KR102064657B1 - Method and apparatus for random access preamble generation - Google Patents

Method and apparatus for random access preamble generation Download PDF

Info

Publication number
KR102064657B1
KR102064657B1 KR1020180001783A KR20180001783A KR102064657B1 KR 102064657 B1 KR102064657 B1 KR 102064657B1 KR 1020180001783 A KR1020180001783 A KR 1020180001783A KR 20180001783 A KR20180001783 A KR 20180001783A KR 102064657 B1 KR102064657 B1 KR 102064657B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
preamble
frequency
value
generating
node
Prior art date
Application number
KR1020180001783A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190083848A (en
Inventor
조용수
Original Assignee
중앙대학교 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 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020180001783A priority Critical patent/KR102064657B1/en
Publication of KR20190083848A publication Critical patent/KR20190083848A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102064657B1 publication Critical patent/KR102064657B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
    • H04L27/2655Synchronisation arrangements
    • H04L27/2689Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation
    • H04L27/2692Link with other circuits, i.e. special connections between synchronisation arrangements and other circuits for achieving synchronisation with preamble design, i.e. with negotiation of the synchronisation sequence with transmitter or sequence linked to the algorithm used at the receiver
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/0014Carrier regulation
    • H04L2027/0083Signalling arrangements
    • H04L2027/0089In-band signals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

프리앰블 생성 방법 및 그 장치가 개시된다. 각 노드(UE)의 프리앰블 생성 방법은, (a) 이용 가능한 주파수 대역폭(bandwith)를 확인하는 단계; 및 (b) 도플러가 존재하는 환경에서 상기 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 단계를 포함한다. A method and apparatus for generating a preamble are disclosed. Preamble generation method of each node (UE), (a) checking the available frequency bandwidth (bandwith); And (b) generating a preamble by mapping node identification information (ID) based on a linear frequency modulated (LFM) signal within the bandwidth in the presence of Doppler.

Description

프리앰블 생성 방법 및 그 장치{Method and apparatus for random access preamble generation}Preamble generation method and apparatus therefor {Method and apparatus for random access preamble generation}

본 발명은 높은 도플러가 존재 수중 통신, 지상(LTE 통신), 항공(드론) 통신 시스템에서의 프리앰블 생성 방법 및 그 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for generating a preamble in a high Doppler underwater communication, terrestrial (LTE communication), aeronautical (drone) communication system.

지난 10여 년 동안 수중 통신은 상업적, 과학적 또는 군사적 용도 등의 이유로 관심이 점차 커져 가고 있다. 수중 통신의 범위는 전술적 감시 체제 운용으로부터 수중 생물체 생활 관측에 이르기까지 넓은 분야에 적용될 수 있으며, 수중 통신은 무인 수중선 (Autonomous Underwater Vehicle, AUV), 오염도 측정, 석유 시추 모니터링 및 해저 생물 관측 등의 분야를 위해 필수적인 요소로 등장하였다. 특히 최근에는 무인 수중선과 센서 간에 환경 관측, 보안 관련 또는 실시간 비디오 등의 높은 데이터 속도를 요구하는 통신 기술이 요구되었다.Over the last decade, underwater communications have become increasingly popular for commercial, scientific or military uses. The scope of underwater communications can be applied to a wide range of applications, from tactical surveillance systems to observations of living organisms. It has emerged as an essential element for the field. In particular, there has been a need for a communication technology that requires high data rates, such as environmental observation, security-related or real-time video, between unmanned submarines and sensors.

그러나 수중 통신 매체인 음향파(Acoustic Wave)는 수중 매체나 바닷가에 의한 반사, 또한 물의 온도 깊이 차이 등에 따른 회절 등 매우 어려운 전파 특성을 가진다. 수중에서 음향파는 매우 낮은 속도로 다중 경로를 통하여 전파된다. 또한 낮은 수중 전파 속도는 높은 도플러 천이를 발생시켜 수중 채널은 시간 및 주파수 축에서 변화를 일으킨다. 또한 수중 신호의 감쇄도는 이동 거리 및 주파수에 따라 변화하는 특성을 가진다. 그러므로 수중 통신은 비교적 낮은 주파수 대역으로 제한되며, 대역폭 또한 통신 거리나 사용 주파수 대역에 따라 많은 제한을 받는다. However, the acoustic wave, which is an underwater communication medium, has very difficult propagation characteristics, such as diffraction due to the reflection of the underwater medium or the beach, and the difference in temperature depth of water. Underwater acoustic waves propagate through multiple paths at very low speeds. In addition, low underwater propagation rates result in high Doppler transitions, resulting in changes in the underwater channel in the time and frequency axes. In addition, the attenuation of the underwater signal has a characteristic that changes depending on the moving distance and frequency. Therefore, underwater communication is limited to a relatively low frequency band, and bandwidth is also limited by the communication distance and the frequency band used.

이로 인해, 수중 환경과 같이 도플러가 존재하는 환경에서 강인한 랜덤 엑세스 프리앰블에 대한 연구가 필요하다. For this reason, it is necessary to study the robust random access preamble in the presence of Doppler such as the underwater environment.

본 발명은 높은 도플러가 존재하는 수중 통신, 지상 (LTE) 통신, 항공 (드론) 통신 시스템에서의 프리앰블 생성 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a method and apparatus for generating a preamble in an underwater communication, terrestrial (LTE) communication, aeronautical (drone) communication system in which high Doppler exists.

본 발명은 LFM 신호에 기반하여 프리앰블을 생성할 수 있는 프리앰블 생성 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method and apparatus for generating a preamble capable of generating a preamble based on an LFM signal.

본 발명의 일 측면에 따르면, 높은 도플러가 존재하는 수중 통신, 지상 (LTE) 통신, 항공 (드론) 통신 시스템에서의 프리앰블 생성 방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of generating a preamble in an underwater communication, terrestrial (LTE) communication, aeronautical (drone) communication system in which high Doppler exists.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 노드(UE)의 프리앰블 생성 방법에 있어서, (a) 이용 가능한 주파수 대역폭(bandwith)를 확인하는 단계; 및 (b) 도플러가 존재하는 환경에서 상기 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 단계를 포함하는 프리앰블 생성 방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a method of generating a preamble of each node (UE), the method comprising: (a) identifying an available frequency bandwidth; And (b) generating a preamble by mapping node identification information (ID) based on a linear frequency modulated (LFM) signal within the bandwidth in the presence of Doppler.

상기 (b) 단계는, 상기 LFM 신호의 주파수 변이 변수인 시작 주파수(starting frequency)를 상기 이용 가능한 주파수 대역 내에서 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성할 수 있다.In step (b), a preamble may be generated by mapping each node identification information by changing a starting frequency, which is a frequency variation variable of the LFM signal, within the available frequency band.

상기 (b) 단계의 노드 식별정보(ID)는, 상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 더 이용하여 매핑될 수 있다.The node identification information ID of step (b) may be mapped using the frequency sweep variable of the LFM signal.

상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 각각 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성할 수 있다.By varying the frequency sweep variable of the LFM signal differently, each node identification information may be mapped to generate a preamble.

시간 모호성을 피하기 위해 각 노드 식별정보에 할당되는 시간 주파수간의 차이는 상기 주파수 스윕 변수값 이상이며, 대역폭에서 상기 주파수 스윕 변수값을 차감한 값의 절반 이하로 제한될 수 있다.In order to avoid time ambiguity, a difference between time frequencies assigned to each node identification information is equal to or greater than the frequency sweep variable value and may be limited to less than half of the value obtained by subtracting the frequency sweep variable value from the bandwidth.

상기 LFM 신호는 하기 수학식에 의해 계산되되,

Figure 112018001698771-pat00001
The LFM signal is calculated by the following equation,
Figure 112018001698771-pat00001

여기서, f는 주파수 변이 변수를 나타내며,

Figure 112018001698771-pat00002
는 주파수 스윕 변수를 나타내며, t는 시간을 나타내고,
Figure 112018001698771-pat00003
는 심벌 주기를 나타낸다. Where f represents a frequency shift variable,
Figure 112018001698771-pat00002
Represents the frequency sweep variable, t represents time,
Figure 112018001698771-pat00003
Denotes a symbol period.

상기 프리앰블은 랜덤 엑세스 프리앰블 또는 다운링크 프리앰블일 수 있다. The preamble may be a random access preamble or a downlink preamble.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 높은 도플러가 존재하는 수중 통신, 지상 (LTE) 통신, 항공 (드론) 통신 시스템에서의 프리앰블 생성 장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for generating a preamble in an underwater communication, terrestrial (LTE) communication, aeronautical (drone) communication system in which high Doppler exists.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 노드(UE)의 프리앰블 생성 장치에 있어서, 적어도 하나의 명령어들을 저장하는 메모리; 및 상기 메모리와 연동되어 상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서에 의해 실행된 명령어들은, 이용 가능한 주파수 대역폭(bandwith)를 확인하는 단계; 및 도플러가 존재하는 환경에서 상기 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 장치가 제공될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, an apparatus for generating a preamble of each node includes: a memory storing at least one instruction; And a processor interoperating with the memory to execute instructions stored in the memory, wherein the instructions executed by the processor include: checking an available frequency bandwidth; And generating a preamble by mapping node identification information (ID) based on a linear frequency modulated (LFM) signal within the bandwidth in the presence of Doppler. .

