KR20180053810A - 혼 변조 신호 제거 장치 - Google Patents

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Abstract

혼 변조 신호 제거 장치가 개시된다. 개시된 장치는, 안테나로부터의 수신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 수신 대역 필터; 상기 안테나로의 송신 신호에 대해 송신 대역에 대한 필터링을 수행하는 송신 대역 필터; 상기 안테나로의 송신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제2 수신 대역 필터; 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호 및 상기 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호를 입력받는 혼 변조 신호 제거 모듈을 포함하되, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제1 참조 신호로 이용하여 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호로부터 상향 혼 변조 신호를 제거하는 상향 혼 변조 신호 제거 블록 및 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호를 제2 참조 신호로 이용하여 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 하향 혼 변조 신호 제거 블록을 포함한다. 본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치는 국소에 다수의 중계기 또는 RRH가 연결되는 환경에서 효과적으로 사용될 수 있다.

Description

혼 변조 신호 제거 장치{Device for Canceling Passive Intermodulation Signal}
본 발명의 실시예들은 혼 변조 신호 제거 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수동 상호 변조 왜곡에 의해 발생하는 혼 변조 신호를 제거하는 장치에 관한 것이다.
이동 통신 서비스를 제공하기 위해 기지국 장치 및 중계기 장치들이 사용되고 있으며, 이 장치들은 하나의 할당된 특정 무선 송수신 주파수 대역 또는 다수의 무선 송수신 주파수 대역에 대해 송신 주파수 대역을 이용하여 다운 링크 신호(downlink signal)를 출력하고 RF 급전선 케이블 및 공유기, 분배기 등의 수동 소자를 거쳐 안테나를 통해 방사하게 된다.
이동 통신 시스템인 기지국 또는 중계기 설치 운용 상에 있어서 급전선 케이블, 급전선 공유기, 분배기, 안테나 등과 같은 수동 소자의 커넥터 접촉 면의 비 균일 성, 불순물, 파손, 등의 비 선형 특성에 의해 수동 상호 변조 왜곡(PIMD)에 의해 발생되는 혼 변조 신호들이 발생한다.
수동 소자의 비 선형 특성에 의해 발생되는 수동 상호 변조 왜곡(PIMD)에 의한 혼 변조 신호가 할당된 수신 주파수 대역 내에 발생되는 경우 업 링크 신호(Uplink Signal)의 신호 대 잡음 비(SNR: Signal to Noise)을 열화 시키는 문제가 발생되어 통화 품질을 나쁘게 만들고 기지국 또는 중계기의 서비스 반경(Service Coverage)을 축소시키는 문제를 발생 시킨다.
안테나에는 기지국, RRH, 중계기와 같은 이동통신 송수신 장치가 결합된다.
종래에는 안테나와 연결되는 중계기 등에 혼 변조 신호 제거 장치가 결합되어 PIMD에 의한 혼 변조 신호를 제거하였다. 이와 같은 종래의 구조는 단일 국소에 하나의 중계기가 결합되는 구조에서는 큰 문제가 없었다. 그러나, 근래에 들어 하나의 안테나에 다수의 중계기 및 RRH가 연결되는 시스템이 사용되고 있는데, 이러한 시스템에서 혼 변조 신호 제거 장치는 각 중계기 및 RRH별로 설치되어야 한다.
특히, 하나의 중계기가 설치된 환경에서 다른 중계기가 추가되는 경우 새롭게 추가되는 중계기에는 혼 변조 신호 제거 장치가 추가되어야 하며, 기존에 설치된 중계기의 혼 변조 신호 장치를 제거하여야 하는 상황이 발생하기도 한다.
한편, 기존의 혼 변조 신호 제거 장치는 전력 분배기를 이용하여 혼 변조 신호를 분배받아 검출하는 경우가 대부분이어서 분배기 손실이 야기되며, 이러한 손실을 보상하기 위해 높은 출력을 가지는 전력 증폭기를 사용함으로써 전체적인 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 측면은 국소에 다수의 중계기 또는 RRH가 연결되는 환경에서 효과적으로 사용 가능한 혼 변조 신호 제거 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 다른 측면은 손실을 최소화할 수 있는 혼 변조 신호 제거 장치를 제안하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 안테나와 이동통신 송수신 장치 사이에 설치되는 혼 변조 신호 장치로서, 안테나로부터의 수신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 수신 대역 필터; 상기 안테나로의 송신 신호에 대해 송신 대역에 대한 필터링을 수행하는 송신 대역 필터; 상기 안테나로의 송신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제2 수신 대역 필터; 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호 및 상기 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호를 입력받는 혼 변조 신호 제거 모듈을 포함하되, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제1 참조 신호로 이용하여 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호로부터 상향 혼 변조 신호를 제거하는 상향 혼 변조 신호 제거 블록 및 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호를 제2 참조 신호로 이용하여 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 하향 혼 변조 신호 제거 블록을 포함하는 혼 변조 신호 제거 장치가 제공된다.
