KR102338055B1 - Apparatus for sensing frequency spectrum and method thereof - Google Patents

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KR102338055B1
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compressed sensing
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frequency spectrum
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sensing
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남해운
김형윤
안준일
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국방과학연구소
한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

The present invention provides a method and apparatus for sensing a frequency spectrum. The method for sensing a frequency spectrum includes the steps of: obtaining a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors; confirming the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing samples based on the restoration of the obtained compressed sensing samples; and confirming whether the frequency spectrum is used by a main user, by using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples.

Description

주파수 스펙트럼 센싱 장치 및 그 방법 {APPARATUS FOR SENSING FREQUENCY SPECTRUM AND METHOD THEREOF}Frequency spectrum sensing device and method {APPARATUS FOR SENSING FREQUENCY SPECTRUM AND METHOD THEREOF}

본 개시는 인지무선통신을 위해 주파수 스펙트럼을 센싱하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to an apparatus and method for sensing a frequency spectrum for cognitive wireless communication.

무선통신 트래픽 증가에 따라 주파수 자원 부족의 문제가 점점 더 심화되면서, 비효율적으로 사용되고 있는 주파수를 효과적으로 사용하기 위한 주파수 공유 기술인 인지무선통신(Cognitive Radio) 기술이 등장하였다. 인지무선통신 기술은 면허대역 사용자가 아닌 부 사용자가 면허대역을 사용하는 주 사용자에게 간섭 영향을 미치지 않는 선에서 면허대역을 사용하는 기술로 특정시간, 특정지역에서만 주 사용자가 사용하여 주파수 효율이 낮은 대역을 효과적으로 사용하기 위해 제안되었다. As the problem of the shortage of frequency resources is getting worse with the increase in wireless communication traffic, the Cognitive Radio technology, which is a frequency sharing technology for effectively using inefficiently used frequencies, has emerged. Cognitive wireless communication technology is a technology that uses a licensed band in a line where a sub-user, not a licensed band user, does not interfere with the main user using the licensed band. It was proposed to use the band effectively.

부사용자의 보다 효과적인 면허대역 사용을 위해서는 스펙트럼 센싱이 요구된다. 스펙트럼 센싱은 주 사용자가 면허대역 주파수 내에 존재하는지를 탐지하는 기술을 포함한다. 부 사용자가 주 사용자를 얼마나 정확하게 탐지하는가는 주 사용자 네트워크에 미치는 간섭과 부 사용자 네트워크의 성능에 크게 영향을 주기 때문에 매우 중요한 과정이며, 이에 따라 스펙트럼 센싱 기술과 관련하여서는 많은 연구가 이루어져 왔다. Spectrum sensing is required for more effective use of licensed bands by sub-users. Spectrum sensing includes technology that detects whether a primary user is within a licensed band frequency. How accurately the secondary user detects the primary user is a very important process because it greatly affects the interference on the primary user network and the performance of the secondary user network.

스펙트럼 센싱 기술 중 sub-Nyquist 기술을 기반으로 하는 기술은 높은 샘플링 율로 인한 긴 센싱 딜레이와 높은 계산 복잡도 및 하드웨어 비용 문제를 완화시켜준다. 이와 같은 sub-Nyquist 기술은 다양한 접근 방식에 기초하며, 일 예로 압축센싱(Compressive Sensing)에 기반한 접근 방식이 있을 수 있다. Among the spectrum sensing technologies, the sub-Nyquist-based technology alleviates the problems of long sensing delay due to high sampling rate, high computational complexity, and hardware cost. Such sub-Nyquist technology is based on various approaches, for example, there may be an approach based on compressive sensing.

압축센싱에 따르면 특정 도메인 내에서 성김(sparsity) 특성을 갖는 신호는 신호의 원래 차원보다 적은 개수의 샘플을 얻어도 원신호로 복원이 가능하다. 이와 같이 원신호로 복원 가능한 최소 샘플의 수를 이용하면 스펙트럼 센싱의 효과가 상승하게 된다. According to compressed sensing, a signal having a sparsity characteristic within a specific domain can be restored to the original signal even if a number of samples less than the original dimension of the signal is obtained. As described above, if the minimum number of samples that can be restored to the original signal is used, the effect of spectrum sensing increases.

다만, 원신호의 성김 정도가 변화하면 원신호로 복원하기 위해 요구되는 최소의 압축된 신호 샘플의 수가 달라지게 되는데, 스펙트럼을 센싱하기 전까지는 스펙트럼의 성김 정도를 알 수 없어 원신호 복원에 요구되는 최소 샘플의 개수도 알기 어렵다. 이에 따라 압축센싱에 의한 효과가 절감되어 스펙트럼 센싱 기술의 효율성이 저하될 수 있다. 따라서, 압축센싱에 기반한 스펙트럼 센싱의 효율을 보다 향상시킬 수 있는 방안이 요구된다.However, if the degree of sparseness of the original signal changes, the minimum number of compressed signal samples required to restore the original signal changes. It is also difficult to know the minimum number of samples. Accordingly, the effect of compression sensing may be reduced, and thus the efficiency of the spectrum sensing technology may be reduced. Accordingly, there is a need for a method capable of further improving the efficiency of spectral sensing based on compression sensing.

본 실시 예가 해결하고자 하는 과제는, 압축센싱에 기반한 스펙트럼 센싱과 관련하여 원신호의 복원을 위해 최소로 요구되는 최소 샘플의 개수를 추정하고 이를 이용하여 보다 효율적으로 주파수 스펙트럼 센싱을 수행하는 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다. The problem to be solved by the present embodiment is an apparatus for estimating the minimum number of samples required at a minimum for restoration of an original signal in relation to spectrum sensing based on compression sensing and performing frequency spectrum sensing more efficiently using the same to provide a way.

본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.The technical problems to be achieved by the present embodiment are not limited to the technical problems described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.

제1 실시 예에 따라, 인지무선통신을 위한 주파수 스펙트럼 센싱 방법은, 복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 단계와, 상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계와, 상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. According to a first embodiment, a frequency spectrum sensing method for cognitive wireless communication includes: obtaining a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors; Checking the minimum number of compressed sensing samples related to the corresponding frequency spectrum, and using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing sample to check whether the main user of the frequency spectrum is used. have.

