KR20050000006A - 신호의 결합 및 제거기법을 이용한 간섭잡음 신호제거기 - Google Patents

신호의 결합 및 제거기법을 이용한 간섭잡음 신호제거기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 공지된 기술인 신호의 결합 및 제거원리를 이용하여 실제로 외부의 환경변화에 적응이 가능한 신호의 결합 및 제거방법을 제시하며, 제시된 방법에 따른 일반적인 예시를 동일 주파수를 수신하여 송신하는 무선중계기를 기준으로 기술하여 이해를 용이하게 한다. 동일 주파수를 사용하는 무선중계기에는 송신신호가 수신안테나로 궤환하여 수신신호와 혼합하여 증폭기에 입력되기 때문에 수신안테나로 궤환되는 궤환신호는 증폭기를 포화상태가 되도록 하거나 발진의 원인이 된다. 따라서, 궤환되는 궤환신호를 충분히 제거하기 위하여 일반적인 무선중계기는 송신안테나와 수신안테나를 분리하여 원격지에 설치하고 방향성이 우수한 지향성 안테나를 사용하고 있다. 그러나, 무선통신의 고유특성인 전파의 궤환 및 월경을 근본적으로 막을 수 있는 방법은 존재하지 않는다. 따라서, 궤환되는 궤환신호를 제거하기 위한 궤환신호제거 기법을 필수적으로 사용되어야 하는 환경에서는 신호의 결합 및 제거의 원리를 이용하여 궤환신호를 제거할 수 있다.
그러나 기존의 방식 및 근래에 제안된 방식들은 진폭, 위상 및 시간지연을 조정하여 궤환신호를 제거하려고 노력하지만 일정한 한계를 가지며, 무선공간에서 발생하는 다양한 무선신호의 특성에 따라 상기의 진폭, 위상 및 시간지연 요소를 환경의 변화에 따라 적응하여 일치시켜 원하지 않는 궤환신호를 제거할 수 있는 수준에 이르지 못하고 있다. 또한, 시간지연에 대하여 이론적인 기술의 정립은 완료되어 있으나 실제 현장에서의 구현은 불가능하며, 시스템의 크기 및 무게에서 문제가 된다. 따라서, 본 발명은 지금까지의 다양한 접근방식에서 문제가 되고 있던 진폭조정, 위상조정 및 시간지연의 일치를 위한 새로운 고안 및 발명으로 궤환신호를 제거하여 증폭기의 포화 및 발진을 방지하고 항상 일정한 최대 이득의 신호를 송출할 수 있는 신호제거기에 관한 것이다.

Description

신호의 결합 및 제거기법을 이용한 간섭잡음 신호제거기{Noise and Interference Cancellation using Signal Cancellation Techniques}
본 발명은 다양한 통신 시스템에서 정보를 포함하지 않은 불필요한 신호성분, 즉 간섭잡음을 제거하기 위한 신호제거기술로서, 신호의 결합 및 제거를 위한 신호결합점에서 원하지 않는 신호성분을 제거하기 위하여 제거하기 위한 신호와 동일한 크기의 진폭을 가지며, 180도의 위상차를 가지며 그리고 동일한 시간지연을 가지는 신호를 생성하기 위한 대응신호를 만들어 주는 기법이다.
이러한 신호의 결합 및 제거기술은 이미 오래전에 이론적으로 정립되어진 기술이나실제 현상 및 현실에서는 이론과는 차이가 있으며 상용화가 불가능 하였다. 상용화 불가능의 주요한 원인은 제거의 대상인 간섭잡음은 시간적으로 진폭과 위상 및 시간지연이 계속적으로 변화하는 신호이며 외부적 및 내부적 환경의 변화에 따라 변수들의 값이 지속적으로 변화하는 시변신호이기 때문이다. 따라서, 시간에 따라 지속적으로 변화하는 신호특성 및 시스템 내/외부의 환경변화에 대하여 실시간적으로 적응할 수 있어야 하나, 진폭과 위상 및 시간지연을 실시간적으로 추적하고 포착하는 것이 불가능 하였으나 적응성 이론의 발전으로 신호의 실시간적 추적 및 포착이 가능할 수 있게 되었다.
일반적으로 무선통신에서 수신되는 신호는 아날로그 고주파수의 무선신호로서 수신되는 수신신호의 포락선에 모든 정보를 포함하고 있다. 따라서, 수신된 포락선 신호에서 정보신호를 포함하지 않는 간섭잡음을 추출하여 제거하여야 하기 때문에 정보를 포함하지 않은 불필요한 신호, 즉 간섭잡음을 추출하는 수단 및 기법이 필요하게 되었다.
