KR101298326B1 - Apparatus for Detecting Spectrum using Time Delay - Google Patents
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Abstract
시간지연을 이용한 스펙트럼 검출 장치를 제공한다. 상기 장치는 안테나, 신호를 수신하여 제 1 검출결과를 생성하는 제 1 검출기, 상기 수신신호를 시간지연시키는 제 1 시간지연기, 상기 제 1 시간지연기의 출력으로부터 제 2 검출결과를 생성하는 제 2 검출기, 상기 제 1 시간지연기의 출력신호를 시간지연시키는 제 2 시간지연기, 상기 제 2 시간지연기의 출력으로부터 제 3 검출결과를 생성하는 제 3 검출기 및 상기 제 1 내지 제 3 검출결과를 받아 최종판정결과를 생성하는 공동판정기를 포함한다. 검출기뿐만 아니라 시간지연기와 공동판정기를 이용하여 신뢰성있는 스펙트럼 검출을 할 수 있다.
Provided is a spectrum detection apparatus using time delay. The apparatus includes an antenna, a first detector for receiving a signal and generating a first detection result, a first time delay for time delaying the received signal, and a second generating result for generating a second detection result from the output of the first time delayer. A second detector, a second time delayer for time delaying the output signal of the first time delayer, a third detector for generating a third detection result from the output of the second time delayer, and the first to third detection results It includes the co-judgment machine that receives the final decision result. In addition to detectors, time delays and co-determinants can be used for reliable spectral detection.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 검출기의 블록도이다.1 is a block diagram of a detector according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 스펙트럼 검출 장치에 이용되는 제 i 검출기의 블록도이다().FIG. 2 is a block diagram of an i th detector used in the spectrum detection device of FIG. 1.
도 3은 공동판정기가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 실시예를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining an embodiment in which a co-determinant obtains a final determination result using a plurality of detection results.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다. 4 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다. 5 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 스펙트럼 검출 장치에 이용되는 검출기의 구조를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing the structure of a detector used in the spectrum detection apparatus of FIG.
도 7은 공동판정기가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 알고리즘에 관한 일 실시예를 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 7 is a graph for explaining an exemplary embodiment of an algorithm for obtaining a final determination result using a plurality of detection results.
도 8은 공동판정기가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 알고리즘에 관한 다른 실시예를 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 8 is a graph for explaining another embodiment of an algorithm for obtaining a final determination result using a plurality of detection results.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다.9 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
** 도면의 주요부분의 부호에 대한 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS OF THE MAIN PARTS OF THE DRAWINGS
110 : 안테나110: antenna
120-1 내지 120-n-1 : 시간지연기120-1 to 120-n-1: time delay
130, 530 : 공동판정기 130, 530: Joint Judge
200-1 내지 200-n, 600-1 내지 600-n : 검출기200-1 to 200-n, 600-1 to 600-n: detector
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는 시간지연을 이용한 스펙트럼 검출 장치에 관한 것이다. The present invention relates to wireless communication, and more particularly, to a spectrum detection apparatus using time delay.
현재 이동통신 시스템의 추세는 고속화 및 광대역화되고 있으며 다양한 통신 시스템들이 개발되어 왔다. 이에 따라 수 GHz 이하의 대역에 대한 여러 통신 시스템의 점유에 따른 주파수 자원 포화현상과 광대역의 무선 통신을 위한 필요성이 발생함에 따라 CR(Cognitive Radio)이라는 새로운 개념이 생기게 되었다. CR 이란 한정된 주파수 자원을 위한 기술로서 기존 통신 시스템과의 공존을 통해 이루어진다. 즉, 주변 무선 환경을 인지하고, 무선 환경에 최적인 파라미터를 자체적으로 결정해 타 기기에 간섭을 주지 않고 무선 정보를 송수신하는 것을 기초로 한다. 이 개념은 최근 표준화가 진행되고 있는 IEEE 802.22 WRAN (Wireless Regional Area Network)표준에 차용되어 지역에 따른 채널별 점유 대역이 나누어져 있고 시간별로 방송시간이 고정되어 있는 TV(Television) 대역을 활용하여 대역의 시간 및 지역별로 바뀌는 상황을 인식하여 미사용 대역을 활용가능하게 한다. 특정 주파수대역의 CR 통신 사용유무를 우선적으로 판단하는 스펙트럼 검출은 이를 위한 기본 기술이다. 이 기술의 목적은 사용자의 주파수 사용 현황을 감지하는 것이다. CR 사용의 기본 조건이 주파수 공유이지만 기존의 주사용자(Licensed User or Primary User)에게는 간섭을 주어서는 안되기 때문에 중요한 기술이라고 할 수 있다. Currently, the trend of mobile communication systems is high speed and broadband, and various communication systems have been developed. As a result, frequency resource saturation due to the occupancy of various communication systems for a band below several GHz and a necessity for wideband wireless communication have arisen, thereby creating a new concept called CR (Cognitive Radio). CR is a technology for limited frequency resources and is achieved through coexistence with existing communication systems. That is, it is based on the recognition of the surrounding wireless environment, the determination of the parameters optimal for the wireless environment by itself, and the transmission and reception of wireless information without interfering with other devices. This concept is borrowed from the IEEE 802.22 Wireless Regional Area Network (WRAN) standard, which is being recently standardized, and utilizes a TV (Television) band in which the occupied bands are divided according to regions and broadcast times are fixed by time. Recognize the changing situation by time and region in the United States and make available unused bands. Spectrum detection, which primarily determines the use of CR communication for a specific frequency band, is a basic technique for this purpose. The purpose of this technology is to detect the user's frequency usage. Although the basic condition for using CR is frequency sharing, it is an important technology because it should not interfere with the existing licensed user or primary user.
