KR101087287B1 - Method for primary user detecting in a cognitive radio systems - Google Patents

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Abstract

휴지 기간(QP: Quiet Period) 없이 우선 사용자(PU: Primary User)의 검출이 가능토록 한 무선인지(CR: Cognitive Radio) 시스템에서 우선 사용자 검출방법이 개시된다.A user detection method is disclosed in a Cognitive Radio (CR) system in which a primary user (PU) can be detected without a Quiet Period (QP).

개시된 무선인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법은, 무선 인지 시스템에서 무선 인지 사용자(수신자 또는 검출기)들이, 파일럿 채널을 통해 수신된 신호로부터 이미 알고 있는 파일럿 신호를 제거하고, 상기 파일럿 신호 제거 후 수신된 신호의 세기를 기반으로 별도의 휴지기간 없이 우선 사용자의 존재 여부를 검출함으로써, 휴지기간 없이 우선 사용자를 정확하게 검출할 수 있으므로, 채널 사용 효율을 높일 수 있게 되는 것이다.In the disclosed wireless cognitive system, first, a user detection method includes removing a pilot signal already known by a wireless cognitive user (receiver or detector) from a signal received through a pilot channel in a wireless cognitive system, and receiving the received signal after removing the pilot signal. By detecting the presence of a user without a separate idle period based on the strength of the user, it is possible to accurately detect the first user without a idle period, thereby increasing the channel usage efficiency.

무선 인지 시스템, 비-휴지기간, 우선 사용자, 우선 사용자 검출, 파일럿 Wireless Cognitive System, Non-Pause Period, Preferred User, Preferred User Detection, Pilot

Description

무선인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법{Method for primary user detecting in a cognitive radio systems} Method for primary user detecting in a cognitive radio systems

본 발명은 무선인지(CR: Cognitive Radio) 시스템에서 우선사용자(PU: Primary User) 검출에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴지 기간(QP: Quiet Period) 없이 우선 사용자의 검출이 가능토록 한 무선인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to primary user (PU) detection in a cognitive radio (CR) system, and more particularly, a wireless cognitive system that enables the detection of a primary user without a quiet period (QP). First of all, the present invention relates to a user detection method.

일반적으로, 이동통신, 디지털 멀티미디어 방송(DMB: Digital Multimedia Broadcasting)뿐만 아니라 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network), 텔레매틱스, 홈 네트워크 등을 이용한 유비쿼터스 시대에는 전파도 유비쿼터스하게 이용됨에 따라 유한한 자원인 전파의 활용에 변화가 요구되고 있다. 따라서, 독점적으로 사용하던 전파의 효율성을 높이는 방법으로 전파의 유연한 이용(Flexible Use)이라는 새로운 개념의 시스템에 대한 연구가 진행되어 왔다. J.Mitola는 주파수가 할당되어있지만 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 무선 인지(CR) 개념을 제시하였다.In general, in the ubiquitous era using ubiquitous sensor network (USN: Ubiquitous Sensor Network), telematics, home network, etc. as well as mobile communication and digital multimedia broadcasting (DMB), radio waves are used ubiquitous, which is a finite resource. Changes in the use of radio waves are required. Therefore, research has been conducted on a new concept system of flexible use as a method of increasing the efficiency of propagation used exclusively. J.Mitola proposed a wireless recognition (CR) concept that can detect frequencies that are allocated but are not actually used and are vacant and can be effectively shared.

다시 말해, 무선 인지(CR) 시스템은 원래 허가된 우선 사용자들(PUs)에게 할당되었지만 특정 시간과 특정 위치에서 사용되지 않는 스펙트럼 밴드를 이용하고자 한 것이다. 우선 사용자가 새롭게 활성화되면 무선 인지 시스템은 스펙트럼 밴드를 옮겨야 한다. 따라서 우선 사용자의 존재를 검출하는 것은 무선 인지 시스템에서 가장 중요한 과제 중의 하나이다.In other words, a radio aware (CR) system is intended to use spectrum bands that were originally assigned to authorized preferred users (PUs) but are not used at a particular time and location. First, when the user is newly activated, the radio recognition system must shift the spectrum band. Therefore, detecting the presence of a user is one of the most important tasks in a wireless recognition system.

무선 인지 사용자들 자체로부터의 간섭없이 우선 사용자를 검출하기 위하여, 무선 인지 시스템은 통상 모든 무선 인지 사용자들이 채널에 접근하지 않는 휴지 기간(QP)을 가지게 된다. 그러나 휴지 기간을 사용하면 무선 인지 시스템의 채널 활용도가 저하되고 무선 인지 사용자들의 서비스 품질(QoS: Quality of Service)도 열악하게 한다.In order to detect a user first without interference from the radio aware users themselves, the radio aware system typically has a period of idleness (QP) in which not all radio aware users access the channel. However, using the idle period reduces the channel utilization of the wireless recognition system and worsens the quality of service (QoS) of the wireless recognition users.

이러한 어려움을 극복하기 위하여 근래에 휴지 기간이 없는 우선 사용자 검출 방식이 S.S.Jeong, W.S.Jeon, and D.G.Jeong, "Dynamic channel sensing management for OFDMA-based cognitive radio systems," in Proc.IEEE VTC 2007-Spring, Dublin, Ireland, Apt. 2007.과 S.S.Jeong, W.S.Jeon, and D.G.Jeong, "Nonquiet primary user detection for OFDMA-based cognitive radio systems," IEEE Trans. Wireless Commun, in revision, 2008.에 제안되었다. 이는 무선 인지 사용자들이 데이터 전송을 위해 활용되는 부반송파들을 사용함으로써 우선 사용자를 검출하는 직교주파수 분할 다중접속(OFDMA)에 기반한 무선 인지 시스템용 비-휴지기간 우선 사용자 검출 방식이다.In order to overcome this difficulty, the preferred user detection method without a rest period has recently been SSJeong, WSJeon, and DGJeong, "Dynamic channel sensing management for OFDMA-based cognitive radio systems," in Proc.IEEE VTC 2007-Spring, Dublin, Ireland, Apt. 2007. and S.S.Jeong, W.S.Jeon, and D.G.Jeong, "Nonquiet primary user detection for OFDMA-based cognitive radio systems," IEEE Trans. Proposed in Wireless Commun, in revision, 2008. This is a non-pause period first user detection scheme for a wireless recognition system based on Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), which detects a user first by using subcarriers utilized for data transmission by wireless aware users.

이 방식은 무선 인지 시스템과 우선 사용자 양자의 성능을 개선할 수 있지 만, 데이터 부 반송파만을 고려하며, 우선 사용자 검출을 위한 파일럿(Pilot) 부반송파를 사용하지 않는다.This method can improve the performance of both the radio recognition system and the preferred user, but only considers the data subcarrier and does not use the pilot subcarrier for user detection.

또 다른 방식으로서, D.Chen, J. Li, and J.Ma, "In-band sensing without quite period in cognitive radio," in Proc. IEEE WCNC 2008, Las Vegas, USA, Apr, 2008.에 파일럿 시그널 내의 보상 기호쌍(complementary symbol couple: CSC)를 사용하는 우선 사용자 검출 방식이 제안되었다. 무선 인지 시스템의 2개의 인접한 파일럿 심벌의 합이 0일 때, 보상 조건을 만족한다. 보상 조건을 만족하는 2개의 OFDM 심벌이 추가되면, 파일럿 간섭은 0이 되는 반면 노이즈와 우선 사용자 신호는 여전히 남게 된다. 결국, 휴지 기간이 없는 사용자 검출은 단순하게 달성될 수 있다. 하지만, 이의 검출 성능은 일부 파일럿 심벌만이 보상 조건을 만족하기 때문에 매우 제한적이다.As another approach, D. Chen, J. Li, and J. Ma, "In-band sensing without quite period in cognitive radio," in Proc. In IEEE WCNC 2008, Las Vegas, USA, Apr, 2008, a preferred user detection scheme using a complementary symbol couple (CSC) in a pilot signal has been proposed. When the sum of two adjacent pilot symbols of the radio recognition system is zero, the compensation condition is satisfied. If two OFDM symbols satisfying the compensation conditions are added, the pilot interference will be zero while the noise and preferred user signal will still remain. As a result, user detection without a rest period can simply be achieved. However, its detection performance is very limited because only some pilot symbols satisfy the compensation conditions.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출을 위해 제시된 다양한 방법들로부터 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Accordingly, the present invention has been proposed to solve various problems arising from various methods proposed for user detection in the conventional radio recognition system as described above.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 휴지 기간(QP: Quiet Period) 없이 우선 사용자의 검출이 가능토록 한 무선인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a first user detection method in a wireless cognitive system capable of first detecting a user without a Quiet Period (QP).

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 파일럿 제거에 기반한 휴지 기간 없는 우선 사용자 검출 방법을 제공하여, 채널 활용도를 높일 수 있도록 한 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a preferred user detection method in a radio recognition system capable of increasing channel utilization by providing a priority user detection method without a rest period based on pilot cancellation.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법"은,According to the present invention for solving the above problems, "a method of detecting a user first in a wireless recognition system",

무선 인지 시스템에서 무선 인지 사용자(수신자)들이 우선 사용자를 검출하는 방법에 있어서,In a method of detecting a user first, the wireless recognition users (recipients) in the wireless recognition system,

파일럿 채널을 통해 수신된 신호로부터 이미 알고 있는 파일럿 신호를 제거하고, 상기 파일럿 신호 제거 후 수신된 신호의 세기를 기반으로 별도의 휴지기간 없이 우선 사용자의 존재 여부를 검출하는 우선 사용자 검출과정을 포함한다.Removing a pilot signal that is already known from a signal received through a pilot channel, and detecting a presence of a preferred user without a rest period based on the strength of the received signal after removing the pilot signal; .

본 발명에 따른 우선 사용자 검출과정은,Priority user detection process according to the present invention,

수신된 신호 샘플을 수집하는 샘플링단계와;A sampling step of collecting received signal samples;

상기 수신된 신호 샘플과 이미 알려진 파일럿 시퀀스를 이용하여 채널 계수를 산출하는 채널 추정단계와;Calculating a channel coefficient using the received signal sample and a known pilot sequence;

상기 수신된 신호 샘플로부터 파일럿 간섭을 제거하는 파일럿 제거단계와;Pilot canceling the pilot interference from the received signal sample;

상기 파일럿 간섭이 제거된 수신 신호 샘플의 통계를 수행하고, 통계치와 우선 사용자의 존재를 결정하기 위해 설정된 기준치를 비교하여 우선 사용자의 존재를 결정하는 의사결정단계를 포함한다. And performing a statistic of the received signal sample from which the pilot interference has been removed, and comparing the statistic with a reference value set for determining the presence of the user first.

본 발명에 따르면, 파일럿 제거에 기반하고 휴지 기간 없이 우선 사용자 검출이 가능하므로, 채널 활용도를 높일 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the user detection is possible based on pilot elimination and without a rest period, there is an advantage of increasing channel utilization.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, described in detail with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 파일럿 신호의 정보 내용이 시스템 내의 다른 모든 무선 인지 사용자들에게 우선적으로 알려져 있으므로, 수신자(즉, 검출기) 무선 인지 사용자들은 이를 수신된 신호로부터 용이하게 제거할 수 있다는 것을 고려한 것이다. 만일, 파일럿 제거 이후에 파일럿 신호가 특정 채널(들)(예를 들면, OFDM 시스템들 내의 파일럿 부반송파들)을 통하여 전송되고 무선 인지 사용자들이 채널(들)에 우선 사용자의 존재를 확인하면, 휴지 기간이 없는 우선 사용자 검출을 수행할 수 있다. 제안된 개념이 특정 채널 상의 파일럿 신호를 사용하는 어떠한 시스템에도 적용될 수 있지만, 설명의 편의를 위하여 본 발명에서는 일부 부반송파들이 파일럿 신호에 지정되는 IEEE 802.22와 같은 OFDMA 기반 무선 인지 시스템에 대해서만 고려한다. 본 발명은 종래의 방식과 반대로, 우선 사용자 검출을 위한 파일럿 부반송파들의 모든 OFDM 심벌을 사용할 수 있으므로, 무선 인지 사용자들은 제안된 방식으로 더 나은 성능을 성취할 수 있게 되며, 이하에서는 이를 좀 더 구체적으로 설명한다.The present invention contemplates that the information content of the pilot signal is preferentially known to all other radio aware users in the system, so that receiver (ie, detector) radio aware users can easily remove it from the received signal. If, after pilot cancellation, a pilot signal is transmitted over a particular channel (s) (eg, pilot subcarriers in OFDM systems) and radio-aware users confirm the presence of the user in the channel (s) first, the dormant period Priority user detection without this can be performed. Although the proposed concept can be applied to any system using a pilot signal on a specific channel, for convenience of description, the present invention only considers an OFDMA based radio recognition system such as IEEE 802.22 in which some subcarriers are assigned to a pilot signal. In contrast to the conventional scheme, firstly, all OFDM symbols of pilot subcarriers for user detection can be used, so that radio-aware users can achieve better performance in the proposed scheme, which will be described in more detail below. Explain.

먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 일반적인 OFDMA 기반 무선 인지 시스템을 살펴 보면 다음과 같다.First, prior to describing the present invention, a general OFDMA-based wireless recognition system is as follows.

무선 인지 시스템의 스펙트럼 대역은 동일하게 이격되는 다중 부반송파로 분할된다. 이들 중에서 M 부반송파들은 모든 무선 인지 사용자들에게 알려진 파일럿 시퀀스를 전송하기 위해 사용된다. 파일럿 신호는 채널 추정(channel estimation)과 동기화를 위해 공통으로 사용된다. 본 발명은 단일 무선 인지 송신기(예를 들면, 무선 인지 셀의 다운 링크)를 가지는 시스템과 다중 무선 인지 송신기(예를 들면, 무선 인지 셀의 업링크)를 가지는 시스템 양자에 적용될 수 있다. 전자의 경우에 있어서, 단일 무선 인지 송신기는 모든 파일럿 부반송파들을 사용하며, 후자의 경우에는 파일럿 부반송파들은 다중 무선 인지 송신기들 중에 분배될 수 있다.The spectral band of the radio recognition system is divided into multiple subcarriers which are equally spaced apart. Of these, the M subcarriers are used to transmit pilot sequences known to all radio aware users. Pilot signals are commonly used for channel estimation and synchronization. The present invention can be applied to both systems having a single radio aware transmitter (eg, downlink of a radio aware cell) and systems having multiple radio aware transmitters (eg, uplink of a radio aware cell). In the former case, a single radio aware transmitter uses all pilot subcarriers, and in the latter case pilot subcarriers can be distributed among multiple radio aware transmitters.

OFDM 심벌 기간의 L 배인 시간 단위 "프레임"을 정의한다. 파일럿 신호에 대하여, M×L OFDM 심벌들의 전체는 한 프레임 내에서 전송된다. 프레임의 길이는 채널 동기시간에 따라 결정된다고 가정한다. 따라서 무선 인지 송신기로부터의 채널 상태는 프레임 기간 동안에는 변하지 않는다. 또한, 다중 무선 인지 송신기의 경우에, 각 파일럿 부반송파가 전체 프레임에 대한 특정 무선 인지 송신기에 할당되는 것으로 가정한다. 프레임은 우선 사용자 검출의 기본 시간 단위이다.Define a time unit "frame" that is L times the OFDM symbol period. For the pilot signal, the entirety of the M × L OFDM symbols is transmitted in one frame. It is assumed that the length of the frame is determined according to the channel synchronization time. Thus, the channel state from the radio aware transmitter does not change during the frame period. In addition, in the case of multiple radio aware transmitters, it is assumed that each pilot subcarrier is assigned to a specific radio aware transmitter for the entire frame. The frame is first a basic time unit of user detection.

각 파일럿 부반송파에 대한 동상 및 사각(in-phase and quadrature) 분기가 있으므로, 2M 상관기들은 무선 인지 수신기가 모든 파일럿 성분을 추출하기 위해 필요하다. 상관기들을 각각 동상 성분에 대하여 1, ..., M으로, 그리고 사각 성분 에 대하여 M+1, ..., 2M으로 인덱스 한다. t를 프레임에 대하여 정의된 시간 인덱스로 한다. 그리고

Figure 112009055578632-pat00001
를 프레임 내의 m번째 상관기의 OFDM 심벌 l(1≤l≤L)로 나타낸다. TO가 OFDM 심벌 기간들이면,
Figure 112009055578632-pat00002
는 아래의 [수식 1]이 된다.Since there are in-phase and quadrature branches for each pilot subcarrier, 2M correlators are needed for the radio aware receiver to extract all pilot components. Correlators are indexed as 1, ..., M for in-phase components and M + 1, ..., 2M for square components, respectively. Let t be the time index defined for the frame. And
Figure 112009055578632-pat00001
Denotes the OFDM symbol l (1 ≦ l ≦ L) of the m th correlator in the frame. If T O is OFDM symbol periods,
Figure 112009055578632-pat00002
Becomes Equation 1 below.

Figure 112009055578632-pat00003
Figure 112009055578632-pat00003

여기서,

Figure 112009055578632-pat00004
이며
Figure 112009055578632-pat00005
는 무선 인지 시스템의 중심 주파수이다. 파일럿 신호가 매우 중요한 제어신호이므로, 일반적으로 이진 위상 편이 변조(BPSK)와 같은 잡음에 매우 강한 변조 기술이 실제 파일럿 신호를 전송하는데 사용된다. BPSK 변조된 파일럿 신호가 제안된 방식을 설명하는 것으로 가정한다. 또한, 무선 인지 시스템의 모든 사용자들은 동기되는 것으로 가정한다.here,
Figure 112009055578632-pat00004
And
Figure 112009055578632-pat00005
Is the center frequency of the radio recognition system. Since the pilot signal is a very important control signal, a modulation technique that is very resistant to noise, such as binary phase shift modulation (BPSK), is typically used to transmit the actual pilot signal. Assume that the BPSK modulated pilot signal describes the proposed scheme. In addition, it is assumed that all users of the radio recognition system are synchronized.

r(t)를 무선 인지 사용자에 의해 수신된 신호라고 표기하고, 우선 사용자(PU) 신호가 존재하는지 아닌지에 따라 다음의 2개의 파일럿 부반송파들에 대한 가정이 있을 수 있다.We denote r (t) as a signal received by the radio aware user, and first there may be assumptions for the next two pilot subcarriers depending on whether or not a user (PU) signal is present.

(1) 우선 사용자(PU) 존재 가정,

Figure 112009055578632-pat00006
: r(t) = i(t) + n(t) + s(t);(1) first assume the presence of a user (PU),
Figure 112009055578632-pat00006
r (t) = i (t) + n (t) + s (t);

(2) 우선 사용자(PU) 부재 가정,

Figure 112009055578632-pat00007
: r(t) = i(t) + n(t).(2) first assume the absence of a user (PU),
Figure 112009055578632-pat00007
r (t) = i (t) + n (t).

여기서, i(t), n(t) 및 s(t)는 각각 파일럿 신호, 노이즈 및 우선 사용자 신호이다. n(t)가

Figure 112009055578632-pat00008
의 양면 스펙트럼 밀도를 가지는 백색 가우스 잡음이라고 가정한다. 비-휴지기간 우선 사용자 검출을 하므로, 휴지기간을 가지는 경우와 반대로 의사결정을 위한 수신된 신호가 파일럿 신호를 포함한다는 것에 주목해야 한다.Where i (t), n (t) and s (t) are pilot signals, noise and preferred user signals, respectively. n (t) is
Figure 112009055578632-pat00008
Suppose it is a white Gaussian noise with a double-sided spectral density of. It is to be noted that since the non-pause period first user detection is performed, the received signal for decision making includes a pilot signal as opposed to having a dormant period.

본 발명에서 우선 사용자 검출을 수행하는 무선 인지 사용자는 우선 파일럿 신호를 파일럿 부반송파들 상에서 수신한 신호로부터 분리하고(즉, i(t)는 r(t)로부터 제거된다), 우선 사용자의 존재에 대한 결정을 한다. 이러한 절차(procedure)는 프레임마다 도 1과 같이 4개의 단계로 이루어진다.In the present invention, a radio-aware user performing first user detection first separates the pilot signal from the signal received on pilot subcarriers (i.e., i (t) is removed from r (t)), and first of all for the presence of the user. Make a decision. This procedure consists of four steps as shown in FIG. 1 for each frame.

첫째, 샘플링 단계(S10)로서, 무선 인지 사용자(수신기)는 프레임 기간 동안 수신된 신호 샘플(즉, 상관기 출력)을 수집한다.First, as the sampling step S10, the radio aware user (receiver) collects signal samples (ie, correlator output) received during the frame period.

둘째, 채널 추정 단계(S20)로서, 프레임의 끝에서, 무선 인지 사용자는 수신된 신호 샘플과 이미 알고 있는 파일럿 시퀀스를 이용하여 송신기 무선 인지 사용자로부터 채널 계수를 산출한다.Secondly, in the channel estimation step S20, at the end of the frame, the radio aware user calculates channel coefficients from the transmitter radio aware user using the received signal samples and the pilot sequences that are already known.

셋째, 파일럿 제거단계(S30)로서, 무선 인지 사용자는 파일럿 간섭을 수신된 신호 샘플로부터 제거한다.Third, as a pilot cancellation step (S30), the radio aware user removes the pilot interference from the received signal sample.

넷째, 의사 결정 단계(S40)로서, 무선 인지 사용자는 테스트 통계를 생성하고, 이를 우선 사용자의 존재를 결정하기 위하여 미리 실험에 의해 산출된 기준치를 비교하여, 그 결과로 우선 사용자의 존재 여부를 결정한다.Fourth, as a decision step (S40), the wireless cognitive user generates test statistics, and first compares the reference values calculated by the experiment in advance to determine the existence of the user, and as a result determines the existence of the user first. do.

여기서, 처음 2개의 단계(S10, S20)는 파일럿 신호를 사용하는 시스템에서는 정상적인 작동임을 주목해야 한다. 마지막 단계(S40)는 어떠한 우선 사용자 검출 방식에서도 필요하다. 다만, 세 번째 단계(S30)는 추후 자세하게 설명하는 바와 같이 복잡성이 낮은 본 발명에서 제안된 방식을 구현하기 위하여 추가로 필요하다.Here, it should be noted that the first two steps S10 and S20 are normal operation in a system using a pilot signal. The final step S40 is necessary for any preferred user detection scheme. However, the third step (S30) is additionally required to implement the method proposed in the present invention with low complexity, as described in detail later.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 수신된 신호는 상관기를 통과하여 신호 샘플을 생성한다(S10). 이미 설명한 바와 같이, 우선 사용자 검출은 1, 2, ..., L로 인덱스된 L OFDM 심벌을 포함하는 프레임의 끝에서 수행된다.

Figure 112009055578632-pat00009
이 OFDM 심벌 l(l≤l≤L)에서 m번째 상관기(1≤m≤2M)로부터의 신호 샘플로 표기된다면, 아래와 같은 [수식 2]이 성립한다.In more detail, the received signal passes through the correlator to generate a signal sample (S10). As already explained, user detection is first performed at the end of a frame containing L OFDM symbols indexed 1, 2, ..., L.
Figure 112009055578632-pat00009
If this is denoted by the signal sample from the mth correlator (1 ≦ m ≦ 2M) in the OFDM symbol l (l ≦ l ≦ L), the following equation (2) holds.

Figure 112009055578632-pat00010
Figure 112009055578632-pat00010

여기서,

Figure 112009055578632-pat00011
은 수신된 파일럿 심벌의 동상 또는 사각 성분이다.
Figure 112009055578632-pat00012
하에서
Figure 112009055578632-pat00013
,
Figure 112009055578632-pat00014
하에서
Figure 112009055578632-pat00015
이다.
Figure 112009055578632-pat00016
Figure 112009055578632-pat00017
의 편차를 가지는 0의 평균 가우시안 랜덤 변수이고,
Figure 112009055578632-pat00018
은 우선 사용자 신호의 샘플값이다.
Figure 112009055578632-pat00019
의 통계적 성질은 우선 사용자 신호의 심벌 기간, 정보 비트 시퀀스 및 변조 형태에 좌우된다.here,
Figure 112009055578632-pat00011
Is the in-phase or square component of the received pilot symbol.
Figure 112009055578632-pat00012
Under
Figure 112009055578632-pat00013
,
Figure 112009055578632-pat00014
Under
Figure 112009055578632-pat00015
to be.
Figure 112009055578632-pat00016
silver
Figure 112009055578632-pat00017
Is an average Gaussian random variable of 0 with a deviation of
Figure 112009055578632-pat00018
Is a sample value of the user signal first.
Figure 112009055578632-pat00019
The statistical nature of the first depends on the symbol period, information bit sequence and modulation form of the user signal.

무선 인지 사용자에 대하여, 상기 [수식 2]는

Figure 112009055578632-pat00020
로 표현될 수 있고, 여기서
Figure 112009055578632-pat00021
은 프레임 기간 동안의 상수인 채널 계수이고,
Figure 112009055578632-pat00022
은 무선 인지 사용자에게 알려진 파일럿 시퀀스와 전송 진폭 양자에 의해 제공된 결정적인 양이다. 파일럿 신호의 동상 성분의 위상 편이 버전만이 본 발명에서 가정한 BPSK 변조를 가지는 사각 분기에서 수신되므로, M+1≤M≤2M에 대하여
Figure 112009055578632-pat00023
임을 주의해야 한다.For the wireless cognitive user, Equation 2 is
Figure 112009055578632-pat00020
Can be expressed as
Figure 112009055578632-pat00021
Is the channel coefficient, which is a constant for the frame period,
Figure 112009055578632-pat00022
Is the critical amount provided by both the pilot sequence and the transmission amplitude known to the radio aware user. Since only the phase shifted version of the in-phase component of the pilot signal is received in the quadrature branch with the BPSK modulation assumed in the present invention, for M + 1 ≦ M ≦ 2M
Figure 112009055578632-pat00023
Care should be taken.

무선 인지 사용자는 최소제곱 채널 추정 기법을 수신된 신호 샘플에 적용함으로써 채널 계수를 산출하게 된다(S20).

Figure 112009055578632-pat00024
을 채널 계수의 추정으로 나타낼 수 있다면,
Figure 112009055578632-pat00025
이 된다. 그러면,
Figure 112009055578632-pat00026
이 된다. 만일, 우선 사용자 신호도 노이즈도 없다면, 완전한 채널 추정이 달성될 수 있다(즉, 1≤l≤에 대하여
Figure 112009055578632-pat00027
).The radio-aware user calculates the channel coefficient by applying the least square channel estimation technique to the received signal samples (S20).
Figure 112009055578632-pat00024
If can be expressed as an estimate of the channel coefficients,
Figure 112009055578632-pat00025
Becomes then,
Figure 112009055578632-pat00026
Becomes If there is no user signal and no noise first, then full channel estimation can be achieved (i.e. for 1 < l <
Figure 112009055578632-pat00027
).

그러나 우선 사용자 신호와 노이즈의 영향에 의해, 채널 계수 추정은

Figure 112009055578632-pat00028
의 불확실성을 가지게 된다. 다중 샘플에 대한 최소제곱 추정이 샘플 평균 추정기이므로, 프레임에 대한 채널 계수의 추정은, 아래의 [수식 3]이 된다.However, first of all, due to the influence of user signal and noise, channel coefficient estimation
Figure 112009055578632-pat00028
There is an uncertainty of. Since the least squares estimation for the multiple samples is a sample average estimator, the estimation of the channel coefficients for the frame is given by Equation 3 below.

Figure 112009055578632-pat00029
Figure 112009055578632-pat00029

채널 추정이 끝나면, 각 수신된 신호 샘플에 대하여 파일럿 제거가 수행된다(S30).

Figure 112009055578632-pat00030
을 OFDM 심벌l의 m번째 상관기 출력에 대한 제거 결과로 나타내면 아래의 [수식 4]와 같이 표현할 수 있다.After channel estimation, pilot cancellation is performed on each received signal sample (S30).
Figure 112009055578632-pat00030
Denotes the removal result of the mth correlator output of OFDM symbol l, can be expressed as Equation 4 below.

Figure 112009055578632-pat00031
Figure 112009055578632-pat00031

여기서, [수학식 4]의 마지막 항은 잔여 파일럿 제거 오차를 나타낸다.Here, the last term in [Equation 4] represents the residual pilot rejection error.

마지막으로, 프레임 기간 동안에 수신된 에너지에 대응하는 "테스트 통계"는 제거 결과를 사용하여 생성된다. 즉, 테스트 통계는 2ML 제거 결과의 제곱 합이 되며, 이를 아래의 [수식 5]와 같다.Finally, "test statistics" corresponding to the energy received during the frame period are generated using the removal results. That is, the test statistic is the sum of squares of 2ML removal results, as shown in Equation 5 below.

Figure 112009055578632-pat00032
Figure 112009055578632-pat00032

그러면, 결과적인 테스트 통계는 기준치 ε에 비교된다. 만일

Figure 112009055578632-pat00033
이면, 무선 인지 사용자는 우선 사용자가 존재한다고 결정한다. 이와는 달리
Figure 112009055578632-pat00034
가 아닐 경우, 무선 인지 사용자는 스펙트럼 대역이 비었다고 간주한다(S40).The resulting test statistics are then compared to the reference value [epsilon]. if
Figure 112009055578632-pat00033
, The radio aware user first determines that the user exists. Unlike this
Figure 112009055578632-pat00034
If not, the radio-aware user considers that the spectrum band is empty (S40).

여기서 "실패 알람"과 "오검출"로 각각 불리는 검출 오류에 대한 2가지 형태가 있을 수 있다. 실패 알람은 우선 사용자가 활성화되지 않을지라도

Figure 112009055578632-pat00035
인 경우 발생하고, 오검출은 우선 사용자가 실제로 존재하지만
Figure 112009055578632-pat00036
인 경우이다. 이러한 검출 오류는 무선 인지 시스템과 우선 사용자의 성능을 저하시키고 결정 기준치에 매우 민감하다.There may be two forms of detection error, referred to herein as "failure alarm" and "false detection". Failed alarms will not be activated first
Figure 112009055578632-pat00035
Occurs, and false detection first occurs when the user actually exists.
Figure 112009055578632-pat00036
If This detection error degrades the performance of the wireless recognition system and the user first and is very sensitive to decision criteria.

이상 상술한 본 발명은, 프레임 프리앰블을 사용하는 무선 인지 시스템에 적용될 수 있다. 수신기에 알려진 시퀀스를 포함하는 프레임 프리앰블은 파일럿이 하는 것처럼 원래 채널 추정과 동기화를 위해 활용된다. 프리앰블 제거를 가지는 우선 사용자 검출과 파일럿 제거를 가지는 우선 사용자 검출 사이에 개념적인 차이가 없으므로, 이의 상세한 과정은 생략한다.The present invention described above may be applied to a radio recognition system using a frame preamble. Frame preambles containing sequences known to the receiver are utilized for synchronization and original channel estimation as the pilot does. Since there is no conceptual difference between preferred user detection with preamble removal and preferred user detection with pilot removal, the detailed procedure thereof is omitted.

한편, 제안된 본 발명은 순차적인 그리고 협력적인 검출 구조에 용이하게 채택될 수 있다. 즉, 무선 인지 시스템은 다중 프레임 기간 동안에 생성 및/또는 다 중 무선 인지 사용자에 의해 생성되는 다중 테스트 통계를 가진다면, 무선 인지 시스템은 적절한 결합 기법을 사용함으로써 이들을 결합할 수 있다. 이 경우, 검출 성능은 결합된 테스트 통계의 수가 증가할수록 개선될 수 있다. 본 발명의 한정된 지면 내에서 핵심 주제에 집중하기 위하여(즉, 파일럿 제거를 사용하여 비-휴지기간 검출), 제안된 방식을 순차적이고 협력적인 검출에 적용하는 것은 다루지 않는다.On the other hand, the proposed invention can be easily adopted for sequential and cooperative detection structures. That is, if the radio recognition system has multiple test statistics generated during multiple frame periods and / or generated by multiple radio recognition users, the radio recognition system may combine them by using an appropriate combining technique. In this case, the detection performance can be improved as the number of combined test statistics increases. In order to focus on the core subjects (ie, non-pause detection using pilot removal) within the limited space of the present invention, the application of the proposed scheme to sequential and collaborative detection is not addressed.

본 발명에 따른 휴지기간 없는 사용자 검출 방법에 대한 성능을 분석하면 다음과 같다. 분석을 단순화하기 위하여 다음의 두 가지 가정을 채택한다.When analyzing the performance of the user detection method without the idle period according to the present invention. To simplify the analysis, the following two assumptions are adopted.

첫째, 우선 사용자 신호 샘플

Figure 112009055578632-pat00037
Figure 112009055578632-pat00038
의 편차를 가지는 영 평균 가우시안 랜덤 변수이다. 더욱이, 우선 사용자 신호 샘플은 서로에 독립적이다.First, user signal sample
Figure 112009055578632-pat00037
silver
Figure 112009055578632-pat00038
A zero mean Gaussian random variable with a deviation of. Moreover, firstly user signal samples are independent of each other.

둘째, 파일럿 부반송파들은 항상 정보비트 "1"을 전송한다.Second, pilot subcarriers always transmit information bit "1".

이러한 가정들은 일반적으로 실제로는 이루어지지 않는다. 그럼에도, 본 분석의 계산 결과는, 분석의 실질적인 유용성을 보여주는 후술하는 내용에서 나타내는 바와 같이 이러한 가정 없이 얻을 수 있는 시뮬레이선 결과와 부합한다. 우선 사용자 신호대 잡음 비(SNR)를 우선 사용자로부터 수신된 신호 세기(power)와 잡음 세기(power)의 비로 정의한다. 즉, 우선 사용자 SNR은

Figure 112009055578632-pat00039
이다.These assumptions are generally not made in practice. Nevertheless, the calculation results of this analysis are consistent with the simulation results that can be obtained without these assumptions, as shown below in showing the practical utility of the analysis. First, the user signal-to-noise ratio (SNR) is defined as the ratio of signal power and noise power received from the user. In other words, the first user SNR is
Figure 112009055578632-pat00039
to be.

위의 가정에서 아래와 같은 [수식 6]으로 표현할 수 있다.In the above assumption, it can be expressed as the following Equation 6.

Figure 112009055578632-pat00040
Figure 112009055578632-pat00040

먼저, 가설

Figure 112009055578632-pat00041
을 고려한다. 그러면
Figure 112009055578632-pat00042
Figure 112009055578632-pat00043
의 편차를 가지는 영 평균 가우시안 랜덤 변수이다. 따라서,
Figure 112009055578632-pat00044
은 L 자유도를 가지는 중심 카이자승분포를 따르고,
Figure 112009055578632-pat00045
은 하나의 자유도를 가지는 중심 카이자승 랜덤 변수이다.First, the hypothesis
Figure 112009055578632-pat00041
Consider. then
Figure 112009055578632-pat00042
silver
Figure 112009055578632-pat00043
A zero mean Gaussian random variable with a deviation of. therefore,
Figure 112009055578632-pat00044
Follows the central chi-square distribution with L degrees of freedom,
Figure 112009055578632-pat00045
Is a central chi-square random variable with one degree of freedom.

Figure 112009055578632-pat00046
이라 하자. 그리고,
Figure 112009055578632-pat00047
를 각각 가설
Figure 112009055578632-pat00048
하에서의 랜덤 변수 X의 평균과 분산으로 나타낸다고 하자. 그러면 아래의 [수식 7] 및 [수식 8]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112009055578632-pat00046
Let's say And,
Figure 112009055578632-pat00047
Each hypothesis
Figure 112009055578632-pat00048
Suppose it is represented by the mean and variance of the random variable X below. Then, it can be expressed as Equation 7 and Equation 8 below.

Figure 112009055578632-pat00049
Figure 112009055578632-pat00049

Figure 112009055578632-pat00050
Figure 112009055578632-pat00050

Figure 112009055578632-pat00051
Figure 112009055578632-pat00051

Figure 112009055578632-pat00052
의 네 번째 모멘트가
Figure 112009055578632-pat00053
이라는 사실을 이용하여,
Figure 112009055578632-pat00054
을 용이하게 검증할 수 있다. 따라서
Figure 112009055578632-pat00055
이다.
Figure 112009055578632-pat00052
The fourth moment of
Figure 112009055578632-pat00053
Using the fact that
Figure 112009055578632-pat00054
Can be easily verified. therefore
Figure 112009055578632-pat00055
to be.

Δ와

Figure 112009055578632-pat00056
에 의하여,
Figure 112009055578632-pat00057
이 된다. 결국, Δ은 독립적이고 동일하게 분포되는 랜덤 변수들의 합으로 볼 수 있게 된다. 2M이 큰 수이면, 중심 한정정리에 따라 아래의 [수식 9]로 표현할 수 있다.Δ and
Figure 112009055578632-pat00056
By
Figure 112009055578632-pat00057
Becomes As a result, Δ can be viewed as the sum of independent and identically distributed random variables. If 2M is a large number, it can be expressed by the following [Equation 9] according to the central limit theorem.

Figure 112009055578632-pat00058
Figure 112009055578632-pat00058

Figure 112009055578632-pat00059
Figure 112009055578632-pat00060
의 평균과
Figure 112009055578632-pat00061
의 분산을 가지는 가우시안 분포를 나타내고, "~"은 "처럼 분포된다"를 의미한다. 이와 유사한 절차(procedure)에서, H0하에서의 테스트 통계의 분포는 아래의 [수식 10]과 같이 유도될 수 있다.
Figure 112009055578632-pat00059
this
Figure 112009055578632-pat00060
With the average of
Figure 112009055578632-pat00061
Represents a Gaussian distribution having a variance of "," In a similar procedure, the distribution of test statistics under H 0 can be derived as shown in Equation 10 below.

Figure 112009055578632-pat00062
Figure 112009055578632-pat00062

Figure 112009055578632-pat00063
를 우선 사용자 검출이 단 한 번만 실행될 때(즉, 우선 사용자 존재에 대한 한 번의 결정)의 실패 알람과 오검출 확률로 각각 나타내자. 현존하는 대부분의 연구들은 이러한 성능 측정에만 초점을 맞추고 있다. 하지만, 실제 더 효과적으로 무선 인지 시스템의 성능을 나타내는 추가적인 몇 가지 측정방법을 검토한다.
Figure 112009055578632-pat00063
Let us first denote the failure alarm and false detection probability, respectively, when user detection is performed only once (i.e., one determination of user presence first). Most of the existing research focuses only on these performance measures. In practice, however, we review some additional measures that represent the performance of a wireless cognitive system.

검출 지연은 우선 사용자가 성공적으로 검출되었을 경우, 우선 사용자가 등장했을 때부터 검출이 완료되었을 때까지의 시간으로 정의된다. 검출 결정이 매 프레임마다 이루어지므로, 검출 지연은

Figure 112009055578632-pat00064
가 커질수록 증가한다. 상기 무선 인지 시스템에서(예를 들면, IEEE 802.22 WRAN), 시스템 요건 중 하나는 시간 한계(즉, 용인가능한 검출 지연) 내에 주어진 값보다 큰 확률로 우선 사용자의 존재를 검출하는 것이다. 이 시간 한계를 Tlimit(=
Figure 112009055578632-pat00065
)으로 나타내자.The detection delay is defined as the time from when the user first appears to when the detection is completed when the user is successfully detected. Since the detection decision is made every frame, the detection delay is
Figure 112009055578632-pat00064
Increases as is increased. In the radio recognition system (eg IEEE 802.22 WRAN), one of the system requirements is to first detect the presence of the user with a probability greater than a given value within a time limit (ie an acceptable detection delay). Set this time limit to T limit (=
Figure 112009055578632-pat00065
Let's express it.

무선 인지 사용자에 대한 최종 오검출 확률은, 우선 사용자가 활성화될 때 무선 인지 사용자는 Tlimit 내의 우선 사용자의 존재를 검출할 수 없는 확률로 정의된다. 최종 실패 알람 확률은 적어도 하나의 실패 알람이 Tlimit 동안에 생성되는 확 률로서 정의된다. 최종 실패 알람과 최종 오검출 확률을

Figure 112009055578632-pat00066
로 각각 나타내자. 일반적으로, 검출-이론적인 시점으로부터가 아닌 시스템 전체시점으로부터 검출 지연, 최종 실패 알람 확률 및 최종 오검출 확률이 한 번의 우선 사용자 검출에 대한 실패 알람과 오검출 확률보다 더 실질적인 성능 측정방법이다.The final false detection probability for the radio aware user is defined as the probability that the radio aware user cannot detect the presence of the preferred user within the T limit when the user is first activated. The final failure alarm probability is defined as the probability that at least one failure alarm is generated during the T limit . The final failure alarm and the final false positive probability
Figure 112009055578632-pat00066
Let's represent each. In general, detection delay, final failure alarm probability, and final false detection probability from a system-wide point of view, rather than from a detection-theoretical point of view, are more practical performance measures than failure alarm and false detection probability for a single preferred user detection.

우선 사용자 검출 성능에 관한 시스템 요건은 Tlimit와 목표

Figure 112009055578632-pat00067
(또는, 목표
Figure 112009055578632-pat00068
)에 의해 주어질 수 있다. 본 발명에서, 시스템 요건으로서 목표
Figure 112009055578632-pat00069
를 채택하는 시스템을 고찰한다. 주어진 Tlimit
Figure 112009055578632-pat00070
대하여, 목표
Figure 112009055578632-pat00071
는 아래의 [수식 11]과 같이 계산된다.First of all, the system requirements for user detection performance are T limit and target.
Figure 112009055578632-pat00067
(Or goal
Figure 112009055578632-pat00068
Can be given by In the present invention, a goal as a system requirement
Figure 112009055578632-pat00069
Consider a system that adopts With the given T limit
Figure 112009055578632-pat00070
Against
Figure 112009055578632-pat00071
Is calculated as shown in Equation 11 below.

Figure 112009055578632-pat00072
Figure 112009055578632-pat00072

그러면, 테스트 통계의 분포에 기초하여, 무선 인지 사용자는 한 번의 우선 사용자 검출에 대한 결정 기준치 ε을 다음과 같이 결정할 수 있다.Then, based on the distribution of test statistics, the radio-aware user can determine the decision threshold ε for one preferred user detection as follows.

Figure 112009055578632-pat00073
Figure 112009055578632-pat00073

여기서,

Figure 112009055578632-pat00074
은 역 Q함수이다.here,
Figure 112009055578632-pat00074
Is the inverse Q function.

다음으로, 이러한 기준치가 사용될 때의

Figure 112009055578632-pat00075
를 계산한다. 우선 사용자가 프레임 내에서 임의의 OFDM 심벌의 초기에 활성화된다고 가정하자. 우선 사용자가 프레임(1≤l≤L) 내의 OFDM 심벌l에서 활성화될 때, 무선 인지 사용자는 (L-l+1) OFDM 심벌 시간 동안에만 우선 사용자 신호를 수신한다. 결국, 이러한 조건에서의
Figure 112009055578632-pat00076
는 다음과 같이 표현될 수 있다.Next, when these thresholds are used
Figure 112009055578632-pat00075
Calculate First assume that the user is activated at the beginning of any OFDM symbol in the frame. When the first user is activated at OFDM symbol l in frame 1 ≦ l ≦ L, the radio aware user receives the priority user signal only during the (L−1 + 1) OFDM symbol time. After all, under these conditions
Figure 112009055578632-pat00076
Can be expressed as follows.

Figure 112009055578632-pat00077
Figure 112009055578632-pat00077

Figure 112009055578632-pat00078
를 사용하면, 최종 오검출 확률 P는 다음과 같다.
Figure 112009055578632-pat00078
Using, the final false detection probability P is

Figure 112009055578632-pat00079
Figure 112009055578632-pat00079

여기서,

Figure 112009055578632-pat00080
이다. N(1)+1은 Tlimit내의 우선 사용자 검출 시도의 수에 상당하다. 마지막으로 평균 검출 지연 D는 다음과 같이 계산된다.here,
Figure 112009055578632-pat00080
to be. N (1) +1 corresponds to the number of preferred user detection attempts within the T limit . Finally, the average detection delay D is calculated as follows.

Figure 112009055578632-pat00081
Figure 112009055578632-pat00081

Figure 112009055578632-pat00082
Figure 112009055578632-pat00082

매개변수가 IEEE 802.22 WRAN 사양에 기반한 도 2에 정리된 무선 인지 시스템을 살펴 보면, 달리 표기되지 않는다면, 목표

Figure 112009055578632-pat00083
는 0.01로 설정된다.Looking at the radio recognition system summarized in Figure 2 based on the IEEE 802.22 WRAN specification, the parameters are
Figure 112009055578632-pat00083
Is set to 0.01.

시뮬레이션에서의 파일럿 신호를 생성하기 위하여, 긴 의사 잡음(PN) 시퀀스가 사용된다. 우선 사용자로서 잔류측파대(VSB) 변조를 사용함으로써 랜덤 데이터를 전송하는 아날로그 TV 시스템을 고려한다. 한편, 우선 사용자가 대역폭이 200kHz인 주파수 변조(FM)를 사용하는 무선 마이크인 경우의 시뮬레이션도 수행하였으나, 그 결과가 거의 우선 사용자가 아날로그 TV일 때와 같으므로, 본 발명에서 이를 포함하지 않는다.In order to generate a pilot signal in the simulation, a long pseudo noise (PN) sequence is used. First, consider an analog TV system that transmits random data by using residual sideband (VSB) modulation as a user. On the other hand, a simulation was first performed when the user is a wireless microphone using a frequency modulation (FM) having a bandwidth of 200 kHz. However, since the result is almost the same as when the user is an analog TV, the present invention does not include it.

우선, L=10일 때, 우선 사용자 SNR에 따른 제안된 방식의 성능을 검사하였다. 도 3에서 강한 신호를 가지는 우선 사용자가 무선 인지 사용자에 의해 더 용이하게 검출될 수 있다는 것은 분명하다. 도 1은 또한, 시뮬레이션 결과와 이론적인 결과가 서로 잘 맞는다는 것을 보여준다. 이는, 우선 사용자 신호와 파일럿 시퀀스에 대한 단순화된 가정 하에서 유도되었음에도 이론적인 분석이 정확하다는 것을 나타낸다. 따라서 이제부터는 제안된 방식에 대한 이론적인 분석 결과에 대해서만 설명한다.First, when L = 10, first, the performance of the proposed scheme according to the user SNR is examined. It is clear from FIG. 3 that a preferred user having a strong signal can be more easily detected by the radio aware user. 1 also shows that the simulation and theoretical results fit well together. This indicates that the theoretical analysis is accurate, although derived first under simplified assumptions about user signals and pilot sequences. Therefore, from now on, only the theoretical results of the proposed method will be explained.

휴지 기간을 채택하는 우선 사용자 검출 방식과 CSC를 사용하는 사용자 검출 방식을 제안된 방식과 성능을 비교하였다. 이러한 2 개의 방식에 대한 성능 결과는 시뮬레이션을 사용하여 획득하였다. 시뮬레이션에서, 휴지 기간을 가지는 방식은 프레임당 하나의 OFDM 심벌 시간 동안에 무선 인지 시스템의 전체 대역에 대한 에너지 검출을 수행한다. CSC를 가지는 방식은 매 프레임마다 파일럿 부반송파에 의해 전송되는 보상 OFDM 심벌을 활용하여 우선 사용자의 존재를 검출한다.First, we compared the performance of the proposed method with the user detection method using the idle period and the user detection method using the CSC. Performance results for these two approaches were obtained using simulation. In the simulation, the scheme with a dormant period performs energy detection for the entire band of the radio aware system during one OFDM symbol time per frame. The method having the CSC first detects the presence of a user by utilizing a compensation OFDM symbol transmitted by a pilot subcarrier every frame.

도 4는 우선 사용자 SNR이 14dB일 때 최종 실패 알람 확률에 따른 마지막 오검출 확률을 나타낸다. 도 4에서 CSC를 가지는 검출 성능은 동일한 L에 대한 제안된 방식의 것보다 떨어진다. 이는 파일럿 부반송파에 의해 전송된 OFDM 심벌의 일부만이 필요한 보상 조건을 만족시키기 때문이다. 도 4에서 L이 증가할 때 제안된 방식의 오검출 확률이 감소함을 알 수 있다. 이는, Tlimit내의 우선 사용자 검출 시도의 횟수가 L이 증가할수록 감소 될지라도 더 많은 샘플이 한 번의 우선 사용자 검출에 포함될 수 있다는 사실에서 기인한다. 도 4는 또한 제안된 방식의 검출 성능이 L이 10보다 작지 않을 경우 휴지 기간을 가지는 방식보다 좋다는 것을 보여준다.4 first shows the last false detection probability according to the last failure alarm probability when the user SNR is 14 dB. In Figure 4 the detection performance with CSC is lower than that of the proposed scheme for the same L. This is because only a part of the OFDM symbols transmitted by the pilot subcarriers satisfy the necessary compensation conditions. It can be seen that the probability of false detection of the proposed scheme decreases when L increases in FIG. 4. This is due to the fact that more samples can be included in one preferred user detection even if the number of preferred user detection attempts within the T limit decreases as L increases. 4 also shows that the detection performance of the proposed scheme is better than the scheme having a rest period when L is not less than ten.

도 5는 우선 사용자 SNR이 12dB일 때 L에 따른 무선 인지 시스템의 최대 활용도와 평균 검출 지연을 나타낸다. 제안된 방식과 CSC를 가지는 방식은, 비-휴지 기간 검출 방식이므로 1.0의 활용도를 달성할 수 있으며, 휴지 기간을 가지는 방식은 활용도가 1.0보다 낮다는 것은 당연하다. 나아가, 제안된 방식의 평균 검출 지연은 CSC를 가지는 방식보다 더 적다. 따라서 제안된 방식이 다른 방식과 비교할 때 더 양호한 검출 성능을 달성하면서 시스템 활용도를 상당히 증가시킬 수 있다고 결론지을 수 있다. 또한, 도 5는 L이 증가함에 따라, 제안된 방식의 평균 검출 지연이 우선적으로 감소되고 이후 약간 증가된다는 것을 보여준다. 이는 평균 검출 지연이 프레임 길이뿐만 아니라 한 번의 우선 사용자 검출의 오검출 확률에 의해 영향을 받기 때문이다.FIG. 5 first shows the maximum utilization and average detection delay of the radio recognition system according to L when the user SNR is 12 dB. Since the proposed method and the CSC have a non-rest period detection method, a utilization of 1.0 can be achieved, and a method having a rest period has a lower utilization than 1.0. Furthermore, the average detection delay of the proposed scheme is less than the scheme with CSC. Therefore, it can be concluded that the proposed scheme can significantly increase system utilization while achieving better detection performance compared to other schemes. 5 also shows that as L increases, the mean detection delay of the proposed scheme is preferentially reduced and then slightly increased. This is because the average detection delay is affected not only by the frame length but also by the false detection probability of one preferred user detection.

이상 상술한 본 발명에 따르면, 파일럿 제거 기법을 사용하여 비-휴지기간 채널 검출을 수행하는 CR 시스템에 대한 효율적인 PU 검출 방식을 제시하였다. 이론적인 분석과 시뮬레이션 결과는 제안된 방식이 CR 시스템의 활용도를 현격하게 개선하면서도 PU를 효과적으로 검출할 수 있다는 것을 보여준다. 제안된 방식의 복잡성이 매우 낮으므로, 특히 이미 파일럿 부채널을 활용하는 CR 시스템에 대하여 구현할 때 실제 이점이 있다.In accordance with the present invention described above, an efficient PU detection scheme for a CR system that performs non-pause channel detection using a pilot cancellation scheme is proposed. Theoretical analysis and simulation results show that the proposed method can effectively detect the PU while significantly improving the utilization of the CR system. Since the complexity of the proposed scheme is very low, there are practical advantages, especially when implementing a CR system that already utilizes pilot subchannels.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.

도 1은 본 발명에 따른 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법을 보인 흐름도.1 is a flowchart showing a user detection method in a wireless recognition system according to the present invention.

도 2는 매개변수가 IEEE 802.22 WRAN 사양에 기반한 무선 인지 시스템의 파라미터 값들을 보인 테이블.2 is a table in which parameters show parameter values of a radio recognition system based on the IEEE 802.22 WRAN specification.

도 3은 본 발명에서 L=10일 때, 우선 사용자 SNR에 따른 제안된 방식의 성능을 검사 결과 그래프.FIG. 3 is a graph showing test results of the performance of the proposed scheme according to user SNR, when L = 10 in the present invention.

도 4는 본 발명에서 우선 사용자 SNR이 14dB일 때 마지막 실패 알람 확률에 따른 마지막 오검출 확률을 나타낸 그래프.4 is a graph showing a last false detection probability according to the last failure alarm probability when the user SNR is 14 dB in the present invention.

도 5는 본 발명에서 우선 사용자 SNR이 12dB일 때 L에 따른 무선 인지 시스템의 최대 활용도와 평균 검출 지연을 나타낸 그래프.5 is a graph showing the maximum utilization and the average detection delay of the radio recognition system according to L when the user SNR is 12dB in the present invention.

Claims (6)

삭제delete 무선 인지 시스템에서 무선 인지 사용자(수신자)들이 우선 사용자를 검출하는 방법에 있어서,In a method of detecting a user first, the wireless recognition users (recipients) in the wireless recognition system, 파일럿 채널을 통해 수신된 신호로부터 이미 알고 있는 파일럿 신호를 제거하고, 상기 파일럿 신호 제거 후 수신된 신호의 세기를 기반으로 별도의 휴지기간 없이 우선 사용자의 존재 여부를 검출하는 우선 사용자 검출과정을 포함하고,Removing a pilot signal that is already known from a signal received through a pilot channel, and detecting a presence of a preferred user without a rest period based on the strength of the received signal after removing the pilot signal; , 상기 우선 사용자 검출과정은,The first user detection process, 수신된 신호 샘플을 수집하는 샘플링단계와;A sampling step of collecting received signal samples; 상기 수신된 신호 샘플과 이미 알려진 파일럿 시퀀스를 이용하여 채널 계수를 산출하는 채널 추정단계와;Calculating a channel coefficient using the received signal sample and a known pilot sequence; 상기 수신된 신호 샘플로부터 파일럿 간섭을 제거하는 파일럿 제거단계와;Pilot canceling the pilot interference from the received signal sample; 상기 파일럿 간섭이 제거된 수신 신호 샘플의 통계를 수행하고, 통계치와 우선 사용자의 존재를 결정하기 위해 설정된 기준치를 비교하여 우선 사용자의 존재를 결정하는 의사결정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법.And performing a statistic of the received signal sample from which the pilot interference has been removed, and comparing the statistic with a reference value set to determine the presence of the user first. First user detection method in. 제2항에 있어서, 상기 샘플링 단계는 직교주파수 분할 다중접속 시스템들 내의 파일럿 부반송파의 수신 신호 샘플을 수집하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법.3. The method of claim 2, wherein the sampling step collects received signal samples of pilot subcarriers in orthogonal frequency division multiple access systems. 제3항에 있어서, 상기 수신된 신호 샘플의 수집은 프레임 단위로 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법.4. The method of claim 3, wherein the collection of the received signal samples is performed in units of frames. 제4항에 있어서, 상기 채널 추정단계는,The method of claim 4, wherein the channel estimation step, 상기 프레임의 끝에서 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법.The first user detection method in a wireless recognition system, characterized in that performed at the end of the frame. 제2항에 있어서, 상기 의사결정단계는,The method of claim 2, wherein the decision step, 상기 통계치가 상기 기준치보다 클 경우에 우선 사용자가 존재하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 시스템에서 우선 사용자 검출방법. And determining that a user exists first when the statistical value is larger than the reference value.
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Dong Chen, Jiandong Li and Jing Ma, "In-band Sensing without Quiet Period in Cognitive Radio," IEEE WCNC 2008 (2008.03.31.)*

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