KR20100128561A - 신호 제거 장치 - Google Patents

Abstract

신호 제거 장치가 개시된다. 멀티 FA에 있어서 직접 변환 방식이 적용된 신호 제거 장치는, 외부로부터 입력 신호를 입력받는 신호 입력부; 입력 신호를 국부발진기로부터 입력되는 제1 국부발진 신호를 이용하여 다운 컨버젼 또는 업 컨버젼하여 변환 신호를 출력하는 신호 합성부; 및 국부발진기로부터 입력되는 제2 국부발진 신호를 이용하여 변환 신호에 잔존하는 국부발진 신호를 제거하는 신호 제거부를 포함한다. 이에 따라, 국부발진 누수 문제를 해결함으로써 무선 통신 시스템의 상향 및 하향 변환 모듈이 단순해지고, 전체 무선 통신 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 이점이 있다.

중계, relay, 멀티 FA

Description

신호 제거 장치{Signal cancellation apparatus}

본 발명은 신호 제거 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 송수신 모듈을 통해 입력되는 신호의 주파수 상향 또는 하향 변환 과정에서 잔존하는 국부발진 신호를 효율적으로 제거할 수 있는 신호 제거 장치에 관한 것이다.

무선 통신 시스템의 경우 무선 신호를 직접 변환 방식 및 헤테로다인 방식을 이용하여 처리한다. 직접 변환 방식은 저주파 기저대역 신호와 고주파 신호(즉, RF 신호)를 직접 변환하는 방식을 의미하고, 헤테로다인 방식은 기저대역 신호와 RF 신호를 직접 변환하지 않고 중간에 일정한 중간 주파수로 변환하는 중간 과정을 거친 후 원래 변환하고자 하는 주파수 대역의 신호로 변환하여 처리하는 방식을 의미한다.

이와 같은 직접 변환 방식 및 헤테로다인 방식을 이용하여 RF 신호를 획득하는 경우, 주파수 변조 과정에서 국부발진 신호가 누설되어 RF 신호에 잔존하게 되며, 결과적으로 FA에 간섭 현상을 야기하는 문제가 발생한다.

본 발명은 RF 신호에서 국부발진 신호의 누수로 인해 잔존하는 신호를 제거할 수 있는 신호 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 국부발진 누수 문제를 해결함으로써 무선 통신 시스템 상향 및 하향 변환 모듈이 단순해지고, 전체 무선 통신 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 신호 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

이에 따라, 본 발명은 무선 통신시스템에서 적용되는 RF 송수신 모듈의 복잡도를 줄일 수 있으며, 시스템의 전력 소모를 낮출 수 있는 신호 제거 장치를 제공 하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 멀티 FA에 있어서 직접 변환 방식이 적용된 신호 제거 장치가 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 멀티 FA에 있어서 직접 변환 방식이 적용된 신호 제거 장치에 있어서, 외부로부터 입력 신호를 입력받는 신호 입력부; 상기 입력 신호를 국부발진기로부터 입력되는 제1 국부발진 신호를 이용하여 다운 컨버젼 또는 업 컨버젼하여 변환 신호를 출력하는 신호 합성부; 및 상기 국부발진기로부터 입력되는 제2 국부발진 신호를 이용하여 상기 변환 신호에 잔존하는 국부발진 신호를 제거하는 신호 제거부를 포함하는 신호 제거 장치가 제공될 수 있다.

상기 신호 제거부는, 상기 국부발진기로부터 제2 국부발진 신호를 입력받고, 상기 제2 국부발진 신호에 따라 상기 변환 신호를 주파수 하향 변환하여 로컬 리키지(local leakage) 성분 크기값을 추출하여 출력하는 하향 변환 모듈; 상기 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 변환하고, 상기 로컬 리키지 성분 크기값이 최소가 되도록 페이즈 및 게인을 조절하여 출력하는 컨트롤러; 상기 국부발진기로부터 입력되는 제3 국부발진 신호를 이용하여 상기 페이즈 및 게인에 반대 위상의 국부발진 신호를 생성하여 출력하는 벡터 모듈레이터; 및 상기 반대 위상의 국부발진 신호와 상기 변환 신호를 합성하여 상기 변환 신호에 포함된 상기 제1 국부발진 신호를 제거하는 합성기를 포함할 수 있다.