프리앰블을 생성하는 단계는, 상기 LFM 신호의 주파수 변이 변수인 시작 주파수(starting frequency)를 상기 이용 가능한 주파수 대역 내에서 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성할 수 있다. The generating of the preamble may generate a preamble by mapping each node identification information by changing a starting frequency, which is a frequency variation variable of the LFM signal, within the available frequency band.

상기 프리앰블을 생성하는 단계는, 상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 더 이용할 수 있다.The generating of the preamble may further use a frequency sweep variable of the LFM signal.

본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 도플러 존재 환경에 강인한 프리앰블을 생성할 수 있다.By providing a method and apparatus for generating a preamble according to an embodiment of the present invention, a preamble robust to a Doppler existence environment can be generated.

또한, 본 발명은 LFM 신호를 기반으로 각 노드 식별정보를 매핑함으로써 노드를 식별하도록 할 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that can be identified by mapping each node identification information based on the LFM signal.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템 구성을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 주파수 할당을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Fresnel 적분값을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM 파형을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM 신호의 순간 주파수를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블의 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTAF의 등고선을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CTAF의 피크값과 타임 시프트값을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 다른 CTAF의 확산을 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTCF값의 시뮬레이션과 분석적 결과를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른

Figure 112018001698771-pat00004
와 f값에 따른 CTCF값을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTCF의 상위 임계값과 최대값을 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가능한 프리앰블의 개수를 나타낸 도면.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a communication system configuration according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating frequency allocation of a communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a preamble generation method according to an embodiment of the present invention.
4 illustrates a Fresnel integral value in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a view illustrating an LFM waveform according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining the instantaneous frequency of the LFM signal according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates a spectrum of a preamble according to an embodiment of the present invention.
8 illustrates a contour line of a CTAF according to an embodiment of the present invention.
9 is a view showing a peak value and a time shift value of the CTAF according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing the spread of another CTAF in an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing simulation and analytical results of a CTCF value according to an embodiment of the present invention.
12 is according to an embodiment of the present invention.
Figure 112018001698771-pat00004
CTCF values according to and f values.
13 illustrates the upper threshold and the maximum value of the CTCF according to an embodiment of the present invention.
14 illustrates the number of possible preambles in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 15 schematically illustrates an internal configuration of a preamble generating device according to an embodiment of the present invention. FIG.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “consisting of” or “comprising” should not be construed as necessarily including all of the various components or steps described in the specification, and some of the components or some steps It should be construed that it may not be included or may further include additional components or steps. In addition, the terms "... unit", "module", etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 주파수 할당을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a communication system configuration according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating frequency allocation of a communication system according to an embodiment of the present invention.

본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 통신 시스템이 수중 환경에서 적용되는 시스템인 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템은 수중 환경뿐만 아니라 지상(자동차) 환경이나 항공(드론) 환경에서도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다. In the present specification, in order to facilitate understanding and explanation, it will be assumed that the communication system is a system applied in an underwater environment, and will be described based on this. However, it is obvious that the communication system according to the exemplary embodiment of the present invention may be equally applicable not only to the underwater environment but also to the ground (car) environment or the aviation (drone) environment.

도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 제어기(110), 기지국(115) 및 센서 노드(120)를 포함하여 구성된다. 통신 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 두개의 링크(제1 링크(Link 1), 제2 링크 (Link2)로 구성된다. 여기서, 제1 링크(Link 1)은 무선 백본 링크(backbone link)이며, 수중에 위치한 기지국(115)과 제어기(110) 또는 수표면에 있는 부표간을 연결한다. 제2 링크 2(Link 2)는 기지국(115)과 다수의 센서 노드(120)를 연결한다. Referring to FIG. 1, the communication system 100 includes a controller 110, a base station 115, and a sensor node 120. The communication system 100 is composed of two links, a first link Link 1 and a second link Link 2, as shown in Fig. 1. Here, the first link Link 1 is a wireless backbone link. backbone link) and connects the base station 115 located in the water with the controller 110 or the buoy on the water surface. The second link 2 connects the base station 115 and the plurality of sensor nodes 120 to each other. Connect.

도 2에는 각 링크에 할당되는 주파수 대역의 일 예를 도시한 도면이다. 도 2에서 제1 링크(Link 1)와 제2 링크(Link 2)는 상호 간섭을 피하기 위해 서로 다른 주파수 대역이 사용된다. 각 링크는 상향 통신과 하향 통신을 주파수 대역으로 구분하는 주파수 분할 듀플렉스(FDD)가 적용된 것을 가정하기로 한다. 2 illustrates an example of a frequency band allocated to each link. In FIG. 2, different frequency bands are used for the first link Link 1 and the second link Link 2 to avoid mutual interference. It is assumed that each link has a frequency division duplex (FDD) that divides uplink and downlink communications into frequency bands.

도 2를 참조하면, 제1 링크(Link 1)는 하나의 하향 링크와 세개의 상향 링크고 구성되며, 제2 링크(Link 2)보다 낮은 주파수 대역이 할당되며, 제1 링크에 할당된 가장 낮은 대역은 모든 기지국에 공통인 하향 링크에 할당될 수 있다. Referring to FIG. 2, the first link Link 1 includes one downlink and three uplinks, and a frequency band lower than that of the second link Link 2 is allocated, and the lowest link assigned to the first link is assigned. The band may be allocated to the downlink common to all base stations.

제2 링크(Link 2)는 제1 링크(Link 1)보다 높은 전송량이 요구되는 단말에 할당된다. 제2 링크(Link 2)는 하나의 하향 링크와 네개의 상향 링크로 구성된다. 제2 링크 또한 제1 링크와 같이 제2 링크에서 할당되는 주파수 대역 중 가장 낮은 주파수 대역을 하향 링크에 할당하며, 상향 링크 중 가장 낮은 주파수 대역인 UL0는 원거리 단말, 가장 높은 주파수 대역인 UL3는 근거리 단말을 위해 각각 할당되는 것을 가정하기로 한다. The second link Link 2 is allocated to a terminal requiring a higher transmission amount than the first link Link 1. The second link Link 2 includes one downlink and four uplinks. The second link also allocates the lowest frequency band among the frequency bands allocated in the second link, like the first link, to the downlink, and UL0, the lowest frequency band of the uplink, is a far-end terminal and UL3, the highest frequency band, is short It is assumed that each is allocated for the terminal.

본 명세서에서 하향 링크는 기지국에서 센서 노드로의 통신을 의미하며, 상향 링크는 센서 노드에서 기지국으로의 통신을 의미한다. In the present specification, the downlink means communication from the base station to the sensor node, and the uplink means communication from the sensor node to the base station.

통신 시스템(100)을 구성하는 제어기(110), 기지국(115) 및 센서 노드(120)의 일반적인 기능은 이미 당업자에게는 자명한 사항이며, 본 발명의 주요 논지와는 무관하므로 이에 대한 별도의 설명은 생략하기로 한다.General functions of the controller 110, the base station 115, and the sensor node 120 constituting the communication system 100 are already apparent to those skilled in the art, and are not related to the main subject matter of the present invention. It will be omitted.

수중 환경 특성상 센서 노드(120)는 조류의 영향 또는 센서 노드 자체의 특성에 따라 일정 위치에 고정되는 것이 아니라 이동될 수 있다. 따라서, 기지국(115) 또는 제어기(110)에서 복수의 센서 노드로부터 데이터가 수신되는 경우, 각 센서 노드를 식별하기 위한 방안이 필요하다.Due to the nature of the underwater environment, the sensor node 120 may be moved instead of being fixed at a predetermined position according to the influence of algae or the characteristics of the sensor node itself. Accordingly, when data is received from the plurality of sensor nodes at the base station 115 or the controller 110, a method for identifying each sensor node is needed.

본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템(100)은 도플러가 존재하며, 셀룰러를 기반으로 하는 통신 시스템을 가정하며, 복수의 센서 노드에서 데이터를 전송하는 경우, 각 센서 노드를 식별할 수 있도록 랜덤 엑세스 프리앰블을 전송하는 방법에 대해 설명하기로 한다. The communication system 100 according to an embodiment of the present invention assumes a Doppler-based, cellular-based communication system, and randomly identifies each sensor node when data is transmitted from a plurality of sensor nodes. A method of transmitting an access preamble will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 방법을 나타낸 순서도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Fresnel 적분값을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM 파형을 설명하기 위해 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 LFM 신호의 순간 주파수를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블의 스펙트럼을 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTAF의 등고선을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 CTAF의 피크값과 타임 시프트값을 나타낸 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTAF의 확산을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTCF값의 시뮬레이션과 분석적 결과를 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른

Figure 112018001698771-pat00005
와 f값에 따른 CTCF값을 나타낸 도면이고, 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CTCF의 상위 임계값과 최대값을 나타낸 도면이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가능한 프리앰블의 개수를 나타낸 도면이다. 3 is a flowchart illustrating a preamble generation method according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a Fresnel integral value according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is an LFM according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating waveforms, and FIG. 6 is a diagram illustrating instantaneous frequencies of LFM signals according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram illustrating a spectrum of a preamble according to an embodiment of the present invention. 8 is a view showing the contour of the CTAF according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a view showing a peak value and a time shift value of the CTAF according to an embodiment of the present invention, Figure 10 FIG. 11 is a diagram illustrating diffusion of CTAF according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram showing simulation and analytical results of CTCF values according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is according to an embodiment of the present invention.
Figure 112018001698771-pat00005
And CTCF values according to the f value, FIG. 13 is a view showing the upper threshold value and the maximum value of the CTCF according to an embodiment of the present invention, Figure 14 is a view of possible preambles according to an embodiment of the present invention It is a figure which showed the number.

