KR101490796B1 - 주파수 채널 정보의 전송 방법과 수신 방법 및 그 장치 - Google Patents

주파수 채널 정보의 전송 방법과 수신 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우선 서비스(primary service)에 영향을 주지 않는 주파수 공유 기술을 구현하기 위하여 주파수 대역의 정보를 전송하는 방법에 관한 것으로, 주파수 대역이 할당된 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법에 있어서, 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계와 디바이스에 할당된 주파수 대역에 대한 채널 정보 신호를 생성하는 단계와 변조된 주신호 및 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계를 포함하여, 단말 기기의 복잡도를 증가시키지 않으면서, 단말 기기에서 사용 주파수 대역의 정보를 획득하여 다양한 우선 서비스에 대해 주파수 공유 기술을 적용할 수 있다.

Description

주파수 채널 정보의 전송 방법과 수신 방법 및 그 장치{Method for transmitting and receiving radio frequency channel information, and apparatus thereof}
본 발명은 주파수 채널 정보의 전송 방법 및 수신 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 우선 서비스(primary service)에 영향을 주지 않는 주파수 공유 기술을 구현하기 위하여 사용 주파수 대역의 정보를 전송 및 수신하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.
주파수 자원은 국가의 중요한 무형자산으로써 무선 통신의 발전과 함께 그 가치가 더욱 커지고 있다. 과거에는 석유, 철강, 가스 등이 국가의 중요한 자원이었으나, 21세기의 정보화 사회에서는 주파수 자원이 그에 못지 않게 소중한 자산으로 인식되고 있다. 아날로그 시대에서는 무선 통신 기술이 매우 제한적으로 사용되었으나, 최근 들어 CDMA 이동통신의 상용화 이후 무선 통신 기술은 비약적으로 발전하여 유비쿼터스 정보화 사회를 눈앞에 두고 있다. 그런데 유비쿼터스 정보화 사회에서는 주파수 자원의 수요가 공급에 비하여 매우 많기 때문에 주파수 부족현상이 심각하게 대두된다.
현재 6GHz 이하 주파수의 대부분이 이미 할당된 상태이며 향후 차세대 이동 통신용 주파수 자원은 수요에 비해 턱없이 부족할 것이 예상되므로, 사용되지 않고 있는 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있는 주파수 공유 기술을 개발하여 이를 이용한다면 주파수 자원의 부족 현상을 해결하는데 크게 기여할 수 있다. 이를 위해 다양한 서비스가 주파수를 공유하는 무선 인지(CR: Cognitive Radio)의 개념이 도입되었다.
아울러, 세계적으로 주파수에 대한 정책 또한 변화하고 있는데 즉, 주파수 대역의 채널별 면허권자(incumbent user)에 대한 독점적 사용 정책에서 주파수 공유 정책으로 전환하는 추세이다.
이와 같은 주파수 공유 기술을 현실화하기 위해서는 TV 방송과 같은 우선 서비스를 제공하는 기존 사업자의 TV 수신기에 영향이 없어야하며, 사용하고자 하는 주파수 채널에 기존의 우선 서비스가 존재하는 여부를 정확하게 판별하는 기술이 필요하다.
도 1은 종래 기술에 따른, 주파수 스펙트럼 이용 현황을 측정한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 실제로 분배된 주파수의 이용 효율의 일 예를 알 수 있는데, 주파수의 이용 효율이 평균적으로 30% 이하로 나타난다. 도 1에서 볼 수 있듯이, 전체 주파수 대역에 있어서 사용 밀도가 높은 대역(heavy use, 110)이 있는 반면에 거의 사용하지 않는 대역(sparse use, 120)이 존재한다. 또한, 중간 정도의 이용률을 나타내는 대역(medium use, 130)이 함께 혼재한다.
이와 같은 주파수 스펙트럼 환경에서 주파수 자원을 공유하기 위한 대표적인 기술로서는, 무선 인지 기술을 사용하는 단말기에서 우선 서비스 신호의 시간적/주파수적 특성을 이용하여 우선 서비스의 이용 여부를 검출하는 스펙트럼 센싱(spectrum sensing) 기술이 있다. 즉, 1차 이용자가 특정 주파수를 사용하지 않는 경우에 2차 이용자가 이를 확인하고 해당 주파수를 사용하는 기술이다.
