KR20180110345A - 다중 대역 주파수 결합에서의 pimd 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템 - Google Patents

Abstract

개시되는 이동통신 시스템은, 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들과, 상기 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기와, 상기 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수 주변에 발생하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는, PIMD 간섭 저감 장치를 포함한다.

Description

다중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템{PIMD INTERFERENCE REDUCING APPARATUS IN MULTIPLE FREQUENCY COMBINATION AND MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEM HAVING THE SAME}

본 발명은 다중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템에 관한 것이다.

음영지역 해소를 위해 이동통신 서비스별로 급전선 및 안테나를 포설함에 있어서, 통신사별로 또는 이동통신 서비스별로 별도의 안테나를 포설하는 경우, 설치비용이 과다하게 요구된다. 따라서, 비용절감과 설치의 용이성 측면에서 급전선 공유기를 사용하고 있다. 예컨대, 이동통신 서비스의 주파수는 WCDMA와 WiBro(Wirelss Broadband)에서 서로 상이하므로, 해당 주파수 대역의 필터 특성을 조합한 급전선 공유기를 사용하여 급전선 포설 비용을 절감할 수 있게 된다.

이와 같이, 급전선 포설 비용을 절감하고자 급전선 공유기를 사용하는 경우, 상호변조왜곡(Intermodulation Distortion ; IMD)이 문제가 되며, IMD 중 특히, 수동소자의 비선형성에 기인한 패시브 상호변조왜곡(Passive Intermodulation Distortion ; PIMD)이 문제된다. IMD는 두 개 이상의 중심 주파수를 갖는(두 개의 중심 주파수를 갖는 경우, '2 톤(tone)', 세 개의 중심 주파수를 갖는 경우, '3 톤'으로 표현됨) RF 신호원이 서로 간섭현상을 일으켜 원하지 않는 기생 신호를 발생시키는 것이며, IMD가 수동소자에서 나타날 경우 이를 PIMD라 하고, 능동소자에서 나타날 경우 이를 AIMD라 한다.

일반적으로 PIMD는, 2 톤, 3 톤 또는 그 이상의 멀티 톤의 RF 신호원이 존재하는 신호 전달 경로에 비선형 매질이 존재할 때 이러한 비선형 매질 특성에 기인하여 발생한다. RF 시스템의 구축에 있어서 부품의 PIMD 수준은 비선형 신호전달함수에 의해 결정되며, 상호 다른 주파수 대역을 이용하는 통신 시스템 간 간섭 발생 가능성이 매우 높다. 이러한 간섭은 통신 시스템에서 단말기와 시스템 간의 신호 단절의 원인이 되고, 콜-드랍(call-drop) 등의 현상을 발생시킨다.

따라서, 이동통신 시스템에서의 급전선 공유기에 있어서 2 개, 3 개 또는 이상의 중심 주파수를 갖는 RF 신호원들이 입력되는 경우, 신호 전달 경로 상에 존재하는 비선형 매질(이는 접촉 비선형성 또는 물질 비선형성 특성을 보임)에 기인하여 통신 신호의 간섭원으로 작용하게 되는 패시브 상호변조왜곡(PIMD)을 저감하기 위한 해결책이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.

종래의 해결책 중 하나로서, 급전선 공유기의 출력 신호 내에서 커플러(coupler)를 이용하여 PIMD의 원인이 되는 신호 성분만을 검출해 내고, 이에 소거하기 위한 별도의 고조파(harmonic) 신호를 인위적으로 생성하여 해결하는 방안이 사용되고 있다. 하지만, 이동통신 시스템은 다원접속 방식(Multiple Access)에 따라 CDMA(2G), WCDMA(3G), LTE(4G) 등으로 구성되고, 급전선 공유기를 사용하여 다양하게 변조되고 다중화된 신호원들을 결합시키거나 하나의 전송선로 안테나까지 전송하는 방식을 사용하고 있고, 이때, 무선환경(채널환경)에 따라 송수신 신호원들에 음성이나 데이터 트래픽량을 채널환경에 적응적으로 사용하므로 동일 채널 간섭원으로 작용하는 PIMD 성분은 시간에 따라 복잡한 성질의 잡음 성질을 가지게 되고 또한 주파수 축에서 수신된 신호와 주파수 대역의 일정 부분이 겹치게 되어 동일 채널 간섭원으로 작용하게 되고 이 잡음신호는 상호 분리해내기에는 매우 어렵다.

따라서, 인위적으로 고조파 신호를 발생시켜 레벨 및 위상 제어하여 PIMD를 제거하는 종래의 방식으로는, 실제로 동일 채널 간섭원으로 작용하는 PIMD와 그 발생 메커니즘이 완전히 상이하여, 효율적으로 PIMD를 제거하기 어려워 새로운 개념의 해결책이 당해 기술 분야에서 요구되고 있다.

대한민국 공개특허 10-2010-0104677(2010.09.29. 공개) 대한민국 공개특허 10-2010-0117360(2010.11.03. 공개)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 다중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자하는 과제는, 특히, 3 중 대역 주파수(각각, 중심 주파수 f1, f2, f3이고, f1<f2<f3 임) 결합에서의 패시브 상호변조왜곡(PIMD)을 저감하기 위해, 5차 상호변조(intermodulation)에 의해 나타나는 5차 왜곡 신호(5차 IMD)에서 제2 송수신기의 수신 신호 대역(중심 주파수 f2) 내에 발생하는 간섭원들을, 5차 왜곡 신호(5차 IMD)에서 제1 송수신기, 제2 송신기 및 제3 송수신기의 송신 신호의 기본 주파수의 5배 주파수 부근에 발생하는 5차 왜곡 신호를 이용하여 크기 및 위상을 제어하여 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감할 수 있는, 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 이동통신 시스템은, 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들과, 상기 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기와, 상기 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수 주변에 위치하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는, PIMD 간섭 저감 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따라, 상기 송수신기들은, 제1 송수신기, 제2 송수신기 및 제3 송수신기 - 상기 제1 송수신기, 상기 제2 송수신기 및 상기 제3 송수신기는 서로 다른 주파수 대역을 이용하며, 상기 제1 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f1이고, 상기 제2 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f2이며, 상기 제3 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f3이고, f1 < f2< f3임 - 를 포함하고, 상기 PIMD 간섭 저감 장치는, 상기 송수신기들로부터 입력되는 세 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호 중 2f1 + 2f2 + f3를 중심 주파수로 하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출하여, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 제2 송수신기 측으로 인가하여, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원 - 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원은 2f1 + f3 - 2f2를 중심 주파수로 함 - 과 상쇄시킨다.

일 실시예에 따라, 상기 PIMD 간섭 저감 장치는, 상기 소거원을 검출하는 소거원 검출부와, 상기 소거원 검출부에서 검출된 소거원의 크기 및 위상을 제어하기 위해, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기 - 상기 제1 기준 위상은, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상이고, 상기 제1 기준 크기는 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기임 - 를 결정하여 상기 소거원 검출부 측으로 제공하는, 간섭원 정보 제공부와, 상기 간섭원 정보 제공부에 의해 크기 및 위상 제어된 소거원과, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감하도록, 상기 제2 송수신기의 수신링크와 커플링되는, PIMD 간섭 저감용 커플러를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 소거원 검출부는, 상기 급전선 공유기의 출력 신호를 필터링하기 위한 제1 필터와, 상기 제1 필터에 의해 필터링된 상기 급전선 공유기의 출력 신호를 증폭시키기 위한 제1 증폭기와, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호 내에서 상기 소거원의 중심 주파수와, 전압 제어 발진기에 의해 발생되는 국부 발진 주파수를 믹싱하여 하향변환(down conversion)시키는 주파수 혼합기(Frequency mixer)와, 상기 주파수 혼합기에 의해 하향변환된 소거원에서 노이즈를 제거하기 위한 제2 필터와, 상기 제2 필터에 의해 노이즈 제거된 소거원에 대하여, 상기 간섭원 정보 제공부로부터 제공되는 상기 제1 기준 크기에 따라서 크기를 감쇠시키기 위한 감쇠기와, 상기 간섭원 정보 제공부로부터 제공되는 상기 제1 기준 위상에 따라, 상기 감쇠기에서 출력되는 신호의 위상을 변환하기 위한 위상 변환기와, 상기 위상 변환기에서 출력되는 신호를 증폭하기 위한 제2 증폭기를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 제1 필터는 상기 급전선 공유기 내에 위치할 수 있다.

일 실시예에 따라, 상기 간섭원 정보 제공부는, 상기 제1 증폭기와 상기 주파수 혼합기 사이에 커플링되어, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호를 검출하기 위한 제1 검출용 커플러와, 상기 제1 검출용 커플러에 의해 검출된, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호에서, 상기 제2 송수신기의 수신신호의 주파수 대역 내의 간섭원에서의 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 검출하는 제1 레벨 검출기와, 상기 제1 레벨 검출기에 의해 검출된 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 상기 위상 변환기 및 상기 감쇠기 각각으로 제공하는, 제어기를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 간섭원 정보 제공부는, 상기 제2 송수신기의 수신링크에서, 상기 PIMD 간섭 저감용 커플러가 커플링된 지점의 후단에서, 상기 PIMD 간섭 저감용 커플러에 의해 PIMD 간섭이 저감된 상태의 상기 제2 송수신기의 수신신호를 검출하기 위한, 제2 검출용 커플러를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 간섭원 정보 제공부는, 상기 제2 검출용 커플러에 의해 검출된 신호를 필터링하기 위한 제3 필터와, 상기 제3 필터에 의해 필터링된 신호에서 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기 각각에 대응하는 제2 기준 위상 및 제2 기준 크기를 검출하여 상기 제어기 측으로 제공하는, 제2 레벨 검출기를 포함한다.

일 실시예에 따라, 상기 소거원 검출부는, 상기 급전선 공유기의 출력 신호를 검출하여 상기 제1 필터 측으로 전달하기 위해, 상기 급전선 공유기와 상기 송수신 안테나 사이에 위치하는, 제3 검출용 커플러를 포함한다.

본 발명의 일 양상에 따른 PIMD 간섭 저감 장치는, 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수 주변에 위치하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는, PIMD 간섭 저감 장치로서, 상기 소거원을 검출하는 소거원 검출부와, 상기 소거원 검출부에서 검출된 소거원의 크기 및 위상을 제어하기 위해, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기 - 상기 제1 기준 위상은, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상이고, 상기 제1 기준 크기는 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기임 - 를 결정하여 상기 소거원 검출부 측으로 제공하는, 간섭원 정보 제공부와, 상기 간섭원 정보 제공부에 의해 크기 및 위상 제어된 소거원과, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감하도록, 상기 제2 송수신기의 수신링크와 커플링되는, PIMD 간섭 저감용 커플러를 포함한다.

본 발명은, 다중 대역 주파수 결합, 특히 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 제공함으로써, 5차 상호변조(intermodulation)에 의해 나타나는 5차 왜곡 신호(5차 IMD)에서 제2 송수신기의 수신 신호 대역(중심 주파수 f2) 내에 발생하는 간섭원들을, 5차 왜곡 신호(5차 IMD)에서 제1 송수신기, 제2 송신기 및 제3 송수신기의 송신 신호의 기본 주파수의 5배 주파수 부근에 발생하는 5차 왜곡 신호를 이용하여 크기 및 위상을 제어하여 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는 효과를 갖는다.

도 1은 2 톤 신호원(예컨대, WCDMA와 WiBro)을 사용하는 통신 시스템의 급전선 공유화 시스템의 기본 구조와 그에 따른 PIMD 발생을 설명하기 위한 블록도이고,
도 2는 도 1의 급전선 공유기(30)의 비선형 특성을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 A 시스템(황색)과 B 시스템(청색) 간을 급전선 공유하는 경우, 발생하는 3차 IM 및 5차 IM을 나타낸 그래프이고,
도 4는 입력과 출력에 대한 선형특성과 비선형특성을 간략화한 그래프이고,
도 5는 급전선 공유기의 비선형성에 기인한 주파수 스펙트럼의 비선형 특성을 보인 그래프이고,
도 6은 2중 대역 주파수 결합에서 3차 왜곡 신호(3차 IM) 중 WCDMA 송수신기의 수신 신호(중심 주파수 : f3) 대역의 간섭원으로 작용하는 좌측 파형(중심 주파수 : 2f1 - f2)((a))과, 3차 왜곡 신호 중 WCDMA 송수신기의 송신 신호의 중심 주파수(f1)의 3배에 해당하는 주파수(3f1) 부근에 나타나는 신호의 좌측 파형(중심 주파수 : 2f1 + f2)((b))을 비교하기 위한 스펙트럼 상의 파형이고,
도 7은 2중 대역 주파수 결합에서 PIMD 간섭을 저감하기 위한 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 블록도이고,
도 8은 도 7에서 좌측 소거원으로 좌측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이고,
도 9는 도 7에서 우측 소거원으로 우측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이고,
도 10은 도 7에서 좌측 소거원 및 우측 소거원 각각으로 좌측 간섭원 및 우측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이다.
도 11은 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD를 설명하기 위한 주파수 스펙트럼이고,
도 12는 3중 대역 주파수 결합에서, 5차 왜곡 신호 중 소거원과, 5차 왜곡 신호 중 제2 송수신기의 수신 신호 내의 간섭원의 주파수 스펙트럼을 개략적으로 보인 도면이고,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 도면이고,
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 기본적으로, 복수의 송수신기들을 이용하는 2중, 3중 또는 그 이상의 다중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 성분을 급전선 공유기에서 직접 검출하여, 신호원들의 기본 주파수의 n(n은 3 이상의 홀수임) 배수 고조파 부근에 나타나는 n차 왜곡 신호를 이용하여, 상기 송수신기들에서의 수신단에서 PIMD 간섭을 일으키는 성분과 상쇄시킴으로써, PIMD 간섭을 저감시키는 장치 및 이를 이용하는 이동통신 시스템에 관한 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 첨부된 도면들 및 이들을 참조하여 설명되는 실시예들은 이 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람이 본 발명에 관하여 쉽게 이해할 수 있도록 간략화되고 예시된 것임에 유의하여야 할 것이다.

도 1은 2 톤 신호원(예컨대, WCDMA와 WiBro)을 사용하는 통신 시스템의 급전선 공유화 시스템의 기본 구조와 그에 따른 PIMD 발생을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, WCDMA 송수신기(10)와 WiBro 송수신기(20)가 하나의 급전선(37)을 공유하여 송수신 안테나(ANT)에 공통으로 연결되어 있다. 급전선(37)의 공유를 위해 급전선 공유기(30)가 사용되고 있으며, 급전선 공유기(30)는 캐비티(Cavity) 방식의 수동(Passive) 소자로 각 주파수에 해당하는 필터들(31, 32, 33)을 필터 뱅크들(미도시) 내에 수용하여 대역통과 필터들(31, 32, 33)을 T-정션(T-Junction) 방식으로 결합하여 사용하고 있다. 도 1에서 참조부호 34가 T-정션부이고, 35는 급전선 공유기(30) 측 커넥터이고, 36은 송수신 안테나(ANT) 측 커넥터이다. 송수신 안테나(ANT)와 급전선 공유기(30) 간에는 급전선(37)로 연결되어 있다. 그리고, WCDMA 송수신기(10)의 송신 주파수는 f1이고 수신 주파수는 f3이고, 송신 링크(하향링크(Downlink))에는 송신용 증폭기(11)가 구비되고, 수신링크(상향링크(Uplink))에는 수신용 증폭기(12)가 구비된다. 상향링크와 하향링크는 기준에 따라 바뀔 수 있으나, 본 명세서 내에서는 편의상 안테나(ANT)를 통해서 송출되는 링크, 즉 송신링크를 하향링크라 하고, 그 반대의 경우, 즉 수신링크를 상향링크라 한다. WiBro 송수신기(20)의 경우에는, 송신 주파수와 수신 주파수가 f2로 동일하고, 상향신호와 하향신호를 구별하기 위한 서큘레이터(circulator)(24)와 이를 스위칭하여 수신하기 위한 스위치(23)를 포함한다. WiBro 송수신기(20) 내에도 송신용 증폭기(21) 및 수신용 증폭기(12)가 각각 구비된다. 상기 증폭기들(11, 12, 21, 22)은 모두 저잡음 증폭기(LNA; Low Noise Amplifier)이다. 급전선 공유기(30) 내에 구비된 필터 중 참조부호 31 및 32는 WCDMA 송수신기용 필터이고, 참조부호 33은 WiBro 송수신기용 필터이다.

도 1에 도시된 것과 같은 급전선 공유화 시스템에 있어서, WCDMA와 WiBro 통신 방식은 서로 다른 주파수 대역을 사용할 뿐만 아니라 통신방식에 있어서도 상이하므로(CDMA vs TDMA), 이상적인 조건이라면 상호 독립적인 시스템으로 해석된다.

하지만, 도 1에 도시된 것과 같이, 급전선 공유기(30)는 캐비티 방식의 수동 소자로서, T-정션 방식으로 결합하여 이상적으로는 선형적으로 동작하여야 하나, 접촉 비선형성과 재료 비선형성에 기인하여, 급전선 공유기(30)가 비선형적 특성을 갖게 된다. 2 톤 이상의 멀티 톤 RF 신호원이 존재하는 신호전달 경로 상에 비선형적 특성을 갖는 매질이 있는 경우, 상호변조왜곡(IMD), 특히 패시브 상호변조왜곡(PIMD)이 발생하게 되고, 이러한 IMD는 서로 다른 주파수 대역을 이용하는 통신 시스템 간에 간섭 발생가능성을 증가시키고 있다. 도 1에서 PIMD가 발생하는 지점은 송수신 안테나 측 커넥터(36), 급전선 공유기 측 커넥터(35), 송수신 안테나(ANT) 자체, T-정션부(34) 등이다. 이동통신에 있어서는 지속적으로 용량 증대와 서비스 품질의 개선이 요구되는 추세에 비춰볼 때, PIMD로 인한 간섭 문제는 -100 내지 -130dBm 범위에서 동작하는 통신 시스템에서 수신 감도를 떨어뜨리게 되는 결과, 서비스 통화 품질 저하와 콜 드랍(call drop) 현상을 일으키게 되는 문제가 있다. 전술한 접촉 비선형성(contact nonlinearity)은 금속간의 연결 점의 표면 상태와 금속간 불완전 접촉에 의해 기인하는 것으로서, 이는 접촉 저항(constriction resistance) 변동, 터널링 효과 발생, 미소 방전(microdischarge) 등의 현상으로 나타난다. 한편, 물질 비선형성(material nonlinearity)은 니켈, 철, 코발트 등의 재료에서 나타나는 강자성 히스테리시스, 자기저항(magneto-resistance) 등에 의해서 발생된다.

급전선 공유기(30)의 비선형적 특성은, 도 2에 모델링된 바와 같이, 멀티 톤(기본 주파수 f1과 f2를 갖는) 신호원이 비선형적 특성을 갖는 시스템으로 입력되는 경우, 도 2의 주파수 스펙트럼에 도시된 바와 같이, IMD가 발생하게 된다. 도 1의 WCDMA 송수신기에서 사용되는 송신 주파수가 도 2의 f1이고, Wibro 송수신기의 주파수가 도 2의 f2인 것으로 볼 수 있다.

도 3은 A 시스템(황색)과 B 시스템(청색) 간을 급전선 공유하는 경우, 발생하는 3차 IM 및 5차 IM을 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조하면, 2 톤 신호원이 급전선 공유기로 입력되는 경우, 3차 IMD(적색) 및 5차 IMD(주황색)가 전대역에 걸쳐서 광범위하게 발생하게 된다. A 시스템과 B 시스템 각각은, 예컨대, WCDMA 시스템, WiBro/Wi-Fi 시스템, PCS 시스템 중에서 선택되는 서로 다른 두 개의 시스템일 수 있으며, 이들을 공용화하는 경우, 현재 운용 중인 서비스 전 대역에 걸쳐서 3차 및 5차 IMD가 발생하여 시스템에 직, 간접적으로 영향을 초래하게 된다.

본 발명의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 이용하는 무선통신 시스템은, 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들과, 급전선 공유기와, PIMD 간섭 저감 장치를 포함한다.

상기 급전선 공유기는, 상기 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 역할을 한다.

상기 PIMD 간섭 저감 장치는, 상기 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수를 중심 주파수로 하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감한다.

PIMD 간섭과 관련하여 가장 주목할 만한 부분이, 2중 대역 주파수 결합에서의 3차 왜곡 신호와 관련하여 간섭원을 소거원으로 상쇄하는 방법과, 3중 대역 주파수 결합에서의 5차 왜곡 신호와 관련하여 간섭원을 소거원으로 상쇄하는 방법이며, 이하에서 이들을 차례대로 설명한다.

<2중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 >

먼저, 도 5 내지 도 10을 참조하여, 2중 대역 주파수 결합에서 3차 왜곡 신호와 관련된 소거원을 이용하여 간섭원을 제거하는 기술에 관해 설명한다.

입력 대비 출력의 비선형 특성을 모델링하기 위해 일반적으로 다항식을 사용하고 있는데, 도 4에 도시된 바와 같은 비선형특성을 갖는 출력(Output voltage)을 V_O 로 두고 수학식으로 전개해 보면 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

입력으로서 2 톤 신호가 인가되는 경우, 입력 신호는

이고, 이를 상기 수학식 1에 대입한 후의 다항식을 세제곱항까지 풀어서 전개하면 이하의 수학식 2가 된다.

입력 신호원이 WCDMA 송수신기(10 ; 도 1)의 송신 신호와 WiBro 송수신기(20 ; 도 1)의 송신 신호이고, 각각의 중심 주파수를 f1, f2라고 하면, 급전선 공유기(30 ; 도 1)의 비선형 특성에 기인하여, 출력(V_O)에는 수학식 2에서와 같이 다양한 주파수 스펙트럼이 발생함을 수 있다. 이를 주파수 축을 기준으로 도식적으로 표현하면 도 5와 같이 나타날 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 입력되는 2톤 신호의 중심 주파수 f1과 f2에 의해서 PIMD가 발생하게 되고, 이들 중 특히 3차 왜곡 신호들이 f1 과 f2 부근, 그리고 3f1과 3f2 부근에 발생된다. 특히 WCDMA의 송신 주파수 f1과 WiBro 주파수 f2 부근에 발생하는 3차 왜곡 신호에서 2f1 - f2를 갖는 3차 왜곡 신호는 그 대역폭을 고려할 때, 중심 주파수 f3인 WCDMA의 수신 신호에 해당하는 주파수 대역에 발생하여 동일 채널 간섭원으로서 작용하게 됨을 알 수 있다. 2f2 - f1의 중심 주파수를 갖는 3차 왜곡 신호의 경우도 마찬가지이다. 이는 전술한 바와 같이, WCDMA 송수신 시스템에서 단말기가 상향 시스템으로 보내는 콜 신호(call signal)의 직접적인 간섭원으로 작용하게 되어, 단말기와 시스템 간의 신호 단절의 원인이 되고, 이른바 콜-드롭(call-drop)이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 PIMD로 인한 간섭을 저감하기 위해 3차 왜곡 신호 중 3 f1 및 3f2 부근에 발생하는 2f1 + f2 및 f1 + 2f2 주파수를 갖는 3차 왜곡 신호들을 이용하여 간섭원을 제거함으로써 시스템의 동작 특성을 대체로 선형 특성에 가깝도록 하는 피드포워드(feedforward) 방식이 채용되고 있다.

도 6은 3차 왜곡 신호(즉, 3차 PIMD) 중 WCDMA 송수신기의 수신 신호(중심 주파수 : f3) 대역의 간섭원으로 작용하는 좌측 파형(중심 주파수 : 2f1 - f2)((a))과, 3차 왜곡 신호 중 WCDMA 송수신기의 송신 신호의 중심 주파수(f1)의 3배에 해당하는 주파수(3f1) 부근에 나타나는 신호의 좌측 파형(중심 주파수 : 2f1 + f2)((b))을 비교하기 위한 스펙트럼 상의 파형이다.

3차 PIMD에서 구별을 위해 WCDMA 송수신기의 수신 신호의 간섭원으로 작용하는 좌측 신호(중심 주파수 2f1 - f2)를, 이하에서는 '좌측 간섭원'으로 일컬으며, 우측 신호(중심 주파수 2f2 - f1)를 '우측 간섭원'으로 일컫는다. 그리고, 이들과의 구별을 위해, 3차 왜곡 신호 중 WCDMA 송수신기의 송신 신호의 중심 주파수의 3배에 해당하는 주파수(3f1) 부근에 나타나는 신호의 좌측 신호(중심 주파수 2f1 + f2)를 '좌측 소거원'으로 일컬으며, 우측 신호(중심 주파수 f1 + 2f2)를 '우측 소거원'으로 일컫는다.

도 6에 도시된 바와 같이, 좌측 간섭원과 좌측 소거원은 크기와 위상만 다를 뿐 그 파형이 동일하므로, 좌측 소거원을 이용하여 좌측 간섭원을 제거한다. 마찬가지로, 우측 소거원을 이용하여 우측 간섭원을 제거한다. 또한, 도면들에서는 WCDMA와 WiBro의 경우만을 예로 들어 설명하고 있으나, 3G와 WiBro의 급전선 공유의 경우에도 적용할 수 있으며, 이후에 설명되는 바와 같이 3 톤 신호원을 입력으로 하는 경우, 또는 그 밖의 멀티 톤 신호원을 입력으로 하여 급전선 공유를 구축하는 경우에도 응용될 수 있을 것이다.

도 7은 본 발명과 관련하여 2중 대역 주파수 결합에서 PIMD 간섭을 저감하기 위한 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 7을 참조하면, 송수신 안테나(ANT), 복수 개의 송수신기들(110, 120), 급전선 공유기(130), 및 PIMD 간섭 저감 장치(210, 220, 230)가 도시되어 있다. 도 8에서는 복수 개의 송수신기들의 예로서, 참조부호 110 및 120으로 두 개만 예시되어 있으나, 급전선 공유기(130)를 통해서 더 많이 공유된 형태로 구성될 수도 있다.

먼저, 송수신기들(110, 120)은, 제1 송수신기(110)와 제2 송수신기(120)를 포함한다. 제1 송수신기(110)와 제2 송수신기(120)는 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 통신한다. 제1 송수신기(110)의 송신용 중심 주파수를 f1으로 정의하고, 제1 송수신기(110)의 수신용 중심 주파수를 f3으로 정의하며, 제2 송수신기(120)의 송수신용 중심 주파수를 f2로 정의한다. 이동통신의 중심 주파수 및 주파수 대역폭은 도 3을 참조할 수 있다. 또한, 제1 송수신기(110)는 WCDMA 송수신기일 수 있고, 제2 송수신기는 WiBro 송수신기일 수 있다. 제1 송수신기(110)는, 앞서 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 송신용 증폭기(111) 및 수신용 증폭기(112)를 포함하며, 제2 송수신기(120)는, 송신용 증폭기(121) 및 수신용 증폭기(122) 이외에도 서큘레이터(124)와 스위치(123)를 더 포함한다.

급전선 공유기(130)는, 송수신기들(110, 120)에 의해 공유되어, 송수신기들(110, 120)로부터 서로 다른 주파수 대역을 갖는 신호원들, 또는 서로 다른 변조 방식을 갖는 신호원들이 입력되는 경우, 급전선(137)을 통해 송수신 안테나(ANT) 측으로 내보내거나, 송수신 안테나(ANT)에 의해 수신되어 급전선(137)을 통해 수신되는 두 개 이상의 상이한 신호원들을 송수신기들(110, 120) 측으로 전송하는 역할을 한다. 앞서 언급한 바와 같이, 급전선 공유기와 관련하여 접촉 비선형성 또는 물질 비선형성으로 인해 PIMD 간섭이 발생하는 문제점이 있어 왔으며, 이러한 문제점이 상기 PIMD 간섭 저감 장치에 의해 해결될 수 있다.

PIMD 간섭 저감 장치(210, 220, 230)는, 급전선 공유기(130)에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 기본적으로, 송수신기들(110, 120)로부터 입력되는 상기 2 톤 신호원에 의해 발생되어 급전선 공유기(130)의 출력 신호 내에 포함되는 3차 왜곡 신호(Third-order distortion) 중 2f1 + f2를 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호인 좌측 소거원(C3 내 주파수 스펙트럼에서 맨 우측 그룹의 빨간색 화살표), 또는 f1 + 2f2를 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호인 우측 소거원(C3 내 주파수 스펙트럼에서 맨 우측 그룹의 초록색 화살표)을 검출하여, 상기 좌측 소거원 또는 상기 우측 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 제1 송수신기(110) 측으로 제공하여, 제1 송수신기(110)의 수신 신호(중심 주파수가 f3임) 내 간섭원(C3 내 주파수 스펙트럼에서 맨 좌측 그룹의 빨간색(좌측 간섭원) 또는 초록색(우측 간섭원))과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감시킨다. 앞서 급전선 공유기(130)의 출력 신호는, 급전선 공유기(130) 내 급전선 상의 신호를 의미하는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이, f1을 송신용 중심 주파수로 하는 제1 송수신기(110)와 f2를 중심 주파수로 하는 제2 송수신기(120)가 T-정션(134)를 통해 공유되어 있고, 그에 따라서 PIMD 간섭이 발생되어, 제1 송수신기 또는 제2 송수신기 측으로 전송거나, 송수신 안테나(ANT) 측으로 전송되는 신호를 일컫는다. 급전선 공유기(130)의 출력 신호의 예는, 도 8에서 참조부호 C3로 표현되어 있다.

PIMD 간섭 저감 장치(210, 220, 230)를 구체적으로 살펴보면, PIMD 간섭 저감 장치(210, 220, 230)는, 크게, 소거원 검출부(210; 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218), 간섭원 정보 제공부(220; 221, 222, 223, 224, 225, 226,227, 228, 229), 및 PIMD 간섭 저감용 커플러(230)로 구분해 볼 수 있다.

소거원 검출부(210)는, 좌측 소거원(2f1 + f2를 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호) 또는 우측 소거원(2f2 + f1을 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호)을 검출하기 위한 구성요소로서, 제1 송수신기(110)의 수신 신호(f3을 중심 주파수로 하는 신호)의 간섭원으로 작용하고 있는 간섭원(2f1 - f2 또는 2f2 - f1)과 상쇄시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 소거원 검출부(210)는, 제1 필터(211), 제1 증폭기(212), 주파수 혼합기(Frequency mixer)(214), 제2 필터(215), 감쇠기(216), 위상 변환기(217) 및 제2 증폭기(218)를 포함한다. 제1 필터(211)는, 급전선 공유기(130)의 출력 신호(C3)에서 좌측 소거원(2f1 + f2를 중심 주파수로하는 3차 왜곡 신호이며, 맨 우측 그룹의 빨간색 화살표) 또는 우측 소거원(2f2 + f1을 중심으로 하는 3차 왜곡 신호이며, 맨 우측 그룹의 초록색 화살표)을 추출하는 기능을 수행한다. 제1 필터(211)는 급전선 공유기(130) 내에서 필터들(131, 132, 133)과 함께 T-정션(134)으로 연결되어 있을 수 있다. 제1 증폭기(212)는 제1 필터(211)에 의해 추출된 좌측 소거원 또는 우측 소거원을 증폭시킨다. 주파수 혼합기(214)는, 제1 증폭기(212)에 의해 증폭된 좌측 소거원의 중심 주파수(2f1 + f2) 또는 제1 증폭기(212)에 의해 증폭된 우측 소거원의 중심 주파수(2f2 + f1)와, 전압 제어 발진기(VCO(213)에 의해 발생되는 국부 발진 주파수를 믹싱하여 하향변환시킨다. 제2 필터(215)는 주파수 혼합기(214)에 의해 하향변환된 좌측 소거원 또는 우측 소거원에서 노이즈를 제거하여 좌측 간섭원(중심 주파수 2f1 - f2) 또는 우측 간섭원(2f2 - f2)과 동일한 중심 주파수를 갖는 신호를 추출해 낸다. 감쇠기(216)는, 제2 필터(215)에 의해 노이즈가 제거된 좌측 소거원 또는 제2 필터(215)에 의해 노이즈가 제거된 우측 소거원에 대하여, 간섭원 정보 제공부(220)로부터 제공되는 제1 기준 크기에 따라서 크기를 감쇠시킨다. 상기 제1 기준 크기에 관하여는 이하에서 간섭원 정보 제공부(220)의 설명에서 함께 설명된다. 위상 변환기(217)는 간섭원 정보 제공부(220)로부터 제공되는 제1 기준 위상에 따라, 감쇠기(216)에서 출력되는 신호의 위상을 변환시킨다. 좌측 간섭원과 좌측 소거원의 관계, 또는 우측 간섭원과 좌측 간섭원의 관계는 서로 크기는 갖고 반대 위상을 갖고 있어야 상쇄될 수 있으므로, 위상 변환기(217)에서는 대체로 위상을 반전시키는 역할을 한다.

간섭원 정보 제공부(220)는 소거원 검출부(210)에서 검출된 좌측 소거원의 크기 및 위상, 또는 소거원 검출부(210)에서 검출된 우측 소거원의 크기 및 위상을 실제 간섭원의 크기 및 위상에 맞도록 제어하기 위해, 급전선 공유기(130)의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 결정하여 소거원 검출부(210) 측으로 제공한다. 제1 기준 위상은, 제1 송수신기(110)의 수신 신호(중심 주파수 f3임)의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상과 동일하고, 제1 기준 크기는, 제1 송수신기(110)의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기와 동일하다. 따라서, 좌측 간섭원(중심주파수 2f1 - f2)의 경우, 제1 기준 위상은 중심 주파수 2f1 - f2인 신호의 위상이고, 우측 간섭원(중심 주파수 2f2 - f1)의 경우, 제1 기준 위상은 중심 주파수 2f2 - f1인 신호의 위상이다. 크기의 경우도 마찬가지이다.

간섭원 정보 제공부(220)는, 제1 검출용 커플러(221), 제3 필터(222), 제3 증폭기(223), 제1 레벨 검출기(224), 및 제어기(225)를 포함한다. 제1 검출용 커플러(221)는, 급전선 공유기(130)와 커플링되어, 3차 왜곡 신호들이 포함된 급전선 공유기(130)의 출력 신호를 검출해낸다. 제3 필터(222)는, 제1 검출용 커플러(221)에 의해 검출된 신호에서 좌측 간섭원(중심 주파수 2f1 - f2) 또는 우측 간섭원(중심 주파수 2f2 - f1), 즉, 제1 송수신기(110)의 수신 신호의 주파수 대역(중심 주파수 f3) 내에 있는 실제 간섭원을 추출한다. 제3 증폭기(223)는, 제3 필터(222)에 의해 추출된 제1 송수신기(110)의 수신 신호의 주파수 대역(중심 주파수 f3) 내의 간섭원(중심 주파수 2f1 - f2 또는 2f2 - f1)을 증폭시킨다. 제1 레벨 검출기(224)는, 제3 증폭기(223)에 의해 증폭된 제1 송수신기(110)의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원(중심 주파수 2f1 - f2 또는 2f2 - f1)에서 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 검출한다. 제어기(225)는, 제1 레벨 검출기(224)에 의해 검출된 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 위상 변환기(217) 및 감쇠기(216) 각각으로 제공하여, 소거원 검출부(210) 측의 좌측 소거원 또는 우측 소거원이 간섭원 정보 제공부(220)의 좌측 간섭원 또는 우측 간섭원 각각과 대체로 같아지게 제어하는 역할을 한다.

PIMD 간섭 저감용 커플러(230)는, 간섭원 정보 제공부(220)에 의해 크기 및 위상이 제어된 좌측 소거원, 또는 간섭원 정보 제공부(220)에 의해 크기 및 위상 제어된 우측 소거원과, 제1 송수신기(110)의 수신 신호의 주파수 대역(중심 주파수 f3) 내의 간섭원(즉, 중심 주파수 2f1 - f2인 좌측 간섭원 또는 중심 주파수 2f2 - f1인 우측 간섭원)이 서로 상쇄되어 PIMD 간섭이 저감되도록, 제1 송수신기(110)의 수신링크와 커플링된다.

또한, 간섭원 정보 제공부(220)는, 제1 송수신기(110)의 수신링크에 커플링된 제2 검출용 커플러(226)를 더 포함할 수 있다. 제2 검출용 커플러(226)는, 제1 송수신기(110)의 수신링크에서, PIMD 간섭 저감용 커플러(230)가 커플링된 지점보다 후단에서, PIMD 간섭 저감용 커플러에 의해 PIMD 간섭이 저감된 이후의 제1 송수신기(110)의 수신 신호(중심 주파수 f3)를 검출하기 위한 구성요소이다.

또한, 간섭원 정보 제공부(220)는, 제4 필터(227), 제4 증폭기(228), 및 제2 레벨 검출기(229)를 더 포함할 수 있다. 제4 필터(227)는, 제2 검출용 커플러(226)에 의해 검출된 신호, 즉 PIMD 간섭이 저감된 이후의 신호를 필터링하기 위한 부분이다. 제4 증폭기(228)는 제4 필터(227)에 의해 필터링된 신호를 증폭하기 위한 부분이다. 제2 레벨 검출기(229)는 제4 증폭기(228)에 의해 증폭된 신호에서 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기 각각에 대응하는 제2 기준 위상 및 제2 기준 크기를 검출하여, 제어기(225) 측으로 제공한다. PIMD 간섭 제거 전후의 위상들 및 크기들, 즉, 제1 기준 위상과 제2 기준 위상, 그리고 제1 기준 크기 및 제2 기준 크기를 비교 및 추적하여 실시간으로 위상 및 크기를 제어할 수 있도록 하기 위함이다.

도 8 내지 도 10은 중심 주파수를 기준으로 하여, 소거원과 간섭원을 이용하여 PIMD 간섭 저감을 보여주는 블록도들로서, 도 8은 좌측 소거원으로 좌측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이며, 도 9는 우측 소거원으로 우측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이고, 도 10은 좌측 소거원 및 우측 소거원 각각으로 좌측 간섭원 및 우측 간섭원을 제거하는 과정을 보인 블록도이다. 이하에서는 도 7과 함께 이들 도면들을 참조한다. 또한, 도면들에서는 식별력을 높이기 위해 중심 주파수만을 화살표로 도시하였으나, 각각의 화살표로 표시된 신호들은 일정 범위의 대역폭을 가지는 신호들이다.

먼저, 도 7 및 도 8을 참조하면, 제1 송수신기(110)의 송신 신호(C1)(중심 주파수 f1)와 제2 송수신기(120)의 송신 신호(C2)(중심 주파수 f2)를 입력원으로 하는 2톤 신호가 급전선 공유기(130) 측으로 인가되면, 급전선 공유기(130)의 출력신호(C3)에는 PIMD 간섭이 발생하게 된다. C3 내의 주파수 스펙트럼을 살펴보면, 중심 주파수 f1, f2 부근의 PIMD인 좌측 간섭원(중심 주파수 2f1 - f2임)(빨간색으로 표시됨)이 있으며, 기본 주파수들의 3배 주파수 즉 3f1, 3f2 부근의 PIMD인 좌측 소거원(중심 주파수 2f1 + f2임)(빨간색으로 표시됨)이 있다. 즉, 좌측 소거원을 이용하여 좌측 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감시키기 위한 경우이다. C4에 도시된 바와 같이, 소거원 검출부(210)의 제1 필터(211)에서 2f1 + f2를 중심주파수로 하는 신호를 추출해 낸다. 그리고, 증폭 및 주파수 믹싱에 의한 하향 변환 및 필터링을 거쳐 C5로 나타낸 바와 같이, 중심 주파수 2f1 - f2인 신호를 필터링해 낸다. 하지만, C5로 나타낸 신호는, 크기 및 위상이 실제 간섭원과 상이하므로, 도 8을 참조하여 설명된 바와 같이, 간섭원 정보 제공부(220) 측으로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 제공받아 위상 변환기(217) 및 감쇠기(216)를 통해 제어한 후 제2 증폭기(218)를 통해 증폭시킨 후, PIMD 간섭 저감용 커플러(230)를 이용하여 PIMD 간섭을 저감시킨다. C6으로 나타낸 바와 같이 위상 변환기(217)에 의해 위 좌측 소거원 2f1 - f2의 위상이 반전된다. C7은 PIMD 간섭 저감 이전의 좌측 간섭원 2f1 - f2의 크기를 나타낸 것이고, C8은 PIMD 간섭 저감 이후의 좌측 간섭원 2f1 - f2의 크기를 나타낸 것이다. C7과 C8를 비교하면 PIMD 간섭 저감 장치에 의해 제1 송수신기(110)의 수신 신호 주파수 대역에 있는 좌측 간섭원이 대폭 줄어들었음을 확인할 수 있다.

다음으로, 도 7 및 도 9를 참조하면, 제1 송수신기(110)의 송신 신호(C1)(중심 주파수 f1)와 제2 송수신기(120)의 송신 신호(C2)(중심 주파수 f2)를 입력원으로 하는 2톤 신호가 급전선 공유기(130) 측으로 인가되면, 급전선 공유기(130)의 출력신호(C3)에는 PIMD 간섭이 발생하게 된다. C3 내의 주파수 스펙트럼을 살펴보면, 중심 주파수 f1, f2 부근의 PIMD인 우측 간섭원(중심 주파수 2f2 - f1임)(초록색으로 표시됨)이 있으며, 기본 주파수들의 3배 주파수 즉 3f1, 3f2 부근의 PIMD인 우측 소거원(중심 주파수 2f2 + f1임)(초록색으로 표시됨)이 있다. 즉, 우측 소거원을 이용하여 우측 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감시키기 위한 경우이다. C14에 도시된 바와 같이, 소거원 검출부(210)의 제1 필터(211)에서 2f2 + f1을 중심주파수로 하는 신호를 추출해 낸다. 그리고, 증폭 및 주파수 믹싱에 의한 하향 변환 및 필터링을 거쳐 C15로 나타낸 바와 같이, 중심 주파수 2f2 - f1인 신호를 필터링해 낸다. 하지만, C15로 나타낸 신호는, 크기 및 위상이 실제 간섭원과 상이하므로, 도 7을 참조하여 설명된 바와 같이, 간섭원 정보 제공부(220) 측으로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 제공받아 위상 변환기(217) 및 감쇠기(216)를 통해 제어한 후 제2 증폭기(218)를 통해 증폭시킨 후, PIMD 간섭 저감용 커플러(230)를 이용하여 PIMD 간섭을 저감시킨다. C16으로 나타낸 바와 같이 위상 변환기(217)에 의해 위 우측 소거원 2f2 - f1의 위상이 반전된다. C17은 PIMD 간섭 저감 이전의 우측 간섭원 2f2 - f1의 크기를 나타낸 것이고, C18은 PIMD 간섭 저감 이후의 우측 간섭원 2f2 - f1의 크기를 나타낸 것이다. C17과 C18을 비교하면 PIMD 간섭 저감 장치에 의해 제1 송수신기(110)의 수신 신호 주파수 대역에 있는 우측 간섭원이 대폭 줄어들었음을 확인할 수 있다.

도 10은 좌측 간섭원 및 우측 간섭원 각각에 대하여 좌측 소거원 및 우측 소거원을 이용하여 상쇄시키는 과정을 나타낸 것으로서, 상기 PIMD 간섭 저감 장치는, 도 10에 도시된 바와 같이, 소거원 검출부 및 PIMD 간섭 저감용 커플러를 좌측 간섭원 및 우측 간섭원 각각을 제거하기 위해 구별하여 배치할 수도 있다. 참조부호 211a 내지 218a로 표시된 부분은 좌측 간섭원을 상쇄시키기 위한 소거원 검출부이고, 참조부호 211b 내지 218b로 표시된 부분은 우측 간섭원을 상쇄시키기 위한 소거원 검출부이다. 그리고 PIMD 간섭 저감용 커플러도 230a 및 230b로 각각 마련되었다. 좌측 소거원을 이용하여 좌측 간섭원을 상쇄시키는 부분에 관한 설명은 도 9를 참조한 설명과 실질적으로 동일하고, 우측 소거원을 이용하여 우측 간섭원을 상쇄시키기 부분에 관한 설명은 도 9를 참조한 설명과 실질적으로 동일하므로, 중복 설명은 생략한다.

또한, 상기 PIMD 간섭 저감 장치를 이용하여, 복수 개의 송수신기들 - 상기 송수신기들은 제1 송수신기 및 제2 송수신기를 포함하며, 상기 제1 송수신기와 상기 제2 송수신기는 서로 다른 주파수 대역을 이용하며, 상기 제1 송수신기의 송신용 중심 주파수는 f1이고 수신용 중심 주파수는 f3이며, 상기 제2 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f2임 - 에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 두 개 이상의 신호원들을 송수신 안테나(ANT) 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 두 개 이상의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기(130)에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하는 방법은, (a) 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함된 3차 왜곡 신호 중 2f1 + f2를 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호인 좌측 소거원 또는 f1 + 2f2를 중심 주파수로 하는 3차 왜곡 신호인 우측 소거원을 검출하는 단계와, (b) 상기 (a) 단계에서 검출된 좌측 소거원을 2f1 - f2를 중심 주파수로 하는 신호로, 또는 상기 (a) 단계에서 검출된 우측 소거원을 2f2 - f1을 중심 주파수로 하는 신호로, 하향변환하는 단계와, (c) 상기 급전선 공유기와의 커플링을 통해, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 2f1 - f2를 중심 주파수로 하는 좌측 간섭원 또는 2f2 - f1을 중심 주파수로 하는 우측 간섭원을 검출하는 단계와, (d) 상기 (b) 단계에서 하향변환된 좌측 소거원을 상기 (c) 단계에서 검출된 좌측 간섭원과 비교하여 위상 및 크기를 제어하거나, 상기 (b) 단계에서 하향변환된 우측 소거원을 상기 (c) 단계에서 검출된 우측 간섭원과 비교하여 위상 및 크기를 제어하는 단계와, (e) 상기 (d) 단계에서 위상 및 크기 제어된 좌측 간섭원 또는 우측 간섭원을 상기 제1 송수신기의 수신링크에 커플링시키는 단계를 포함한다. 앞서 설명된 바와 같이, 상기 두 개 이상의 신호원들은 중심 주파수를 다르게 하는 경우의 신호원들일 수도 있고, 변조 방식이 상이한 신호원들일 수도 있다. 또한, 상기 PIMD 간섭은, 변조 방식은 동일하나 주파수 간격을 이격시켜 급전선 공유기를 공유하는 방식의 통신 시스템에서도 발생할 수 있으며, 이러한 경우에도 상기 (a) 내지 (e) 단계를 갖는 PIMD 간섭 저감 방법이 적용될 수 있다. 이 경우, PIMD 간섭원이 동일 채널 간섭원으로 작용하는 시스템의 수신링크에 좌측 소거원 또는 우측 소거원을 제어하여 커플링시키는 단계를 포함할 수 있다.

이와 같이, 3차 왜곡 신호에서 제1 송수신기와 제2 송수신기의 송신 신호의 기본 주파수의 3배 주파수 부근에 발생하는 3차 왜곡 신호를 이용하여 크기 및 위상을 제어하여, 3차 왜곡 신호에서 제1 송수신기의 수신 신호 대역 내에 발생하는 간섭원들을 상쇄시킴으로써, 패시브 상호변조왜곡(PIMD)을 저감할 수 있게 된다.

<3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 >

다음으로, 도 11 내지 도 14를 참조하여 3중 대역 주파수 결합에서 5차 왜곡 신호와 관련된 소거원을 이용하여 간섭원을 제거하는 기술에 관해 설명하도록 한다. 3중 대역 주파수 결합에 사용되는 송수신기들을 각각 제1 송수신기, 제2 송수신기 및 제3 송수신기라 하고, 이들 각각의 중심 주파수를 f1, f2 및 f3이라 한다.

도 11은 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD를 설명하기 위한 주파수 스펙트럼이고, 도 12는 3중 대역 주파수 결합에서, 5차 왜곡 신호 중 소거원과, 5차 왜곡 신호 중 제2 송수신기의 수신 신호 내의 간섭원의 주파수 스펙트럼을 개략적으로 보인 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 PIMD 간섭 저감 장치 및 이를 포함하는 이동통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

앞서 설명된 2중 대역 주파수 결합에서와 유사하게, 비선형특성을 갖는 출력(Output voltage)를 V_o로 두고 수학식으로 전개해 보면 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

3중 대역 주파수 결합, 즉, 입력 Vi로서 3톤 신호,

가 인가되는 경우, 이를 수학식 3에 대입한 후 다항식을 풀어서 전개하여, 출력 V_o 에서 간섭원 및 소거원으로서 유의미한 부분을 표시하여 보면 이하의 수학식 4와 같이 나타난다.

여기서, α는 Ea, Eb 및 Ec의 합, 곱 및 이들의 조합으로 이루어진 계수이고, f1, f2 및 f3는 3중 대역 주파수 결합에서의 중심주파수들이다.

예컨대, 입력 신호원들의 중심주파수가 각각 1800MHz, 2140MHz, 및 2630MHz(이들을 각각 f1, f2, 및 f3라 함)인 것으로 가정하면, 출력에서 나타나는 주파수 스펙트럼에서, 수학식 4에서와 같이, 5차 PIMD 중 주파수 2f1 + 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 PIMD와, 2f1 - 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 PIMD의 특성을 나타내는 계수가 α로 동일하게 나타남을 알 수 있다.

제2 송수신기의 중심 주파수(f2)가 2140MHz이고, 그 대역폭을 고려할 때, 상향링크(수신링크)의 대역이 1940MHz ~ 1960MHz인 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 이러한 제2 송수신기의 상향링크 대역 내에서 2f1 - 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 5차 PIMD가 간섭원으로 작용하게 되는 것을 알 수 있다(도 11의 (A) 부분). 이는 앞서 언급한 바와 같이, 상향 시스템으로 보내는 콜 신호의 직접적인 간섭원으로 작용하게 되어, 단말기와 시스템 간의 신호 단절의 원인이 되고,이른바 콜-드롭(call-drop)이 발생하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 수학식 4에서와 같이 이러한 5차 PIMD에서의 간섭원과 동일한 특성을 갖는 소거원이 5차 PIMD의 중심 주파수 2f1 + 2f2 + f3에서 나타나게 되므로, 이를 이용하여 간섭원을 제거함으로써 시스템의 동작 특성을 대체로 선형 특성에 가깝도록 피드포워드(feedfoward) 방식이 채용되고 있다.

도 11에서 (B)는 제1 송수신기(중심 주파수 f1 = 1820MHz)의 상향링크(수신링크) 주파수 대역이고, (C)는 제3 송수신기(중심 주파수 f3 = 2630MHz)의 상향링크(수신링크) 주파수 대역이다.

도 12는 중심주파수 5차 PIMD의 중심 주파수 fpim(2f1 + 2f2 + f3)을 갖는 소거원과 제2 송수신기의 수신링크에서 간섭원으로 작용하는 f4(2f1 - 2f2 + f3)를 중심 주파수로 갖는 간섭원을 개략적으로 나타낸 스펙트럼으로서, 도시된 바와 같이 본 발명에서는 이러한 5차 PIMD에서 기본 주파수의 5배수 부근에 나타나는 소거원 fpim을 직접 검출하여 제2 송수신기의 수신링크에서 간섭원으로 작용하는 f4를 중심 주파수로 갖는 간섭원을 소거한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 5차 PIMD에서 fpim을 중심 주파수로 갖는 소거원은 f4를 중심 주파수로 갖는 간섭원과 그 특성이 동일하므로 이러한 간섭원을 소거하기 위해 인위적으로 소거원을 생성하지 않고서 효과적으로 제거할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 무선환경(채널환경)에 따라 송수신 신호원들에 음성이나 데이터 트래픽량을 채널환경에 적응적으로 사용하므로 동일 채널 간섭원으로 작용하는 PIMD 성분은 시간에 따라 복잡한 성질의 잡음 성질을 가지게 되고 또한 주파수 축에서 수신된 신호와 주파수 대역의 일정 부분이 겹치게 되어 동일 채널 간섭원으로 작용하게 되고 이 잡음신호는 상호 분리해내기에는 매우 어려우므로, 인위적으로 고조파 신호를 발생시켜 레벨 및 위상 제어하여 PIMD를 제거하는 종래의 방식으로는, 실제로 동일 채널 간섭원으로 작용하는 PIMD와 그 발생 메커니즘이 완전히 상이하므로, 효율적으로 PIMD를 제거하기 어렵다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 이동통신 시스템은, 복수 개의 송수신기들(미도시), 송수신기들에 공유되어 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나(ANT) 측으로 내보내거나 송수신 안테나(ANT)를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기(1130), 그리고, PIMD 간섭 저감 장치(1200)를 포함한다. 상기 PIMD 간섭 저감 장치(1200)는, 급전선 공유기(1130)에서 발생되는 PIMD 간섭을 저감하기 위해, 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 급전선 공유기(1130)의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 5배의 주파수 주변에 발생하는 소거원을, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 송수신기들 측으로 인가하여, 5차 왜곡 신호 중 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는 역할을 한다.

송수신기들은, 제1 송수신기, 제2 송수신기 및 제3 송수신기를 포함하며, 도 13에서는 상기 송수신기들은 직접적으로 도시되지 않았고, 대표적으로 제1 송수신기의 송수신 필터(1131), 제2 송수신기의 송수신 필터(1133), 제3 송수신기의 송수신 필터(1135)만을 도시하였다. 예컨대, 제1 송수신기의 송수신 필터(1131)는 1710MHz ~ 1830MHz 대역을 통과시키는 필터이고, 제2 송수신기의 송수신 필터(1133)는 1930MHz ~ 2150MHz 대역을 통과시키는 필터이고, 제3 송수신기의 송수신 필터(1135)는 2500MHz ~ 2670MHz의 대역을 통과시키는 필터일 수 있다. 따라서, 제1 송수신기, 제2 송수신기 및 제3 송수신기는 각각 서로 다른 주파수 대역을 이용하며, 제1 송수신기의 송수신용 중심 주파수(f1)는 1820MHz이고, 제2 송수신기의 송수신용 중심 주파수(f2)는 2040MHz이고, 제3 송수신기의 송수신용 중심 주파수(f3)는 2630MHz일 수 있다. 즉, f1 < f2 < f3이다.

PIMD 간섭 저감 장치(1200)는, 도 13에 도시된 바와 같이, 세 개의 송수신기들 각각으로부터 입력되는 세 개의 신호원들에 의해 발생되어, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호(5th PIMD) 중 2f1 + 2f2 + f3를 중심 주파수로 하는 소거원을, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호로부터 직접 검출하여, 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 제2 송수신기 측으로 인가하여, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원, 즉, 도 11의 (A)에 나타낸 바와 같이, 2f1 - 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시키기 위한 구성요소이다.

PIMD 간섭 저감 장치(1200)는, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호(5th PIMD) 중 2f1 + 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 소거원을 검출해 내기 위한 소거원 검출부(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216, 1217, 1218)와, 소거원 검출부(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216, 1217, 1218)에서 검출된 소거원의 크기(A) 및 위상(φ)을 제어하기 위해, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기를 결정하여 소거원 검출부(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216, 1217, 1218) 측으로 제공하는, 간섭원 정보 제공부(1221, 1224, 1225)와, 간섭원 정보 제공부(1221, 1224, 1225)에 의해 크기 및 위상 제어된 소거원과 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감하도록 제2 송수신기의 수신링크(즉, 상향링크)와 커플링되는, PIMD 간섭 저감용 커플러(1230)를 포함한다. 상기 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기는, 각각 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상, 및 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기이다.

소거원 검출부(1211, 1212, 1213, 1214, 1215, 1216, 1217, 1218)는, 급전선 공유기(1130)의 출력 신호를 필터링하기 위한 제1 필터(1211), 제1 필터(1211)에 의해 필터링된 급전선 공유기(1130)의 출력 신호를 증폭하기 위한 제1 증폭기(1212), 제1 증폭기(1212)에 의해 증폭된 신호 내에서 소거원의 중심 주파수(2f1 + 2f2 + f3)와, 전압 제어 발진기(1213)에 의해 발생되는 국부 발진 주파수를 믹싱하여 하향변환(down conversion)시키는 주파수 혼합기(Frequency mixer)(1214), 주파수 혼합기(1214)에 의해 하향변환된 소거원에서 노이즈를 제거하기 위한 제2 필터(1215), 제2 필터(1215)에 의해 노이즈 제거된 소거원에 대하여, 간섭원 정보 제공부(1221, 1224, 1225)로부터 제공되는 상기 제1 기준 크기에 따라, 소거원의 크기를 감쇠시키기 위한 감쇠기(1216), 간섭원 정보 제공부(1221, 1224, 1225)로부터 제공되는 상기 제1 기준 위상에 따라, 감쇠기(1216)에서 출력되는 신호의 위상을 변환하기 위한 위상 변환기(1217), 그리고, 위상 변환기(1217)에서 출력되는 신호를 증폭하기 위한 제2 증폭기(1218)를 포함한다. 상기 제1 필터(1211)는 도 13에 도시된 바와 같이, 급전선 공유기(1130) 내에 위치할 수도 있으나, 이후에 도 14를 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이 급전선 공유기(2230; 도 14)와 안테나(ANT) 사이에 제3 검출용 커플러(2235; 도 14)가 위치하여 신호를 검출하는 경우, 제1 필터(2211; 도 14)는 급전선 공유기(2230; 도 14)의 외부에 위치할 수 있다.

간섭원 정보 제공부(1221, 1224, 1225)는, 제1 증폭기(1212)와 주파수 혼합기(1214) 사이에 커플링되어, 제1 증폭기(1212)에 의해 증폭된 신호를 검출하기 위한 제1 검출용 커플러(1221), 제1 검출용 커플러(1221)에 의해 검출된 상기 제1 증폭기(1212)에 의해 증폭된 신호에서, 상기 제2 송수신기의 수신신호의 주파수 대역 내의 간섭원(즉, 2f1 - 2f2 + f3을 중심 주파수로 하는 간섭원)에서의 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 검출하는 제1 레벨 검출기(1224), 제1 레벨 검출기(1224)에 의해 검출된 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 위상 변환기(1217) 및 감쇠기(1216) 각각으로 제공하는, 제어기(1225)를 포함한다.

또한, 간섭원 정보 제공부는, 도 13에 도시된 바와 같이, 제2 송수신기의 수신링크에서, PIMD 간섭 저감용 커플러(1230)가 커플링된 지점의 후단에서, PIMD 간섭 저감용 커플러(1230)에 의해 PIMD 간섭이 저감된 상태의 제2 송수신기의 수신신호를 검출하기 위한, 제2 검출용 커플러(1226)를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 간섭원 정보 제공부는, 제2 검출용 커플러(1226)에 의해 검출된 신호를 필터링하기 위한 제3 필터(1227), 제3 필터(1227)에 의해 필터링된 신호에서 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기 각각에 대응하는 제2 기준 위상 및 제2 기준 크기를 검출하여 제어기(1225) 측으로 제공하는 제2 레벨 검출기(1229)를 포함한다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3중 대역 주파수 결합에서의 이동통신 시스템은, 복수 개의 송수신기들(미도시), 송수신기들에 공유되어 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나(ANT) 측으로 내보내거나 송수신 안테나(ANT)를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기(2230), 그리고, PIMD 간섭 저감 장치(2200)를 포함한다. 상기 PIMD 간섭 저감 장치(2200)는, 급전선 공유기(2230)에서 발생되는 PIMD 간섭을 저감하기 위해, 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 급전선 공유기(2230)의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 5배의 주파수 주변에 발생하는 소거원을, 급전선 공유기(2230)의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 송수신기들 측으로 인가하여, 5차 왜곡 신호 중 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는 역할을 한다.

도 14에 도시된 실시예를 도 13에 도시된 실시예와 비교하면, PIMD 간섭 저감 장치(2200) 내의 제1 필터(2211)가 급전선 공유기(2230) 내에 위치하지 않은 것, 그리고 급전선 공유기(2230)의 출력 신호를 급전선 공유기(2230)와 안테나(ANT) 사이, 즉, 급전선(2137) 중간에서 제3 검출용 커플러(2335)를 이용하여 검출해내고 있다는 것에서 차이점이 있을 뿐, 나머지 구성요소들은 실질적으로 동일하다.

110 : 제1 송수신기
120 : 제2 송수신기
130, 1130 : 급전선 공유기
210 : 소거원 검출부
220 : 간섭원 정보 제공부
230 : PIMD 간섭 저감용 커플러
1200 : PIMD 간섭 저감 장치

Claims (10)

1. 이동통신 시스템으로서,
   서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들;
   상기 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기; 및
   상기 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수 주변에 발생하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는, PIMD 간섭 저감 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 송수신기들은, 제1 송수신기, 제2 송수신기 및 제3 송수신기 - 상기 제1 송수신기, 상기 제2 송수신기 및 상기 제3 송수신기는 서로 다른 주파수 대역을 이용하며, 상기 제1 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f1이고, 상기 제2 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f2이며, 상기 제3 송수신기의 송수신용 중심 주파수는 f3이고, f1 < f2 < f3임 - 를 포함하고,
   상기 PIMD 간섭 저감 장치는, 상기 송수신기들로부터 입력되는 세 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 5차 왜곡 신호 중 2f1 + 2f2 + f3를 중심 주파수로 하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출하여, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 제2 송수신기 측으로 인가하여, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원 - 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원은 2f1 - 2f2 + f3을 중심 주파수로 함 - 과 상쇄시키는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 PIMD 간섭 저감 장치는,
   상기 소거원을 검출하는 소거원 검출부와,
   상기 소거원 검출부에서 검출된 소거원의 크기 및 위상을 제어하기 위해, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기 - 상기 제1 기준 위상은, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상이고, 상기 제1 기준 크기는 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기임 - 를 결정하여 상기 소거원 검출부 측으로 제공하는, 간섭원 정보 제공부와,
   상기 간섭원 정보 제공부에 의해 크기 및 위상 제어된 소거원과, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감하도록, 상기 제2 송수신기의 수신링크와 커플링되는, PIMD 간섭 저감용 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 소거원 검출부는,
   상기 급전선 공유기의 출력 신호를 필터링하기 위한 제1 필터와,
   상기 제1 필터에 의해 필터링된 상기 급전선 공유기의 출력 신호를 증폭시키기 위한 제1 증폭기와,
   상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호 내에서 상기 소거원의 중심 주파수와, 전압 제어 발진기에 의해 발생되는 국부 발진 주파수를 믹싱하여 하향변환(down conversion)시키는 주파수 혼합기(Frequency mixer)와,
   상기 주파수 혼합기에 의해 하향변환된 소거원에서 노이즈를 제거하기 위한 제2 필터와,
   상기 제2 필터에 의해 노이즈 제거된 소거원에 대하여, 상기 간섭원 정보 제공부로부터 제공되는 상기 제1 기준 크기에 따라서 크기를 감쇠시키기 위한 감쇠기와,
   상기 간섭원 정보 제공부로부터 제공되는 상기 제1 기준 위상에 따라, 상기 감쇠기에서 출력되는 신호의 위상을 변환하기 위한 위상 변환기와,
   상기 위상 변환기에서 출력되는 신호를 증폭하기 위한 제2 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 제1 필터는 상기 급전선 공유기 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 간섭원 정보 제공부는,
   상기 제1 증폭기와 상기 주파수 혼합기 사이에 커플링되어, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호를 검출하기 위한 제1 검출용 커플러와,
   상기 제1 검출용 커플러에 의해 검출된, 상기 제1 증폭기에 의해 증폭된 신호에서, 상기 제2 송수신기의 수신신호의 주파수 대역 내의 간섭원에서의 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 검출하는 제1 레벨 검출기와,
   상기 제1 레벨 검출기에 의해 검출된 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기를 상기 위상 변환기 및 상기 감쇠기 각각으로 제공하는, 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 간섭원 정보 제공부는,
   상기 제2 송수신기의 수신링크에서, 상기 PIMD 간섭 저감용 커플러가 커플링된 지점의 후단에서, 상기 PIMD 간섭 저감용 커플러에 의해 PIMD 간섭이 저감된 상태의 상기 제2 송수신기의 수신신호를 검출하기 위한, 제2 검출용 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 간섭원 정보 제공부는,
   상기 제2 검출용 커플러에 의해 검출된 신호를 필터링하기 위한 제3 필터와,
   상기 제3 필터에 의해 필터링된 신호에서 상기 제1 기준 위상 및 상기 제1 기준 크기 각각에 대응하는 제2 기준 위상 및 제2 기준 크기를 검출하여 상기 제어기 측으로 제공하는, 제2 레벨 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
9. 청구항 4에 있어서, 상기 소거원 검출부는, 상기 급전선 공유기의 출력 신호를 검출하여 상기 제1 필터 측으로 전달하기 위해, 상기 급전선 공유기와 상기 송수신 안테나 사이에 위치하는, 제3 검출용 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이동통신 시스템.
10. 서로 다른 주파수 대역을 이용하여 송수신하는 복수 개의 송수신기들에 공유되어 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들을 송수신 안테나 측으로 내보내거나 상기 송수신 안테나를 통해 수신되는 복수 개의 신호원들을 상기 송수신기들 측으로 전송하는 급전선 공유기에서 발생되는 PIMD(Passive Intermodulation Distortion) 간섭을 저감하기 위해, 상기 송수신기들로부터 입력되는 복수 개의 신호원들에 의해 발생되어 상기 급전선 공유기의 출력 신호 내에 포함되는 n차 - n은 3 이상의 홀수임 - 왜곡 신호 중 상기 복수 개의 신호원들의 기본 주파수의 n배의 주파수 주변에 발생하는 소거원을, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 직접 검출한 후, 상기 소거원의 크기 및 위상을 제어한 후 상기 송수신기들 측으로 인가하여, 상기 n차 왜곡 신호 중 상기 송수신기들의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원과 상쇄시킴으로써 PIMD 간섭을 저감하는, PIMD 간섭 저감 장치로서,
    상기 소거원을 검출하는 소거원 검출부와,
    상기 소거원 검출부에서 검출된 소거원의 크기 및 위상을 제어하기 위해, 상기 급전선 공유기의 출력 신호로부터 제1 기준 위상 및 제1 기준 크기 - 상기 제1 기준 위상은, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 위상이고, 상기 제1 기준 크기는 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원의 크기임 - 를 결정하여 상기 소거원 검출부 측으로 제공하는, 간섭원 정보 제공부와,
    상기 간섭원 정보 제공부에 의해 크기 및 위상 제어된 소거원과, 상기 제2 송수신기의 수신 신호의 주파수 대역 내의 간섭원을 상쇄시켜 PIMD 간섭을 저감하도록, 상기 제2 송수신기의 수신링크와 커플링되는, PIMD 간섭 저감용 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는, PIMD 간섭 저감 장치.

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