KR100988358B1 - 무선 간섭제거중계기 구현방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 사용되는 무선 간섭제거 중계기에 관한 것이다. 본 발명은 MUSIC과 같은 고해상도 알고리즘을 사용하는 검출부를 이용하여 간섭신호가 제거된 신호에서 잡음을 효과적으로 필터링하는 무선 간섭제거중계기를 제공한다. 본 발명에 의하면, 간섭제거중계기의 성능이 향상되어 기지국의 셀반경이 확장되고, 이동통신 사용자에게 안정된 서비스를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
Figure R1020080037624
간섭제거, MUSIC, FA, 검출, FA 대역통과필터

Description

무선 간섭제거중계기 구현방법{MATERIALIZING EMBODIMENT METHOD FOR MOBILE ICS REPEATER}
본 발명은 이동통신시스템에서 사용되는 무선 간섭제거 중계기에 관한 것이다.
일반적으로 이동통신시스템에서는 전파음영지역을 커버하거나 기지국의 설치비용이 부담스러운 지역에 중계기를 구성시켜 해당 지역에서 이동통신의 서비스 품질을 만족시키고자 하고 있다.
중계기는 일측이 광케이블 등과 같은 무선으로 기지국과 연결된 유선중계기와 무선으로 기지국과 연결된 무선중계기로 나뉜다.
유선중계기는 중계기와 기지국 간에 유선통신이 이루어지므로 양호한 통화품질을 유지할 수 있으나, 무선중계기에 비하여 고가이고 유선의 설치 및 이에 따른 임차비용이 상당하다. 그에 비하여 무선중계기는 중계기와 기지국 간에 무선통신이 이루어지므로 통화품질은 유선중계기에 비하여 떨어지나, 설치 및 운용비용이 저렴하다는 장점이 있어, 빌딩 내부의 지하와 같이 구조물에 의해 전자파의 차폐되는 경우에는 고가의 유선중계기보다 더 적절히 활용될 수 있다.
그런데 빌딩의 내부가 아닌 개방된 지역에 무선중계기를 설치할 경우에는, 무선중계기의 송신안테나를 통한 송신신호의 일부가 수신안테나로 피드백(Feedback)되어 원래의 수신신호와 혼합됨으로써, 신호의 간섭이나 발진현상이 발생하여 서비스를 제공하지 못할뿐더러, 최악의 경우에는 기지국 장애까지 유발하게 된다. 이러한 문제점으로 인하여 무선중계기는 상기한 바와 같은 빌딩 내부의 지하 등 제한적인 장소에서만 사용되어 왔다.
그러나 설치 및 운용비용이 유선중계기에 비하여 저렴하다는 무선중계기의 장점은 여전한 매력으로 작용하게 되어, 피드백신호의 간섭을 제거할 수 있는 기술이 등장하기에 이르렀으며, 이렇게 피드백신호의 간섭을 제거할 수 있는 기술이 적용된 무선중계기를 무선간섭제거 중계기 또는 ICS(interference Cancellation System)중계기라고 한다.
도1은 종래의 무선 간섭제거중계기를 도시한 블록도이다.
종래의 무선 간섭제거중계기는 도너안테나(10), 수신부(20), A/D변환부(30), 대역통과필터부(40), 간섭신호제거부(50), 대역통과필터부(60), D/A변환부(70), 송신부(80) 및 서비스안테나(90)로 구성된다.
도너안테나(10)는 기지국 측에서 오는 RF신호를 수신하여 수신부(20)로 출력한다.
수신부(20)는 도너안테나(10)에서 수신된 신호가 입력되어, 증폭, 다운컨버팅 및 필터링하여 단말기 측으로 출력시킨다.
A/D변환부(30)는 수신부(20)에서 출력된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력시킨다.
대역통과필터부(40)는 A/D변환부(30)에서 변환된 디지털신호에서 FA(Frequency Assignment) 별로 필요한 주파수만을 필터링한다.
간섭신호제거부(50)는 LMS(Least Mean Squire) 혹은 RLS(Recursive Least Squire) 알고리즘과 같은 적응필터를 이용하여 간섭신호를 추정하고, 수신된 신호에 포함되어 있는 간섭신호를 제거한다.
대역통과필터부(60)는 간섭신호가 제거된 신호에서 통과대역 밖에서 발생할 수 있는 작은 발진 성분을 제거하여 신호의 주파수 스펙트럼을 정리한다.
D/A변환부(70)는 대역통과필터부(60)에서 정리된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하여 출력한다.
