KR102282779B1 - 상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치 및 방법 - Google Patents

상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

공간 필터링 장치는 송신 단말로부터 전송되는 신호를 수신하고, 신호 내에 포함되어 있는 송신 프레임으로부터 동기 시작 시점을 검출한다. 동기 시작 시점이 검출되면 송신 프레임 내에 포함되어 있는 사용자 정의 시퀀스와 적어도 하나 이상의 SRJBF 시퀀스를 복조한 후, 복조한 사용자 정의 시퀀스 및 SRJBF 시퀀스를 토대로 상대각을 추정한다.

Description

상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치 및 방법{Apparatus and method for spatial filtering using estimation of direction of attention between user and target devices}
본 발명은 상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
휴대 단말의 사용자 수가 급격히 증가하면서, 블루투스(Bluetooth)나 와이파이 P2P(WiFi P2P)와 같은 단말 간 직접 통신 시스템이 확대되고 있다. 단말간 직접통신 시스템은 사용자가 연결하고자 하는 대상을 선택하여 통신 링크를 형성하기까지, 주변 단말의 검색, 목록 표시, 사용자의 선택, 설정의 단계를 거친다.
이 과정에서 많은 시간이 소모되고, 통신량의 증가와 사용자가 해당 단말에 대한 사전 정보 알고 있어야 하는 불편함 등이 발생한다. 따라서 단말간 직접 통신의 효율을 높이기 위해서는, 대상 단말만으로 검색 범위를 줄여 빠른 연결이 가능하고 사용자에게 편의를 제공할 수 있는 방법이 필요하다.
사용자에 근접한 거리에 존재하는 다수의 단말기와의 단말 간 직접통신 시스템에서, 빔 형성 기술은 연결 가능한 단말의 수를 빔의 범위 안에 있는 단말의 수로 제한함으로써, 대상의 선택 및 대상과의 연결을 용이하게 한다. 또한 빔 형성을 통하여 통신에 사용되는 오버헤드를 줄일 수 있다. 이러한 빔 형성 기술은 빔 폭이 좁을수록 특정 방향에 있는 단말 만을 구분하는 능력이 높아지는데, 보통 빔의 폭은 안테나의 수에 따라 결정된다.
안테나의 수가 많을수록 빔의 폭은 좁게 형성되지만, 주어진 주파수에서 안테나가 차지하는 공간은 더 넓어진다. 따라서 휴대 단말에 장착이 가능한 안테나의 크기와 안테나 수의 제약에 따라 공간 분해능(spatial resolving power)이 결정된다. 그러나 주어진 주파수에서 안테나의 수를 늘리면 빔 폭이 좁아져 높은 분해능을 얻지만, 휴대 단말에 장착하기 어려운 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 사용자와 대상 단말간의 상대각 추정을 이용하여 공간 필터링을 수행하는 장치 및 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치는,
송신 단말로부터 전송되는 송신 프레임을 포함하는 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 RF 처리하는 RF 처리부; 상기 RF 처리부에서 RF 처리된 신호의 송신 프레임에 포함된 동기 신호를 이용하여, 신호 복조를 위한 동기 시점을 검출하는 동기 처리부; 상기 동기 처리부가 동기 시점을 검출하면, 상기 사용자 정의 시퀀스 및 상기 사용자 정의 시퀀스 뒤로 수신되는 SRJBF(Spatial Random Jitter Beam Forming) 시퀀스를 복조하는 수신 신호 처리부; 상기 수신 신호 처리부가 복조한 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 시퀀스 저장부; 및 상기 시퀀스 저장부에 저장되어 있는 사용자 정의 시퀀스와 상기 수신 신호 처리부가 복조한 SRJBF 시퀀스를 이용하여, 상기 송신 단말과의 상대각을 추정하는 상대각 추정부를 포함한다.
