KR20090099321A - 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 방법 및장치 - Google Patents

인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 방법 및장치 Download PDF

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KR20090099321A
KR20090099321A KR1020080024498A KR20080024498A KR20090099321A KR 20090099321 A KR20090099321 A KR 20090099321A KR 1020080024498 A KR1020080024498 A KR 1020080024498A KR 20080024498 A KR20080024498 A KR 20080024498A KR 20090099321 A KR20090099321 A KR 20090099321A
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Abstract

본 발명은 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 기지국으로부터 장치 식별자 방송 요청 메시지(IDB_REQ) 수신하는 과정과, 상기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 과정과, 상기 IDB 스케줄링 시점에 상기 IDB 신호를 방송하는 과정을 포함하여, 검출장치에서 복잡한 동기화 없이 고유한 장치 식별자를 검출하는 이점이 있다. 또한 검출장치에서 전파지연을 보상하여 고유한 장치 식별자를 검출할 수 있다.
인지무선, 버스트 제어 헤더(BCH), 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드, 간섭 식별(Interference Identification), 식별자 방송(Identification Broadcasting).

Description

인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 방법 및 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DEVICE IDENTIFICATION BROADCASTING IN COGNITIVE RADIO COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 인지무선 시스템에 관한 것으로, 특히 기존 시스템(primary system)뿐만 아니라 다른 인지무선 시스템에 대한 간섭을 용이하게 해결하도록 장치 식별자 방송을 위한 방법 및 장치에 것이다.
급속히 발전하는 다양한 형태의 무선 통신 기술들은 일상 생활에서 더욱 밀접하게 사용되고 있다. 제 2세대라고 불리는 코드분할다중접속(code Division Multiple Access: 이하 "CDMA"라 칭함) 통신기술을 지나서 현재는 IMT-2000(International Mobile Telecommunication-2000)이라는 제 3세대 무선 통신 기술을 사용하여 음성 이외의 데이터 정보도 빠르게 보낼 수 있게 되었다. 이렇듯 급속히 발전하는 무선 통신 시스템은 기존 기술과 기술 공존 문제로 인하여 다른 주파수를 필요로 하였고, 현재 거의 모든 주파 수가 할당되어 있다. 이로 인하여 수 GHz 대역, 특히 낮은 주파수 대역을 사용하는데 제약을 받는다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 주파수가 할당되어있지만 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 인지무선(Cognitive Radio: 이하 "CR"라 칭함)기술이 대두고 있다.
하나 혹은 여러 기존 시스템(primary system)과 함께 공존하여(coexist) 간섭에 제한을 받는 인지무선 시스템에서, 상기 하나 혹은 여러 기존 시스템(primary system)으로 향하는 간섭을 회피하기 위해 상기 인지무선 시스템은 송신전력뿐만 아니라 동작 주파수 대역을 조절해야 한다. 상기 기존 시스템은 허가 주파수 대역을 언제든지 점유하여 사용할 수 있는 시스템이고 상기 인지무선 시스템은 상기 허가 주파수 대역의 사용 여부를 확인하여 비어 있는 주파수 대역을 공유하여 사용하는 시스템이다.
따라서, 상기 인지무선 시스템의 장치들(예: 단말, 기지국) 중 어떤 하나라도 상기 기존 시스템에 간섭을 일으키지 않도록 하기 위한 메커니즘이 제공되어야 한다. 예를 들면, IEEE 802.22 워킹 그룹에서는 특별한 감시장치를 권고하고 있다. 상기 특별한 감시장치는 인지무선 시스템을 구성하는 요소는 아니고, 상기 인지무선 시스템에서 어떤 장치들이 기존시스템에 간섭을 발생시키는지를 감시하는 장치이다. 도 1에서 상기 감시장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 무선인지 시스템에서 간섭이 발생할 시 감시장치에서 간섭을 일으키는 단말의 고유 식별자(예: MAC ID)를 감시하는 예를 도시하고 있다.
상기 도 1을 참조하면, 인지무선 기지국(100)과 단말(110 내지 114)은 채널센싱을 수행한 후, 빈 주파수 대역에 대해서 상기 인지무선 기지국(100)과 상기 단말(110 내지 114)들 간 협상을 통해 동작할 채널대역을 결정한다. 여기서, 상기 인지무선 기지국(100)과 상기 단말(110 내지 114)은 TV 채널대역 중 사용하지 TV 채널대역을 검출하여 그 중 일부를 이용하여 통신을 수행한다고 가정한다.
이때, 상기 기존 시스템(즉 TV 시스템)의 TV 수신기(120)가 상기 인지무선 시스템에서 사용하고 있는 TV 채널대역을 동시에 사용하게 될 때, 간섭이 발생하게 될 것이다. 상기 TV 수신기(120)는 거리상 단말(114)로부터 간섭을 받고 다른 단말(110, 112, 113)로 간섭을 받지 않는다고 가정한다.
감시장치(130)는 상기 TV 수신기(120)와 인지무선 시스템 주변에 위치하여, 기존시스템(예:TV 수신기(120))에 간섭을 일으키는 단말(114)의 고유 식별자인 MAC ID를 검출한다.
다른 인지무선 시스템이 어떤 장치가 주어진 채널을 통해 동작하는지를 빠르게 알 수 있도록 하여, 상기 고유 식별자(MAC ID) 정보는 동등한(peer) 인지무선 시스템과 공존하기 위해 유용하게 사용될 수 있다.
종래에 인지무선시스템은 버스트 제어 헤더(Burst Control Header:이하 "BCH"라 칭함)를 이용하여 상기 고유한 장치 식별자를 방송하고 있다. 상기 BCH는 매 상향링크 버스트마다 전송되는 특별한 헤더 정보이다. 단말에 상향링크 자원이 할당될 때면, 할당된 상향링크 버스트 내에 다른 페이로드(payload)보다 먼저 상기 BCH가 전송되어야 한다.
상기 BCH 메시지는 보통 단말뿐만 아니라 해당 기지국의 MAC 어드레스를 전달해야 한다. 상기 장치(기지국 또는 단말)의 상기 MAC 어드레스는 48비트로, BCH 메시지의 길이는 적어도 순환 잉여 검사(Cyclic Redundancy Check: CRC) 비트 수가 더해져서 96비트가 된다.
그러나, 상향링크 버스트 기반 전송시 BCH를 통해 장치 식별자를 검출하는데 몇 가지 문제점이 있다.
1. 검출 복잡성: 임의의 감시장치는 정보를 복호화하기 전에, 상향링크 버스트 위치를 획득해야 하기 때문에, BCH 감시장치(130)는 인지무선 기지국(100)과 동기를 맞추어야하고 상향링크 버스트 위치 정보를 포함한 UL-MAP 메시지를 복호화해야 상향링크의 버스트 위치를 알 수 있다. 그때 상기 감시장치(130)는 모든 가능한 상향링크 버스트들을 복호화하고, 유효한 BCH 여부를 찾기 위해 버스트들의 BCH 부분을 복호화한다.
2. 버스트 시간 어긋남(misalignment): 직교주파수분할다중접속(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access: 이하 "OFDMA"라 칭함)를 기반으로 하는 인지무선 통신시스템에서 단말들(110 내지 114)은 각각 셀 내에서 기지국(100)으로부터 다른 거리이기 때문에, 상기 단말들(110 내지 114)은 기지국(100)에 의해 상향링크 전송을 위한 다른 시간 오프셋으로 할당된다. 그래서 다른 단말들(110 내지 114)로부터 모든 버스트들은 기지국(100)에 정렬되어 도착할 수 있다. 하지만, 가능한 BCH 감시장치(130)의 위치는 램덤하기 때문에, 상기 BCH 감시장치(130)에서 다른 단말들(110 내지 114)로부터 버스트의 도착은 한 시점에 정렬되지 않는다. 따 라서, 상향링크 버스트 할당에 기반하여 다른 버스트들은 시간과 주파수 영역에서 각각 서로 겹치게 되고, 상향랑크 버스트의 일부를 BCH를 위해 복호화되지 않을 수 있다.
인지무선 통신시스템에서 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드를 사용한 효율적인 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting)을 위한 장치 및 방법을 제안하여 상기 문제점을 해결하고자 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에 서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 동작 방법에 있어서, 기정의된 규칙에 따라 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB)을 스케줄링하는 과정과, 상기 스케줄링된 적어도 하나 이상의 단말들에게 IDB_REQ 메시지를 유니캐스팅 혹은 멀티캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 2 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 동작 방법에 있어서, 지국으로부터 장치 식별자 방송 요청 메시지(IDB_REQ) 수신하는 과정과, 기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 과정과, 기 IDB 스케줄링 시점에 상기 IDB 신호를 방송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 3 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시방법에 있어서, 장치 식별자 방 송(IDentification Broadcasting: IDB) 신호를 수신하는 과정과, 상기 IDB 신호에 대해 해당 PN 코드를 이용하여 상관을 수행하는 과정과, 상기 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하고 IDB 시작 시점을 예측하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 4 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 장치에 있어서, 기정의된 규칙에 따라 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB)을 스케줄링하는 스케줄링부와,상기 스케줄링된 적어도 하나 이상의 단말들에게 IDB_REQ 메시지를 유니캐스팅 혹은 멀티캐스팅하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 5 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 장치에 있어서, 기지국으로부터 장치 식별자 방송 요청 메시지(IDB_REQ) 수신하는 수신부와, 상기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 PN 코드 생성부와, 상기 IDB 스케줄링 시점에 상기 IDB 신호를 방송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 6 견지에 따르면, 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시장치에 있어서, 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB) 신호를 수신하는 수신부와, 상기 IDB 신호에 대해 해당 PN 코드를 이용하여 상관을 수행하는 상관부와, 상기 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하고 IDB 시작 시점을 예측하는 PN 코드 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 인지무선 통신시스템에서 고정된 자원을 통해 PN 코드를 확산하여 장치(예: 기지국, 단말) 식별자를 방송함으로써, 검출장치에서 복잡한 동기화 없이 고유한 장치 식별자를 검출하는 이점이 있다. 또한 검출장치에서 전파지연을 보상하여 고유한 장치 식별자를 검출할 수 있다.
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 인지무선(Cognitive Radio) 통신시스템에서 의사 잡음(Pseudo Noise: 이하 "PN"라 칭함) 코드를 이용하여 고정된 복수의 부반송파들을 통해 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: 이하 "IDB"라 칭함)을 위한 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다.
이하, 본 발명은 인지무선(Cognitive Radio) 통신시스템에서 의사 미리 설정된 코드를 이용하여 고정된 복수의 부반송파들을 통해 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: 이하 "IDB"라 칭함)을 위한 방법 및 장치에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 상기 미리 설정된 코드로써 의사 잡음(Pseudo Noise: 이하 "PN"라 칭함) 코드를 일례로 설명한다. 상기 미리 설정된 코드는 송수신기간 미리 약속된 직교 시퀀스 또는 상기 PN 코드를 대체할 코드를 사용할 수도 있음은 물론이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 2를 참조하면, 기지국은 200 단계에서 기정의된 규칙에 따라 IDB을 스케줄링한다. 예를 들면, 단말들의 위치에 따라 인접한 위치에 있는 단말들은 그룹핑 혹은 클러스터링한 후 우선순위를 정하여 스케줄링한다.
이후, 상기 기지국은 202 단계에서 스케줄링된 적어도 하나 이상의 단말들에게 IDB_REQ 메시지를 유니캐스팅 혹은 멀티캐스팅한다. 상기 IDB_REQ 메시지는 할당된 PN 코드의 인덱스, 할당된 슬롯의 인덱스, IDB 시작과 종료 시점을 포함한다.
Syntax Size Notes
IDB-REQ_Message_Format() {
Management Message Type 8 bits
Transaction ID 16 bits The connection ID of a terminal or a cluster
Confirmation Needed 1 bit Indicates whether or not the terminal is required by the BS to confirm, with a IDB-RSP message, the receipt of this message. 0 = No confirmation needed (default) 1 = Confirmation needed
Starting Super-frame Index 8 bits The index of super-frame from the beginning of which IDB starts.
Ending Super-frame Index 8 bits The index of super-frame at the end of which IDB ends.
PN Sequence Index 8 bits The index of PN sequence used for IDB
Pilot Pattern (optional) 4 bits Type of pilot insertion pattern if any.
Reserved 3 bits
}
상기 <표 1>를 참조하면, IDB 메시지에는 Transaction ID, Confirmation Needed, Starting Super-frame Index, Ending Super-frame Index, PN Sequence Index, Piot Pattern 정보 등을 포함하고 있다. 상기 Transaction ID 정보는 단말 혹은 클러스터의 연결 식별자(Connection ID)이고, 상기 Confirmation Needed 정보는 IDB_REQ 메시지의 확인 여부를 단말로부터 IDB_RSP 메시지를 수신할지를 결정하는 정보로 Confirmation Needed=0이면, IDB_RSP 메시지를 수신하지 않고, Confirmation Needed=1이면 수신하게 된다. 다른 실시예에 따라 상기 IDB_REQ 메시지의 확인 여부가 필요 없을 경우 상기 Confirmation Needed 정보는 생략될 수 있다. 상기 Starting Super-frame Index 정보는 IDB 시작 프레임의 인덱스이고, 상기 Ending Super-frame Index 정보는 IDB 종료 프레임의 인덱스이다. 상기 PN Sequence Index는 IDB를 위한 PN 코드 정보로써, 미리 약속된 PN 코드들 중 해당 단말에 할당한 PN 코드의 인덱스이고, 상기 Pilot Pattern은 만약 있다면 파일롯 삽입 패턴 정보이다. 상기 <표 1>에는 도시하지 않았지만, 상기 IDB 메시지에 PN 코드 전송의 반복패턴 등이 더 추가될 수 있다.
이후, 상기 기지국은 204 단계에서 IDB 스케줄링이 필요한지를 판단하여 필요할 시 상기 200 단계로 진행하여 IDB 스케줄링을 수행한다. 만약, IDB 스케줄링이 필요 없으면 IDB 스케줄링 절차를 종료한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 3을 참조하면, 단말은 300 단계에서 기지국으로부터 IDB_REQ 메시지 수신할 시, 302 단계로 진행하여 상기 IDB_REQ 메시지에 포함된 정보(상기 <표 1> 참조) 중 Confirmation Needed=0이면, IDB_RSP 메시지를 전송하지 않고, Confirmation Needed=1이면 IDB_RSP 메시지를 전송한다. 다른 실시예에 따라 상기 IDB_REQ 메시지를 수신하면, 상기 IDB_RSP 메시지를 전송하지 않고 바로 304 단계로 진입할 수도 있다.
상기 IDB_RSP 메시지 포맷은 하기 <표 2>와 같다.
Syntax Size Note
IDB-RSP_Message_Format(){
Management Message Type 8 bits
Transation ID 16 bits
Connection Code 8 bits
}
상기 IDB_RSP 메시지는 관리 메시지 형태(Management Message Type) 정보, 연결 식별자(Transation ID) 정보, 확인 코드(Connection Code) 정보 등이 포함된다.
이후, 상기 단말은 304 단계로 진행하여 할당된 PN 코드와 데이터 심볼을 매핑한다. 상기 데이터 심볼은 장치 식별자(예: 기지국/단말의 MAC 주소) 정보이다. 상기 PN 코드는 상기 기지국으로부터 수신된 PN 코드 인덱스를 참조하여, 하기 도 7에 도시된 PN 코드 생성기를 통해 생성된다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 PN 코드의 길이는 미리 설정된 함수, 일례로 다항식 1+x1+x4+x7+x15에 의해 고정된 부반송파의 개수만큼 출력된다. 다시 말해 PN 코드의 길이는 IDB를 위해 할당된 고정 부반송파의 개수와 같다.
상기 생성된 PN 코드는 소정의 변조방식에 따라 변조되어 부반송파와 매핑된다. 예를 들면, 상기 PN 코드 길이가 28비트이고, 고정된 부반송파 개수가 28일 때, 28비트 PN 코드는 28개의 부반송파들과 일대일 매핑이된다. 일대일 매핑은 주파수 오름 차순에 따라 낮은 인덱스의 비트는 낮은 주파수 인덱스의 부반송파에 변조된다. 혹은 주파수 내림 차순에 따라 낮은 인덱스의 비트는 높은 주파수 인덱스의 부반송파에 변조된다. 또는 구현에 따라 PN 코드의 28비트는 28개의 부반송파들과 랜덤하게 일대일 매핑이 된다.
하기 도 8 내지 도 9에서 할당된 PN 코드와 데이터 심볼 매핑 예를 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 PN 코드와 데이터 심볼 매핑 예를 도시하고 있다. 여기서, 상향링크 프레임은 7개 OFDM 심볼들을 포함한다고 가정한다. 장치 식별자 방송을 위해 28개의 고정된 부반송파들(혹은 하나의 부채널)(810)이 사용된다고 가정한다.
OFDM 프레임은 다수의 부반송파들(세로축)와 다수의 슬롯(혹은 심볼)(가로축)으로 구성되며, 상향링크 OFDM 프레임 구간 동안에 장치 식별자 정보가 PN 코드와 매핑되어 전송된다. 상기 도 8에서 하향링크 프레임은 구간은 도시하지 않았다. 도 8 (a)와 도 8 (b)는 상기 부반송파들(혹은 하나의 부채널)(810)을 확대하여 도시한 도면이다.
상기 도 8 (a)을 참조하면, 1번째 OFMA 심볼(800), 4번째 OFMA 심볼(802), 7번째 OFDM 심볼(804) 구간에서는 다수의 부반송파들과 PN 코드가 일대일 매핑되어 확산된다. 이때 1번째 OFMA 심볼(800), 4번째 OFMA 심볼(802), 7번째 OFDM 심볼(804) 구간에서는 PN 코드 심볼 벡터
Figure 112008019272946-PAT00001
만이 전송된다. 2번째 OFMA 심볼(801), 3번째 OFMA 심볼(803), 5번째 OFDM 심볼(805), 6번째 OFDM 심볼(807) 심볼구간에서는
Figure 112008019272946-PAT00002
심볼 벡터가 전송된다. 상기
Figure 112008019272946-PAT00003
는 i 번째 데이터 심볼로써 장치 식별자 정보를 구성하는 데이터 심벌들 중 하나를 나타낸다.
상기 장치 식별자 정보의 데이터를 96비트로 가정하면 순환 잉여 검사(Cyclic Redundancy Check:CRC) 비트까지 고려하게 되면 128비트 정도가 될 수 있다. 일례로써, 상기 장치 식별자 정보는 MAC(Medium Access Control) ID가 사용될 수 있다.
여기서 상기 장치 식별자 정보를 한 개 프레임을 통해 전부 전송할 수 없기 때문에, 다수의 프레임을 통해 상기 장치 식별자 정보를 구성하는 데이터 심볼들을 전송해야 한다. 예를 들면, 상기
Figure 112008019272946-PAT00004
를 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조방식으로 변조하게 되면, 상향링크의 7개 OFDM 심볼 중 2번째 OFMA 심볼(801), 3번째 OFMA 심볼(803), 5번째 OFDM 심볼(805), 6번째 OFDM 심볼(807)을 전송할 시, 한 프레임을 통해 8비트(4*2)를 전송할 수 있다. 따라서, 상기 장치 식별자 정보가 128 비트라고 가정하면, 하나의 장치 식별자 정보를 전송하기 위해서는 총 16(8*16=128)개의 프레임이 필요하다.
그리고, 이때 장치 식별자 전송과 상향링크 데이터 버스트(809)는 동시에 전송된다. 단말이 동일한 전력으로 전송한다면, IDB 부반송파의 전력밀도는 상향링크 버스트 할당의 불확실성 때문에 변할 수 있다. 한편, 상기 장치 식별자 정보는 기정의된 패턴으로 비트 랜덤화(bit-randomizer)에 의해 스크램블(scramble)될 수 있다.
구현에 따라서, PN 코드 전송의 패턴은 상기 도 8 (b)와 같이 구성할 수 도 있다. 1번째 OFMA 심볼(820), 3번째 OFMA 심볼(822), 5번째 OFDM 심볼(824), 7번째 OFDM 심볼(826) 구간에서는 다수의 부반송파들과 PN 코드가 일대일 매핑되어 확산된다. 이때 1번째 OFMA 심볼(820), 3번째 OFMA 심볼(822), 5번째 OFDM 심볼(824), 7번째 OFDM 심볼(826) 구간에서는 PN 코드 심볼 벡터
Figure 112008019272946-PAT00005
만이 전송된다. 2번째 OFMA 심볼(821), 4번째 OFMA 심볼(823), 6번째 OFDM 심볼(825) 심볼구간에서는
Figure 112008019272946-PAT00006
심볼 벡터가 전송된다.
상기 도 8 (c)를 참조하면, 하나의 부채널(고정된 다수의 부반송파들로 이루어짐)을 통해 두 개의 단말의 식별자 정보를 전송할 수 있다.
예를 들면, 두 개의 단말들에 대해 식별자 정보를 방송하기 위해서는 2개 슬롯이 필요하며, 하나의 부채널에서 2개의 슬롯을 구현하기 위해서 고정된 부반송파들의 개수를 1/2로 나누어 사용할 수 있다. 즉 고정된 부반송파가 28개라고 하면 14개 부반송파가 하나의 슬롯을 구성하게 된다. 다른 실시예에 따라서, 단말들 각각에 서로 다른 PN 코드를 할당하여, 두 개의 부채널(56개 부반송파)을 통해 각각 두 단말의 식별자 정보를 전송할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 PN 코드와 데이터 심볼 매핑 예를 도시하고 있다. 상향링크 프레임은 7개의 OFDM 심볼을 포함한다고 가정한다. 그리고, 장치 식별자 전송을 위해 28개의 고정된 부반송파들(혹은 하나의 부채널)이 사용된다고 가정한다.
상기 도 9를 참조하면, 단말 1을 위해 28개 부반송파 중 14개 부반송파를 할당하여(900) 1번째 OFMA 심볼, 4번째 OFMA 심볼, 7번째 OFDM 심볼 구간에 PN 코드 심볼 벡터
Figure 112008019272946-PAT00007
만이 전송된다. 2번째 OFMA 심볼, 3번째 OFMA 심볼, 5번째 OFDM 심볼, 6번째 OFDM 심볼 구간에서는
Figure 112008019272946-PAT00008
심볼 벡터가 전송된다. 상기
Figure 112008019272946-PAT00009
는 데이터 심볼로 장치 식별자 정보의 심벌이다. 상기 도 8 (a)에서는 2번째 OFMA 심볼, 3번째 OFMA 심볼, 5번째 OFDM 심볼, 6번째 OFDM 심볼 구간에서 PN 코드와
Figure 112008019272946-PAT00010
이 곱해져서 전송되지만, 상기 도 9에서는
Figure 112008019272946-PAT00011
심볼 벡터만 전송된다. 이때 한 프레임 동안에
Figure 112008019272946-PAT00012
데이터 심벌이 전송되어 112 비트를 전송할 수 있다.
마찬가지로, 나머지 14개의 부반송파들은 단말 2에 할당하여(910) 1번째 OFMA 심볼, 4번째 OFMA 심볼, 7번째 OFDM 심볼 구간에 PN 코드 심볼 벡터
Figure 112008019272946-PAT00013
만이 전송된다. 2번째 OFMA 심볼, 3번째 OFMA 심볼, 5번째 OFDM 심볼, 6번째 OFDM 심볼 구간에서는
Figure 112008019272946-PAT00014
심볼 벡터가 전송된다. 다른 실시예에 따라서, 단말들 각각에 서로 다른 PN 코드를 할당하여, 두 개의 부채널(sub-channel)을 통해 각각 두 단말의 식별자 정보를 전송할 수도 있다.
이후, 상기 단말은 306 단계에서 IDB 스케줄링 시점에 상기 도 8 혹은 상기 9에 의해 생성된 IDB 신호를 방송한다.
이후, 상기 단말은 본 발명의 장치 식별자 방송을 위한 절차를 종료한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시장치 동작 흐름도를 도시하고 있다.
상기 도 4를 참조하면, 감시장치는 400 단계에서 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 시간영역에서 수신된 기저대역 신호를 샘플링을 수행한 후, PN 코드를 이용하여 상관을 수행한다.
이후, 상기 감시장치는 402 단계에서 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하여 IDB 시작 시점을 예측한다.
이후, 상기 감시장치는 404 단계에서 IDB 신호의 시작시점으로부터 FFT(Fast Fourier transform) 연산을 수행한다.
이후, 상기 감시장치는 406 단계에서 파일롯 심볼을 이용하여 주파수 영역에서 채널추정을 수행한다. 여기서 상기 파일롯 심볼과 데이터 심볼의 구분은 상기 도 8과 상기 도 9와 관련된 실시예들에 따라 정의된 PN 코드 및 장치 식별자 정보와 부채널(또는 부반송파)간의 미리 약속된 매핑 관계를 통해 알아 낼 수 있다.
이후, 상기 감시장치는 408 단계에서 추정된 채널 이득을 이용하여 IDB 데이터를 복조한 후 복호를 수행한다.
이후, 상기 감시장치는 장치 식별자 검출 절차를 종료한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 장치를 도시하고 있다.
상기 단말 장치는 OFDM 수신기(500), 프레임 처리기(502), 제어부(504), PN 코드 생성부(506), IDB 스케줄링부(508), 프레임 생성부(510), OFDM 송신기(512)를 포함하여 구성된다.
상기 OFDM 수신기(500)는 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 기저대역의 신호를 샘플링한 후 FFT 연산을 수행하여 시간영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 그리고 변조방식에 따른 복조를 수행하고 복호화한다.
상기 프레임 처리기(502)는 프레임 단위로 제어 메시지 및 데이터 메시지를 처리하여 상기 제어부(504)로 출력한다.
상기 제어부(504)는 인지무선 통신방식에 따라 단말의 전반적인 제어를 수행한다.
상기 PN 코드 생성부(506)는 미리 설정된 함수, 일례로 다항식 1+x1+x4+x7+x15에 따라 고정된 부반송파의 개수만큼 PN 코드를 생성하여 상기 제어부(504)로 제공한다. 상기 PN 코드의 초기 씨드(seed) 값은 장치 식별자에 의해 결정된다. 또한 상기 PN 코드의 길이는 IDB를 위해 할당된 고정 부반송파의 개수와 같다.
상기 IDB 스케줄링부(508)는 기지국으로부터 수신한 IDB_REQ 메시지 정보로부터 IDB 시작 시점과 종료 시점을 확인하여, IDB 시작 시점 및 IDB 종료 시점에 상기 제어부(504)에 알려준다.
상기 프레임 생성부(510)는 상기 제어부(504)로부터 할당된 PN 코드와 장치 식별자 정보를 기정의된 패턴(상기 도 8 내지 상기 도 9 참조)으로 매핑하여 상기 OFDM 송신기(512)로 출력하다.
상기 OFDM 송신기(512)는 상기 프레임 생성부(510)로부터의 데이터를 고정된 부반송파에 매핑하여 FFT 연산을 수행하여 FFT 연산을 수행하여 주파수영역의 신호를 시간영역의 신호로 변환한다. 또한 기저대역의 신호를 RF 신호로 변환하여 송신한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시장치를 도시하고 있다.
상기 도 6을 참조하면, IDB 감시장치는 RF 처리기(600), 샘플링기(602), 상관기(604), PN 코드 검출기(606), FFT 연산기(608), 복조부(610), 복호기(612), 채널추정기(614)를 포함하여 구성된다.
상기 RF 처리기(600)는 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 상기 샘플링기(602)는 시간영역에서 수신된 기저대역 신호를 샘플링 주기에 따라 샘플링을 수행하여 상기 상관기(604)로 출력한다.
상기 상관기(604)는 상기 샘플링기(602)로부터의 출력신호에 대해
Figure 112008019272946-PAT00015
으로 상관을 수행한다. 상기
Figure 112008019272946-PAT00016
는
Figure 112008019272946-PAT00017
의 IFFT 연산에 의해 PN 코드이다.
상기 PN 코드 검출기(606)는 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하고, IDB 신호의 시작점과 IDB 전송 패턴을 결정한다. 상기 IDB 전송 패턴의 예를 들면, 16개 프레임을 슈퍼 프레임이라고 할 시, 홀수 번째 프레임(1,3,5,7,9,11,13,15)에 IDB 정보를 포함시켜 전송하고, 짝수 번째 프레임(0,2,4,6,8,10,12,14)에는 IDB 정보를 포함하지 않는다.
도 10을 참조하면, 인지무선 시스템의 기지국에서 상기 IDB 패턴을 결정하여 단말로 알려주면, 1000 단계에서 상기 단말에서 슈퍼 프레임 단위로 IDB 방송을 하되, 오버헤드 등을 고려하여 홀수 번째 슈퍼 프레임(1,3,5,7,9,11,13,15)에만 IDB 정보를 포함시켜 전송한다.
감시장치는 1020 단계에서 임의의 시간에 기정의된 PN 코드의 길이에 따라 슈퍼프레임을 구성하는 16개 프레임들에 각각 상관을 수행하게 한다. 이때 IDB 구간(1010_1, 1010_2, 1010_3)에서 각 프레임별에 대해서 상관 계수가 최대가 되고, 나머지 구간(IDB 구간이 아닌 구간)에서 상관 계수는 최소가 된다(1030).
상기 FFT 연산기(608)는 FFT 연산을 수행하여 시간영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 상기 복조부(610)는 변조방식에 따라 변조를 수행하고, 상기 복호기(612)는 상기 복조부(610)로부터 복조된 데이터를 복호화하여 장치 식별자 정보를 출력한다. 상기 채널추정기(614)는 상기 FFT 연산기(608)로부터 파일롯 심볼를 추출하여 채널추정을 수행한다.
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 종래 기술에 따른 무선인지 시스템에서 간섭이 발생할 시 감시장치에서 간섭을 일으키는 단말의 고유 식별자(예: MAC ID)를 감시하는 예시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 동작 흐름도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 동작 흐름도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 검출하는 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 장치도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자를 검출하는 장치도,
도 7은 본 발명에 따른 PN 코드 생성기,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 선택 패턴에 따라 PN 코드 및 식별자 정보와 부반송파와 매핑 관계 및 프레임 구조,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 선택 패턴에 따라 PN 코드 및 식별자 정보와 부반송파와 매핑 관계 및 프레임 구조 및,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 IDB 전송 패턴에 따른 IDB 검출 예시도.

Claims (26)

  1. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 동작 방법에 있어서,
    기정의된 규칙에 따라 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB)을 스케줄링하는 과정과,
    상기 스케줄링된 적어도 하나 이상의 단말들에게 IDB_REQ 메시지를 유니캐스팅 혹은 멀티캐스팅하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 IDB_REQ 메시지는 단말 혹은 클러스터별로 할당한 PN 코드의 인덱스, 할당된 슬롯의 인덱스, IDB 시작과 종료 시점을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 IDB 스케줄링은 다수의 단말들을 그룹핑 혹은 클러스터링하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 동작 방법에 있어서,
    기지국으로부터 장치 식별자 방송 요청 메시지(IDB_REQ) 수신하는 과정과,
    상기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 과정과,
    상기 IDB 스케줄링 시점에 상기 IDB 신호를 방송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 IDB_REQ 메시지에 대한 장치 식별자 방송 응답 메시지(IDB_RSP) 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 PN 코드는 코드간 직교성을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 데이터 심볼은 장치 식별자 정보인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 장치 식별자 정보는 단말 혹은 기지국의 MAC 주소인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 과정은,
    상기 PN 코드를 생성하는 과정과,
    상기 PN 코드를 기정의된 패턴에 따라 부반송파와 매핑한 후 상기 PN 코드 정보만 존재하는 제 1 슬롯 영역을 구성하고, 장치 식별자 정보가 존재하는 제 2 슬롯 영역을 구성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 슬롯 영역과 상기 제 2 슬롯 영역은 기정의된 패턴에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시방법에 있어서,
    장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB) 신호를 수신하는 과정과,
    상기 IDB 신호에 대해 해당 PN 코드를 이용하여 상관을 수행하는 과정과,
    상기 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하고 IDB 시작 시점을 예측하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 예측된 IDB 신호의 시작시점으로부터 FFT(Fast Fourier transform) 연산을 수행하여 주파수 영역에서 데이터 심볼과 파일롯 심볼을 출력하는 과정과,
    상기 파일롯 심볼을 이용하여 주파수 영역에서 채널추정을 수행하는 과정과,
    상기 추정된 채널 이득을 이용하여 IDB 데이터를 복조한 후 복호를 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB) 신호를 수신하는 과정은,
    상기 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하고, 시간영역에서 수신된 기저대역 신호를 샘플링 주기에 따라 샘플링을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 기지국 장치에 있어서,
    기정의된 규칙에 따라 장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB)을 스케줄링하는 스케줄링부와,
    상기 스케줄링된 적어도 하나 이상의 단말들에게 IDB_REQ 메시지를 유니캐스팅 혹은 멀티캐스팅하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 IDB_REQ 메시지는 단말 혹은 클러스터별로 할당한 PN 코드의 인덱스, 할당된 슬롯의 인덱스, IDB 시작과 종료 시점을 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 IDB 스케줄링은 다수의 단말들을 그룹핑 혹은 클러스터링하여 수행하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 단말 장치에 있어서,
    기지국으로부터 장치 식별자 방송 요청 메시지(IDB_REQ) 수신하는 수신부와,
    상기 IDB_REQ 메시지를 참조하여, 의사 잡음(Pseudo Noise: PN) 코드와 데이터 심볼들을 적어도 하나 이상의 부반송파들과 매핑하여 IDB 신호를 생성하는 PN 코드 생성부와,
    상기 IDB 스케줄링 시점에 상기 IDB 신호를 방송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 IDB_REQ 메시지에 대한 장치 식별자 방송 응답 메시지(IDB_RSP) 송신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 PN 코드는 코드간 직교성을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 데이터 심볼은 장치 식별자 정보인 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 장치 식별자 정보는 단말 혹은 기지국의 MAC 주소인 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 PN 코드를 기정의된 패턴에 따라 부반송파와 매핑한 후 상기 PN 코드 정보만 존재하는 제 1 슬롯 영역을 구성하고, 장치 식별자 정보가 존재하는 제 2 슬롯 영역을 구성하는 프레임 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 슬롯 영역과 상기 제 2 슬롯 영역은 기정의된 패턴에 따라 결정되 는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 인지무선 통신시스템에서 장치 식별자 방송을 위한 감시장치에 있어서,
    장치 식별자 방송(IDentification Broadcasting: IDB) 신호를 수신하는 수신부와
    상기 IDB 신호에 대해 해당 PN 코드를 이용하여 상관을 수행하는 상관부와,
    상기 상관 결과로부터 PN 코드를 검출하고 IDB 시작 시점을 예측하는 PN 코드 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 예측된 IDB 신호의 시작시점으로부터 FFT(Fast Fourier transform) 연산을 수행하여 주파수 영역에서 데이터 심볼과 파일롯 심볼을 출력하는 FFT 연산기와,
    상기 파일롯 심볼을 이용하여 주파수 영역에서 채널추정을 수행하는 채널 추정부와,
    상기 추정된 채널 이득을 이용하여 IDB 데이터를 복조한 후 복호를 수행하는 복조/복호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 24항에 있어서,
    상기 수신부는
    상기 수신된 RF 신호를 기저대역 신호로 변환하는 RF 처리기와,
    시간영역에서 수신된 기저대역 신호를 샘플링 주기에 따라 샘플링을 수행하는 샘플링기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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