즉, 간섭잡음의 추출수단에 의하여 추출된 간섭잡음과 시스템의 입력점 및 출력점에서 추출된 입력신호 정보 및 출력신호 정보를 이용하여 간섭잡음의 제거정도 및 각각의 신호에 대한 진폭변수, 위상변수 및 시간지연변수를 분석하여 최적의 제거성능을 가지도록 적응성 알고리즘을 이용하여 실시간 적응성 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 이용하여 최적의 신호제거성능을 가질 수 있도록 제어변수를 감시감독 및 통제하고 변수를 제어할 수 있는 적응성제어기능이 필요하게 되었다.
본 발명은 상기와 같이 불필요한 간섭잡음을 제거하기 위하여 신호제거점에서 간섭잡음과 동일한 크기의 진폭을 가지며, 180도의 위상차이를 가지며 그리고 동일한 시간지연을 가지는 신호를 생성하기 위한 대응신호를 만들어 주는 기법 및 적응성상태감시제어기법으로 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 신호의 결합 및 제거기법의 이론을 설명하기 위한 설명도이다. 도면에서 S1(t)을 수신신호라고 하고 S2(t)를 수신신호에 포함된 간섭잡음을 제거하기 위한 기준입력신호로 가정한다. 이 경우, 수신신호 S1(t)는 원하는 신호정보를 가지는 신호와 원하지 않는 신호성분을 가지는 간섭잡음이 혼합된 신호이다. 따라서, 혼합된 수신신호 중에서 원하지 않는 간섭잡음에 대한 제반의 정보를 직접적으로 인지할 수 없기 때문에 간섭잡음과 유사한 기준신호 S2(t)를 사용하여 간섭잡음을 제거한다(단, 설명의 편의를 위하여 신호 S1(t)은 원하지 않는 간섭잡음만이 입력되는 것으로 가정한다.)
즉, 수신신호 S1(t) 및 S2(t)는 다음의 식으로 표현이 가능한 신호로 가정한다.
S1(t)=A1cos(ωt+θ)
S2(t)=A2cos(ωt+θ)
상기의 수학식 1을 이용하여 신호결합기(100)의 결합점에서 두신호의 결합이 이루어지는 경우, 결합된 결합신호는 출력신호 S0(t)가 되며 다음의 수학식 2와 같게 표시된다.
S0(t)=S1(t)+S2(t)=A1cos(ωt+θ)+A2cos(ωt+θ)
그러나, 상기의 수학식 2에는 진폭변수 및 위상변수를 포함하고 있으며, 진폭변수와 위상변수에 의하여 신호의 결합 및 제거가 이루어진다. 즉, 다음의 수학식 3과 같이 진폭계수와 위상계수의 편차가 존재하는 경우에는 출력신호가 "0"가 되지 않는다.
A1/A2= α
θ-φ+180°= ρ
신호결합 및 제거를 위한 신호결합기(100)의 결합점에 입력되는 두개의 신호 S1(t) 및 S2(t)가 완전결합이 이루어져 출력신호 S0(t)가 "0"이 되어지기 위한 조건은 다음의 수학식 4와 같으며, 수학식 4의 조건을 만족하는 경우의 출력신호 S0(t)는 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
A1=A2
θ-φ+180°= 0
S0(t)=S1(t)+S2(t)=A1cos(ωt+θ)+A2cos(ωt+φ)=0
수학식 4 및 수학식 5를 만족하는 경우의 입력신호 S1(t)은 S2(t)에 의하여 완전히 제거되어 출력이 "0"가 되지만, 실제적 현상 및 물리적 조건 등에 의하여 상기의 수학식 4를 만족할 수 없다. 따라서, 일반적으로 수학식 3과 같은 진폭계수의 편차 및 위상계수의 편차가 존재하게 되므로 진폭과 위상의 편차를 최소화하기 위하여 진폭계수를 조정할 수 있는 진폭계수조정장치 및 위상계수를 조정할 수 있는 위상계수조정장치를 사용하여 진폭편차 및 위상편차를 최소화 하려고 한다.
