한 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)는 중계하고자 하는 통신 신호의 구조 특성이나 무선중계기(100) 자체에서 채널 추정을 위한 기준 신호를 발생시키지 않으며, 단지 전달받은 자기 상관 함수를 이용하여 지연시간과 채널을 추정한다. 따라서 본 발명은 기준신호를 생성하지 않으므로 구조가 간단하고, 각기 다른 통신시스템에 적용이 가능한 것이다.
필터 탭 할당부(240)는 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)로부터 입력된 시간지연 값과 채널 값을 분배하는 역할을 하는 것으로, IIR필터(250)를 구성하는 한정된 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)에 상기한 시간지연 값과 채널 값을 분배하는 역할을 하며, 이로 인하여 귀환된 간섭신호를 효율적으로 제거할 수 있다.
IIR필터(250)는 다수의 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252) 및 가산기(253)로 구성되고, 필터 탭 할당부(240)로부터 전달된 시간지연 값과 채널 값에 의해 간섭신호를 제거하기 위한 신호를 가산기(253)로 출력하며, 이로 인하여 수신신호에 포함된 귀환 간섭신호를 상쇄시키는 필터링 기능을 수행하게 된다.
여기서 필터 탭 할당부(240)와 IIR필터(250)의 세부적인 동작과정은 도 6에서 도시한 바와 같이 시간지연 값과 채널 값 입력단계, 시간지연 탭 비교단계, 채널 탭 비교단계, 로우채널 탭 선택단계, 채널 값 비교단계, 시간지연 값과 채널 값 갱신단계, 동일 시간지연 채널 탭 선택단계, 채널 탭 업데이트 단계, 간섭신호 제거단계로 이루어진다.
먼저, 시간지연 값과 채널 값 입력단계에서는 상기한 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)를 통해 추정된 시간지연 값과 채널 값을 필터 탭 할당부(240)로 입력하게 된다.
시간지연 탭 비교단계에서는 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값을 시간지연 탭(251)에 이미 저장되어 있는 시간지연 값과 비교하여 새로 추정된 시간지연 값을 가진 시간지연 탭(251)이 존재하는지 비교 검색하게 된다.
채널 탭 비교단계에서는 상기한 시간지연 탭 비교단계를 통해 새로 추정된 시간지연 값과 기존에 시간지연 탭(251)에 저장된 시간지연 값이 다른 경우, 각 채널 탭의 값을 비교하게 된다.
로우채널 탭 선택단계에서는 상기한 채널 탭 비교단계 이후 가장 크기가 작 은 채널 값을 가진 채널 탭(252)을 선택하게 된다. 여기서 가장 작은 채널 값을 갖는 채널 탭(252)을 선택하는 이유는 다중 경로의 수보다 채널 탭(252)이 부족한 경우, 모든 다중 경로의 간섭신호를 제거할 수 없기 때문에 간섭신호의 영향이 적은 즉, 가장 크기가 작은 채널 값을 갖는 채널 탭(252)을 선택하여 새로운 간섭신호에 해당하는 채널 값을 입력하기 위함이다.
채널 값 비교단계에서는 입력된 채널 값과 기존에 저장된 채널 값을 비교하는 단계로서, 새로 입력된 채널 값이 기존의 채널 값 보다 큰 값인지 비교하게 된다.
시간지연 값과 채널 값 갱신단계에서는 상기한 채널 값 비교단계를 통해 입력된 채널 값이 기존에 저장된 채널 값 보다 큰 경우, 기존의 시간지연 값과 채널 값을 새로 입력된 시간지연 값과 채널 값으로 갱신하게 된다.
동일 시간지연 채널 탭 선택단계는 상기한 시간지연 탭 비교단계에서 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값이 시간지연 탭(251)에 저장된 값과 같은 경우, 시간지연이 같은 채널 탭(252)을 선택하게 된다.
채널 탭 업데이트 단계에서는 상기한 채널 탭 선택단계를 통해 선택된 채널 탭(252)에 새로운 채널 값을 더하여 업데이트하게 된다.
그리고 간섭신호 제거단계에서는 상기한 채널 값 비교단계와 시간지연 값과 채널 값 갱신단계 및 채널 탭 업데이트 단계를 통해 간섭신호를 제거하기 위한 신호를 가산기(253)로 출력하고, 이로 인하여 아날로그/디지털 컨버터(105)로부터 입력되는 수신신호에 포함된 귀환 간섭신호는 제거된다.
이하, 본 발명의 귀환 간섭신호 제거과정을 도 7 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다.
