KR101409022B1 - Apparatus for detecting spectrum in multiple antenna system - Google Patents
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Abstract
다중 안테나 시스템의 스펙트럼 검출 장치는 복수의 안테나; 상기 복수의 안테나 각각에 배치되고, 상기 복수의 안테나를 통과한 수신 신호들로부터 복수의 1차 결정값들을 구하는 복수의 에너지 검출기; 및 상기 복수의 1차 결정값들을 이용하여 스펙트럼의 존재 유무를 검출하는 검출 결정부를 포함한다. 상기의 스펙트럼 검출 장치는 다중 안테나 시스템의 스펙트럼을 효율적으로 검출할 수 있고, 다중 안테나 시스템의 신뢰도를 개선할 수 있다.A spectrum detection apparatus of a multi-antenna system includes a plurality of antennas; A plurality of energy detectors disposed in each of the plurality of antennas, the plurality of energy detectors obtaining a plurality of primary decision values from received signals passed through the plurality of antennas; And a detection decision unit for detecting presence or absence of a spectrum using the plurality of primary decision values. The above spectrum detection apparatus can efficiently detect the spectrum of the multi-antenna system and improve the reliability of the multi-antenna system.
CR(cognitive radio), 스펙트럼, 스펙트럼 검출, 임계치(Threshold), 에너지 검출기, SNR(Signal-to-Noise Ratio) A cognitive radio (CR), a spectrum, a spectrum detection, a threshold, an energy detector, a signal-to-noise ratio (SNR)
Description
도 1은 이동통신 시스템을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram showing a mobile communication system.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 검출기의 블록도이다.3 is a block diagram of an energy detector according to an embodiment of the present invention.
도 4는 하나의 안테나 시스템과 다중 안테나 시스템에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 4 is a graph showing simulation results for one antenna system and multiple antenna system.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 검출기의 블록도이다.6 is a block diagram of an energy detector according to another embodiment of the present invention.
**도면의 주요 부분의 부호에 대한 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS OF THE MAIN PARTS OF THE DRAWINGS
210-1,..., 210-N: 안테나210-1, ..., 210-N: antenna
220-1,..., 220-N: 에너지 검출기220-1, ..., 220-N: energy detector
230: 검출 결정부230:
310: 대역 통과 필터310: Bandpass filter
320: 제곱기320: Squared
330: 적분기330: integrator
340: 임계치 결정기340: threshold value determiner
본 발명은 무선 통신에 관한 것으로 보다 상세하게는, 다중 안테나 시스템의 스펙트럼 검출 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
현재 일상 생활에서 더욱 많은 사용이 요구되어 가는 다양한 형태의 무선 통신 기술들은 빠르게 발전되어 가고 있다. 특히 이동 통신, WLAN, 디지털 방송 및 위성통신을 비롯하여 RFID/USN(Radio Frequency IDentification/Ubiquitous Sensor Network), WiBro(Wireless Broadband) 등 무선을 이용하는 서비스가 급증하고 있다. 이렇듯 급속한 발전을 이루고 있는 무선 통신 서비스의 다양화와 이용 증가로 자원이 한정되어 있는 주파수 자원에 대한 수요는 급증하면서 그 가치는 점차 높아지고 있다. Various types of wireless communication technologies that require more and more use in everyday life are rapidly evolving. In particular, services using radio such as mobile communication, WLAN, digital broadcasting, and satellite communication as well as RFID / USN (Radio Frequency Identification / Ubiquitous Sensor Network) and WiBro (Wireless Broadband) are rapidly increasing. The demand for frequency resources with limited resources is rapidly increasing due to the diversification and use of wireless communication services, which are rapidly developing.
