KR100842292B1 - 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 광대역 무선 공간 채널에서 데이터 측정시 별도로 잡음 신호만의 대표 전력을 구한 후에 상기 데이터의 최대 전력과 비교하는 방식으로 상기 데이터의 유효성 여부를 판단하는 방법 및 그러한 장치에 관한 것이다. 이는 무선 공간 채널 측정시스템에서 수신된 데이터를 효율적으로 처리하는 방법에 관한 것으로 기존의 측정된 데이터를 일일이 눈으로 보고 판단하여 데이터의 유효성을 판단하는 방법에서 벗어나 자동으로 측정된 데이터의 유효성 여부를 잡음 신호와의 비교를 통하여 판단하는 구성으로 이루어진다. 본 발명에 의하면, 잡음신호의 전력을 간단히 계산할 수 있고, 이를 통하여 측정 데이터의 유효성을 자동적으로 판단할 수 있게 되어 광대역 무선 공간 채널 측정시스템 상에서 측정된 데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있게 된다.

광대역, 무선공간채널, 잡음신호, 측정시스템

Description

무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법 및 그 장치{Method and Apparatus for determining valid data over wireless communication Channel}

도 1은 본 발명에 따른 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템의 전체 구성도이며,

도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템에서의 수신된 데이터 신호의 PDP(Power Delay Profile) 예시도이며,

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법에 대한 플로우 차트이며,

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광대역 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 및 상기 수신된 데이터의 처리 과정을 나타낸 플로우 차트이며,

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치의 구성도이다.

본 발명은 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 광대역 무선 공간 채널에서 데이터 측정시 별도로 잡음 신호만의 대표 전력을 구한 후에 상기 데이터의 최대 전력과 비교하는 방식으로 상기 데이터의 유효성 여부를 판단하는 방법 및 그러한 장치에 관한 것이다.

이동통신 서비스의 폭발적인 증가와 다양한 요구사항으로 인해 차세대 이동통신 시스템은 고속의 무선 데이터 전송과 효율적인 주파수 사용을 위해서 광대역의 대역폭과 다중 안테나 전송 기술을 필요로 하게 되었다. 이러한 광대역 다중 안테나 전송 기술을 적용하기 위해서는 정확한 무선 공간 채널 특성의 파악을 기초로 하며 상기 이러한 광대역 무선 공간 채널의 특성을 파악하기 위해선 우선 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템을 통한 다양한 채널 환경의 데이터 수집이 필요하다.

이와 관련하여 무선 공간 채널 측정시스템에서 수집된 데이터가 유효한 데이터인지 아닌지를 판단하는 것은 매우 중요한 일이다. 종래에는 측정된 데이터를 일일이 눈으로 보고 판단하여 데이터의 유효성을 판단하였으나, 요즘은 광대역 MIMO(Mutiple Input Multiple Output) 채널의 특성으로 데이터 측정시 필요한 안테나수도 증가하고 대역폭도 증가하며 이렇게 수신되는 데이터의 양도 많아지게 되므로 상기 종래의 수작업적인 방법으로 데이터 유효성을 판단하는 것은 어렵다. 즉, 측정되는 데이터의 양이 많은 경우에 수신된 데이터를 일일이 눈으로 판단하는 것은 그 비용이 크며 또한 비용에 따른 측정 결과에 대한 기대치도 낮아 데이터의 유효성을 효율적으로 판단하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 기술적 과제로서 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단하는 방법 및 그 장치를 제안하여, 종래의 측정된 데이터를 일일이 눈으로 보고 판단하여 데이터의 유효성을 판단하는 기술의 단점을 보완하여 수신된 데이터를 자동으로 판단하고 그렇게 판단된 유효한 데이터를 저장할 수 있게 한다. 이를 위해서 잡음신호 전력의 계산된 평균과 분산을 통한 잡음신호의 대표 전력과 측정 데이터의 최대 전력을 비교하는 방법으로 측정 데이터의 유효성 여부를 판단하고자 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예로 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법은 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 코릴레이션(correlation)를 기초로 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 구하는 단계, 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 단계, 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 단계 및 상기 수신된 데이터의 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 데이터를 유효 데이터로 구별하는 단계를 포함하여 구성된다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일실시예로 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 코릴레이션(correlation)를 기초로 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 구하는 데이터 최대 전력 결정부, 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 잡음 신호 구간 결정부, 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 잡음 신호 대표 전력 결정부 및 상기 데이터의 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 데이터를 유효 데이터로 구별하는 유효 데이터 구별부를 포함하여 구성된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 대하여 자세히 살펴 보고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템의 전체 구성도이다.

도 1을 참조하면, 광대역 무선 공간 채널 측정시스템의 특징으로 MIMO (Multiple Input Multiple Output) 채널 측정이 가능하도록 4개의 송신 안테나와 8개의 수신 안테나를 통해 시간에 따른 순차적인 송수신을 하도록 하였으며, 다양한 측정 신호를 지원하도록 측정 신호를 외부 제어 PC에 의해 로딩할 수 있도록 설계하였다.

그리고, 무선 공간 채널 측정 데이터를 외부 저장 장치를 통해 저장한 후 post-processing을 통해 Impulse response, Scattering function, Power Delay Profile(PDP), Doppler Power Spectrum 등과 같은 무선 공간 채널의 다양한 특성을 분석하도록 하고 있다. 이러한 광대역 MIMO 채널 측정시스템은 최대 100 Mps의 속도로 PN(Pseudo Noise) 신호를 송신하는 송신 시스템과 수신 시스템으로 구성된다.

광대역 MIMO 채널 측정시스템의 송신 시스템에서의 송신 신호 흐름은 다음과 같다. 신호 발생기에서 발생된 신호는 고속의 D/A 변환기에 의하여 아날로그 신호로 변환되고 LPF와 주파수 상향 변환기를 통하여 RF 주파수 신호로 변환된 후 파워 증폭기를 거쳐 4개의 안테나에 시분할 되어 전송된다. 이때 송신 시스템에서 사용하는 모든 클럭은 10 MHz Rubidium Oscillator를 사용하여 발생되므로 매우 정확하게 동작된다.

광대역 MIMO 채널 측정 시스템의 수신 시스템의 구성은 다음과 같다. 8개의 원형 배열 안테나 단에서 수신된 신호는 RF 스위치 단에서 시 분할로 선택되며, 선택된 RF신호는 LNA와 주파수 하향 변환기를 거쳐 고속 A/D로 입력된다. 고속 A/D변환기에서는 입력된 아날로그 신호를 A/D변환하여 채널 분석 모듈로 전달한다. 채널 분석 모듈에서는 고속 A/D변환기 모듈에서 획득한 신호 데이터를 이용하여 채널의 특성을 분석하는 기능을 담당한다.

도 2는 본 발명에 따른 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템에서의 수신된 데이터 신호의 PDP(Power Delay Profile) 예시도이다.

이는 4095 PN(Psedo Noise) code를 사용한 경우의 전파지연(PDP)과 수신신호의 전력을 도시한 것으로, 수신된 PN code와 원 PN code의 상관을 나타내는 코릴레이션(correlation)을 통하여 PDP를 도시화한 것이다.

일반적인 이동통신에 있어서 기지국의 반경은 1 km 정도이므로 송신기에서 송신한 데이터를 수신기에서 받았을 때, 20 msec 이후의 시간(205)에는 잡음만 있게 된다. 따라서, 본 발명에서는 충분히 긴 PN 코드를 이용하여 잡음신호 전력의 평균(200)과 표준편차를 구할 수 있게 되고 이를 사용하여 잡음신호에 대한 대표전 력(201)을 구하게 된다.

잡음 신호 전력의 평균(200) 및 표준편차는 상기 시간 구간(205)에서 상기 그래프에 표현된 파워 값들의 평균과 표준 편차를 계산하는 것으로, 상기 계산된 평균과 표준 편차를 기준으로 다양한 값들 중 특정하여 대표 전력(201)을 구할 수 있게 된다. 또한 평균값에 표준 편차를 더한 값 등이나 다른 연산을 통한 방법 등 다양한 방법으로 상기 대표 전력(201)을 결정할 수 있다. 상기 표준 편차는 분산 값의 제곱근 값인 바, 상기 대표 전력(201)은 상기 계산된 평균과 분산 값을 기준으로 구해진다고 할 수 있다.

다음으로 그래프 상 최상단에 나타난 수신된 신호의 파워값인 최대 전력(202)을 구한 후에, 상기 수신된 신호의 최대 전력(202)과 잡음신호 대표전력(201)을 비교하여 데이터의 유효성을 판단하게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법에 대한 플로우 차트이다.

도 3을 참조하면, 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 코릴레이션(correlation)를 기초로 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 구하고(301), 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하면(302), 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하게 된다(303).

상기 이렇게 구해진 수신된 데이터의 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우(304) 상기 데이터를 유효 데이터로 인정하 게 된다(305). 여기서 데이터는 PN(Psedo Noise) sequence이며, 상기 PN sequence는 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 잡음 신호만 존재하는 구간이 구분되기 쉽게 표현될 수 있는 정도의 충분히 큰 값으로 한다.

상기 잡음 신호의 대표 전력을 구할 때, 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호에 대한 전력의 평균값 및 전력의 분산값을 계산한 후에 상기 계산된 평균값과 분산값을 기초로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하게 된다. 상기에서 잡음 신호만 존재하는 구간은 상기 수신된 PN sequence의 이동 거리에 따른 수신단 도착 예상 시간(이동 거리/이동 속도)보다 큰 일정 시간 후의 상기 PDP상에서의 구간을 상기 잡음 신호만 존재하는 구간으로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 광대역 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 및 상기 수신된 데이터의 처리 과정을 나타낸 플로우 차트이다.