상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제1 참조 신호 및 상기 제2 참조 신호를 기저 대역 및 디지털 신호로 변환한 후 상기 상향 혼 변조 신호를 제거하고 상기 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성한다.
상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호와의 차를 통해 수신 대역에 존재하는 하향 혼 변조 신호만을 추출한다.
상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록은 상향 혼 변조 신호를 재생하는 혼 변조 신호 재생기, 상기 재생된 혼 변조 신호에 대한 공분산 행렬을 연산하는 혼 변조 신호 공분산 연산기, 상기 공분산 행렬을 이용하여 직교화 계수를 연산하고 상기 재생된 상향 혼 변조 신호에 대한 직교화를 수행하는 혼 변조 신호 직교화기, 상기 혼 변조 신호 직교화기의 출력 신호와 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 제1 참조 신호의 이득과 위상을 조절하는 혼 변조 신호 이득 조절기 및 상기 혼 변조 신호 이득 조절기에 의해 이득이 조절된 제1 참조 신호와 직교화된 혼 변조 신호의 차를 통해 상향 혼 변조 신호를 제거하는 혼 변조 신호 제거기를 포함한다.
상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 상기 수신 대역에 존재하는 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하고, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 역 위상 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호를 합산하여 출력한다.
상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호와 상기 안테나 방향으로 전송되는 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호에 대한 격리도 확보를 위한 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
상기 결합기는 방향성 커플러 및 써큘레이터를 포함한다.
상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호는 상기 결합기를 경유하여 상기 제2 수신 대역 필터에 의해 필터링되어 상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 안테나와 이동통신 송수신 장치 사이에 설치되는 혼 변조 신호 장치로서, 안테나로부터의 수신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 수신 대역 필터; 상기 안테나로의 제1 대역 송신 신호에 대해 제1 송신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 송신 대역 필터; 상기 안테나로의 제2 대역 송신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제2 수신 대역 필터; 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제1 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호, 상기 제2 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호를 입력받는 혼 변조 신호 제거 모듈을 포함하되, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 제1 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제1 참조 신호로, 상기 제2 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제2 참조 신호로 이용하여 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호로부터 상향 혼 변조 신호를 제거하는 상향 혼 변조 신호 제거 블록 및 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호를 제3 참조 신호로 이용하여 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 하향 혼 변조 신호 제거 블록을 포함하는 혼 변조 신호 제거 장치가 제공된다.
본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치는 국소에 다수의 중계기 또는 RRH가 연결되는 환경에서 효과적으로 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치는 손실을 최소화하면서 혼 변조 신호의 제거가 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 매크로 셀 및 소형셀이 함께 존재하는 이동통신 시스템 구조를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치의 구조를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제거부의 개략적인 구조를 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 상세 구조를 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 혼 변조 신호 제거 블록의 상세 구조를 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치의 개념적 구조를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변경을 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 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치의 설치 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치(601)는 안테나(110)와 이동통신 송수신 장치(120) 사이에 설치되어 혼 변조 신호를 제거한다. 여기서, 이동통신 송수신 장치(120)는 안테나의 수신 신호에 대한 신호 처리를 수행하는 장치로서, 중계기, RRH, 기지국 등을 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치는 다수의 이동통신 송수신 장치가 안테나에 연결되더라도 단일의 혼 변조 신호 제거 장치를 통해 혼 변조 신호를 제거하는 것이 가능하다.
따라서, 안테나에 새로운 중계기 또는 RRH가 추가된다고 할지라도 비교적 용이하게 새로운 환경에 대응할 수 있는 혼 변조 신호 제거 장치의 설계가 가능하다.
