KR100892859B1 - 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원검출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법에 관한 것으로서, 초광대역 통신시스템에서 동일 대역에 존재하는 특성을 알고 있는 희생원을 검출하기 위해 희생원 신호의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 희생원 신호만을 검출하여 하드웨어 구현에 제약을 받지 않고 낮은 SNR에서도 희생원을 검출할 수 있다.

초광대역, UWB, 희생원, VICTIM, NON-BLIND, 논블라인드, 중심주파수, 저역통과필터, WIMAX, 와이맥스

Description

초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법{METHOD FOR DETECTING VICTIM USING NON-BLIND FORM IN ULTRA WIDE BAND COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초광대역 통신시스템에서 동일 대역에 존재하는 특성을 알고 있는 희생원을 검출하기 위해 희생원 신호의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 희생원 신호만을 검출하도록 한 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법에 관한 것이다.

초 광대역 통신시스템인 UWB(Ultra Wide Band)는 비인가(Unregulated) 통신시스템으로 최대 480Mbps의 고속 전송이 가능한 장점이 있어 무선 USB(Wireless USB)의 물리계층(Physical Layer)의 규격으로 표준화가 진행되고 있다.

그러나 비인가로 광대역을 사용하기 위해서는 각 국에서 규정한 전파 송신 규정을 준수해야 하며, 비인가 무선장치는 허가된 타 무선장치에 영향을 주지 않을 것을 각 국은 정의하고 있다.

미국의 경우 FCC(Federal Communications Commission)에서는 기존 타 무선장치에 영향을 주지 않도록 하기 위해 UWB 기반의 무선장치의 송출 스펙트럼의 마스크(spectral mask)를 규정하여 타 무선장치와의 영향을 최소화하도록 권고하고 있으며, UWB 기기의 주파수 대역이 WiMax, 4G, 레이더, 방송장비 등과 같이 인가된(regulated) 통신시스템과 겹치는 국가에서는 인가된 통신시스템의 신호를 감지하여 회피하는 주파수 간섭회피 기법을 사용할 것을 요구하고 있다.

이러한 UWB 시스템과 근거리에 존재하는 희생원(Victim)과 공존하기 위한 주파수 간섭회피 기법인 DAA(Detection And Avoidance) 연구는 MB-OFDM UWB의 연구 그룹인 WiMedia 연합에서 소그룹을 결성하여 집중적으로 연구되고 있다. 기본적인 DAA의 기본적인 개념은 상향신호(Up Link)의 존재여부를 파악하여 다른 통신시스템이 사용 중인지 판단하고 그 세기에 따라 UWB 기기와의 거리를 예측한다. 두 통신시스템의 거리가 일정 수준 이상이면 통상의 UWB 방식을 그대로 사용하며, 근거리인 경우에는 인가된 통신시스템의 신호를 보호하기 위하여 회피(Avoidance) 기법을 적용하거나 UWB 기기의 사용을 중지하는 등의 동작을 한다.

이러한 DAA방식은 희생원이 송신하지 않는 대기상황, 초기 동기 구간에서는 상향신호가 존재하지 않아 문제가 발생하는 단점이 존재한다. 이를 해결하기 위하여 일부에서는 하향신호(Down Link)를 검출하는 기법을 적용할 것을 제안하고 있다. 그러나 하향신호는 일반적으로 상향신호보다 아주 작은 신호로써 이를 검출하기 위해서는 다소 복잡한 검출부가 필요한 실정이며, 일부에서는 상향신호 검출을 위해 UWB 신호를 송신할 때 의도적인 공백구간(silent period)을 두어 사용할 것을 제안하고 있다. 이 방식은 UWB의 신호가 없는 공백구간에서 상향신호를 검출하므로 간단히 구현할 수 있는 장점이 있다.

현재 DAA의 세부적인 사항에 대해서 많은 연구와 제안이 이루어지고 있으며, 크게 검출기법, 회피기법 그리고 이들을 적용하기 위한 판단 알고리즘의 3가지로 나눌 수 있다.

먼저 검출기법은 톤 분석 방식의 경우 OFDM 방식을 사용하는 UWB 시스템에서는 비교적 간단히 구현이 가능하다. 즉 수신신호의 FFT된 출력이 각 대역당 신호의 세기가 되므로 이를 이용 희생원(Victim) 대상을 검출하는 방식과 하향신호까지 검출하기 위한 방식으로 DFE(Decision Feedback Equalizer ; 결정 궤환 등화기)를 응용하여 궤환구조로 UWB 신호를 추정하여 제거한 후 남아있는 잔류신호를 이용하여 간섭신호를 검출하는 방식 등이 고려되고 있다.

최근에는 무선/이동통신 분야에서 많은 관심을 받고 있는 Cognitive radio 기법도 DAA에 적용하는 것도 제안되었다. Cognitive radio는 서로 다른 무선시스템들이 상호통신(communication)하여 최적 전송환경을 제공하는 방식으로써 간단한 구조를 요구하는 UWB에 적용이 어렵다. 즉 전송률, 오류율, QoS 등의 정보에 따라 프로토콜, 변조방식, 송신전력, 시분할, MIMO 등 가용 무선자원을 교섭(negotiation)하여 최적으로 송수신하는 것으로써 복잡한 무선송수신 하드웨어가 요구되기 때문이다.

다음으로, 회피기법은 톤 널링(Tone Nulling), 서브밴드 널링(Subband Nulling), 밴드그룹 스위칭(Band group switching) 등을 사용할 수 있으며 간섭신호의 세기, 즉 희생원과의 거리에 따라 회피방식을 달리하고 있다. 회피기법에 따라 전송속도의 저하가 발생하게 되는데, 톤 널링은 128개의 톤 중에서 회비대상 신호의 주파수영역 톤을 널링하는 것으로써 삭제된 톤은 1/128정도의 오류를 발생시키나 채널부호화 등으로 상당히 복구가 가능하다. 서브밴드 널링과 밴드그룹 스위칭은 강력한 희생원이 존재할 때 그 대역 또는 대역그룹 전체를 사용하지 않는 것이다. 수신 간섭신호의 세기가 약한 경우에는 송출 출력의 크기를 조절하며 희생원의 세기가 강할수록 톤 널링, 서브밴드 널링, 밴드그룹 스위칭 순으로 적용된다.

위에서 설명한 기술은 본 발명이 속하는 기술분야의 배경기술을 의미하며, 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

위에서 희생원의 검출기법 중 스펙트럼(spectrogram) 방식은 수신된 서브캐리어(sub-carrier)의 파워를 비교하여 기준값(threshold)을 초과하였는지 검출하는 방식이다.

그러나 스펙트럼 방식은 구현시 하드웨어의 비용을 최소화하는 특징은 있으나 잡음전력이 일정하지 않아 결과값이 급격히 변하는 단점과 채널의 특성을 많이 따르는 문제점이 있다.

또한, DFC 방식은 희생원 신호를 제외한 UWB 신호를 재생성하여 수신신호로부터 제거함으로서 검출 감도를 높일 수 있으나 QPSK를 제외한 DCM 변조 방식에서는 성능이 떨어지며 하드웨어의 복잡도가 상당히 증가하는 문제점이 있다.

또한, WiMax 기기와 같은 상 하향 통신시스템의 경우 UWB기기에 의해 희생원이 동작하지 못하여 희생원의 감지가 불가능한 경우 하향신호의 감지를 필요로 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 초광대역 통신시스템에서 동일 대역에 존재하는 특성을 알고 있는 희생원을 검출하기 위해 희생원 신호의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 희생원 신호만을 검출하도록 한 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법은 수신되는 신호에 대해 디지털신호로 변환한 후 1차 샘플링하는 단계; 1차 샘플링된 디지털 신호에 대해 희생원의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트하는 단계; 쉬프트된 디지털 신호를 저역통과필터를 통해 필터링하는 단계; 필터링한 디지털 신호에 대해 2차 샘플링을 수행하여 희생원 신호를 획득하는 단계; 및 획득된 희생원 신호를 입력으로 하는 매치드필터의 출력 크기를 비교하여 희생원의 검출여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 희생원의 중심주파수, 1차 및 2차 샘플링, 저역통과필터, 저역통과필터, 특성필터는 파라미터를 입력함으로써 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 저역통과필터는 재조정 가능한 FIR필터인 것을 특징으로 한다.

이때 저역통과필터의 필터 탭 길이는 가변할 수 있으며, 최대 40탭인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 2차 샘플링은 초광대역 통신시스템의 샘플링 시간 간격과 희생원 기기의 샘플링 시간 간격에 따른 비율로 다운 샘플링하는 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같이 본 발명은 초광대역 통신시스템에서 동일 대역에 존재하는 특성을 알고 있는 희생원을 검출하기 위해 희생원 신호의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 희생원 신호만을 검출하여 하드웨어 구현에 제약을 받지 않고 낮은 SNR에서도 희생원을 검출할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초광대역 통신시스템에서의 블라이드 방식에 의한 희생원 검출방법의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도 시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 실시예에서 논블라인드 방식은 희생원 신호에 대한 특성을 알고 있을 때 적용하는 것으로써 대표적인 희생원인 WiMax 시스템의 신호를 검출하는 방법에 대해 설명한다.

먼저, 수신되는 신호에 대해 디지털신호로 변환(S10)한 후 1차 샘플링한다(S12).

1차 샘플링은 UWB 기기의 샘플링 율에 의해 샘플링한다.

이와 같이 샘플링된 디지털 신호에 대해 희생원인 WiMax 신호의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트한다(S14).

UWB 대역에서 WiMax 신호가 놓이는 위치는 도 2에 도시된 바와 같이 UWB 신호의 중심주파수와 WiMax 신호의 중심주파수 차이에 해당하는 위치에 놓이게 되기 때문에 WiMax 신호를 기저대역(BaseBand)으로 쉬프트하여 WiMax 신호를 DC 중심으로 이동시킨다.

이때 희생원이 WiMax 인 경우에도 지역에 따라 주파수의 배치가 상이할 수 있기 때문에 희생원의 중심주파수를 파라미터 형태로 입력하여 변경할 수 있도록 하여 유연성을 높일 수도 있다.

이렇게 희생원인 WiMax 신호를 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 필터링을 한다(S16).

이때 저역통과필터로는 재조정 가능한 FIR필터를 사용하며 탭 길이는 희생원이 가지는 대역에 따라 미리 계산된 필터 탭 길이를 설정할 수 있도록 하고, 희생원에 따른 필터 탭 길이의 차이는 희생원 신호를 복구하기 위해 사용하는 것이 아닌 희생원 신호의 특성으로부터 신호의 존재 유무만을 판단하기 위해 사용하는 것이기 때문에 최대 필터 탭 길이는 40탭 정도로 한정한다.

도 3에 도시된 바와 같이 WiMax 신호를 기저대역으로 쉬프트한 후 저역통과필터를 통해 필터링할 경우 WiMax 신호만을 분리할 수 있게 된다.

이와 같이 희생원인 WiMax 신호만을 분리한 후 2차 샘플링을 수행하여 희생원 신호를 획득한다(S18).

2차 샘플링은 UWB 기기의 샘플링 시간 간격과 희생원 기기의 샘플링 시간 간격에 대한 비율로 다운 샘플링하는 과정으로 1차 샘플링에 대한 비율로 설정할 수 있다.

2차 샘플링을 하여 획득된 희생원 신호에 대해 매치드 필터를 적용하여 출력값을 얻는다(S20).

이후 매치드 필터의 출력값을 기준값과 비교하여 희생원인 WiMax 신호의 존재 여부에 따라 희생원을 검출한다(S22).

위에서 1차 및 2차 샘플링을 위한 샘플러, FIR 필터, WiMax 신호를 기저대역 으로 쉬프트하기 위한 중심주파수 변동기, 희생원 검출 여부를 위한 매치드 필터 등은 파라미터 입력에 의해 프로그램 가능하며 초광대역 통신시스템에 이용되는 하드웨어들을 활용하여 구현할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 2는 일반적으로 UWB 대역에 WiMax 신호가 위치한 상태를 나타낸 그래프이 다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 WiMax 신호를 기저대역으로 쉬프트한 상태를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

1. 수신되는 신호에 대해 디지털신호로 변환한 후 1차 샘플링하는 단계;

   상기 1차 샘플링된 디지털 신호에 대해 희생원의 중심주파수를 기저대역으로 쉬프트하는 단계;

   상기 쉬프트된 디지털 신호를 저역통과필터를 통해 필터링하는 단계;

   상기 필터링한 디지털 신호에 대해 2차 샘플링을 수행하여 희생원 신호를 획득하는 단계; 및

   상기 획득된 희생원 신호를 입력으로 하는 매치드필터의 출력 크기를 비교하여 상기 희생원을 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 희생원의 중심주파수, 상기 1차 및 2차 샘플링, 상기 저역통과필터, 상기 매치드필터는 파라미터를 입력함으로써 설정하는 것을 특징으로 하는 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 저역통과필터는 재조정 가능한 FIR필터인 것을 특징으로 하는 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 저역통과필터의 필터 탭 길이는 가변할 수 있으며, 최대 40탭인 것을 특징으로 하는 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 2차 샘플링은 초광대역 통신시스템의 샘플링 시간 간격과 희생원 기기의 샘플링 시간 간격에 따른 비율로 다운 샘플링하는 것을 특징으로 하는 초광대역 통신시스템에서의 논블라인드 방식에 의한 희생원 검출방법.
6. 삭제

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