KR102042430B1 - 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

인가된 주사용자(Primary User)의 주파수를 보조 사용자(Secondary User)가 순시적으로 공유하여 사용하는 인지무선 통신 방식에서 보조 사용자의 인지무선 통신장치의 스펙트럼 센싱을 수행 시, 복수의 안테나 기반의 switched beamforming 기법으로 배열이득을 획득하고, 에너지 검출 성능을 향상시킬 수 있도록 한 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 상기 장치는, 복수개의 수신경로(N)를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 전처리하여 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 출력하는 전처리부; 상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하고, 결합된 신호에 대한 주파수 인자별 전력값 변환을 수행하여, 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 조향 벡터 선정부; 및 상기 조향 벡터 선정부에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트들을 결합하여 신호의 검출을 수행하는 스펙드럼 센싱부를 포함할 수 있다.

Description

인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법{Apparatus and method for detecting Energy in Cognitive Radio Communication Systems}
본 발명은 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 인가된 주사용자(Primary User)의 주파수를 보조 사용자(Secondary User)가 순시적으로 공유하여 사용하는 인지무선 통신 방식에서 보조 사용자의 인지무선 통신장치의 스펙트럼 센싱을 수행 시, 복수의 안테나 기반의 switched beamforming 기법으로 배열이득을 획득하고, 에너지 검출 성능을 향상시킬 수 있도록 한 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
무선통신기술의 다양한 변화의 급격한 기술개발로 다양한 형태의 장치가 무선통신 기능을 보유하게 되었으며, 대용량 트래픽 전송이 요구되는 고속 멀티미디어 서비스 등의 요구로 통신 장치의 대역폭이 늘어나는 등 주파수 부족 현상이 발생되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 특정 통신방식/서비스에 이미 할당되었지만 지역/시간/공간 영역 등에서 순시적으로 사용되지 않는 유휴 주파수를 찾아 주변의 인가된 통신장치 및 사용자(Primary User)에 전파영향을 주지 않고 통신이 가능하도록 하는 기술이 인지무선 통신기술이다.
인지무선 통신기술은 순시적으로 사용되지 않고 있는 유휴 주파수 자원을 획득하기 위해 실시간 전파 사용현황을 탐지하기 위해 스펙트럼 센싱 기능을 포함하여야 하며, 이는 별도의 장치 또는 인지무선 통신장치의 수신기를 활용한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 인지 무선 통신 장치는, 인가된 주사용자(Primary User)의 주파수를 보조 사용자(Secondary User)가 순시적으로 공유하여 사용하도록 한 통신 시스템이다.
한편, 복수의 안테나를 사용하는 인지무선 통신장치는 스펙트럼 센싱 과정에서 복수의 안테나를 통해 수신되는 신호를 효과적으로 결합하여 수신 배열이득을 획득하고 스펙트럼 센싱 성능향상을 기대할 수 있다.
종래의 무선 인지 통신 시스템은, 복수 안테나를 사용하여 스펙트럼 센싱을 수행할 경우, 탐지신호의 도래각 정보를 알지 못하는 상황에서 탐지신호를 진폭영역에서 결합하는 경우, 의도하지 않은 수신 빔 형성이 되며, 결합된 탐지신호는 보강간섭 또는 상쇄간섭이 발생하게 된다.
이와 같이, 결합된 탐지신호가 보강간섭이 발생하게 되는 경우는 탐지신호의 크기가 증폭되어 검출되어 에너지 검출 방식 등의 스펙트럼 센싱에 유리하게 작용하지만, 결합된 탐지신호가 상쇄간섭이 발생하기 되는 경우는 탐지신호의 크기가 감소되어 검출 확률의 감소 등 부정적인 결과가 발생한다.
이러한 탐지신호의 결합을 통해 신호크기를 증가하기 위해서는 탐지신호의 도래각(DOA: Direcition Of Arrival)을 알아야 하며, 도래각을 이용하여 조향 벡터를 계산하고 이를 이용하여 수신 빔을 형성하여 탐지신호를 결합하게 된다. 도래각을 추정하기 위해서는 보다 복잡한 도래각 추정 알고리즘 등의 적용이 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은, N 개의 복수의 안테나를 사용하여 스펙트럼 센싱을 수행하는 경우, 탐지신호의 도래각 정보를 추정하지 않고, 수신 신호의 도래각 영역을 M 분할하는 조향 벡터 셋을 이용한 switched beamforming 기법을 적용하여 탐지 신호를 사전 결합하고, 결합된 M 가지의 결과를 기반으로 관심 주파수 성분에 대한 주파수 전력 응답의 최대 첨두값을 나타내는 조향 벡터를 선정하여 신호를 결합하는 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치는, 복수개의 수신경로(N)를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 전처리하여 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 출력하는 전처리부; 상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하고, 결합된 신호에 대한 주파수 인자별 전력값 변환을 수행하여, 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 조향 벡터 선정부; 및 상기 조향 벡터 선정부에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트들을 결합하여 신호의 존재 유무를 검출하는 스펙드럼 센싱부를 포함할 수 있다.
상기 전처리부는, N개의 수신 경로를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 각각 세그멘테이션을 수행하는 복수의 세그멘테이션부; 및 상기 세그멘테이션부를 통해 세그멘테이션된 N개의 수신 경로의 세그먼트에 대하여 각각 윈도우를 적용하여 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 각각 상기 조향 벡터 선정부와 스펙트럼 센싱부로 출력하는 복수개의 윈도우 적용부를 포함할 수 있다.
상기 윈도우 함수는, 상기 조향 벡터 선정부 및 스펙트럼 센싱부에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수에 대응되도록 수신 샘플을 세그먼트화한다.
상기 윈도우 함수는, Hanning, Haming, Kaiser, Chebyshev 중 적어도 하나 이상의 윈도우 함수가 적용하는 것이고, 윈도우 함수의 크기는 상기 조향 벡터 선정부 및 스펙트럼 센싱부에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수와 동일한 크기를 가질 수 있다.
상기 조향 벡터 선정부는, 상기 전처리부에서 출력되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하는 결합부; 상기 결합부를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환부; 상기 고속 푸리에 변환부를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환부; 및 상기 출력되는 주파수 인자별 전력값 중에서 관심주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하여 상기 스펙트럼 센싱부로 제공하는 최대 전력 탐색부를 포함할 수 있다.
상기 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터일 수 있다.
상기 조향 벡터 셋의 (0, 2π)의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하여 조향 벡터 셋의 각 인자를 계산할 수 있다.
상기 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정할 수 있다.
상기 전력값 변환부에서, 전력값 변환은 상기 고속 푸리에 변환(FFT)부 출력 값의 각 주파수에 해당하는 공액 복소값을 곱하여 계산할 수 있다.
상기 조향 벡터 선정은, 특정 주파수 성분의 탐지 대상을 결정한 후, 관심주파수를 이용하여 선정하고, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 선정할 수 있다.
상기 스펙트럼 센싱부는, 상기 전처리부에서 제공되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 상기 조향 벡터 선정부에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 결합하는 결합부; 상기 결합부를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환부; 상기 고속 푸리에 변환부를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환부; 상기 각 주파수 인자별 전력값을 평균화하는 평균화부; 및 상기 평균화부를 통해 평균화된 전력값을 기 정의된 문턱값을 이용하여 관심 주파수 또는 탐지 대역폭 내 신호 존재 유무를 검출하는 신호 검출부를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법은, 복수개의 수신경로(N)를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 전처리하여 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 출력하는 전처리 단계; 상기 전처리 단계에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하고, 결합된 신호에 대한 주파수 인자별 전력값 변환을 수행하여, 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 조향 벡터 선정 단계; 및 상기 조향 벡터 선정단계에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리단계에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트들을 결합하여 신호의 존재유무를 검출하는 스펙드럼 센싱단계를 포함할 수 있다.
상기 전처리 단계는, N개의 수신 경로를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 각각 세그멘테이션을 수행하는 복수의 세그멘테이션 단계; 및 상기 세그멘테이션 단계를 통해 세그멘테이션된 N개의 수신 경로의 세그먼트에 대하여 각각 윈도우를 적용하여 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 각각 출력하는 윈도우 적용 단계를 포함할 수 있다.
상기 윈도우 함수는, 상기 조향 벡터 선정 단계 및 스펙트럼 센싱 단계에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수에 대응되도록 수신 샘플을 세그먼트화할 수 있다.
상기 윈도우 함수는, Hanning, Haming, Kaiser, Chebyshev 중 적어도 하나 이상의 윈도우 함수가 적용하는 것이고, 윈도우 함수의 크기는 상기 조향 벡터 선정 단계 및 스펙트럼 센싱 단계에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수와 동일한 크기를 가질 수 있다.
상기 조향 벡터 선정 단계는, 상기 전처리 단계에서 출력되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하는 결합 단계; 상기 결합 단계를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환 단계; 상기 고속 푸리에 변환 단계를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환 단계; 및 상기 출력되는 주파수 인자별 전력값 중에서 관심주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 최대 전력 탐색 단계를 포함할 수 있다.
상기 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터일 수 있다.
상기 조향 벡터 셋의 (0, 2π) 의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하며 조향 벡터 셋의 각 인자 Wm을 계산할 수 있다.
상기 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정할 수 있다.
상기 전력값 변환단계에서, 전력값 변환은 상기 고속 푸리에 변환(FFT)부 출력 값의 각 주파수에 해당하는 공액 복소값을 곱하여 계산할 수 있다.
상기 조향 벡터 선정은, 특정 주파수 성분의 탐지 대상을 결정한 후, 관심주파수를 이용하여 선정하고, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 선정할 수 있다.
상기 스펙트럼 센싱 단계는, 상기 전처리 단계에서 제공되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 상기 조향 벡터 선정단계에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 결합하는 결합 단계; 상기 결합단계를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환 단계; 상기 고속 푸리에 변환 단계를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환 단계; 상기 각 주파수 인자별 전력값을 평균화하는 평균화 단계; 및 상기 평균화 단계를 통해 평균화된 전력값을 기 정의된 문턱값을 이용하여 관심 주파수 또는 탐지 대역폭 내 신호 존재 유무를 검출하는 신호 검출 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 안테나를 이용하는 인지무선 통신장치에서 Switched beamforming 방식을 적용하여 신호를 결합함으로써, 관심 주파수에 대한 배열이득을 획득하여 스펙트럼 센싱의 검출 성능을 증대할 수 있는 효과가 있다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 일반적인 인지 무선 통신 시스템의 개념을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 3은 도 1에 도시된 전처리부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.
도 4는 도 2에 도시된 조향 벡터 선정부에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 도시된 조향 벡터 선정부에 대한 상세 구성을 나타낸 도면.
도 6은 도 5에 도시된 전력 최대값 탐색부에 대한 동작 설명을 위한 도면.
도 7은 도 2에 도시된 스펙트럼 센싱부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 개시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 플로우챠트(순서도)에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치는, 전처리부(100), 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)를 포함할 수 있다.
전처리부(100)는 복수의(N개) 안테나를 통해 수신되는 N개의 IF 신호(탐지신호)에 대하여 각각 세그멘테이션을 수행하고, 세그멘테이션이 수행된 각각의 신호에 윈도우 함수를 적용하여 윈도우 함수가 적용된 N개의 IF 신호에 대한 세그먼트를 조향 벡터 선정부(200)와 스펙트럼 센셍부(300)로 각각 제공한다. 여기서, 상기 세그멘테이션은 상기 조향 벡터 선정부(200)와 스펙트럼 센싱부(300)에서의 고속 푸리에 변환 포인트 L에 맞도록 수신 샘플 L개를 세그먼트화하는 것이다.
조향 벡터 선정부(200)는 상기 전처리부(100)에서 세그먼트화된 N개의 세그먼트를 수신하여 조향텍터 셋의 각 인자를 이용하여 신호를 결합하고, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환한다.
그리고, 조향 벡터 선정부(200)는 상기 고속 푸리에 변환된 신호를 각각 전력값 변환하여 M개의 조향 벡터에 의해 각각 결합된 탐지신호 주파수 전력 응답신호에서 관심 주파수에 해당하는 조향 벡터 별 전력값을 비교하고, 그 결과 가장 큰 전력값을 갖는 M개의 조향 벡터 인덱스값을 스펙트럼 센싱부(300)로 제공한다.
스펙트럼 센싱부(300)는 상기 조향 벡터 선정부(200)에서 선정된 M개의 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리부(100)로부터 제공되는 N개의 탐지 신호에 대한 각각의 세그먼트와 결합하고, 결합된 각각의 신호를 고속 푸리에 변환한다.
그리고, 스펙터럼 센싱부(300)는, 상기 고속 푸리에 변환된 각각의 신호에 대하여 전력값 변환하여 선정된 조향 벡터에 의해 결합된 탐지신호 주파수 전력 응답값을 평균화한 후, 평균값을 기 정의된 문턱값과 비교하여 신호 유무를 검출하는 것이다.
이하, 상기 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치의 전처리부(100), 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)의 상세 구성 및 상세 동작에 대하여 살펴보기로 하자.
도 3은 도 2에 도시된 전처리부(200)에 대한 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전처리부(100)는 N개의 세그멘테이션부(110-1, 110-2,...,110-N) 및 N개의 윈도우 함수 적용부(1201-, 120-2,..., 120-N)를 포함할 수 있다.
상기 전처리부(100)내 N개의 세그멘테이션부(110-1, 110-2,...,110-N) 각각은 N개의 수신경로(N개의 안테나)를 통해 수신되는 탐지신호(N개의 수신 IF 신호)를 상기 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)에 적용되는 고속 푸리에 변환(FFT) 포인트 L에 맞도록 수신 샘플 L개를 각각 세그먼트화하여 N개의 윈도우 함수 적용부(120-1, 120-2,...,120-N)로 각각 제공한다.
상기 N개의 윈도우 함수 적용부(120-1, 120-2,..., 120-N) 각각은, 상기 N개의 세그멘테이션부(110-1, 110-2,...,110-N)에서 세그먼트화된 N개 수신경로의 세그먼트에 대해 윈도우 함수를 각각 적용한 후, 윈도우 함수가 적용된 N개의 수신 IF 신호 세그먼트를 상기 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)로 각각 제공한다. 이때, 상기 윈도우 함수는 Hanning, Haming, Kaiser, Chebyshev 등의 윈도우 함수가 적용될 수 있으며, 윈도우 함수의 크기는 상기 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)에서의 고속푸리에변환(FFT) 포인트 L과 동일한 크기를 갖도록 할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 조향 벡터 선정부(200)에 대한 블록 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시된 조향 벡터 선정부에 대한 상세 구성을 나타낸 도면이며, 도 6은 도 5에 도시된 전력 최대값 탐색부에 대한 동작 설명을 위한 도면이다.
먼저, 조향 벡터 선정부(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 신호 결합 및 전력값 변환부(210)와 전력 최대값 탐색부(220)를 포함할 수 있다. 여기서, 신호 결합 및 전력값 변환부(210)는 조향 벡터 셋 개수(M개)로 구성될 수 있다.
상기 신호 결합 및 전력값 변환부(210)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 곱셈기(211, 212, 213), 덧셈기(214), 고속 푸리에 변환부(215) 및 전력값 변환부(216)를 포함할 수 있다.
복수의 곱셈기(211, 212, 213)는 1번째 안테나 수신 IF 신호 세그먼트를 제외한 2 ~ n번째 안테나의 수신 IF 신호 세그먼트와 조향 벡터 셋의 각 인자(Wm)와 각각 멀티플라잉(Multiplying)을 수행한 후, 각각 덧셈기(214)로 각각 제공될 수 있다. 여기서, 1번째 안테나 수신 IF 신호 세그먼트는 조향 벡터 인자와 멀티플라잉을 수행하지 않고 바로 덧셈기(214)로 제공될 수 있다.
즉, N 개의 세그먼트를 전처리부(100)로부터 수신하여 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 신호를 결합한다. 이때 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터일 수 있다. 그리고, 상기에서 사용하는 조향 벡터 셋 (0, 2π) 의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하며 조향 벡터 셋의 각 인자 Wm은 아래의 수학식 1,2 를 이용하여 생성될 수 있다.
Figure 112019087249116-pat00001
여기서, Km은 M개의 위상 분할값을 의미하고, M은 조향 벡터 셋의 각 인자이다.
Figure 112019087249116-pat00002
한편, 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정할 수 있다. 즉, 조향 벡터 셋의 크기 M은 아래의 수학식 3과 같이 설정될 수 있다.
Figure 112019087249116-pat00003
이어, 상기 신호 결합 및 전력값 변환부(210)의 덧셈기(214)는 1번째 안테나 수신 IF 신호의 세그먼트와 상기 복수의 곱셈기(211, 212, 213)를 통해 멀티플라잉된 신호를 결합한 후, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환부(215)로 제공한다. 즉, 조향 벡터 인자 Wm에 의해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환부(215)로 제공한다.
고속 푸리에 변환부(215)는 상기 조향 벡터 인자 Wm에 의해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환을 수행하여 주파수 응답을 획득한 후, 획득된 주파수 응답을 전력값 변환부(216)로 제공한다.
전력값 변환부(216)는 상기 고속 푸리에 변환부(215)에서 고속 푸리에 변환된 주파수 응답 신호를 전력값 변환하여 각 주파수별 인자별(FFT bin) 전력값 즉, 조향 벡터에 의해 결합된 탐지신호 주파수 전력 응답을 전력 최대값 탐색부(220)로 제공한다. 여기서, 상기 전력값 변환부(216)에서의 전력값 변환은 고속 푸리에 변환(FFT)부의 출력의 각 주파수 bin에 해당하는 공액 복소값을 곱하여 계산할 수 있다.
조향 벡터 선정부(200)의 전력 최대값 검색부(220)는 각 조향 벡터 인자(m)로 획득된 주파수 인자별 전력 값 중에서 관심 주파수에 해당하는 각 조향 벡터 별 전력값
Figure 112019087249116-pat00004
을 비교하여 가장 큰 값을 갖는 조향 벡터 인덱스
Figure 112019087249116-pat00005
를 아래의 수학식 4과 같이 계산할 수 있다.
Figure 112019087249116-pat00006
상기 조향 벡터 선정부(200)의 전력 최대값 탐색부(220)에서 조향 벡터 인덱스를 선정하는 경우, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 결정된 경우 관심주파수(FFT bin index)를 사용하여 선정하며, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 아래의 수학식 5, 6을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112019087249116-pat00007
Figure 112019087249116-pat00008
즉, 도 6에 도시된 조향 벡터 선정부(200)의 전력 최대값 탐색부(220)에서 선정된 조향 벡터 인덱스값 즉, 관심 주파수에서 최대 크기를 갖는 조향 벡터 인덱스를 스펙트럼 센싱부(300)로 제공된다.
도 7은 도 2에 도시된 스펙트럼 센싱부(300)에 대한 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 스펙트럼 센싱부(300)는 복수의 곱셈기(310, 311, 312), 덧셈기(313), 고속 푸리에 변환부(314), 전력값 변환부(315), 평균화부(316) 및 문턱값 기반 신호 검출부(317)를 포함할 수 있다.
복수의 곱셈기(310, 311, 312)는 1번째 안테나 수신 IF 신호 세그먼트를 제외한 2 ~ n번째 안테나의 수신 IF 신호 세그먼트와 상기 조향 벡터 선정부(200)에서 선정된 조향 벡터 인덱스와 각각 멀티플라잉(Multiplying)을 수행한 후, 각각 덧셈기(313)로 각각 제공될 수 있다. 여기서, 1번째 안테나 수신 IF 신호 세그먼트는 조향 벡터 인덱스와 멀티플라잉을 수행하지 않고 바로 덧셈기(313)로 제공될 수 있다.
그리고, 스펙트럼 센싱부(300)의 덧셈기(313)는 1번째 안테나 수신 IF 신호의 세그먼트와 상기 곱셈기(310, 311, 312)를 통해 멀티플라잉된 신호를 결합한 후, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환부(314)로 제공한다. 즉, N 개의 세그먼트를 전처리부(100)로부터 수신하여 상기 조향 벡터 선정부(200)에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 신호를 결합한 후, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환부(314)로 제공한다.
고속 푸리에 변환부(314)는 상기 덧셈기(313)에서 조향 벡터 인덱스를 이용하여 탐지신호가 결합된 신호를 푸리에 변환을 수행하여 주파수 응답을 획득한 후, 획득된 주파수 응답을 전력값 변환부(315)로 제공한다.
전력값 변환부(315)는 상기 고속 푸리에 변환부(314)에서 고속 푸리에 변환된 주파수 응답 신호를 전력값으로 변환하여 선정된 조향 벡터에 의해 결합된 탐지 신호의 주파수 응답을 평균화부(316)로 제공한다. 이러한 주파수 응답은 복수개의 세그먼트에 대하여 각각 수행하여 각각의 주파수 응답을 평균화부(316)로 제공할 수 있다.
평균화부(315)는 상기 각 세그먼트에 대한 각각의 주파수 응답에 대한 전력값들의 평균값을 계산하고, 계산된 평균값을 문턱값 기반 신호 검출부(317)로 제공한다.
문턱값 기반 신호 검출부(317)는 상기 평균화부(316)에서 제공되는 주파수 응답에 대한 전력값의 평균값을 기 정의된 문턱값을 이용하여 관심주파수 또는 대역폭 내의 신호에 대한 신호 유무 여부를 검출하여 결과값을 출력하는 것이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치의 동작을 간단하게 요약해 보도록 한다.
먼저, 도 2에 도시된 전처리부(100)에서 N개의 수신경로를 통해 수신되는 탐지신호를 조향 벡터 선정부(200) 및 스펙트럼 센싱부(300)에 적용되는 고속 푸리에 변환(FFT) 포인트 L에 맞도록 수신 샘플 L개를 세그먼트화한 후, 각각 세그먼트에 윈도우 함수를 각각 적용한 후, 각 안테나 수신 IF 신호 세그먼트를 각각 조향 벡터 선정부(200)와 스펙트럼 센싱부(3000로 제공한다.
조향 벡터 선정부(200)는 상기 전처리부(100)에서 제공되는 N 개의 세그먼트를 수신하여 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 신호를 결합하고, 결합된 신호에 대하여 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득한 후, 획득된 주파수 응답신호를 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 획득한다.
그리고, 조향 벡터 선정부(200)는 각 조향 벡터 인자로 획득된 주파수 인자별 전력값 중에서 관심 주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하여 스펙트럼 센싱부(300)로 제공한다.
스펙트럼 센싱부(300)는 상기 조향 벡터 선정부(200)에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리부(100)에서 제공되는 탐지 수신신호(각 안테나 수신 IF 신호 세그먼트)를 결합하고, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)를 통해 주파수 응답을 획득한다.
그리고, 스펙트럼 센싱부(300)는 상기 고속 푸리에 변환을 통해 획득된 주파수 응답을 전력값 변환을 통해 주파수 전력 응답을 획득한다. 여기서, 주파수 전력 응답은 복수개의 세그먼트에 대하여 각각 수행하여 각 세그먼트에 대한 주파수 전력응답을 획득하는 것이다.
복수개의 세그먼트에 대한 주파수 전력 응답에 대하여 평균화 과정을 수행하고, 평균화 과정을 통해 얻어지는 주파수 전력 응답에 대한 평균값을 기 정의된 문턱 값을 이용하여 관심주파수 또는 탐지 대역폭 내에 신호에 대한 신호 유무 여부를 판정하는 것이다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치의 동작에 상응하는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법에 대하여 도 8을 참조하여 단계적으로 설명해 보기로 한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법에 대한 동작 플로우챠트를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 먼저, 복수개의 안테나를 통해 수신되는 각각의 수신 IF 신호들에 대하여 전처리를 수행하여 각각의 수신 IF 신호 세그먼트를 생성하는 전처리 수행 단계(S810), 상기 전처리된 각각의 IF 신호 세그먼트들을 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합한 후, 주파수 변환 및 전력값 변환을 통해 최적의 조향 벡터 인덱스를 각 세그먼트 별로 선정하는 조향 벡터 인덱스 선정 단계(S820), 및 상기 각 세그먼트 별로, 상기 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리된 각각의 IF 신호 세그먼트들을 결합 및 센싱을 수행하는 스펙트럼 센싱단계(S830)를 포함할 수 있다.
상기 전처리 단계(S810), 조향 벡터 선정 단계(S820) 및 스펙트럼 센싱 단계(S830)에 대하여 각각 구분하여 상세하게 설명해 보기로 한다.
먼저, 상기 전처리 단계(S810)는, N개의 수신경로를 통해 수신되는 탐지신호를 조향 벡터 선정 단계(S820) 및 스펙트럼 센싱 단계(S830)에 적용되는 고속 푸리에 변환(FFT) 포인트 L에 맞도록 수신 샘플 L개를 세그먼트화한다(S811).
이어, 상기 N개의 수신 경로를 통해 수신되는 탐지 신호에 대하여 각각 세그먼트화된 세그먼트들에 대하여 각각 윈도우 함수를 각각 적용하여 윈도우 함수가 각각 적용된 각 수신경로의 탐지 신호에 대한 세그먼트를 각각 출력한다.
이어, 조향 벡터 선정단계(S820)는, 상기 S812단계를 통해 제공되는 N 개의 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합한다(S821, S822). 여기서, 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터이고, 이때 사용하는 조향 벡터 셋은 (0, 2π) 의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하며 조향 벡터 셋의 각 인자 Wm은 상기한 수학식 1, 2를 이용하여 생성할 수 있다.
그리고, 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정한다. 즉, 상기한 수학식 3과 같다.
상기와 같이, 조향 벡터 셋 적용과 신호 결합(S821, S822)이 이루어지면, 결합된 신호에 대하여 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득한다(S823).
이어, 상기 획득된 주파수 응답신호를 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 획득한다(S824).
이어, 상기와 같이 각 조향 벡터 인자로 획득된 주파수 인자별 전력값 중에서 관심 주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정한다(S825, S826). 즉, 각 조향 벡터 인자로 획득된 주파수 인자별 전력 값 중에서 관심 주파수에 해당하는 각 조향 벡터 별 전력값
Figure 112019087249116-pat00009
을 비교하여 가장 큰 값을 갖는 조향 벡터 인덱스
Figure 112019087249116-pat00010
를 상기 수학식 4와 같이 계산한다. 여기서, 조향 벡터 인덱스를 선정하는 경우, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 결정된 경우 관심주파수 f(FFT bin index)를 사용하여 선정하며, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 상기한 수학식 5, 6을 이용하여 계산할 수 있다.
이어, 스펙트럼 센싱 단계(S830)는, 상기 S826 단계를 통해 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리 단계(S810)에서 전처리된 탐지 수신신호(각 안테나 수신 IF 신호 세그먼트)를 결합하고, 결합된 신호를 고속 푸리에 변환(FFT)를 통해 주파수 응답을 획득한다(S831, S832, S833).
이어, 상기 S833단계에서 고속 푸리에 변환을 통해 획득된 주파수 응답을 전력값 변환을 통해 주파수 전력 응답을 획득한다(S834). 여기서, 주파수 전력 응답은 복수개의 세크먼트에 대하여 각각 수행하여 각 세그먼트에 대한 주파수 전력응답을 획득하는 것이다.
그리고, 상기 S834 단계를 통해 획득한 복수개의 세그먼트에 대한 주파수 전력 응답에 대하여 평균화 과정을 수행하고(S835), 평균화 과정을 통해 얻어지는 주파수 전력 응답에 대한 평균값을 기 정의된 문턱 값을 이용하여 관심주파수 또는 탐지 대역폭 내에 신호에 대한 신호 유무 여부를 판정하는 것이다(S836).
따라서, 본 발명은 복수의 안테나를 이용하는 인지무선 통신장치에서 Switched beamforming 방식을 적용하여 신호를 결합함으로써, 관심 주파수에 대한 배열이득을 획득하여 스펙트럼 센싱의 검출성능을 증대할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나, 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 기능 혹은 모든 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시 예를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치 및 그 방법 을 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 전처리부
110-1, 110-2,..,110-N : 세그멘테이션부
120-1, 120-2,...,120-N : 윈도우 함수 적용부
200 : 조향 벡터 선정부
210 : 신호결합 및 전력값 변환부
211, 212, 212, 310, 311, 312 : 곱셈기
214, 313 : 덧셈기
215, 314 : 고속 푸리에 변환부
216, 315 : 전력값 변환부
220 : 전력 최대값 탐색부

Claims (22)

  1. 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치에 있어서,
    복수개의 수신경로(N)를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 전처리하여 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 출력하는 전처리부;
    상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하고, 결합된 신호에 대한 주파수 인자별 전력값 변환을 수행하여, 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 조향 벡터 선정부; 및
    상기 조향 벡터 선정부에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리부에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트들을 결합하여 신호의 존재 유무를 검출하는 스펙트럼 센싱부를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전처리부는,
    N개의 수신 경로를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 각각 세그멘테이션을 수행하는 복수의 세그멘테이션부; 및
    상기 세그멘테이션부를 통해 세그멘테이션된 N개의 수신 경로의 세그먼트에 대하여 각각 윈도우를 적용하여 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 각각 상기 조향 벡터 선정부와 스펙트럼 센싱부로 출력하는 복수개의 윈도우 적용부를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 윈도우 함수는,
    상기 조향 벡터 선정부 및 스펙트럼 센싱부에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수에 대응되도록 수신 샘플을 세그먼트화하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 윈도우 함수는, Hanning, Haming, Kaiser, Chebyshev 중 적어도 하나 이상의 윈도우 함수가 적용하는 것이고, 윈도우 함수의 크기는 상기 조향 벡터 선정부 및 스펙트럼 센싱부에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수와 동일한 크기를 갖는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조향 벡터 선정부는,
    상기 전처리부에서 출력되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하는 결합부;
    상기 결합부를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환부;
    상기 고속 푸리에 변환부를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환부; 및
    상기 출력되는 주파수 인자별 전력값중에서 관심주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하여 상기 스펙트럼 센싱부로 제공하는 최대 전력 탐색부를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋의 (0, 2π) 의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하며 조향 벡터 셋의 각 인자 Wm을 아래의 수학식 7, 8를 이용하여 생성하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
    [수학식 7]
    Figure 112019087249116-pat00011

    여기서, Km은 M개의 위상 분할값을 의미하고, M은 조향 벡터 셋의 각 인자이다.
    [수학식 8]
    Figure 112019087249116-pat00012
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 전력값 변환부에서, 전력값 변환은 상기 고속 푸리에 변환(FFT)부 출력 값의 각 주파수에 해당하는 공액 복소값을 곱하여 계산하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조향 벡터 선정은, 특정 주파수 성분의 탐지 대상을 결정한 후, 관심주파수를 이용하여 선정하고, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 스펙트럼 센싱부는,
    상기 전처리부에서 제공되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 상기 조향 벡터 선정부에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 결합하는 결합부;
    상기 결합부를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환부;
    상기 고속 푸리에 변환부를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환부;
    상기 각 주파수 인자별 전력값을 평균화하는 평균화부; 및
    상기 평균화부를 통해 평균화된 전력값을 기 정의된 문턱값을 이용하여 관심 주파수 또는 탐지 대역폭 내 신호 존재 유무를 검출하는 신호 검출부를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 장치.
  12. 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법에 있어서,
    복수개의 수신경로(N)를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 전처리하여 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 출력하는 전처리 단계;
    상기 전처리 단계에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하고, 결합된 신호에 대한 주파수 인자별 전력값 변환을 수행하여, 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 조향 벡터 선정 단계; 및
    상기 조향 벡터 선정단계에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 상기 전처리 단계에서 전처리된 복수개의 수신 IF 신호 세그먼트들을 결합하여 신호의 존재 유무를 검출하는 스펙트럼 센싱단계를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 전처리 단계는,
    N개의 수신 경로를 통해 수신되는 각각의 IF 신호를 각각 세그멘테이션을 수행하는 복수의 세그멘테이션 단계; 및
    상기 세그멘테이션 단계를 통해 세그멘테이션된 N개의 수신 경로의 세그먼트에 대하여 각각 윈도우를 적용하여 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 각각 출력하는 윈도우 적용 단계를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 윈도우 함수는,
    상기 조향 벡터 선정 단계 및 스펙트럼 센싱 단계에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수에 대응되도록 수신 샘플을 세그먼트화하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 윈도우 함수는, Hanning, Haming, Kaiser, Chebyshev 중 적어도 하나 이상의 윈도우 함수가 적용하는 것이고, 윈도우 함수의 크기는 상기 조향 벡터 선정 단계 및 스펙트럼 센싱 단계에 적용되는 고속 푸리에 변환 포인트 개수와 동일한 크기를 갖는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 조향 벡터 선정 단계는,
    상기 전처리 단계에서 출력되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 조향 벡터 셋의 각 인자를 이용하여 결합하는 결합 단계;
    상기 결합 단계를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환 단계;
    상기 고속 푸리에 변환 단계를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환 단계; 및
    상기 출력되는 주파수 인자별 전력값중에서 관심주파수에 해당하는 각 조향 벡터별 전력값을 비교하여 가장 큰 전력값을 갖는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 최대 전력 탐색 단계를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋은 M개의 인자를 갖는 셋으로 각 조향 벡터 인자는 N × 1의 크기를 갖는 복소신호 벡터인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋의 (0, 2π) 의 위상 구간은 M개로 분할한 위상회전 벡터를 사용하며 조향 벡터 셋의 각 인자 Wm을 아래의 수학식 9, 10을 이용하여 생성하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
    [수학식 9]
    Figure 112019087249116-pat00013

    여기서, Km은 M개의 위상 분할값을 의미하고, M은 조향 벡터 셋의 각 인자이다.
    [수학식 10]
    Figure 112019087249116-pat00014
  19. 제18항에 있어서,
    상기 조향 벡터 셋의 크기 M은 N개의 수신 엘리먼트로 형성되는 빔폭이 2π 영역에서 널(Null) 구간이 없이 모두 포함되도록 하기 위해 입력 수신신호 경로 수 N보다 최소 2배 이상 크게 설정하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 전력값 변환단계에서, 전력값 변환은 상기 고속 푸리에 변환(FFT)부 출력 값의 각 주파수에 해당하는 공액 복소값을 곱하여 계산하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 조향 벡터 선정은, 특정 주파수 성분의 탐지 대상을 결정한 후, 관심주파수를 이용하여 선정하고, 특정 주파수 성분의 탐지 대상신호가 없는 경우, 각 조향 벡터 인자 별 탐지 대역폭 내에서 가장 큰 값을 갖는 전력값에 해당하는 조향 벡터 인덱스를 선정하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    상기 스펙트럼 센싱 단계는,
    상기 전처리 단계에서 제공되는 N개의 수신 경로에 대응하는 세그먼트를 상기 조향 벡터 선정단계에서 선정된 조향 벡터 인덱스를 이용하여 결합하는 결합 단계;
    상기 결합단계를 통해 결합된 신호를 고속 푸리에 변환하여 주파수 응답을 획득하는 고속 푸리에 변환 단계;
    상기 고속 푸리에 변환 단계를 통해 획득된 주파수 응답을 전력값으로 변환하여 각 주파수 인자별 전력값을 출력하는 전력값 변환 단계;
    상기 각 주파수 인자별 전력값을 평균화하는 평균화 단계; 및
    상기 평균화 단계를 통해 평균화된 전력값을 기 정의된 문턱값을 이용하여 관심 주파수 또는 탐지 대역폭 내 신호 존재 유무를 검출하는 신호 검출 단계를 포함하는 것인 인지 무선 통신에서 에너지 검출 방법.
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