도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치에서 안테나(110) 또는 안테나(110)와 혼 변조 신호 제거 장치(601) 사이에서 발생한 PIMD에 의한 혼 변조 신호를 제거하는 것은 기존의 구조를 가지고 제거하는 것이 가능하다, 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치(120) 사이에서 발생하는 혼 변조 신호는 기존의 구조를 가지고 제거할 수 없다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치가 안테나(110) 또는 안테나(110)와 혼 변조 신호 제거 장치(601) 사이에서 발생한 PIMD에 의한 혼 변조 신호와 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치(120) 사이에서 발생하는 PIMD에 의한 혼 변조 신호를 제거하는 구조를 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치의 구조를 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치는 두 개의 송신 대역 및 두 개의 수신 대역을 사용하는 경우에 대한 실시예이며 송신 대역 및 수신 대역이 증가하거나 감소할 경우 도 2와 다른 구조로 형성될 수도 있을 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 PIMD에 의한 혼 변조 신호 제거 장치는 제1 연결부(616) 및 제2 연결부(617)를 포함한다. 제1 연결부(616)는 안테나 방향과 연결되기 위한 연결부이며, 제2 연결부(617)는 기지국, RRH 또는 중계기와 같은 이동통신 송수신 장치 방향과 연결되기 위한 연결부이다. 제1 연결부(616) 및 제2 연결부(617)는 RF 커넥터를 포함하며, N-타입 커넥터 및 DIN-타입 커넥터 등 다양한 형태의 커넥터들이 제1 연결부(616) 및 제2 연결부(617)로 이용될 수 있다.
혼 변조 신호 제거 장치와 안테나 사이에는 급전선, 분배기 등과 같은 수동소자들이 설치되며, 이러한 수동 소자들의 비 선형 특성에 의해 PIMD에 의한 혼 변조 성분이 발생하게 된다. 또한, 혼변조 신호 제거 장치와 중계기, RRH 또는 기지국과 같은 이동통신 송수신 장치 사이에서도 수동 소자들의 비 선형 특성에 의해 PIMD에 의한 혼 변조 성분이 발생한다.
PIMD에 의한 혼 변조 신호는 송신 신호에 의한 혼 변조 신호가 수신 대역의 주파수에서 발생할 때 수신 신호의 왜곡을 발생시킨다. 도 2에 도시된 실시예에는 제2 수신 대역 신호에 제1 송신 대역 신호 및 제2 송신 대역 신호의 PIMD에 의한 혼 변조 신호가 영향을 미쳐 해당 혼 변조 신호를 제거하는 구성이 도시되어 있다. 만약 제1 수신 대역 신호에도 영향을 미치는 경우에는 제1 수신 대역에 대한 혼변조 신호 제거 모듈이 추가적으로 설치될 수 있음을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 PIMD에 의한 혼 변조 신호 제거 장치는 제1 송신 대역 및 제1 수신 대역을 필터링하는 듀플렉서(606), 두 개의 제2 수신 대역 필터(604, 605) 및 제2 송신 대역 필터(603)를 포함한다.
제2 대역의 수신 신호(업링크 신호)는 제1 연결부(616)를 통해 수신된다. 제2 수신 대역 신호는 두 개의 송신 대역(제1 송신 대역, 제2 송신 대역)의 송신 신호의 PIMD에 의한 혼 변조 신호에 의해 왜곡될 수 있으며, 제2 수신 대역 신호(업링크 신호)는 이러한 혼 변조 신호를 포함하고 있다.
제2 수신 대역 신호(업링크 신호)는 제2-1 수신 대역 통과 필터(605)에서 필터링된다.
제1 송신 대역 신호(다운링크 신호)는 듀플렉서(606)의 제1 송신 대역 필터를 통해 필터링된 후 제1 연결부(616)로 전달되어 안테나로 제공된다. 반대로 안테나를 통해 입력되는 제1 수신 대역 신호(업링크 신호)는 듀플렉서(606)의 제1 수신 대역 필터를 거쳐 필터링된 후 제2 연결부(617)를 통해 중계기, RRH, 또는 기지국으로 전달된다. 도 2에는 듀플렉서(606)에 의해 제1 송신 대역 필터 및 제1 수신 대역 필터가 구현된 경우가 도시되어 있으나, 제1 송신 대역 필터 및 제1 수신 대역 필터는 각각 단일의 필터 모듈로 구현될 수도 있을 것이다.
제2 송신 대역 신호(다운링크 신호)는 제2 송신 대역 필터(603)를 통해 필터링된 후 제1 연결부(616)를 통해 안테나로 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치는 혼 변조 신호 제거 모듈(602)을 포함한다. 제2-1 수신 대역 필터(605)에서 출력되는 필터링된 제2 수신 대역 신호는 혼 변조 신호 제거 모듈(602)로 입력된다.
또한, 듀플렉서(606)의 제1 송신 대역 필터에서 필터링된 제1 송신 대역 신호의 일부는 혼 변조 신호 제거 모듈(602)로 입력되며, 제2 송신 대역 필터(603)에서 필터링된 제2 송신 대역 신호의 일부도 혼 변조 신호 제거 모듈(602)로 입력된다.
필터링된 제2 수신 대역 신호는 혼 변조 신호 성분을 포함하고 있으며, 혼 변조 제거 모듈(602)에서 혼 변조 신호를 제거할 대상 신호가 된다. 제1 송신 대역 신호의 일부와 제2 송신 대역 신호의 일부는 제2 수신 대역 신호에서 혼 변조 신호 성분을 제거하기 위해 사용되는 참조 신호로 작용한다.