[초기 동작 과정]
초기 동작 과정은 무선중계기(100)가 처음 동작을 시작한 초기 상태인 경우로서, 기지국으로부터 입력신호만 입력되고, 귀환 간섭신호는 입력되는 않은 경우이다.
도 7은 상기한 입력신호에 대한 자기상관 함수를 나타낸 것으로, 여기서 m=0 일 때 파형이 R[m]=1 에 근접하게 나타난 이유는 자기상관 함수의 특성상 기지국의 입력신호가 자기상관 값임을 의미하기 때문이다.
따라서 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)는 각각 수학식 2,3의 연산을 하더라도 입력신호가 자기상관 값이므로 시간지연과 채널 경로의 값은 0으로 추정하게 되는데, 이는 제거할 귀환 간섭신호가 없음을 의미한다.
따라서 필터 탭 할당부(240)에는 간섭신호의 제거를 위한 시간지연 값과 채널 값이 입력되지 않으므로 IIR필터(250)는 동작하지 않는다.
[1차 귀환 간섭신호 제거과정]
1차 귀환 간섭신호 제거과정은 상기한 초기 동작 과정 이후에 지리적 또는 환경적 여러 요인 등에 의해 1차 귀환 간섭신호가 기지국의 입력신호와 함께 수신 된 경우 이를 제거하는 과정이다.
도 8은 상기한 간섭신호가 포함된 수신신호에 대한 자기상관 함수(R[m], 단
Figure 112007062555453-PAT00009
)를 나타낸 것으로, 여기서 m=0 인 것을 제외한 나머지 파형은 귀환 간섭신호임을 의미한다.
따라서 시간지연 추정부(220)는 수학식 2를 통해 도 8에 나타낸 자기상관 함수의 전력을 구하고, 그 중에서 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 m을 통해 시간지연을 추정하며, 그 결과 귀환 간섭신호가 포함된 수신신호의 시간지연을 최대값이 m=20인 지점으로 추정하게 된다.
그리고 채널 추정부(230)는 수학식 3을 이용하여 시간지연 추정부(220)로부터 입력받은 시간지연을 통해 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널을 추정하고, 그 결과 m=20인 경로에 대한 채널을 추정하게 된다.
또한 필터 탭 할당부(240)는 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)로부터 입력된 시간지연과 채널 값을 IIR필터(250)의 한정된 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)에 효율적으로 분배하게 된다. 따라서 IIR필터(250)는 상기한 필터 탭 할당부(240)로부터 입력된 신호에 따라 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)을 통해 귀환 간섭신호를 상쇄하기 위한 신호를 가산기(253)로 출력하고, 이로 인하여 도 9에서 나타낸 바와 같이 1차 귀환 간섭신호가 제거된 자기상관 함수를 얻게 된다.
[2차 귀환 간섭신호 제거과정]
2차 귀환 간섭신호의 제거과정은 상기한 1차 귀환 간섭신호 제거과정을 반복 한 것으로, 1차 귀환 간섭신호의 제거과정과 동일하다.
도 9는 1차 귀환 간섭신호가 제거된 이후, 2차 귀환 간섭신호가 포함된 수신신호에 대한 자기상관 함수를 나타낸 것이다.
따라서 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)는 수학식 2,3을 이용하여 m=23에 대하여 시간지연과 채널을 추정하고, 그 값을 필터 탭 할당부(240)로 입력하게 되며, 필터 탭 할당부(240)는 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)로부터 입력된 시간지연과 채널 값을 IIR필터(250)의 한정된 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)에 효율적으로 분배하게 된다.
그리고 IIR필터(250)는 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)을 통해 간섭신호와 위상이 반대인 신호를 가산기(253)로 출력하므로 도 10에서와 같이 2차 귀환 간섭신호가 제거된 자기상관 함수를 얻게 된다.
[3차 귀환 간섭신호 제거과정]
3차 귀환 간섭신호의 제거과정은 상기한 2차 귀환 간섭신호 제거과정이 계속 반복되는 과정으로, 사실상 2차 귀환 간섭신호의 제거과정과 동일하다.
도 10은 2차 귀환 간섭신호가 제거된 이후, 3차 귀환 간섭신호가 포함된 수신신호에 대한 자기상관 함수를 나타낸 것이다.
따라서 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)는 수학식 2,3을 이용하여 m=27에 대한 지연시간과 채널을 추정하고, 그 값을 필터 탭 할당부(240)로 입력하게 되며, 필터 탭 할당부(240)는 시간지연 추정부(220)와 채널 추정부(230)로부터 입력된 시간지연 값과 채널 값을 IIR필터(250)의 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)에 효율적으로 분배하게 된다.
따라서 IIR필터(250)의 시간지연 탭(251)과 채널 탭(252)은 간섭신호와 위상이 반대인 신호를 가산기(253)로 출력하므로 도 11에서 도시한 바와 같이 m=0인 경우를 제외하고 모두 0에 근접하는 즉, 모든 간섭신호가 제거된 자기상관 함수를 얻게 된다.
한편, 본 발명에서는 다중 채널을 갖는 귀환 간섭신호의 쉬운 이해를 위해 3차로 이루어지는 다중채널의 귀환 간섭신호 제거과정을 설명하였으나, n차로 이루어지는 다중 채널까지 확대 적용하는 것도 가능하다.
이와 같이 무선중계기(100)에서 송신된 신호는 자동차, 사람, 건물 등 주위의 환경에 의해 채널이 변화하는데 이러한 변화는 자기상관 함수의 연산 결과 m값의 변화를 가져오고, 최대값이 기존의 시간지연 값이 아닌 다른 값에서 나타나는 특성을 보인다.
본 발명은 자기상관 연산부(210)와 시간지연 추정부(220) 및 채널 추정부(230)를 통해 새로 추정된 시간지연 값과 그 때의 채널 값을 추정하고, IIR필터(250)를 통해 역 위상의 신호를 출력하므로 귀환된 간섭신호를 제거할 뿐만 아니라, 이러한 과정을 통해 채널 변화에 적응적으로 대처할 수 있으므로 간섭신호를 효과적으로 제거하게 된다.
따라서 본 발명은 무선 환경이 열악한 도심지 외곽이나 교외지역 등에 무선중계기(100)를 설치하는 경우에도 귀환되는 간섭신호를 자기상관 연산 등을 통해 효과적으로 제거할 수 있으며, 특히 귀환되는 간섭신호가 전파 반사체에 의해 다중경로를 갖거나 자동차, 보행자 등과 같은 이동체 등에 의해 시간적으로 변화되는 특성을 갖더라도 반복되는 자기상관 연산단계와 채널 탭 업데이트 과정 등을 통해 이를 적응적이면서 효과적으로 제거할 수 있다.
더욱이 본 발명은 기준신호를 설정하지 않고, 자기상관 연산을 통해서 귀환되는 간섭신호를 제거하는 방식이므로 다양한 통신시스템에 적용 가능한 것이다.
< 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법 >
도 5는 본 발명에 따른 무선중계기의 간섭신호 제거방법을 개략적으로 나타낸 블록도로서, 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 자기상관 연산단계, 시간지연 추정단계, 채널 추정단계, 간섭신호 처리단계로 이루어진다.
먼저, 자기상관 연산단계는 무선중계기(100)의 송신신호를 일정 길이만큼 샘플링하여 저장한 후, 자기상관 연산부(210)를 통해 저장된 신호에 대하여 자기상관 연산을 수행하는 단계로서, 이때의 자기상관 함수는 아래의 수학식 1과 같다.
[수학식 1]
Figure 112007062555453-PAT00010
여기서 y[n]은 무선중계기(100)의 디지털 신호 처리부(200)의 출력단에서 샘플링한 신호이고, m은 상관 신호간의 샘플링 인덱스 차이이며, Nc는 자기상관 연산 길이를 의미한다. 그리고 M을 추정하고자 하는 최대 시간지연에 해당하는 인덱스라 할 때 0≤m≤M 인 경우 자기상관 함수R[m]는 상기한 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
시간지연 추정단계는 시간지연 추정부(220)를 통해 전달받은 자기상관 연산단계를 통해 얻어진 자기상관 함수의 전력을 구하고, 그 중에서 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 m을 통해 시간지연을 추정하는 단계로서, 이때의 m은 가장 세기가 큰 간섭신호의 시간지연에 해당하는 샘플링 인덱스를 의미하게 된다. 따라서 추정한 시간지연의 샘플링 인덱스를
Figure 112007062555453-PAT00011
라 할 때 추정 방정식을 식으로 표현하면 아래의 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure 112007062555453-PAT00012
채널 추정단계는 채널 추정부(230)를 통해 상기한 시간지연 추정단계에서 추정한 시간지연을 전달받은 후 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널, 즉 간섭신호의 크기와 위상을 추정하는 것으로, 크기와 위상을 갖는 추정하고자 하는 귀환채널을
Figure 112007062555453-PAT00013
, 송신신호의 평균 전력을 Py , avg 라 할때 시간지연
Figure 112007062555453-PAT00014
에서의 채널 추정 값
Figure 112007062555453-PAT00015
를 자기상관 함수
Figure 112007062555453-PAT00016
를 식으로 나타내면 아래의 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure 112007062555453-PAT00017
간섭신호 처리단계는 상기한 시간지연 추정단계와 채널 추정단계를 통해 추정된 시간지연과 채널에 의해 간섭신호를 제거하는 단계로서, 추정된 간섭신호의 시간지연과 크기 및 위상정보를 필터 탭 할당부(240)를 통해 IIR필터(250)에 전달하므로 효율적으로 간섭신호를 제거하게 된다.
