KR20160028852A - 다중지연 디지털필터에 의해 송수신 안테나간의 간섭을 제거하는 무선 중계기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 중계기에 있어서 송수신 안테나간 이격거리를 충분히 확보하지 못하는 상황에서 송수신국간 서비스가 가능케 하기 위해 송수신 안테나간의 신호 궤환으로 인한 간섭을 제거하는 다중지연 디지털 필터를 이용한 간섭제거 중계기에 관한 것이다.
본 발명에서는 송신국으로부터 인가되는 수신안테나의 신호를 증폭기에서 일정 신호로 증폭하여 송신안테나가 수신국으로 송신하는 구조의 무선중계기에 있어서, 상기 수신안테나와 증폭기사이로 로컬주파수가 수신되는 2 개의 믹서가 추가 접속되고, 이 믹서들사이에는 대역통과필터, A/D 컨버터, DA컨버터, 증폭기 및 분배기가 순차적으로 설치되도록
구성되며; 상기 A/D 컨버터와 D/A 컨버터 사이에는 1차 디지털 지연부, 2차 디지털 지연 조절필터 및, 이득조정의 곱셈기가 추가 설치되어 송수신안테나간의 거리에 맞도록 미세 조정 지연필터부를 제공한다.

Description

다중지연 디지털필터에 의해 송수신 안테나간의 간섭을 제거하는 무선 중계기 {RF repeaters to remove the interference between transmit and receive antennas by multiple delay digital filter}

통신네트워크

이동통신중계시스템

본 발명은 무선중계기에 있어서 송수신 안테나간의 궤환으로 인한 발진현상을 제거하여, 발진방지를 기할 수 있는 다중지연 디지털필터를 이용한 간섭 제거 중계기에 관한 것이다.

통신기술이 발전됨에 따라 각종 무선 통신을 이용한 서비스 사업이 확장되고 있다. 특히, 이동 통신시스템의 경우와 디지 털 멀티미디어 방송의 경우에 있어서 송신국과 수신국의 거리에 따라 혹은 수신국의 영역, 예컨대 산악지역, 큰 빌딩의 밀집지역 또는 지하는 소정의 통신 음영지역이 형성되어 서비스가 어려워진다.

상기 통신음영지역의 형성에 따른 통신서비스의 질 저하를 방지하기 위해 송신국으로부터 수신되는 신호를 증폭하여 수 신매체로 송출하는 무선(RF)중계기가 개발되어 도입 운영되고 있다. 따라서, 무선중계기는 송신국과 수신국 사이에 서 신호를 증폭하는 역할을 담당하여, 양 매체간 거리가 멀리 떨어져 있거나, 건물등에 가려진 음영지역에 전파를 도달시 킴으로써 양질의 서비스 품질을 제공하기 위한 장치인 것이다.

즉, 무선중계기는 도 1 에 도시된 바와 같이 송신국과의 통신을 위한 수신안테나(21), 수신국과의 통신을 수행하기 위한 송신안테나(23)및, 이 수신안테나(21)로부터 인가되는 신호를 소정의 레벨로 증폭하여 송신안테나(23)로 출력하는 증 폭기(22)를 포함하여 구성되어 있다. 이와 같이 구성되는 무선중계기는 설치시 안테나간의 이격거리를 충분히 확보하지 않을 경우, 상기 증폭기(22)를 통해 증폭 출력되는 신호가 다시 무선중계기의 입력으로 인가되는 궤환현상이 발생됨으로, 이 증폭기(22)를 통해 출력되는 증폭신호가 반복적으로 발진하게 되어 이때 발생되는 불필요한 주파수 성분들에 의해 시 스템상의 서비스 품질이 급격히 낮아지는 문제가 발생하였다.

따라서, 무선중계기는 송수신 주파수가 같아서 송수신안테나(21, 23)간의 이격도를 충분히 확보하지 않으면 출력신호가 다시 입력으로 궤환하고 증폭되어 다시 출력으로 나가는 것을 반복하는 발진 현상을 일으키고, 이는 서비스 품질에 악영향 을 미치는 결과를 초래한다. 이러한 이유로 무선중계기에 피드백 경로를 통한 신호와 크기가 같고 위상이 정 반대인 신호 를 인위적으로 만들어 서비스 신호에 더하여 발진을 제거하는 방법들이 개발되고 있다.