상기 하향 변환 모듈은 입력된 상기 국부발진 신호에 따라 상기 변환 신호를 주파수 하향 변환하여 DC 레벨로 출력하는 다운 믹서; 및 상기 다운 믹서를 통해 입력된 상기 DC 레벨의 신호를 필터링하여 로컬 리키지 성분 크기값을 추출하여 출력하는 로우패스 필터를 포함할 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환하고, LMS 알고리즘을 이용하여 페이즈 및 게인이 최소가 되도록 조절하여 출력할 수 있다.

상기 국부발진기는 상기 입력 신호에 상응하여 가변적으로 상기 입력 신호의 중간 주파수에 상응하는 국부발진 신호를 생성하여 상기 신호 합성부 및 상기 신호 제거부로 각각 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 신호 제거 장치를 제공함으로써, RF 신호에서 국부발진 신호의 누수로 인해 잔존하는 신호를 제거할 수 있다.

또한, 본 발명은 국부발진 누수 문제를 해결함으로써 무선 통신 시스템의 상향 및 하향 변환 모듈이 단순해지고, 전체 무선 통신 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 이점도 있다.

이에 따라, 본 발명은 무선 통신 시스템의 전력 소모를 줄일 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것 으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 신호 제거 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 신호 제거기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하향 변환 모듈의 내부 구성을 개략적으로 예시한 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 구성에서의 출력 신호를 예시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신호 제거 장치(100)는 신호 입력부(110), 신호 변환부(120), 국부발진기(130) 및 신호 제거부(140)을 포함하여 구성된다.

신호 입력부(110)는 외부로부터 신호를 입력받기 위한 수단이다. 예를 들어, 신호 입력부(110)는 외부로부터 신호를 수신 또는 송신할 수 있는 송수신 모듈일 수도 있다.

예를 들어, 신호 제거 장치(110)가 무선 중계기의 일 구성 요소라고 가정하자. 이와 같은 경우, 신호 입력부(110)는 기지국 또는 이동 단말로부터 신호를 입력받을 수 있다. 이하, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 신호 입력부(110)를 통해 입력되어 출력되는 신호를 입력 신호라 칭하기로 한다. 예를 들어, 입력 신호는 수신기를 통해 수신된 RF 신호이거나 코어망을 통해 수신된 신호일 수 있다.

신호 변환부(120)는 신호 입력부(110)를 통해 입력되는 입력 신호를 국부발진기(130)로부터 입력되는 국부발진 신호를 이용하여 다운 컨버젼 또는 업 컨버젼하여 출력한다. 이하, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 신호 변환부(120)를 통해 다운 컨버전 또는 업 컨버전되어 출력되는 신호를 변환 신호라 칭하기로 한다.

여기서, 국부발진 신호는 입력 신호의 중간 주파수와 동일한 주파수를 갖는 국부발진 신호이다. 이에 따라, 신호 변환부(120)에서 입력 신호를 국부발진기(130)로부터 입력된 국부발진 신호를 이용하여 다운 컨버젼 또는 업 컨버젼하는 과정에서 국부발진 신호가 잔존하게 된다(도 4의 410 참조).

이하, 본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 입력 신호가 수신기를 통해 수신된 RF 신호인 것을 가정하여 이를 중점으로 설명하기로 한다. 이에 따라, 도 4에는 각 구성부에서의 출력 신호가 RF 신호를 중점으로 예시되어 있으나, 입력 신호가 RF 신호가 아닌 경우 각 구성부의 출력 신호는 상이해질 수 있음은 당연하다. 이와 같이, 변환 신호에 국부발진 신호가 잔존하게 됨으로써 FA별 신호 간섭 문제가 야기된다.

