KR102516903B1

KR102516903B1 - 통신 시스템에서 다수의 신호원들의 동시 전력 추정을 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102516903B1
Application number: KR1020210155121A
Authority: KR
Inventors: 김청섭; 김준석; 임종수; 홍주연; 정영준
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2021-11-11
Filing date: 2021-11-11
Publication date: 2023-04-03
Also published as: US11792050B2; US20230147708A1

Abstract

통신 시스템에서 전력 추정 장치의 전력 추정 방법 및 장치가 개시된다. 고정 안테나와 이동 안테나를 포함하는 전력 추정 장치의 동작 방법은, 상기 고정 안테나와 제1 지점부터 제N 지점까지 속도 v로 이동하는 상기 이동 안테나를 사용하여 신호원들로부터 신호를 수신함으로써 N개의 측정 값들을 획득하는 제1 단계, 상기 제1 단계를 M번 반복함으로써 N

N개의 측정 값들을 포함하는 2차원 데이터 수집 세트를 생성하는 제2 단계, 상기 2차원 데이터 수집 세트에 근사 SVD 알고리즘을 적용하는 단계, 및 상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

통신 시스템에서 다수의 신호원들의 동시 전력 추정을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR SIMULTANEOUS POWER ESTIMATION OF MULTIPLE SIGNAL SOURCES IN COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 동시 전력 추정 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동 가능한 안테나를 사용하여 다수의 신호원들에 대한 동시 전력 추정을 위한 기술에 관한 것이다.

통신 시스템은 동일대역에서 동시에 존재하는 신호원들의 전력 값을 정확하게 추정할 수 있다면 신호원들의 SINR(signal to interference plus noise ratio)에 따라 다양한 통신방식 기술을 이용하여 효율적인 통신을 수행할 수 있다. 동시 전력 값 추정을 위하여 동일 대역에서 동시점에 다수의 신호원들이 존재하는 경우, 이동 가능한 안테나 기반 시스템은 신호원들 외 간섭원들의 전력을 측정하기 위해 시스템 운용을 중단하고 순차적으로 신호원들의 전력을 추정하는 방법을 사용하고 있어 비효율적일 수 있다.

또한 다수의 안테나 기반 시스템은 신호원들의 개수보다 많은 안테나 개수를 가진 배열 안테나 구조를 이용하여 각 안테나에 대한 신호들을 수집한 후, SVD(singular value decomposition)등의 다양한 신호처리 방식으로 대각행렬 특이 값(singular value)들을 추출하여 동시에 전력 값들을 추정할 수 있다. 그러나 고정 배열 안테나는 구조가 복잡하고 비용이 많이 드는 문제가 있을 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 통신 시스템에서 이동 가능한 안테나를 사용하여 대역 내 존재하는 신호원들에 대한 동시 전력을 추정하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 고정 안테나와 이동 가능한 안테나를 포함하는 전력 추정 장치에 의한 전력 추정 방법은, 상기 고정 안테나와 제1 지점부터 제N 지점까지 속도 v로 이동하는 상기 이동 안테나를 사용하여 신호원들로부터 신호를 수신함으로써 N개의 측정 값들을 획득하는 제1 단계, 상기 제1 단계를 M번 반복함으로써 N

N개의 측정 값들을 포함하는 2차원 데이터 수집 세트를 생성하는 제2 단계, 상기 2차원 데이터 수집 세트에 근사 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하는 단계, 및 상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보를 획득하는 단계를 포함하며, 상기 N 및 상기 M은 자연수이다.

여기서, 상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 선형(linear) 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 선형 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동할 수 있다.

여기서, 상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 원형(circular)의 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 원형 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동할 수 있다.

여기서, 상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과는 대각 행렬이고, 상기 대각 행렬의 해석 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보가 획득될 수 있다.

여기서, 상기 신호원들의 정보는 상기 신호원들의 전력, 개수, 위치, SINR(signal to interference plus noise ratio), 또는 다중 경로 개수 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 근사 SVD 알고리즘은 상기 이동 안테나의 상기 속도 v가 상기 신호원들의 심볼 변화율보다 느린 것을 보완하기 위해 사용될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 전력 추정 장치로서, 프로세서(processor), 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory), 고정 안테나, 이동 안테나, 및 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 전력 추정 장치가, 상기 고정 안테나와 제1 지점부터 제N 지점까지 속도 v로 이동하는 상기 이동 안테나를 사용하여 신호원들로부터 신호를 수신함으로써 N개의 측정 값들을 획득하는 제1 단계를 수행하고, 상기 제1 단계를 M번 반복함으로써 N

N개의 측정 값들을 포함하는 2차원 데이터 수집 세트를 생성하는 제2 단계를 수행하고, 상기 2차원 데이터 수집 세트에 근사 SVD 알고리즘을 적용하고, 그리고 상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보를 획득하는 것을 야기하도록 동작하며, 상기 N 및 상기 M은 자연수이다.

여기서, 상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 선형 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 선형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.

여기서, 상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 원형의 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 원형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.

여기서, 상기 신호원들의 정보는 상기 신호원들의 전력, 개수, 위치, SINR 또는 다중 경로 개수 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전력 추정 장치는 배열 안테나를 이용하지 않고 단일 안테나를 이동시켜 가상의 배열 안테나를 구성할 수 있으므로, 복수의 안테나를 통한 배열 안테나 구조보다 복잡도 및 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 전력 추정 장치는 가상 개구부(aperture) 구조를 통해 가상 배열 안테나 개수 및 신호 측정 간격을 실제 환경에 적합하게 설정할 수 있어 분해능 및 정확도를 향상시킬 수 있다. 이를 통해 통신 시스템의 성능은 향상될 수 있다.

도 1은 전력 추정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2a는 가상의 원형(circular) 배열 안테나 구조의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 2b는 가상의 선형(linear) 배열 안테나 구조의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.
도 3은 전력 추정 장치의 전력 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 근사-SVD 알고리즘의 적용 결과를 나타낸 개념도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 적어도 하나"는 "A 또는 B 중에서 적어도 하나" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 적어도 하나"를 의미할 수 있다. 또한, 본 출원의 실시예들에서, "A 및 B 중에서 하나 이상"은 "A 또는 B 중에서 하나 이상" 또는 "A 및 B 중 하나 이상의 조합들 중에서 하나 이상"을 의미할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

도 1은 전력 추정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 전력 추정 장치(100)는 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(130)를 포함할 수 있다. 또한, 전력 추정 장치(100)는 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150), 저장 장치(160) 등을 더 포함할 수 있다. 전력 추정 장치(100)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.

다만, 전력 추정 장치(100)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(170)가 아니라, 프로세서(110)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(110)는 메모리(120), 송수신 장치(130), 입력 인터페이스 장치(140), 출력 인터페이스 장치(150) 및 저장 장치(160) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(110)는 메모리(120) 및 저장 장치(160) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(120) 및 저장 장치(160) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(120)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다음으로, 이동 가능한 안테나를 이용한 다수의 신호들에 대한 동시 전력 추정 방법이 설명될 것이다. 전력 추정 장치는 하나 이상의 안테나들을 이동시켜 가상 배열 안테나 구조를 형성할 수 있다. 가상 배열 안테나의 가상의 개구부(aperture)의 크기는 다양하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 가상의 개구부의 크기는 10

일 수 있다. 또는, 가상의 개구부의 크기는 10

보다 작을 수 있다.

도 2a는 가상의 원형(circular) 배열 안테나 구조의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 2a를 참조하면, 하나의 안테나는 레퍼런스(reference) 안테나로서 고정된 안테나일 수 있다. 다른 하나의 안테나는 특정 위치에 고정되지 않고 원형으로 이동할 수 있다. 이동이 가능한 안테나는 일정한 속도로 원형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하여 복수의 지점들에서 데이터를 수집할 수 있다.

도 2b는 가상의 선형(linear) 배열 안테나 구조의 일 실시예를 나타낸 개념도이다.

도 2b를 참조하면, 하나의 안테나는 레퍼런스 안테나로서 고정된 안테나일 수 있다. 다른 하나의 안테나는 특정 위치에 고정되지 않고 선형으로 이동할 수 있다. 이동이 가능한 안테나는 일정한 속도로 선형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하여 복수의 지점들에서 데이터를 수집할 수 있다. 선형의 가상 배열 안테나 구조는 직선형의 가상 배열 안테나 구조일 수 있다. 선형의 가상 배열 안테나 구조는 십자형의 가상 배열 안테나 구조일 수도 있다.

기존의 배열 안테나는 안테나 개수와 밀접한 관련 있는 신호원들의 전력추정 한계점(예를 들어, 신호원 개수가 안테나 개수보다 많은 경우)이 문제될 수 있다. 그러나 이동 가능한 안테나 기반의 전력 추정 장치는 소프트웨어 기반의 알고리즘 방식을 통한 가상 배열 안테나 구조를 형성할 수 있으므로, 개구부의 크기가 크고 측정 지점의 개수가 많으면 가상 배열 안테나의 개수가 많아지는 효과를 얻을 수 있다. 따라서 이동 가능한 안테나 기반의 전력 추정 장치는 구조의 복잡성 없이 가상 배열 안테나의 개수를 확장할 수 있으므로 동일시점의 다수 신호원들에 대한 전력 추정이 가능할 수 있고, 분해능을 향상시킬 수 있다. 또한 이동 가능한 안테나 기반의 전력 추정 장치는 고정 배열 안테나를 사용하는 경우에 비해 고정 안테나 개수의 증가에 따른 비용을 줄일 수 있다.

[2차원 데이터 수집 세트의 생성]

도 3은 전력 추정 장치의 전력 추정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 전력 추정 장치는 도 2a 또는 도 2b에 도시된 가상 배열 안테나 구조를 사용하여 2차원 데이터 수집 세트를 생성할 수 있다. 즉, 전력 추정 장치는 이동이 가능한 안테나가 각 지점에서 수집한 데이터(예를 들어, 신호)를 기초로 N(가상의 배열 안테나 개수)×M(반복 측정 횟수) 형태의 2차원 데이터 수집 세트(2-dimension data collection set)를 생성할 수 있다.

더욱 상세하게, 전력 추정 장치는 이동이 가능한 안테나를 가상 배열 안테나 구조에 따라 v의 속도로 이동시킬 수 있다. 이동 가능한 안테나는 v로 이동하며 N개의 데이터를 측정할 수 있다. N은 가상 배열 안테나의 개수(예를 들어, 측정 위치의 개수)를 의미할 수 있다. 즉, 이동이 가능한 안테나가 이동하여 N개의 지점들(예를 들어, 0.5

간격을 갖는 지점들)에서 데이터를 측정할 수 있다(S301).

아래 수학식 1은 두 안테나 사이 거리 d=d₁이고, 시간 t=t₁일 때, 안테나에서 수신된 신호(y_t1,d1)를 나타낼 수 있다.

또한 이동 가능한 안테나가 이동하면서 시간 t=t₂일 때, 다시 두 안테나 사이의 거리 d=d₁에 도달하는 경우, 안테나에서 수신된 신호(y_t2,d1)는 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

그리고 전력 추정 장치는 상술한 S301 단계의 동작을 M회 반복할 수 있다(S302). 즉, 이동이 가능한 안테나가 가상 배열 안테나 구조에 따라 v로 이동하며 N개의 지점에서 데이터를 수집하는 동작을 시간 t_M일 때까지 반복할 수 있다. 전력 추정 장치가 가상배열의 첫 지점부터 마지막 지점까지 속도 v로 측정한 데이터들의 집합은 Data_{set_1}로 정의될 수 있고, Data_{set_1}은 D_1,1, ..., D_1,N으로 구성될 수 있다. 그러므로 이동 가능한 안테나가 v의 속도로 N개의 지점에서 데이터 측정 동작을 M회 반복하여 생성한 측정 데이터들의 집합은 Data_{set_1, ...,}Data_{set_M}으로 정의될 수 있고, Data_{set_1, ...,}Data_{set_M}은 아래 수학식 3과 같은 2차원 데이터 수집 세트로 나타낼 수 있다(S303).

도 4는 근사-SVD 알고리즘의 적용 결과를 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 이동 가능한 안테나가 일정한 속도(예를 들어, 속도 v)로 N개의 지점에서 데이터 측정 동작을 M회 반복하여 생성한 측정 데이터들의 집합(예를 들어, N

M 형태의 2차원 데이터 수집 세트) Data_{set_1, ...,}Data_{set_M}에 대해 근사-SVD 알고리즘을 적용하여 대각 행렬을 생성할 수 있다(S304). 근사-SVD 알고리즘의 구체적인 적용 방법은 아래와 같을 수 있다.

[2차원 데이터 수집 세트에 대한 근사-SVD 알고리즘 적용]

전력 추정 장치는 이동 경로의 각 지점에서 측정한 데이터들을 중첩할 수 있다. 다만, 이동 가능한 안테나의 이동 속도가 입사 신호의 심볼(symbol) 변화율보다 느리게 되면 전력 측정 중에 신호원의 위상 변화로 인한 코히어런트(coherent) 특성 변화에 의해 전력 추정 장치는 정확한 전력 추정이 어려울 수 있다. 따라서 전력 추정 장치는 이동 가능한 안테나의 이동 속도에 따른 전력 추정의 부정확성을 근사(approximation)-SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 통해 보완할 수 있다.

전력 추정 장치는 각 지점에서 측정한 Data_set에 대하여 고정 배열 안테나를 사용하는 경우와 유사한 효과를 얻기 위해 무관계 항(zero uncorrelation term) 기반 근사(approximation) 알고리즘을 적용할 수 있다. 두 안테나 사이 거리 d=d₁일 때, 수신 신호 벡터를 랜덤 벡터 y_d1로 표현한 상관 행렬(correlation matrix)은 아래 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.

전력 추정 장치는 수학식 4의 상관 행렬

의 근사값을 이미 측정해 놓은 M개의 샘플(예를 들어, 안테나에서 수신된 신호)들로부터 아래 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.

[근사-SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초한 신호원의 전력 추정 방법]

도 4의 2차원 데이터 수집 세트에 대해 근사-SVD 알고리즘(예를 들어, 수학식 4 및 5)을 적용하면 대각 행렬을 생성할 수 있다. 전력 추정 장치는 근사-SVD 알고리즘의 적용 결과(예를 들어, 도 4의 대각 행렬)에 기초하여 신호원의 전력 및 SINR을 추정할 수 있다. 또한, 전력 추정 장치는 두 안테나 사이 거리 d=d₁일 때뿐만 아니라 d=d₂, ..., d_N인 경우, 상술한 수학식 4 및 5를 통해 두 안테나 사이의 일정한 거리를 바탕으로 I개의 상관 행렬을 생성할 수 있다. 전력 추정 장치는 아래 수학식 6을 이용하여 파라미터들(예를 들어, 전력, 방위각 및 고도)을 추정할 수 있다(S305).

수학식 6과 같은 비선형(nonlinear) 추정 문제는 수치해석적 방법(예를 들어, 기울기 하강(gradient descent))으로 해결될 수 있고, 또는 목적 함수(objective function)를 컨벡스 함수(convex function) 형태로 변경할 수 있다면 최적화 알고리즘(예를 들어, 컨벡스 최적화(convex optimization) 알고리즘)을 사용하여 효율적으로 해결될 수도 있다. 또한 비선형 추정을 위한 머신 러닝 알고리즘 및 라이브러리들이 활용될 수도 있다.

전력 추정 장치는 잡음 분산(noise variance)을 예측할 수 있으면, Q₁, Q₂는 추정하는 파라미터가 아니라 이미 알고 있는 값을 대입하여 추정 문제의 정확성을 향상시킬 수 있다. 전력 추정 장치는 수학식 6을 통해 동일시점/동일대역에서 신호원의 전력 추정 외 위치 추적도 가능할 수 있다.

무관계 항 기반 근사 알고리즘은 입사 신호원의 개수를 알고 있다면 I로 정하여 문제 해결을 용이하게 할 수 있다. 그러나 입사 신호원의 개수를 모르는 일반적인 실 환경 상황에서, 전력 추정 장치는 가상 개구부를 확장하여 입사 신호원의 개수 I를 크게 설정함으로써, 실제 신호원에 해당하는 P_i들만 크기가 큰 값으로 도출될 수 있고, 실제 신호원이 아닌 P_i들은 상대적으로 작은 값으로 도출될 수 있다. 따라서 무관계 항 기반 근사 알고리즘은 실 환경에서도 효율적 사용될 수 있다.

[다수의 신호원들에 대한 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 추정하는 방법]

전력 추정 장치는 근사-SVD 알고리즘 수행 후 측정 대역 내 존재하는 다수의 신호원들에 대한 SINR를 추정할 수 있다. 전력 추정 장치는 SVD 알고리즘 적용 후 생성된 대각행렬 특이 값(singular value)들의 평균 값을 구한 후, 대각행렬의 끝 지점부터 대각행렬의 특이 값 중에서 상술한 평균 값과 가장 비슷한 값의 위치에서 2지점 아래(예를 들어, 최대 근사값 지점-2인 지점)인 구간의 전체 대각행렬 데이터의 평균 값을 잡음 전력(noise power)로 추정할 수 있다.

전력 추정 장치는 다중 경로(multi paths)에 의한 랭크(rank) 추정 오차를 최소화하기 위해 Data_set 상관 행렬을 생성할 수 있고, Data_set을 기반으로 다중 경로의 효과가 작은 경우, Data_set에서 추정한 값들의 근사화 값은 거의 일정한 것으로 판단할 수 있다. 반대로 전력 추정 장치는 다중 경로 효과가 큰 경우, 가상 배열 안테나 위치에서 근사화 값은 다중 경로 신호원의 경우 다중 경로의 길이에 따라 상이할 것으로 판단함으로써 다중 경로 상황에서 대역내 존재하는 신호원의 개수 추정의 정확성을 향상시킬 수 있다.

다시 말해, 전력 추정 장치는 근사 알고리즘을 적용하여 생성한 상관 행렬에 대하여, SVD 알고리즘 적용하여 생성한 특이 값들에 대해 상술한 판단 방식을 통해 신호원의 개수 및 다중 경로의 대략적 개수를 추정할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 설정컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

고정 안테나와 이동 안테나를 포함하는 전력 추정 장치의 동작 방법으로,
상기 고정 안테나와 제1 지점부터 제N 지점까지 속도 v로 이동하는 상기 이동 안테나를 사용하여 신호원들로부터 신호를 수신함으로써 N개의 측정 값들을 획득하는 제1 단계;
상기 제1 단계를 M번 반복함으로써 N
N개의 측정 값들을 포함하는 2차원 데이터 수집 세트를 생성하는 제2 단계;
상기 2차원 데이터 수집 세트에 근사 SVD(singular value decomposition) 알고리즘을 적용하는 단계; 및
상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
상기 N 및 상기 M은 자연수인, 전력 추정 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 선형(linear) 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 선형 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는, 전력 추정 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 원형(circular)의 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 원형 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는, 전력 추정 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과는 대각 행렬이고, 상기 대각 행렬의 해석 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보가 획득되는, 전력 추정 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 신호원들의 정보는 상기 신호원들의 전력, 개수, 위치, SINR(signal to interference plus noise ratio), 또는 다중 경로 개수 중에서 적어도 하나를 포함하는, 전력 추정 장치의 동작 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 근사 SVD 알고리즘은 상기 이동 안테나의 상기 속도 v가 상기 신호원들의 심볼 변화율보다 느린 것을 보완하기 위해 사용되는, 전력 추정 장치의 동작 방법.
전력 추정 장치로서,
프로세서(processor);
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory);
고정 안테나;
이동 안테나; 및
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 전력 추정 장치가,
상기 고정 안테나와 제1 지점부터 제N 지점까지 속도 v로 이동하는 상기 이동 안테나를 사용하여 신호원들로부터 신호를 수신함으로써 N개의 측정 값들을 획득하는 제1 단계를 수행하고;
상기 제1 단계를 M번 반복함으로써 N
N개의 측정 값들을 포함하는 2차원 데이터 수집 세트를 생성하는 제2 단계를 수행하고;
상기 2차원 데이터 수집 세트에 근사 SVD 알고리즘을 적용하고; 그리고
상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보를 획득하는 것을 야기하도록 동작하며,
상기 N 및 상기 M은 자연수인, 전력 추정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 선형 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 선형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는 것을 야기하도록 동작하는, 전력 추정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 고정 안테나와 상기 이동 안테나는 원형의 가상 배열 안테나 구조를 가지고, 상기 이동 안테나는 상기 원형의 가상 배열 안테나 구조에 따라 이동하는 것을 야기하도록 동작하는, 전력 추정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 근사 SVD 알고리즘의 적용 결과는 대각 행렬이고, 상기 대각 행렬의 해석 결과에 기초하여 상기 신호원들의 정보가 획득되는, 전력 추정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 신호원들의 정보는 상기 신호원들의 전력, 개수, 위치, SINR 또는 다중 경로 개수 중에서 적어도 하나를 포함하는, 전력 추정 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 근사 SVD 알고리즘은 상기 이동 안테나의 상기 속도 v가 상기 신호원들의 심볼 변화율보다 느린 것을 보완하기 위해 사용되는, 전력 추정 장치.