단계 310에서 프리앰블 생성 장치(300)는 이용 가능한 대역폭을 확인한다. In operation 310, the preamble generating apparatus 300 checks the available bandwidth.

단계 315에서 프리앰블 생성 장치(300)는 도플러가 존재하는 환경에서 랜덤 엑세스 수행시 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성한다. In operation 315, the preamble generating apparatus 300 generates a random access preamble by mapping node identification information ID based on a linear frequency modulated (LFM) signal within a bandwidth when performing random access in an environment where Doppler exists.

본 명세서에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 하기에서 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성하는 것을 중심으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 장치(300)는 LFM 신호에 기반하여 다운링크 프리앰블을 생성하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 따라서, 이하에서는 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성하는 것을 가정하여 이를 중심으로 설명하더라도 다운링크 프리앰블을 생성하는 경우로도 확장 해석되어야 할 것이다. In the present specification, for convenience of understanding and explanation, the following description will focus on generating a random access preamble. However, the preamble generating apparatus 300 according to an embodiment of the present invention may be equally applicable to the case of generating the downlink preamble based on the LFM signal. Therefore, in the following description, assuming that a random access preamble is generated and described based on this, it should be extended and interpreted as a case of generating a downlink preamble.

이하에서는 이에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. This will be described in more detail below.

본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 엑세스 프리앰블은 도플러 환경이 존재하는 LTE 환경에서 적용이 가능하다.The random access preamble according to an embodiment of the present invention can be applied in an LTE environment in which a Doppler environment exists.

본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 엑세스 프리앰블은 도플러에 민감하지 않은 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 생성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 랜덤 액세스 프리앰블은 노드 식별정보(ID, 이하 노드 ID라 칭하기로 함)를 LFM 신호에 기반하여 매핑하여 랜덤 액세스 프리앰블을 생성할 수 있다. The random access preamble according to an embodiment of the present invention is generated based on a linear frequency modulated (LFM) signal which is not sensitive to Doppler. The random access preamble according to an embodiment of the present invention may generate a random access preamble by mapping node identification information (ID, hereinafter referred to as node ID) based on the LFM signal.

노드 c에 해당하는 심벌 주기

Figure 112018001698771-pat00006
랜덤 엑세스 프리앰블 신호는 시간축에서 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다. Symbol period for node c
Figure 112018001698771-pat00006
The random access preamble signal may be represented by Equation 1 on the time axis.

Figure 112018001698771-pat00007
Figure 112018001698771-pat00007

여기서, BW는 대역폭을 나타낸다. 또한, f는 주파수 변이 변수(frequency shift parameter)를 나타내며,

Figure 112018001698771-pat00008
는 주파수 스윕 변수(frequency sweeping parameter)를 나타낸다. Here, BW represents bandwidth. In addition, f represents a frequency shift parameter,
Figure 112018001698771-pat00008
Denotes a frequency sweeping parameter.

기본 LFM 신호,

Figure 112018001698771-pat00009
Figure 112018001698771-pat00010
는 수학식 2와 같은 구형파로 나타낼 수 있다.Basic LFM signal,
Figure 112018001698771-pat00009
And
Figure 112018001698771-pat00010
May be represented by a square wave as shown in Equation 2.

Figure 112018001698771-pat00011
Figure 112018001698771-pat00011

여기서,

Figure 112018001698771-pat00012
는 위상을 나타내며, t는 시간을 나타낸다. here,
Figure 112018001698771-pat00012
Represents phase and t represents time.

기본 LFM 신호의 특성을 정리하면 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. The characteristics of the basic LFM signal can be summarized as in Equation 3.

Figure 112018001698771-pat00013
Figure 112018001698771-pat00013

여기서,

Figure 112018001698771-pat00014
는 음(-), 영(0)과 양(+)의
Figure 112018001698771-pat00015
값에 대해 각각 -1, 0, 1값을 가지는 시그넘 함수를 나타내며,
Figure 112018001698771-pat00016
이다.here,
Figure 112018001698771-pat00014
Is negative, zero and positive
Figure 112018001698771-pat00015
Represents a signum function with -1, 0, and 1 value for each value,
Figure 112018001698771-pat00016
to be.

추가적으로 LFM 신호 분석에 이용되는 적분식을 수학식 4와 같이 정의할 수 있다. In addition, the integral used for LFM signal analysis may be defined as shown in Equation 4.

Figure 112018001698771-pat00017
Figure 112018001698771-pat00017

여기서,

Figure 112018001698771-pat00018
는 각각 정규화 프레넬(Fresnel) 적분으로 정의된 사인(sine) Fresnel 적분과 코사인(cosine) Fresnel) 적분을 나타낸다. 정규화 Fresnel 적분은 수학식 5와 같이 정의될 수 있다.here,
Figure 112018001698771-pat00018
Denotes a sine Fresnel integral and a cosine Fresnel integral defined by normalized Fresnel integration, respectively. Normalization Fresnel integration may be defined as in Equation 5.

Figure 112018001698771-pat00019
Figure 112018001698771-pat00019

도 4는 10초 주기의 Fresnel 적분값을 원점(0)부근에서 샘플링 레이트(4KHz)로 나타낸 그래프이다. 도 4에서 보여지는 바와 같이, 최대값은 sine의 경우 0.8948, cosine의 경우 0.9775이며, 30초 이상이나 무한대 값에서는 sine과 cosine의 경우

Figure 112018001698771-pat00020
로 수렴하는 것을 알 수 있다. 4 is a graph showing a Fresnel integral value of a 10 second period at a sampling rate (4 KHz) near the origin (0). As shown in Figure 4, the maximum value is 0.8948 for sine, 0.9775 for cosine, 30 seconds or more in the case of sine and cosine at infinity
Figure 112018001698771-pat00020
It can be seen that the convergence.

즉, LFM 신호는 수학식 6에서 보여지는 바와 같이 심벌 구간 내에서 순시 주파수가 일정하게 증가하는 특성을 가진다. That is, as shown in Equation 6, the LFM signal has a characteristic that the instantaneous frequency is constantly increased in the symbol period.

Figure 112018001698771-pat00021
Figure 112018001698771-pat00021

도 5에는 수학식 6에 기반한 LMF 신호의 개념도가 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, LFM 신호는 선형적으로 모듈레이션되는 파형을 가진다. 5 is a conceptual diagram of an LMF signal based on Equation 6. As shown in FIG. 5, the LFM signal has a waveform that is linearly modulated.

이러한 LFM 신호의 특성을 기반으로 본 발명의 일 실시예에서는 노드 ID를 LFM 신호의 주파수 쉬프트 파라미터 및 주파수 스위핑 파라미터 중 적어도 하나를 변경하여 노드 ID를 매핑하여 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성할 수 있다. Based on the characteristics of the LFM signal, in an embodiment of the present invention, a random access preamble may be generated by mapping the node ID to at least one of a frequency shift parameter and a frequency sweeping parameter of the LFM signal.

도 6은 수학식 6에 주어진 순간 주파수를 4KHz대역폭에서 f와

Figure 112018001698771-pat00022
값의 변화에 따라 도시한 도면이다. 수학식 6에서 보여지는 바와 같이,
Figure 112018001698771-pat00023
Figure 112018001698771-pat00024
일 때 원점을 지나는 직선이고,
Figure 112018001698771-pat00025
는 원점을 지나지 않는 직선인 것을 알 수 있다. 또한, 직선의 기울기는
Figure 112018001698771-pat00026
값에 따라 변하는 것을 알 수 있다. 도 6의 (b)에서 보여지는 바와 같이, 순간 주파수는 f값만큼 변하는 것을 알 수 있다. 즉,
Figure 112018001698771-pat00027
이면 순간 주파수는 위로 1KHz만큼 증가하는 것을 알 수 있다. 또한, 전제 주파수는 대역폭 4KHz내에서 존재한다. FIG. 6 shows the instantaneous frequency given in Equation 6 at f and 4KHz bandwidth.
Figure 112018001698771-pat00022
The figure shows the change of a value. As shown in equation (6),
Figure 112018001698771-pat00023
Is
Figure 112018001698771-pat00024
Is a straight line through the origin,
Figure 112018001698771-pat00025
It can be seen that is a straight line that does not pass the origin. Also, the slope of the straight line
Figure 112018001698771-pat00026
You can see that it changes according to the value. As shown in FIG. 6 (b), it can be seen that the instantaneous frequency changes by f value. In other words,
Figure 112018001698771-pat00027
We can see that the instantaneous frequency increases by 1KHz. In addition, the premise frequency exists within the bandwidth 4KHz.

수학식 3 및 수학식 4의 특성을 이용하면

Figure 112018001698771-pat00028
Figure 112018001698771-pat00029
값에 따른 랜덤 엑세스 프리앰블의 스펙트럼은 수학식 7과 같이 Fresnel 적분 형태로 표현할 수 있다. Using the characteristics of Equations 3 and 4
Figure 112018001698771-pat00028
Wow
Figure 112018001698771-pat00029
The spectrum of the random access preamble according to the value may be expressed in the form of Fresnel integration as shown in Equation (7).

Figure 112018001698771-pat00030
Figure 112018001698771-pat00030

여기서,

Figure 112018001698771-pat00031
Figure 112018001698771-pat00032
는 수학식 8과 같다. here,
Figure 112018001698771-pat00031
Wow
Figure 112018001698771-pat00032
Is the same as Equation 8.

Figure 112018001698771-pat00033
Figure 112018001698771-pat00033

수학식 7에서

Figure 112018001698771-pat00034
의 크기의 근사값은 스테이셔너리 위상 원리(Principle of Stationary Phase, PSP)에 근거하여 수학식 9와 같이 주어질 수 있다.In equation (7)
Figure 112018001698771-pat00034
An approximation of the size of may be given by Equation 9 based on the Principle of Stationary Phase (PSP).

Figure 112018001698771-pat00035
Figure 112018001698771-pat00035

도 7은

Figure 112018001698771-pat00036
Figure 112018001698771-pat00037
값에 따른 랜덤 엑세스 프리앰블의 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 7의 (a)는
Figure 112018001698771-pat00038
일 경우에 Fresnel 적분과 PSP에 의한 결과를 비교한 것이다. 도 10에서 Fresnel 적분에 의한 값은 PSP로부터 구해진 상수 값 -39dB (
Figure 112018001698771-pat00039
KHz)와 -42dB (
Figure 112018001698771-pat00040
KHz) 근처에서 변화함을 볼 수 있다. 도 7(a)에서 각 랜덤 엑세스 프리앰블의 스펙트럼은 각각 서로 다른 대역폭을 가지며, PSP 방법을 통하여 간편하게 LFM의 스펙트럼의 근사값을 구할 수 있음을 알 수 있다. 도 7(b)에서는 랜덤 엑세스 프리앰블의 스펙트럼의 중심이
Figure 112018001698771-pat00041
만큼 이동함을 볼 수 있다. 또한 수학식 9에서
Figure 112018001698771-pat00042
값은 스펙트럼의 대역폭에는 영향을 미치지 않으며, 스펙트럼의 크기에만 영향을 미침을 알 수 있다.
Figure 112018001698771-pat00043
값이 커짐에 따라 스펙트럼의 대역폭이 증가하며,
Figure 112018001698771-pat00044
값은 스펙트럼의 대역폭과 크기 모두에 영향을 미치지 않으며, 단지 스펙트럼의 중심 주파수만을 이동시킨다. 주파수를 주어진 주파수 대역폭 내에 제한 시키려면
Figure 112018001698771-pat00045
값은 (13)에 주어진 값으로 제한된다.7 is
Figure 112018001698771-pat00036
Wow
Figure 112018001698771-pat00037
It shows the spectrum of the random access preamble according to the value. (A) of FIG.
Figure 112018001698771-pat00038
In this case, the result of Fresnel integration and PSP is compared. In FIG. 10, the value obtained by the Fresnel integration is a constant value -39 dB (
Figure 112018001698771-pat00039
KHz) and -42dB (
Figure 112018001698771-pat00040
You can see the change near KHz). In FIG. 7A, the spectrum of each random access preamble has a different bandwidth, and it can be seen that an approximation of the spectrum of the LFM can be easily obtained through the PSP method. In FIG. 7B, the center of the spectrum of the random access preamble is
Figure 112018001698771-pat00041
As far as you can see. Also in Equation 9
Figure 112018001698771-pat00042
It can be seen that the value does not affect the bandwidth of the spectrum, only the size of the spectrum.
Figure 112018001698771-pat00043
As the value increases, the bandwidth of the spectrum increases.
Figure 112018001698771-pat00044
The value does not affect both the bandwidth and the magnitude of the spectrum, but only shifts the center frequency of the spectrum. To limit the frequency within a given frequency bandwidth
Figure 112018001698771-pat00045
The value is limited to the value given in (13).

랜덤 엑세스 프리앰블은 연속 시간 축에서 정의되므로, 랜덤 엑세스 프리앰블의 상관 특성 역시 연속 시간 축에서 분석하기로 한다. 본 발명의 일 실시예에서 연속 시간 자기 상관 함수(CTAF)는 일반적인 불확정성 함수(Ambiguity function, AF)로 정의한다. CTAF는 시간 지연과 도플러 천이값의 함수이다. 도플러가 CTAF 값에 미치는 영향은 결과적으로 가능한

Figure 112018001698771-pat00046
값과
Figure 112018001698771-pat00047
값에 제한을 가하게 된다. Since the random access preamble is defined on the continuous time axis, the correlation characteristics of the random access preamble will also be analyzed on the continuous time axis. In one embodiment of the present invention, the continuous time autocorrelation function (CTAF) is defined as a general uncertainty function (AF). CTAF is a function of time delay and Doppler transition. The effect of Doppler on CTAF values is consequently possible
Figure 112018001698771-pat00046
Value and
Figure 112018001698771-pat00047
It will limit the value.

수학식 10에서는 도플러 영향에 의한 CTAF의 변화를 살펴보기로 한다. 수학식 10에서 아래 첨자

Figure 112018001698771-pat00048
는 수식 전개의 편이상 생략되었다. CTAF는 수학식 10과 같이 나타낼 수 있다. In Equation 10, the change in CTAF due to the Doppler effect will be described. Subscript in Equation 10
Figure 112018001698771-pat00048
Has been omitted for more than one expansion of the equation. CTAF may be expressed as in Equation 10.

Figure 112018001698771-pat00049
Figure 112018001698771-pat00049

수학식 10에서

Figure 112018001698771-pat00050
. 수학식 10은 수학식 3을 이용하여 얻을 수 있다. 수학식 10에서,
Figure 112018001698771-pat00051
의 크기는
Figure 112018001698771-pat00052
에 영향을 받지 낳으나
Figure 112018001698771-pat00053
,
Figure 112018001698771-pat00054
Figure 112018001698771-pat00055
에는 영향을 받는다. 본 발명의 일 실시예에서는 심벌 길이
Figure 112018001698771-pat00056
는 적당한 값으로 고정하기로 한다. 도플러에 관한 안정도는 수학식 10의 최대값에 좌우될 수 있다. 수학식 10의 피크 값에 따라 랜덤 엑세스 프리앰블의 탐색 가능성이 결정되는데, 그 값은 도플러 환경 에서도 유지되어야 한다.
Figure 112018001698771-pat00057
일 경우에 수학식 10은 폭
Figure 112018001698771-pat00058
인 펄스 함수의 AF과 동일하며, 시간 지연에 따라 이동하는 삼각파 형태가 된다. 도플러 축에서는 그 크기는
Figure 112018001698771-pat00059
Hz 단위로 영점이 생길만큼 급격하게 감소한다.
Figure 112018001698771-pat00060
일 때는 기울어진 모양의 삼각파 형태를 가진다. 도 8은
Figure 112018001698771-pat00061
msce,
Figure 112018001698771-pat00062
Hz 경우의 수학식 8의 값을 등고선(contour) 형태로 나타낸 것이다. In equation (10)
Figure 112018001698771-pat00050
. Equation 10 may be obtained using Equation 3. In Equation 10,
Figure 112018001698771-pat00051
The size of
Figure 112018001698771-pat00052
Unaffected by
Figure 112018001698771-pat00053
,
Figure 112018001698771-pat00054
Wow
Figure 112018001698771-pat00055
Is affected. In one embodiment of the invention the symbol length
Figure 112018001698771-pat00056
Is fixed to an appropriate value. Stability with respect to Doppler may depend on the maximum value of equation (10). The peak value of Equation 10 determines the searchability of the random access preamble, which must be maintained in the Doppler environment.
Figure 112018001698771-pat00057
Equation 10 is
Figure 112018001698771-pat00058
It is the same as the AF of the in-pulse function, and forms a triangular wave moving with time delay. On the Doppler axis,
Figure 112018001698771-pat00059
Decrease rapidly enough to produce a zero point in Hz.
Figure 112018001698771-pat00060
Has a slanted triangular wave shape. 8 is
Figure 112018001698771-pat00061
msce,
Figure 112018001698771-pat00062
Equation 8 in the case of Hz is shown in the contour (contour) form.