도 2는 도 1에서 설명한 신호의 결합 및 제거기법에서 발생한 진폭편차 및 위상편차를 최소화하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 신호제거기법의 개략적인 구성도로서 신호결합기(200), 진폭계수의 편차를 조정하기 위한 증폭감쇄기(202), 위상편차를 조정하기 위한 위상변환기(206) 및 시간지연기(204)로 구성되어 있다. 신호결합기(200)는 신호 S1(t)과 S2(t)를 결합하는 기능을 수행하며 결합된 신호를출력으로 전송한다. 신호결합기의 출력이 "0"가 되기 위하여 입력신호 S1(t)과 S2(t)는 상기의 수학식 4의 조건, 즉 동진폭, 역위상이 되어야 한다. 그러나 이론적으로는 동진폭 및 역위상의 신호는 가능하지만 실제적으로 그리고 물리적으로 동진폭 및 역위상의 신호는 존재하지 않는다. 그러므로 신호 S1(t)을 제거하기 위하여는 신호 S1(t)의 진폭 값 및 위상 값을 인지하여야 하며, 인지한 결과를 이용하여 신호 S2(t)의 진폭계수 및 위상계수를 조정하여야 한다. 즉, 증폭감쇄기(202)는 인지된 진폭계수를 증폭하거나 감쇄하는 기능을 수행하며, 위상변환기는 신호 S2(t)의 위상을 신호 S1(t)의 위상에 비하여 180도의 위상차를 가지도록 위상을 조정하는 기능을 수행하며, 시간지연기(204)는 입력점에서 부터 신호결합기(200)의 결합점 까지 도달되는 두개의 신호의 지연시간을 동일하게 조정하는 기능을 수행한다. 이러한 방식은, 즉, 일정한 값에 고정된 증폭감쇄기, 위상변환기 및 시간지연기는 실시간적으로 변화되는 신호 S1(t)의 물리적 특성 등에 의하여 신호 S2(t)의 진폭 및 위상을 지속적으로 신호 S1(t)의 진폭과 위상에 적응하여 조정하는 것이 불가능하기 때문에 실제적으로 상용화가 어렵지만, 상기에서 설정된 하나의 진폭과 위상에 대하여는 신호제거기능을 가진다.
따라서, 본 발명은 신호 S2(t)를 신호 S1(t)과 동일한 진폭의 크기 및 180도의 위상차를 가지는 신호를 생성하며, 그리고 신호결합기(200)의 결합점에 도달하는 두개의 신호가 시간적으로 일치할 수 있도록 지연시간을 조정하여 신호결합기의 결합점에서 두개의 신호가 완전결합되어 신호 S1(t)의 영향이 출력으로 나타나지 않도록 하여주는 기법이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도 2의 구성요소인 신호결합기(200), 증폭감쇄기(202), 위상변환기(206) 및 시간지연기(204)의 기능을 충분히 수행할 수 있도록 하며, 내부 및 외부의 환경적 변화 등에 의하여 발생되는 신호변수의 편차들을 실시간 감시하면서 실시간 보상할 수 있도록 적응성 기법을 이용하며, 실시간 적응성제어기법에 의하여 상기의 구성요소를 제어하여 신호 S1(t)의 영향이 출력으로 나타나지 않게 한다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 신호의 결합 및 제거기법에 있어서 이론적 결론과 실제적 실험결과에 대한 비교분석에서 차이를 발생케 하는 원인을 분석하며 원인에 대한 근본적 대책방안을 제시하여 입력되는 신호를 제거하여 출력으로 그의 영향이 나타나지 않도록 하여준다.
본 발명의 다른 목적은 기존에 제시된 다양한 신호결합기 및 신호제거기 방식에서 실제적 설계 및 제품화가 불가능한 문제점을 해결하여 실제의 설계 및 제품화/상용화가 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 실시간 적응성기술을 응용하므로 다양한 환경에 실시간적으로 적응이 가능하도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신호의 결합 및 제거를 목적으로하는 기타 다양한 분야에 응용이 가능하도록 하는데 있다.
도1은 신호의 결합 및 제거기법의 이론을 설명하기 위한 설명도
도2는 신호제거기법의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도
도3은 도2의 기능을 향상하기 위한 적응성상태감시제어기가 부가된 신호의 결합 및 제거기법을 개략적으로 나타낸 개략도
도4는 적응성대응신호를 생성하기 위한 적응성대응신호생성기 블록도
도5는 도4의 변수조절기의 세부적 기능 블록도
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 도 2의 구성요소인 신호결합기(200), 증폭감쇄기(202), 위상변환기(206) 및 시간지연기(204)의 기능을 충분히 수행할 수 있도록 하며, 내부 및 외부의 환경적 변화 등에 의하여 발생되는 신호변수의 편차들을 실시간 감시하면서 실시간 보상할 수 있도록 적응성 기법을 이용하며, 실시간 적응성 제어에 의하여 상기의 구성요소를 제어하여 신호 S1(t)의 영향이 출력으로 나타나지 않게 하기 위하여 신호 S2(t)를 신호 S1(t)과 동일한 진폭 및 역위상을 가지며 동일한 시간지연을 가지고 신호결합기의 결합점에 도달할 수 있도록 하여준다.
