KR20180077786A - 딜레이 어댑테이션을 이용한 자기 간섭 제거 시스템 및 방법 - Google Patents

딜레이 어댑테이션을 이용한 자기 간섭 제거 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기는 분배기, 복수의 지연기들, 복수의 스케일러, 컴바이너 및 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 복수의 지연기들은 가변 지연값들을 이용하여 아날로그 송신 신호 성분을 지연하고, 스케일러는 아날로그 송신 신호 성분들을 스케일링하며, 제어부는 상기 복수의 지연기들의 가변 지연값들을 적응화한다.

Description

딜레이 어댑테이션을 이용한 자기 간섭 제거 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SELF-INTERFERENCE CANCELLATION USING DELAY ADAPTATION}
본 발명은 일반적으로 무선 통신 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 간섭 제거를 위한 새롭고 유용한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
종래 무선 통신 시스템은 반이중이다. 즉, 반이중 무선 통신 시스템에서 송신기 또는 수신기는 단일 무선 통신 채널 상에서 동시에 신호를 송신하고 수신할 수 없다.
무선 통신 분야에서의 최근의 연구는 전이중 무선 통신 시스템을 개발하는데 있어서 진보로 이어졌으며, 이러한 시스템이 성공적으로 구현된다면, 무선 통신 분야에 막대한 이익을 제공할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 네트워크에 의한 전이중 통신의 이용은 스펙트럼 요구를 반으로 줄일 수 있다. 전이중 통신의 성공적인 구현에 대한 하나의 주요 장애물은 자기 간섭의 문제이다.
이러한 분야에 진전이 이루어졌지만, 자기 간섭을 다루려는 해결법들은 여전히 여러 문제들을 성공적으로 다루지 못하였다. 따라서, 무선 통신 분야에서 자기 간섭 제거를 위한 새롭고 유용한 시스템 및 방법을 창안하는 것이 요구된다. 본 발명은 그러한 새롭고 유용한 시스템 및 방법을 제공한다.
무선 통신 시스템들은 세계가 통신하는 방식에 혁신을 일으켰고, 그러한 시스템들을 사용한 통신의 급속한 성장은 모든 분야 및 산업에 걸쳐 증가된 경제적 및 교육적 기회를 제공하였다. 공교롭게도, 통신에 필요한 무선 스펙트럼은 한정된 자원이고, 무선 통신의 급속한 성장은 이러한 자원의 이용 가능성을 더 부족하게 하였다. 결과적으로, 스펙트럼 효율성은 무선 통신 시스템들에 점점 더 중요해졌다.
스펙트럼 효율성을 증가시키기 위한 하나의 기대되는 해결법을 전이중 무선 통신 시스템들; 즉, 동일한 무선 채널 상에서 무선 신호들을 동시에 송신하고 수신할 수 있는 무선 통신 시스템들에서 찾게 되었다. 이러한 기술은 표준 반이중 무선 통신 시스템과 비교하여 스펙트럼 효율성의 배가를 가능하게 한다.
전이중 무선 통신 시스템이 무선 통신 분야에 상당한 가치를 갖지만, 그러한 시스템은 자기 간섭으로 인한 과제들에 직면하는 것으로 알려져 있다; 수신 및 송신이 동일한 채널 상에서 동시에 일어나므로, 전이중 송수신기에서 수신된 신호가 송수신기로부터 송신되는 신호로부터의 원하지 않는 신호 성분들을 포함할 수 있다. 결과적으로, 전이중 무선 통신 시스템은 자기 간섭을 감소시키기 위해 아날로그 및/또는 디지털 자기 간섭 제거 회로들을 포함한다.
전이중 송수신기들은 바람직하게는 송신 출력을 기저 대역 디지털 신호들 또는 RF 아날로그 신호들로서 샘플링하지만, 전이중 송수신기들은 부가적으로 또는 대안적으로 송신 출력을 임의의 적절한 방식으로 샘플링할 수 있다. 이러한 샘플링된 송신 출력은 수신된 무선 통신 데이터에서 간섭을 제거하기 위해 (예를 들어, RF 아날로그 신호들 또는 기저 대역 디지털 신호들로서) 전이중 송수신기들에 의해 사용될 수 있다. 많은 전이중 송수신기에서, 디지털 제거 시스템은 수신된 기저 대역 신호에 송신된 디지털 기저 대역 신호의 스케일링된 버전을 부과함으로써 기능하고 아날로그 제거 시스템은 수신된 RF 아날로그 신호에 송신된 RF 아날로그 신호의 스케일링된 버전을 부과함으로써 기능한다.