듀플렉서(606)의 제1 송신 대역 필터(650)의 출력 신호의 일부는 커플링을 통해 혼 변조 신호 제거 모듈(602)로 입력되며, 이하에서는 해당 신호를 제1 참조 신호로 정의한다.
제2 송신 대역 필터(603)의 출력 신호의 일부는 커플링을 통해 혼 변조 신호 제거 모듈(602)로 입력되며, 이하에서는 해당 신호를 제2 참조 신호로 정의한다.
혼 변조 신호 제거 모듈(602)은 제2-1 수신 대역 필터(605)의 출력 신호를 증폭하는 증폭기(610)를 포함한다. 제2-1 수신 대역 필터(605)에서 출력되는 신호는 매우 낮은 신호 레벨을 가지고 있으며 이를 일정 레벨로 증폭하는 작업이 필요하다. 일례로, 증폭기(610)는 저잡음 증폭기를 포함할 수 있다.
증폭기(610)에서 증폭된 신호는 제1 변환부(611)를 통해 제거부(608)로 입력된다. 제1 변환부(611)는 믹서 및 A/D 변환기를 포함하며, 제1 변환부(611)를 통해 디지털 신호로 변환된다.
제1 참조 신호는 제2 변환부(612)를 통해 제거부(608)로 입력된다. 제2 변환부(612)는 믹서 및 A/D 변환기를 포함하며, 제2 변환부(612)를 통해 제1 참조 신호는 디지털 신호로 변환된다.
제2 참조 신호는 제3 변환부(613)를 통해 제거부(608)로 입력된다. 제3 변환부(613)는 믹서 및 A/D 변환기를 포함하며, 제3 변환부(613)를 통해 제2 참조 신호는 디지털 신호로 변환된다.
제거부(608)는 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호를 이용하여 제2 수신 대역 신호(업링크 신호)의 혼 변조 신호를 제거한다. 이때, 제거부(608)에서 제거하는 혼 변조 신호는 안테나와 혼변조 신호 제거 장치(602) 사이에서 제2 수신 대역에 발생한 혼 변조 신호이다.
본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치(601)는 안테나와 이동통신 송수신 장치(중계기, 기지국 또는 RRH) 사이에 배치되기 때문에 혼변조 신호 제거 장치(601)는 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치 사이에서 발생하는 혼 변조 신호도 제거할 필요가 있다. 이를 위해, 본 발명의 혼 변조 신호 제거 장치(601)는 제2-2 수신 대역 필터(604), 결합기(607), 증폭기(609) 및 제4 변환부(615)를 포함한다.
제2 연결부(617)를 통해 입력되는 신호는 제1 송신 대역 신호 및 제2 송신 대역 신호를 포함하며, 이들 신호는 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치 사이에서 발생하는 혼 변조 신호를 포함하고 있다. 제1 송신 대역 신호 및 제2 송신 대역 신호의 일부는 제2-2 수신 대역 필터(604)로 입력되며, 제2-2 수신 대역 필터(604)의 출력 신호는 제1 송신 대역 신호와 제2 송신 대역 신호에서 제2 수신 대역의 PIMD에 의한 혼 변조 신호 성분만을 출력하게 된다.
제2-2 수신 대역 필터(604)의 출력 신호는 증폭기(609)를 통해 증폭되며, 제4 변환부(615)를 통해 디지털 신호로 변환된다. 제2-2 수신 대역 필터(604)의 출력 신호는 제3 참조 신호로서 작용하며, 디지털 신호로 변환된 제3 참조 신호는 제거부(608)로 입력된다.
제거부(608)는 제3 참조 신호에 기초하여 역위상 신호를 발생시키고 이를 안테나와 혼 변조 신호 제거 장치에서 사이에서 발생하는 혼 변조 신호 성분이 제거된 제2 수신 대역 신호에 반영한다. 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치 사이에서 발생하는 혼 변조 신호는 제2 수신 대역 신호 관점에서 아직 발생하지 않은 혼 변조 신호로서 이를 역위상 신호를 통해 미리 반영함으로써 향후 혼 변조 신호에 의한 왜곡이 보상되도록 한다.