송신부(80)는 D/A변환부(70)에서 변환된 아날로그신호를 업컨버팅, 필터링 및 증폭하여 서비스안테나(90)로 서비스한다.
서비스안테나(90)는 송신부(80)에서 신호가 입력되어 단말기 측으로 송신한다.
그러나 기지국에서부터 입력되는 신호의 수신 감도가 아주 작은 최저 수신레벨인 경우에는 기존 시간 영역신호의 주파수특성으로부터는 정상 신호와 잡음 레벨과의 구별이 어렵기 때문에 신호를 제대로 감지하지 못하여 간섭신호제거 기능이 올바르게 동작하지 못한다는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 최저 수신레벨에서도 정상 신호를 검출하여 간섭신호를 제거할 수 있는 무선 간섭제거중계기와 그 구현방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수신된 신호에서 간섭신호를 제거하는 간섭신호제거단계; 상기 간섭신호제거단계를 거친 신호의 FA별로 잡음 정도를 판단하여 잡음 정도가 일정값 이상에 해당되는 FA신호를 차단하는 잡음제거단계; 및 상기 잡음제거단계를 거친 신호를 송신하는 송신단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기 구현방법을 제공한다.
이때, 상기 잡음제거단계는 상기 간섭신호제거단계를 거친 신호가 입력되어, FA(Frequency Assignment) 대역통과필터링 유무를 결정하는 파라미터를 검출하는 검출단계; 및 상기 간섭신호제거단계를 거친 신호가 입력되어, 상기 검출단계에서 검출된 파라미터에 의해서 해당되는 FA신호만을 필터링하는 FA 대역통과필터링단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기 구현방법을 제공한다.
그리고 상기 검출단계는 입력된 신호에 대한 상관행렬을 생성하는 행렬생성단계; 상기 행렬생성단계에서 생성된 상관행렬에서 고유치와 고유벡터를 구하는 고유단계; 상기 고유단계에서 구한 고유치의 분포에서 신호와 잡음 공간을 분리하는 위치를 찾는 분리단계; 상기 고유단계에서 구한 고유벡터를 사용하여 신호공간부분과 잡음공간부분의 내적을 계산하는 계산단계; 상기 계산단계에서 구한 내적의 역수를 이용하여 스펙트럼 분포를 구하는 스펙트럼단계; 및 상기 스펙트럼단계에서 구한 스펙트럼 분포에서 FA 대역통과필터링을 수항할 FA를 찾아 파라미터를 검출하는 파라미터검출단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기 구현방법을 제공한다.
한편, 신호를 수신하는 수신부; 상기 수신부에서 출력된 신호에서 간섭신호를 제거하는 간섭신호제거부; 상기 간섭신호제거부에서 간섭신호가 제거된 신호의 FA별로 잡음 정도를 판단하여 잡음 정도가 일정값 이상에 해당되는 FA신호를 차단하는 잡음제거부; 및 상기 잡음제거부에서 출력되는 신호를 송신하는 송신부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기을 제공한다.
그리고 상기 잡음제거부는 상기 간섭신호제거부에서 출력된 신호가 입력되어, 입력된 상기 신호에 대한 상관행렬을 이용하여 FA 대역통과필터링이 필요한 FA를 찾아 FA 대역통과필터링 유무를 결정하는 파라미터를 검출하는 검출부; 및 상기 간섭신호제거부에서 출력된 신호가 입력되어, 상기 검출부에서 검출된 파라미터에 의해서 해당되는 FA신호만을 필터링하는 FA 대역통과필터부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기을 제공한다.
이때, 상기 FA 대역통과필터링부는 상기 검출부에서 검출된 파라미터에 의해 해당되는 FA 신호를 각각 필터링하기 위한 다수의 FA 대역통과필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고해상도 알고리즘을 이용하여 신호의 수신감도를 높임으로써 간섭제거중계기의 성능이 향상되어 기지국의 셀반경이 확장되고, 이동통신 사용자에게 안정된 서비스를 제공할 수 있다는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
<구성에 대한 설명>
도2는 본 발명의 무선 간섭제거중계기를 도시한 블록도이다.
본 발명의 무선 간섭제거중계기는 도너안테나(110), 수신부(120), A/D변환부(130), 대역통과필터부(140), 간섭신호제거부(150), 검출부(160), FA 대역통과필터부(170), D/A변환부(180), 송신부(190) 및 서비스안테나(200)로 구성된다.
도너안테나(110)는 기지국 측에서 오는 RF신호를 수신하여 수신부(120)로 출력한다.