스펙트럼 검출방식으로서 정합필더 검출(Matched Filter Detection), 신호형태 검출(Cyclostationary Feature Detection) 및 에너지 검출(Energy Detection)방식이 대표적이다. 정합필터 검출 방식은 최적으로 신호를 검출할 수 있다. 정합 필터의 특성상 SNR(signal-to-noise ratio)을 최대화 할 수 있는 장점이 있으나, 송신신호에 대한 정보를 미리 알고 있어야 하기 때문에 다양한 환경에서의 신호를 검출하는데 어려움이 있다. 예를 들어, TV 신호에는 협대역의 음성영상 신호를 위한 파일롯 (pilot) 신호가 있으며, CDMA(Code Division Multiple Access), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 등의 디지털 신호도 파일롯과 프레임 같은 여러가지 규격을 가지고 있다. 신호형태 검출방식은 신호의 주기적인 성질을 이용하는 방식이다. 즉, 수신된 신호의 상관관계(correlation) 값을 구하여 신호의 존재 유무를 검출한다. 이 방식은 간섭 신호에 대해서는 강인한 검출 성능을 보인다. As the spectrum detection method, Matched Filter Detection, Cyclostationary Feature Detection, and Energy Detection are typical. The matched filter detection method can optimally detect a signal. Although there is an advantage in that the signal-to-noise ratio (SNR) can be maximized due to the characteristics of the matched filter, it is difficult to detect signals in various environments because information on the transmission signal must be known in advance. For example, a TV signal includes a pilot signal for a narrowband audio image signal, and digital signals such as code division multiple access (CDMA) and orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) also have various standards such as pilot and frame. Have. The signal type detection method uses a periodic property of the signal. That is, the presence or absence of a signal is detected by obtaining a correlation value of the received signal. This method shows robust detection performance for interfering signals.
에너지 검출방식에 있어서, 페이딩(Fading)이나 쉐도윙(Shadowing)같은 채널 영향이나 간섭이 존재하는 경우 스펙트럼 검출의 성능은 급격히 열화된다. 따라서 실제로 주사용자가 존재하지만 제대로 검출이 되지 않는 경우에는 주사용자에게 간섭을 주게 되어 통신을 방해하게 되고, 주사용자가 존재하지 않지만 검출되었다고 판정하는 경우 사용 가능한 스펙트럼을 놀리게 되어 비효율적인 동작을 하게 된다. 따라서 신뢰성을 높일 수 있는 스펙트럼 검출방법이 요구된다.In the energy detection scheme, the performance of spectrum detection deteriorates drastically in the presence of channel influences or interferences such as fading or shadowing. Therefore, if the main user exists but is not detected properly, it interferes with the main user and interferes with the communication. If the main user does not exist but is detected, the available spectrum is made to make use of the inefficient operation. do. Therefore, there is a need for a spectrum detection method capable of increasing reliability.
본 발명의 기술적 과제는 시간지연을 이용한 스펙트럼 검출 장치를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is to provide a spectrum detection apparatus using a time delay.
본 발명의 일 양태에 따르면, 시간지연을 이용한 스펙트럼 검출 장치를 제공한다. 상기 장치는 안테나, 신호를 수신하여 제 1 검출결과를 생성하는 제 1 검출기, 상기 수신신호를 시간지연시키는 제 1 시간지연기, 상기 제 1 시간지연기의 출력으로부터 제 2 검출결과를 생성하는 제 2 검출기, 상기 제 1 시간지연기의 출력신호를 시간지연시키는 제 2 시간지연기, 상기 제 2 시간지연기의 출력으로부터 제 3 검출결과를 생성하는 제 3 검출기 및 상기 제 1 내지 제 3 검출결과를 받아 최종판정결과를 생성하는 공동판정기를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a spectrum detection apparatus using a time delay. The apparatus includes an antenna, a first detector for receiving a signal and generating a first detection result, a first time delay for time delaying the received signal, and a second generating result for generating a second detection result from the output of the first time delayer. A second detector, a second time delayer for time delaying the output signal of the first time delayer, a third detector for generating a third detection result from the output of the second time delayer, and the first to third detection results It includes the co-judgment machine that receives the final decision result.
본 발명의 다른 양태에 따르면 시간지연을 이용한 스펙트럼 검출 장치를 제공한다. 상기 장치는 안테나, 신호를 시간지연시키는 다수의 시간지연기, 상기 다수의 시간지연기 각각으로부터 신호를 받아 다수의 검출결과를 생성하는 검출기 및 상기 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 생성하는 공동판정기를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a spectrum detection apparatus using time delay. The apparatus includes an antenna, a plurality of time delays for time delaying a signal, a detector that receives signals from each of the plurality of time delays, and generates a plurality of detection results, and generates a final determination result using the plurality of detection results. It includes a joint judge.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정할 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, the present embodiment is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Shapes of the elements in the drawings may be exaggerated parts to emphasize a more clear description, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치(100)의 블록도이다.1 is a block diagram of a
도 1을 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(100)는 안테나(110), 시간지연기(120-1 내지 120-n-1), 검출기(200-1 내지 200-n), 및 공동판정기(130)를 포함한다. 안테나(110)의 출력은 제 1 검출기(200-1) 및 제 1 시간지연기(120-1)의 입력이 된다. 제 1 시간지연기(120-1)의 출력은 제 2 검출기(200-2) 및 제 2 시간지연기(120-2)의 입력이 되고, 제 2 시간지연기(120-2)의 출력은 제 3 검출기(200-3) 및 제 3 시간지연기(120-3)의 입력이 된다. 제 i-1 시간지연기(120-i-1)의 출력은 제 i 검출기(200-i) 및 제 i 시간지연기(120-i)의 입력이 된다. 마지막으로 제 n-1 시간지연기(120-n-1)의 출력은 제 n 검출기 (200-n)의 입력이 된다. 상기 n개의 검출기(200-1 내지 200-n) 각각의 출력은 상기 공동판정기(130)의 입력이 된다. Referring to FIG. 1, the
상기 각 시간지연기(120-1 내지 120-n-1)는 입력신호를 일정시간 T 만큼 지연시킨다. 제 1 시간지연기(120-1)를 거친 경우 T 만큼 지연되고, 제 2 시간지연기(120-2)를 거친 경우, 2T 만큼 지연되며, 제 n-1 시간지연기(120-n-1)를 거친 경우, (n-1)T 만큼 지연된다. 즉 매 시간지연기를 지날 때마다 누적적으로 시간이 지연된다. 지연시간 T는 설계자에 의해 가변적으로 설정될 수 있는 값이다. Each of the time delay units 120-1 to 120-n-1 delays the input signal by a predetermined time T. When the first time delay unit 120-1 passes, it is delayed by T. When the second time delay unit 120-2 passes, the unit delays by 2T, and the n-1 time delay unit 120-n-1 ), It is delayed by (n-1) T. In other words, the time delay cumulatively after each time delay. The delay time T is a value that can be variably set by the designer.
상기 각 검출기(200-1 내지 200-n)의 구조를 설명하기 위해 도 2를 참조하기로 한다. Reference will be made to FIG. 2 to describe the structures of the detectors 200-1 to 200-n.
도 2는 도 1의 스펙트럼 검출 장치에 이용되는 제 i 검출기의 블록도이다 (1≤i≤n).FIG. 2 is a block diagram of an ith detector used in the spectrum detection device of FIG. 1 (1 ≦ i ≦ n).
도 2를 참조하면, 상기 제 i 검출기(200-i)는 대역통과필터(210), 제곱기(220), 적분기(230), 및 비교기(240)를 포함한다. 상기 대역통과필터(210)는 수신신호 x(t)의 중심주파수를 선택하고 대역폭을 결정한다. 상기 제곱기(220)는 대역통과필터(210)를 거친 신호의 에너지값을 측정하기 위해 그 크기를 제곱한다. 상기 적분기(230)는 관측시간 T를 결정하고, 수신신호를 0~T 시간구간에서 적분한다. 상기 비교기(240)는 적분기(230)의 출력을 임계값(Ec)과 비교하여 상기 출력이 임계값보다 큰 경우 신호가 검출(이하 Hi 1이라 한다)되고, 상기 출력이 임계값보다 작은 경우 신호가 미검출(이하 Hi 0라 한다)된다. 상기 Hi 1에서 윗첨자 i는 제 i 검출기(200-i)를 나타내고, 아래첨자 1은 신호의 검출을 나타낸다. 즉 Hi 1는 제 i 검출 기(200-i)에서 신호가 검출되었다는 것을 나타낸다. Hi 0 은 제 i 검출기(200-i)에서 신호의 미검출을 나타낸다. 이와같이 생성되는 제 i 검출기(200-1)의 신호의 검출 또는 미검출(Hi 1 or 0 )을 제 i 검출결과라고 한다(1≤i≤n). 상기 검출결과는 불 연산(Boolean)이 될 수 있다. 즉, 신호의 검출인 Hi 1은 디지털 신호값의 하나인 1로, 신호의 미검출인 Hi 0은 디지털 신호값의 다른 하나인 0이 될 수 있다.Referring to FIG. 2, the i th detector 200-i includes a
상기 임계값은 신호가 존재한다고 판단하기 위한 최소한의 에너지값을 말한다. 상기 임계값은 가변적으로 변할 수 있는 값이다. 이는 채널 상황에 따라 적응적으로 임계값에 변화를 줌으로써 보다 신뢰성있게 신호를 검출하도록 하기 위함이다. 상기 임계값의 변화를 결정하는 요소는 채널의 추정정보, ACK/NACK(Acknowledge/Not Acknowledge) 신호, 및 채널품질정보등이 될 수 있다. 채널의 추정정보를 이용하는 경우, 추정된 채널정보에 따라서 채널이 좋지 않으면 임계값을 낮추고, 채널이 좋으면 임계값을 높인다. ACK/NACK 신호를 이용하는 경우, ACK 신호가 수신되는 경우 임계값을 높이고, NACK 신호가 수신되는 경우 임계값을 낮춘다. 채널품질정보를 이용하는 경우, 채널품질이 좋으면 임계값을 높이고, 채널품질이 좋지 않으면 임계값을 낮춘다. The threshold refers to a minimum energy value for determining that a signal is present. The threshold is a value that can vary variably. This is to detect the signal more reliably by adaptively changing the threshold value according to the channel condition. The factors for determining the change of the threshold value may be channel estimation information, an ACK / NACK (Acknowledge / Not Acknowledge) signal, and channel quality information. When the estimated information of the channel is used, the threshold is lowered if the channel is not good according to the estimated channel information, and the threshold is increased if the channel is good. When the ACK / NACK signal is used, the threshold value is increased when the ACK signal is received, and the threshold value is lowered when the NACK signal is received. In the case of using the channel quality information, the threshold value is increased if the channel quality is good, and the threshold value is lowered if the channel quality is bad.
다시 도 1을 참조하면, 제 1 검출기(200-1)는 상기 안테나(110)로부터 신호 x(t)를 수신하고 제 1 검출결과(H1 1 or 0)를 생성하여 상기 공동판정기(130)로 보낸다. 제 2 검출기(200-2)는 제 1 시간지연기(120-1)를 통해 x(t) 보다 T 시간만큼 지연된 신호를 수신하고 제 2 검출결과(H2 1 or 0)를 생성하여 상기 공동판정기(130)로 보낸다. 제 3 검출기(200-3)는 제 1 및 제 2 시간지연기(120-1,120-2)를 통해 x(t)보다 2T 시간만큼 지연된 신호를 수신하고 제 3 검출결과(H3 1 or 0)를 생성하여 상기 공동판정기(130)로 보낸다. 동일한 방식으로 제 n 검출기(200-n)는 제 1 내지 n-1 시간지연기(120-1 내지 120-n-1)를 통해 x(t) 보다 (n-1)T 시간만큼 지연된 신호를 수신하고 제 n 검출결과(Hn 1 or 0)를 생성하여 상기 공동판정기(130)로 보낸다. 상기 n 개의 검출기(200-1 내지 200-n)로부터 생성된 검출결과는 총 n 개이며, 상기 n개의 검출결과는 제 1 검출결과부터 제 n 검출결과까지 상기 공동판정기(130)로 입력된다. Referring back to FIG. 1, the first detector 200-1 receives the signal x (t) from the
상기 공동판정기(130)는 입력된 상기 n개의 검출결과를 이용하여 최종판정결과(Hf 1 or 0)를 생성한다. Hf 1 에서 윗첨자 f는 공동판정기에서 내린 신호의 존부에 관한 최종판정결과를 나타내고, 아래첨자 1 은 최종판정결과가 신호의 존재임을 나타낸다. Hf 0은 최종판정결과가 신호 부존재임을 나타낸다. 상기 공동판정기(130)는 다양한 알고리즘을 이용하여 상기 최종판정결과를 생성하게 된다. The
도 3은 공동판정기(130)가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 실시예를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining an embodiment in which the co-determinator 130 obtains a final determination result using a plurality of detection results.
도 3을 참조하면, 상단그래프는 시간 t 에 따른 신호 x(t)의 에너지값 크기를 나타낸다. 상기 상단그래프에서 점선으로 표시된 Ec 는 임계값이다. 하단그래프는 지연시간 T에 따라 총 11개의 검출기로부터 생성된 검출결과를 나타낸다. 제 i 검출기는 x(t)의 시간 (i-1)T~iT 구간에서의 신호 검출결과(0 또는 1)를 생성한다. 즉, 제 1 검출기는 0~T 구간의 검출결과를, 제 2 검출기는 T~2T 구간의 검출결과를 생성한다. Referring to FIG. 3, the top graph shows the magnitude of the energy value of the signal x (t) according to the time t. The dotted line Ec in the upper graph is a threshold. The bottom graph shows the detection results generated from a total of 11 detectors according to the delay time T. The i-th detector generates a signal detection result (0 or 1) in the period (i-1) T to iT of x (t). That is, the first detector generates a detection result in the 0 to T section, and the second detector generates a detection result in the T to 2T section.
제 1 검출기(200-1)는 안테나(110)로부터 수신한 x(t)의 시간 0~T 구간의 에너지값 E1을 측정하고 이를 임계값(Ec)과 비교한다. E1 > Ec 이므로, 제 1 검출기(200-1)의 제 1 검출결과는 H1 1이 된다. 제 2 검출기(200-2)는 제 1 시간지연기(120-1)를 통해 T 시간만큼 지연된 x(t)의 시간 T~2T 구간의 에너지값 E2를 측정하며, E2 > Ec 이므로 제 2 검출결과는 H2 1이 된다. 동일한 방식으로 제 3 및 제 4 검출기(200-3,200-4)는 각각 시간 2T~3T, 3T~4T 구간에서 에너지값을 측정하며, E3 > Ec, E4 > Ec 이므로 제 3 및 제 4 검출결과로 각각 H3 1 과 H4 1 를 출력한다. 제 5 내지 제 7 검출기(200-5 내지 200-7)는 시간 4T~5T, 5T~6T, 및 6T~7T 구간에서의 에너지값 E5 내지 E7을 측정하며, E5 내지 E7은 Ec 보다 작으므로 제 5 내지 제 7 검출결과로 H5 0, H6 0, H7 0 를 출력한다. 동일한 방식으로 x(t)의 시간 7T~8T, 8T~9T 구간에서의 제 8 및 제 9 검출기(200-8,200-9)는 제 8 및 제 9 검출결과로 H8 1과 H9 1을, x(t)의 시간 9T~10T, 10T~11T 구간에서의 제 10 및 11 검출기(200-10,200-11)는 제 10 및 제 11 검출결과로 H10 0과 H11 0을 출력한다. 따라서 시간 0에서 11T 구간까지 총 11개의 검출결과가 산출되며, 검출결과로 총 6개의 H1과 5 개의 H0을 얻는다. The first detector 200-1 measures the
상기 공동판정기(130)는 상기 검출결과를 가지고 다양한 알고리즘을 이용하여 최종판정결과(Hf 1 or 0)를 생성한다.The
상기 최종판정결과를 생성하는 알고리즘의 일 예로서, 다수의 검출결과 중에서 H1의 개수가 판정계수 K개 이상일 경우 최종판정결과를 Hf 1으로, H1의 개수가 판정계수 K개 미만일 경우 최종판정결과를 Hf 0으로 생성하는 것을 들 수 있다. 즉, Num(H1)≥ K 일 경우 최종판정결과는 H1이 되고, Num(H1) < K 이면 최종판정결과는 H0 이 된다. 여기서 판정계수 K는 검출결과를 이용하여 신뢰성있는 최종판정결과를 얻기 위해 미리 설정되는 계수이고, Num(H1)은 n 개의 검출결과중 H1의 총 개수이다. K의 값은 요구되는 신뢰성에 의존하여 가변적일 수 있다. 예를 들어 K=6 이라 가정하면, Num(H1)=6=K 이므로, 최종판정결과는 H1가 된다. 또한, 높은 신뢰성을 위해 K=3 으로 설정하였다면, Num(H1)=3 < K 이므로 최종판정결과는 H0 이 된다. As an example of the algorithm for generating the final determination result, the final determination result is H f 1 when the number of H 1 is K or more of the plurality of detection results, the final when the number of H 1 is less than K determination coefficient The result of the determination is H f 0 . That is, when Num (H 1 ) ≥ K, the final judgment result is H 1 , and when Num (H 1 ) <K, the final judgment result is H 0 . Here, the determination coefficient K is a coefficient which is set in advance in order to obtain a reliable final determination result using the detection result, and Num (H 1 ) is the total number of H 1 in n detection results. The value of K may vary depending on the reliability required. For example, assuming K = 6, since Num (H 1 ) = 6 = K, the final judgment result is H 1 . Also, if K = 3 for high reliability, Num (H 1 ) = 3 <K, so the final judgment result is H 0 .
상기 알고리즘의 다른 예로서, 검출결과에서 얻은 H1의 개수와 H0의 개수를 비교하여 더 많은 개수를 가진 것을 최종판정결과로 생성하는 것을 들 수 있다. 즉, H1 ≥ H0일 경우 최종판정결과는 H1이 되고, H1 < H0일 경우 최종판정결과는 H0 이 된다. 즉, H1=6 > H0=5 이므로 최종판정결과는 H0이 된다. As another example of the above algorithm, the number of H 1 obtained from the detection result and the number of H 0 may be compared to generate a final decision result with a larger number. That is, when H 1 ≥ H 0 , the final determination result is H 1 , and when H 1 <H 0 , the final determination result is H 0 . That is, since H 1 = 6> H 0 = 5, the final judgment result is H 0 .
상기 알고리즘의 또 다른 예로서, N개의 검출결과들 중 P개를 제외하고 N-P개의 검출 결과를 가지고 최종판정결과를 생성하는 방법을 들 수 있다. 각 검출기의 임계치들이 가변적일 경우에 모든 임계치들을 비교하여 평균 임계치를 기준으로 표준편차 임계치 이상 벗어난 임계치를 가지는 겸출결과 P개를 제외하는 방법으로서, 상기 제외되는 P개의 검출결과는 다른 검출결과에 비해 상대적으로 신뢰성이 떨어지는 구간의 검출결과이므로 이를 제외한 나머지 검출결과들을 이용하여 보다 신뢰성있는 최종판정결과를 얻기 위함이다.As another example of the algorithm, there is a method of generating a final determination result with N-P detection results except P among N detection results. Comparing all thresholds when the detectors of the detector is variable to exclude the combined results P having a threshold value that is beyond the standard deviation threshold based on the average threshold value, the P detection results are excluded from other detection results This is to obtain a more reliable final decision result using the remaining detection results except this because it is a detection result of a section having a relatively low reliability.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치(300)의 블록도이다. 4 is a block diagram of a
도 4를 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(400)는 안테나(110), 시간지연기(120-1 내지 120-n-1), 검출기(200-i), 및 공동판정기(130)를 포함한다. 도 4 의 스펙트럼 검출 장치(400)는 도 1의 스펙트럼 검출 장치(100)과 비교하여 나머지 구성요소는 동일하나 다수의 검출기가 아닌 하나의 검출기(200-i)만을 포함한다는 점에 차이가 있다. 즉, 안테나(110) 및 n-1 개의 시간지연기의 출력은 각각 지연시간 T 의 간격으로 독립적, 병렬적으로 상기 검출기(200-i)의 입력이 되고, 상기 검출기(200-i)는 상기 입력된 신호를 이용하여 n 개의 검출결과를 생성한다. 상기 n 개의 검출결과는 공동판정기(130)에 입력되고, 상기 공동판정기(130)은 n 개의 검출결과를 이용하여 최종판정결과(Hf 1 or 0)를 생성한다. 상기 공동판정기(130)가 최종판정결과를 생성하는데 이용되는 알고리즘은 도 3에서 설명한 바와 같다.Referring to FIG. 4, the spectrum detection apparatus 400 includes an
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치(500)의 블록도이다. 5 is a block diagram of a
도 5를 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(500)는 안테나(110), 시간지연기(120-1 내지 120-n-1), 검출기(600-1 내지 600-n), 및 공동판정기(130)를 포함한다. 도 5의 스펙트럼 검출 장치(500)는 도 1의 스펙트럼 검출 장치(100)와 비교하여 시간지연기(120-1) 및 각 구성요소간 연결구조는 동일하나, 검출기의 구조 및 공동판정기의 판정방법에 차이가 있다. 도 5의 스펙트럼 검출 장치(500)에 이용되는 검출기(600-i)의 구조는 도 6과 같다(1≤i≤n).Referring to FIG. 5, the
도 6은 도 5의 스펙트럼 검출 장치(500)에 이용되는 검출기(600-i)의 구조를 나타내는 블록도이다.FIG. 6 is a block diagram illustrating a structure of the detector 600-i used in the
도 6을 참조하면, 상기 검출기(600-i)는 대역통과필터(610), 제곱기(620), 및 적분기(630)를 포함한다. 상기 대역통과필터(610)는 수신신호 x(t)의 중심주파수를 선택하고 대역폭을 결정짓는다. 상기 제곱기(620)는 대역통과필터(610)를 거친 신호의 에너지값을 측정하기 위해 그 크기를 제곱한다. 상기 적분기(630)는 관 측시간 T 를 결정하고, 수신신호를 시간 0~T 구간에서 적분한다. 상기 검출기(600-i)의 출력을 제 i 검출결과라고 하며, 상기 제 i 검출결과는 신호 x(t)의 시간 0~T 구간의 평균에너지값 Ei가 된다. 도 6의 검출기(600-i)는 도 2의 검출기(200-i)와 비교하여 비교기(240)가 제외된 점에 차이가 있다. 즉, 도 2의 검출기(200-i)의 검출결과는 불연산 수치인 Hi 1 or 0(0 또는 1이 될 수도 있다)이 되는 반면, 도 6의 검출기(600-i)의 검출결과는 아날로그 수치인 에너지값인 Ei 가 된다.Referring to FIG. 6, the detector 600-i includes a
다시 도 5 를 참조하면, 제 1 검출기(600-1)는 상기 안테나(110)로부터 신호 x(t)를 수신하고 제 1 검출결과(에너지값 E1)를 생성하여 상기 공동판정기(530)로 보낸다. 제 2 검출기(600-2)는 제 1 시간지연기(120-1)를 통해 x(t) 보다 T 시간만큼 지연된 신호를 수신하고 제 2 검출결과(E2)를 생성하여 상기 공동판정기(530)로 보낸다. 제 n 검출기(600-n)는 제 1 내지 제 n-1 시간지연기를 통해 x(t) 보다 (n-1)T 시간만큼 지연된 신호를 수신하고 제 n 검출결과(En)을 생성하여 상기 공동판정기(530)로 보낸다. 상기 n 개의 검출기(600-1 내지 600-n)로부터 생성된 검출결과는 총 n 개이며, 상기 n개의 검출결과는 제 1 검출결과부터 제 n 검출결과까지 상기 공동판정기(530)로 입력된다. 상기 공동판정기(530)는 입력된 상기 n개의 검출결과를 이용하여 최종판정결과(Hf 1 or 0)를 생성한다. Referring back to FIG. 5, the first detector 600-1 receives the signal x (t) from the
상기 공동판정기(530)가 최종판정결과를 생성하는 방법에 대한 설명을 위해 도 7 및 도 8을 참조하기로 한다.7 and 8 will be described to explain how the
도 7은 공동판정기(530)가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 알고리즘에 관한 일 실시예를 설명하기 위한 그래프이다. FIG. 7 is a graph for explaining an exemplary embodiment of an algorithm in which the
도 7을 참조하면, 상단그래프는 시간 t에 따른 신호 x(t)의 에너지값의 크기를 나타낸다. 하단그래프는 제 1 내지 제 11 검출기로부터 각각 생성되는 에너지값 En 을 나타낸다(1≤n≤11). 상기 En은 x(t)의 시간 (n-1)T ~ nT 구간의 평균에너지값을 나타내고, Ec 는 임계값이며, Eav1 은 E1 내지 E11의 평균값이다. 제 n 검출기는 x(t)의 시간 (n-1)T~nT 구간에서의 신호 검출결과 En을 생성한다. 즉, 제 1 검출기는 0~T 구간의 E1을, 제 2 검출기는 T~2T 구간의 E2를 생성한다.Referring to FIG. 7, the upper graph shows the magnitude of the energy value of the signal x (t) according to the time t. The lower graph shows the energy values En generated from the first to eleventh detectors (1 ≦ n ≦ 11). En represents an average energy value in the interval (n-1) T to nT of x (t), Ec is a threshold value, and Eav1 is an average value of E1 to E11. The nth detector generates a signal detection result En in a time (n-1) T to nT section of x (t). That is, the first detector generates E1 in the 0 to T section, and the second detector generates E2 in the T to 2T section.
상기 공동판정기(530)는 검출결과인 에너지값(E1 내지 E11)의 평균값을 구하고 이를 임계값 Ec 와 비교하여, Eav1 ≥ Ec 경우 신호가 존재한다고 판단하여 최종판정결과로 Hf 1 을 생성하고, Eav1 < Ec 일 경우 신호가 없다고 판단하여 최종판정결과로 Hf 0를 생성한다. 상기 도 7의 하단그래프에서 Eav1 ≥ Ec 이므로 최종판정결과는 Hf 1이 된다.The co-determinator 530 calculates an average value of the energy values E1 to E11 as the detection result and compares it with a threshold value Ec to determine that a signal exists when Eav1 ≥ Ec to generate H f 1 as the final determination result. , it is determined that there is no signal when the Eav1 <Ec generates H f 0 to a final decision result. In the bottom graph of Figure 7, so Eav1 ≥ Ec the final determination result is the H f 1.
도 8은 공동판정기(530)가 다수의 검출결과를 이용하여 최종판정결과를 얻는 알고리즘에 관한 다른 실시예를 설명하기 위한 그래프이다. 8 is a graph illustrating another embodiment of an algorithm in which the co-determinator 530 obtains a final determination result using a plurality of detection results.
도 8을 참조하면, 도 8의 상단 그래프는 도 7의 상단 그래프와 동일하고, 도 8의 하단 그래프는 도 7의 하단그래프에서 E2 와 E6 의 값을 제외한 나머지 에너지값들, 즉 E1, E3 내지 E5, 및 E7 내지 E11 은 동일하다. Referring to FIG. 8, the upper graph of FIG. 8 is the same as the upper graph of FIG. 7, and the lower graph of FIG. 8 is the remaining energy values except for the values of E2 and E6 in the lower graph of FIG. E5 and E7 to E11 are the same.
상기 공동판정기(530)는 에너지값들 중 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값들로부터 평균값 Eav2를 구하고 이를 임계값 Ec와 비교하여 Eav2 ≥ Ec 일 경우 신호가 존재한다고 판정하여 Hf 1을 생성하고, Eav2 < Ec 일 경우 신호가 없다고 판정하여 Hf 0를 생성한다. 도 8의 하단그래프에서, 최대값인 E2와 최소값인 E6를 제외한 나머지 에너지값들의 평균값 Eav2는, Eav2 > Ec 이므로 공동판정기는 Hf 1을 생성한다.The
상기 최종판정결과를 얻는 알고리즘의 또 다른 실시예는 다음과 같다. N개의 에너지값들 중 P개를 제외하고 N-P개의 에너지값을 가지고 최종판정결과를 생성하는 방법을 들 수 있다. 각 검출기의 임계치들이 가변적일 경우에 모든 임계치들을 비교하여 평균 임계치를 기준으로 표준편차 임계치 이상 벗어난 임계치를 가지는 겸출결과 P개를 제외하는 방법으로서, 상기 제외되는 P개의 검출결과는 다른 검출결과에 비해 상대적으로 신뢰성이 떨어지는 구간의 검출결과이므로 이를 제외한 나머지 검출결과들을 이용하여 보다 신뢰성있는 최종판정결과를 얻기 위함이다.Another embodiment of an algorithm for obtaining the final decision result is as follows. A method of generating a final determination result with N-P energy values except P among N energy values is given. Comparing all thresholds when the detectors of the detector is variable to exclude the combined results P having a threshold value that is beyond the standard deviation threshold based on the average threshold value, the P detection results are excluded from other detection results This is to obtain a more reliable final decision result using the remaining detection results except this because it is a detection result of a section having a relatively low reliability.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치(700)의 블록도이다.9 is a block diagram of a
도 9를 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(700)는 안테나(110), 시간지연기(120-1 내지 120-n-1), 검출기(600-i), 및 공동판정기(530)를 포함한다. 도 9의 스펙트럼 검출 장치(700)의 시간지연기(120-1 내지 120-n-1) 및 구성요소간 연결관계는 도 4의 스펙트럼 검출 장치(400)와 동일하나, 검출기(600-i)의 구조 및 공동판정 기(530)의 판정 방법에 있어서 차이가 있다. 즉, 안테나(110) 및 n-1 개의 시간지연기(120-1 내지 120-n-1)의 출력은 각각 지연시간 T 의 간격으로 독립적, 병렬적으로 상기 검출기(600-i)의 입력이 되고, 상기 검출기(200-1)은 상기 입력된 신호를 이용하여 n 개의 검출결과를 생성한다. 상기 n 개의 검출결과는 공동판정기(530)에 입력되고, 상기 공동판정기(530)은 n 개의 검출결과를 이용하여 최종판정결과(Hf 1 or 0)를 생성한다. 상기 공동판정기(530)가 최종판정결과를 생성하는데 이용되는 알고리즘은 도 7 및 도 8에서 설명한 바와 같다.Referring to FIG. 9, the
본 발명은 시간지연을 이용하여 스펙트럼 검출의 신뢰도를 개선하며, 이는 CR 기술을 사용하는 부 사용자가 주사용자의 스펙트럼을 신뢰성있게 사용하는데 기반기술이 된다. 더욱이 간단한 시간지연기만 부가적으로 고려되어 있는 시스템이라면 복잡도를 증가시키지 않고도 검출기만을 추가하는 것으로서 신뢰성있는 스펙트럼 검출이 가능하다. The present invention improves the reliability of spectrum detection by using time delay, which is a base technology for the secondary user using CR technology to reliably use the spectrum of the main user. Furthermore, if only a simple time delay is additionally considered, a reliable spectrum detection can be achieved by adding only a detector without increasing the complexity.
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KR20070043604A (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | 삼성전기주식회사 | Systems, methods, and apparatuses for spectrum-sensing cognitive radios |
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KR20070043604A (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | 삼성전기주식회사 | Systems, methods, and apparatuses for spectrum-sensing cognitive radios |
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