계속적인 전파 자원에 대한 수요 증가에 비하여 남은 스펙트럼(Spectrum)의 부족과 현재 사용중인 스펙트럼을 비효율적으로 이용하고 있는 상황이다. 따라서 이용되지 않고 있는 주파수 자원을 효율적으로 이용할 수 있는 주파수 공유기술이 대두되고 있는 실정이다. 여기서, 스펙트럼이란 가용할 수 있는 무선 자원을 말한다.Compared to the demand for continuous radio resources, the lack of remaining spectrum and inefficient use of spectrum currently in use. Therefore, a frequency sharing technique that can utilize the unused frequency resources efficiently is being developed. Here, the spectrum refers to available radio resources.
주파수 공유 기술은 무선 서비스의 전 분야에 걸쳐 광범위하게 응용될 수 있다. 이 중에서도 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용하지 않는 유휴 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 CR(cognitive radio) 기술이 떠오르고 있다. CR 기술은 주변 무선 환경에 관한 다양한 정보를 인지하여 이미 다른 용도로 할당된 스펙트럼이 유휴 상태에 있음을 감지할 경우, 해당 스펙트럼의 주 사용자의 우선권을 보장하면서 유휴 상태 대역을 일시적으로 이차 사용자가 사용하기 위한 기술로서, 그 중에서도 유휴 스펙트럼 홀(Hole)을 찾는 스펙트럼 검출 기법이 중요하다. 여기서 주 사용자라 함은 스펙트럼을 사용할 수 있는 라이선스를 가지고 있는 자를 말하며, 이차 사용자라 함은 스펙트럼을 사용할 수 있는 라이선스를 가지고 있지 않은 자를 말한다. Frequency sharing technology can be widely applied to all fields of wireless service. Among them, a cognitive radio (CR) technology is emerging that can detect idle frequencies that are assigned frequencies but are not actually used, and can be efficiently used and shared. CR technology recognizes various information related to the surrounding wireless environment, and when it detects that the spectrum allocated for other purposes is in the idle state, the idle band is temporarily used by the secondary user while ensuring the priority of the main user of the spectrum Among them, a spectrum detection technique for finding an idle spectrum hole (Hole) is important. Where the primary user is a person who has a license to use the spectrum and the secondary user is someone who does not have a license to use the spectrum.
다중 송수신 안테나 시스템(Multiple Input Multiple Output Antennas; 이하 MIMO)은 다중 송신 안테나와 다중 수신 안테나를 사용하여 데이터의 송수신 효율을 향상시키는 시스템을 말한다. MIMO 기술은 공간 다중화(Spatial multiplexing) 기술과 공간 다이버시티(Spatial diversity) 기술이 있다. 공간 다중화 기술은 서로 다른 데이터를 동시에 전송함으로써 시스템의 대역폭을 증가시키지 않고 고속의 데이터를 전송할 수 있다. 공간 다이버시티 기술은 다중의 송신 안테나에서 동일한 데이터를 전송하여 송신 다이버시티를 얻을 수 있다.A multiple input multiple output antenna (MIMO) is a system that improves data transmission / reception efficiency by using multiple transmit antennas and multiple receive antennas. The MIMO technique has a spatial multiplexing technique and a spatial diversity technique. The spatial multiplexing technique can transmit high-speed data without increasing the bandwidth of the system by simultaneously transmitting different data. The spatial diversity technique can achieve the transmit diversity by transmitting the same data in multiple transmit antennas.
MIMO 기술은 크게 두 가지 목적으로 사용될 수 있다. 첫째로는 채널의 페이딩 환경으로 인한 성능 감소를 줄이기 위해 다이버시티(diversity) 이득을 높이는 목적으로 이용될 수 있다. 둘째로는 동일한 주파수 대역에서 데이터 전송율을 올리는 목적으로 이용될 수 있다. MIMO 기술은 하나의 송수신 안테나를 사용하는 SISO(Single-Input Single-Output) 기술에 견주어 주파수 대역폭을 늘리지 않으면서 더욱 많은 데이터를 보낼 수 있는 장점이 있다. 차세대 무선 통신망은 고속 데 이터 전송 속도(20Mbps(bit per second)이상)를 요구하는데 제한된 대역폭(10 ~ 20MHz)으로 이를 구현하기 위해서는 MIMO 기술이 필수적으로 사용될 것이다. MIMO technology can be used for two purposes. First, it can be used for the purpose of increasing the diversity gain to reduce the performance degradation due to the channel fading environment. Secondly, it can be used to increase the data rate in the same frequency band. MIMO technology is advantageous in that it can send more data than single-input single-output (SISO) technology using one transmitting / receiving antenna without increasing frequency bandwidth. Next-generation wireless communication networks require high-speed data transmission speeds (more than 20 Mbps (bit per second)), but MIMO technology is essential to realize this with a limited bandwidth (10 to 20 MHz).
스펙트럼 검출 기법은 페이딩(fading)이나 쉐도윙(shadowing) 같은 채널 영향이나 간섭이 존재하는 경우에 검출 성능이 급격히 열화된다. 따라서 실제로 주 사용자의 스펙트럼이 존재하지만 해당 스펙트럼이 존재하지 않는 것으로 판단하는 경우, 그로 인해 이차 사용자는 주 사용자의 스펙트럼을 사용하게 되어 주 사용자에게 간섭을 주게 되어 통신을 방해하게 된다. 반대로, 실제로 주 사용자의 스펙트럼이 존재하지 않지만 해당 스펙트럼이 존재한다고 판정을 한 경우, 그로 인해 이차 사용자는 주 사용자의 스펙트럼을 사용하지 않을 것이므로 사용 가능한 스펙트럼을 놀리게 되어 비효율적인 동작을 하게 된다. 더구나, MIMO 시스템의 경우 독립적인 다수의 채널이 존재하고, 각각의 채널마다 페이딩 등의 채널 영향을 받아 스펙트럼 검출이 용이하지 않다. Spectrum detection techniques are rapidly degraded in the presence of channel effects or interference such as fading or shadowing. Therefore, if the spectrum of the main user actually exists but it is determined that the spectrum does not exist, the secondary user uses the spectrum of the main user, thereby interfering with the main user and interfering with the communication. Conversely, if the spectrum of the main user does not actually exist but the spectrum is judged to be present, the secondary user will not use the spectrum of the main user, so that the user will be distracted from the available spectrum, resulting in an inefficient operation. Furthermore, in the case of the MIMO system, there are a plurality of independent channels, and spectrum detection is not easy due to channel influences such as fading for each channel.
MIMO 시스템에서 효율적인 스펙트럼 검출 기법이 필요하다.An efficient spectral detection technique is needed in MIMO systems.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 안테나 시스템에서 스펙트럼을 검출하기 위한 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an apparatus for detecting a spectrum in a multi-antenna system.
상기의 목적을 해결하기 위한 본 발명의 일 양태에 따르면, 스펙트럼 검출 장치는 복수의 안테나; 상기 복수의 안테나 각각에 배치되고, 상기 복수의 안테나를 통과한 수신 신호들로부터 복수의 1차 결정값들을 구하는 복수의 에너지 검출 기; 및 상기 복수의 1차 결정값들을 이용하여 스펙트럼의 존재 유무를 판단하는 검출 결정부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a spectrum detection apparatus includes a plurality of antennas; A plurality of energy detectors disposed in each of the plurality of antennas, the plurality of energy detectors obtaining a plurality of primary decision values from received signals passed through the plurality of antennas; And a detection decision unit for determining presence / absence of a spectrum using the plurality of primary decision values.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 스펙트럼 검출 장치는 제 1 안테나; 제 2 안테나; 상기 제 1 안테나를 통과한 제1 수신신호를 받아, 상기 제1 수신신호의 에너지를 측정하여 제1 결정값을 출력하는 제1 에너지 검출기; 상기 제2 안테나를 통과한 제2 수신신호를 받아, 상기 제2 수신신호의 에너지를 측정하여 제2 결정값을 출력하는 제2 에너지 검출기; 및 상기 제1 결정값과 상기 제2 결정값을 수신하여 상기 제1 안테나와 상기 제2 안테나가 수신하는 스펙트럼 존재 유무를 판단하는 검출 결정부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a spectrum detection apparatus includes a first antenna; A second antenna; A first energy detector receiving a first reception signal having passed through the first antenna and measuring the energy of the first reception signal and outputting a first determination value; A second energy detector for receiving a second reception signal having passed through the second antenna and measuring the energy of the second reception signal and outputting a second decision value; And a detection decision unit receiving the first decision value and the second decision value and judging presence or absence of a spectrum received by the first antenna and the second antenna.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
도 1은 이동통신 시스템을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary diagram showing a mobile communication system.