여기서 간섭신호 처리단계의 세부적인 과정은 도 6을 통해 이미 귀환 간섭신호 제거장치에서 설명한 바와 같으며, 귀환 간섭신호 제거과정도 도 7 내지 도 11을 통해 이미 귀환 간섭신호 제거장치에서 설명한 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 본 발명은 자기상관 연산단계, 시간지연 추정단계, 채널 추정단계, 간섭신호 처리단계를 통해 입력신호 중에 포함된 간섭신호를 상쇄시키고, 디지털/오디오 컨버터(106), 필터(107), 수신신호 RF변환기(108), 증폭기(109), 송신안테나(110)를 통해 기지국에서 수신된 신호를 증폭 송신하게 된다.
따라서 본 발명은 무선 환경이 열악한 도심지 외곽이나 교외지역 등에 무선중계기(100)를 설치하는 경우에도 귀환되는 간섭신호를 자기상관 연산 등을 통해 효과적으로 제거할 수 있다.
특히, 귀환되는 간섭신호가 전파 반사체에 의해 다중경로를 갖거나 자동차,보행자 등과 같은 이동체 등에 의해 시간적으로 변화되는 특성을 갖더라도 반복되는 자기상관 연산단계와 채널 탭 업데이트 단계 등을 통해 이를 적응적이면서 효과적으로 제거할 수 있다.
더군다나, 본 발명은 기준신호를 설정하지 않고, 자기상관 연산을 통해서 귀환 간섭신호를 제거하는 방식이므로 다양한 통신시스템에 적용 가능하다.
한편, 본 발명의 실시 예는 바람직한 일 예를 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니며, 동일사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
도 1은 종래의 무선중계기를 나타낸 개략도,
도 2는 일반적인 무선중계시스템을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 귀환 간섭신호 제거장치를 갖는 무선중계기의 구조를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치의 구성을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법을 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법 중 간섭신호 처리단계를 세부적으로 나타낸 흐름도,
도 7은 본 발명에 따라 귀환 간섭신호가 포함되지 않은 입력신호의 자기상관 함수 예를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명에 따라 귀환 간섭신호가 포함된 수신신호의 자기상관 함수 예를 나타낸 그래프,
도 9는 본 발명에 따라 1차 귀환 간섭신호가 제거된 후에 수신된 신호의 자기상관 함수 예를 나타낸 그래프,
도 10은 본 발명에 따라 2차 귀환 간섭신호가 제거된 후에 수신된 신호의 자기상관 함수 예를 나타낸 그래프,
도 11은 본 발명에 따라 3차 귀환 간섭신호가 제거된 후에 수신된 신호의 자 기상관 함수 예를 나타낸 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 >
100 : 무선중계기 101 : 수신안테나
102 : 열잡음 103 : 수신신호 IF변환기
104 : 필터 105 : 아날로그/디지털 변환기
106 : 디지털/아날로그 컨버터 107 : 필터
108 : 송신신호 RF변환기 109 : 증폭기
110 : 송신안테나 200 : 디지털 신호처리부
210 : 자기상관 처리부 220 : 시간지연 추정부
230 : 채널 추정부 240 : 필터 탭 할당부
250 : IIR필터 251 : 시간지연 탭
252 : 채널 탭 253 : 가산기

Claims (11)

  1. 무선중계기에 있어서,
    수신되는 신호에 포함된 귀환 간섭신호를 수신 신호의 자기상관 연산을 통해 송수신 안테나 간 귀환 채널의 다중 경로를 모두 검색한 후 간섭 신호로써 영향이 가장 큰 경로의 채널부터 선택하여 순차적으로 채널 이득과 위상을 추정, 간섭 신호를 제거하는 디지털 신호 처리부를 갖는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는
    수신된 신호를 자기상관 연산하는 자기상관 연산부와;
    상기 자기상관 연산단계를 통해 계산된 자기상관 함수의 전력을 구하여 그 중 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 시간지연 값을 추정하는 시간지연 추정부와;
    상기 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값을 전달받아 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널을 추정하는 채널 추정부와;
    상기 시간지연 추정부와 채널 추정부로부터 추정된 간섭신호의 시간지연 값과 채널 값을 입력받는 귀환 간섭신호를 제거하기 위해 할당하는 필터 탭 할당부와;
    상기 필터 탭 할당부로부터 시간지연 값과 채널 값을 전달받아 역위상의 신호를 출력하여 추정된 귀환 간섭신호를 상쇄시켜 제거하는 IIR필터
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 자기상관 연산부는 수학식 1에 의해 수신된 신호를 자기상관 연산하는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 시간지연 추정부는 수학식 2에 의해 시간지연 값을 추정하는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 채널 추정부는 수학식 3에 의해 지연된 간섭신호가 겪은 채널을 추정하는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 IIR필터는
    제거하고자 하는 귀환 간섭신호의 시간지연 값을 제어하는 시간지연 탭과;
    제거하고자 하는 귀환 간섭신호의 역위상 신호를 출력하는 채널 탭과;
    상기 채널 탭으로부터 역위상 신호를 입력받아 수신신호에 포함된 귀환 간섭신호를 상쇄시키는 가산기
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 시간지연 탭과 채널 탭 및 가산기는 다수인 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는
    무선중계기의 아날로그/디지털 컨버터와 디지털/아날로그 컨버터 사이에 설치한 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거장치.
  9. 무선중계기의 귀환 간섭신호를 제거하는 것에 있어서,
    수신된 신호를 자기상관 연산하는 자기상관 연산단계와;
    상기 자기상관 연산단계를 통해 계산된 자기상관 함수의 전력을 구하여 그 중 가장 큰 값을 찾아 그에 해당하는 시간지연 값을 추정하는 시간지연 추정단계와;
    상기한 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값을 전달받아 그 시간만큼 지연된 간섭신호가 겪은 채널을 추정하는 채널 추정단계와;
    시간지연 추정단계와 채널 추정단계로부터 추정된 간섭신호의 시간지연 값과 채널 값을 입력받아 실시간으로 간섭신호를 제거하는 간섭신호 처리단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 간섭신호 처리단계는 IIR필터를 통해 실시간으로 간 섭신호를 제거하는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 간섭신호 처리단계는
    상기 시간지연 추정단계와 채널 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값과 채널 값을 필터 탭 할당부로 입력하는 시간지연 값과 채널 값 입력단계와;
    상기 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값과 시간지연 탭에 이미 저장되어 있는 시간지연 값을 비교하여 새로 추정된 시간지연 값을 가진 시간지연 탭이 존재하는지 비교하는 시간지연 탭 비교단계와;
    상기 시간지연 탭 비교단계를 통해 새로 추정된 시간지연 값과 기존에 시간지연 탭에 저장된 시간지연 값이 다른 경우 각 채널 추정 탭의 값을 비교하는 채널 탭 비교단계와;
    상기 채널 탭 비교단계 이후 가장 크기가 작은 채널 값을 가진 필터 탭을 선택하는 로우채널 탭 선택단계와;
    새로 입력된 채널 값과 기존에 저장된 채널 값을 비교하는 채널 값 비교단계와;
    상기 채널 값 비교단계를 통해 입력된 채널 값이 기존에 저장된 채널 값 보다 큰 경우 기존의 시간지연 값과 채널 값을 새로 입력된 시간지연 값과 채널 값으로 갱신하는 시간지연 값과 채널 값 갱신단계와;
    상기 시간지연 탭 비교단계에서 시간지연 추정단계를 통해 추정된 시간지연 값이 시간지연 탭에 저장된 값과 같은 경우 시간지연 값이 같은 채널 탭을 선택하 는 동일 시간지연 채널 탭 선택단계와;
    상기 채널 탭 선택단계를 통해 선택된 채널 탭에 새로운 채널 값을 더하여 업데이트하는 채널 탭 업데이트 단계와;
    상기 채널 값 비교단계, 시간지연 값과 채널 값 갱신단계, 채널 탭 업데이트 단계로부터 전달된 신호에 의해 수신신호에 포함된 간섭 신호를 제거하는 간섭신호 제거단계
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선중계기의 귀환 간섭신호 제거방법.
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