국부발진기(130)는 입력 신호 대역의 중간 주파수와 동일한 주파수를 갖는 국부발진 신호를 생성하여 신호 변환부(120) 및 신호 제거부(140)로 각각 출력한다. 예를 들어, 국부발진기(130)는 위상 고정 루프(PLL: phase locked loop)일 수 있다.

또한, 국부발진기(130)는 입력 신호에 따라 상이한 주파수 대역의 국부발진 신호를 출력하는 가변발진기일 수 있다. 이하 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 국부발진기(130)를 통해 신호 변환부(120)로 출력되는 국부발진 신호를 제1 국부발진 신호라 칭하며, 신호 제거부(140)로 출력되는 국부발진 신호를 제2 국부발진 신호라 칭하기로 한다.

신호 제거부(140) 신호 변환부(120)로부터 입력된 변환 신호에서 국부발진 신호를 제거하여 출력하는 기능을 수행한다. 이하, 신호 제거부(140)에 대해 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 신호 제거부(140)는 하향 변환 모듈(210), 벡터 모듈레이터(220), 합성기(230) 및 컨트롤러(240)를 포함하여 구성된다.

하향 변환 모듈(210)은 신호 변환부(120)를 통해 입력된 변환 신호 및 국부발진기(130)로부터 입력되는 제2 국부발진 신호를 주파수 하향 변환한 후 DC 레벨 신호로 변환하여 컨트롤러(240)로 출력한다. 도 3에 하향 변환 모듈(210)의 구성이 예시되어 있다. 도 3을 참조하여 하향 변환 모듈(210)에 대해 설명하기로 한다.

하향 변환 모듈(210)은 다운 믹서(310) 및 로우패스 필터(320)를 포함하여 구성된다.

다운 믹서(310)는 입력되는 제2 국부발진 신호를 이용하여 변환 신호를 미리 설정된 방법으로 주파수 하향 변환한다. 그리고, 다운 믹서(310)는 주파수 하향 변환된 변환 신호를 디지털 신호로 변환하여 로우패스 필터(320)로 출력한다. 본 명세서에서는 다운 믹서(310)에 디지털 신호로 변환하는 구성이 추가되어 있는 것을 가정하여 이를 중점으로 기재하고 있으나, 디지털 신호로 변환하는 구성은 로우패스 필터(320)의 후단에 연결될 수도 있음은 당연하다.

로우패스 필터(320)는 디지털 신호로 변환된 변환 신호를 미리 정해진 방법에 따라 필터링하여 컨트롤러(340)로 출력한다. 로우패스 필터를 통해 원하는 주파수 신호만을 추출하는 것은 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다. 여기서, 로우패스 필터(320)는 디지털 신호로 변환된 변환 신호에서 로컬 리키지 성분에 대한 크기값(이하, 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 로컬 리키지 성분 크기값이라 칭하기로 함)을 출력한다. 도 4의 440에 로컬 리키지 성분에 대한 주파수 영역이 예시되어 있다.

벡터 모듈레이터(220)는 국부발진기(130)로부터 입력되는 제3 국부발진 신호에 따라 컨트롤러(240)로부터 입력되는 주파수 변환된 DC 성분에 대한 페이즈(phase) 및 게인(gain)을 조절하여 합성기(230)로 출력하는 기능을 수행한다.

도 4의 420에 벡터 모듈레이터(220)를 통해 출력되는 신호가 예시되어 잇다.

합성기(230)는 벡터 모듈레이터(220)를 통해 입력되는 페이즈 및 게인이 DC 성분과 신호 변환부(120)를 통해 입력되는 변환 신호를 합성하여 변환 신호에 포함된 국부발진 신호를 제거하여 출력하는 기능을 수행한다. 도 4의 430에 합성기(230)를 통해 출력되는 RF 신호가 예시되어 있다.

컨트롤러(240)는 하향 변환 모듈(210)로부터 로컬 리키지 성분 크기값을 입력받고, 미리 설정된 방법에 따라 주파수 영역으로 변환하여 벡터 모듈레이터(220)로 출력하는 기능을 수행한다. 즉, 컨트롤러(240)는 입력된 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환한 후 제2 국부발진 신호만 포함되도록 조절하여 벡터 모듈레이터(220)로 출력한다.

예를 들어, 컨트롤러(240)는 로컬 리키지 성분 크기값을 입력받고, 해당 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환한 후 페이즈 및 게인이 최소가 되도록 조절하여 벡터 모듈레이터(220)로 출력한다. 이에 따라, 벡터 모듈레이터(220)는 제3 국부발진 신호를 이용하여 컨트롤러(240)을 통해 입력된 페이즈 및 게인에 상응하는 반대 위상의 국부발진신호를 생성하여 합성기(230)로 출력한다. 이에 따라, 결과적으로 합성기(330)는 반대 위상의 국부발진 신호와 변환 신호를 합성함으로써 결과적으로 변환 신호에 포함된 국부발진 신호를 제거할 수 있다.

즉, 컨트롤러(240)는 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환한 후 LMS 알고리즘을 이용하여 페이즈 및 게인이 최소가 되도록 조절하여 출력할 수 있다. 이에 대해서는 하기에서 관련 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 예시되어 있지 않으나 신호 제거 장치는 변환 신호에 포함된 국부발진 신호를 제거한 변환 신호를 아날로그 형태로 변환하기 위한 DA 컨버터(미도시)를 포함한다. 그리고, 신호 제거 장치는 아날로그 형태로 변환된 변환 신호를 미리 설정된 주파수 대역으로 변환하여 출력할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 제거 장치가 국부발진 신호를 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다. 이하에서는 신호 제거 장치에서 송수신 모듈을 통해 입력된 입력 신호를 미리 설정된 방법에 따라 다운 컨버젼 또는 업 컨버전 하는 과정에서 포함되는 국부발진 신호를 효율적으로 제거하는 방법에 대해 설명하기로 한다. 또한, 이하에서 설명되는 각각의 단계는 신호 제거 장치(100)의 각각의 내부 구성 요소에 의해 수행되어지나 신호 제거 장치로 통칭하여 설명하기로 한다.

단계 510에서 신호 제거 장치(100)는 국부발진기(130)로부터 입력된 제2 국부발진 신호에 따라 입력 신호를 주파수 하향 변환 또는 주파수 사향 변환하여 변환 신호로써 출력한다.

단계 515에서 신호 제거 장치(100)는 변환 신호에 대해 로우패스 필터를 이용하여 로컬 리키지 성분을 출력한다. 여기서, 로컬 리키지 성분은 전술한 바와 같이, 제2 국부발진 신호와 동일한 성분의 신호를 의미한다.

단계 520에서 신호 제거 장치(100)는 로컬 리키지 성분의 DC 성분을 미리 설정된 방법에 따라 주파수 변환한다. DC 성분을 퓨리에 변환 등을 이용하여 주파수 영역으로 변환하는 방법은 당업자에게는 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.

단계 525에서 신호 제거 장치(100)는 국부발진기(130)로부터 발생되는 제3 국부발진 신호를 이용하여 주파수 영역으로 변환된 DC 성분의 페이즈 및 게인을 조절한다. 신호 제거 장치(100)는 주파수 영역으로 변환된 DC 성분에 제2 국부발진 신호만 존재하도록 페이즈 및 게인을 조절한다.

단계 530에서 신호 제거 장치(100)는 페이즈 및 게인이 조절된 DC 성분과 변환 신호를 합성하여 변환 신호에 포함된 국부발진 신호를 제거한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러가 로컬 리키지 성분 크기값이 최소가 되도록 페이즈 및 게인을 조절하여 출력하는 방법을 나타낸 순서도이다.

단계 610에서 컨트롤러(240)는 T-1 시점의 로컬 리키지 성분 크기값을 입력받는다.

단계 615에서 컨트롤러(240)는 입력된 T-1 시점의 로컬 리키지 성분 크기값이 미리 설정된 기준값 이상인지 여부를 판단한다.

만일 미리 설정된 기준값 미만이면, 단계 610으로 진행한다.

그러나 만일 미리 설정된 기준값 이상이면, 단계 620에서 컨트롤러(240)는 T-1 시점의 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환한다.

단계 625에서 컨트롤러(240)는 미리 설정된 조절값에 따라 페이즈 및 게인을 조절한다. 예를 들어, 컨트롤러(240)는 페이즈 또는/및 게인에 조절값을 차감한다. 그리고, 컨트롤러(240)는 차감된 페이즈 또는/및 게인이 미리 설정된 최대값을 초과하면 차감된 페이즈 또는/및 게인을 최대값으로 설정한다. 또한, 컨트롤러(240)는 차감된 페이즈 또는/및 게인이 미리 설정된 최소값 미만이면, 최소값으로 페이즈 또는/및 게인을 설정한다.

단계 630에서 컨트롤러(240)는 T 시점의 로컬 리키지 성분 크기값을 입력받는다.

단계 635에서 컨트롤러(240)는 T-1 시점의 로컬 리키지 성분 크기값과 T 시점의 로컬 리키지 성분의 차이값을 산출한다.

단계 640에서 컨트롤러(240)는 산출된 차이값과 T-1 시점에 조절된 페이즈 또는/및 게인을 이용하여 T 시점의 로컬 리키지 성분의 크기값이 최소가 되도록 페이즈 또는/및 게인을 조절하여 출력한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RF 중계기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다운 믹서의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 신호 제거기의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하향 변환 모듈의 내부 구성을 개략적으로 예시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 구성에서의 출력 신호를 예시한 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 중계기가 국부발진 신호를 제거하는 방법을 나타낸 순서도.

Claims (5)

1. 멀티 FA에 있어서 직접 변환 방식이 적용된 신호 제거 장치에 있어서,

   외부로부터 입력 신호를 입력받는 신호 입력부;

   상기 입력 신호를 국부발진기로부터 입력되는 제1 국부발진 신호를 이용하여 다운 컨버젼 또는 업 컨버젼하여 변환 신호를 출력하는 신호 합성부; 및

   상기 국부발진기로부터 입력되는 제2 국부발진 신호를 이용하여 상기 변환 신호에 잔존하는 국부발진 신호를 제거하는 신호 제거부를 포함하는 신호 제거 장치.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 신호 제거부는,

   상기 국부발진기로부터 제2 국부발진 신호를 입력받고, 상기 제2 국부발진 신호에 따라 상기 변환 신호를 주파수 하향 변환하여 로컬 리키지(local leakage) 성분 크기값을 추출하여 출력하는 하향 변환 모듈;

   상기 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 변환하고, 상기 로컬 리키지 성분 크기값이 최소가 되도록 페이즈 및 게인을 조절하여 출력하는 컨트롤러;

   상기 국부발진기로부터 입력되는 제3 국부발진 신호를 이용하여 상기 페이즈 및 게인에 반대 위상의 국부발진 신호를 생성하여 출력하는 벡터 모듈레이터; 및

   상기 반대 위상의 국부발진 신호와 상기 변환 신호를 합성하여 상기 변환 신호에 포함된 상기 제1 국부발진 신호를 제거하는 합성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 제거 장치.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 하향 변환 모듈은

   입력된 상기 국부발진 신호에 따라 상기 변환 신호를 주파수 하향 변환하여 DC 레벨로 출력하는 다운 믹서; 및

   상기 다운 믹서를 통해 입력된 상기 DC 레벨의 신호를 필터링하여 로컬 리키지 성분 크기값을 추출하여 출력하는 로우패스 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 제거 장치.
4. 제2 항에 있어서,

   상기 컨트롤러는 상기 로컬 리키지 성분 크기값을 주파수 영역으로 변환하고, LMS 알고리즘을 이용하여 페이즈 및 게인이 최소가 되도록 조절하여 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 제거 장치.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 국부발진기는 상기 입력 신호에 상응하여 가변적으로 상기 입력 신호의 중간 주파수에 상응하는 국부발진 신호를 생성하여 상기 신호 합성부 및 상기 신호 제거부로 각각 출력하는 것을 특징으로 하는 신호 제어 장치.

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