딜이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기는 분배기, 복수의 지연기들, 복수의 스케일러, 컴바이너 및 제어부를 포함한다.
아날로그 자기 간섭 제거기는 아날로그 송신 신호의 변화 외에 자기 간섭 파라미터를 여러 변수들에 대하여 적응화하는 것이 가능하다. 여기서 여러 변수들이란 RF 송수신기 온도, 주위 온도, 안테나 구성, 습도 및 RF 송신기 전력 등을 포함한다.
아날로그 자기 간섭 제거기의 적응화는 제어부의 제어에 의해 수행될 수 있다.
아날로그 자기 간섭 제거기는 신호 분배기를 포함한다 아날로그 자기 간섭 제거기는 신호 분배기를 경유하여 다중 신호 경로에 아날로그 송신 신호를 여러 경로들을 통하여 여러 신호들로 분할한다.
신호 분배기는 바람직하게는 실질적으로 입력된 아날로그 송신 신호와 동일한 전력과 동일한 파형을 갖는 복수의 아날로그 송신 신호로 아날로그 송신 신호를 분리한다. 신호 분배기는 추가로 아날로그 송신 신호를 사전 처리하기 위한 임의의 적절한 전자 장치를 포함 할 수 있다 예를 들어, 신호 분배기는 하나 이상의 출력 아날로그 송신 신호의 전력을 증가시키는 증폭기를 포함할 수 있다.
복수의 지연기들은 아날로그 송신 신호 성분을 지연한다. 이 때, 복수의 지연기들은 고정된 지연값 또는 가변 지연값들을 이용하여 아날로그 송신 신호 성분을 지연할 수 있으며, 가변 지연값들은 제어부에 의하여 제어될 수 있다.
복수의 지연기들은 아날로그 지연 회로 (예를 들어, 버킷 브리 게이드 장치, 긴 전송 라인 RC 네트워크의 시리즈)를 사용할 수 있으며, 다른 방식의 회로도 사용 가능하다.
스케일러는 아날로그 송신 신호 성분들을 스케일링한다. 스케일러는 효과적으로 스케일 인자에 의해 아날로그 전송 신호 성분들을 곱한다. 스케일러는 감쇠 이득 및 위상을 반전/변화시킬 수 있다.
지연기들 및 스케일러의 출력은 컴바이에 의하여 결합될 수 있으며, 그것은 자기 간섭이 제거된 신호 성분으로 변환된다.
제어부는 아날로그 자기 간섭 제거기의 구성 파라미터를 제어한다. 제어부로의 입력은 신호 데이터(예: 아날로그 전송 신호, 디지털 전송 신호, 아날로그 수신 신호), 전이중 라디오 설정 (예: RF 송신기 전력, 안테나 위치), 전이중 무선 특성 (예: 수신기 작동 특성, 송신기 동작 특성), 환경 데이터 (예: 송수신기 온도, 주변 온도, 주변 습도) 및 / 또는 아날로그 수신 신호에 존재하는 자기 간섭과 관련된 다른 입력을 포함 할 수 있다.
본 발명은 자기 간섭 제거기 내의 딜레이 어댑테이션을 통하여 자기 간섭을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 디지털 및 아날로그 자기 간섭 제거를 포함하는 전이중 송/수신기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 간섭 제거기를 포함하는 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 자기 간섭 성분의 지연 및 감쇄의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 아래에서는 한정된 실시예들이 기술되지만, 이러한 실시예들은 본 발명의 예이며, 당업자는 이러한 실시예들을 용이하게 변경할 수 있다.
도 1은 디지털 및 아날로그 자기 간섭 제거를 포함하는 전이중 송/수신기를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 송신 경로를 따라 송신된 신호와 수신 경로를 따라 수신된 신호는 서로 간섭(자기 간섭)을 일으키고, 전이중 송/수신기는 상기 자기 간섭을 디지털 영역 및 아날로그 영역에서 제거한다.
전이중 (full-duplex) 무선 통신 시스템은 스펙트럼 효율을 증가시키는 유망한 솔루션이다. 즉, 전이중 무선 통신 시스템은 동일한 무선 채널에서 동시에 무선 신호를 송신 및 수신 할 수 있는 무선 통신 시스템을 의미한다. 이 기술은 표준 반이중 무선 통신 시스템에 비해 스펙트럼 효율성을 이론적으로 두 배로 높여준다.
전이중 (full-duplex) 무선 통신 시스템은 자기 간섭으로 인해 어려움에 처해 있다. 수신 및 송신이 동일한 채널상에서 동시에 발생하기 때문에, 전이중 송/수신기에서 수신된 신호는 그 트랜시버로부터 송신되는 신호로부터의 원하지 않는 신호 성분을 포함 할 수 있다. 결과적으로, 전이중 무선 통신 시스템은 종종 자기 간섭을 줄이기 위해 아날로그 및 / 또는 디지털 자기 간섭 제거 회로를 포함한다.
