KR101940771B1 - 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법 - Google Patents

인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101940771B1
KR101940771B1 KR1020170114454A KR20170114454A KR101940771B1 KR 101940771 B1 KR101940771 B1 KR 101940771B1 KR 1020170114454 A KR1020170114454 A KR 1020170114454A KR 20170114454 A KR20170114454 A KR 20170114454A KR 101940771 B1 KR101940771 B1 KR 101940771B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing
resolution bandwidth
digital signal
resolution
bandwidth
Prior art date
Application number
KR1020170114454A
Other languages
English (en)
Inventor
민병욱
정민재
Original Assignee
연세대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 연세대학교 산학협력단 filed Critical 연세대학교 산학협력단
Priority to KR1020170114454A priority Critical patent/KR101940771B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101940771B1 publication Critical patent/KR101940771B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/14—Spectrum sharing arrangements between different networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02—Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/10—Dynamic resource partitioning

Abstract

본 발명은 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받고, 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하고, 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 감지부는 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하고, 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하고, 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해 스펙트럼 센서의 센싱 민감도와 센싱 시간 해상도 성능을 모두 향상시킴으로써, 주파수 사용 환경을 보다 정확하고 빠르게 감지할 수 있는 효과적인 '스펙트럼 센싱'을 구현할 수 있는 효과를 가진다.