이는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 측정 데이터 처리 순서도를 나타내는 것으로 도 4를 참조하면, 먼저 광대역 MIMO 채널 측정시스템에서 수신된 데이터는 PN code와 correlation을 수행하여 PDP를 구하게 된다(401). 그리고 PDP로부터 수신신호의 최대 전력 P를 구한다(402). 다음으로 잡음신호의 평균전력(m)과 분산(d)을 계산하여(403) 잡음신호의 대표전력(N = m + 3d)을 구하게 되며(404), 상기 수신된 신호의 최대 전력(P)과 잡음신호 대표전력(N)의 차가 미리 설정된 기준값(405)보다 작을 경우(406) 수신된 데이터를 폐기하게 되고(407), 클 경우 수신된 데이터를 저장하게 된다(408).

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치의 구성도이다.

도 5를 참조하면, 무선 공간 측정 데이터 유효성 판단 장치(500)는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 코릴레이션(correlation)를 기초로 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 구하는 데이터 최대 전력 결정부(501), 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 잡음 신호 구간 결정부(502), 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 잡음 신호 대표 전력 결정부(503) 및 상기 데이터의 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 데이터를 유효 데이터로 구별하는 유효 데이터 구별부(504)로 구성된다. 여기서 상기 데이터는 PN(Psedo Noise) sequence이며, 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 잡음 신호만 존재하는 구간이 구분되기 쉽게 표현될 수 있는 정도의 충분히 큰 값으로 한다.

상기 잡음 신호 대표 전력 결정부(503)는 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호에 대한 전력의 평균값과 전력의 분산값을 계산한 후 상기 계산된 평균값과 분산값을 기초로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 것으로 한다.

상기 무선 공간 측정 데이터 유효성 판단장치(500)는 광대역 무선 공간 채널에서 MIMO(Mutiple Input Multiple Output) 채널 측정으로 데이터를 수신하여 상기 데이터 최대 전력 결정부(501)로 전달하는 수신부를 포함한다.

본 발명인 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법 및 그 장치에 의하면, 충분히 긴 PN 코드를 이용하여 잡음신호의 전력을 간단히 계산할 수 있고, 이를 통하여 측정 데이터의 유효성을 자동적으로 판단할 수 있게 되어 고속의 광대역 무선 공간 채널 측정 시스템에서 측정된 데이터를 빠르고 효율적으로 처리할 수 있게 된다.

Claims (13)

1. 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 PN 코드와 원 PN 코드의 상관을 나타내는 코릴레이션(correlation)에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에 나타난 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 측정하는 단계;

   상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 단계;

   상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 단계; 및

   상기 측정된 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 데이터를 유효 데이터로 구별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 단계는 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호에 대한 전력의 평균값 및 전력의 분산값을 계산한 후,

   상기 계산된 평균값과 분산값을 기초로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 잡음 신호의 대표 전력은 상기 평균값을 상기 분산값의 세 배 값과 합한 값으로 구하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터의 PN 코드는 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 잡음 신호만 존재하는 구간이 구분되기 쉽게 표현될 수 있는 정도의 큰 값인 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 단계는 상기 수신된 데이터의 PN 코드의 이동 거리에 따른 수신단 도착 예상 시간보다 큰 일정 시간 후의 상기 PDP상에서의 구간을 상기 잡음 신호만 존재하는 구간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 방법.
7. 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 PN 코드와 원 PN코드의 상관을 나타내는 코릴레이션(correlation)에 따라 확인된 PDP(Power Delay Profile) 상에 나타난 상기 수신된 데이터의 최대 전력을 측정하는 데이터 최대 전력 결정부;

   상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 상기 수신된 데이터 외에 잡음 신호만 존재하는 구간을 결정하는 잡음 신호 구간 결정부;

   상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 잡음 신호 대표 전력 결정부; 및

   상기 측정된 최대 전력과 상기 잡음 신호의 대표 전력의 차이가 설정된 기준값보다 큰 경우 상기 데이터를 유효 데이터로 구별하는 유효 데이터 구별부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 잡음 신호 대표 전력 결정부는 상기 결정된 구간의 전력 값들을 기준으로 상기 잡음 신호에 대한 전력의 평균값과 전력의 분산값을 계산한 후

   상기 계산된 평균값과 분산값을 기초로 상기 잡음 신호의 대표 전력을 구하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 잡음 신호의 대표 전력은 상기 평균값을 상기 분산값의 세 배 값과 합한 값으로 구하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.
10. 삭제
11. 제 7항에 있어서,

    상기 데이터의 PN 코드는 상기 코릴레이션에 따라 확인된 PDP 상에서 잡음 신호만 존재하는 구간이 구분되기 쉽게 표현될 수 있는 정도의 큰 값인 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.
12. 제 7항에 있어서,

    상기 잡음 신호 구간 결정부는 상기 수신된 데이터의 PN 코드의 이동 거리에 따른 수신단 도착 예상 시간보다 큰 일정 시간 후의 상기 PDP상에서의 구간을 상기 잡음 신호만 존재하는 구간으로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.
13. 제 7항에 있어서,

    광대역 무선 공간 채널에서 MIMO(Mutiple Input Multiple Output) 채널 측정으로 데이터를 수신하여 상기 데이터 최대 전력 결정부로 전달하는 수신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 공간 채널에서 수신된 데이터의 유효성 여부 판단 장치.

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