도 1을 참조하면, 이동통신 시스템은 기지국(110, base station: BS)과 다수의 단말(120,user equipment: UE)을 포함한다. 이동통신 시스템은 음성, 패킷 데이터 등과 같은 다양한 통신 서비스를 제공하기 위해 널리 배치된다.Referring to FIG. 1, a mobile communication system includes a base station (BS) 110 and a plurality of UEs (UEs) 120. The mobile communication system is widely deployed to provide various communication services such as voice, packet data, and the like.
기지국(110)은 일반적으로 단말(120)과 통신하는 고정된 지점(fixed station)을 말하며, 노드-B(node-B), BTS(base transceiver system), 엑세스 포인트(access point)등 다른 용어로 불릴 수 있다.A
단말(120)은 고정되거나 이동성을 가질 수 있으며, MS(moible station), UT(user terminal), SS(subcriber station), 무선 기기(wireless device)등 다른 용어로 불릴 수 있다. The
기지국(110)은 다수의 단말(120)과 통신하며, 상기 다수의 단말(120)은 주 사용자(120-1)와 이차 사용자(120-2)를 포함하며, 주 사용자(120-1)는 기지국(120)과 해당 대역의 주파수에서 통신하는 자이며, 이차 사용자(120-2)는 주 사용자(120-1)가 해당 대역의 주파수에서 통신하지 않는 경우에 유휴 상태 대역의 주파수를 일시적으로 통신하는 자이다. 이때 기지국(110)과 단말(120)은 다중 안테나 구조를 가지며, 다중 안테나 시스템의 스펙트럼 검출 장치는 기지국(110)일 수도 있고, 단말(120)일 수도 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다.2 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(200)는 안테나(210-1,..., 210-N), 에너지 검출기(220-1,..., 220-N) 및 검출 결정부(230)를 포함한다.2, the
안테나(210-1,..., 210-N)는 외부 신호를 받는다. 여기서 외부 신호는 이동 통신 신호, 디지털 통신 신호, 위성 통신 신호등을 포함한다.The antennas 210-1, ..., 210-N receive an external signal. Here, the external signal includes a mobile communication signal, a digital communication signal, and a satellite communication signal.
에너지 검출기(220-1,..., 220-N)는 안테나(210-1,..., 210-N)에 각각 배치되어, 안테나(210-1,..., 210-N)를 통과한 수신 신호로부터 스펙트럼의 존재 유무를 1차적으로 검출한다. 각 에너지 검출기(220-1,..., 220-N)의 출력을 Hi 0 또는 Hi 1(1≤i≤N)이라 할 때, H의 윗 첨자는 에너지 검출기(220-1,..., 220-N)의 인덱스를 나타내고, 아랫 첨자의 0은 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 경우를 나타 내고, 아랫 첨자의 1은 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 경우를 나타낸다. 즉, 제i 에너지 검출기의 출력 Hi는 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 경우에 미검출 Hi 0이 되고, 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 경우에 검출 Hi 1이 된다. The energy detectors 220-1 to 220-N are respectively disposed in the antennas 210-1 to 210-N, and the antennas 210-1 to 210- The presence or absence of the spectrum is first detected from the received signal. Suppose that the output of each energy detector 220-1, ..., 220-N is H i 0 or H i 1 ( 1 ? I ? N), the superscript of H is the energy detectors 220-1,. .., 220-N), and the subscript "0" represents a case where the spectrum of the corresponding band does not exist, and the subscript "1" represents a case where the spectrum of the corresponding band exists. That is, the output of the i H i energy detector is a non-detection H i 0 when the spectrum of the band does not exist, and the detection H i 1 in the case of the spectrum of the band exists.
검출 결정부(230)는 상기 에너지 검출기(220-1,..., 220-N)로부터 얻은 1차 결과값들(H1, H2,..., HN)을 이용하여 스펙트럼의 존재 유무를 2차적으로 판단한다. 즉, 상기 검출 결정부(230)는 상기 에너지 검출기(220-1,..., 220-N)로부터 얻은 검출 정보(Hi 0 또는 Hi 1)들을 조합하여 2차 검출 결정을 하게 된다. 이하에서 검출 결정부(230)의 출력으로 Hf 0는 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 경우를 말하며, Hf 1은 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 경우를 말한다. 이때 2차 검출을 위해 다양한 알고리즘을 채용할 수 있다.The
일 실시예로, 상기 N개의 1차 결과값들 중 검출 Hi 1(또는 미검출 Hi 0)의 수를 기준값 K(1≤K≤N)와 비교하여 2차 검출 결정을 할 수 있다. 예를 들어, 1차 결과값들 중 Hi 1의 수가 기준값 K개 이상이면, 2차 검출은 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 것(Hf 1)으로 판단한다. 또는 1차 결과값들 중 Hi 0의 수가 기준값 K개 이상이면, 2차 검출은 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 것(Hf 0)으로 판단한다. In one embodiment, the number of detected H i 1 (or non-detected H i 0 ) among the N primary results may be compared with a reference value K (1? K? N) to make a secondary detection decision. For example, if the number of H i 1 among the first-order result values is equal to or greater than the reference value K, the secondary detection determines that the spectrum of the corresponding band exists (H f 1 ). Or if the number of H i 0 among the primary result values is equal to or greater than K reference values, the secondary detection determines that the spectrum of the corresponding band does not exist (H f 0 ).
이 때 기준값 K는 요구되는 신뢰성에 따라서 변화가 가능하다. 만약 높은 신뢰성을 요구할 때는 K값을 크게 하고, 낮은 신뢰성을 요구할 때는 K값을 작게 하면 된다. 왜냐하면, 신뢰성이라 함은 미검출 확률(Miss detection probability) 과 오경보 확률(False alarm probability)이 낮은 것을 말하는데, 신뢰성이 높을수록 K값을 크게 하여 검출 확률을 높이고, 반대로 미검출 확률을 낮출 수 있기 때문이다. 여기서 미검출 확률(Miss detection probability)은 해당 주파수 대역에 스펙트럼이 존재함에도 존재하지 않는 것으로 판단하는 확률을 말한다. 오경보 확률(False alarm probability)은 해당 주파수 대역에 스펙트럼이 존재하지 않음에도 존재하는 것으로 판단하는 확률을 말한다.At this time, the reference value K can be changed according to the required reliability. If you want high reliability, increase K value. If low reliability is required, decrease K value. The term reliability refers to a low detection probability and a false alarm probability. The higher the reliability, the higher the detection probability by increasing the value of K, and the lower the probability of non-detection to be. Here, the Miss detection probability refers to a probability that a spectrum is present but does not exist in the corresponding frequency band. False alarm probability refers to the probability that a spectrum is present even if there is no spectrum in the frequency band.
다른 실시예로, 상기 N개의 1차 결과값들 중에서 미검출 Hi 0의 총 수와 검출 Hi 1의 총 수를 비교하여, 그 수가 많은 쪽으로 2차 검출할 수 있다. 예를 들어, 모두 8개의 에너지 검출기가 있다고 하고, 미검출 Hi 0의 총 수는 5이고, 검출 Hi 1의 총수는 3이라 하면, 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 것(Hf 0)으로 판정한다. In another embodiment, the total number of undetected H i 0 and the total number of detected H i 1 among the N primary results are compared and the secondary detection can be performed to the larger number. For example, if there are eight energy detectors in total, the total number of undetected H i 0 is 5, and the total number of detected H i 1 is 3, then the spectrum of the corresponding band (H f 0 ) .
표 1은 스펙트럼의 존재 유무(Hf 0 또는 Hf 1)를 결정짓는 일 예를 나타낸다. Table 1 shows an example of determining the presence or absence of spectrum (H f 0 or H f 1 ).
H1 0
H 1 0
H2 0
H 2 O
H21
H 2 1
H1 1
H 1 1
H2 0
H 2 O
H2 1
H 2 1
표 1을 살펴보면, 제1 에너지 검출기의 출력은 H1 0이고, 제2 에너지 검출기의 출력은 H2 0이고, 제3 에너지 검출기의 출력은 H3 1인 경우에는, 미검출 H0의 수가 검출 H1의 수보다 많기 때문에 검출 결정부의 출력은 Hf 0이 된다.Considering table 1, the first output of the energy detector is H 1 0 and the second output of the energy detector is H 2 0, and the third output of the energy detector in the case of H 3 1, the number of non-detection H 0 detected detection decision output of so many more number of H 1 is a H f 0.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 검출기의 블록도이다.3 is a block diagram of an energy detector according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 에너지 검출기(300)는 대역 통과 필터(Band pass filter)(310), 제곱기(320), 적분기(330) 및 임계치 결정기(Threshold device)(340)를 포함한다. 여기서, 에너지 검출기(300)는 도 2의 에너지 검출기(220-1,.., 220-N) 각각과 대응한다. 3, the
대역 통과 필터(310)는 수신 신호 중에서 일정한 주파수 대역에 속하는 신호를 출력한다. 즉, 일정한 주파수 대역에 속하는 중심 주파수를 선택하여 대역폭을 결정지어 준다. The band-
제곱기(320)는 상기 주파수 대역 신호를 제곱한다.
적분기(330)는 상기 제곱기의 제곱한 주파수 대역 신호를 관측 시간만큼 적분하여 수신 에너지(En)를 출력한다. 예를 들면, 관측 시간은 0에서 T로 할 수 있다.The
임계치 결정기(340)는 적분기(330)에서 출력된 수신 에너지(En)와 임계치(Threshold,EC)를 비교하여 스펙트럼의 존재 유무를 판단한다. 즉 상기 수신 에너지(En)가 임계치(EC)보다 작은 경우에는 해당 대역에서의 스펙트럼이 존재하지 않고(H0), 반대로 상기 수신 에너지(En)가 임계치(EC)보다 큰 경우에는 해당 대역에서의 스펙트럼이 존재한다.(H1)The
다중 안테나 각각에 배치되는 에너지 검출기마다 임계치는 동일하게 설정될수도 있다. 또는, 각 에너지 검출기마다 임계치는 동일하지 않게 설정될 수도 있다. 임계치가 동일하지 않게 설정되는 경우 각 안테나에서 수신되는 부가 정보를 이용하여 임계치를 설정할 수 있다. 상기 각 안테나에서 수신되는 부가 정보로 파일럿 신호나 수신된 데이터 및 제어 채널 신호의 추정 정보를 사용하여 추정된 채널 정보에 따라서 채널 상태가 좋지 않은 경우 임계치를 낮추어 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있고, 채널 상태가 좋은 경우 임계치를 높여 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있다. 또는, 상기 부가 정보로 오류 검출 기법에 사용되는 ACK(Acknowledgement)/NACK(Non-Acknowledgement) 신호를 사용할 수 있다. ACK 신호가 수신되는 경우 채널 상태가 좋은 경우인 바, 임계치를 높여 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있다. 반대로 NACK 신호가 수신되는 경우 채널 상태가 나쁜 경우인 바, 임계치를 낮추어 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있다. 여기서, ACK 신호는 전송이 올바르게 수신되었음을 나타내는 신호이고, NACK 신호는 전송이 올바르게 수신되지 않았음을 나타내는 신호이다. 상기 부가 정보로 수신된 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator; CQI) 정보를 사용할 수 있다. CQI 정보에 따라서 채널 상태가 좋지 않은 경우 임계치를 낮추어 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있고, 채널 상태가 좋은 경우 임계치를 높여 스펙트럼 검출 확률을 높일 수 있다.For each energy detector disposed in each of the multiple antennas, the threshold may be set equal. Alternatively, the threshold value may be set not to be the same for each energy detector. If the threshold values are set not to be the same, the threshold value can be set using the additional information received from each antenna. If the channel state is not good according to the channel information estimated using the pilot signal, the received data and the estimated information of the control channel signal as the additional information received from each antenna, the spectrum detection probability can be increased by lowering the threshold, The probability of spectrum detection can be increased by increasing the threshold value. Alternatively, an ACK (Acknowledgment) / NACK (Non-Acknowledgment) signal used in the error detection technique can be used as the additional information. If the ACK signal is received and the channel state is good, the probability of spectrum detection can be increased by raising the threshold. On the contrary, when the NACK signal is received, if the channel state is bad, the spectrum detection probability can be increased by lowering the threshold value. Here, the ACK signal is a signal indicating that transmission has been correctly received, and the NACK signal is a signal indicating that transmission has not been correctly received. And may use the channel quality indicator (CQI) information received as the additional information. According to the CQI information, when the channel state is not good, the spectrum detection probability can be increased by lowering the threshold value. If the channel state is good, the spectrum detection probability can be increased by increasing the threshold value.
도 4는 하나의 안테나 시스템과 다중 안테나 시스템에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다. 레일리(Rayleigh) 채널 상황에서 SNR(Signal-to-Noise Ratio) 10dB과 SNR 15dB일때 고정형 임계치를 갖는 하나의 안테나를 이용하는 경우와 고정형 임계치를 갖는 3개의 안테나를 이용하는 경우의 미검출 확률(Miss detection probability) 및 오경보 확률(False alarm probability)을 비교한다. 이 때 단말이 3km/h로 이동하면서 레일리(Rayleigh) 채널을 겪는 조건을 적용한다.4 is a graph showing simulation results for one antenna system and multiple antenna system. In case of using Rayleigh channel with 10dB SNR and 15dB SNR and using one antenna with fixed threshold and 3 detection antennas with fixed threshold, ) And a false alarm probability. At this time, the condition of the Rayleigh channel is applied while the terminal moves at 3 km / h.
도 4를 참조하면, SNR 10dB인 경우보다는 SNR 15dB인 경우가 미검출 확률과 오경보 확률이 더 낮으며, 하나의 안테나의 경우보다는 다중 안테나인 경우에 미검출 확률과 오경보 확률이 더 낮다는 것을 알 수 있다. 제안된 기법에 의하면, 높은 SNR을 갖는 다중 안테나에서 정확한 검출을 하게 될 확률이 높아지게 된다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the SNR of 15 dB is lower than that of SNR of 10 dB, and the detection probability and the false alarm probability are lower than that of SNR of 10 dB. . According to the proposed method, the probability of correct detection in multiple antennas with high SNR is increased.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스펙트럼 검출 장치의 블록도이다.5 is a block diagram of a spectrum detection apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 스펙트럼 검출 장치(500)는 안테나(210-1,..., 210-N), 에너지 검출기(520-1,..., 520-N) 및 검출 결정부(530)를 포함한다.5, the
안테나(210-1,..., 210-N)는 외부 신호를 받는다. 에너지 검출기(520-1,..., 520-N)는 안테나(210-1,..., 210-N)를 통과한 수신 신호로부터 1차적으로 수신 에너지(E1,..., En)를 구한다. 검출 결정부(530)는 N개의 수신 에너지(E1,..., En)를 이용하여 스펙트럼의 존재 유무를 2차적으로 판단한다.The antennas 210-1, ..., 210-N receive an external signal. The energy detectors 520-1 to 520-N receive the reception energy E 1 , ..., E-N from the reception signals that have passed through the antennas 210-1 to 210- n ).
검출 결정부(530)에서 N개의 수신 에너지(E1,..., En)를 이용하여 스펙트럼의 존재 유무를 판단하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일 예로, N개의 수신 에너지(E1,..., En)의 평균값(Eavg)을 계산하고, 상기 평균값을 검출 결정부(530)의 평균 임계치(E`c)와 비교하여 스펙트럼의 존재 유무를 판단하는 것이다. 즉, 상기 평균값(Eavg)이 상기 평균 임계치(E`c)보다 작으면 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 것(Hf 0)으로 판단하고, 상기 평균값(Eavg)이 상기 평균 임계치(E`c)보다 크면 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 것(Hf 1)으로 판단한다. 다른 예로, N개의 수신 에너지(E1,..., En)의 표준편차(σ)와 평균값(Eavg)을 구하고, 평균값을 기준으로 표준편차 값을 벗어나는 수신 에너지를 제외한다. 즉, Eavg±σ 범위의 수신 에너지를 갖는 에너지 검출기의 출력을 Q개(Q≤N)라 하면, Q개의 수신 에너지들의 평균값을 검출 결정부(530)의 평균 임계치(E`c)와 비교하여 스펙트럼의 존재 유무를 판단하는 것이다. 다시 말하면, 상기 평균값이 상기 특정 임계치(E`c)보다 작으면 해당 대역의 스펙트럼이 존재하지 않는 것(Hf 0)으로 판단하고, 상기 평균값이 상기 특정 임계치(E`c)보다 크면 해당 대역의 스펙트럼이 존재하는 것(Hf 1)으로 판단한다. N reception energy detected in
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에너지 검출기의 블록도이다.6 is a block diagram of an energy detector according to another embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 에너지 검출기(600)는 대역 통과 필터(310), 제곱기(320) 및 적분기(330)를 포함한다. 여기서, 에너지 검출기(600)는 도 5의 에너지 검출기(520-1,...520-N) 각각에 대응한다.Referring to FIG. 6, the
대역 통과 필터(310)는 수신 신호 중에서 일정한 주파수 대역에 속하는 신호를 출력하고, 제곱기(320)는 상기 주파수 대역 신호를 제곱하며, 적분기(330)는 상기 제곱기의 제곱한 주파수 대역 신호를 관측 시간만큼 적분하여 수신 에너지(EN)를 출력한다.The
상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.All of the functions described above may be performed by a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), etc. according to software or program code or the like coded to perform the function. The design, development and implementation of the above code will be apparent to those skilled in the art based on the description of the present invention.
이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention. You will understand. Therefore, it is intended that the present invention covers all embodiments falling within the scope of the following claims, rather than being limited to the above-described embodiments.
상기에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다중 안테나 시스템에서 스펙트럼을 효율적으로 검출할 수 있고, 다중 안테나 시스템의 신뢰도를 개선할 수 있다. 이는 이차 사용자(라이선스 없는 사용자)가 주 사용자(라이선스 사용자)의 스펙트럼을 신뢰성 있게 사용하는데 기반 기술이 될 것이다. As described above, according to the present invention, spectrum can be efficiently detected in a multi-antenna system, and reliability of a multi-antenna system can be improved. This will be the basis for secondary users (license-free users) to reliably use the spectrum of the primary user (licensed user).
Claims (7)
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CN109756283A (en) * | 2018-12-30 | 2019-05-14 | 清华大学 | The frequency spectrum sensing method and device of GEO satellite communicating system descending link |
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KR20040058523A (en) * | 2002-12-27 | 2004-07-05 | 주식회사 하이닉스반도체 | Bluetooth receiver having multi receiving antennas |
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2007
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CN109756283B (en) * | 2018-12-30 | 2020-09-04 | 清华大学 | Spectrum sensing method, device and medium for downlink of GEO satellite communication system |
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