Description

인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법{Spectrum sensing device and method in a cognitive radio communication}
본 발명은 무선 통신에서 센싱 민감도와 시간 해상도를 향상시킨 스펙트럼 센싱 기술에 관한 것으로, 구체적으로는 상이한 해상도 대역폭에 따른 반복된 센싱을 통해 트레이드 오프(Trade-off) 관계에 있는 센싱 민감도와 시간 해상도를 모두 향상시킬 수 있는 무선 통신에서 센싱 민감도와 시간 해상도를 향상시킨 스펙트럼 센싱 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 차세대 무선 통신 알고리즘들은 광대역에서 동작하는 광대역 스펙트럼 센서에 대한 개발을 요구하고 있다. 특히 인지 무선(CR : Cognitive radio) 통신 시스템은 유한한 자원인 전파의 효율성을 높이기 위해 전파의 유연한 이용이라는 새로운 개념의 시스템으로써, 향후 미래 통신 시스템의 후보군으로 각광받고 있다.
인지 무선 통신 시스템은 할당되어있는 특정 스펙트럼이 사용되고 있지 않을 경우, 이를 사용자들에게 우선 사용자와의 스펙트럼의 간섭이 없도록 하여 할당하는 기술이다.
인지 무선 통신 시스템은 광대역의 주파수 대역을 '스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)'을 통해 스펙트럼의 효율적인 관리와 배분을 향상시킬 수 있는 개념으로, 매우 다이나믹한 주파수 접근 및 할당 알고리즘을 활용한다. 이 때 인지 무선 통신 시스템의 스펙트럼 센싱은 할당되어있지만, 사용되고 있지 않는 비어있는 주파수를 감지한다. 보다 구체적으로 인지 무선 통신을 위한 스펙트럼 센싱 메커니즘에서 가장 먼저 일어나는 스펙트럼 센싱은 주파수 사용 환경을 감지하고, 허가 받은 주파수 대역의 우선 사용자(Primary user)에게 간섭을 발생시키지 않는 대역을 검출하는 과정이다.
이와 관련하여 기존 연구는 주로 스펙트럼 센서의 가격, 크기 및 파워 소모를 줄이기 위한 방법들이 제안되었다. 또 다른 연구는 스펙트럼 센서에서 중요한 성능 지표인 대역폭, 센싱 민감도를 향상시키기 위한 RF front-end 회로들의 성능 향상에 집중하였다. 다만 이론적으로 센싱 민감도는 센싱 시간 해상도와 트레이드 오프 관계에 있기 때문에, 센싱 민감도 성능을 향상시키기 위해서는 센싱 시간 해상도가 저하되고, 센싱 시간 해상도 성능을 향상시키기 위해서는 센싱 민감도 성능이 저하되는 문제점이 존재해왔다.
효과적인 스펙트럼 센싱을 위해서는 스펙트럼 센서의 대역폭이 크고 민감도(Sensitivity)가 높으며 센싱 시간 해상도가 좋아야 하는데, 기존의 스펙트럼 센싱은 민감도와 센싱 시간 해상도 성능이 트레이드 오프 관계에 있어 상기 두 개의 성능을 모두 향상시킬 수 없다는 단점을 가진다.
한국등록특허공보 제1003503호 미국등록특허공보 제7860197호 미국등록특허공보 제8718559호
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 스펙트럼 센서의 센싱 민감도와 센싱 시간 해상도 성능을 모두 향상시키는 것을 목적으로 한다.
또한 스펙트럼의 센싱 민감도를 나쁘게 하지 않으면서 센싱 시간 해상도를 향상시켜, 보다 정확한 주파수 사용 환경을 빠른 시간 내에 감지하는 효과적인 스펙트럼 센싱 기술을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한 효과적인 스펙트럼 센싱 기술을 통해, 무선 통신에서 제한된 자원인 주파수의 활용의 효율성을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치는 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는 입력부, 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하는 감지부, 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 메인 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 감지부는 주파수 환경을 감지하는 것을 상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부는 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하는 1차 센싱부, 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 값 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하는 서브 검출부, 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 2차 센싱부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 2차 센싱부를 실행하지 않고 상기 메인 검출부를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 센싱부에서 넓은 해상도 대역폭은 하기 수학식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112017086961541-pat00001
(
Figure 112017086961541-pat00002
은 스펙트럼 센서의 민감도, noisefigure는 잡음지수,
Figure 112017086961541-pat00003
은 최대로 넓은 해상도 대역폭)
상기 2차 센싱부에서 좁은 해상도 대역폭은 하기 수학식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
Figure 112017086961541-pat00004
(
Figure 112017086961541-pat00005
은 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도, 은 센싱하고자 하는 주파수의 대역폭,
Figure 112017086961541-pat00007
은 최소로 좁은 해상도 대역폭,
Figure 112017086961541-pat00008
은 센싱 플랫폼 인터페이스의 샘플링속도)
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법은 입력부에서 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는 입력단계, 감지부에서 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하는 감지단계, 메인 검출부에서 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 메인 검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 감지단계는 상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복되는 것을 특징으로 한다.
상기 감지단계는 1차 센싱부에서 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하는 1차 센싱 단계, 서브 검출부에서 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 값 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하는 서브 검출 단계, 2차 센싱부에서 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 2차 센싱 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 2차 센싱 단계를 실행하지 않고 상기 메인 검출 단계를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 센싱 단계에서 넓은 해상도 대역폭은 상기 수학식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 센싱 단계에서 좁은 해상도 대역폭은 상기 수학식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법에 따르면,
첫째, 스펙트럼 센서의 센싱 민감도와 센싱 시간 해상도 성능을 모두 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
둘째, 스펙트럼 센서의 센싱 민감도와 센싱 시간 해상도 성능을 모두 향상시킴으로써, 주파수 사용 환경을 보다 정확하고 빠르게 감지할 수 있는 효과적인 '스펙트럼 센싱'을 구현할 수 있는 효과를 가진다.
셋째, 효과적인 스펙트럼 센싱 기술을 통해, 무선 통신에서 제한된 자원인 주파수의 활용의 효율성을 높일 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 일반적인 인지 무선 통신을 위한 스펙트럼 센싱 메커니즘을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법을 나타낸 순서도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예로서, 스펙트럼 센서가 높은 민감도를 가지는 동시에 센싱 시간 해상도를 향상시킬 수 있도록 하는 Coarse 센싱을 나타낸 도면.
도 4b는 본 발명의 일 실시예로서, 스펙트럼 센서가 높은 민감도를 가지는 동시에 센싱 시간 해상도를 향상시킬 수 있도록 하는 Fine 센싱을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, Coarse 센싱과 Fine 센싱이 이용될 수 있는 두 가지 스펙트럼 환경을 나타낸 도면.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명의 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야할 것이다.
도 1은 일반적인 인지 무선 통신을 위한 스펙트럼 센싱 메커니즘을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 인지 무선 통신을 위한 스펙트럼 센싱 메커니즘은 크게 1) 스펙트럼 센싱, 2) 동적 주파수 접근, 그리고 3) 유휴 주파수 대역 확보로 이루어진다. 스펙트럼 자원 할당은 도 1과 같이 주파수(Frequency), 시간(Time), 공간적으로 분류될 수 있다. 가장 먼저 1) 스펙트럼 센싱을 통해 주파수 사용 환경을 감지한다. 그리고 2) 허가 받은 주파수 대역(감지된 주파수 사용 환경)의 우선 사용자(Primary user)에게 간섭을 발생시키지 않는 대역을 검출한다. 이 때 상기 간섭을 발생시키지 않는 대역을 검출하는 과정을 동적 주파수 접근이라 한다. 3) 유휴 주파수 대역(간섭을 발생시키지 않는 대역) 확보로 얻어진 대역을 사용자에게 할당하고 있는 동안에도 우선 사용자가 이 주파수 대역을 사용하면 이를 항시 비워주어야 한다. 이를 위해서는 정확한 스펙트럼 정보를 빠른 시간 내에 검출하는 것이 필수적이다.
이에 본 발명은 보다 정확한 스펙트럼 정보를 빠른 시간 내에 검출할 수 있는 기술로서, 이를 통해 2) 동적 주파수 접근과 3) 유휴 주파수 대역 확보로 무선 통신에서 제한된 자원인 주파수의 효율성을 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치를 나타낸 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치는 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는 입력부(100), 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하는 감지부(200), 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 메인 검출부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 감지부(200)는 주파수 환경을 감지하는 것을 상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 감지부(200)는 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하는 1차 센싱부(210), 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 값 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하는 서브 검출부(230), 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 2차 센싱부(250)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 2차 센싱부(250)를 실행하지 않고 상기 메인 검출부(300)를 실행하는 것을 특징으로 한다.
상기 1차 센싱부(210)에서 넓은 해상도 대역폭은 상기 수학식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
상기 2차 센싱부(250)에서 좁은 해상도 대역폭은 상기 수학식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법은 입력부(100)에서 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는다(S100).
감지부(200)에서 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지한다(S200). 이 때 S200은 상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복된다.
상기 S200은 S210, S230 및 S250을 포함한다.
1차 센싱부(210)에서 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)한다(S210). 이 때 S210에서 넓은 해상도 대역폭은 상기 수학식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출한다.
서브 검출부(230)에서 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 값 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출한다(S230).
2차 센싱부(250)에서 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)한다(S250). 이 때 S250에서 좁은 해상도 대역폭은 상기 수학식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출한다.
메인 검출부(300)에서 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출한다(S300).
이 때 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 S250를 실행하지 않고 상기 S300를 실행한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예로서, 스펙트럼 센서가 높은 민감도를 가지는 동시에 센싱 시간 해상도를 향상시킬 수 있도록 하는 Coarse 센싱을 나타낸 도면이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예로서, 스펙트럼 센서가 높은 민감도를 가지는 동시에 센싱 시간 해상도를 향상시킬 수 있도록 하는 Fine 센싱을 나타낸 도면이다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 (1) Coarse 센싱(1차 센싱), (2) Binary search(검출), (3) Fine 센싱(2차 센싱)으로 이루어진다.
먼저 (1) Coarse 센싱(1차 센싱)에서는 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)을 넓게 하여 신호의 전대역을 빠르게 센싱한다. 그리고 (2) Binary search(검출)에서는 상기 빠르게 센싱된 신호로부터 (3) Fine 센싱(2차 센싱)을 할 필요가 있는 주파수 대역을 검출한다. 이를 위한 기준이 되는 스펙트럼 파워는
Figure 112017086961541-pat00009
라 명명한다. 상기 스펙트럼 파워는 통신 시스템에 따라 달라지거나 사용자 설정에 따라 달라질 수도 있지만, 스펙트럼 센싱의 경우 스펙트럼 센서의 민감도로 정의될 수 있다. (3) Fine 센싱(2차 센싱)에서는 상기 검출된 주파수 대역을 대상으로 해상도 대역폭을 좁게 하여 정밀하게 센싱한다.
[가] (1) Coarse 센싱(1차 센싱)에서 넓은 해상도 대역폭의 경계 기준은 센서에 요구되는 민감도 기준과 관련이 있다. 이는 해상도 대역폭이 센서 민감도에 영향을 미치기 때문이다. 예를 들어 상기 수학식 1에 명시된 noisefigure가 4dB이고, 스펙트럼 센서의 민감도(
Figure 112017086961541-pat00010
)가 -120dBm이라면, 최대로 넓은 해상도 대역폭(
Figure 112017086961541-pat00011
)은 100kHz가 된다. (상기와 같이 가정한 스펙트럼 센서의 민감도 -120dBm은 센서에 요구되는 최소 민감도이다.)
[나] (2) Fine 센싱(2차 센싱)에서 좁은 해상도 대역폭의 경계 기준은 센서에 요구되는 센싱 시간 해상도 기준과 관련이 있다. 예를 들어 상기 수학식 2에 명시된 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도(
Figure 112017086961541-pat00012
)가 35ms이고, 해상도 대역폭의 최대는 상기 [가]에서 설정한 100kHz라 가정한다. 센싱하고자 하는 주파수 대역(
Figure 112017086961541-pat00013
)의 경우 5GHz이고, I/Q rate는 10MS/s라고 가정하면, (1) Coarse 센싱(1차 센싱)은 5ms가 소요된다. (이 때 I/Q rate는 USB 또는 LAN cable 등에 해당하는 것이다.) 그리고 (2) Fine 센싱(2차 센싱)은 최대 30ms의 시간을 소요할 수 있기 때문에, 최소로 좁은 해상도 대역폭(
Figure 112017086961541-pat00014
)은 10kHz가 된다. (상기와 같이 가정한 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 35ms은 센서에 요구되는 최소 센싱 시간 해상도이다.)
도 4a에 도시된 바와 같이, 1) Coarse 센싱, 2) Binary search를 거쳐 4개의 주파수 대역(A)을 검출할 수 있다. 그리고 상기 검출된 4개의 주파수 대역(A)에 한해서 최소 RBW를 이용해 3) Fine 센싱을 진행한다. 그 결과 도 4b에 도시된 바와 같이, 11개의 스펙트럼(B)이 검출되었다. 이를 통해 본 발명은 효율적인 센싱을 통해 정확한 스펙트럼 검출과 향상된 센싱 시간 해상도를 달성할 수 있음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, Coarse 센싱과 Fine 센싱이 이용될 수 있는 두 가지 스펙트럼 환경을 나타낸 도면이다. 보다 구체적으로 도 5는 본 발명의 센싱 기법이 두 가지 극단적인 상황에서 활용되는 경우를 예시로 나타낸 도면이다. 먼저 도 5(a)는 Coarse 센싱을 통해 검출된 4개의 주파수 대역이 Binary search와 Fine 센싱을 거친 경우, Case Ⅰ에서는 4개의 대역이 더 작은 서브밴드를 가진 주파수들로 꽉 차 있는 것으로 가정하였다. Case Ⅱ에서는 4개의 대역을 나눌 경우, 비어있는 서브밴드가 많은 경우를 가정하였다. Case Ⅰ은 Fine 센싱을 진행하여 추가적인 유휴서브대역이 발견되지 않은 경우이며, Case Ⅱ는 제안된 센싱 기법을 활용할 경우 추가적인 많은 유휴서브대역(빨간 동그라미)이 발견된 경우이다. 결과적으로 본 발명의 센싱 기법은 상기 두 가지 극단적인 상황에서 활용될 때, 기존 센싱 기법에 비해 빠른 시간 내에 목표 대역에 센싱을 완료할 수 있다는 데에 이점이 있다. 특히 대부분의 스펙트럼 환경이 Case Ⅰ과 Case Ⅱ의 중간 성향이라고 볼 수 있기 때문에, 본 발명은 효율적인 '스펙트럼 센싱'에 이용될 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야할 것이다.
100 : 입력부 200 : 감지부
210 : 1차 센싱부 230 : 서브 검출부
250 : 2차 센싱부 300 : 메인 검출부

Claims (12)

  1. ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는 입력부;
    상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하는 감지부; 및
    상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 메인 검출부;를 포함하며,
    상기 감지부는,
    상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하는 1차 센싱부;
    상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하는 서브 검출부; 및
    상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 2차 센싱부;를 포함하고,
    상기 2차 센싱부에서 좁은 해상도 대역폭은,
    다음 수식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치.
    <수식 2>
    Figure 112018087339610-pat00036

    (
    Figure 112018087339610-pat00037
    은 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도,
    Figure 112018087339610-pat00038
    은 센싱하고자 하는 주파수의 대역폭,
    Figure 112018087339610-pat00039
    은 최소로 좁은 해상도 대역폭,
    Figure 112018087339610-pat00040
    은 센싱 플랫폼 인터페이스의 샘플링속도)
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 2차 센싱부를 실행하지 않고 상기 메인 검출부를 실행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 센싱부에서 넓은 해상도 대역폭은,
    다음 수식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치.
    <수식 1>
    Figure 112018087339610-pat00015

    (
    Figure 112018087339610-pat00016
    은 스펙트럼 센서의 민감도, noisefigure는 잡음지수,
    Figure 112018087339610-pat00017
    은 최대로 넓은 해상도 대역폭)
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 감지부는,
    주파수 환경을 감지하는 것을 상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치.
  7. 입력부에서 ADC로부터 샘플링(Sampling)된 디지털 신호를 입력받는 입력단계;
    감지부에서 상기 입력된 디지털 신호를 해상도 대역폭별로 적어도 한 번 이상 스펙트럼 센싱(Spectrum sensing)하여 주파수 환경을 감지하는 감지단계; 및
    메인 검출부에서 상기 감지된 주파수 환경으로부터 유휴 주파수 대역을 검출하는 메인 검출 단계;를 포함하며,
    상기 감지단계는,
    1차 센싱부에서 상기 입력된 디지털 신호를 넓은 해상도 대역폭(RBW : Resolution bandwidth)으로 빠르게 센싱(Coarse sensing)하는 1차 센싱 단계;
    서브 검출부에서 상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 기 설정된 파워 이상을 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역으로 검출하는 서브 검출 단계; 및
    2차 센싱부에서 상기 검출된 대역을 좁은 해상도 대역폭으로 정밀하게 센싱(Fine sensing)하는 2차 센싱 단계;를 포함하고,
    상기 2차 센싱 단계에서 좁은 해상도 대역폭은,
    다음 수식 2로 정의되는 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법.
    <수식 2>
    Figure 112018087339610-pat00041

    (
    Figure 112018087339610-pat00042
    은 스펙트럼 센서의 센싱 시간 해상도,
    Figure 112018087339610-pat00043
    은 센싱하고자 하는 주파수의 대역폭,
    Figure 112018087339610-pat00044
    은 최소로 좁은 해상도 대역폭,
    Figure 112018087339610-pat00045
    은 센싱 플랫폼 인터페이스의 샘플링속도)
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 센싱된 넓은 해상도 대역폭으로부터 정밀 센싱(Fine sensing)이 필요한 주파수 대역이 검출되지 않는 경우, 상기 2차 센싱 단계를 실행하지 않고 상기 메인 검출 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 1차 센싱 단계에서 넓은 해상도 대역폭은,
    다음 수식 1로 정의되는 스펙트럼 센서의 민감도 검출식을 이용하여 도출하는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법.
    <수식 1>
    Figure 112018087339610-pat00023

    (
    Figure 112018087339610-pat00024
    은 스펙트럼 센서의 민감도, noisefigure는 잡음지수,
    Figure 112018087339610-pat00025
    은 최대로 넓은 해상도 대역폭)
  11. 삭제
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 감지단계는,
    상기 입력된 디지털 신호의 일정 구간 단위마다 반복되는 것을 특징으로 하는 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 방법.
KR1020170114454A 2017-09-07 2017-09-07 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법 KR101940771B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170114454A KR101940771B1 (ko) 2017-09-07 2017-09-07 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170114454A KR101940771B1 (ko) 2017-09-07 2017-09-07 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101940771B1 true KR101940771B1 (ko) 2019-01-21

Family

ID=65277497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170114454A KR101940771B1 (ko) 2017-09-07 2017-09-07 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101940771B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080029917A (ko) * 2006-09-29 2008-04-03 삼성전기주식회사 스펙트럼 검출 알고리듬 및 방법
KR20080080460A (ko) * 2007-03-01 2008-09-04 삼성전기주식회사 인지 무선 시스템을 위한 다중 해상도 스펙트럼 검출기법의 검출 임계치 결정 시스템 및 방법
KR101003503B1 (ko) 2008-09-23 2010-12-30 한국전자통신연구원 광대역 스펙트럼 센싱 시스템 및 방법
US8718559B2 (en) 2008-04-07 2014-05-06 Nokia Corporation Method, apparatus and computer program for sensing spectrum in a cognitive radio environment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080029917A (ko) * 2006-09-29 2008-04-03 삼성전기주식회사 스펙트럼 검출 알고리듬 및 방법
US7860197B2 (en) 2006-09-29 2010-12-28 Samsung Electro-Mechanics Spectrum-sensing algorithms and methods
KR20080080460A (ko) * 2007-03-01 2008-09-04 삼성전기주식회사 인지 무선 시스템을 위한 다중 해상도 스펙트럼 검출기법의 검출 임계치 결정 시스템 및 방법
US8718559B2 (en) 2008-04-07 2014-05-06 Nokia Corporation Method, apparatus and computer program for sensing spectrum in a cognitive radio environment
KR101003503B1 (ko) 2008-09-23 2010-12-30 한국전자통신연구원 광대역 스펙트럼 센싱 시스템 및 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"A Wideband Analog Multi-Resolution Spectrum Sensing(MRSS) Technique for Cognitive Radio(CR) Systems", Y.Hur외 6인, IEEE International Symposium on Circuits and Systems (2006.05.24.) 1부.* *
"An Efficient Multi-resolution Spectrum Sensing Method for Cognitive Radio", Qiwei Zhang외 2인, 2008 Third International Conference on Communications and Networking in China (2008.08.27.) 1부.* *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100978652B1 (ko) 스펙트럼 검출 알고리듬 및 방법
KR100835077B1 (ko) 스펙트럼 검출 인지 무선용 시스템, 방법 및 장치
KR100809237B1 (ko) 비정밀 검출 모듈용 시스템, 방법 및 장치
RU2474972C2 (ru) Обнаружение присутствия телевизионных сигналов, погруженных в шум, с использованием набора инструментальных средств циклостационарности
EP1575322A2 (en) Spectrum sharing in the unlicensed band
US9008708B2 (en) Process and device for detection of a frequency sub-band in a frequency band and communications equipment comprising such a device
EP1736021A1 (en) Method and system for the allocation of uwb transmission based on spectum opportunities
Koley et al. Gradient-based real-time spectrum sensing at low SNR
Hamidi et al. Investigation of radio frequency interference (RFI) profile and determination of potential astronomical radio sources
Fanan et al. Comparison of spectrum occupancy measurements using software defined radio RTL-SDR with a conventional spectrum analyzer approach
Majumder Energy detection spectrum sensing on RTL-SDR based IoT platform
JP2013515391A (ja) Ｆｍ信号に関する自己相関ベースのスペクトル検知
US9763255B2 (en) Radio channel utilization
KR101940771B1 (ko) 인지 무선 통신에서의 스펙트럼 센싱 장치 및 방법
JP6354104B2 (ja) 無線通信方式検出装置、無線通信方式検出方法、及びプログラム
EP2086255B1 (en) Process for sensing vacant sub-space over the spectrum bandwidth and apparatus for performing the same
KR101298434B1 (ko) 무선 통신 시스템의 스펙트럼 점유를 검출하는 스펙트럼검출 장치 및 스펙트럼 검출 방법
KR20130020307A (ko) 스펙트럼 센싱 방법 및 장치
Mizuchi et al. A study on false alarm cancellation for spectrum usage measurements
Angrisani et al. Analysis of different wavelet segmentation methods for frequency-domain energy detection based spectrum sensing
Lee et al. A new spectral correlation approach to spectrum sensing for 802.22 WRAN system
KR101132927B1 (ko) 위상 정보를 이용한 엔트로피를 기반으로 하는 신호 검출 시스템
Chantaraskul et al. Implementation of wavelet analysis for spectrum opportunity detection
Bruno et al. An edge detection approach to wideband temporal spectrum sensing
de Almeida et al. Experimental study of a wavelet-based spectrum sensing technique

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant