KR101301240B1 - 이동통신시스템에서 속도추정 장치 및 방법 - Google Patents

이동통신시스템에서 속도추정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 속도추정 장치 및 방법에 관한 것으로, 이동통신시스템에서 속도추정 방법은, 다수의 서로 다른 샘플간격을 적용하여 수신신호를 지연시키는 과정과, 상기 다수의 서로 다른 샘플간격만큼 지연된 수신신호에 대해 각각 후보 최대 도플러 주파수를 추정하는 과정과, 상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 과정을 포함하여, 저속의 단말 속도를 오차 없이 추정할 수 있다.
도플러 주파수, 속도 추정, 자기상관, 공분산.

Description

이동통신시스템에서 속도추정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR VELOCITY ESTIMATION IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 속도추정에 관한 것으로, 특히, 이동통신시스템에서 저속도로 이동하는 단말의 속도를 효율적으로 추정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
무선이동 통신시스템은 한정된 주파수 및 채널 자원 내에서 대용량 멀티미디어 패킷 서비스를 지원하기 위해서는 정확한 채널 정보를 이용한 자원할당이 필요하다. 채널상태를 나타내는 중요한 채널 특성 중의 하나로써, 효율적인 무선자원 관리를 위해 사용자의 속도가 이용된다. 예를 들어, 이동통신 시스템에서 자원할당할 이동 단말을 결정해야 하는 경우, 상기 이동 단말의 속도정보를 이용하여 자신의 셀 내에 오래 머물러 있을 단말인지를 결정할 수 있다.
종래에 단말의 속도를 추정하기 위한 방법으로, 시간 영역에서 수신 신호의 자기 상관 함수(Auto-correlation)를 이용하는 방법과 공분산(Covariance) 함수를 이용하는 방법 등이 있다.
상기 수신 신호의 자기 상관 함수를 이용하는 방법과 공분산 함수를 이용하는 방법에서, 속도 추정은 수신신호의 최대 도플러 주파수(maximum Doppler frequency)를 측정하여 상기 최대 도플러 주파수와 일대일 대응(mapping)되는 속도를 찾는다. 즉, 종래의 속도 추정은 도플러 속도(Doppler spread)에 따른 자기 상관 함수나 공분산의 변화를 예측하여 속도를 추정한다.
이러한 속도추정 방법들은 충분한 측정시간을 가정할 경우, 고속, 중속, 혹은 저속의 환경에 상관없이 정확한 단말의 속도를 추정할 수 있다. 하지만, 실시간으로 변하고 있는 이동 단말의 속도를 측정하기 위해서는 시간에 제한을 받을 수밖에 없다. 특히 저속의 환경에서 속도 추정 오차가 커지는 단점이 있다. 또한 잡음에 의한 영향도 저속의 환경에서 심하게 받기 때문에, 저속의 이동 단말을 신뢰성 있게 구별할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
도 1은 종래기술에서 도플러 주파수에 따른 속도 추정 오류를 나타내는 그래프이다.
상기 도 1을 참조하면, 가로축은 일반화된 도플러 주파수(fdTs)이고, 세로축은 평균 오차 값이다. fd는 최대 도플러 주파수이고, Ts는 샘플링 주기이다.
실험환경은 레일리 페이딩(Rayleigh fading) 환경에서 신호대잡읍비(Signal to Noise Ratio: SNR)가 10dB와 20dB인 신호에 대하여 매 1000개의 샘플을 이용하여 추정한 결과에 대한 평균 오차 값이다.
그래프 결과를 보면, SNR이 높은 20dB 환경에서 속도가 높은 영역인
Figure 112009011890316-pat00001
에서는 평균 오차가 10-1 이하를 유지하지만, 속도가 낮은 영역인
Figure 112009011890316-pat00002
에서는 평균 오차가 급격히 증가하는 것을 관찰할 수 있다. 이러한 현상은 SNR이 10dB로 낮아지면 급격히 증가하여 SNR=10dB 환경에서는
Figure 112009011890316-pat00003
의 구간에서만 신뢰성 있는 추정 결과를 얻을 수 있다.
실제로 2GHz 대역을 사용하는 이동통신시스템에서 1k의 심볼율(symbol rate)을 적용한 경우에 fdTs=0.05에 해당하는 이동 단말의 속도는 27km/h에 해당한다. 따라서 종래 기술을 적용한 경우에 SNR이 20dB 정도로 충분히 높다고 하여도
Figure 112009011890316-pat00004
영역에서 단말의 속도는 부정확하게 추정될 수 있다.
종래 기술에서, 저속도의 단말 속도 추정시 큰 오차를 보이는 현상은 크게 세 가지 원인으로 설명할 수 있다. 첫 번째 원인은 최대 도플러 주파수를 추정하기 위해 사용되는 베셀함수(Bessel function)의 역(inverse)이 저속도(
Figure 112009011890316-pat00005
)에서 더 민감하게 동작하는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 베셀함수와 제곱 베셀함수(squared bessel function) 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 속도가 높은 'B' 영역
Figure 112009011890316-pat00006
에서 측정되는 평균 오차 값의 변화에 대한 추정되는
Figure 112009011890316-pat00007
의 변화가 작다. 반면 속도가 낮은 'A" 영역
Figure 112009011890316-pat00008
에서는 측정되는 평균오차 값의 변화에 대한 추정되는
Figure 112009011890316-pat00009
의 변화가 많 이 증가하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 측정구간이 짧아지면서 측정신호의 순시변화가 커질수록 두드러지게 나타난다.
두 번째 원인은 부가잡음에 의한 오버 바이어스(over bias) 현상이 미치는 영향이 속도가 낮은 영역에서 더 두드러지게 나타나기 때문이다. 즉, 부가잡음은 이동 단말의 속도와 상관없이 샘플링 주기와 SNR에 의해 일정하게 나타나게 되므로, 낮은 속도 영역에서 측정값의 변화에 민감한 특징으로 부가잡음의 영향은 속도가 낮은 영역에서 상대적으로 커지게 된다.
마지막으로, 만일 속도 추정시 SNR 값을 알고 있지 못할 경우, 잡음에 의해 측정값의 왜곡이 발생한다.
도 3은 종래기술에 다른 SNR이 10dB와 20dB인 경우에 추정 평균값을 나타내는 그래프이다.
상기 도 3을 참조하면, 가로축은 일반화된 도플러 주파수(fdTs)이고, 세로축은 추정된 도플러 주파수이다. fd는 최대 도플러 주파수이고, Ts는 샘플링 주기이다. 결과를 보면 부가잡음이 있는 경우에 속도가 낮은 영역에서의 오버 바이어스 현상이 매우 심각하게 나타남을 알 수 있다.
따라서, 이동통신시스템에서 저속도의 단말을 오차 없이 추정하기 위한 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 이동통신시스템에서 속도추정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 이동통신시스템에서 저속도의 단말을 정확하게 추정하기 위한 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 이동통신시스템에서 속도추정 방법에 있어서, 다수의 서로 다른 샘플간격을 적용하여 수신신호를 지연시키는 과정과, 상기 다수의 서로 다른 샘플간격만큼 지연된 수신신호에 대해 각각 후보 최대 도플러 주파수를 추정하는 과정과, 상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 이동통신시스템에서 속도추정 장치에 있어서, 다수의 서로 다른 샘플간격을 적용하여 수신신호를 지연시키는 다수의 지연기와, 상기 다수의 서로 다른 샘플간격만큼 지연된 수신신호에 대해 각각 후보 최대 도플러 주파수를 추정하는 추정기와, 상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 선택기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 이동통신시스템에서 높은 속도에 대해 낮은 샘플링 지연을 적용하고 낮은 속도에 대해 높은 샘플링 지연을 적용함으로써, 저속 이동국의 속도추정 및 부가잡음에 대하여 우수한 성능을 보인다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 본 발명은 이동통신시스템에서 저속으로 이동하는 단말의 속도추정시 오차를 줄이기 위한 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.
본 발명은 자기상관(auto-correlation) 또는 공분산(covariance)을 이용하여 속도를 추정하는 경우에, 복수의 서로 다른 샘플 간격을 적용하여 최적의 단말 속도를 추정하는 방법이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 저속으로 이동하는 단말의 속도를 오차 없이 추정하기 위한 장치를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 속도추정 장치는 제 1 내지 제 l 지연기(400_1 내지 400_l), 제 1 내지 제 l 자기상관기 혹은 공분산기(410_1 내지 410_l), 및 최대 도플러 주파수 선택기(430)를 포함하여 구성된다.
상기 제 1 내지 제 l 지연기(400_1 내지 400_l)는 각각 해당 지연 샘플에 따라 수신신호를 지연시켜, 해당 제 1 내지 제 l 자기상관기 혹은 공분산기(410_1 내지 410_l)로 출력한다.
예를 들어, 상기 제 l 지연기(400_1)는 수신신호를 1개 샘플간격만큼 지연시켜 제 1 자기상관기 혹은 공분산기(410_1) 및 상기 제 2 지연기(400_2)로 출력한다. 그리고, 상기 제 2 지연기(400_2)는 상기 제 l 지연기(400_1)로부터의 출력신호를 1개 샘플간격만큼 지연시켜, 상기 제 3 자기상관기 혹은 공분산기(410_3) 및 상기 제 3 지연기(400_3)로 출력한다. 결국 상기 제 2 지연기(400_2)는 수신신호에 대해 2개 샘플간격만큼 지연된 신호를 상기 제 3 자기상관기 혹은 공분산기(410_3) 및 상기 제 3 지연기(400_3)로 출력한다. 구현에 따라, 상기 제 1 내지 제 l 지연기(400_1 내지 400_l)는 각각 해당 지연 값(1개 샘플, 2개 샘플,..., l개 샘플) 값을 적용하여, 수신신호를 지연시킬 수 있다.
상기 제 1 내지 제 l 자기상관기 혹은 공분산기(410_1 내지 410_l)는 수신신호(C(i))와 해당 지연 샘플에 의해 지연된 수신신호(C(i-l)) 사이의 자기상 관(auto-correlation)과 공분산(covariance) 특성을 이용하여, 각각 최대 도플러 주파수를 산출한다.
여기서, 수신신호에 대한 자기상관 혹은 공분산을 측정시, 상기 측정 신호를
Figure 112009011890316-pat00010
샘플만큼 지연할 경우
Figure 112009011890316-pat00011
, 최대 도플러 주파수는 하기 <수학식 1>과 하기 <수학식 2>와 같다.
Figure 112009011890316-pat00012
여기서,
Figure 112009011890316-pat00013
는 자기상관을 이용한 최대 도플러 주파수이고,
Figure 112009011890316-pat00014
은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
Figure 112009011890316-pat00015
는 신호대잡음비(Signal and Noise Ratio: SNR), Bm은 잡음 대역폭,
Figure 112009011890316-pat00016
는
Figure 112009011890316-pat00017
번째 샘플링만큼 떨어진 수신신호간의 자기상관함수 값, J(·)는 베셀함수(Bessel function), sinc(·)는 sinc 함수이다.
Figure 112009011890316-pat00018
여기서,
Figure 112009011890316-pat00019
는 공분산을 이용한 최대 도플러 주파수이고, 은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
Figure 112009011890316-pat00021
는 SNR, Bm은 잡음 대역폭, a(i)는 수신신호의 인벨로프(envelop), Var(·)는 자기분산, J(·)는 베셀함수, sinc(·)는 sinc 함수이다.
상기 <수학식1>과 상기 <수학식2>에서 최대 도플러 주파수에 대해 잡음에 의한 영향이 동일한 것은 샘플 간격이 커진 만큼 잡음(noise)의 대역폭이 줄기 때문이다.
상기 <수학식1>과 상기 <수학식2>에서 보인 바와 같이, 지연이 커진 샘플을 이용한 최대 도플러 주파수 추정은 아래와 같은 몇 가지의 특징을 갖게 된다.
첫째, 낮은 속도에 해당하는 최대 도플러 주파수 추정 시, 베셀함수의 역을 적용함에 있어서, 상기 도 1에서 측정값 변화에 민감한 'A' 영역에서 측정값의 변화에 덜 민감한 'B' 영역의 특성이 적용된다. 따라서 저속의 이동 단말에 대한 속도 추정 값의 민감도가 중속 이상의 추정 값에 대한 민감도로 완화되는 특성을 보인다.
둘째, 낮은 속도에 해당하는 최대 도플러 주파수 추정 시, 페이딩(fading) 신호의 2차 특성으로 나타나는 자기상관이나 공분산의 변화가 잡음의 2차 특성으로 나타나는 자기상관이나 공분산의 특성과의 차이가 줄어들게 된다. 상기 <수학식1>과 상기 <수학식2>을 이용한 근사식 계산을 통하여 잡음과 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 신호의 자기상관 또는 공분산이 동일해지는 조건은 하기 <수학식 3>과 같이 유도된다.
Figure 112009011890316-pat00022
여기서, fd는 최대 도플러 주파수, Bm은 잡음 대역폭이다. 따라서, 샘플만큼 지연된 신호에 대해 잡음의 대역폭은
Figure 112009011890316-pat00023
로 줄어들게 되므로 저속의 영역에서 잡음에 의한 오버 바이어스(over bias) 현상이 줄어들게 된다.
셋째, 지연된 샘플을 이용하는 경우, 관찰 가능한 최대 도플러 주파수가 줄어드는 현상이 발생한다. 이는 추정 시 사용되는 베셀함수의 역함수나 제곱 베셀함수의 역함수(squared inverse Bessel function)이 고유(unique) 영역이 줄어들게 되어 발생한다. 따라서 지연된 샘플을 이용한 측정의 신뢰성있는 범위는 지연이 커질수록 줄어드는 현상이 나타난다.
상기 최대 도플러 주파수 선택기(430)는 상기 제 1 내지 제 l 자기상관기 혹은 공분산기(410_1 내지 410_l)로부터의 최대 도플러 주파수 값들 중, 가장 신뢰할 수 있는 구간에 있는 후보 최대 도플러 주파수를 선택하여, 이에 해당하는 단말의 속도를 추정한다. 즉, 상기 최대 도플러 주파수 선택기(430)는 높은 속도 영역에서는 지연이 적은 샘플을 적용한 결과를 이용하고, 낮은 속도 영역에서는 지연이 많은 샘플을 적용한 결과를 이용하여, 최대 도플러 주파수를 선택하게 된다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 저속으로 이동하는 단말의 속도를 오차 없이 추정하기 위한 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 5를 참조하면, 속도추정 장치는 500 단계에서 i=1로 설정한다. i값은 복수의 후보 최대 도플러 주파수를 선택하기 위한 파라미터다.
이후, 상기 속도추정 장치는 502 단계에서 i값이 M 값보다 작거나 같은지를 비교한다. 상기 M은 최대 도플러 주파수 선택기(430)로부터 출력되는 총 후보 최대 도플러 주파수 개수이다.
만약, i값이 M 값보다 작거나 같은 경우, 상기 속도추정 장치는 504 단계진행하여, i에 해당하는 지연 샘플(li) 값과 i에 해당하는 임계치(Thi)를 선택한다.
이후, 상기 속도추정 장치는 506 단계에서 지연 샘플(li)을 적용한 자기상관 혹은 공분산에 의한 최대 도플러 주파수(
Figure 112009011890316-pat00024
)가 임계치(Thi)보다 같거나 클 경우, 508 단계로 진행하여, 상기 조건을 만족하는 최대 도플러 주파수를
Figure 112009011890316-pat00025
으로 선택한다.
만약, 상기 속도추정 장치는 506 단계에서 지연 샘플(li)을 적용한 자기상관 혹은 공분산에 의한 최대 도플러 주파수(
Figure 112009011890316-pat00026
)가 임계치(Thi)보다 작은 경우, 512 단계로 진행하여, i를 증가시킨다.
만약, 502 단계에서 i값이 M 값보다 큰 경우, 상기 속도추정 장치는 510 단계로 진행하여, 최대 도플러 주파수를
Figure 112009011890316-pat00027
으로 선택한다.
이후, 본 발명의 절차를 종료한다.
상술한 바와 같이, 상기 도 5에서 M개의 후보 최대 도플러 주파수는 각각
Figure 112009011890316-pat00028
샘플의 지연을 통해 구해진 값이며,
Figure 112009011890316-pat00029
의 관계로 정렬되어 있다.
또한, 상기 도 5에서 M-1개의 임계치(Th1, Th2,..., ThM -1)는 각각 해당 지연을 가지고 측정된 최대 도플러 주파수가 신뢰할 수 있는 구간의 최소 값이며,
Figure 112009011890316-pat00030
의 관계를 갖는다. 따라서, 상기 도 5에서 후보 최대 도플러 주파수 선택 방법은 각 지연에 대해 신뢰할 수 있는 구간에 있는 후보 최대 도플러 주파수를 선택하는 것이다. 본 발명에서 사용되는 M개의 후보 최대 도플러 주파수에 대한 지연이나 임계치의 결정은 각각의 시스템의 요구 사항이나 효율성에 따라서 결정될 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명에 따는 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 6과 상기 도 7에서 실험결과는 SNR 20dB의 환경에서 4개의 후보 최대 도플러 주파수 개수(M)를 이용한 결과 그래프이다. 이때 사용된 4개의 후보 최 대 도플러 주파수는 각각 1,2,4,8 샘플만큼 지연시키고
Figure 112009011890316-pat00031
, 각 후보 최대 도플러 주파수에 대한 임계치는 각각 Th1=0.2, Th2=0.085, Th3=0.035이다.
상기 도 6과 상기 도 7에서 'ACF', 'ACF2', 'ACF4', 'ACF8'는 각각 샘플 1, 2, 4, 8에 대한 지연에 대한 실험 결과이며, 'proposed'는 본 발명을 적용한 실험 결과이다.
상기 도 6은 일반화된 평균오차(normilized MSE)를 비교한 결과와 같이, 본 발명의 방법을 적용한 경우에는 종래 기술을 적용한 방법('ACF')이 가지는 저속에 대한 추정 오차가 크게 개선되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 도 7은 추정치의 평균값을 비교한 결과와 같이, 본 발명의 방법을 적용한 경우에는 종래 기술을 적용한 방법('ACF')이 가지는 오버 바이어스가 현저하게 감소함을 확인할 수 있다.
상기 도 8과 상기 도 9는 SNR 10dB의 환경에서의 실험 결과를 나타내었다. 상기 도 8과 상기 도 9의 실험환경은 임계치 설정을 제외하고 상기 도 6과 상기 도 7에서의 실험환경과 동일하다. SNR 10dB의 실험에서 사용된 임계치는 각각 Th1=0.27, Th2=0.13, Th3=0.061이다.
상기 도 6과 상기 도 7의 결과를 상기 도 8과 상기 도 9의 결과와 비교해 보면, 본 발명에 의한 성능 개선량이 잡음이 증가함에 따라 같이 증가함을 확인할 수 있다.
도 10 내지 도 13는 본 발명에 따는 공분산을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프를 도시하고 있다.
상기 도 10과 상기 도 11의 실험결과는 SNR 20dB의 환경에서 4개의 최대 도플러 주파수 개수(M=4)를 이용한 결과이다. 후보 최대 도플러 주파수에 적용된 지연 샘플은 상기 도 6 내지 상기 도 8과 동일하다
Figure 112009011890316-pat00032
. 각 후보 최대 도플러 주파수에 대한 임계치는 각각 Th1=0.118, Th2=0.057, Th3=0.025이다. 상기 도 10과 상기 도 11에서 'COV', 'COV2', 'COV4', 'COV8'는 각각 1, 2, 4, 8 샘플 지연에 대한 실험 결과이며 'proposed'는 본 발명을 적용한 실험 결과이다.
상기 도 10과 상기 도 11은 일반화된 평균 오차와 평균값을 비교한 그래프로써, 본 발명의 방법을 적용한 경우에는 종래 기술을 적용한 방법('COV')이 가지는 저속에 대한 추정 오차와 오버 바이어스 현상이 크게 개선되어 있음을 확인할 수 있다.
상기 도 12과 상기 도 13에서는 SNR 10dB의 환경에서의 실험 결과를 나타내었다. 상기 도 12과 상기 도 13의 실험환경은 임계치 설정을 제외하고 상기 도 10과 상기 도 11에서의 실험환경과 동일하다. SNR 10dB의 실험에서 사용된 임계치는 각각 Th1=0.18, Th2=0.085, Th3=0.04이다. 상기 도 10과 상기 도 11의 결과를 상기 도 12와 도 13의 결과와 비교해 보면, 본 발명에 의한 성능 개선량이 잡음이 증가함에 따라 같이 증가함을 확인할 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래기술에서 도플러 주파수에 따른 속도 추정 오류를 나타내는 그래프,
도 2는 종래 기술에 따른 베셀함수와 제곱 베셀함수(squared bessel function) 그래프,
도 3은 종래기술에 다른 SNR이 10dB와 20dB인 경우에 추정 평균값을 나타내는 그래프,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 저속으로 이동하는 단말의 속도를 오차 없이 추정하기 위한 장치도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 이동통신시스템에서 저속으로 이동하는 단말의 속도를 오차 없이 추정하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명에 따른 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 7은 본 발명에 따른 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 8은 본 발명에 따는 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 9는 본 발명에 따는 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 10은 본 발명에 따른 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 11은 본 발명에 따른 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프,
도 12는 본 발명에 따는 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프 및,
도 13은 본 발명에 따는 자기상관을 이용한 속도 추정 실험결과 그래프.

Claims (16)

  1. 이동통신시스템에서 속도추정 방법에 있어서,
    다수의 서로 다른 샘플간격을 적용하여 수신신호를 지연시키는 과정과,
    상기 다수의 서로 다른 샘플간격만큼 지연된 수신신호에 대해 각각 후보 최대 도플러 주파수를 추정하는 과정과,
    상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 과정을 포함하되,
    상기 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수는, 해당 지연된 수신신호에 대응하는 후보 최대 도플러 주파수의 값이 기정의된 최소 임계값보다 큰 경우에 대응하는 최대 도플러 주파수인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 최대 도플러 주파수 추정은 자기상관(auto-correlation) 함수 또는 공분산(covariance) 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 샘플간격이 커질수록 저속도에서 최대 도플러 주파수가 덜 민감하게 추정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 선택된 최대 도플러 주파수에 해당하는 속도를 산출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 이동통신시스템에서 속도추정 장치에 있어서,
    다수의 서로 다른 샘플간격을 적용하여 수신신호를 지연시키는 다수의 지연기와,
    상기 다수의 서로 다른 샘플간격만큼 지연된 수신신호에 대해 각각 후보 최대 도플러 주파수를 추정하는 추정기와,
    상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 선택기를 포함하되,
    상기 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수는, 해당 지연된 수신신호에 대응하는 후보 최대 도플러 주파수의 값이 기정의된 최소 임계값보다 큰 경우에 대응하는 최대 도플러 주파수인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 최대 도플러 주파수 추정은 자기상관(auto-correlation) 함수 또는 공분산(covariance) 함수에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 샘플간격이 커질수록 저속도에서 최대 도플러 주파수가 덜 민감하게 추정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 선택기는
    상기 선택된 최대 도플러 주파수에 해당하는 속도를 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 자기상관 함수에 의해 결정되는 후보 최대 도플러 주파수는 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112013047157068-pat00046
    여기서,
    Figure 112013047157068-pat00047
    는 자기상관을 이용한 최대 도플러 주파수이고,
    Figure 112013047157068-pat00048
    은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
    Figure 112013047157068-pat00049
    는 신호대잡음비(Signal and Noise Ratio: SNR), Bm은 잡음 대역폭,
    Figure 112013047157068-pat00050
    는
    Figure 112013047157068-pat00051
    번째 샘플링만큼 떨어진 수신신호간의 자기상관함수 값, J(·)는 베셀함수(Bessel function), sinc(·)는 sinc 함수이다.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 공분산 함수에 의해 결정되는 후보 최대 도플러 주파수는 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
    Figure 112013047157068-pat00052
    여기서,
    Figure 112013047157068-pat00053
    는 공분산을 이용한 최대 도플러 주파수이고,
    Figure 112013047157068-pat00054
    은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
    Figure 112013047157068-pat00055
    는 SNR, Bm은 잡음 대역폭, a(i)는 수신신호의 인벨로프(envelop), Var(·)는 자기분산, J(·)는 베셀함수, sinc(·)는 sinc 함수이다.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 후보 최대 도플러 주파수 중에서 신뢰할 수 있는 구간에 있는 최대 도플러 주파수를 선택하는 과정은,
    각각 샘플의 지연
    Figure 112013047157068-pat00056
    을 통해 결정된 M개의 후보 최대 도플러 주파수들을 순차적으로 각각 해당 지연을 가지고 측정된 최대 도플러 주파수가 신뢰할 수 있는 구간의 임계치(Th1, Th2,..., ThM-1)와 비교하여, 최대 도플러 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하며,
    상기
    Figure 112013047157068-pat00057
    이고, 상기
    Figure 112013047157068-pat00058
    의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 후보 최대 도플러 주파수에 대한 지연(
    Figure 112013047157068-pat00059
    )이나 임계치(Thi)의 결정은 각각의 시스템의 요구 사항이나 효율성에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 6항에 있어서,
    상기 자기상관 함수에 의해 결정되는 후보 최대 도플러 주파수는 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112013047157068-pat00060
    여기서,
    Figure 112013047157068-pat00061
    는 자기상관을 이용한 최대 도플러 주파수이고,
    Figure 112013047157068-pat00062
    은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
    Figure 112013047157068-pat00063
    는 신호대잡음비(Signal and Noise Ratio: SNR), Bm은 잡음 대역폭,
    Figure 112013047157068-pat00064
    는
    Figure 112013047157068-pat00065
    번째 샘플링만큼 떨어진 수신신호간의 자기상관함수 값, J(·)는 베셀함수(Bessel function), sinc(·)는 sinc 함수이다.
  14. 제 6항에 있어서,
    상기 공분산 함수에 의해 결정되는 후보 최대 도플러 주파수는 하기 수학식에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure 112013047157068-pat00066
    여기서,
    Figure 112013047157068-pat00067
    는 공분산을 이용한 최대 도플러 주파수이고,
    Figure 112013047157068-pat00068
    은 샘플 수, Ts는 샘플링 간격,
    Figure 112013047157068-pat00069
    는 SNR, Bm은 잡음 대역폭, a(i)는 수신신호의 인벨로프(envelop), Var(·)는 자기분산, J(·)는 베셀함수, sinc(·)는 sinc 함수이다.
  15. 제 5항에 있어서,
    상기 선택기는,
    각각 샘플의 지연
    Figure 112013047157068-pat00070
    을 통해 결정된 M개의 후보 최대 도플러 주파수들을 순차적으로 각각 해당 지연을 가지고 측정된 최대 도플러 주파수가 신뢰할 수 있는 구간의 임계치(Th1, Th2,..., ThM-1)와 비교하여, 최대 도플러 주파수를 결정하는 것을 특징으로 하며,
    상기
    Figure 112013047157068-pat00071
    이고, 상기
    Figure 112013047157068-pat00072
    의 관계를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 최대 도플러 주파수에 대한 지연(
    Figure 112013047157068-pat00073
    )이나 임계치(Thi)의 결정은 각각의 시스템의 요구 사항이나 효율성에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
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