제거부(608)는 다양한 형태의 디지털 프로세싱 모듈로 구현될 수 있으며, 일례로 FPGA를 통해 구현될 수 있을 것이다
위와 같은 구조의 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치는 안테나와 이동통신 송수신 장치 사이에 설치되면서, 안테나와 혼 변조 신호 제거 장치 사이의 상향 혼 변조 신호 및 혼 변조 신호 제거 장치와 이동통신 송수신 장치 사이의 하향 혼 변조 신호를 모두 제거할 수 있으며, 향후에 이동통신 송수신 장치가 추가되더라도 용이한 변경 및 교체가 가능한 장점이 있다. 또한, 종래와 같이 3dB 분배기 등을 사용하지 않으므로 비교적 낮은 손실로 혼 변조 신호의 제거가 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제거부의 개략적인 구조를 도시한 블록도이다. 본 실시예에서는 안테나와 혼 변조 신호 제거 장치(601) 사이에서 발생하는 혼 변조 신호를 상향 혼 변조 신호로 정의하고, 혼 변조 신호 제거 장치(601)와 이동통신 송수신 장치 사이에서 발생하는 혼 변조 신호를 하향 혼 변조 신호로 정의한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제거부(608)는 상향 혼 변조 신호 제거 블록(701), 하향 혼 변조 신호 제거 블록(702), 프로세서(703) 및 결합 블록(704)을 포함한다.
제1 참조 신호 및 제2 참조 신호는 상향 혼 변조 제거 블록(701)으로 입력되며, 제3 참조 신호는 하향 혼 변조 신호 제거 블록(702)으로 입력된다.
프로세서(703)는 혼 변조 신호를 제거하기 위한 디지털 신호 처리 연산을 수행한다.
상향 혼 변조 신호 제거 블록(701)은 제1 참조 신호, 제2 참조 신호 및 상향 혼 변조 신호 성분이 포함된 제2 수신 대역 신호를 이용하여 제2 수신 대역에 존재하는 상향 혼 변조 신호를 제거한다.
하향 혼 변조 신호 제거 블록(702)은 하향 혼 변조 신호만을 추출하여 역위상의 하향 혼 변조 신호를 재생한다.
결합 블록(704)은 상향 혼 변조 신호 제거 블록(701)의 출력 신호와 하향 혼 변조 신호 제거 블록(702)의 출력 신호를 결합시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 상세 구조를 도시한 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상향 혼 변조 신호 제거 블록(701)은 제1 하향 변환기(705), 제2 하향 변환기(711), 혼 변조 신호 제1 동기화기(706), 혼 변조 신호 재생기(707), 혼 변조 신호 공분산 연산기(708), 혼 변조 신호 직교화기(709), 혼 변조 신호 이득 조절기(710), 다수의 지연기(712, 713, 714) 및 혼 변조 신호 제1 제거기(715)를 포함한다.
도 4에 도시된 상향 혼 변조 신호 제거 블록(701)에 대한 보다 상세한 설명은 본 출원인의 특허출원 제2016-0022819호의 내용을 참조할 수 있다.
프로세서(703)는 제1 참조 신호, 제2 참조 신호 및 상향 혼 변조 신호 성분이 포함된 제2 수신 대역 신호에 대하여 하향 변환된 기저 대역 신호간에 시간 동기를 맞추기 위한 값을 연산하고, 혼 변조 신호 제1 동기화기(706)와 다수의 지연기(712, 713, 714)는 프로세서(703)로부터 시간 지연에 대한 연산 값을 받아 시간 동기를 맞추는 기능을 수행한다.
혼 변조 신호 재생기(707)는 상향 혼 변조 신호 성분이 포함된 신호와 동기가 맞추어진 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호에 대하여 테일러 급수 또는 볼테라 급수 등을 이용하여 N개의 수동 혼 변조 성분을 재생한다.
재생된 수동 혼 변조 신호들에 대한 혼 변조 신호 공분산 연산기(708)는 혼 변조 신호 재생기(707)를 통해 출력되는 혼 변조 재생 신호에 대한 상관 연산을 수행한다. 혼 변조 신호 공분산 연산기(708)는 혼 변조 신호에 대한 자기 상관 연산과 상호 산관 연산을 각각 수행한다. 구체적으로, 혼 변조 신호 공분산 연산기(708)는 자기 상관 함수와 상호 상관 함수를 이용하여 N X N 공분산 행렬을 연산한다.
혼 변조 신호 공분산 연산기(708)에 의해 연산된 공분산 행렬은 프로세서로 입력되고, 프로세서(703)는 입력된 공분산 행렬에 대해 직교 계수를 연산한 N X N 계수값을 출력한다. 혼 변조 신호 직교화기(709)는 프로세서(703)로부터 N X N 계수값을 전달받아 N개의 재생된 혼 변조 신호 성분들에 대해 직교화 계수를 적용하여 직교화를 수행한다. 직교화 연산에 의해, 대각 성분에 대해 자기 상관값만이 존재하고 다른 상호 상관 값은 제로 값을 갖게 된다. 즉, 재생된 혼 변조 신호 성분들에 대해 서로 직교가 되도록 하는 연산이 혼 변조 신호 직교화기(709)에서 수행된다.
혼 변조 신호 이득 조절기(710)는 혼 변조 신호 직교화기(709)에 의해 N개의 직교화된 혼 변조 신호 성분 신호와 상향 혼 변조 신호 성분이 포함된 신호(혼 변조 신호를 포함하는 제2 수신 대역 신호)가 프로세서에 입력되어 프로세서가 이득과 위상 연산을 통해 추출한 출력 정보를 받아 직교화된 혼 변조 신호 성분들에 대한 이득과 위상 정보를 보상한다. 즉, 직교화된 수동 혼 변조 신호 성분 신호들의 전력과 상향 혼 변조 신호이 포함된 신호의 전력이 유사하도록 이득 조절이 이루어지는 것이다.
혼 변조 신호 제1 제거기(715)는 N개의 재생된 수동 혼 변조 신호 성분 신호들에 대해 혼 변조 신호 이득 조절기(710)에 의해 이득과 위사 정보가 보상된 신호들의 합과 상향 혼 변조 신호 성분이 포함된 신호(혼 변조 신호를 포함하는 제2 수신 대역 신호)와의 차를 통해 제2 수신 대역 내에 존재하는 상향 혼 변조 신호를 제거하고, 이를 통해 혼 변조 신호가 제거된 제2 수신 대역 신호가 출력된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 혼 변조 신호 제거 블록의 상세 구조를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 제3 하향 변환기(716), 두 개의 지연기(717, 719), 혼 변조 신호 제2 동기화기(718), 혼 변조 신호 제2 제거기(720), 역 위상기(721) 및 결합기(722)를 포함한다.
혼 변조 신호 제2 동기화기(718)와 두 개의 지연기(717, 719)들은 상향 혼 변조 신호 제거 블록(701)의 출력 신호와 하향 혼 변조 신호(제2-2 수신 대역 필터에 의해 출력되는 신호)의 기저대역 신호의 동기를 맞추기 위한 값(시간 지연에 대한 연산 값)을 프로세서(703)로부터 제공받아 시간 동기를 맞추는 기능을 수행한다.
혼 변조 신호 제2 제거기(720)는 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호와 하향 혼 변조 신호 성분이 포함된 신호(제2-2 수신 대역 필터를 통과한 신호)와의 차를 통해 제2 수신 대역에 존재하는 하향 혼 변조 신호만을 추출한다. 이후에 설명되는 결합기(607)의 격리도가 완벽하다면 이러한 제거 작업은 수행되지 않아도 무방하나, 결합기(607)의 격리도는 완벽하지 않을 수 있으므로 혼 변조 신호 제2 제거기(720)를 통해 제거 작업을 수행한다.
역위상기(721)는 혼 변조 신호 제2 제거기(720)의 출력 신호에 대한 역 위상 신호를 생성한다.
결합기(722)는 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호와 역 위상 신호에 대한 합 연산을 수행한다.
제거부(608)의 출력 신호는 상향 혼 변조 신호 제거 블록과 역 위상 신호를 합산한 신호이며, 제거부(608)의 출력 신호는 제5 변환부(614)를 통해 고주파 대역의 신호 및 아날로그 신호로 변환된다.
제5 변환부(614)의 신호는 결합기(607)를 경유하여 제2-2 수신 필터 (604)로 입력된다.
결합기(607)는 제1 연결부 방향으로의 신호인 송신 신호에 대한 제2-2 수신 대역 필터(604)의 출력 신호와 제2 연결부 방향으로의 신호인 제거부(608)의 출력 신호에 대한 격리도를 확보하면서 신호를 전송하는 기능을 한다. 서로 다른 방향의 신호가 결합기(607)를 경유하여 전송되므로 이에 대한 격리도 확보가 필요하다. 이러한 결합기로 방향성 결합기 또는 써큘레이터가 이용될 수 있을 것이며, 이외에도 격리도 확보가 가능한 다양한 RF 소자가 이용될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치를 도시한 도면으로서, 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multple Input Multiple Output) 경로 상에 존재하는 혼 변조 신호 제거 장치의 일례를 도시한 도면이다. MIMO 지원을 위해 도 2에 도시된 혼 변조 신호 제거 장치 두 개가 결합된 구조임을 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치를 도시한 도면으로서, 건물 등에서 이동통신 사업자간에 급전부 공용화가 이루어질 때 각 이동통신 송수신 장치에 대해 적용 가능한 혼 변조 신호 제거 장치의 일례가 도 7에 도시되어 있다.
도 2, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예 이외에도, 본 발명의 본질적 특징을 유지하면서 다양한 형태의 혼 변조 신호 제저 장치가 구현될 수 있다는 점은 당업자에게 있어 자명할 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 혼 변조 신호 제거 장치의 개념적 구조를 도시한 도면이다.
도 2의 실시예는 두 개의 송신 대역 및 두 개의 수신 대역이 사용되는 경우의 혼 변조 신호 제거 장치를 도시한 도면이며, 도 8은 이러한 구조를 보다 개념적으로 도시한 것이다. 도 8에서, 하나의 송신 대역 필터(810) 및 두 개의 수신 대역 필터(812, 814)가 도시되어 있는데, 이 필터들(810, 812, 814)의 통과 대역을 단일 대역으로 한정되지는 않는 것이며 다중 대역에 대한 필터링이 가능한 필터들의 집합으로 이해할 수도 있을 것이다.
도 8을 참조하면, 제1 연결부(800)를 통해 수신 신호가 입력되며, 수신 신호는 혼 변조 신호 제거 장치와 안테나 사이에서 발생하는 상향 혼 변조 신호가 포함된 신호이다.
수신 신호는 제1 수신 대역 필터(812)를 통해 필터링된 후 혼 변조 신호 제거 모듈(820)로 입력된다.
송신 신호는 제2 연결부(802)를 통해 입력되며, 송신 신호는 송신 대역 통과 필터(810) 방향으로 분배된 신호는 송신 대역 필터(810)에 의해 필터링된 후 제1 연결부(800)를 통해 안테나로 제공된다. 송신 대역 필터(810)에 의해 필터링된 신호의 일부는 커플링을 통해 혼 변조 신호 제거 모듈(820)로 입력된다. 송신 대역 통과 필터(810)에 의해 필터링딘 신호는 필터링이 이루어졌으므로 혼 변조 신호 성분을 포함하고 있지 않은 신호이며, 해당 신호는 제1 참조 신호로 혼 변조 신호 제거 모듈(820)에서 이용된다.
송신 신호 중 제2 수신 대역 필터(814) 방향으로 분배된 송신 신호는 제2 수신 대역 필터(812)에 의해 필터링된다. 제2 수신 대역 필터(814)에 의해 필터링된 신호는 송신 신호 중 수신 대역에 영향을 미치는 혼 변조 신호 성분만이 포함된 신호이며, 해당 혼 변조 신호는 혼 변조 신호 제거장치와 이동통신 송수신 장치 사이에서 발생하는 하향 혼 변조 신호이다.
제2 수신 대역 필터(814)에 의해 필터링된 신호는 혼 변조 신호 제거 모듈(820)로 입력되며, 제2 수신 대역 필터(814)의 출력 신호는 제2 참조 신호로 혼 변조 신호 제겨 모듈에서 이용된다.
제1 수신 대역 필터(812)의 출력 신호는 제1 증폭기(830)에 의해 증폭되고, 제1 변환부(840)에 의해 기저 대역 및 디지털 신호로 변환되어 제거부(850)로 입력된다.
송신 대역 필터(810)의 출력 신호 중 커플링된 신호는 제2 변환부(842)에 의해 기저 대역의 신호 및 디지털 신호로 변환되어 제거부(850)로 입력된다.
제거부(850)는 제1 참조 신호 및 상향 혼 변조 신호를 포함하는 수신 신호를 이용하여 수신 신호에 포함된 상향 혼 변조 신호를 제거한다. 제거부(850)에서 상향 혼 변조 신호를 제거하는 동작은 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하였다.
제2 수신 대역 통과 필터에 의해 필터링된 신호는 결합기(860)를 경유하여 제2 증폭기(832)에 의해 증폭되고, 제3 변환부(844)를 통해 기적 대역 및 디지털 신호로 변환된다.
제거부(850)는 제2 참조 신호에 상응하는 역 위상 신호를 발생시키고, 해당 역 위상 신호를 상향 혼 변조 신호가 제거된 수신 신호와 합산하며, 이 신호가 제거부의 최종 출력 신호가 된다.
제거부(850)의 출력 신호는 결합기(860)를 경유하여 제2 연결부(802)를 통해 출력된다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (16)

  1. 안테나와 이동통신 송수신 장치 사이에 설치되는 혼 변조 신호 장치로서,
    안테나로부터의 수신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 수신 대역 필터;
    상기 안테나로의 송신 신호에 대해 송신 대역에 대한 필터링을 수행하는 송신 대역 필터;
    상기 안테나로의 송신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제2 수신 대역 필터;
    상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호 및 상기 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호를 입력받는 혼 변조 신호 제거 모듈을 포함하되,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제1 참조 신호로 이용하여 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호로부터 상향 혼 변조 신호를 제거하는 상향 혼 변조 신호 제거 블록 및 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호를 제2 참조 신호로 이용하여 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 하향 혼 변조 신호 제거 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제1 참조 신호 및 상기 제2 참조 신호를 기저 대역 및 디지털 신호로 변환한 후 상기 상향 혼 변조 신호를 제거하고 상기 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호와의 차를 통해 수신 대역에 존재하는 하향 혼 변조 신호만을 추출하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록은 상향 혼 변조 신호를 재생하는 혼 변조 신호 재생기, 상기 재생된 혼 변조 신호에 대한 공분산 행렬을 연산하는 혼 변조 신호 공분산 연산기, 상기 공분산 행렬을 이용하여 직교화 계수를 연산하고 상기 재생된 상향 혼 변조 신호에 대한 직교화를 수행하는 혼 변조 신호 직교화기, 상기 혼 변조 신호 직교화기의 출력 신호와 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 제1 참조 신호의 이득과 위상을 조절하는 혼 변조 신호 이득 조절기 및 상기 혼 변조 신호 이득 조절기에 의해 이득이 조절된 제1 참조 신호와 직교화된 혼 변조 신호의 차를 통해 상향 혼 변조 신호를 제거하는 혼 변조 신호 제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 상기 수신 대역에 존재하는 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하고, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 역 위상 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호를 합산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호와 상기 안테나 방향으로 전송되는 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호에 대한 격리도 확보를 위한 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 결합기는 방향성 커플러 및 써큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호는 상기 결합기를 경유하여 상기 제2 수신 대역 필터에 의해 필터링되어 상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  9. 안테나와 이동통신 송수신 장치 사이에 설치되는 혼 변조 신호 장치로서,
    안테나로부터의 수신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 수신 대역 필터;
    상기 안테나로의 제1 대역 송신 신호에 대해 제1 송신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제1 송신 대역 필터;
    상기 안테나로의 제2 대역 송신 신호에 대해 수신 대역에 대한 필터링을 수행하는 제2 수신 대역 필터;
    상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제1 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호, 상기 제2 송신 대역 필터의 출력에 대한 커플링 신호를 입력받는 혼 변조 신호 제거 모듈을 포함하되,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 제1 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제1 참조 신호로, 상기 제2 송신 대역 필터 출력에 대한 커플링 신호를 제2 참조 신호로 이용하여 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호로부터 상향 혼 변조 신호를 제거하는 상향 혼 변조 신호 제거 블록 및 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호를 제3 참조 신호로 이용하여 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 하향 혼 변조 신호 제거 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 제1 수신 대역 필터의 출력 신호, 상기 제1 참조 신호, 상기 제2 참조 신호 및 상기 제3 참조 신호를 기저 대역 및 디지털 신호로 변환한 후 상기 상향 혼 변조 신호를 제거하고 상기 하향 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호와의 차를 통해 수신 대역에 존재하는 하향 혼 변조 신호만을 추출하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록은 상향 혼 변조 신호를 재생하는 혼 변조 신호 재생기, 상기 재생된 혼 변조 신호에 대한 공분산 행렬을 연산하는 혼 변조 신호 공분산 연산기, 상기 공분산 행렬을 이용하여 직교화 계수를 연산하고 상기 재생된 상향 혼 변조 신호에 대한 직교화를 수행하는 혼 변조 신호 직교화기, 상기 혼 변조 신호 직교화기의 출력 신호와 기저 대역 및 디지털 신호로 변환된 제1 참조 신호의 이득과 위상을 조절하는 혼 변조 신호 이득 조절기 및 상기 혼 변조 신호 이득 조절기에 의해 이득이 조절된 제1 참조 신호 및 제2 참조 신호와 직교화된 혼 변조 신호의 차를 통해 상향 혼 변조 신호를 제거하는 혼 변조 신호 제거기를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 하향 혼 변조 신호 제거 블록은 상기 수신 대역에 존재하는 혼 변조 신호에 대한 역 위상 신호를 생성하고, 상기 혼 변조 신호 제거 모듈은 상기 역 위상 신호와 상기 상향 혼 변조 신호 제거 블록의 출력 신호를 합산하여 출력하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호와 상기 안테나 방향으로 전송되는 상기 제2 수신 대역 필터의 출력 신호에 대한 격리도 확보를 위한 결합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 결합기는 방향성 커플러 및 써큘레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 혼 변조 신호 제거 모듈의 출력 신호는 상기 결합기를 경유하여 상기 제2 수신 대역 필터에 의해 필터링되어 상기 이동통신 송수신 장치 방향으로 전송되는 것을 특징으로 하는 혼 변조 신호 제거 장치.

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