그러나, 차감 경로의 크기와 위상을 조절하기 위한 부분에 사용되는 위상 조절기는 조절범위가 사용 케리어에서 360도 정 도이며, 거리로 환산하면 수십 센터이내가 된다. 이러한 이유로 간섭제거 무선중계기의 경우에는 송수신 안테나간의 거리 는 고정식으로 할 수 밖에 없다. 이러한 제약 조건은 안테나의 설치에 많은 불편함을 주며, 외부 환경에 따른 기구적인 변 형의 이유로 안테나간 거리 변화가 위상조절기의 조절범위를 넘어설 때 간섭제거 무선중계기의 역할을 더 이상 할 수 없게 된다는 치명적인 문제가 있다.

더욱 상세하게 도 1 에 도시된 바와 같이 이동통신 중계기의 일반적인 모델을 간략하게 도면화한 것으로, 송신국으로부터 수신국으로 보내지는 신호는 수신안테나(21)로 입력되며 증폭기(22)에 의해서 G만큼 신호가 커지고 송신안테나 (23)로 방사된다. 이 신호는 수신국까지 도달하여 서비스가 이루어진다. 여기서 송신안테나(23)로 방사되는 신호중 일부는 A만 큼 수신안테나(21)로 인입되며, 다시 G만큼 증가하고 이를 반복하여 발진 현상을 일으키게 된다. 이러한 이유로 무선중계 기의 설치시 수신안테나(21)와 송신안테나 (23)간의 거리를 충분히 띄우거나 지형 지물을 이용하여 안테나간 이격거리를 무선중계기의 이득보다 15dB차 이상 확보하도록 하고 있다.

그러나, 예컨데 평야지대 등에 있어서 지형지물을 충분히 확보하지 못하는 곳은 안테나간 이격을 충분히 하지 못하므로, 발생하는 궤환신호의 역신호를 발생시켜 원신호에 인가하여 발진신호를 제거하는 장치를 추가해야 한다. 발진 제거 무선 중계기에서, 종래의 기술은 안테나간 전파지연 거리를 모사하는 기능으로 고정된 신호지연케이블과 위상조절기만으로 된 구조를 가짐에 따라 안테나의 상태에 따른 적응 폭이 너무 적어서 안테나의 설치 또는 유지가 용이하지 못하여, 실용화하 기 어려운 문제점이 있었다.

도 2 는 종래의 간섭제거 무선중계기를 도시해 놓은 개략도로서, 수신안테나 (21)에는 합산기(24)를 통해 증폭기(22)가 연 결되고, 상기 합산기(24)에는 진폭조절기 (28)와 위상지연조절부(27)가 순차적으로 연결되게 된다. 상기 증폭기(22)는 커 플러(25)를 통해 송신안테나(23)와 지연라인(26)이 각기 연결되고, 상기 지연라인 (26)은 위상지연조절부(27)가 연결되게 된다.

이상과 같은 구성은 지연라인(26)이 고정되어 있으며, 차감 경로의 지연시간을 조절할 수 있는 부분이 위상지연 조절부 (27)로만 되어 있다. 이 위상지연조절부 (27)의 조절범위는 350도가 최대이고, 거리로 환산하면 수십센티미터이므로 송수 신안테나(21, 23)간 거리는 고정식으로 될 수밖에 없다.

따라서, 간섭제거 무선중계기에서, 종래의 기술에 있어서 위상제어기만을 이용한 간섭제거기는 지연 조절능력이 최대 360 정도이며, 전파거리상으로 수십센티메터 정도로 한정되어 송수신 안테나(21, 23)간의 거리를 고정식으로 사용해야 하는 제약이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지고 있는 문제점을 해소하기 위해 발명한 것으로, 차감경로의 지연 조절 시간폭을 충분히 크게 하기 위하여 아날로그신호를 디지털 변환하여 메모리소자에 의한 1차 디지털지연부와 2차 디지털 지연 조절 필터를 사용함으로써 충분한 지연시간 조절능력을 갖도록 하여, 간섭제거 무선중계기의 안테나 설치에 거리제약 사항을 해소할 수 있는 다중지연 디지털필터를 이용한 간섭제거 중계기를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 1차 디지털 지연부와 2차 디지털조절 지연필터를 이용하여 조절범위를 충분히 크게 할 수 있어 종래의 간섭제거 무선중계기의 안테나 설치고정의 제약조건을 해결하고, 환경에 의한 안테나간 거리변형 으로 생기는 치명적인 상황에 대처할 수 있는 효과를 가져온다.

본 발명의 다중지연 디지털필터를 이용한 간섭제거 중계기에 대한 기술사상을 예시도면에 의거하여 설명했지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 이 기술분야의 통상 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형및 모방 이 가능함은 명백한 사실이다.

도 1 은 일반적인 RF중계기의 모델과 발진경로를 나타낸 도면,
도 2 는 종래의 간섭제거 무선중계기를 도시해 놓은 개략도,
도 3 는 본 발명의 실시예에 관한 다중지연 디지털필터를 이용한 간섭제거 무선 중계기를 도시해 놓은 블록도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신국으로부터 인가되는 수신안테나의 신호를 증폭기에서 소정의 레벨로 증폭하여 송신안테나가 수신국으로 송출하는 구조를 가진 양방향 또는 단방향 무선중계기에 있어서, 상기 수신안테나와 증폭기 사이로 로컬주파수가 공급되는 믹서들이 추가 접속되고, 이 믹서들사이에 대역통과 필터, 합산기, 증폭기및 분배기가 순차적으로 놓여지게 구성되며; 상기 분배기에는 A/D 컨버터가, 상기 합산기에 D/A 컨버터가 각각 접속되고, 상기 A/D 컨버터와 D/A 컨버터사이에는 1차 디지털지연부, 2차 디지털 지연 조절필터 및, 이득조정의 곱셈기가 추가 접속되어 발진 궤환 모사 신호가 송수신 안테나간의 거리에 자유롭게 적응하도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 구현에는, 발진신호를 차감해주기 위해 무선중계기의 출력신호를 분기하는 분배기에서 무선중계기 의 수신경로에 신호를 합하는 합산기로는, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터, 안테나의 거리에 따 른 지연시간을 조절하기 위한 1차 디지털지연부와 2차 디지털 지연 조절필터, 진폭을 조정하는 곱셈기 및, 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A컨버터를 설치하여; 상기 1차 디지털지연부에서 큰 지연시간을 조절하고 상기 2차 디지털 지연 조절필터에서 미세 지연시간을 조절한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 관한 디지털신호지연필터를 이용한 간섭제거 무선중계기를 설명하기 위한 블록도로서, 본 발 명은 송수신간 안테나(1, 7)의 궤환으로 인한 발진을 제거하여 무선중계기의 발진방지를 기할 수 있는 디지털신호 지연필 터를 이용한 간섭제거 중계기인 것이다.

즉, 상기 간섭제거중계기는 송출매체로부터 인가되는 수신안테나(1)의 신호를 증폭기(6)에서 소정의 레벨로 증폭하여 송 신안테나(7)가 수신국으로 송출하는 구조로 구성되어 있다. 상기 수신안테나(1)와 증폭기(6)사이에는 로컬주파수(3)가 공 급되는 믹서(2, 5)들이 추가되고, 이 믹서(2, 5)사이에는 대역통과 필터(4), 합산기(14), 증폭기(15)및 분배기(8)가 순차적으로 놓여지게 된다.

그리고, 상기 분배기(8)에서 합산기(14)로는 본 발명의 다중지연 디지털필터가 연결되어 상기 송수신안테나(1, 7)간의 거 리변화에 궤환 모사신호를 유연하게 적응시킬 수 있다. 상기 분배기(8)에는 A/D 컨버터(9)가, 상기 합산기(14)에는 D/A 컨버터(13)가 각각 접속된다. 상기 다중지연 디지털필터의 A/D 컨버터(9)와 D/A 컨버터(13)사이에는 1차 디지털지연부 (10), 2차 디지털 지연 조절필터(11), 이득조정의 곱셈기(12)가 추가 접속된다. 상기 1차 디지털지연부(10)에는 D 신호가, 상기 2차 디지털 지연 조절필터(11)에는 C[n]가, 상기 곱셈기(12)에는 G 신호가 각각 공급되어진다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 발진신호를 차감해주기 위한 경로에 무선중계기의 출력신호를 분기하는 분배기(8), 아날 로그신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터(9), 1차 디지털지연부(10), 2차 디지털 조절지연필터(11), 이득조정 의 곱셈기(12), 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A컨버터(13)및, 무선중계기의 수신경로에 신호를 합하는 합산 기(14)를 구성하여; 상기 1차 디지털지연부(10)에서 큰 지연시간을 조절하고, 상기 2차 디지털지연 조절필터(11)에서 미 세 지연시간을 조절함으로 종래의 지연 시간조절폭에 제한이 있었던 문제점을 해결하여 간섭제거 무선중계기의 안테나설 치가 용이하도록 하고, 환경변화에 의한 안테나간 거리변화에 충분히 대처할 수 있도록 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 디지털신호지연필터를 이용한 간섭제거 중계기 동작을 설명하면, 송신국으로부터 수신국으로 향하는 신호는 수 신안테나(1)로 인입되고, 믹서(2)를 통하여 로컬주파수(3)와 혼합하게 되며, 대역통과 필터(4)를 통해서 낮은 주파수대역으로 전환된다. 상기 대역통과 필터(4)에는 순차적으로 합산기(14), 증폭기(15)및 분배기(8)를 통해 믹서(5)가 연결되어져 있다.

상기 믹서(5)를 통하여 로컬주파수(3)와 다시 혼합되어 높은 주파수대역으로 변환된다. 고출력 앰프(6)를 통하여 증폭하 고 최종적으로 송신안테나(7)를 통하여 방출되어 수신국의 안테나로 도달한다. 이때 송신안테나(7)로 방사된 신호중 일 부는 수신안테나(1)로 인입된다.

이러한 안테나의 이격거리 불충분으로 발생하는 궤환신호를 송수신 안테나(1, 7)간의 거리변화에 적응하면서 제거하기 위 하여 다음과 같은 구조를 가진다.

상기 분배기(8)에서 축출된 신호는 아날로그 디지털변환기(9 : ADC)를 거쳐 디지털신호로 변환되고, 1차 디지털지연부 (10 : M)에서 큰 지연조절을 거쳐 2차 디지털 지연 조절필터(11 : P)에서 지연 신호를 미세하게 조절하여 곱셈기(12)에서 진폭이 조정되어 디지털 아날로그변환기(13 : DAC)를 통하여 아날로그 신호로 변환된다. 상기 합산기(14)에서 궤환신호 가 섞인 원신호에 합쳐지게 된다. 이때 가해지는 신호는 궤환신호와 크기가 같고 위상이 180도 다른 신호이다.

한편, 안테나의 거리에 따른 지연시간의 조절은 1차 디지털지연부(10)에서 메모리 배열에 의해 큰 지연 조절값을 가지게 된다. 이때의 지연단위는 샘플링 주파수의 역수가 된다. 또한, 2차 디지털신호지연필터(11)에서는 샘플링 주파수의 역수 에 해당하는 시간을 충분히 미세하게 조절하기 위하여 필터계수 C[n]을 적용되는 지연시간에 따라 계산하여 조절함으로 극히 미세한 위상차를 가지고 적응형으로 조절되게 한 구조를 가진다. 진폭의 조절은 곱셈기(12)에서 수치적으로 높은 정 밀도를 가지고 미세하게 조절할 수 있다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 수신안테나 2, 5 : 믹서
3 : 로컬주파수 4 : 대역통과 필터
6, 15 : 증폭기 7 : 송신안테나
8 : 분배기 9 : A/D 컨버터
10 : 1차 디지털지연부
11 : 2차 디지털 지연 조절필터
12 : 곱셈기 13 : D/A컨버터
14 : 합성기

Claims (2)

1. 송신국으로부터 인가되는 수신안테나(1)의 신호를 증폭기(6)에서 소정의 레벨로 증폭하여 송신안테나(7)가 수신국으로 송출하는 양방향 또는 단방향 무선중계기에 있어서,
   
   상기 수신안테나(1)와 증폭기(6)사이에는 수신안테나측의 믹서(2), 대역통과 필터(4), 합산기(14), 증폭기(15), 분배기(8) 및 다 른 믹서(5)가 순차적으로 설치되며;
   
   상기 분배기(8)로부터는 A/D 컨버터(9)를 통해 1차 디지털지연부(10), 2차 디지털 지연 조절필터(11), 이득조정의 곱셈기 (12) 및 D/A 컨버터(13)가 추가 설치된 상태에서 상기 합산기(14)에 접속되어, 안테나의 이격거리 불충분으로 발생하는 궤환신호를 송수신 안테나(1, 7)간의 거리변화에 맞추면서 제거한 것을 특징으로 하는 다중지연 디지털필터를 이용한 발진제거 중계기.
   
2. 송신국으로부터 인가되는 수신안테나(1)의 신호를 증폭기(2)에서 소정의 레벨로 증폭하여 송신안테나(7)가 수신국으로 송출하는 양방향 또는 단방향 무선중계기에 있어서,
   
   발진신호를 차감해주기 위해 무선중계기의 출력신호를 분기하는 분배기(8)에서 무선중계기의 수신경로에 신호를 합하는 합산기(14)로는, 아날로그신호를 디지털신호로 변환하기 위한 A/D 컨버터(9), 안테나의 거리에 따른 지연시간을 조절하 기 위한 1차 디지털지연부(10)와 2차 디지털 지연 조절필터(11), 진폭을 조정하는 곱셈기(12) 및 디지털신호를 아날로그신 호로 변환하는 D/A컨버터(13)를 순차적으로 설치한 것을 특징으로 하는 다중지연 디지털필터를 이용한 간섭제거 중계기.
   

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