전이중 송수신기는 바람직하게는 베이스 밴드 디지털 신호 또는 무선 주파수 (RF) 아날로그 신호로서 송신 신호를 샘플링하지만, 전이중 송수신기는 송신 신호를 샘플링 할 수 있다. 이 샘플링된 송신 신호는 수신된 무선 통신 데이터 (예: RF 아날로그 신호 또는 베이스 밴드 디지털 신호)로부터 간섭을 제거하기 위해 전이중 송수신기에 의해 사용될 수 있다.
많은 전이중 송/수신기에서 아날로그 간섭 제거 시스템은 RF 송신 신호의 지연 및 크기 조정 버전들을 합산하여 RF 자기 간섭 신호를 생성한 다음 RF 수신 신호에서 차감한다.
이러한 구조는 일반적으로 신호 송신과 그 신호 송신에 의해 야기 된 자기 간섭 성분 (이하, 간섭 지연이라고 함) 사이의 지연이 크기 및 편차가 낮을 때의 간섭을 감소시키는데 효과적이다. 크기 및 분산 모두에서 간섭 지연이 낮은 경우, 아날로그 간섭 제거 시스템에 의해 적용된다; 간섭 지연이 크거나 분산이 클 경우 아날로그 간섭 제거 시스템의 효율성이 떨어질 수 있다. 이러한 상황에서 고효율 자기 간섭 제거 기능을 유지할 수 없으면 전이중 송/수신기의 유용성이 제한될 수 있다.
본 발명에서 언급되는 무선 통신 시스템은 레이더 시스템, 셀룰라 통신 시스템 등 다양한 통신 시스템을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기 간섭 제거기를 포함하는 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 장치(100)는 아날로그 영역에서 자기 간섭 제거를 위하여 송신 커플러(110), 수신 커플러(111), 제1 딜레이 조정기(120) 및 자기 간섭 제거기 (130)를 포함한다. 장치(10)는 증폭기(140)을 더 포함할 수 있으며, 증폭기(140)는 필요하지 않을 수도 있으며, 그 위치가 설계자의 필요에 의하여 자유롭게 변경될 수 있다.
또한, 제1 딜레이 조정기(120) 역시 필요하지 않을 수 있으며, 제1 딜레이 조정기(120)와 자기 간섭 제거기(130)는 서로 위치를 바꿀 수도 있다.
장치(100)는 먼저 송신 커플러(110)를 통하여 아날로그 송신 신호를 샘플링한다. 상기 샘플링 된 아날로그 송신 신호는 제1 딜레이 조정기(120)를 통하여 처리됨으로써, 그 딜레이가 조정/정합된다. 자기 간섭 제거기(130)는 자기 간섭이 제거된 신호를 생성하며, 자기 간섭 제거된 신호는 수신 커플러에 의해 신호를 수신하는 신호와 커플링된다(111)
자기 간섭 제거 신호와 자기 간섭 신호의 지연 매칭 및 진폭 매칭은 자기 - 간섭 소거를 도울 수 있다. 예를 들어, 아날로그 자기 간섭 제거기를 갖는 전이중 무선 통신 시스템은 RF 반사 특성이 매우 동적이며, 자기 간섭의 많은 부분은 반사된 송신 신호로부터 발생한다. 따라서, 환경의 변화는 수신 신호의 자기 간섭 성분의 지연 및 감쇄를 크게 변화시킬 수 있다.
도 3은 자기 간섭 성분의 지연 및 감쇄의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 위 부분을 참조하면, 수신된 자기 간섭의 주요 반사 요소는 자동차에 의한 반사일 수 있다. 반대로 도 3의 아래 부분을 참조하면, 자동차가 없을 때, 수신된 자기 간섭의 주요 반사 요소는 근처의 건물로부터의 반사일 수 있다. 이 예에서 자동차에서 반사된 결과는 건물에서 반사 된 것보다 더 짧은 지연과 높은 진폭을 발생시킨다. 지연 및 진폭의 이러한 변화는 수신 신호에 상당한 영향을 줄 수 있다.
아날로그 자기 간섭 제거기에서 지연 및 진폭 매칭을 처리하는 것이 가능하지만, 매우 미세하고 매우 거친 딜레이 조정 (매우 미세 조정)을 수행하는 범위의 아날로그 자기 간섭 제거기를 생성하는 것은 값 비싸거나 어렵다.
제1 딜레이 조정기(120)가 딜레이를 정합하여 딜레이 정합을 수행하는 것 대신에 아날로그 자기 간섭 제거기(130)가 스스로 딜레이 정합을 수행하기 위하여 개별적인 지연기들을 사용할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 제1 딜레이 조정기(120) 및 자기 간섭 제거기(130)는 고정된 딜레이를 사용할 수 있으며, 적응적으로 변경되는 가변 딜레이를 사용할 수 있다.
아래에서는 제1 딜레이 조정기(120)가 지연 정합을 수행하는지 여부와 무관하게 자기 간섭 제거기(130)가 가변 딜레이를 사용하여, 지연들을 정합하고, 정합된 지연들을 이용하여 자기 간섭을 제거하는 실시예를 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기를 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기(130)은 분배기(410), 복수의 지연기들(421, 422, 423), 복수의 스케일러(431, 432, 433), 컴바이너(440) 및 제어부(450)를 포함한다.
아날로그 자기 간섭 제거기(130)는 아날로그 송신 신호의 변화 외에 자기 간섭 파라미터를 여러 변수들에 대하여 적응화하는 것이 가능하다. 여기서 여러 변수들이란 RF 송수신기 온도, 주위 온도, 안테나 구성, 습도 및 RF 송신기 전력 등을 포함한다.
아날로그 자기 간섭 제거기(130)의 적응화는 제어부(450)의 제어에 의해 수행될 수 있다.
아날로그 자기 간섭 제거기 (130)는 신호 분배기(410)를 포함한다 아날로그 자기 간섭 제거기(130)는 신호 분배기(410)를 경유하여 다중 신호 경로에 아날로그 송신 신호를 여러 경로들을 통하여 여러 신호들로 분할한다.
신호 분배기(410)는 바람직하게는 실질적으로 입력된 아날로그 송신 신호와 동일한 전력과 동일한 파형을 갖는 복수의 아날로그 송신 신호로 아날로그 송신 신호를 분리한다. 신호 분배기(410)는 추가로 아날로그 송신 신호를 사전 처리하기 위한 임의의 적절한 전자 장치를 포함 할 수 있다 예를 들어, 신호 분배기(410)는 하나 이상의 출력 아날로그 송신 신호의 전력을 증가시키는 증폭기를 포함할 수 있다.
복수의 지연기들(421, 422, 423)은 아날로그 송신 신호 성분을 지연한다. 이 때, 복수의 지연기들(421, 422, 423)은 고정된 지연값 또는 가변 지연값들을 이용하여 아날로그 송신 신호 성분을 지연할 수 있으며, 가변 지연값들은 제어부(450)에 의하여 제어될 수 있다.
복수의 지연기들(421, 422, 423)은 아날로그 지연 회로 (예를 들어, 버킷 브리 게이드 장치, 긴 전송 라인 RC 네트워크의 시리즈)를 사용할 수 있으며, 다른 방식의 회로도 사용 가능하다.
스케일러(431, 432, 433)는 아날로그 송신 신호 성분들을 스케일링한다. 스케일러(431, 432, 433)는 효과적으로 스케일 인자에 의해 아날로그 전송 신호 성분들을 곱한다. 스케일러(431, 432, 433)는 감쇠 이득 및 위상을 반전/변화시킬 수 있다.
지연기들(421, 422, 423) 및 스케일러(431, 432, 433)의 출력은 컴바이(440)에 의하여 결합될 수 있으며, 그것은 자기 간섭이 제거된 신호 성분으로 변환된다.
제어부(450)는 아날로그 자기 간섭 제거기의 구성 파라미터를 제어한다. 제어부(450)로의 입력은 신호 데이터(예: 아날로그 전송 신호, 디지털 전송 신호, 아날로그 수신 신호), 전이중 라디오 설정 (예: RF 송신기 전력, 안테나 위치), 전이중 무선 특성 (예: 수신기 작동 특성, 송신기 동작 특성), 환경 데이터 (예: 송수신기 온도, 주변 온도, 주변 습도) 및 / 또는 아날로그 수신 신호에 존재하는 자기 간섭과 관련된 다른 입력을 포함 할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (1)

  1. 딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기에 있어서,
    분배기, 복수의 지연기들, 복수의 스케일러, 컴바이너 및 제어부
    를 포함하며,
    상기 복수의 지연기들은 가변 지연값들을 이용하여 아날로그 송신 신호 성분을 지연하고,
    스케일러는 아날로그 송신 신호 성분들을 스케일링하며,
    제어부는 상기 복수의 지연기들의 가변 지연값들을 적응화하는 것
    을 특징으로 하는 딜레이 어댑테이션을 수행하기 위한 자기 간섭 제거기.
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