CTAF의 최대값은 중요한 변수이며

Figure 112018001698771-pat00063
Figure 112018001698771-pat00064
의 값에 따라 변화한다. CTAF의 최대값의 크기와 타임 쉬프트는 수학식 11 및 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.The maximum value of CTAF is an important variable
Figure 112018001698771-pat00063
Wow
Figure 112018001698771-pat00064
It depends on the value of. The magnitude and time shift of the maximum value of the CTAF may be represented by Equations 11 and 12.

Figure 112018001698771-pat00065
Figure 112018001698771-pat00065

Figure 112018001698771-pat00066
Figure 112018001698771-pat00066

도 9는 수학식 9 및 수학식 10의 값을 도시한 것이다. 도 9의 (a)와 (b)는 각각 서로 다른 세 개의

Figure 112018001698771-pat00067
값 (0,12,30)에 따른 피크 값을
Figure 112018001698771-pat00068
도메인에, 서로 다른 세 개의
Figure 112018001698771-pat00069
값 (05, 2, 4)에 따른 피크 값을
Figure 112018001698771-pat00070
도메인에 도시한 것이다. 또, 도 9의 (c)와 (d)는 동일한 조건에서 타임 쉬프트 값을 도시한 것이다. 도 9의 (a)와 (c) 에서
Figure 112018001698771-pat00071
일 경우에는 피크값과 타임 쉬프트 값이 변화하지 않으며, 도플러가 존재할 때는 두 값이 모두 변화함을 알 수 있다. 도 9의 (a)와 (c) 에서
Figure 112018001698771-pat00072
,
Figure 112018001698771-pat00073
Hz일 때 피크 값은 0.2에 이르며, 타임 쉬프트 값의 최대치는 480 샘플에 이른다. 샘플링 레이트 4 KHz를 가정하면 480 샘플은 1500m 음파의 속도에서 180 미터의 오차를 유발한다. 적은 타이밍 에러가 있는 환경에서 탐색 확률을 높이려면, 피크 값은 크게 타임 쉬프트 값은 작게 하는
Figure 112018001698771-pat00074
의 값을 선택하여야 한다. 9 illustrates values of Equations 9 and 10. FIG. (A) and (b) of FIG. 9 are three different
Figure 112018001698771-pat00067
The peak value according to the value (0,12,30)
Figure 112018001698771-pat00068
In the domain, three different
Figure 112018001698771-pat00069
The peak value according to the value (05, 2, 4)
Figure 112018001698771-pat00070
It is shown in the domain. 9C and 9D show time shift values under the same conditions. In Figures 9 (a) and (c)
Figure 112018001698771-pat00071
In this case, the peak value and the time shift value do not change, and when Doppler is present, both values change. In Figures 9 (a) and (c)
Figure 112018001698771-pat00072
,
Figure 112018001698771-pat00073
At Hz, the peak value reaches 0.2 and the maximum value of the time shift value reaches 480 samples. Assuming a sampling rate of 4 KHz, 480 samples cause 180 meters of error at a speed of 1500 m sound waves. To increase the probability of searching in environments with low timing errors, increase the peak value to decrease the time shift value.
Figure 112018001698771-pat00074
The value of should be selected.

본 발명의 일 실시에에서는

Figure 112018001698771-pat00075
값을 적어도 0.5 KHz로 유지할 수 있다. 도 9 (b)에서 최소 피크 값은 4 kHz의
Figure 112018001698771-pat00076
값에서는 매 8 Hz의 도플러마다 0.6366, 2 kHz의
Figure 112018001698771-pat00077
값에서는 매 4 Hz의 도플러마다 0.8918, 0.5 kHz의
Figure 112018001698771-pat00078
값에서는 50 Hz의 도플러에서는 0.91이다. 반면에 도 9의 (d)에서 타임 쉬프트 값은 반대의 특성을 갖는다. 즉, 0.5 kHz의
Figure 112018001698771-pat00079
값에서의 타임 쉬프트 값은 4 또는 2kHz의
Figure 112018001698771-pat00080
값에서의 그것보다 빠르게 증가한다. 50 Hz의 도플러에서 타임 쉬프트 값은 0.5, 2, 4의
Figure 112018001698771-pat00081
값에서 각각 50, 12와 6 샘플이다. 또한 피크 값은 모든 도플러 값에 대해 0.6보다 크다. 또한 큰 값의
Figure 112018001698771-pat00082
를 가지는 LFM 신호는 날카로운 CTAF 형상을 가진다. 수학식 10의 CTAF의 크기는 구형파 함수인
Figure 112018001698771-pat00083
의 곱으로 주어지는 sinc 함수,
Figure 112018001698771-pat00084
이다. 이 경우에 타임 쉬프트 값의 근사값을 수학식 13과 같이 구할 수 있다. In one embodiment of the present invention
Figure 112018001698771-pat00075
The value can be kept at least 0.5 KHz. In Figure 9 (b) the minimum peak value is 4 kHz
Figure 112018001698771-pat00076
Values are 0.6366 and 2 kHz for every 8 Hz Doppler
Figure 112018001698771-pat00077
Value of 0.8918, 0.5 kHz for every 4 Hz Doppler
Figure 112018001698771-pat00078
The value is 0.91 at 50 Hz Doppler. On the other hand, in FIG. 9D, the time shift value has the opposite characteristic. Ie 0.5 kHz
Figure 112018001698771-pat00079
The time shift value in the value is 4 or 2 kHz
Figure 112018001698771-pat00080
Increment faster than that in the value. At 50 Hz Doppler, the time shift values are 0.5, 2, and 4
Figure 112018001698771-pat00081
The values are 50, 12 and 6 samples respectively. The peak value is also greater than 0.6 for all Doppler values. Also of great value
Figure 112018001698771-pat00082
The LFM signal with has a sharp CTAF shape. The magnitude of CTAF in Equation 10 is a square wave function
Figure 112018001698771-pat00083
Sinc function given by the product of
Figure 112018001698771-pat00084
to be. In this case, an approximation of the time shift value can be obtained as shown in Equation 13.

Figure 112018001698771-pat00085
Figure 112018001698771-pat00085

또한

Figure 112018001698771-pat00086
값이 샘플링 레이트에 근접할 때 수학식 13의 근사값은 참값에서 멀어진다.Also
Figure 112018001698771-pat00086
When the value is close to the sampling rate, the approximation of Equation 13 is far from the true value.

자기 상관값의 분산 정도는 첫 번째 영점과 최대 피크값의 간격으로 정의될 수 있는데, 타이밍과 거리 측정의 정확성에 큰 영향을 미친다. 도 9의 (d)는

Figure 112018001698771-pat00087
값의 변화에 따른 스프레드(spread)의 변화를 도시한 것이다.
Figure 112018001698771-pat00088
값이 커질수록 스프레드는 적어짐을 알 수 있으며, 적은 스프레드는 타이밍 추정의 정확도를 높인다. 이상적인 시퀀스는 하나의 피크를 가지며 그 외에서는 0인 상관값을 갖는 것이다. CTAF의 대략적인 첫 번째 영점의 값은 수학식 10의 sinc 함수로부터 구할 수 있다. 값의 정확도는 샘플링 타임의 차이에 따라 달라지는데, 샘플링 레이트가 높을수록 정확하다. 첫 번째 영점은 수학식 14와 같이 주어진다. The degree of dispersion of autocorrelation values can be defined as the interval between the first zero and the maximum peak value, which greatly affects the accuracy of timing and distance measurements. (D) of FIG.
Figure 112018001698771-pat00087
The change in spread according to the value change is shown.
Figure 112018001698771-pat00088
It can be seen that the larger the value, the smaller the spread, and the smaller the spread, the higher the timing estimation accuracy. An ideal sequence would have one peak and otherwise have a correlation value of zero. The approximate first zero value of CTAF can be obtained from the sinc function of Equation 10. The accuracy of the value depends on the difference in sampling time, the higher the sampling rate the more accurate. The first zero is given by Equation 14.

Figure 112018001698771-pat00089
Figure 112018001698771-pat00089

수학식 14에서

Figure 112018001698771-pat00090
은 0.5, 1과 3 KHz의
Figure 112018001698771-pat00091
값에서는 각각 8.1323, 4.0325와 1.3369이 된다. In equation (14)
Figure 112018001698771-pat00090
0.5, 1 and 3 kHz
Figure 112018001698771-pat00091
The values are 8.1323, 4.0325 and 1.3369, respectively.

도 10에서

Figure 112018001698771-pat00092
KHz의 경우에는 근사값이 차이가 많음을 볼 수 있는데, 이 현상은 샘플링 시간 차이 때문에 발생한다. 이 연구에서 샘플링 레이트는 4 KHz이다. In Figure 10
Figure 112018001698771-pat00092
In the case of KHz, the approximation is much different, which is caused by the sampling time difference. In this study, the sampling rate is 4 KHz.

연속 시간 상호 상관 함수 (CTCF)는 유사한 관점에서 수학식 15와 같이 정의될 수 있다. The continuous time cross correlation function (CTCF) may be defined as Equation 15 in a similar sense.