도 2는 종래 기술에 따른, 동적 스펙트럼 센싱(dynamic spectrum sensing)을 이용한 통신 방법을 나타내는 도면이다.
CR 기술은 소프트웨어무선(SDR: Software Defined Radio) 기반의 무선통신 기술을 토대로, 주변의 정보를 지속적으로 수집하여 스스로 학습하면서 주변 상황에 따라 대처하는 컴퓨터 기술인 인식 기술을 접목한 기술이다. CR 기술은 장치가 있는 주변의 주파수 스펙트럼을 검색한 후, 비어 있는 채널 정보를 활용하여 통신을 하는 기술로서 만약 1차 분배자 즉, 면허권자(incumbent user)가 해당 주파수를 사용하는 경우에는 언제든지 1차 분배자에게 간섭을 주지 않고 다른 주파수 대역으로 옮겨서 통신을 한다. 이러한 기능을 위하여 CR 장치는 특정 주파수를 사용하는 동안에도 주기적으로 휴지 기간(quiet period)를 두어 해당 주파수의 1차 분배자 주파수를 사용하는지에 대하여 측정을 한다. 1차 분배자가 감지되면 주어진 시간 이내에 다른 채널로 이동하여 사용하든지 아니면 사용을 중지하여야 한다.
이와 같은 동적 스펙트럼 센싱 기술을 이용한 도 2를 참조하면, CR 장치가 스펙트럼을 측정하여 사용 가능한 주파수 목록을 토대로 통신하는 과정을 그리고 있다. 초기에 CR 장치는 F2 주파수를 사용하여 동적 스펙트럼 액세스(DSA: Dynamic Spectrum Access)하다가(210), F2의 1차 분배자가 F2 주파수를 사용하는 경우에 이를 스펙트럼 센싱을 통하여 감지하고 F4 주파수로 이동하여 통신을 수행한다(220). 또한 이 경우에 주파수 대역폭이 F2보다 넓으면 해당 주파수 대역폭에 적합한 전송방식을 결정하여 통신을 한다. 시간이 지나면서 주파수 대역폭이 더욱 넓어지면 CR 장치는 광대역 전송기술을 사용하여 전송용량을 더욱 키우게 된다(230). 다시 사용하던 주파수의 1차 분배자가 주파수를 사용하는 경우에 이를 감지하고 비어있는 주파수인 F1으로 이동하여 통신을 수행한다(240). 이와 같이 CR 장치는 비어 있는 대역폭에 따라서 적응적으로 통신하고, 또한 출력이나 전송방식 등을 주변의 환경 정보를 이용하여 스스로 제어할 수 있다.
그러나, 이와 같은 스펙트럼 센싱 방식의 경우에 주파수를 사용하고자 하는 CR 장치에서 기술적으로 100%의 검출 확률을 가질 수 없다는 문제가 있다. 아울러, 우선 서비스 사업자인 1차 분배자 또한 이러한 스펙트럼 센싱 방식에 의한 주파수 공유에 대하여 신뢰하지 못하여 정책적으로 실현되지 못하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 우선 서비스에 영향을 주지 않는 주파수 공유 기술을 구현하기 위하여 주파수 대역의 정보를 전송 및 수신하는 방법과 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, 주파수 대역이 할당된 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법에 있어서, 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계와; 상기 디바이스에 할당된 주파수 대역에 대한 채널 정보 신호를 생성하는 단계와; 상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법에 의해 해결된다.
상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는, 상기 변조된 주신호와 분리하여 상기 채널 정보 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 생성된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는, 상기 채널 정보를 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하 다.
상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는, 상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 단계와; 상기 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC: Forward Error Control) 부호화하는 단계와; 상기 부호화된 스트림을 인터리빙(interleaving)하는 단계와; 상기 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑(mapping)하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 기술 분야에 따르면 상기 기술적 과제는 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역을 공유하는 제2 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서, 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 단계와; 상기 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 단계와; 상기 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법에 의해 해결된다.
상기 수신된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는, 역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는, 기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하거나, 상기 제1 디바이스에서 상기 주신호 및 채널 정보 신호의 소정의 시작 위치를 동기 시킨 경우에 상기 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 주파수 채널 정보를 획득하는 단계는, 상기 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑(demapping)하는 단계와; 상기 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙(deinterleaving)하는 단계와; 상기 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 기술 분야에 따르면 상기 기술적 과제는 주파수 대역이 할당된 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 전송하는 장치에 있어서, 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 주신호 처리부와; 상기 디바이스에 할당된 주파수 대역에 대한 채널 정보 신호를 생성하는 채널 정보 처리부와; 상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 신호 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치에 의해서 해결된다.
상기 채널 정보 처리부는, 상기 변조된 주신호와 분리하여 상기 채널 정보 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
상기 생성된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 채널 정보 처리부는, 상기 채널 정보를 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 대역 확산부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 채널 정보 처리부는, 상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 포맷 변환부와; 상기 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 부호화하는 인코더(encoder)와; 상기 부호화된 스트림을 인터리빙하는 인터리버(interleaver)와; 상기 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑하는 맵퍼(mapper)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 또 다른 기술 분야에 따르면 상기 기술적 과제는 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역을 공유하는 제2 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 수신하는 장치에 있어서, 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 신호 수신부와; 상기 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 추출부와; 상기 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 채널 정보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치에 의해 해결된다.
상기 수신된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 추출부는, 역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 역대역 확산부를 더 포함하는 것이 바람 직하다.
상기 추출부는, 기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 동기부를 더 포함하거나, 상기 제1 디바이스에서 상기 주신호 및 채널 정보 신호의 소정의 시작 위치를 동기 시킨 경우에 상기 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 동기부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 채널 정보 처리부는, 상기 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑하는 디맵퍼(demapper)와; 상기 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙하는 디인터리버(deinterleaver)와; 상기 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 디코더(decoder)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
나아가, 본 발명의 주파수 채널 정보의 전송 방법 또는 수신 방법을 컴퓨터에서 실행할 수 있는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함한다.
본 발명에 의한 주파수 채널 정보의 전송 및 수신 방법과 그 장치에 따르면, 기존의 우선 서비스에 영향을 주지 않는 주파수 공유 기술의 구현이 가능해진다. 이때 단말 기기의 복잡도를 증가시키지 않으면서, 단말 기기에서 사용 주파수 대역의 정보를 획득하여 다양한 우선 서비스에 대해 주파수 공유 기술을 적용할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 채널 정보의 전송방법은 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계(310)와 상기 디바이스에 할당된 주파수 대역에 대한 채널 정보 신호를 생성하는 단계(320)와 상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계(330)를 포함한다.
단계 310에서는, 컨텐츠가 구비된 스트림을 변조하여 주신호를 생성하는데 여기서 주신호란 TV 방송, 무선 통신과 같은 우선 서비스의 컨텐츠가 구비된 신호를 말한다. 본 단계에서는 일정한 컨텐츠가 포함된 전송 스트림(TS: Transport Stream)을 통상의 무선 통신의 방법을 이용하여 변조한 후 전송 신호를 생성한다.
단계 320에서는, 채널 정보 신호를 생성한다. 채널 정보는 디바이스에 할당된 주파수 대역 내의 주파수 정보를 포함한다. 예를 들어, 디바이스에 할당된 전체 주파수 대역에 관한 정보, 현재 사용하고 있는 주파수 채널 정보, 사용 예정인 주파수 채널 정보, 사용하고 있거나 사용할 주파수 채널에서 제공하는 컨텐츠의 종 류, 식별자 표시 등 다양한 주파수 정보를 포함할 수 있다.
이러한 채널 정보 신호는 주신호와 분리되어 생성된다. 즉, 채널 정보 신호가 주신호에 삽입되어 동일한 전송 스트림으로서 변조된 후 전송되는 것이 아니다. 하나의 전송 스트림으로서 변조되어 전송되는 경우에는, 수신단에서 우선 서비스의 주신호를 복조할 수 있어야하므로 단말기의 구현 복잡도가 증가하는 단점이 있다. 또한, 다양한 우선 서비스가 존재할 수 있으므로 각각의 종류에 따라 복수개의 채널 정보를 획득하는 모듈이 요구되는 단점이 있다. 이는 복수개의 전송 스트림을 멀티플렉싱(multiplexing)한 후, 변조하는 경우도 마찬가지이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 주파수의 채널 정보 신호는 주신호와 분리되어 생성된다. 이때, 채널 정보 신호는 주신호의 전력 크기에 대하여 상대적으로 미세한 크기를 갖는다. 채널 정보 신호의 크기가 큰 경우에는, 수신단에서 주신호를 수신하여 재생함에 있어서 수신 성능에 영향을 줄 수 있으므로 이러한 수신 성능, 즉 수신 오차율에 영향을 주지 않도록 채널 정보 신호는 충분히 작은 값의 전력 크기를 갖는다. 주신호에 대비하여 임계값만큼 작은 크기를 채널 정보 신호는 실험값으로서 정해지는데, 이때 임계값은 일 예로서 20 데시벨(dB)이 될 수 있다. 아울러 이러한 임계값은 설정된 수신 오차율의 한계 범위내에서 달라질 수 있음은 자명하다.
단계 330에서는, 주신호 및 채널 정보 신호를 결합하여 전송한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 채널 정보의 전송방법을 상세히 살펴본다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예인 주파수 채널 정보의 전송방법은 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계(410)와 상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 단계(420)와 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC: Forward Error Control) 부호화하는 단계(430)와 상기 부호화된 스트림을 인터리빙(interleaving)하는 단계(440)와 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑(mapping)하는 단계(450)와 상기 맵핑된 스트림을 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 단계(460)와 상기 주신호 및 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계(470)를 포함한다.
도 3에서 살펴본 전송방법의 일 실시예와 비교하면, 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계(410), 주신호와 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계(470)의 설명은 도 3에서 이미 설명한 것으로 갈음한다.
한편, 도 3의 채널 정보 신호를 생성하는 단계(320)는 더욱 구체적으로 나뉠 수 있는데, 도 4에서는 사전에 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 채널 정보를 변환하는 단계(420), 이를 순방향 오류 정정 부호화하는 단계(430), 상기 부호화된 스트림을 인터리빙하는 단계(440), 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑하는 단계(450) 및 상기 맵핑된 스트림을 대역 확산 방식을 이용하여 변조하는 단계(460)를 포함하는 것을 예시하고 있다.
각각의 내용을 살펴보면, 먼저 채널 정보를 프레임 포맷의 스트림으로 변환 하는 단계(420)에서 수신 단말과 미리 정의된 특정 신호 및 프레임 포맷으로 변환하여 상호 통신이 가능하게 한다.
순방향 오류 정정 부호화 단계(430)에서 사용하는 순방향 오류 정정(FEC)은 전파(propagation) 오류가 빈번한 무선 네트워크에서 전송 성능을 향상하기 위해, 송신부에서 메시지에 오류를 검출 및 정정하는 오류정정부호(패리티 비트, parity bits) 추가하여 전송하면 수신부에서 이 비트를 이용하여 메시지의 오류를 검출 및 수정하는 방식으로, 오류가 발생하여도 재전송 요구(repeat request) 없이 오류 수정이 가능하므로 실시간 처리 및 높은 처리율을 제공하는 오류 정정 기법이다.
한편, 인터리빙 단계(440)에서는 무선 전송상의 버스트 에러를 막기 위해서 전송 데이터를 연속적으로 구성하지 않고 특정 패턴으로 순서를 바꿔 구성하는 인터리빙 기법을 사용한다. 이는 순간 잡음에 대한 내성강화를 위해 자주 사용되는 방법인데, 데이터열의 순서를 일정 단위로 재배열함으로써 순간적인 잡음에 의해 데이터열 중간의 일부 비트가 손실되더라도 비트에러를 분산시키며, 수신단에서 디인터리빙(deinterleaving)을 통해 비트에러를 복구할 수 있도록 해준다.
심볼 데이터의 스트림으로 맵핑하는 단계(450)에서는 비트 스트림을 일정한 심볼(symbol)로 맵핑하는데, 2진 위상 편이 변조(BPSK: Binary Phase Shift Keying), 직교 위상 편이 변조(QPSK: Quadrature Phase Shift Keying), 직교 진폭 변조(QAM: quadrature amplitude modulation) 등이 이용될 수 있다.
대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 상기 심볼 데이터의 스트림을 변조하는 단계(460)에서는 전송하려는 채널 정보 신호를 스프레딩(spreading)하여 확산 이득(processing gain)을 높힌다.
즉, 본 발명의 다른 실시예는 대역 확산 방식을 이용하여, 일정한 대역폭을 가지는 송신 데이터(예: 채널 정보)에 훨씬 높은 비트 속도 및 넓은 대역폭을 가지는 확산코드를 곱하여 원래의 송신 데이터의 대역폭을 확산(spreading)시킨다. 이때 송신 데이터가 가지고 있는 에너지는 일정하므로, 데이터에 해당하는 크기는 넓어진 대역폭만큼 반비례하여 작아진다. 이렇게 신호를 전송할 때 대역폭이 넓어진다고 하여 이러한 기술을 대역 확산(spread spectrum)이라 한다.
대역 확산을 하는 방식으로 직접 확산방식(Direct Sequence Spread Spectrum), 주파수 도약방식(Frequency Hopping Spread Spectrum), 시간 도약방식(Time Hopping Spread Spectrum) 등이 이용될 수 있다. 직접 확산방식은 확산코드를 데이터에 직접 곱해서 확산 신호를 얻는 방법이고, 주파수 도약방식은 확산코드에 따라서 주파수 대역을 옮기는 방식이며, 시간 도약방식은 시간축에서 확산하는 방식이다.
요컨대, 본 발명의 다른 실시예에 따라 대역 확산 방식을 이용하는 경우에 확산코드를 이용해서 대역확산을 하므로 비화 특성(security)이 매우 우수해지고, 확산과 역확산 과정을 거치기 때문에 외부의 협대역 간섭에 매우 강해지며, 주파수 대역이 넓어서 마치 주파수 다이버시티(frequency diversity) 효과를 얻을 수 있게 되므로 페이딩(fading)에 강해진다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예인 주파수 채널 정보의 수신방법은 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 단계(510)와 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 단계(520)와 상기 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 단계(530)를 포함한다.
상기 실시예에 따른 주파수 수신방법을 살펴보면, 먼저 신호를 수신하는데 이때 주신호 및 채널 정보 신호가 결합된 형태로 수신된다(510). 그러나, 주파수 공유 기술을 채택하는 수신단에서는 수신된 신호를 모두 복조하여 디코딩할 필요가 없으므로, 이들 중 채널 정보 신호만을 따로 추출하여 처리한다.
따라서, 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호만을 추출한다(520). 이때 채널 정보 신호를 추출하는 단계는, 역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
송신단에서 주파수 채널 정보를 대역 확산 방식을 이용하여 전송한 경우에, 수신단에서는 넓은 대역폭으로 전송된 확산신호에 대해, 전송시 사용했던 확산코드를 곱해주어 원래의 신호를 추출할 수 있다. 즉, 이를 주파수 영역에서 보면, 확산신호의 대역폭이 다시 원래 데이터 신호의 대역폭으로 줄어든 것으로 이해할 수 있다. 이를 역확산(despreading)이라 한다. 여기서 데이터가 가지고 있는 에너지 역시 일정하기 때문에, 대역폭이 줄어든 만큼 신호의 크기가 다시 커져서 다른 주신호로부터 채널 정보 신호를 분리할 수 있다.
또한 상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는, 기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 설명한 역확산 과정에서 동일한 시퀀스의 확산코드를 사용하여 원래의 데이터 신호를 분리함에 있어서, 신호의 동기를 맞추는 작업이 추가적으로 수행되는 것이다. 또한, 만약에 송신단에서 주신호와 채널 정보 신호의 특정 시작 위치를 동기에 맞춰 전송한다면 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 동기 정보를 획득하는 것도 가능하다. 나아가 주신호와 채널 정보 신호의 전체를 동기시켜 전송하는 경우에도, 수신단에서 주신호의 프레임 포맷을 동기 획득에 이용할 수 있다.
이렇게 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득할 수 있다(530). 획득한 주파수 채널 정보에는 상기 설명한 바와 같이 송신 디바이스에 할당된 주파수 대역 내의 주파수 정보가 포함된다. 예를 들어, 디바이스에 할당된 전체 주파수 대역에 관한 정보, 현재 사용하고 있는 주파수 채널 정보, 사용 예정인 주파수 채널 정보, 사용하고 있거나 사용할 주파수 채널에서 제공하는 컨텐츠의 종류, 식별자 표시 등 다양한 주파수 정보가 포함될 수 있다. 따라서 수신 디바이스에서는 이러한 주파수 채널 정보를 분석하여, 우선 서비스에는 영향을 주지 않으면서 특정 주파수를 공유할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예인 주파수 채널 정보의 수신방법은 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 단계(610), 기 정 의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 단계(620), 역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 단계(630), 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑(demapping)하는 단계(640), 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙(deinterleaving)하는 단계(650) 및 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 단계(660)를 포함한다.
여기서 단계 610 내지 630의 동작은 위에서 이미 살펴본 바와 같으므로 설명을 생략하고, 이하 나머지 동작 과정에 대해 설명한다.
상기 도 5에서 나타낸 실시예와 비교할 때, 주파수 채널 정보를 획득하는 단계(530)는 더욱 구체적으로 나뉠 수 있는데, 도 6의 실시예에서는 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑하는 단계(640)와 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙하는 단계(650)와 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정 복호화하는 단계(660)를 포함하는 것으로 나타난다.
상기 단계 640 내지 660의 동작은 기본적으로 송신단에서 수행한 일련의 동작을 역순으로 수행하는 것을 나타낸다. 즉, 송신단에서 순방향 오류 정정 부호화를 한 후, 인터리빙를 거쳐 심볼 데이터로 맵핑을 수행하는 경우에 이같은 과정을 통해 전송된 스트림에 대하여 디맵핑을 수행하여 비트 데이터로 변환한 후, 디인터리빙을 거쳐 순방향 오류 정정 복호화를 행한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예인 주파수의 채널 정보 전송장치는 컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 주신호 처리부(710)와 상기 디바이스에 할당된 주파수 대역에 대한 채널 정보 신호를 생성하는 채널 정보 처리부(720)와 상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 신호 결합부(730)를 포함한다.
나아가, 채널 정보 처리부(720)는 상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 포맷 변환부(721), 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 부호화하는 인코더(encoder, 722), 부호화된 스트림을 인터리빙하는 인터리버(interleaver, 723), 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑하는 맵퍼(mapper, 724), 맵핑된 스트림을 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 대역 확산부(725)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예인 주파수의 채널 정보 수신장치는 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 신호 수신부(810)와 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 추출부(820)와 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 채널 정보 처리부(830)를 포함한다.
여기서 채널 정보 추출부(820)는 기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 동기부(821), 역대역 확산 방식을 이용하여 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 역대역 확산부(822)를 더 포함할 수 있다. 송신단에서 주신호와 채널 정보 신호의 특정 시작 위치를 동기 시켜 전송한 경우에 상기 동기부(821)는 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득할 수도 있다.
아울러, 채널 정보 처리부(830)는 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑하는 디맵퍼(831), 상기 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙하는 디인터리버(832), 상기 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 디코더(833)를 더 포함할 수 있다.
이러한 수신장치는 각종 무선기기 예를 들어, 휴대전화, MP3 플레이어, 무선랜(WLAN)을 이용하는 PC, TV 등에서 주파수 공유 기술을 사용하고자 하는 경우에 이용할 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 주파수 채널 정보의 전송 방법과 수신 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
또한, 상술한바와 같이 본 발명에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한 다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른, 주파수 스펙트럼 이용 현황을 측정한 그래프이다.
도 2는 종래 기술에 따른, 동적 스펙트럼 센싱(dynamic spectrum sensing)을 이용한 통신 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 전송하는 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 주파수의 채널 정보를 수신하는 장치를 나타내는 도면이다.
상기 몇 개의 도면에 있어서 대응하는 도면 번호는 대응하는 부분을 가리킨다. 도면이 본 발명의 실시예들을 나타내고 있지만, 도면이 축척에 따라 도시된 것은 아니며 본 발명을 보다 잘 나타내고 설명하기 위해 어떤 특징부는 과장되어 있을 수 있다.

Claims (26)

  1. 주파수 대역이 할당된 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 전송하는 방법에 있어서,
    컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 단계와;
    상기 디바이스에 할당된 주파수 대역 및 상기 디바이스에서 현재 사용하고 있는 주파수 채널에 대한 정보를 포함하는 채널 정보 신호를 생성하는 단계와;
    상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는,
    상기 변조된 주신호와 분리하여 상기 채널 정보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 생성된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)보다 큰 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는,
    상기 채널 정보를 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 생성하는 단계는,
    상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 단계와;
    상기 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC: Forward Error Control) 부호화하는 단계와;
    상기 부호화된 스트림을 인터리빙(interleaving)하는 단계와;
    상기 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑(mapping)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송방법.
  7. 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역을 공유하는 제2 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 수신하는 방법에 있어서,
    상기 제1 디바이스로부터, 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역 및 제1 디바이스에서 현재 사용하고 있는 주파수 채널에 대한 정보를 포함하고, 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 단계와;
    상기 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 단계와;
    상기 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수신된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)보다 큰 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는,
    역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는,
    기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 채널 정보 신호를 추출하는 단계는,
    상기 제1 디바이스에서 상기 주신호 및 채널 정보 신호의 소정의 시작 위치를 동기 시킨 경우에 상기 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 주파수 채널 정보를 획득하는 단계는,
    상기 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑(demapping)하는 단계와;
    상기 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙(deinterleaving)하는 단계와;
    상기 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신방법.
  14. 주파수 대역이 할당된 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 전송하는 장치에 있어서,
    컨텐츠가 구비된 스트림을 주신호로 변조하는 주신호 처리부와;
    상기 디바이스에 할당된 주파수 대역 및 상기 디바이스에서 현재 사용하고 있는 주파수 채널에 대한 정보를 포함하는 채널 정보 신호를 생성하는 채널 정보 처리부와;
    상기 변조된 주신호 및 상기 채널 정보 신호를 결합하여 전송하는 신호 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 채널 정보 처리부는,
    상기 변조된 주신호와 분리하여 상기 채널 정보 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 생성된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)보다 큰 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 채널 정보 처리부는,
    상기 채널 정보를 대역 확산(spread spectrum) 방식을 이용하여 변조하는 대역 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 채널 정보 처리부는,
    상기 채널 정보를 기 정의된 프레임 포맷의 스트림으로 변환하는 포맷 변환부와;
    상기 변환된 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 부호화하는 인코더(encoder)와;
    상기 부호화된 스트림을 인터리빙하는 인터리버(interleaver)와;
    상기 인터리빙된 스트림을 심볼 데이터의 스트림으로 맵핑하는 맵퍼(mapper)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 전송장치.
  20. 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역을 공유하는 제2 디바이스에서 주파수의 채널 정보를 수신하는 장치에 있어서,
    상기 제1 디바이스로부터, 제1 디바이스에 할당된 주파수 대역 및 제1 디바이스에서 현재 사용하고 있는 주파수 채널에 대한 정보를 포함하고, 컨텐츠가 구비된 주신호와 결합된 채널 정보 신호를 수신하는 신호 수신부와;
    상기 수신된 주신호 및 채널 정보 신호를 분리하여 채널 정보 신호를 추출하는 추출부와;
    상기 추출된 채널 정보 신호로부터 주파수 채널 정보를 획득하는 채널 정보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 수신된 채널 정보 신호는 상기 주신호의 전력 크기에 대하여 소정의 임계값만큼 작은 전력 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 주신호의 수신 오차율을 변화시키지 않는 실험값으로서 20 데시벨(dB)보다 큰 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 추출부는,
    역대역 확산(despread spectrum) 방식을 이용하여 상기 채널 정보 신호를 비대역 확산 신호로 복조하는 역대역 확산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 추출부는,
    기 정의된 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 추출부는,
    상기 제1 디바이스에서 상기 주신호 및 채널 정보 신호의 소정의 시작 위치를 동기 시킨 경우에 상기 주신호의 프레임 포맷을 이용하여 상기 채널 정보 신호에 대한 동기를 획득하는 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 채널 정보 처리부는,
    상기 복조된 채널 정보 신호를 비트 데이터의 스트림으로 디맵핑하는 디맵퍼(demapper)와;
    상기 비트 데이터의 스트림을 디인터리빙하는 디인터리버(deinterleaver)와;
    상기 디인터리빙된 비트 데이터의 스트림을 순방향 오류 정정(FEC) 복호화하는 디코더(decoder)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 정보의 수신장치.
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