상기 송신 프레임은, 상기 신호의 수신 시작 시점의 검출을 위한 동기 신호, SRJBF를 통해 상대각을 추정하기 위해 미리 정해놓은 상기 시퀀스 및 적어도 하나 이상의 SRJBF 시퀀스를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 공간 필터링 장치가 공간 필터링을 수행하는 방법은,
송신 단말로부터 전송되는 신호를 수신하고, 상기 신호 내에 포함되어 있는 송신 프레임 으로부터 동기 시점을 검출하는 단계; 상기 동기 시점이 검출되면 상기 송신 프레임 내에 포함되어 있는 사용자 정의 시퀀스를 복조하는 단계; 상기 사용자 정의 시퀀스 이후에 전송되는 적어도 하나 이상의 SRJBF 시퀀스를 복조하는 단계; 및 상기 복조한 사용자 정의 시퀀스 및 SRJBF 시퀀스를 토대로 상대각을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 사용자 정의 시퀀스를 복조하는 단계는, 상기 복조한 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 사용자의 근접 거리에 다수의 단말이 존재하는 무선 통신 시스템에서 사용자가 선택하는 대상의 단말과 연결하고자 할 때, 연결 가능한 단말의 수를 특정 방향에 있는 단말의 수로 공간적으로 제한함으로써 대상 단말과 연결을 빠르고 간단하게 설정할 수 있다.
또한 특정 방향의 단말로 검색 단말 범위를 좁혀, 연결 가능한 단말을 검색하는데 사용되는 장치 간 통신 오버헤드를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 송신 프레임 구조의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 공간 필터링 장치의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 필터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호의 시작 시점이 어긋난 경우의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공간 필터링의 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단말(terminal)은, 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서, 일반적인 빔 형성 기술의 문제점을 해결하기 위해 연구된 공간 랜덤 지터 빔포밍(spatial random jitter beamforming) 기술은 안테나 개수를 늘리지 않고 빔폭을 줄이는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 대상인식 분야에서 사용자의 시야 방향(look direction)에 있는 단말을 공간적으로 구분하는 장점이 있다.
이 기술은 특정한 방향(예를 들어, 0도)에서 동일한 이득과 위상으로 안테나 신호를 수신하고, 이외의 방향에서 수신된 신호는 이득과 위상이 흔들리도록 미리 설계된 빔 패턴을 이용하여 단말을 공간적으로 구분하는 방법을 제공한다. 이를 이용한 공간 필터링은 수신기에서 공간 랜덤 지터 빔포밍 신호와 이를 검출하기 위한 이미 알고 있는 시퀀스 사이의 교차 상관 계수(cross correlation coefficient) 값이 임계치(threshold)보다 높은 값을 갖는 단말을 대상으로 인식하는 원리를 통해 이루어진다.
공간 랜덤 지터 빔포밍 시퀀스의 수신 동기 시점이 정확하다면, 수신 신호는 빔 지터링을 위해 미리 설계된 어레이 빔 벡터가 수신된 방향에 따라 정해진 이득으로 더해지고, 신호의 검출 방법을 통해 특정 방향에 있는 단말기를 구분한다. 하지만 동기가 보장되지 않는 시스템 또는 망에서 무선 채널 환경을 거친 수신 신호의 이상적인 동기 시작 시점을 검출하기 매우 어렵다.
일반적으로 단일 안테나 무선 통신 시스템의 경우 수신 신호의 정확한 시작 시점 확보하기 위하여 이를 보상할 수 있는 방법을 사용한다. 그러나 다수의 안테나에서 빔이 형성 된 신호는, 수신 신호 안에 더해진 위상 성분으로 인해 기존의 보상 방법을 사용하기 어렵다.
특히, 공간 랜덤 지터 빔포밍 수신 신호는 수신 시작 시점이 어긋날 경우 위상 성분으로 구성된 어레이 빔 계수의 특성이 손실되면서 상관 계수의 특성이 깨지게 된다. 단일 안테나 시스템의 경우, 수신 동기 오차를 보상하더라도 여전히 남아있는 수신 시작 시점 불일치를 채널 등화기 등을 사용하여 보상하지만, 빔 형성 신호의 경우 채널 등화기를 사용하게 되면 빔 형성을 유지하도록 하는 조향 벡터(steering vector)까지 상쇄시키기 때문에 이 방법을 사용할 수 없다.
공간 랜덤 지터 빔포밍의 동기 오차에 대한 신호 검출의 예로서, 다중 부반송파를 갖는 시스템에서 주파수 영역의 미리 정해진 알고 있는 시퀀스를
Figure 112014100045188-pat00001
, 이 신호를 동기 오차가 있는 상태로 수신한 후 주파수 영역 신호를
Figure 112014100045188-pat00002
라 하면 두 신호의 교차 상관에 의한 신호의 검출은 다음 수학식 1과 같이 이루어진다.
Figure 112014100045188-pat00003
여기서
Figure 112014100045188-pat00004
는 두 신호의 내적을 의미하는데, 즉 두 벡터의 상관 계수를 의미한다. 여기서 i=j이면 두 신호의 상관 계수는 1에 가까운 값을 갖는다.
다중 부반송파 시스템에서 주파수 영역에서 시간 동기 오차가 있는 수신 신호
Figure 112014100045188-pat00005
는 다음 수학식 2와 같다.
Figure 112014100045188-pat00006
여기서
Figure 112014100045188-pat00007
는
Figure 112014100045188-pat00008
로 계산되는데,
Figure 112014100045188-pat00009
는 무선 채널,
Figure 112014100045188-pat00010
는 조향 벡터,
Figure 112014100045188-pat00011
는 어레이 가중치 벡터를 의미한다. 그리고 k는 부반송파 색인이고, m은 다중 어레이 안테나의 색인이다. 주파수 영역에서 두 신호의 내적 및 신호 검출에 의한 상관 계수는 다음 수학식 3과 같다.
Figure 112014100045188-pat00012
Figure 112014100045188-pat00013
수학식 3의 교차 상관 계수를 보면 시간 동기 오차로 인한 오프셋 성분 δ은 부반송파 색인에 비례하여 증가하며 합산되는 형태로 나타난다. 이 성분이 공간 랜덤 지터 빔포밍 방법의 상관 계수 특성을 잃게 하고, 대상 인식 분야에서 특정 방향에 있는 단말을 구분할 수 있게 하는 공간 랜덤 지터링의 효과를 떨어뜨린다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 특정 시퀀스의 수신 시점에 관계 없이, 단말의 기준 방향선에 대한 상대각을 추정하는 방법을 제공하고, 무선통신 시스템에서 상기 방법을 이용하여 추정한 상대각 정보를 통해 사용자가 특정 방향에 있는 대상 단말만을 구분하도록 하는 공간 필터링 장치 및 방법을 제공한다. 이에 대하여 이하 도면을 참조로 하여 상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치 및 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 상대각을 추정할 때 공간 랜덤 지터 빔포밍의 원리를 이용하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 구성을 설명함에 있어 편의상 공간 랜덤 지터 빔포밍(spatial random jitter beam forming)은 SRJBF으로 표기한다. 그리고 본 발명의 실시예에서는 송신 SRJBF의 경우를 예로 들어 설명하지만, 수신 빔포밍에도 동일하게 적용되며, 본 발명의 실시예는 송신 빔포밍 뿐만 아니라 수신 빔포밍까지 포함한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 송신 프레임 구조의 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, SRJBF를 위한 특정 시퀀스를 전송하기 위하여 송신측 단말로부터 전송되는 송신 프레임은, 수신 신호의 수신 시작 시점을 검출을 위한 동기 신호(10), SRJBF을 통해 상대각을 추정하기 위해 요구되는 미리 정해진 사용자 정의 시퀀스(11), SRJBF 시퀀스 #1(12), 및 SRJBF 시퀀스 #2(13), SRJBF 시퀀스 #L(14)로 구성된다.
여기서 사용자 정의 시퀀스(11)는 상관 계수의 계산을 위해 사용되는 시퀀스로, 기존 랜덤 지터 빔포밍의 이미 알고 있는 시퀀스와 동일한 의미를 갖는 시퀀스이다. 사용자 정의 시퀀스(11)는 공간 랜덤 지터링 신호에 공통적으로 사용된 시퀀스로, 공간 랜덤 지터링 신호가 사용자의 시야 방향(look direction)에서 수신될 때 같은 이득과 위상이 되는 원리를 이용하면, 이 방향에서 두 신호는 같아진다. 즉, 두 신호의 상관 계수가 1이다.
SRJBF 시퀀스를 다수로 전송하는 것은 다중경로 채널 환경에 대한 다이버시티 효과를 얻기 위한 것으로, 2개의 SRJBF 시퀀스를 예로 들어 설명하나, 도 1에 도시된 바와 같이 L개의 SRJBF 시퀀스(여기서 L은 정수임)를 전송할 수도 있다.
도 1에서 안테나의 개수가 N개인 것을 예로 하여 설명하며, 다만 동기 신호(10)는 빔을 형성하지 않도록 신호를 전송한다. 반대로 수신 SRJBF의 경우, 수신 SRJBF의 프레임 구조는 송신 프레임 구조와 같으나, 송신기는 안테나 1개를 사용한다.
송수신 안테나 개수와 빔 형성에 필요한 어레이(array) 계수는 시스템의 재원에 따라 최대 사양이 결정된다. 만약, 시스템에서 여러 종류의 안테나 어레이 배열 구성(예를 들어 2개, 4개, 8개 등)을 지원한다면, 안테나 어레이 배열 구성에 따라 필요한 어레이 계수는 단말의 시스템에서 통제한다
이러한 구조를 갖는 송신 프레임을 수신하는 공간 필터링 장치(100)의 구조에 대해 도 2를 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 다른 공간 필터링 장치의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공간 필터링 장치(100)는 RF 처리부(110), 동기 처리부(120), 수신 신호 처리부(130), 시퀀스 저장부(140) 및 상대각 추정부(150)를 포함한다.
RF 처리부(110)는 송신 단말로부터 전송되는 상기 도 1의 송신 프레임을 갖는 신호를 수신하고, 신호를 RF 처리한다. RF 처리하는 방법은 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 그리고 RF 처리부(110)는 배열 안테나(도면 미도시)에 연결되어 있어, 안테나로부터 신호를 수신한다.
동기 처리부(120)는 도 1에 도시한 송신 프레임 구조 중 동기 신호(10)를 이용하여 유용한 신호의 복조를 위한 동기 시점을 검출한다. 이때 검출된 동기 시점은 상대각 추정을 위한 사용자 정의 시퀀스(11)와 SRJBF #1(12), SRJBF #2(13)의 동기 시점과 공유된다.
수신 신호 처리부(130)는 동기 처리부(120)가 검출한 수신 시작 시점부터 전송 단말로부터 전송되는 신호를 공간 필터링과 상대각 추정을 위한 사용자 정의 시퀀스(11)로 판단하여, 사용자 정의 시퀀스(11)를 복조한다. 사용자 정의 시퀀스(11)를 구성하는 방법은 여러 방법을 통해 수행될 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
시퀀스 저장부(140)는 수신 신호 처리부(130)가 사용자 정의 시퀀스(11)를 복조하면, 복조한 사용자 정의 시퀀스를 임시로 저장한다. 시퀀스 저장부(140)가 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 동안, 수신 신호 처리부(130)는 SRJBF 시퀀스 #1(12)부터 차례로 복조한다.
상대각 추정부(150)는 수신 신호 처리부(130)가 복조한 SRJBF 시퀀스와 시퀀스 저장부(140)에 임시로 저장되어 있는 사용자 정의 시퀀스를 이용하여, 신호를 전송한 송신 단말과 수신한 단말 사이의 상대각을 추정한다. SRJBF 시퀀스와 사용자 정의 시퀀스 두 개를 이용하여 상대각을 추정하는 방법은 이후 설명한다.
다음은 도 2의 공간 필터링 장치를 이용하여 공간 필터링을 수행하는 방법에 대해 도 3을 참조로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공간 필터링 방법에 대한 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 수신측 단말이 송신 단말로부터 상기 도 1의 형태를 나타내는 송신 프레임으로 전송되는 신호를 수신하면(S100), 동기 처리부(120)는 동기 신호를 이용하여 시퀀스의 수신 시작 시점을 검출한다(S110).
수신 신호 처리부(130)는 동기 처리부(120)가 사용자 정의 시퀀스의 수신 시작 시점을 검출하면, 검출한 수신 시작 시점부터 송신 단말로부터 전송되는 신호를 공간 필터링을 위한 시퀀스로 판단한다. 따라서 수신 신호 처리부(130)는 사용자 정의 시퀀스를 복조한다(S120).
그리고 시퀀스 저장부(140)는 수신 신호 처리부(130)가 복조한 사용자 정의 시퀀스를 임시로 저장한다(S130). 시퀀스 저장부(140)가 복조된 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 동안에, 수신 신호 처리부(130)는 사용자 정의 시퀀스(11) 이후에 전송되는 SRJBF 시퀀스 #1(12)부터 차례로 복조한다(S140).
그러면 상대각 추정부(150)는 수신 신호 처리부(130)가 복조한 SRJBF 시퀀스와 시퀀스 저장부(140)에 임시로 저장되어 있는 사용자 정의 시퀀스를 이용하여 상대각을 추정한다(S150).
다음은 다중 부반송파를 갖는 시스템에서 수신 신호의 시작 시점이 어긋난 상태에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 신호의 시작 시점이 어긋난 경우의 예시도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 수신 신호의 복조를 위한 신호의 이상적인 시작 시점(31)과 앞서 설명한 바에 의하여 수신 신호의 복조 실제 시작 시점(32)이 다를 경우, 송신기에서 전송한 사용자 정의 시퀀스(11) 신호 벡터를
Figure 112014100045188-pat00014
, 사용자 정의 시퀀스(11)와 SRJBF 시퀀스 #1을 수신한 후 복조된 주파수 영역 신호 벡터를 각각
Figure 112014100045188-pat00015
,
Figure 112014100045188-pat00016
라 하고, k-부반송파 색인에서 복조된 두 신호를 Zk, Yk라 하면, 수신 신호는 다음 수학식 4와 같다.
Figure 112014100045188-pat00017
Figure 112014100045188-pat00018
여기서
Figure 112014100045188-pat00019
와
Figure 112014100045188-pat00020
이다. 즉,
Figure 112014100045188-pat00021
는 무선 채널(
Figure 112014100045188-pat00022
), 조향 벡터(
Figure 112014100045188-pat00023
), 어레이 가중치 벡터(
Figure 112014100045188-pat00024
)를 통해 계산되고,
Figure 112014100045188-pat00025
는 무선 채널(
Figure 112014100045188-pat00026
)과 조향 벡터(
Figure 112014100045188-pat00027
)를 통해 계산된다. 그리고 m은 다중 어레이 안테나의 색인을 의미하며, Xk는 k번째 부반송파에서 복조된 사용자 정의 시퀀스를 의미한다.
신호의 수신 시작 시점에 오프셋 δ이 있을 때, 수신된 두 신호인 사용자 정의 시퀀스와 SRJBF 시퀀스의 내적 및 상대각 추정 값은 다음 수학식 5를 이용하여 계산된다.
Figure 112014100045188-pat00028
Figure 112014100045188-pat00029
Figure 112014100045188-pat00030
여기서 ρ는 상대각 추정을 위해 사용하는 상관 계수로, 첫 번째 ρ는 상관 계수의 신호 구성을 보이기 위해 예를 들어 나타낸 것이고, 두 번째 ρ는 실제 두 신호의 수학적 계산의 결과값을 나타낸 것이다. (·)*는 conjugate operation을 의미하며, 두 벡터의 내적은
Figure 112014100045188-pat00031
로 정의한다.
수학식 3의 상대각 추정 값에는 수신 시작 시점에 오프셋 δ이 있더라도, 상대각을 추정하는 과정에서 오프셋 δ가 소멸되어, 상대각 추정 값에 영향을 주지 않는다. 여기서 ρ는 수신한 두 신호 사용자 정의 시퀀스와 SRJBF 시퀀스 #1의 상관 계수로 이 값이 1에 가까울수록 이후 설명할 도 5에 도시한 상대각이 0에 근접하고, 그 값이 점차 줄어들수록 상대각이 벌어지는 특성이 있다.
이상에서 설명한 공간 필터링 장치 및 방법을 이용하여 공간을 필터링하는 예에 대해 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공간 필터링의 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상대각(20)은 사용자 단말(200)의 기준 방향선(22)을 기준으로 사용자 단말(200)과 대상 단말(210) 사이 또는 사용자 단말(200)과 사용자 주변 단말(230) 사이의 방향에 대한 각도이다.
사용자 단말(200)의 기준 방향선(22)은 안테나 어레이의 수직 배열(broad side)이다. 본 발명의 실시예에서 상대각(20)을 추정하는 방법은 상기 수학식 3에서 계산한 상관 계수 ρ를 상대각으로 매핑 할 수 있는 특성을 이용하여, 사용자 정의 시퀀스와 SRJBF 시퀀스 두 신호의 상관 계수 값을 송신 단말에 대한 자신의 상대각으로 추정한다.
이 때 사용자의 설정에 의해서 또는 수신 단말기에 미리 설정되어 있는 필터링 임계각(21)을 통해, 임계각(21) 이내에 자신의 단말기가 존재할 경우 수신 단말기 스스로 대상 단말로 판단한다. 또는 사용자 단말에 이 정보를 보내어 수신 단말기를 대상 단말로 판정할 수 있도록 정보를 제공한다.
본 발명의 실시예에서는 주파수 영역의 수신 신호를 예로 들어 설명하였으나, 시간 영역 수신 신호의 경우에도 동일한 원리가 적용될 수 있다. 또한 본 발명의 실시예는 주파수 영역의 수신 신호 및 시간 영역 수신 신호에 대한 상대각 추정 방법까지 포함한다.
본 발명의 실시예로서, 도 1의 송신 프레임에서 'SRJBF 시퀀스 #1(12)', 'SRJBF 시퀀스 #2(13)'와 같이 종류가 다른 다수의 시퀀스로 구성하여 전송한다. 그리고 수신 단말에서 각각 시퀀스에 대한 상대각 추정 값을 '선택' 또는 '합성' 등의 방법을 이용하여, 상대각 추정 방법에 대한 다이버시티 이득을 얻는다. '선택' 또는 '합성' 중 어느 하나를 선택하는 것은 시스템 구성 시 시스템 구현자에 의해 선택될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나로 결정하여 설명하지는 않는다.
예를 들어, SRJBF 시퀀스에 대한 켤레 공액(conjugate) 값을 한 프레임에 구성하여 전송할 경우, 'SRJBF 시퀀스 #1(12)'과 'SRJBF 시퀀스 #2(13)'의 상관 계수를 상대각 추정을 위한 SRJBF 시퀀스 값으로 선택한다. 또는, 'SRJBF 시퀀스 #1(12)'에서 추정한 상대각, 'SRJBF 시퀀스 #1(12)'과 'SRJBF 시퀀스 #2(13)'으로부터 얻어진 상대각의 특성이 다른 점을 이용하여 필터링할 수도 있다. 이 다이버시티 이득은 SRJBF 시퀀스를 도 1과 같이 한 송신 프레임에 구성할 수도 있고, 시간을 나누어 여러 번 전송하는 방식으로 구성할 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. 상대각 추정을 이용한 공간 필터링 장치에 있어서,
    송신 단말로부터 전송되는 송신 프레임을 포함하는 신호를 수신하고, 상기 수신한 신호를 RF 처리하는 RF 처리부;
    상기 RF 처리부에서 RF 처리된 신호의 송신 프레임에 포함된 동기 신호를 이용하여, 신호 복조를 위한 동기 시점을 검출하는 동기 처리부;
    상기 동기 처리부가 동기 시점을 검출하면, 상기 송신 프레임을 구성하는 사용자 정의 시퀀스 및 상기 사용자 정의 시퀀스 뒤로 수신되는 SRJBF(Spatial Random Jitter Beam Forming) 시퀀스를 복조하는 수신 신호 처리부;
    상기 수신 신호 처리부가 복조한 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 시퀀스 저장부; 및
    상기 시퀀스 저장부에 저장되어 있는 사용자 정의 시퀀스와 상기 수신 신호 처리부가 복조한 SRJBF 시퀀스를 이용하여, 상기 송신 단말과의 상대각을 추정하는 상대각 추정부
    를 포함하는 공간 필터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신 프레임은,
    상기 신호의 수신 시작 시점의 검출을 위한 동기 신호, SRJBF를 통해 상대각을 추정하기 위해 미리 정해놓은 상기 시퀀스 및 적어도 하나 이상의 SRJBF 시퀀스를 포함하는 공간 필터링 장치.
  3. 공간 필터링 장치가 공간 필터링을 수행하는 방법에 있어서,
    송신 단말로부터 전송되는 신호를 수신하고, 상기 신호 내에 포함되어 있는 송신 프레임으로부터 동기 시점을 검출하는 단계;
    상기 동기 시점이 검출되면 상기 송신 프레임 내에 포함되어 있는 사용자 정의 시퀀스를 복조하는 단계;
    상기 사용자 정의 시퀀스 이후에 전송되는 적어도 하나 이상의 SRJBF 시퀀스를 복조하는 단계; 및
    상기 복조한 사용자 정의 시퀀스 및 SRJBF 시퀀스를 토대로 상대각을 추정하는 단계
    를 포함하는 공간 필터링 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 사용자 정의 시퀀스를 복조하는 단계는,
    상기 복조한 사용자 정의 시퀀스를 저장하는 단계
    를 포함하는 공간 필터링 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 상대각을 추정하는 단계는,
    Figure 112014100045188-pat00032

    Figure 112014100045188-pat00033

    Figure 112014100045188-pat00034

    을 통해 추정하며,
    는 상기 사용자 정의 시퀀스와 SRJBF 시퀀스의 상관 계수이고,
    Figure 112014100045188-pat00035
    는 상기 사용자 정의 시퀀스의 주파수 영역 신호와 상기 SRJBF 시퀀스의 주파수 영역 신호의 내적이며,
    Figure 112014100045188-pat00036
    는 무선 채널(
    Figure 112014100045188-pat00037
    ), 조향 벡터(
    Figure 112014100045188-pat00038
    ), 어레이 가중치 벡터(
    Figure 112014100045188-pat00039
    )를 통해 계산되고,
    Figure 112014100045188-pat00040
    는 무선 채널(
    Figure 112014100045188-pat00041
    )과 조향 벡터(
    Figure 112014100045188-pat00042
    )를 통해 계산되고, Xk는 k 번째 부반송파에서 복조된 사용자 정의 시퀀스이고, (·)*는 conjugate operation을 의미하는 공간 필터링 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 상대각을 추정하는 단계는,
    상기 SRJBF 시퀀스가 하나 이상 있는 경우, 복수의 SRJBF 시퀀스 중 어느 하나를 선택하거나 복수의 SRJBF 시퀀스를 합성하여 상대각 추정하는데 이용하는 공간 필터링 방법.
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