수신부(120)는 도너안테나(110)에서 수신된 신호가 입력되어, 증폭, 다운컨버팅 및 필터링하여 단말기 측으로 출력시킨다.
A/D변환부(130)는 수신부(120)에서 출력된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력시킨다.
대역통과필터부(140)는 A/D변환부(130)에서 변환된 디지털신호에서 FA별로 필요한 주파수만을 필터링한다.
간섭신호제거부(150)는 LMS 혹은 RLS 알고리즘과 같은 적응필터를 이용하여 간섭신호를 추정하고, 수신된 신호에 포함되어 있는 간섭신호를 제거한다.
검출부(160)는 간섭신호제거부(150)에서 출력된 신호를 수신하여 FA별로 FA 대역통과필터링의 유무를 결정하는 파라미터를 검출하는데, 본 발명의 일실시예에서의 검출방식은 MUSIC 알고리즘에 의해서 이루어진다.
즉, 입력된 신호에 대해서 상관행렬을 만들어 상기 상관행렬로부터 고유치와 고유벡터를 구하고 고유치의 분포로부터 신호와 잡음공간을 분리하는 위치를 찾는다. 그리고 고유벡터를 사용하여 신호공간부분과 잡음공간부분의 내적을 구한 다음, 내적의 역수를 이용하여 스펙트럼 분포를 구하는데, 이때, 신호의 스펙트럼 분포에서 정상신호와 잡음을 확연히 구분할 수 있으므로 기준값보다 높은 값을 가지는 FA가 존재한다고 가정할 때, 기준값보다 높은 값을 가지는 FA값들의 파라미터들로 인하여 FA대역통과필터링의 유무를 결정할 수 있다.
이때, 상기 검출방식은 MUSIC 알고리즘이 아닌 Eigenvalue, SVD(singular value decomposition)와 같은 고해상도 알고리즘을 이용하여 필터링의 유무를 결정할 수 있다.
FA 대역통과필터링부(170)는 다수의 FA 대역통과필터가 포함되고, 각각의 FA 대역통과필터는 검출부에서 검출된 파라미터에 의해서 잡음의 정도가 일정 값(기준 값)보다 높게 판단되는 FA신호는 필터링하지 않는다. 즉, 상기 검출부에서 검출된 FA값들의 파라미터에 의하여 상기 다수의 FA 대역통과필터 중 잡음의 정도가 일정 값보다 낮게 판단되는 FA에 해당되는 FA 대역통과필터만 필터링 동작을 수행한다.
D/A변환부(180)는 FA 대역통과필터링부(170)에서 FA별로 각각 대역통과필터링된 디지털신호를 아날로그신호로 변환한다.
송신부(190)는 D/A변환부(180)에서 변환된 아날로그신호를 필터링, 업컨버팅 및 증폭하여 서비스안테나(200)로 출력한다.
서비스안테나(200)는 송신부(190)에서 수신된 신호를 단말기 측으로 송신한다.
<방법에 대한 설명>
상기한 바와 같은 구성을 가지는 도2의 무선 간섭제거 중계기에 의한 신호 중계방법에 대하여 도3의 흐름도를 참조하여 설명하되, 편의상 순서를 붙여 설명한다.
1. 수신단계<S310>
도너안테나(110)를 통해 RF신호를 수신하여, 증폭하고 IF신호로 다운컨버팅을 한 다음, 필터링하여 출력한다.
2. A/D변환단계<S320>
A/D변환부(130)는 단계 S310에서 출력된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력한다.
3. 필터링단계<S330>
대역통과필터부(140)는 단계 S320에서 출력된 디지털신호에서 FA별로 필요한 주파수만을 필터링한다.
4. 간섭신호제거단계<S340>
간섭신호제거부(150)는 단계 S330에서 필터링된 신호에서 LMS 혹은 RLS 알고리즘과 같은 적응필터를 이용하여 간섭신호를 추정하고 수신된 신호에 포함되어 있는 간섭신호를 제거한 다음, 간섭신호가 제거된 신호는 검출부(160)와 FA 대역통과필터링부(170)로 각각 입력된다.
5. 검출단계<S350>
단계 S340을 거친 신호 중의 일부가 검출부(160)로 입력되어, FA 대역통과필터링부(170)의 각 FA 대역통과필터에서 신호의 필터링 유무를 결정하는 파라미터를 검출한다.
이때, 본 발명의 일실시예에서의 검출방식은 MUSIC 알고리즘에 의해서 이루어지는데, 우선 입력된 신호의 상관행렬을 구하고(S351), 그 행렬로부터 고유치와 고유벡터를 구한다(S352). 구한 고유치 값으로부터는 신호공간과 잡음공간을 분리 하는 위치 값을 구하고(S353), 그 위치 값에 해당하는 신호 성분의 스펙트럼 분포를 구하기(S355) 위해 고유벡터를 이용하여 신호공간부분과 잡음공간부분의 내적을 계산하고, 내적의 역수를 이용한다(S354). 그러므로 상기와 같이 구한 스펙트럼 분포는 잡음과 확연히 구분이 가능하기 때문에, 이때, 기준 값보다 높은 값들을 가지는 FA가 존재한다면, 상기 스펙트럼 분포에서 FA 대역통과필터링을 수행할 FA를 찾을 수 있고, 그에 해당하는 FA값의 파라미터를 검출하여(S356), 상기 파라미터들이 FA 대역통과필터링 유무를 결정할 수 있다.
물론, 상기 검출방식은 상기와 같은. MUSIC 알고리즘이 아닌 Eigenvalue, SVD와 같은 고해상도 알고리즘을 이용하여 필터링의 유무를 결정할 수 있다.
6. FA 대역통과필터링단계<S360>
FA 대역통과필터링부(170)의 각 FA 대역통과필터는 단계 S350에서 검출된 파라미터를 이용하여 단계 S340을 거친 신호에서 해당되는 신호를 FA별로 각각 대역통과필터링을 하는데, 잡음의 정도가 일정 값보다 높게 판단되는 FA신호는 필터링하지 않고, 잡음의 정도가 일정 값보다 낮게 판단되는 FA에 해당되는 FA 대역통과필터만 필터링 동작을 수행하여 신호의 감도를 향상시킨다.
7. D/A변환단계<S370>
D/A변환부(180)는 단계 S360에서 필터링된 디지털신호를 아날로그신호로 변환한다.
8. 송신단계<S380>
송신부(190)는 단계 S370에서 변환된 아날로그신호를 증폭하고, IF신호를 RF 신호로 업컨버팅한 다음, 필터링하여 서비스안테나(200)를 통해 송신한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도1은 종래의 무선 간섭제거중계기를 도시한 블록도이다.
도2는 본 발명의 무선 간섭제거중계기를 도시한 블록도이다.
도3의(a)는 본 발명의 무선 간섭제거중계기를 구현하는 흐름을 도시한 흐름도이다.
도3의(b)는 본 발명의 검출부에서 파라미터를 생성하는 흐름을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 무선 간섭제거중계기
120: 수신부 130: A/D변환부
140: 대역통과필터부 150: 간섭신호제거부
160: 검출부 170: FA 대역통과필터링부
180: D/A변환부 190: 송신부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 수신된 신호에서 간섭신호를 제거하는 간섭신호제거단계;
    상기 간섭신호제거단계를 거친 신호의 FA별로 잡음 정도를 판단하여 잡음 정도가 일정값 이상에 해당되는 FA신호를 차단하는 잡음제거단계; 및
    상기 잡음제거단계를 거친 신호를 송신하는 송신단계; 를 포함하되,
    상기 잡음제거단계는,
    상기 간섭신호제거단계를 거친 신호가 입력되어, FA(Frequency Assignment) 대역통과필터링 유무를 결정하는 파라미터를 검출하는 검출단계; 및
    상기 간섭신호제거단계를 거친 신호가 입력되어, 상기 검출단계에서 검출된 파라미터에 의해서 해당되는 FA신호만을 필터링하는 FA 대역통과필터링단계; 를 포함하고,
    상기 검출단계는,
    입력된 신호에 대한 상관행렬을 생성하는 행렬생성단계;
    상기 행렬생성단계에서 생성된 상관행렬에서 고유치와 고유벡터를 구하는 고유단계;
    상기 고유단계에서 구한 고유치의 분포에서 신호와 잡음 공간을 분리하는 위치를 찾는 분리단계;
    상기 고유단계에서 구한 고유벡터를 사용하여 신호공간부분과 잡음공간부분의 내적을 계산하는 계산단계;
    상기 계산단계에서 구한 내적의 역수를 이용하여 스펙트럼 분포를 구하는 스펙트럼단계; 및
    상기 스펙트럼단계에서 구한 스펙트럼 분포에서 FA 대역통과필터링을 수행할 FA를 찾아 파라미터를 검출하는 파라미터검출단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 간섭제거중계기 구현방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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