Figure 112018001698771-pat00093
Figure 112018001698771-pat00093

Figure 112018001698771-pat00094
일 때는 수학식 15는 수학식 16과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018001698771-pat00094
In Equation 15, Equation 15 may be expressed as Equation 16.

Figure 112018001698771-pat00095
Figure 112018001698771-pat00095

수학식 15에서 CTAF는 Fresnel 적분 형태를 가진다. 수학식 16에서 CTAF는 sinc 함수의 변수를

Figure 112018001698771-pat00096
로 대치한 함수와 유사한 형태를 가진다. 타임 쉬프트,
Figure 112018001698771-pat00097
와 그에 대응하는
Figure 112018001698771-pat00098
에서의 피크 값
Figure 112018001698771-pat00099
는 대략적으로 수학식 17과 같이 주어질 수 있다. In Equation 15, CTAF has a Fresnel integral form. In Equation 16, CTAF is a variable of the sinc function.
Figure 112018001698771-pat00096
It has a form similar to a function replaced by. Time Shift,
Figure 112018001698771-pat00097
And the corresponding
Figure 112018001698771-pat00098
Peak value at
Figure 112018001698771-pat00099
May be approximately given by Equation 17.

Figure 112018001698771-pat00100
Figure 112018001698771-pat00100

수학식 17에서 타임 쉬프트 값은 선형 근사값이다. 즉, 타임 쉬프트 값은

Figure 112018001698771-pat00101
Figure 112018001698771-pat00102
Figure 112018001698771-pat00103
값에 따라 비례하여 증가한다. In Equation 17, the time shift value is a linear approximation. That is, the time shift value
Figure 112018001698771-pat00101
Wow
Figure 112018001698771-pat00102
Wow
Figure 112018001698771-pat00103
It increases in proportion to the value.

도 11는

Figure 112018001698771-pat00104
일 때의 모의 실험 결과와, 수학식 15와 수학식 16의 분석을 통한 결과를 나타낸 그래프이다. 도 11에서 두 결과가 잘 일치함을 볼 수 있다. 수학식 15의 계산에서 Fresnel 적분의 값은 도 4에 주어진 수치 값을 계산하여 사용하였다. 도 11의 (a)에서
Figure 112018001698771-pat00105
가 50인 경우 상호 상관값은 최대 피크 값의 50%인 0.5까지 이르는 것을 알 수 있다. 도 11의 (b)에서는
Figure 112018001698771-pat00106
Figure 112018001698771-pat00107
를 모두 0으로 하였으며, 제로 타임에서 최대 상관값을 얻음을 알 수 있다. 11 is
Figure 112018001698771-pat00104
It is a graph showing the results of the simulation when and the results of the analysis of equations (15) and (16). It can be seen from Fig. 11 that the two results agree well. In the calculation of Equation 15, the value of Fresnel integration was used by calculating the numerical value given in FIG. In Figure 11 (a)
Figure 112018001698771-pat00105
When 50 is the cross-correlation value it can be seen that reaches to 0.5, 50% of the maximum peak value. In Figure 11 (b)
Figure 112018001698771-pat00106
Wow
Figure 112018001698771-pat00107
Are all 0, and it can be seen that the maximum correlation value is obtained at zero time.

도 12는

Figure 112018001698771-pat00108
Figure 112018001698771-pat00109
값의 변화에 따른 샘플된 CTCF의 값을 보여준다. 여기서
Figure 112018001698771-pat00110
KHz,
Figure 112018001698771-pat00111
Hz이다. 도 12의 (a)는 세 개의
Figure 112018001698771-pat00112
값 (0.55, 2와 1)에 따른 수학식 16의 결과를 나타낸다. 여기서
Figure 112018001698771-pat00113
값이 증가하면 상호 상관값이 감소하는 것을 알 수 있다. 도 12의 (b)에는 최대 피크 외에 두 개의 큰 피크를 보이는데, 첫 번째는
Figure 112018001698771-pat00114
Hz(
Figure 112018001698771-pat00115
Hz) 두 번째는
Figure 112018001698771-pat00116
Hz(
Figure 112018001698771-pat00117
Hz)에서 나타나는 것을 알 수 있다. 이 두 피크는
Figure 112018001698771-pat00118
Hz인 랜덤 엑세스 프리앰블에 대해 상관을 할 경우에 시간 추정의 모호성(ambiguity)이 발생한다. 도 12의 (b)의 피크 값과 그에 대응하는 타임 쉬프트 값은 수학식 17에 의해 예측이 가능하다. 이 시간 모호성을 피하려면
Figure 112018001698771-pat00119
의 값은 수학식 18과 같이 제한하여 해결할 수 있다.12 is
Figure 112018001698771-pat00108
Wow
Figure 112018001698771-pat00109
Show the value of the sampled CTCF as the value changes. here
Figure 112018001698771-pat00110
KHz,
Figure 112018001698771-pat00111
Hz. 12 (a) shows three
Figure 112018001698771-pat00112
The result of Equation 16 according to the values (0.55, 2 and 1) is shown. here
Figure 112018001698771-pat00113
It can be seen that as the value increases, the cross correlation value decreases. 12 (b) shows two large peaks in addition to the maximum peak.
Figure 112018001698771-pat00114
Hz (
Figure 112018001698771-pat00115
Hz) The second one
Figure 112018001698771-pat00116
Hz (
Figure 112018001698771-pat00117
Hz). These two peaks
Figure 112018001698771-pat00118
The ambiguity of time estimation occurs when correlating for a random access preamble of Hz. The peak value of FIG. 12B and the corresponding time shift value can be predicted by Equation 17. FIG. To avoid this time ambiguity
Figure 112018001698771-pat00119
The value of can be solved by limiting it as in Equation 18.

Figure 112018001698771-pat00120
Figure 112018001698771-pat00120

수학식 18의 조건은

Figure 112018001698771-pat00121
일 경우에만 성립하는데, 그렇지 않은 경우에는 오직 한 개의
Figure 112018001698771-pat00122
만이 가능하며 그에 대응하는 하나의 랜덤 엑세스 프리앰블만을 생성할 수 있다. 예로,
Figure 112018001698771-pat00123
Figure 112018001698771-pat00124
가 모두 0.5 KHz일 때는 7개의 랜덤 액세스 프리앰블 (
Figure 112018001698771-pat00125
)의 생성이 가능하며, 이 경우에는 모호성이 발생하지 않는다. 그러나 대역폭이 제한되어 있으므로 작은 상관값을 가지는 랜덤 엑세스 프리앰블을 다수 생성하기 위하여는
Figure 112018001698771-pat00126
의 값을 적절하게 선택하여야 한다. 랜덤 엑세스 프리앰블의 개수에 관하여 보다 자세한 분석을 하기 위하여 CTCF 값의 상위 임계값 (upper bound)을 살펴본다.
Figure 112018001698771-pat00127
Figure 112018001698771-pat00128
를 각각 싸인형 Fresnel 적분과 코싸인형 Fresnel 적분의 최대값이라 하면, 수학식 19와 같은 관계식을 얻을 수 있다. The condition of Equation 18 is
Figure 112018001698771-pat00121
Only if, otherwise only one
Figure 112018001698771-pat00122
Only one and only one random access preamble can be generated. For example,
Figure 112018001698771-pat00123
Wow
Figure 112018001698771-pat00124
Are 7 random access preambles
Figure 112018001698771-pat00125
) Can be created, in which case no ambiguity occurs. However, because bandwidth is limited, in order to generate a large number of random access preambles having a small correlation value,
Figure 112018001698771-pat00126
The value of should be chosen appropriately. For a more detailed analysis of the number of random access preambles, we look at the upper bound of the CTCF value.
Figure 112018001698771-pat00127
Wow
Figure 112018001698771-pat00128
If the maximum value of the signed Fresnel integral and the cosine Fresnel integral, respectively, can be obtained as shown in equation (19).

Figure 112018001698771-pat00129
Figure 112018001698771-pat00129

수학식 19에서 CTCF의 상위 임계값은 아래와 같이 주어진다.In Equation 19, the upper threshold of the CTCF is given as follows.

Figure 112018001698771-pat00130
Figure 112018001698771-pat00130

도 4로부터

Figure 112018001698771-pat00131
,
Figure 112018001698771-pat00132
이다. 수학식 20에서 상위 임계값은
Figure 112018001698771-pat00133
Figure 112018001698771-pat00134
값의 함수가 아님으로 CTCF 값 또한
Figure 112018001698771-pat00135
Figure 112018001698771-pat00136
값의 영향이 최소임을 짐작할 수 있다. 그러나 심벌 길이
Figure 112018001698771-pat00137
와,
Figure 112018001698771-pat00138
Figure 112018001698771-pat00139
값의 차이는 큰 영향을 미친다. 즉,
Figure 112018001698771-pat00140
의 값이 커질수록 상위 임계값은 작아진다. 가능한 주파수 스윕 변수의 범위는 CTAF 의 특성이 좋은 양수 부분과 음수 부분의 합집합이다. 즉,
Figure 112018001698771-pat00141
이다. 여기서
Figure 112018001698771-pat00142
이고
Figure 112018001698771-pat00143
이며,
Figure 112018001698771-pat00144
는 타임 쉬프트, 최대 크기와 스프레드 측면에서 가장 좋은 CTAF를 제공하는 가장 작은 값이다. From FIG. 4
Figure 112018001698771-pat00131
,
Figure 112018001698771-pat00132
to be. In Equation 20, the upper threshold is
Figure 112018001698771-pat00133
I
Figure 112018001698771-pat00134
Not a function of value, so the CTCF value
Figure 112018001698771-pat00135
I
Figure 112018001698771-pat00136
It can be assumed that the influence of the value is minimal. But symbol length
Figure 112018001698771-pat00137
Wow,
Figure 112018001698771-pat00138
Wow
Figure 112018001698771-pat00139
The difference in values has a big impact. In other words,
Figure 112018001698771-pat00140
The larger the value of, the smaller the upper threshold. The range of possible frequency sweep variables is the union of the positive and negative portions of the CTAF, which have good characteristics. In other words,
Figure 112018001698771-pat00141
to be. here
Figure 112018001698771-pat00142
ego
Figure 112018001698771-pat00143
Is,
Figure 112018001698771-pat00144
Is the smallest value that provides the best CTAF in terms of time shift, maximum size and spread.

도 13은 수학식 20의 상위 임계값과

Figure 112018001698771-pat00145
으로 주어지는 CTCF의 최대값을 보여준다. 여기서
Figure 112018001698771-pat00146
는 0.5 KHz이고,
Figure 112018001698771-pat00147
는 임의의 적절한 값이고,
Figure 112018001698771-pat00148
Figure 112018001698771-pat00149
의 값을 변화시켜 얻어진다. 상위 임계값은
Figure 112018001698771-pat00150
Figure 112018001698771-pat00151
이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, CTCF의 최대값은 상위 임계값보다 작으며,
Figure 112018001698771-pat00152
Figure 112018001698771-pat00153
이 증가함에 따라 감소한다. 또한 최대값과 상위 임계값은
Figure 112018001698771-pat00154
=0에 대하여 대칭인 것을 알 수 있다. 도 13의 (a)에서
Figure 112018001698771-pat00155
가 양수일 때는
Figure 112018001698771-pat00156
,
Figure 112018001698771-pat00157
는 집합
Figure 112018001698771-pat00158
의 원소이다.
Figure 112018001698771-pat00159
가 음수일 때는
Figure 112018001698771-pat00160
,
Figure 112018001698771-pat00161
는 집합
Figure 112018001698771-pat00162
의 원소이다. 도 13의 (b)는 도 13의 (a)에서 양의 부분만을 도시한 것이다. 도 13의 (c) 및 (d)는
Figure 112018001698771-pat00163
를 각각
Figure 112018001698771-pat00164
KHz와
Figure 112018001698771-pat00165
KHz로 설정하여 위와는 반대로 설정한다. 다시 말해,
Figure 112018001698771-pat00166
가 양수일 때는
Figure 112018001698771-pat00167
KHz,
Figure 112018001698771-pat00168
이고,
Figure 112018001698771-pat00169
가 음수일 때는
Figure 112018001698771-pat00170
,
Figure 112018001698771-pat00171
이다. 도 13의 (a), (b) 및 (c)로부터 CTCF의 최대값은 항상 상위 임계값보다 작다. 그러나 도 13의 (d)에서 보듯이
Figure 112018001698771-pat00172
의 값이 동작 대역폭에 근접할 때에는 그 반대 현상이 발생한다. 그러나 최대값이 상위 임계값보다 많이 크지는 않다. 심벌 길이가 125ms일 경우에 최대값이 7.7% 더 크다. 그러므로 CTCF의 관점에서
Figure 112018001698771-pat00173
에 관한 수학식 1의 조건은 성립한다. 13 is the upper threshold value of Equation 20
Figure 112018001698771-pat00145
Shows the maximum CTCF given by. here
Figure 112018001698771-pat00146
Is 0.5 KHz,
Figure 112018001698771-pat00147
Is any suitable value,
Figure 112018001698771-pat00148
Is
Figure 112018001698771-pat00149
It is obtained by changing the value of. The upper threshold is
Figure 112018001698771-pat00150
Wow
Figure 112018001698771-pat00151
It can be seen that as the increase increases. In addition, the maximum value of the CTCF is less than the upper threshold,
Figure 112018001698771-pat00152
Wow
Figure 112018001698771-pat00153
It decreases as it increases. Also, the maximum and upper thresholds
Figure 112018001698771-pat00154
It can be seen that it is symmetric about = 0. In Figure 13 (a)
Figure 112018001698771-pat00155
Is positive
Figure 112018001698771-pat00156
,
Figure 112018001698771-pat00157
Set
Figure 112018001698771-pat00158
Is an element of.
Figure 112018001698771-pat00159
Is negative
Figure 112018001698771-pat00160
,
Figure 112018001698771-pat00161
Set
Figure 112018001698771-pat00162
Is an element of. FIG. 13B shows only the positive part in FIG. 13A. (C) and (d) of FIG.
Figure 112018001698771-pat00163
Each
Figure 112018001698771-pat00164
KHz and
Figure 112018001698771-pat00165
Set KHz to the opposite of the above. In other words,
Figure 112018001698771-pat00166
Is positive
Figure 112018001698771-pat00167
KHz,
Figure 112018001698771-pat00168
ego,
Figure 112018001698771-pat00169
Is negative
Figure 112018001698771-pat00170
,
Figure 112018001698771-pat00171
to be. From Figs. 13A, 13B and 13C, the maximum value of the CTCF is always smaller than the upper threshold value. However, as shown in Fig. 13D
Figure 112018001698771-pat00172
The opposite occurs when is close to the operating bandwidth. However, the maximum is not much greater than the upper threshold. The maximum value is 7.7% larger when the symbol length is 125ms. Therefore in terms of CTCF
Figure 112018001698771-pat00173
The condition of Equation 1 in relation to holds.

생성 가능한 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 수학식 21과 같이 주어진다. The number of random access preambles that can be generated is given by Equation 21.

Figure 112018001698771-pat00174
Figure 112018001698771-pat00174

위 식에서

Figure 112018001698771-pat00175
의 값은 도 13이나 수학식 18에 주어진 상위 임계값으로부터 수학식 22와 같이 정의될 수 있다.From the stomach
Figure 112018001698771-pat00175
The value of may be defined as in Equation 22 from the upper threshold given in Equation 13 or Equation 18.

Figure 112018001698771-pat00176
Figure 112018001698771-pat00176

수학식 21의 수는 주파수 쉬프트 축에서 생성되는 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 고려하지 않았다. 도 14는 수학식 21의 랜덤 엑세스 프리앰블의 수를

Figure 112018001698771-pat00177
값에 따라
Figure 112018001698771-pat00178
의 함수로 도시한 것이다.
Figure 112018001698771-pat00179
가 증가할 때, 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 감소하는 것을 알 수 있다. 최저 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 4이다. 도 13의 (b)에서 최대 상호 상관값은 가 0.5 KHz, 심벌 길이가 125ms, 25ms, and 50ms 인 경우 각각 16%, 11%와 7.5%이다. 이 경우 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 약 16이다. 만약 수학식 18과 수학식 1에서
Figure 112018001698771-pat00180
KHz,
Figure 112018001698771-pat00181
로 설정하면 랜덤 엑세스 프리앰블의 수는 8개가 증가한다. 첫 6 개의 랜덤 엑세스 프리앰블은
Figure 112018001698771-pat00182
KHz,
Figure 112018001698771-pat00183
KHz로 설정하여 생성하고, 두 번째 두 개의 RAP는
Figure 112018001698771-pat00184
,
Figure 112018001698771-pat00185
KHz에서 생성한다. 결과적으로
Figure 112018001698771-pat00186
KHz에서 총 24 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성할 수 있다. The number of Equation 21 does not consider the number of random access preambles generated in the frequency shift axis. 14 shows the number of random access preambles of Equation 21
Figure 112018001698771-pat00177
According to the value
Figure 112018001698771-pat00178
It is shown as a function of.
Figure 112018001698771-pat00179
As can be seen, the number of random access preambles decreases. The number of lowest random access preambles is four. In FIG. 13B, the maximum cross-correlation values are 16%, 11%, and 7.5% when 0.5 KHz and symbol lengths of 125 ms, 25 ms, and 50 ms, respectively. In this case, the number of random access preambles is about 16. If in Equation 18 and Equation 1
Figure 112018001698771-pat00180
KHz,
Figure 112018001698771-pat00181
If set to 8, the number of random access preambles is increased. The first six random access preambles
Figure 112018001698771-pat00182
KHz,
Figure 112018001698771-pat00183
Is set to KHz, and the second two RAPs
Figure 112018001698771-pat00184
,
Figure 112018001698771-pat00185
Generate at KHz. As a result
Figure 112018001698771-pat00186
A total of 24 random access preambles can be generated at KHz.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 15 is a diagram schematically illustrating an internal configuration of a preamble generating device according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리앰블 생성 장치(300)는 메모리(1510) 및 프로세서(1515)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 15, the preamble generating apparatus 300 according to an embodiment of the present invention includes a memory 1510 and a processor 1515.

메모리(1510)는 적어도 하나의 명령어들을 저장한다.The memory 1510 stores at least one instruction.

프로세서(1515)는 메모리(1510)와 연동되며, 메모리(1510)에 저장된 명령어들을 실행하기 위한 수단이다.The processor 1515 is interlocked with the memory 1510 and is a means for executing instructions stored in the memory 1510.

프로세서(1515)에 의해 실행된 명령어들은 도 3 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같이, LFM 신호에 기반하여 노드 식별정보(ID)를 다르게 매핑하여 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성할 수 있다. 이에 대해서는 도 3 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 동일하므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다. As described with reference to FIGS. 3 to 14, the instructions executed by the processor 1515 may generate a random access preamble by differently mapping node identification information ID based on the LFM signal. This will be the same as described with reference to FIGS. 3 to 14, and thus redundant descriptions thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.In addition, embodiments of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. Program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the present invention, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks such as floppy disks. Examples of program instructions such as magneto-optical, ROM, RAM, flash memory, etc. may be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler. Contains high-level language codes. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of one embodiment of the present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help the overall understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments, Various modifications and variations can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .

300: 프리앰블 생성 장치
1510: 메모리
1515: 프로세서
300: preamble generating device
1510: memory
1515: processor

Claims (11)

각 노드(UE)의 프리앰블 생성 방법에 있어서,
(a) 이용 가능한 주파수 대역폭(bandwith)를 확인하는 단계; 및
(b) 도플러가 존재하는 환경에서 상기 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
상기 LFM 신호의 주파수 변이 변수인 시작 주파수(starting frequency)를 상기 이용 가능한 주파수 대역 내에서 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 방법.

In the preamble generation method of each node (UE),
(a) identifying available frequency bandwidths; And
(b) generating a preamble by mapping node identification information (ID) based on a linear frequency modulated (LFM) signal within the bandwidth in the presence of Doppler,
In step (b),
And generating a preamble by mapping identification information of each node by changing a starting frequency, which is a frequency variation variable of the LFM signal, within the available frequency band.

삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 (b) 단계의 노드 식별정보(ID)는,
상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 더 이용하여 매핑되는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 방법.
According to claim 1,
Node identification information (ID) of step (b),
And generating a frequency sweep variable of the LFM signal.
제3 항에 있어서,
상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 각각 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 방법.
The method of claim 3, wherein
And generating a preamble by mapping identification information of each node by differently changing frequency sweep variables of the LFM signal.
제3 항에 있어서,
시간 모호성을 피하기 위해 각 노드 식별정보에 할당되는 주파수간의 차이는 상기 주파수 스윕 변수값 이상이며, 대역폭에서 상기 주파수 스윕 변수값을 차감한 값의 절반 이하로 제한되는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 방법.
The method of claim 3, wherein
The difference between frequencies assigned to each node identification information to avoid time ambiguity is equal to or greater than the frequency sweep variable value and is limited to less than half of the value obtained by subtracting the frequency sweep variable value from the bandwidth.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 프리앰블은 랜덤 엑세스 프리앰블 또는 다운링크 프리앰블인 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 방법.
According to claim 1,
The preamble is a preamble generation method, characterized in that the random access preamble or downlink preamble.
제1 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program code for performing the method according to claim 1.
각 노드(UE)의 프리앰블 생성 장치에 있어서,
적어도 하나의 명령어들을 저장하는 메모리; 및
상기 메모리와 연동되어 상기 메모리에 저장된 명령어들을 실행하는 프로세서를 포함하되,
상기 프로세서에 의해 실행된 명령어들은,
(a) 이용 가능한 주파수 대역폭(bandwith)를 확인하는 단계; 및
(b) 도플러가 존재하는 환경에서 랜덤 엑세스 수행시 상기 대역폭내에서 LFM(linear frequency modulated) 신호를 기반으로 노드 식별정보(ID)를 매핑하여 랜덤 엑세스 프리앰블을 생성하는 단계를 수행하되,
상기 (b) 단계는,
상기 LFM 신호의 주파수 변이 변수인 시작 주파수(starting frequency)를 상기 이용 가능한 주파수 대역 내에서 다르게 변경함으로써 각 노드 식별정보를 매핑하여 프리앰블을 생성하는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 장치.
In the preamble generating device of each node (UE),
A memory for storing at least one instruction; And
Includes a processor to execute instructions stored in the memory in conjunction with the memory,
Instructions executed by the processor are:
(a) identifying available frequency bandwidths; And
(b) generating random access preamble by mapping node identification information (ID) based on a linear frequency modulated (LFM) signal within the bandwidth when performing random access in an environment where Doppler exists;
In step (b),
And generating a preamble by mapping identification information of each node by changing a starting frequency, which is a frequency variation variable of the LFM signal, within the available frequency band.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 프리앰블을 생성하는 단계는,
상기 LFM 신호의 주파수 스윕 변수를 더 이용하는 것을 특징으로 하는 프리앰블 생성 장치.


The method of claim 9,
Generating the preamble,
And a frequency sweep variable of the LFM signal.


KR1020180001783A 2018-01-05 2018-01-05 Method and apparatus for random access preamble generation KR102064657B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001783A KR102064657B1 (en) 2018-01-05 2018-01-05 Method and apparatus for random access preamble generation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180001783A KR102064657B1 (en) 2018-01-05 2018-01-05 Method and apparatus for random access preamble generation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190083848A KR20190083848A (en) 2019-07-15
KR102064657B1 true KR102064657B1 (en) 2020-01-09

Family

ID=67257808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180001783A KR102064657B1 (en) 2018-01-05 2018-01-05 Method and apparatus for random access preamble generation

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102064657B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102308982B1 (en) * 2019-08-28 2021-10-05 중앙대학교 산학협력단 Scalable sequence creation, detection method and apparatus in UAV cellular network
KR102308983B1 (en) * 2019-08-28 2021-10-05 중앙대학교 산학협력단 Oscillatory pulse sequence generation, detection method and apparatus therefor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030022651A1 (en) 1999-12-21 2003-01-30 Rudolf Bannasch Method and devices for transmitting and receiving information
US20070165727A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-19 Edgewater Computer Systems, Inc. Approximate linear FM synchronization symbols for a bandwidth configurable OFDM modem
WO2007082372A1 (en) 2006-01-17 2007-07-26 Edgewater Computer Systems, Inc. Approximate linear fm synchronization symbols for a bandwidth configurable ofdm modem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030022651A1 (en) 1999-12-21 2003-01-30 Rudolf Bannasch Method and devices for transmitting and receiving information
US20070165727A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-19 Edgewater Computer Systems, Inc. Approximate linear FM synchronization symbols for a bandwidth configurable OFDM modem
WO2007082372A1 (en) 2006-01-17 2007-07-26 Edgewater Computer Systems, Inc. Approximate linear fm synchronization symbols for a bandwidth configurable ofdm modem

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rothna Pec et. al., ‘An LFM-based preamble for underwater communication’, 2017 ICTC*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190083848A (en) 2019-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Heidemann et al. Underwater sensor networks: applications, advances and challenges
KR101562904B1 (en) Direction of Arrival Estimation Apparatus and Method therof
Xu et al. Digital underwater acoustic communications
CN110535537B (en) Underwater communication and detection integrated method
Naderi et al. A geometry-based channel model for shallow underwater acoustic channels under rough surface and bottom scattering conditions
KR102064657B1 (en) Method and apparatus for random access preamble generation
Ahmad et al. Doppler effect in the acoustic ultra low frequency band for wireless underwater networks
Ghaffarivardavagh et al. Underwater backscatter localization: Toward a battery-free underwater GPS
Fan et al. An SDN architecture for under water search and surveillance
Hsieh et al. ML-based joint Doppler estimation and compensation in underwater acoustic communications
Baldone et al. Doppler estimation and correction for JANUS underwater communications
Kim et al. HFM design for timing synchronization in underwater communications systems
CN116981043A (en) Object detection method, object detection device, electronic device, and storage medium
Segers et al. Optimizations for FPGA‐Based Ultrasound Multiple‐Access Spread Spectrum Ranging
Liao et al. Grid Waymark baseband underwater acoustic transmission model
Centers et al. Vibrational radar backscatter communications theory and bound
Pakdel Azar et al. Enhanced target detection using a new combined sonar waveform design
Santoso et al. Development of underwater acoustic communication model: Opportunities and challenges
Van Walree et al. UUV covert acoustic communications
Huang et al. Pre-setting of channel types for long range underwater acoustic communications
KR102308983B1 (en) Oscillatory pulse sequence generation, detection method and apparatus therefor
KR102280403B1 (en) Method for determining channel bandwidth of underwater acoustic communication band and apparatus using the same
Murano et al. Doppler resilience evaluation of different encoding techniques for underwater acoustic ranging systems
KR102308982B1 (en) Scalable sequence creation, detection method and apparatus in UAV cellular network
Kaya et al. A review on methods and approaches in underwater acoustics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant