KR101395331B1 - 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신서비스 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 특정 건물 내에 설치되어 특정 건물 내에 위치한 이동통신 단말기와 연동하는 안테나부; 특정 건물 내에 설치되어, 이동통신 기지국과 연동하며 다중 주파수를 포함하는 다중 신호를 송수신하는 기지국 신호 송수신부; 및 기지국 신호 송수신부로부터 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하며, 다중 필터링 신호를 안테나부로 전송하는 인빌딩용 통신 중계 장치를 포함하되, 인빌딩용 통신 중계 장치는 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하고, 안테나부로부터 사용 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하며, 추정 상호변조 신호 및 인접 신호의 상관관계를 추출하여 인접 신호 내에 포함된 수동소자 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 기지국 신호 송수신부로 전송하는 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 시스템을 제공한다.
인빌딩, 이동통신, 상호변조, InterModulation, 비선형, 제거, 수동소자
Description
본 발명은 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 다양한 주파수를 사용하는 통신 장비에서 발생하게 되어 신호를 왜곡시키는 복잡한 비선형적인 상호변조 신호를 효과적으로 제거하여 신호 왜곡을 방지함으로써, 이동통신 서비스 품질을 향상시키는 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선통신 서비스가 제공되고 있다. 이에 따라, 무선통신망을 이용한 이동통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 송신하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있는 추세이다.
이러한, 이동통신 서비스는 계속해서 다양화되고 있으며, 가입자의 수 또한 증가하고 있다. 이러한 추세에 따라 이동통신 사업자는 멀티밴드 주파수를 확보하여 서비스를 제공하고 있다. 즉, 동일한 이동통신 방식에서의 복수개의 주파수 밴드를 확보하여 서비스를 제공하거나, 복수의 이동통신 방식이 중첩되도록 통신망을 구성하여 각 이동통신 방식에 따른 서비스를 제공하기 위하여 다양한 주파수를 이용하고 있는 것이다.
이러한 다양한 주파수를 이용한 서비스 제공은 이동통신 사업자에게는 신규 시장을 개척하는 기회가 제공되기는 하지만, 망 구축에 필요한 비용이 부담으로 작용하게 된다. 따라서, 기 구축되어 있는 통신망을 최대한 활용하여 망 구축에 대한 비용을 최대한 절감할 필요가 있으며, 이에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
하지만, 통신망에 포함된 안테나 등의 수동소자에서의 비선형적인 특성으로 인해, 다양한 주파수를 사용하는 데 따른 심각한 문제점이 있다. 서로 다른 주파수 성분의 신호를 처리하는 과정에서는, 원하는 신호를 왜곡시키는 비선형적인 특성을 가진 "상호변조(Intermodulation, '혼변조'라고 함) 신호"가 발생하게 되는데, 이러한 상호변조 신호의 주파수가 원하는 신호의 주파수와 일치하는 경우, 정교한 밴드 패스 필터(Band Pass Filter: BPF)를 통해서도 제거가 불가능한 문제점이 있다.
따라서, 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스에 대한 기술 개발이 요구되는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 다양한 주파수를 사용하는 통신 시스템의 수동소자에서 발생하게 되어 신호를 왜곡시키는 복잡한 비선형적인 상호변조 신호를 효과적으로 제거하여 신호 왜곡을 방지함으로써, 이동통신 서비스 품질을 향상시키는 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하기 위한 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법 및 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 특정 건물 내에 설치되어 상기 특정 건물 내에 위치한 이동통신 단말기와 연동하는 안테나부; 상기 특정 건물 내에 설치되어, 이동통신 기지국과 연동하며 다중 주파수를 포함하는 다중 신호를 송수신하는 기지국 신호 송수신부; 및 상기 기지국 신호 송수신부로부터 상기 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하며, 상기 다중 필터링 신호를 상기 안테나부로 전송하는 인빌딩용 통신 중계 장치를 포함하되, 상기 인빌딩용 통신 중계 장치는 상기 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하고, 상기 안테나부로부터 상기 사용 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하며, 상기 추정 상호변조 신호 및 상기 인접 신호의 상관관계를 추출하여 상기 인접 신호 내에 포함된 수동소자 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 상기 기지국 신호 송수신부로 전송하는 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, (a) 기지국 신호 송수신부로부터 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하는 단계; (b) 상기 사용 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하는 단계; (c) 안테나부로부터 특정 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하는 단계; (d) 상기 추정 상호변조 신호 및 상기 인접 신호의 상관관계를 추출하여 상기 인접 신호 내에 포함된 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 생성하는 단계; 및 (e) 상기 제거 신호를 상기 기지국 신호 송수신부로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다양한 주파수를 사용하는 통신 장비에서 발생하게 되어 신호를 왜곡시키는 복잡한 비선형적인 상호변조 신호를 효과적으로 제거하여 신호 왜곡을 방지함으로써, 이동통신 서비스 품질을 향상시키는 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 특정 건물 내에 하나의 인빌딩 시스템만을 설치하고, 이를 다수의 이동통신 사업자가 공유하여 이동통신 서비스를 제공할 수 있으므로, 각각의 이동통신 사업자 입장에서는 시설 투자비가 감소하는 효과가 있으며, 건물주 입장에서는 특정 건물에 인빌딩 시스템 설치로 인한 손상이 최소화되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 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.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하는 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하는 시스템은 인빌딩 중계 시스템(100) 및 이동통신 기지국(140)을 포함한다.
본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 인빌딩 중계 시스템(100)은 특정 건물 내에 설치되는 이동통신 중계 시스템으로서, 안테나부(110), 인빌딩용 통신 중계 장치(120) 및 기지국 신호 송수신부(130)를 포함한다.
안테나부(110)는 특정 건물 내에 설치되어 특정 건물 내에 위치한 이동통신 단말기와 연동하는 신호 송수신 수단을 의미한다.
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 기지국 신호 송수신부(130)로부터 다중 주 파수 성분의 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하며, 다중 필터링 신호를 안테나부(110)로 출력하는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 인빌딩용 통신 중계장치(120)는 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)를 포함한다.
수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)는 인빌딩용 통신 중계 장치(120)에서 생성한 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하고, 안테나부(110)로부터 특정 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하며, 추정 상호변조 신호 및 인접 신호의 상관관계를 추출하여 인접 신호 내에 포함된 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 기지국 신호 송수신부로 전송하는 기능을 수행한다.
기지국 신호 송수신부(130)는 특정 건물 내에 설치되며, 이동통신 기지국(140)과 연동하여 다중 주파수를 포함하는 다중 신호를 송수신하는 기능을 수행한다.
이동통신 기지국(140)은 인빌딩 중계 시스템(100)과 연결되어, 음성 통신 서비스, 무선 데이터 서비스, 무선 인터넷 서비스, 영상 통화 또는 메시지 서비스 등의 서비스를 수행하도록 하기 위한 제반 기능 등을 수행하는 신호 제공부를 의미한다.
즉, 이동통신 기지국(140)은 인빌딩 중계 시스템(100)의 기지국 신호 송수신부(130)와 연동하여 특정 건물 내에 위치하는 이동통신 단말기의 위치 등록 기능, 무선 채널을 할당하는 기능, 핸드오프 등 무선 호 처리에 필요한 제반 기능 등을 수행하는 신호 제공부 이다.
또한, 이동통신 기지국(140)은 다수의 이동통신 사업자의 기지국을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 인빌딩용 중계 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 증폭부(210), 필터부(220), 듀플렉서(Duplexer)(230), 수동소자(240) 및 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)를 포함한다.
증폭부(210)는 제 1 증폭기(216), 제 2 증폭기(214) 및 제 3 증폭기(212)를 포함하여 구성되며, 기지국 신호 송수신부(130)로부터 다중 신호를 수신하여 증폭하는 기능을 수행한다.
필터부(220)는 제 1 필터(226), 제 2 필터(224), 제 3 필터(226)를 포함하여 구성되며, 증폭부(210) 또는 듀플렉서(230)로부터 수신한 신호에서 불필요한 신호를 제거하는 기능을 수행한다.
듀플렉서(230)는 수동소자(240)와 연결되며, 인빌딩용 통신 중계 장치(120) 내의 각 신호를 통합 처리하는 기능을 수행한다.
수동소자(240)는 급전선, 분배기, 안테나부(110) 및 케이블 중 하나가 될 수 있다.
수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)는 증폭부(210) 및 필터부(220)에서 생성한 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이 용하여 추정 상호변조 신호를 생성하고, 안테나부(110)로부터 특정 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하며, 추정 상호변조 신호 및 인접 신호의 상관관계를 추출하여 인접 신호 내에 포함된 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 기지국 신호 송수신부로 전송하는 기능을 수행한다.
본 발명에서는 설명의 편의상 다중 주파수 중 사용 주파수를 제 1 주파수(f1) 및 제 2 주파수(f2)로 구분하여 정의하고, 제 1 주파수(f1) 성분을 제 1 신호(10)로 정의하고, 제 2 주파수(f2) 성분을 제 2 신호(20)로 정의하여 설명하도록 한다.
또한, 상호변조 신호를 제거하여 기지국 신호 송수신부(130)로 전달되는 제 3 신호(40)와, 수동소자 상호변조 신호가 포함된 제 4 신호(30)로 정의하여 설명하도록 한다.
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 기지국 신호 송수신부(130)로부터 제 1 주파수(f1) 성분의 제 1 신호(10)가 입력되면, 제 1 신호(10)를 제 1 증폭기(216)를 이용하여 증폭하고, 제 1 필터(226)를 이용하여 불필요한 신호를 제거한 후 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)로 전송한다.
또한, 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 기지국 신호 송수신부(130)로부터 제 2 주파수(f2) 성분의 제 2 신호(20)가 입력되면, 제 2 신호(20)를 제 2 증폭기(214)를 이용하여 증폭하고, 제 2 필터(224)를 이용하여 불필요한 신호를 제거한 후 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)로 전송한다.
또한, 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 수동소자(240)로부터 제 4 신호(30) 가 입력되면, 제 3 필터(222)를 이용하여 불필요한 신호를 제거하고, 제 4 신호(30)를 제 3 증폭기(212)를 이용하여 증폭한 후 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수동소자 상호변조 신호 제거 장치에 대한 개략적인 도면이다. 우선, 위에서 언급된 "수동소자 상호변조 신호"는 통신장비 내 구비된 수동소자(Passive Device)들에서 발생하는 상호변조(Intermodulation) 신호를 의미하며, 인접 주파수 대역에 잡음을 발생시켜 신호대 잡음비를 저하시키는 신호로서 본 발명에서 제거하고자 하는 신호이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통신장비 내 수동소자에서 발생하는 상호변조 신호를 제거하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)는 제 1 신호(10) 및 제 2 신호(20)를 입력받아 가상 상호변조 신호를 생성하여 출력하는 M개의 가상 상호변조 신호 생성부(310) 및 가상 상호변조 신호를 입력받고, 가상 상호변조 신호마다 K개의 비선형 신호를 생성하고, 생성된 비선형 신호를 결합하여 추정 상호변조 신호를 생성하며, 제 3 신호(40)와 상호변조 신호가 포함된 제 4 신호(30)가 입력되면, 생성된 추정 상호변조 신호를 이용하여 제 4 신호(30)로부터 상호변조 신호를 제거하는 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)를 포함한다.
가상 상호변조 신호 생성부(310)는 제 1 주파수(f1) 성분의 제 1 신호(10) 및 제 2 주파수(f2) 성분의 제 2 신호(20)를 입력받아서, 제 1 신호 및 제 2 신호 의 하모닉(HarMonic) 주파수들끼리의 합과 차로 조합된 주파수 성분의 가상 상호변조 신호를 생성한다. 이러한 가상 상호변조 신호는 2f1-f2 및 2f2-f1 등의 주파수 성분의 신호를 포함할 수 있다. 가상 상호변조 신호 생성부(310)는 능동소자 및/또는 수동소자를 포함할 수 있다.
수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)는 가상 상호변조 신호 생성부(310)로부터 출력되어 입력된 가상 상호변조 신호로부터 특정 차수의 비선형 신호를 생성하는 신호차수 변경부를 포함할 수 있다. 만약, 하나의 가상 상호변조 신호 생성부(310)로부터 입력되어진 하나의 가상 상호변조 신호에 대하여 K개의 비선형 신호를 생성하고자 한다면, 신호차수 변경부는 1차 비선형 신호로부터 K차 비선형 신호까지의 비선형 신호를 생성한다. 여기서 K는 양의 정수이다. 따라서, 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)에서 생성된 K개의 비선형 신호는 1차 비선형 신호로부터 K차 비선형 신호까지를 포함한다.
수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)는 필터 계수를 제어(조절)하여 설정함으로써, (M×K)개의 비선형 신호를 결합하여 제거하고자하는 상호변조 신호와 유사한 추정 상호변조 신호를 생성하는데, 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)는 이러한 기능을 수행하는 결합부를 포함한다. 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320) 내 결합부에서 유사한 추정 상호변조 신호를 생성하기 위한 필터 계수 설정은 다양한 방법의 알고리즘을 통하여 수행될 수 있다.
수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)는 추정 상호변조 신호 및 제 4 신호(30)를 입력받아, 제 4 신호(30)에 포함된 상호변조 신호를 제거하는 제거 부(323)를 포함한다.
상호변조 신호 제거 기능을 수행하는 제거부(323)는, 실제로 수신하고자 하는 제 3 신호(40)와 제 3 신호(40)를 왜곡시켜서 검파 성능을 떨어뜨리는 상호변조 신호가 포함된 제 4 신호(30)에서 상호변조 신호와 유사하다고 추정된 추정 상호변조 신호를 뺌으로써 상호변조 신호가 제거되게 된다.
위에서 언급한 가상 상호변조 신호 생성부(310)의 개수인 M 및 비선형 신호의 차수인 K는, 제 3 신호(40)의 검파 성능 결과에 따라 조절되어 설정되며, 이러한 M과 K를 다르게 설정함에 따라서, 다른 구조의 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 구현할 수 있게 된다.
전술한 가상 상호변조 신호 생성부(310)는 가상 상호변조 신호를 발생시킬 수 있는 수동소자(Passive Device) 및/또는 능동소자(Active Device) 등의 다양한 소자를 포함할 수 있다.
본 발명에서의 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)는 복수개의 가상 상호변조 신호 생성부(310) 및 신호차수 변경 및 신호를 결합하는 기능을 수행하는 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)를 포함함으로써, 복수(M개)의 가상 상호변조 신호를 생성하고, 이를 다양한 차수의 비선형 신호로 변경하여 결합하여 제거하고자 하는 상호변조 신호와 유사한 추정 상호변조 신호를 생성할 수 있게 된다. 이로 인해, 수동소자 상호변조 제거 장치(122)는 복잡하고 다양하게 발생할 수 있는 비선형 특성의 상호변조 신호를 제거할 수 있게 된다. 따라서, 수동소자 상호변조 제거 장치가 포함되는 중계기 및 인빌딩용 통신 중계 장치(120) 등의 통신장비 에서의 신호 검파 성능을 향상시킴으로써, 사용자에게 높은 만족도의 통신 서비스를 제공해줄 수 있게 되는 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상호변조 신호를 제거하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)는 제 1 신호(10) 및 제 2 신호(20)를 입력받아 가상 상호변조 신호를 생성하여 출력하는 M개의 가상 상호변조 신호 생성부 및 추정 상호변조 신호를 생성하고, 생성된 추정 상호변조 신호를 이용하여 상호변조 신호를 제거하는 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)를 포함한다.
도 2를 참조하여 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)를 상세하게 설명하면, 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)는 가상 상호변조 신호(x1, x2, ... , xM)를 M개의 가상 상호변조 신호 생성부로부터 입력받고, 입력받은 가상 상호변조 신호를 특정 차수의 비선형 신호로 변경 생성하는 신호차수 변경부(321), 신호차수 변경부(321)로부터 비선형 신호를 전달받아 결합하여 제거하고자하는 상호변조 신호와 유사한 추정 상호변조 신호(y')를 생성하는 결합부(322) 및 생성된 추정 상호변조 신호(y')를 이용하여 제 4 신호(y)에 포함된 상호변조 신호를 제거하는 제거부(323)를 포함한다.
신호차수 변경부(321)는 입력받은 가상 신호변조 신호마다 특정 차수의 비선형 신호를 생성할 수 있는데, 하나의 가상 신호변조 신호에 대하여 1차 부터 K차 까지의 비선형 신호로 변경이 가능하다. 예를 들면, 첫번째 가상 상호변조 신호 생성부로부터 입력된 가상 상호변조 신호(x1)로부터 1차 비선형 신호(x1 1), 2차 비선 형 신호(x1 2), ... 및 K차 비선형 신호(x1 K)를 생성할 수 있으며, 두번째 가상 상호변조 신호 생성부로부터 입력된 가상 상호변조 신호(x2)로부터 1차 비선형 신호(x2 1), 2차 비선형 신호(x2 2), ... 및 K차 비선형 신호(x2 K)를 생성할 수 있다. 이러한 방식으로, 입력된 모든 가상 상호변소 신호(x1, x2, ... , xM)를 변경하여 (M×K)개의 비선형 신호를 생성할 수 있게 되는 것이다. 여기서, M과 K는 양의 정수이다.
결합부(322)는 필터 계수를 제어(조절)하여 설정함으로써, (M×K)개의 비선형 신호를 신호차수 변경부(321)로부터 전달받아 결합하여 제거하고자하는 상호변조 신호와 유사한 추정 상호변조 신호를 생성하는데, 유사한 추정 상호변조 신호를 생성하기 위한 필터 계수 설정은 다양한 방법의 알고리즘을 통하여 수행될 수 있다.
제거부(323)는 추정 상호변조 신호를 결합부(322)로부터 전달받아, 입력된 제 4 신호(30)에 포함된 상호변조 신호를 제거한다. 이러한 제거부(323)는 실제로 수신하고자 하는 제 3 신호(40)와 제거하고자하는 상호변조 신호가 포함된 제 4 신호(30)에서 결합부(322)로부터 전달된 추정 상호변조 신호를 뺌으로써 상호변조 신호를 제거할 수 있게 되는 것이다.
위에서 언급한 가상 상호변조 신호 생성부(310)의 개수인 M 및 비선형 신호의 차수인 K는, 제 3 신호의 검파 성능 결과에 따라 조절되어 설정되며, 이러한 M 과 K를 다르게 설정함에 따라서, 다른 구조의 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 구현할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수동소자(Passive Device)에서 발생하는 상호변조(Intermodulation) 신호를 제거하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거 장치(Passive Inter Modulation Cancellator: PIMC)는, 제 1 주파수 성분의 제 1 신호(10) 및 제 2 주파수 성분의 제 2 신호(20)를 입력받아, 제 3 주파수 성분의 추정 상호변조 신호(50)를 생성하고, 생성된 추정 상호변조 신호의 비선형 특성을 제어하여 출력하는 추정 상호변조 신호 생성부(410) 및 수동소자에서 발생하는 상호변조 신호를 포함하는 신호 A(60) 및 추정 상호변조 신호 생성부(410)에서 출력된 추정 상호변조 신호(50)를 입력받아, 신호 A(60)와 추정 상호변조 신호(50)의 상관관계를 추출하여, 신호 A(60)에 포함된 상호변조 신호를 제거하는 상관 필터링부(420)를 포함한다. 또한, 수동소자 상호변조 신호 제거 장치는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D변환부, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하기 위한 D/A 변환부 및 신호 특성을 검출하기 위한 커플링부를 추가로 포함할 수도 있다.
본 발명에서 언급되는 "수동소자에서 발생하는 상호변조(Passive Inter Modulation: PIM) 신호"는, 통신 장비가 복수의 주파수를 사용하게 됨으로써, 통신 장비에서의 안테나, 급전선 및 분배기 등과 같은 수동소자로부터 발생하게 되고, 인접 대역의 주파수에 잡음을 발생시키게 되어, 수신 주파수 대역의 신호대 잡음비를 저하시켜 서비스 품질을 저하하는 신호이다. 또한, 이러한 수동소자 상호변조 신호를 제거하기 위해, 수동소자 상호변조 신호와 상관관계가 높도록 제어되어 생성된 신호를 "추정 상호변조 신호"로 정의하며, 능동소자 및/또는 수동소자에서 발생될 수 있다. 이러한 제 3 주파수 성분의 "추정 상호변조 신호"는 제 1 주파수 성분의 제 1 신호 및 제 2 주파수 성분의 제 2 신호와의 하모닉(Harmonic) 주파수들끼리의 합과 차로 조합된 주파수 성분의 신호이다. 예를 들면, 제 1 주파수를 f1이라고 하고, 제 2 주파수를 f2라고 하면, 추정 상호변조 신호는 (2f1-f2) 및 (2f2-f1) 등을 포함하는 제 3 주파수 성분의 신호이다.
수동소자 상호변조 신호 제거 장치(122)에서의 상호변조 신호의 제거 성능은 추정 상호변조 신호 생성부(410)가 추정 상호변조 신호를 어떻게 생성하느냐에 따라 크게 달라진다. 따라서, 본 발명은 수동소자 상호변조 신호 제거 장치에 포함된 추정 상호변조 신호 생성부(410)에 대한 비선형 특성, 입력 특성 및 출력 특성을 제어함으로써, 상호변조 신호와 더욱더 높은 상관관계를 가지는 추정 상호변조 신호를 생성할 수 있게 된다. 이는 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 추정 상호변조 신호 생성부를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도이다.
도 5를 참조하면, 입력 특성, 비선형 특성 및 출력 특성에 대한 제어를 수행하여 추정 상호변조 신호를 생성하는 추정 상호변조 신호 생성부(410)는 입력 특성을 제어하기 위한 입력신호 제어부(510), 비선형 특성을 제어하기 위한 비선형 제 어부(520), 출력신호를 제어하기 위한 출력신호 제어부(540) 및 필터링부(530)를 포함한다.
입력신호 제어부(510)는 입력신호인 제 1 주파수 성분의 제 1 신호(10)와 제 2 주파수 성분의 제 2 신호(20)에 대한 신호 세기 또는 신호 파형을 조절하여 입력 특성을 제어하고, 입력 특성이 제어된 제 1 신호(11) 및 입력 특성이 제어된 제 2 신호(21)를 출력한다. 이러한 입력신호 제어부(510)는 입력신호 조절부(511)로부터 전달된 입력제어신호에 근거하여, 제 1 신호(10)와 제 2 신호(20)에 대한 신호 세기 또는 신호 파형을 조절한다.
비선형 특성을 제어하기 위한 비선형 제어부(520)는 비선형 반도체 소자로 구성될 수 있어서, 공급되는 전원에 따라 비선형 제어부(520) 자체의 비선형성이 달라질 수 있으며, 그로 인해 비선형 제어부(520)로부터 발생되어(생성되어) 출력되는 추정 상호변조 신호의 비선형성이 변화될 수 있는 것이다. 이는 추정 상호변조 신호가 수동소자에서 발생하는 상호변조 신호와 유사한 특성이 있도록 조절할 수 있다는 의미가 되는 것이다.
비선형 제어부(520)는 전원 발생부(522)로부터 공급된 전원에 따라, 생성된 추정 상호변조 신호의 비선형 특성을 제어하고, 비선형 특성이 제어된 추정 상호변조 신호를 출력한다. 출력시, 비선형 특성이 제어된 제 3 주파수 성분의 추정 상호변조 신호 뿐만 아니라, 제 1 주파수 성분 및 제 2 주파수 성분의 신호(11, 21)도 포함될 수도 있다. 언급한 전원 발생부(522)는 전원 조절부(521)로부터 전달된 전원제어신호에 따라 해당 전원을 생성하여(발생시켜) 비선형 제어부(520)로 공급한 다.
비선형 제어부(520)로부터 출력되는 신호(51)에는 비선형 특성이 제어된 제 3 주파수 성분의 추정 상호변조 신호뿐만 아니라, 제 1 주파수 성분 및 제 2 주파수 성분의 신호(11, 21)도 포함될 수도 있다. 따라서, 추정 상호변조 신호 생성부(410)는, 제 3 주파수 성분의 비선형 특성이 제어된 추정 상호변조 신호, 및 제 1 주파수 성분과 제 2 주파수 성분의 신호(11, 21)가 포함된 신호(51)에서 제 3 주파수 성분의 비선형 특성이 제어된 추정 상호변조 신호만을 필터링하고, 필터링된 신호(52)를 출력하는 필터링부(530)를 포함할 수 있다.
출력신호 제어부(540)는 비선형 제어부(520)에서 비선형 특성이 제어되어 출력된 신호(51) 중에서 제 3 주파수 성분의 신호만 필터링된 추정 상호변조 신호(52)에 대한 신호 세기 또는 신호 파형을 제어한다. 이러한 제어는 출력신호 조절부(541)로부터 전달된 출력제어신호에 근거하여 제어한다. 출력신호 제어부(540)에 의해 출력 특성이 제어되어 출력되는 신호(50)가 상호변조 신호를 제거하기 위해 이용되는 추정 상호변조 신호이다.
전술한 본 발명에 따른 수동소자 상호변조 신호 제거 장치에 의하면, 수동소자에서 발생하는 상호변조 신호를 제거하기 위하여 임의로 생성하는 (추정) 상호변조 신호를 입출력 특성 및 비선형 특성에 대한 제어를 통하여 조절할 수 있게 되어, 제거할 상호변조 신호와 높은 상관관계를 가지는 추정 상호변조 신호를 생성할 수 있게 됨으로써, 상호변조 신호의 제거 성능을 향상시키는 효과가 있으며, 이로 인해, 수동소자에서 발생하는 상호변조 신호로 인한 영향을 더욱더 효과적으로 제 거함으로써, 향상된 서비스 품질을 제공해줄 수 있다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 기지국 신호 송수신부로부터 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성한다(S610).
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 다중 주파수 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성한다(S620).
즉, 본 발명의 제 1 실시예를 적용하는 경우 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 M개의 가상 상호변조 신호 생성부(310)를 이용하여 사용 신호에 해당하는 제 1 신호(10) 및 제 2 신호(20)를 입력받아 가상 상호변조 신호를 생성하고, 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부(320)를 이용하여 가상 상호변조 신호마다 K개의 비선형 신호를 생성하고, 비선형 신호를 결합하여 추정 상호변조 신호를 생성할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예를 적용하는 경우 인빌딩용 통신 중계 장치는, 상기 수동소자 상호변조 신호 제거 장치는, 추정 상호변조 신호 생성부(410)를 이용하여 사용 신호에 해당하는 제 1 주파수 성분의 제 1 신호(10) 및 제 2 주파수 성분의 제 2 신호(20)를 입력받아, 제 3 주파수 성분의 상기 추정 상호변조 신호(50)를 생성할 수 있는 것이다.
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 안테나부(110)로부터 특정 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신한다(S630).
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 추정 상호변조 신호 및 인접 신호의 상관관계를 추출하여 인접 신호 내에 포함된 수동소자 상호변조 신호를 제거하여 제거 신호를 생성한다(S640).
즉, 본 발명의 제 1 실시예를 적용하는 경우, 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 제 3 신호(40)와 수동소자 상호변조 신호가 포함된 인접 신호에 해당하는 제 4 신호(30)로부터 생성된 추정 상호변조 신호를 이용하여 수동소자 상호변조 신호를 제거할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명의 제 2 실시예를 적용하는 경우, 인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 추정 상호변조 신호(50)의 비선형 특성을 제어하여 출력하며, 상관 필터링부(420)를 이용하여 수동소자 상호변조 신호를 포함하는 인접 신호에 해당하는 신호 A(60) 및 상기 출력된 추정 상호변조 신호(50)를 입력받아, 신호 A(60)와 추정 상호변조 신호(50)의 상관관계를 추출하여, 신호 A(60)에 포함된 수동소자 상호변조 신호를 제거할 수 있는 것이다.
인빌딩용 통신 중계 장치(120)는 제거 신호를 기지국 신호 송수신부로 전송한다(S650).
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 범위 가 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.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 다양한 주파수를 사용하는 통신 장비에서 발생하게 되어 신호를 왜곡시키는 복잡한 비선형적인 상호변조 신호를 효과적으로 제거하여 신호 왜곡을 방지함으로써, 이동통신 서비스 품질을 향상시키는 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하기 위한 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법 및 시스템 분야에 적용되어, 특정 건물 내에 하나의 인빌딩 시스템만을 설치하고, 이를 다수의 이동통신 사업자가 공유하여 이동통신 서비스를 제공할 수 있으므로, 각각의 이동통신 사업자 입장에서는 시설 투자비가 감소하는 효과가 있으며, 건물주 입장에서는 특정 건물에 인빌딩 시스템 설치로 인한 손상이 최소화되는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하는 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 인빌딩용 중계 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 상호변조 신호 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거 장치를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 추정 상호변조 신호 생성부를 개략적으로 나타낸 블럭 구성도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스를 제공하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 인빌딩 중계 시스템 110: 안테나부
120: 인빌딩용 통신 중계 장치 130: 기지국 신호 송수신부
140: 이동통신 기지국 122: 상호변조 신호 제거 장치
310: 가상 상호변조 신호 생성부
320: 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부
410: 추정 상호변조 신호 생성부 420: 상관 필터링부
Claims (4)
- 특정 건물 내에 설치되어 상기 특정 건물 내에 위치한 이동통신 단말기와 연동하는 안테나부;상기 특정 건물 내에 설치되어, 이동통신 기지국과 연동하며 다중 주파수를 포함하는 다중 신호를 송수신하는 기지국 신호 송수신부; 및상기 기지국 신호 송수신부로부터 상기 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하며, 상기 다중 필터링 신호를 상기 안테나부로 전송하는 인빌딩용 통신 중계 장치를 포함하되,상기 인빌딩용 통신 중계 장치는 상기 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하고, 상기 안테나부로부터 상기 사용 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하며, 상기 추정 상호변조 신호 및 상기 인접 신호의 상관관계를 추출하여 상기 인접 신호 내에 포함된 수동소자 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 상기 기지국 신호 송수신부로 전송하는 수동소자 상호변조 신호 제거 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 수동소자 상호변조 신호 제거 장치는,상기 사용 신호에 해당하는 제 1 신호 및 제 2 신호를 입력받아 가상 상호변 조 신호를 생성하여 출력하는 M개의 가상 상호변조 신호 생성부; 및상기 가상 상호변조 신호를 입력받고, 상기 가상 상호변조 신호마다 K개의 비선형 신호를 생성하고, 상기 생성된 비선형 신호를 결합하여 상기 추정 상호변조 신호를 생성하며, 제 3 신호와 수동소자 상호변조 신호가 포함된 상기 인접 신호에 해당하는 제 4 신호가 입력되면, 상기 생성된 추정 상호변조 신호를 이용하여 상기 제 4 신호로부터 상기 수동소자 상호변조 신호를 제거하는 수동소자 상호변조 신호 제거 관리부를 포함하는 것을 특징으로 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,상기 수동소자 상호변조 신호 제거 장치는,상기 사용 신호에 해당하는 제 1 주파수 성분의 제 1 신호 및 제 2 주파수 성분의 제 2 신호를 입력받아, 제 3 주파수 성분의 상기 추정 상호변조 신호를 생성하고, 상기 생성된 추정 상호변조 신호의 비선형 특성을 제어하여 출력하는 추정 상호변조 신호 생성부; 및수동소자 상호변조 신호를 포함하는 상기 인접 신호에 해당하는 신호 A 및 상기 출력된 추정 상호변조 신호를 입력받아, 상기 신호 A와 상기 추정 상호변조 신호의 상관관계를 추출하여, 상기 신호 A에 포함된 상기 수동소자 상호변조 신호를 제거하는 상관 필터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 시스템.
- 기지국 신호 송수신부로부터 다중 신호를 수신하여 증폭 및 필터링한 다중 필터링 신호를 생성하는 과정;상기 다중 필터링 신호 중 사용 주파수에 해당하는 하나 이상의 사용 신호를 이용하여 추정 상호변조 신호를 생성하는 과정;안테나부로부터 특정 주파수의 인접 주파수에 해당하는 인접 신호를 수신하는 과정;상기 추정 상호변조 신호 및 상기 인접 신호의 상관관계를 추출하여 상기 인접 신호 내에 포함된 상호변조 신호를 제거한 제거 신호를 생성하는 과정; 및상기 제거 신호를 상기 기지국 신호 송수신부로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수동소자 상호변조 신호 제거를 이용한 인빌딩용 이동통신 서비스 방법.
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