도 3은 도 2에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 도 2의 구성요소, 즉 증폭감쇄기(202), 시간지연기(204) 및 위상변환기(206)를 실시간 적응성을 가지고 조정할 수 있는 적응성상태감시제어기(310)를 추가한 기법으로 적응성상태감시제어기(310)는 수신신호 및 출력신호의 상태를 실시간 감시 및 표본화하며, 상태감시 결과를 이용하여 실시간적으로 두개의 입력신호의 진폭의 편차, 위상차 및 시간지연 등을 분석/계산하여 구성소자를 제어할 수 있는 제어값을 생성하는 기능을 수행하며 다양한 방법으로 구현이 가능하다. 즉, 중앙집중처리기, 디지털신호처리기 또는 참조표(Look-up Table) 등을 이용하여 변수조절기(302)의 구성요소인 증폭감쇄기(304), 위상변환기(308) 및 시간지연기(306)를 제어할 수 있는 적응성 제어값을 생성 한다. 또한 적응성 알고리즘으로는 LMS 알고리즘을 비롯하여 경사기울기추적법, 최소제곱평균법, 불균일계단치적용법, 오차추적법 및 기타의 다양한 알고리즘을 사용할 수 있으나 시스템의 적용분야 및 내/외부적 환경조건 등에 따라 적합한 알고리즘을 선택하여야 한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 핵심적 구성도는 도 4와 같으며, 세부적 구성요소는 대응신호생성기(400) 및 적응성상태감시제어기(412)로 구성된다. 대응신호생성기(400)의 세부적 구성요소는 복조기(402), AD 변환기(404), 변수조절기(406), DA 변환기(408) 및 변조기(410)로 구성되며, 도 3에서 나타낸 변수조절기(302)의 증폭감쇄기(304), 시간지연기(306) 및 위상변환기(308)의 기능은 변수조절기(406)에서 이루어 진다.
따라서, 상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 구성은 다음과 같다.
입력신호 S1(t)의 영향이 출력으로 나타나지 않게하기 위하여 신호 S2(t)를 신호 S1(t)과 동일한 진폭 및 역위상을 가지며 동일한 시간지연을 가지고 신호결합기의 결합점에 도달할 수 있도록 하는 신호제거기에 있어서,
입력신호 S1(t) 및 S2(t), 그리고 출력신호 S0(t) 및 기타 상태감시점의 신호를 표본화한 정보를 받아 표본화 입력된 정보를 비교/분석하고 논리적 알고리즘을이용하여 각각의 제어변수 값을 생성하며 제어변수를 제어하는 적응성상태감시제어 수단을 가지며, 적응성상태감시제어 수단은 입력신호, 출력신호, 그리고 기타 제반의 상태감시점을 감시하며 대응신호생성기에서 생성되어 출력되는 대응신호를 감시하며, 또한 초기설정된 데이터를 이용하여 내부제어 프로그램에 의해 감시된 상태에 대한 데이터를 분석/조합한 후 각 구성 요소를 조정 및 통제할 데이터를 응용하여 각 구성 요소를 조정/통제한다.
입력신호 S1(t)의 영향이 출력에 나타나지 않게하기 위하여 입력신호 S1(t)의 진폭과 동일한 진폭을 생성하고 180도의 위상차를 가지는 신호로 변환하며 동일한 시간지연이 되도록 시간지연변수를 조정하여 대응신호를 생성하는 대응신호생성 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 신호의 결합 및 제거의 원리에 따른 신호제거기의 구성을 도 4를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 신호제거기의 기본 구성도로서 세부적 구성요소는 대응신호생성기(400) 및 적응성상태감시제어기(412)로 구성된다. 대응신호생성기(400)의 세부적 구성요소는 복조기(402), AD 변환기(404), 변수조절기(406), DA 변환기(408) 및 변조기(410)로 구성되며, 도 3에서 나타낸 변수조절기(302)의 증폭감쇄기(304), 시간지연기(306) 및 위상변환기(308)의 기능은 변수조절기(406)에서 이루어 지며, 변수조절기(406)의 세부적 구성도는 도 5에표기된것과 같이 입력신호제어부(502), 진폭조절부(504), 위상조절부(506), 시간지연부(508) 및 출력신호제어부(510)로 구성된다.
일반적으로 통신에서 사용되는 신호는 아날로그 신호와 디지털 신호로 분류할 수 있으며, 주파수에 따라서 저주파(기저대역) 및 고주파 신호로 분류할 수 있다.
본 발명은 고주파 아날로그 신호를 입력신호로 하고 있으나 필요에 따라서는 저주파 디지털 신호에도 적용이 가능하도록 세부적 블록으로 분리하여 구성요소를 설명한다. 즉, 고주파 아날로그 신호는 반송파에 정보를 포함하여 전송되는 RF 신호이기 때문에 RF 신호를 아주 정밀하게 조정하는 것은 대단히 어려우며, 특히 무선공간을 통과하는 RF 신호는 페이딩 및 간섭의 영향을 받기 때문에 각각의 신호에 대한 지연시간 차이를 정밀하게 측정하는 것은 거의 불가능하다. 또한 광대역 신호의 제거를 위한 기본적 조건은 두개의 신호에 대하여 동진폭, 역위상 및 동일한 시간지연이며, 이러한 조건이 완전히 만족하는 경우에는 완전제거가 이루어지나 일정한 편차를 가지면 완전제거를 성취할 수 없게 된다. 따라서, 상기의 조건을 아주 정밀하게 조정할 수 있는 방법은 아날로그 신호처리보다는 디지털 신호처리이며, 각 구성요소의 세부적 기능은 다음과 같다.
대응신호생성기(400)의 초단을 구성하는 복조기(402)는 변조되어 수신된 RF 신호를 저주파대역으로 하향변환하며, 필요한 경우에 I/Q 신호로 분리하며, 기저대역의 아날로그 신호를 생성하는 기능을 수행한다.
AD 변환기(404)는 복조기(404)에서 생성된 아날로그 기저대역 신호를 이용하여 변환기의 표본화 비율에 따라 표본화하여 디지털 신호로 변환하여 변수조절기(406)로 디지털 데이터를 전송하며, 디지털 데이터의 전송방법은 병열전송 및 직렬전송 등을 이용한다.
변수조절기(406)는 도 3에서 나타낸 증폭감쇄기(304), 시간지연기(306) 및 위상변환기(308)의 기능을 수행하며 적응성상태감시제어기(412)의 제어신호에 의하여 디지털적으로 처리되어 원하는 증폭감쇄 값, 위상변화 값(180도의 위상차) 및 시간지연 값을 정밀하게 조정할 수 있게 하며, 변수조절기의 세부적 기능은 도 5와 같이 기능적으로 분리하여 설명할 수 있다.
DA 변환기(408)는 변수조절기(406)에서 진폭, 위상 및 시간변수가 조정되어 출력된 디지털 신호를 아날로그 기저대역 신호로 변환하는 기능을 수행하며 DA 변환효율을 높이기 위하여 AD 변환기의 표본화 비율보다 높은 표본화 비율을 사용한다.
변조기(410)는 대응신호생성기(400)의 종단을 구성하는 요소로서 복조기(402)의 역기능을 수행한다. 즉, 변조기의 기능은 DA 변환된 기저대역 아날로그 신호를 복조기(402)에 입력되어지는 RF 신호 주파수와 동일한 주파수 특성을 갖는 RF 변조신호로 복원하는 과정이며, 복조기(402)의 입력신호를 진폭변환, 위상변환 및 시간지연의 변환이 이루어진 변조기(410)의 출력신호(대응신호)는 제거하기 위한 신호와 결합이 이루어지는 신호결합기(300) 또는 신호제거기의 결합점으로 전달, 결합되어 신호의 제거가 이루어 진다.
적응성상태감시제어기(412)는 입력신호 S1(t)과 대응신호생성기(400)에서 생성된 대응신호가 신호결합기(300)의 결합점에서 결합되어 입력신호 S1(t)이 완전히 제거되도록 각각의 입/출력 상태를 감시하며 대응신호생성기(400)의 구성요소를 통제/제어하는 기능을 수행한다. 즉, 복조기(402)에 입력된 RF 아날로그 신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하며, 변환된 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 진폭계수를 조정하고, 시간지연계수를 비교/분석하여 적정한 값으로 조정하며, 180도의 위상의 차이가 발생되도록 위상을 조정하고, 신호결합기(300)의 입/출력의 상태감시 및 비교/분석의 기능 등을 수행하는 핵심요소이다.
적응성상태감시제어기(412)의 동작을 좀더 상세하게 설명하면, 먼저 적응성상태감시제어기(412)는 시스템의 제반의 입/출력 상태 및 계수를 감시/제어하는 기능을 수행하는 핵심장치로서 입력신호의 진폭 및 위상 값을 검출하여 검출된 값을 저장하고 있으며, 대응신호생성기(400)의 입/출력 신호의 진폭 및 위상 값을 검출하여 검출된 값을 저장하고 있으며, 신호결합기의 입/출력 신호의 진폭 및 위상 값을 검출하여 검출된 값을 저장하고 있다. 또한, 적응성상태감시제어기(412)는 신호결합기의 입/출력 상태를 감시하면서 입력신호의 제거의 정도를 감시하기 위하여 제거하기 위한 입력신호의 입/출력 상태감시 값과 신호결합기의 입/출력 상태감시 값을 항상 비교/분석하며, 또한 최적의 신호제거를 위하여 변수조절기(406)의 진폭조절부, 위상조절부 및 시간지연부의 계수를 지속적으로 조정한다. 여기에서 적응성상태감시제어기(412)는 내부에 존재하는 데이터 저장장치(도시 생략)에 기 저장된 데이터를 이용하여 내부 제어 프로그램에 의해 감시된 상태에 대한 데이터를 분석/조합한 후 각 구성 요소를 조정 및 통제할 데이터를 응용하여 각 구성 요소를 조정/통제한다. 데이터 저장장치에 기 저장된 데이터는 룩-업 테이블 형태 또는 데이터 베이스 형태이다. 여기에서 또 적응성상태감시제어기(412)는 대응신호생성기(400)를 외부의 환경변화, 온도, 입력의 크기, 위상, 시간지연 및 경년변화 등에 의하여 발생하는 특성의 변화를 보상하는 적응성 기능을 가진다. 한편 데이터 저장장치는 외부의 컴퓨터와 연결되어 내부 데이터의 전송이 가능하며, 컴퓨터의 특정 프로그램을 통해 동작을 모니터링이 가능하다.
도 5는 도 4의 변수조절기(406)를 기능적으로 세분화한 블록으로 입력신호제어부(502), 진폭조절부(504), 위상조절부(506), 시간지연부(508) 및 출력신호제어부(510)로 구성되며, 제어신호(512)는 도 4의 적응성상태감시제어기(412)에 의하여 생성된 진폭조절제어신호, 위상조절제어신호, 시간지연제어신호, 입력신호제어부 및 출력신호제어부의 제어신호 이다.
입력신호제어부(502)는 도 4의 AD 변환기(404)에서 디지털 신호로 변환된 신호가 직렬 또는 병열방식으로 또는 I/Q 신호로 변수조절기(406)에 입력될 때의 디지털 데이터의 비트단위 점검 및 시간조정을 위한 제어기능을 수행하며, 진폭조절부(504)는 적응성상태감시제어기(412)에서 생성된 진폭조절제어 값에 의하여 입력신호제어부의 신호를 일정한 레벨로 상향조정하거나 혹은 하향조정하여 원하는 레벨의 진폭을 가지도록 한다.
위상조절부(506)는 적응성상태감시제어기(412)에서 생성된 위상조절제어 값에 의하여 진폭조절제어부에서 진폭조정된 디지털 신호를 일정한 위상차(제거를 위한 신호와 180도의 위상차)를 가지도록 위상을 조정하며, 시간지연부(508)는 적응성상태감시제어기(412)에서 생성된 지연시간조절제어 값에 의하여 위상조절부에서 위상조정된 디지털 신호를 일정한 시간지연(제거를 위한 신호와 동일한 시간지연)을 가지도록 지연시간을 조정한다.
출력신호제어부(510)는 입력신호제어부(502)의 기능과 유사한 기능을 수행하며, 시간지연부(508)에서 시간지연이 조정된 디지털 신호를 DA 변환기(408)로 전송하기 전에 오류가 발생하지 않도록 디지털 신호를 비트단위 점검 및 시간조정 기능을 수행하여 DA 변환기로 보내어 원활한 DA 변환이 이루어 지도록 한다.
이러한 신호의 결합 및 제거기법을 응용한 신호제거기는 다양한 분야에 응용이 가능하며 특히, 무선통신 시스템 및 무선통신 중계기, 즉 셀룰라, PCS, IMT-2000, TRS 및 기타의 무선통신 시스템에 적용이 가능하며, 이러한 기법을 적용시킴으로써 장비의 불량률이 감소하여 신뢰성을 확보할 수 있으며, 시스템의 유지보수 및 재 투자비용이 현저히 감소한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 동일 주파수를 사용하는 무선중계장치에서 송신신호가 수신 안테나로 궤환되어 수신정보신호와 함께 혼합되어 증폭기로 전달되는 경우에 발생하는 제반의 문제점을 해결하는 방안이 되며, 유입되는 궤환신호를 제거 함으로써 증폭기의 포화 및 발진을 방지하며 항상 일정한 출력을 유지할 수 있게 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 신호의 결합 및 제거기법을 응용한 신호제거기는 다양한 분야에 응용이 가능하며 특히, 무선통신 시스템 및 무선통신 중계기, 즉 셀룰라, PCS, IMT-2000, TRS 및 기타의 무선통신 시스템에 적용이 가능하며, 이러한 기법을 적용시킴으로써 장비의 불량률이 감소하여 신뢰성을 확보할 수 있으며, 시스템의 유지보수 및 재 투자비용이 현저히 감소한다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 동일 주파수를 사용하는 무선중계장치에서 송신신호가 수신 안테나로 궤환되어 수신정보신호와 함께 혼합되어 증폭기로 전달되는 경우에 발생하는 제반의 문제점을 해결하는 방안이 되며, 유입되는 궤환신호를 제거 함으로써 증폭기의 포화 및 발진을 방지하며 항상 일정한 출력을 유지할 수 있게 한다.
본 발명은 일반적으로 공지된 기술인 신호의 결합 및 제거원리를 기본으로 하고, 디지털 신호처리기술, 적응성제어기술 및 변복조기술 등을 응용하여 아날로그 무선신호의 제어 및 조정에서는 성취할 수 없을 정도까지의 고정도 제어 및 조정이 가능하게 하여 원하지 않는 신호를 최대한 제거하여 시스템을 안정하게 하며 시스템의 수명을 연장시켜 준다.
기존의 방식에 따르면 수신된 RF 신호를 AD 변환하기 위하여 RF 신호를 하향변환하여 기저대역 신호로 변환하여야 하나, 본 발명은 RF 하향변환장치를 사용하지 않고 고주파복조회로를 이용하여 수신된 RF 무선신호를 직접 복조하므로 시스템을 경박단소화 할 수 있다.
본 발명의 기존에 제시된 다양한 신호결합기 및 신호제거기 방식에서 실제적설계 및 제품화가 불가능한 문제점을 해결하여 실제의 설계 및 제품화/상용화가 가능하도록 하며, 실시간 적응성기술을 응용하므로 다양한 환경에 실시간적으로 적응이 가능하도록 하는데 있으며 신호의 결합 및 제거를 목적으로하는 기타 다양한 분야에 응용이 가능하도록 한다.
또 경박단소화에 의하여 단말기 등에 적용할 수 있도록 하고, 간단한 수정에 의하여 현재 상용화되고 있는 셀룰러, PCS 시스템, IMT-2000 시스템 및 CDMA 기술을 적용하는 시스템에 전반적으로 응용이 가능하며, 복조기(402), AD 변환기(404), DA 변환기(408) 및 변조기(410)을 사용하지 않는 경우에는 순수한 디지털 시스템의 신호제거기로 사용이 가능하다.

Claims (14)

  1. 신호의 결합 및 제거기법을 이용한 신호제거기에 있어서,
    수신된 신호 중에서 원하지 않는 신호를 제거하기 위하여, 제거하기 위한 신호의 진폭, 위상 및 시간지연과 동진폭, 역위상 및 동일한 시간지연을 가질 수 있는 대응신호를 생성하는 수단과,
    수신신호 및 출력신호의 상태를 실시간 감시 및 표본화하며, 상태감시 결과를 이용하여 실시간적으로 두개의 입력신호의 진폭의 편차, 위상차 및 시간지연 등을 분석/계산하여 구성소자를 제어할 수 있는 제어값을 생성하고, 원하지 않는 신호가 항상 최적으로 제거되고 있는지에 대한 상태를 감시 및 제어하며 최적제거를 위한 상태감시 데이터를 비교분석하여 최적제거를 위한 제반의 제어신호를 생성하고 시스템에 대한 제반의 기능을 적응성상태감시제어하는 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호의 결합 및 제거기술을 이용한 신호제거기
  2. 제 1 항에 있어서
    상기의 대응신호생성 수단은 복조기, AD 변환기, 변수조절가, DA 변환기 및 변조기로 구성되는 것을 특징으로 하는 대응신호생성기를 포함하는 신호제거기
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기의 대응신호생성 수단은 적응성상태감시제어기에서 전달된 제어신호에 의하여 제거하기 위한 신호의 진폭, 위상 및 시간지연과 동일한 진폭, 역위상 및 동일한 시간지연을 가지는 최적의 대응신호를 변수조절기(406)에서 진폭변수, 위상변수 및 시간지연변수를 제어 및 조정하여 생성하는 것을 특징으로 하는 대응신호생성기를 포함하는 신호제거기
  4. 제 3 항에 있어서,
    변수조절기는 진폭변수, 위상변수 및 시간지연변수를 제어 및 조절하는 기능을 수행하며, 입력신호제어부, 진폭조절부, 위상조절부, 시간지연부 및 출력신호제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 변수조절기를 포함하는 신호제거기
  5. 제 1 항에 있어서,
    제거하기 위한 신호와 동진폭, 역위상 및 동일한 시간지연의 신호를 생성하는 대응신호생성기에서 수신된 고주파 RF 신호를 하향변환하는 하향변환장치와 같은 수단을 사용하지 않고 직접 복조하여 복조된 신호를 AD 변환기로 전송하여 주는 것을 특징으로 하는 복조기를 포함하는 신호제거기
  6. 제 1 항에 있어서,
    변수조절기에서 생성된 동진폭, 역위상 및 동일한 시간지연의 신호를 DA 변환한 후, 신호결합기의 결합점으로 전송하기 전에 고주파 RF 신호로 상향변환하는상향변환장치와 같은 수단을 사용하지 않고 직접 변조하여 원래의 신호 또는 제거하기 위한 신호와 동일한 모델이 되도록 하는 직접변조기법을 사용하는 것을 특징으로 하는 변조기를 포함하는 신호제거기
  7. 제 1 항에 있어서,
    적응성상태감시제어 수단은 시스템의 다양한 지점의 상태를 감시하며, 감시 데이터를 이용하여 감시점의 상태를 분석하며, 입출력 신호를 상호 비교분석하여 제거하여야 하는 신호의 진폭, 위상 및 시간지연변수에 대한 정보를 인지할 수 있는 오차신호 추출 기능을 보유한 것을 특징으로 하는 오차신호 추출 가능을 포함하는 신호제거기
  8. 제 7 항에 있어서,
    적응성상태감시제어기의 오차신호 추출 기능은 원하는 신호와 원하지 않는 신호가 혼합되어 수신된 입력신호 중에서 정보신호를 포함한 원하는 신호와 정보신호를 포함하지 않는 원하지 않는 신호를 분리하는 방법, 수단 및 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호제거기
  9. 제 1 항에 있어서,
    적응성상태감시제어기는, 시간에 따라 지속적으로 변화하는 입출력신호의 특성을 내/외부의 환경변화에 대하여 실시간적으로 적응하면서 입출력신호의 진폭과위상 및 시간지연 변수를 실시간적으로 추적하고 포착하여 실시간 데이터를 추출/생성하는 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 적응성상태감시제어기를 포함하는 신호제거기
  10. 제 1 항에 있어서,
    적응성상태감시제어기는 시스템에 수신된 아날로그 고주파 포락선 신호에서 정보신호를 포함하지 않는 간섭잡음을 추출하여 제거하기 위하여 정보를 포함하지 않은 불필요한 신호, 즉 간섭잡음을 추출하는 수단, 방법 및 알고리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호제거기
  11. 제 1 항에 있어서,
    적응성상태감시제어기는 간섭잡음의 추출수단에 의하여 추출된 간섭잡음과 시스템의 입력점 및 출력점에서 추출된 입력신호 정보 및 출력신호 정보를 이용하여 각각의 신호에 대한 진폭변수, 위상변수 및 시간지연변수를 분석하여 최적의 제거성능을 가지도록 적응성 알고리즘을 이용하여 실시간 적응성 제어신호를 생성하고 생성된 제어신호를 이용하여 최적의 신호제거성능을 가질 수 있도록 제어변수를 감시감독 및 통제하고 변수를 제어하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호제거기
  12. 제 1 항에 있어서,
    대응신호생성기의 세부적 구성요소는 복조기, AD 변환기, 변수조절기, DA 변환기 및 변조기로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호제거기
  13. 제 1 항에 있어서,
    대응신호생성기의 구성요소에서 변수조절기는 입력신호제어부, 진폭조절부, 위상조절부, 시간지연부 및 출력신호제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 신호제거기
  14. 제 1 항에 있어서,
    대응신호생성기는 복조기에 입력된 RF 아날로그 신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하며, 변환된 기저대역 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하며, 진폭계수를 조정하고, 시간지연계수를 비교/분석하여 적정한 값으로 조정하며, 180도의 위상의 차이가 발생되도록 위상을 조정하고, 진폭과 위상 및 시간지연변수가 조정된 디지털신호를 기저대역 아날로그 신호로 변환하고 변환된 기저대역 아날로그 신호를 변조기에서 RF 아날로그 신호로 변환하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 신호 제거기.
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