제2 실시 예에 따라, 인지무선통신을 위한 주파수 스펙트럼 센싱 장치는, 복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 샘플획득부와, 상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 샘플확인부와, 상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 주사용자 확인부를 포함할 수 있다. According to a second embodiment, a frequency spectrum sensing device for cognitive wireless communication includes a sample acquisition unit configured to acquire a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors, and the acquired compression sensing based on restoration of the acquired compressed sensing sample. A sample confirmation unit for confirming the minimum number of compressed sensing samples related to the frequency spectrum corresponding to the sample, and a note for confirming whether the main user of the frequency spectrum is used by using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing sample It may include a user confirmation unit.

제3 실시 예에 따라, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 주파수 스펙트럼 센싱 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 비일시적 기록매체로서, 상기 주파수 스펙트럼 센싱 방법은, 복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 단계와, 상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계와, 상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함할 수 있다. According to a third embodiment, the computer-readable recording medium is a non-transitory recording medium recording a program for executing a frequency spectrum sensing method in a computer, wherein the frequency spectrum sensing method includes compressed sensing samples from each of a plurality of sensors. Acquiring, and determining the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample, the number of the confirmed sample and the acquisition It may include confirming whether the main user of the frequency spectrum is used by using the compressed sensing sample.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 개시에 따르면, 주파수 스펙트럼 센싱 장치 및 그 방법은 복수의 센서로부터 획득되는 압축센싱 샘플을 기초로 원신호 복원에 요구되는 최소 샘플의 수를 확인하고 이를 이용하여 보다 효과적으로 스펙트럼 센싱이 이루어지도록 할 수 있다. According to the present disclosure, a frequency spectrum sensing apparatus and method can check the minimum number of samples required for original signal restoration based on compressed sensing samples obtained from a plurality of sensors, and use this to more effectively perform spectrum sensing have.

또한, 주파수 스펙트럼 센싱 장치 및 그 방법은 공간적으로 분산된 복수의 센서로부터 수집된 압축센싱 샘플을 협력적 스펙트럼 센싱에 이용함으로써 스펙트럼 정보의 공간적 다이버시티 이득을 얻도록 하여 주파수 스펙트럼에 대한 주사용자의 사용유무의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, the frequency spectrum sensing apparatus and method use compressed sensing samples collected from a plurality of spatially dispersed sensors for cooperative spectrum sensing to obtain a spatial diversity gain of spectrum information, thereby allowing the main user to use the frequency spectrum. The reliability of presence or absence can be improved.

발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당해 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법에 이용되는 압축센싱 샘플이 획득되는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 장치의 기능블록도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법의 각 단계의 흐름도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱을 위해 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하기 위한 알고리즘의 예를 나타낸다.
도 6은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱을 위해 주사용자 사용유무를 확인하기 위한 알고리즘의 예를 나타낸다.
1 is a conceptual diagram illustrating a frequency spectrum sensing method according to an embodiment.
2 is a conceptual diagram for explaining a method of obtaining a compressed sensing sample used in a frequency spectrum sensing method according to an embodiment.
3 is a functional block diagram of a frequency spectrum sensing apparatus according to an embodiment.
4 is a flowchart of each step of a frequency spectrum sensing method according to an embodiment.
5 shows an example of an algorithm for determining the minimum number of compressed sensing samples for frequency spectrum sensing according to an embodiment.
6 shows an example of an algorithm for confirming whether a main user is used for frequency spectrum sensing according to an embodiment.

실시 예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.Terms used in the embodiments are selected as currently widely used general terms as possible while considering functions in the present disclosure, but may vary according to intentions or precedents of those of ordinary skill in the art, emergence of new technologies, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the corresponding description. Therefore, the terms used in the present disclosure should be defined based on the meaning of the term and the contents of the present disclosure, rather than the simple name of the term.

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 있음을 의미한다. In the entire specification, when a part "includes" a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

명세서 전체에서 기재된 "a, b, 및 c 중 적어도 하나"의 표현은, 'a 단독', 'b 단독', 'c 단독', 'a 및 b', 'a 및 c', 'b 및 c', 또는 'a, b, 및 c 모두'를 포괄할 수 있다.The expression "at least one of a, b, and c" described throughout the specification means 'a alone', 'b alone', 'c alone', 'a and b', 'a and c', 'b and c ', or 'all of a, b, and c'.

이하에서 언급되는 "단말"은 네트워크를 통해 서버나 타 단말에 접속할 수 있는 컴퓨터나 휴대용 단말로 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 예를 들어, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop) 등을 포함하고, 휴대용 단말은 예를 들어, 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치로서, IMT(International Mobile Telecommunication), CDMA(Code Division Multiple Access), W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), LTE(Long Term Evolution) 등의 통신 기반 단말, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 포함할 수 있다.The "terminal" referred to below may be implemented as a computer or a portable terminal capable of accessing a server or other terminal through a network. Here, the computer includes, for example, a laptop, a desktop, and a laptop equipped with a web browser, and the portable terminal is, for example, a wireless communication device that ensures portability and mobility. , IMT (International Mobile Telecommunication), CDMA (Code Division Multiple Access), W-CDMA (W-Code Division Multiple Access), LTE (Long Term Evolution) and other communication-based terminals, smartphones, tablet PCs, etc. It may include a handheld-based wireless communication device.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present disclosure pertains can easily implement them. However, the present disclosure may be implemented in several different forms and is not limited to the embodiments described herein.

이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 1 is a conceptual diagram illustrating a frequency spectrum sensing method according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 주파수 스펙트럼 센싱 장치(이하, 센싱 장치)(100)는 복수의 센서(111, 112, 113) 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 여기서, 복수의 센서(111, 112, 113) 각각은 서로 다른 위치에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 센서 (111, 112, 113) 각각은 저전력으로 구동되는 센서(예: IoT(Internet of Things) 센서)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , a frequency spectrum sensing device (hereinafter, a sensing device) 100 may obtain a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors 111 , 112 , and 113 . Here, each of the plurality of sensors 111 , 112 , and 113 may be disposed at different positions. In addition, each of the plurality of sensors 111 , 112 , and 113 may include a sensor (eg, an Internet of Things (IoT) sensor) driven with low power.

복수의 센서(111, 112, 113) 각각은 특정한 신호(이하, 원신호)를 감지하고 이에 대한 압축센싱 샘플(또는 압축센싱 샘플 신호)를 생성하여 센싱 장치(100)에게 전송할 수 있다. 압축센싱 샘플은 압축센싱 기법을 기초로 원신호를 압축센싱하여 생성된 신호를 포함할 수 있으며, 복수의 센서(111, 112, 113) 각각의 압축센싱 신호 샘플의 생성 방법은 도 2를 참고할 수 있다. Each of the plurality of sensors 111 , 112 , and 113 may detect a specific signal (hereinafter, an original signal), generate a compressed sensing sample (or a compressed sensing sample signal) corresponding thereto, and transmit it to the sensing device 100 . The compressed sensing sample may include a signal generated by compressively sensing an original signal based on the compression sensing technique. have.

실시 예에서, 복수의 센서의 개수 통계적으로 획득된 원신호의 최대 성긴 값일 때 요구되는 최소 압축센싱 샘플의 개수 이상일 수 있다. 통계적으로 획득된 원신호의 최대 성긴 값은 미리 지정된 값일 수 있으며, 통상의 기술자에게 용이한바 구체적인 설명은 생략하겠다. In an embodiment, the number of the plurality of sensors may be greater than or equal to the minimum number of compressed sensing samples required when the statistically obtained maximum sparse value of the original signal. The statistically obtained maximum sparse value of the original signal may be a predetermined value, and since it is easy for a person skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

도 1에 따르면, 센싱 장치(100)는 복수의 센서(111, 112, 113) 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 샘플획득부(120), 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 샘플확인부(130), 및 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 주사용자 확인부(140)를 포함할 수 있다. According to FIG. 1 , the sensing device 100 includes a sample acquisition unit 120 for acquiring compressed sensing samples from each of a plurality of sensors 111 , 112 , and 113 , and a sample confirmation unit 130 for checking the minimum number of compressed sensing samples. ), and a main user confirmation unit 140 for confirming whether the main user uses the frequency spectrum corresponding to the compressed sensing sample.

구체적으로, 샘플획득부(120)는 복수의 센서(111, 112, 113) 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 샘플획득부(120)는 획득된 압축센싱 샘플을 취합할 수 있다. Specifically, the sample acquisition unit 120 may acquire a compressed sensing sample from each of the plurality of sensors 111 , 112 , and 113 . The sample acquisition unit 120 may collect the acquired compression sensing samples.

샘플확인부(130)는 취합된 압축센싱 샘플을 이용하여 원신호에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인할 수 있다. 실시 예에서, 샘플확인부(130)는 서로 다른 개수의 압축센싱 샘플을 이용하여 원신호를 반복적으로 복원할 수 있다. 샘플확인부(130)는 복원된 원신호들을 서로 비교함에 기초하여 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인할 수 있다. The sample check unit 130 may check the minimum number of compressed sensing samples corresponding to the original signal by using the collected compressed sensing samples. In an embodiment, the sample confirmation unit 130 may repeatedly restore the original signal using a different number of compressed sensing samples. The sample check unit 130 may check the minimum number of compressed sensing samples based on comparing the restored original signals with each other.

주사용자 확인부(140)는 샘플확인부(130)에 의해 확인된 샘플의 수 및 샘플획득부(120)에 의해 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 실시 예에서, 주사용자 확인부(140)는 획득된 압축센싱 샘플을 확인된 최소 압축센싱 샘플의 수에 따라 구분하여 그룹핑하여, 그룹핑된 압축센싱 그룹 각각에 대한 원신호를 복원할 수 있다. 주사용자 확인부(140)는 그룹 각각에 대한 원신호의 서브 밴드를 확인하여 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. The main user confirmation unit 140 may confirm whether the frequency spectrum is used by the main user by using the number of samples confirmed by the sample confirmation unit 130 and the compressed sensing samples obtained by the sample obtaining unit 120 . In an embodiment, the main user check unit 140 may classify and group the obtained compressed sensing samples according to the checked minimum number of compressed sensing samples to restore the original signal for each of the grouped compressed sensing groups. The main user confirmation unit 140 may confirm whether the main user is used by checking the subband of the original signal for each group.

한편, 샘플획득부(120), 샘플확인부(130), 및 주사용자 확인부(140) 각각의 동작과 관련된 보다 구체적인 설명은 도 3에서 후술하겠다. On the other hand, a more detailed description related to the operation of each of the sample acquisition unit 120, the sample identification unit 130, and the main user identification unit 140 will be described later with reference to FIG.

도 2는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법에 이용되는 압축센싱 샘플이 획득되는 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 2 is a conceptual diagram for explaining a method of obtaining a compressed sensing sample used in a frequency spectrum sensing method according to an embodiment.

구체적으로, 도 2는 압축센싱 샘플을 센싱 장치(예: 도 1의 센싱 장치(100))에게 전송하는 복수의 센서(예: 복수의 센서(111, 112, 113)) 각각에서 수행되는 압축센싱 샘플을 획득하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 복수의 센서 중 i번째 센서를 예시로서 설명하겠다. Specifically, FIG. 2 shows compression sensing performed by each of a plurality of sensors (eg, a plurality of sensors 111, 112, 113) that transmits a compression sensing sample to a sensing device (eg, the sensing device 100 of FIG. 1). It is a diagram for explaining a method of acquiring a sample. Hereinafter, the i-th sensor among the plurality of sensors will be described as an example.

도 2를 참조하면, 센서(i번째 센서)는 원신호(s)를 수신할 수 있다. 여기서, 원신호는 특정 신호원에서 전파되는 신호를 포함할 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. Referring to FIG. 2 , a sensor (i-th sensor) may receive an original signal s. Here, the original signal may include a signal propagated from a specific signal source, but is not limited thereto.

센서는 수신된 원신호(s)와 의사 난수 생성기(201)에 의해 생성된 난수(

Figure 112020086604640-pat00001
, i번째 센서에서 이용되는 난수를 의미함)를 믹서(202)를 이용하여 합성할 수 있다. 센서는 합성된 신호를 저주파 필터(203)를 이용하여 필터링할 수 있다. The sensor uses the received raw signal (s) and the random number generated by the pseudo random number generator 201 (
Figure 112020086604640-pat00001
, meaning a random number used in the i-th sensor) may be synthesized using the mixer 202 . The sensor may filter the synthesized signal using the low-frequency filter 203 .

센서는 저주파 필터(203)에 의해 필터링된 신호는 저속 샘플러에 의해 샘플링됨에 기초하여 압축신호 샘플(

Figure 112020086604640-pat00002
, i번째 센서에서 생성된 샘플을 의미함)을 생성할 수 있다. Based on the signal filtered by the low-frequency filter 203 is sampled by the low-speed sampler,
Figure 112020086604640-pat00002
, which means the sample generated by the i-th sensor).

이와 같은 압축센싱 샘플의 획득 과정은 복수의 센서 각각에서 일어나며, 이하에서 복수의 센서는 L개 있음을 가정하여 설명하며, 복수의 센서 중 임의의 센서를 지칭할 때에는 i번째 센서로 명시하겠으나 이러한 용어에 본 명세서의 실시 예가 제한되지는 않는다. The process of acquiring such a compressed sensing sample occurs in each of a plurality of sensors, and the following description will be made on the assumption that there are L of the plurality of sensors. Examples of the present specification are not limited thereto.

도 3은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 장치의 기능블록도이다. 도 3에는 본 실시 예와 관련된 구성요소들이 도시되어 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있다. 3 is a functional block diagram of a frequency spectrum sensing apparatus according to an embodiment. 3 shows components related to the present embodiment, but is not limited thereto, and other general-purpose components other than the components shown in FIG. 3 may be further included.

도 3을 참조하면, 센싱 장치(300)는 샘플획득부(310), 샘플확인부(320) 및 주사용자 확인부(330)를 포함할 수 있다. 샘플획득부(310), 샘플확인부(320) 및 주사용자 확인부(330) 각각은 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있으며, 실시 예에 따라 하드웨어(예: 프로세서, 마이크로프로세서)나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the sensing device 300 may include a sample acquisition unit 310 , a sample identification unit 320 , and a main user identification unit 330 . Each of the sample acquiring unit 310 , the sample checking unit 320 , and the main user checking unit 330 may mean a unit that processes at least one function or operation, and according to an embodiment, hardware (eg, a processor, a micro processor), software, or a combination of hardware and software.

경우에 따라, 센싱 장치(300)는 메모리 및 프로세서를 포함하는 형태로 구현될 수 있다. 이러한 경우 메모리는 센싱 장치(300)와 관련된 다양한 데이터, 예를 들어 센싱 장치(300)의 동작을 위한 적어도 하나의 명령어(instruction)를 포함할 수 있으며, 프로세서는 메모리에 저장된 데이터를 기초로 센싱 장치(300)의 샘플획득부(310), 샘플확인부(320) 및 주사용자 확인부(330) 각 구성과 관련된 동작을 수행할 수 있다. In some cases, the sensing device 300 may be implemented in a form including a memory and a processor. In this case, the memory may include various data related to the sensing device 300 , for example, at least one instruction for operation of the sensing device 300 , and the processor performs the sensing device based on the data stored in the memory. The sample acquisition unit 310 of 300 , the sample verification unit 320 , and the main user verification unit 330 may perform an operation related to each configuration.

샘플획득부(310)는 복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 여기서, 복수의 센서는 저전력 또는 저전력의 IoT(Internet of Things) 센서로 구현되어 각각 서로 다른 위치에 배치될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. The sample acquisition unit 310 may acquire a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors. Here, the plurality of sensors may be implemented as low-power or low-power Internet of Things (IoT) sensors and may be disposed in different locations, but is not limited thereto.

실시 예에서, 압축센싱 샘플에 대응하는 신호의 주파수 스펙트럼과 관련하여, 시간에 따라 신호의 주파수 스펙트럼은 변화할 수 있다. 이러한 경우 주파수 스펙트럼에 대한 성긴 값이 변화될 수 있다. 다만, 주파수 스펙트럼의 특성은 성긴 값의 변화 여부와 관계없이 성긴 특성을 가질 수 있다. 또한, 주파수 스펙트럼은 광대역 주파수 스펙트럼에 대응할 수 있다. In an embodiment, with respect to the frequency spectrum of the signal corresponding to the compressed sensing sample, the frequency spectrum of the signal may change with time. In this case, the sparse value for the frequency spectrum may change. However, the characteristic of the frequency spectrum may have a coarse characteristic regardless of whether or not the coarse value is changed. Also, the frequency spectrum may correspond to a broadband frequency spectrum.

실시 예에서, 복수의 센서 각각은 특정 신호를 감지함에 기초하여 압축센싱을 수행함으로써 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 복수의 센서 각각은 하기의 수학식 1에 기초하여 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. In an embodiment, each of the plurality of sensors may acquire a compressed sensing sample by performing compression sensing based on detecting a specific signal. Specifically, for example, each of the plurality of sensors may acquire a compressed sensing sample based on Equation 1 below.

Figure 112020086604640-pat00003
Figure 112020086604640-pat00003

Figure 112020086604640-pat00004
는 복수의 센서 중 i번째 센서에서 획득되는 압축센싱 샘플,
Figure 112020086604640-pat00005
는 i번째 센서에서 사용되는 압축센싱 벡터, T는 트랜스포즈,
Figure 112020086604640-pat00006
는 역푸리에 트랜스폼, s는 원신호,
Figure 112020086604640-pat00007
는 i번째 센서에 수신되는 가우시안 노이즈, C는 복소수 값을 나타낸다. 여기서, 원신호 s는
Figure 112020086604640-pat00008
를 만족하고, 압축센싱 벡터
Figure 112020086604640-pat00009
Figure 112020086604640-pat00010
를 만족하며, 역푸리에 트랜스폼
Figure 112020086604640-pat00011
Figure 112020086604640-pat00012
를 만족할 수 있다.
Figure 112020086604640-pat00004
is a compressed sensing sample obtained from the i-th sensor among the plurality of sensors,
Figure 112020086604640-pat00005
is the compression sensing vector used by the i-th sensor, T is the transpose,
Figure 112020086604640-pat00006
is the inverse Fourier transform, s is the original signal,
Figure 112020086604640-pat00007
is Gaussian noise received by the i-th sensor, and C is a complex value. Here, the original signal s is
Figure 112020086604640-pat00008
is satisfied, and the compression sensing vector
Figure 112020086604640-pat00009
Is
Figure 112020086604640-pat00010
is satisfied, and the inverse Fourier transform
Figure 112020086604640-pat00011
Is
Figure 112020086604640-pat00012
can be satisfied with

복수의 센서 각각은 획득된 압축센싱 샘플을 샘플획득부(310)에 전송할 수 있다. 샘플획득부(310)는 복수의 센서 각각으로부터 전송된 압축센싱 샘플을 수신함으로써 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. Each of the plurality of sensors may transmit the acquired compressed sensing sample to the sample acquiring unit 310 . The sample acquisition unit 310 may acquire a compressed sensing sample by receiving the compressed sensing sample transmitted from each of the plurality of sensors.

실시 예에서, 복수의 센서의 개수는 주파수 스펙트럼의 최대 성긴 값에 대응하여 요구되는 최소 압축센싱 샘플의 개수 보다 많을 수 있다. 예를 들어 복수의 센서에 의해 센싱 가능한 주파수 스펙트럼과 관련하여 통계적으로 미리 결정된 최대 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 개수가 10개인 경우 복수의 센서의 개수는 11개일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고 경우에 따라 복수의 센서의 개수는 주파수 스펙트럼의 최대 성긴 값에 대응하여 요구되는 최소 압축센싱 샘플의 개수와 같을 수도 있다.In an embodiment, the number of the plurality of sensors may be greater than the minimum number of compressed sensing samples required to correspond to the maximum sparse value of the frequency spectrum. For example, when the minimum number of compressed sensing samples corresponding to a statistically predetermined maximum coarse value in relation to a frequency spectrum senseable by the plurality of sensors is 10, the number of the plurality of sensors may be 11. However, the present invention is not limited thereto, and in some cases, the number of the plurality of sensors may be the same as the minimum number of compressed sensing samples required to correspond to the maximum sparse value of the frequency spectrum.

실시 예에서, 샘플획득부(310)는 복수의 센서 각각의 센싱 벡터에 대한 정보를 기초로 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 여기서 센싱 벡터는 복수의 센서 각각을 나타내는 지시자에 대응할 수 있으며, 센싱 벡터에 대한 정보는 미리 저장된 것일 수 있다. 샘플획득부(310)는 복수의 센서로부터 압축센싱 샘플을 획득하면 하기의 수학식 2에 기초하여 압축센싱 샘플을 취합할 수 있다. In an embodiment, the sample acquisition unit 310 may acquire a compressed sensing sample based on information on a sensing vector of each of the plurality of sensors. Here, the sensing vector may correspond to an indicator indicating each of the plurality of sensors, and information on the sensing vector may be previously stored. When the sample acquisition unit 310 acquires compressed sensing samples from a plurality of sensors, it may collect compressed sensing samples based on Equation 2 below.

Figure 112020086604640-pat00013
Figure 112020086604640-pat00013

y는 취합된 압축센싱 샘플, L은 복수의 센서의 개수,

Figure 112020086604640-pat00014
는 취합된 압축센싱 샘플의 벡터 값, w는 각 센서에서 수신되는 가우시안 노이즈를 벡터화 한 것이며, N은 원신호의 길이를 나타낸다. y is the collected compressed sensing sample, L is the number of sensors,
Figure 112020086604640-pat00014
is the vector value of the collected compressed sensing samples, w is the vectorized Gaussian noise received from each sensor, and N is the length of the original signal.

샘플확인부(320)는 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인할 수 있다. The sample check unit 320 may check the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample.

실시 예에서, 샘플확인부(320)는 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수 및 압축센싱 샘플의 수의 증가 값을 이용하여, 제1 압축센싱 샘플 수 및 제2 압축센싱 샘플 수 각각에 대한 상기 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원할 수 있다. 여기서, 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수는 주파수 스펙트럼의 통계적 특성을 기초로 미리 지정된 값일 수 있다. 압축센싱 샘플의 수의 증가 값은 임의의 값으로 미리 지정될 수 있다. 제1 압축센싱 샘플 수는 제2 압축센싱 샘플 수 보다 상기 증가 값만큼 적은 임의의 수일 수 있다. In an embodiment, the sample confirmation unit 320 includes an average coarse value of a frequency spectrum, a minimum coarse value, an average number of compressed sensing samples corresponding to an average coarse value, a minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and compression sensing. The original signal of the frequency spectrum for each of the first compressed sensing sample number and the second compressed sensing sample number may be reconstructed by using the increased value of the number of samples. Here, the average coarse value of the frequency spectrum, the minimum coarse value, the average number of compressed sensing samples corresponding to the average coarse value, and the minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value are predetermined values based on statistical characteristics of the frequency spectrum. can An increase in the number of compressed sensing samples may be preset to an arbitrary value. The first number of compressed sensing samples may be any number less than the second number of compressed sensing samples by the increase value.

예를 들어, 제1 압축센싱 샘플 수가 2이고, 증가 값이 3인 경우 제2 압축센싱 샘플 수는 5일 수 있다. 이러한 경우 샘플확인부(320)는 압축센싱 샘플 수가 2개인 경우와 5개인 경우 각각에 대한 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원할 수 있다. For example, when the first number of compressed sensing samples is 2 and the increase value is 3, the second number of compressed sensing samples may be 5. In this case, the sample check unit 320 may restore the original signal of the frequency spectrum corresponding to the compressed sensing sample for the case where the number of compressed sensing samples is 2 and 5, respectively.

보다 구체적으로 설명하면, 샘플확인부(320)는 압축센싱 샘플 수의 초기화 값으로 주파수 스펙트럼의 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수, 취합된 압축센싱 샘플(예: 수학식 2의 y), 취합된 압축센싱 샘플의 벡터 값(예: 수학식 2의

Figure 112020086604640-pat00015
), 미리 지정된 임의의 교차상관 값(
Figure 112020086604640-pat00016
)를 이용하여 반복적으로 L1 최소화 문제를 풀어서 원신호를 복원할 수 있다.More specifically, the sample confirmation unit 320 is the initial value of the number of compressed sensing samples, the minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum sparse value of the frequency spectrum, the collected compressed sensing samples (eg, y in Equation 2) ), the vector values of the collected compressed sensing samples (eg, in Equation 2)
Figure 112020086604640-pat00015
), any predefined cross-correlation value (
Figure 112020086604640-pat00016
), the original signal can be restored by iteratively solving the L1 minimization problem.

실시 예에서, 샘플확인부(320)는 제1 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호와 제2 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호의 교차상관 값이 미리 지정된 조건을 만족하는 경우, 제1 압축센싱 샘플 수를 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인할 수 있다. In an embodiment, the sample check unit 320 is configured to perform the first compression when the cross-correlation value of the original signal corresponding to the first number of compressed sensing samples and the original signal corresponding to the second number of compressed sensing samples satisfy a predetermined condition. The number of sensing samples may be identified as the minimum number of compressed sensing samples related to the frequency spectrum.

보다 구체적으로, 샘플확인부(320)는 L1 최소화 문제를 기초로 i번째 복원된 원신호를

Figure 112020086604640-pat00017
라 하고, i-1번째 복원된 원신호를
Figure 112020086604640-pat00018
라 할 때,
Figure 112020086604640-pat00019
Figure 112020086604640-pat00020
의 교차상관 값 중 최대값(
Figure 112020086604640-pat00021
)를 미리 지정된 교차상관 값(
Figure 112020086604640-pat00022
)과 비교할 수 있다. 샘플확인부(320)는
Figure 112020086604640-pat00023
를 만족할 때까지 압축센싱 샘플 개수와 센싱 벡터 개수를 기지정된 숫자에 대응하는
Figure 112020086604640-pat00024
만큼 추가하며 반복할 수 있다. More specifically, the sample confirmation unit 320 determines the i-th restored original signal based on the L1 minimization problem.
Figure 112020086604640-pat00017
, and the i-1th restored original signal is
Figure 112020086604640-pat00018
When you say
Figure 112020086604640-pat00019
Wow
Figure 112020086604640-pat00020
The maximum value among the cross-correlation values of
Figure 112020086604640-pat00021
) to the predefined cross-correlation value (
Figure 112020086604640-pat00022
) can be compared with The sample confirmation unit 320 is
Figure 112020086604640-pat00023
The number of compressed sensing samples and the number of sensing vectors corresponding to a predetermined number are
Figure 112020086604640-pat00024
You can add as many as you like and repeat.

예를 들어 첫번째로 복원된 원신호는 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수에 대응하여 복원된 원신호를 포함하고, 두번째로 복원된 원신호는 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수에

Figure 112020086604640-pat00025
만큼 추가된 수만큼의 샘플의 수(이하, 두번째 샘플의 수)를 기초로 복원된 원신호를 포함할 수 있다. 샘플확인부(320)는 첫번째로 복원된 원신호와 두번째로 복원된 원신호 사이의 교차상관 값을 구하고 그 최대값이 미리 지정된 교차상관 값보다 큰지 여부를 확인할 수 있다. 만약, 상기 최대값이 미리 지정된 교차상관 값보다 크지 않은 경우(또는 작은 경우) 샘플확인부(320)는 상기 두번째 샘플의 수에
Figure 112020086604640-pat00026
만큼 추가된 수만큼의 샘플의 수(이하, 세번째 샘플의 수)를 기초로 원신호를 복원하고, 복원된 원신호와 두번째 샘플의 수에 대응하여 복원된 원신호의 교차상관 값을 구해 상기의 비교 과정을 반복할 수 있다. For example, the first reconstructed original signal includes an original signal reconstructed corresponding to the minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and the second reconstructed original signal includes the minimum compressed sensing sample corresponding to the minimum coarse value. in the number of
Figure 112020086604640-pat00025
The original signal reconstructed based on the number of samples (hereinafter, the number of second samples) by the added number may be included. The sample check unit 320 may obtain a cross-correlation value between the first reconstructed original signal and the second reconstructed original signal, and check whether the maximum value is greater than a predetermined cross-correlation value. If the maximum value is not greater than (or less than) the predetermined cross-correlation value, the sample confirmation unit 320 determines the number of the second samples.
Figure 112020086604640-pat00026
The original signal is reconstructed based on the number of samples added as much as the number of samples (hereinafter, the number of third samples), and the cross-correlation value of the reconstructed original signal and the reconstructed original signal corresponding to the number of second samples is obtained. The comparison process can be repeated.

샘플확인부(320)는 상술한 비교 과정을

Figure 112020086604640-pat00027
조건을 만족할 때까지 수행할 수 있다. 만약 샘플확인부(320)는
Figure 112020086604640-pat00028
조건을 만족하는 경우 이 때의 i 값을 현재 성긴 값에 따른 최소의 압축센싱 샘플 개수로 확인할 수 있다. The sample confirmation unit 320 performs the above-described comparison process.
Figure 112020086604640-pat00027
This can be done until the condition is satisfied. If the sample confirmation unit 320 is
Figure 112020086604640-pat00028
If the condition is satisfied, the i value at this time can be confirmed as the minimum number of compressed sensing samples according to the current coarse value.

실시 예에서, 샘플확인부(320)는

Figure 112020086604640-pat00029
의 만족 여부의 판단과 관련하여 교차상관 값의 확인을 위한
Figure 112020086604640-pat00030
에 대응하는 복원된 원신호가 없는 경우, 일 예로 최초 교차상관 값을 구하고자 하는 경우 교차상관 값을 구하는 과정은 생략될 수 있다. L1 최소화 문제는 L1 최소화 기법으로 지칭될 수도 있으며, 이와 관련하여서는 통상의 기술자에게 용이한 바 구체적인 설명은 생략하겠다. In an embodiment, the sample confirmation unit 320 is
Figure 112020086604640-pat00029
For the confirmation of the cross-correlation value in relation to the determination of the satisfaction of
Figure 112020086604640-pat00030
When there is no reconstructed original signal corresponding to , for example, when an initial cross-correlation value is to be obtained, the process of obtaining a cross-correlation value may be omitted. The L1 minimization problem may be referred to as an L1 minimization technique, and a detailed description thereof will be omitted since it is easy for those skilled in the art.

상술한 샘플확인부(320)의 동작과 관련된 구체적인 알고리즘의 예는 도 5를 참조할 수 있다. An example of a specific algorithm related to the operation of the above-described sample check unit 320 may refer to FIG. 5 .

주사용자 확인부(330)는 확인된 샘플의 수 및 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. The main user check unit 330 may check whether the frequency spectrum is used by the main user by using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples.

실시 예에서, 주사용자 확인부(330)는 복수의 센서 각각으로부터 획득된 압축센싱 샘플을 확인된 최소 압축센싱 샘플의 수를 기초로 그룹핑하여 적어도 하나의 샘플 그룹을 생성할 수 있다. 일 예로, 주사용자 확인부(330)는 최소 압축센싱 샘플의 수 이상의 샘플을 포함하는 샘플 그룹을 형성할 수 있다. 또한 샘플 그룹의 수는 최대로 형성될 수 있다. 예를 들어, 최소 압축센싱 샘플의 수가 3개이고 획득된 압축센싱 샘플이 10개인 경우, 주사용자 확인부(330)는 10개의 압축센싱 샘플을 3개의 압축센싱 샘플을 포함하는 제1 샘플 그룹, 또 다른 3개의 압축센싱 샘플을 포함하는 제2 샘플 그룹, 나머지 4개의 압축센싱 샘플을 포함하는 제3 샘플 그룹으로 그룹핑할 수 있다. In an embodiment, the main user identification unit 330 may generate at least one sample group by grouping compressed sensing samples obtained from each of the plurality of sensors based on the confirmed minimum number of compressed sensing samples. As an example, the main user identification unit 330 may form a sample group including samples equal to or greater than the minimum number of compressed sensing samples. In addition, the number of sample groups can be formed to a maximum. For example, when the minimum number of compressed sensing samples is 3 and the obtained compressed sensing samples are 10, the main user confirmation unit 330 sets the 10 compressed sensing samples to a first sample group including three compressed sensing samples, or A second sample group including three other compressed sensing samples and a third sample group including the remaining four compressed sensing samples may be grouped.

실시 예에 따라, 주사용자 확인부(330)는 최소 압축센싱 샘플 수로, 협력적 스펙트럼 센싱에 사용 가능한 그룹의 수를 산출할 수 있다. 예를 들어 주사용자 확인부(330)는 획득된 압축센싱 샘플의 수를 최소 압축센싱 샘플 수로 나누어 획득되는 값을 협력적 스펙트럼 센싱에 사용 가능한 그룹의 수로 결정할 수 있다. 만약 획득되는 값이 소수점으로 나타나는 경우 내림을 수행하여 정수 부분을 그룹의 수로 결정할 수 있다. According to an embodiment, the main user check unit 330 may calculate the number of groups usable for cooperative spectrum sensing with the minimum number of compressed sensing samples. For example, the main user check unit 330 may determine a value obtained by dividing the obtained number of compressed sensing samples by the minimum number of compressed sensing samples as the number of groups usable for cooperative spectrum sensing. If the obtained value appears as a decimal point, rounding is performed to determine the integer part as the number of groups.

주사용자 확인부(330)는 적어도 하나의 샘플 그룹 각각에 대응하는 원신호를 복원할 수 있다. 예를 들어 주사용자 확인부(330)는 제1 샘플 그룹, 제2 샘플 그룹 및 제3 샘플 그룹 각각에 대응하는 원신호를 복원할 수 있다. 협력적 스펙트럼 센싱은 복수의 센서를 이용하여 스펙트럼 센싱을 수행하는 센싱 방법을 포함할 수 있다. The main user check unit 330 may restore an original signal corresponding to each of at least one sample group. For example, the main user check unit 330 may restore the original signal corresponding to each of the first sample group, the second sample group, and the third sample group. Cooperative spectrum sensing may include a sensing method of performing spectrum sensing using a plurality of sensors.

주사용자 확인부(330)는 복원된 원신호의 각 원소를 미리 설정된 값과 비교하여 바이너리 경판정(hard decision)을 수행할 수 있다. 주사용자 확인부(330)는 바이너리 경판정의 수행을 기초로 원신호에 대응하는 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 한편, 바이너리 경판정은 통상의 기술자에게 용이한바 구체적인 설명은 생략하겠다.The main user check unit 330 may perform a binary hard decision by comparing each element of the restored original signal with a preset value. The main user check unit 330 may check whether the main user is used for each subband of the frequency spectrum corresponding to the original signal based on the execution of the binary hard decision. Meanwhile, since the binary hard decision is easy for a person skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

주사용자 확인부(330)는 과반수 합성 룰(majority fusion rule)을 기초로 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 구체적으로 주사용자 확인부(330)는 제1 샘플 그룹, 제2 샘플 그룹 및 제3 샘플 그룹 각각에 대응하는 원신호의 서브 밴드를 비교하여 그 중 과반수가 일치하는 결과를 기초로 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. The main user check unit 330 may check whether the main user is used based on a majority fusion rule. Specifically, the main user check unit 330 compares the subbands of the original signal corresponding to each of the first sample group, the second sample group, and the third sample group, and based on a result in which a majority agrees, whether the main user is used or not can be checked.

예를 들어, 제1 샘플 그룹, 제2 샘플 그룹 및 제3 샘플 그룹 각각에 대해 복원된 원신호 각각을 제1 원신호, 제2 원신호, 제3 원신호라 할 때, 주사용자 확인부(330)는 제1 원신호, 제2 원신호, 제3 원신호 각각의 제1 서브 밴드에 대해 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 만약 제1 서브 밴드에 대해 제1 원신호 및 제2 원신호는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 결과가 확인되고 제3 원신호는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 확인되면, 과반이 의미하는 결과에 따라 제1 서브 밴드는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 확인할 수 있다. 주사용자 확인부(330)는 원신호의 나머지 서브 밴드에 대해서도 상술한 과정을 반복하여 각 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. For example, when the original signals restored for each of the first sample group, the second sample group, and the third sample group are referred to as the first original signal, the second original signal, and the third original signal, the main user confirmation unit ( 330) may check whether the main user is using the first subband of each of the first original signal, the second original signal, and the third original signal. For the first subband, if it is confirmed that the primary user uses the current frequency spectrum for the first original signal and the second original signal, and the third original signal confirms that the main user uses the current frequency spectrum, the majority According to this meaningful result, it can be confirmed that the main user uses the current frequency spectrum for the first subband. The main user check unit 330 may check whether the main user is used for each subband by repeating the above-described process for the remaining subbands of the original signal.

상술한 주사용자 확인부(330)의 동작과 관련된 구체적인 알고리즘의 예는 도 6을 참고할 수 있다. An example of a specific algorithm related to the operation of the above-described main user check unit 330 may refer to FIG. 6 .

실시 예에서, 주사용자 확인부(330)는 주사용자의 사용유무의 확인에 대응하여, 주파수 스펙트럼의 주사용자의 사용유무에 대한 정보를 복수의 센서 각각에 전송할 수 있다. 예를 들어, 주사용자 확인부(330)는 주파수 스펙트럼의 각 서브 밴드 별 주사용자 사용유무가 확인되면, 주사용자가 사용하지 않는 것으로 확인된 서브 밴드에 대한 정보를 복수의 센서 각각에 전송할 수 있다. 다른 예를 들면, 주사용자 확인부(330)는 주파수 스펙트럼의 각 서브 밴드 별 주사용자 사용유무가 확인되면, 주사용자가 사용하는 것으로 확인된 서브 밴드에 대한 정보를 복수의 센서 각각에 전송할 수 있다. In an embodiment, the main user confirmation unit 330 may transmit information on whether the main user is using the frequency spectrum to each of the plurality of sensors in response to confirmation of whether the main user is using the frequency spectrum. For example, when it is checked whether the main user is used for each subband of the frequency spectrum, the main user check unit 330 may transmit information on the subband confirmed not to be used by the main user to each of the plurality of sensors. . As another example, when it is confirmed whether the main user is used for each subband of the frequency spectrum, the main user confirmation unit 330 may transmit information on the subband confirmed to be used by the main user to each of the plurality of sensors. .

이러한 경우, 복수의 센서는 주사용자의 사용유무에 대한 정보를 기초로 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 중 주사용자가 사용하지 않는 것으로 확인된 서브 밴드를 통해 통신을 수행할 수 있다. In this case, the plurality of sensors may perform communication through a subband confirmed not to be used by the main user among the subbands of the frequency spectrum based on the information on whether the main user is using the plurality of sensors.

도 4는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱 방법의 각 단계의 흐름도이다. 도 4에 도시된 방법의 각 단계는 경우에 따라 도면에 도시된 바와 그 순서를 달리하여 수행될 수 있다. 이하에서는 앞서 도 1 내지 도 3에서 서술한 내용과 중복되는 내용이 생략될 수 있다. 4 is a flowchart of each step of a frequency spectrum sensing method according to an embodiment. Each step of the method illustrated in FIG. 4 may be performed in a different order from that illustrated in the drawings in some cases. Hereinafter, content overlapping with the content described above with reference to FIGS. 1 to 3 may be omitted.

도 4의 단계 410에서, 센싱 장치는 복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. 구체적으로, 센싱 장치는 복수의 센서 각각이 획득한 압축센싱 샘플을 복수의 센서로부터 획득할 수 있다. 이러한 경우, 센싱 장치는 복수의 센서 각각에 대응하는 센싱 벡터를 기초로 복수의 센서를 인식함에 기초하여 압축센싱 샘플을 획득할 수 있다. In step 410 of FIG. 4 , the sensing device may obtain a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors. Specifically, the sensing device may acquire the compressed sensing sample obtained by each of the plurality of sensors from the plurality of sensors. In this case, the sensing device may acquire a compressed sensing sample based on recognizing a plurality of sensors based on a sensing vector corresponding to each of the plurality of sensors.

실시 예에서, 센싱 장치는 복수의 센서 각각으로부터 획득된 압축센싱 샘플을 취합할 수 있다. 이와 관련하여서는 도 3에 대한 설명을 통해 상술한 바 구체적인 내용은 생략하겠다. In an embodiment, the sensing device may collect compressed sensing samples obtained from each of a plurality of sensors. In this regard, as described above with reference to FIG. 3 , specific details will be omitted.

단계 420에서, 센싱 장치는 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인할 수 있다. 센싱 장치는 획득된 압축센싱 샘플에 대한 원신호를 복원할 수 있다. 센싱 장치는 복원된 원신호를 기초로 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인할 수 있다. In step 420, the sensing device may determine the minimum number of compressed sensing samples related to the frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample. The sensing device may reconstruct an original signal with respect to the acquired compressed sensing sample. The sensing device may identify the minimum number of compressed sensing samples related to the frequency spectrum corresponding to the compressed sensing samples obtained based on the restored original signal.

실시 예에서, 센싱 장치는 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수 및 기지정된 압축센싱 샘플의 수의 증가 값을 이용하여, 제1 압축센싱 샘플 수 및 제2 압축센싱 샘플 수 각각에 대한 상기 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원할 수 있다. 센싱 장치는 제1 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호와 제2 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호의 교차상관 값이 미리 지정된 조건을 만족하는 경우, 제1 압축센싱 샘플 수를 상기 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인할 수 있다. 이 때, 제1 압축센싱 샘플 수는 상기 제2 압축센싱 샘플 수 보다 상기 기지정된 압축센싱 샘플 수만큼 적을 수 있다. In an embodiment, the sensing device includes an average coarse value of a frequency spectrum, a minimum coarse value, an average number of compressed sensing samples corresponding to the average coarse value, a minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and a preset compression sensing sample. The original signal of the frequency spectrum for each of the first number of compressed sensing samples and the second number of compressed sensing samples may be reconstructed by using the increased value of the number. If the cross-correlation value of the original signal corresponding to the first number of compressed sensing samples and the original signal corresponding to the second number of compressed sensing samples satisfies a predetermined condition, the sensing device calculates the first number of compressed sensing samples with the frequency spectrum. It can be confirmed by the number of related minimum compressed sensing samples. In this case, the first number of compressed sensing samples may be less than the second number of compressed sensing samples by the predetermined number of compressed sensing samples.

실시 예에서, 센싱 장치는 압축센싱 샘플을 획득하면 미리 지정된 압축센싱 샘플의 수를 기준으로 순차적으로 샘플의 수를 증가시켜 각각에 대한 원신호를 복원할 수 있다. 이 때 센싱 장치는 상기의 샘플의 수를 증가시키는 방식에 따라 i번째 복원된 원신호와 i-1번째 복원된 원신호에 대한 교차상관 값을 구하여 교차상관 값이 미리 지정된 기준을 만족하는지 여부를 확인할 수 있다. 센싱 장치는 교차상관 값이 미리 지정된 기준을 만족하는 경우 i번째 복원된 원신호에 대응하는 샘플의 수를 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인할 수 있다. 한편, 이와 관련된 보다 구체적인 설명은 도 3에 대한 설명을 통해 상술한 바 생략하겠다. In an embodiment, when the sensing device acquires compressed sensing samples, the number of samples may be sequentially increased based on the predetermined number of compressed sensing samples to restore an original signal for each. At this time, the sensing device obtains cross-correlation values for the i-th reconstructed original signal and the i-1 th reconstructed original signal according to the method of increasing the number of samples, and determines whether the cross-correlation value satisfies a predetermined criterion. can be checked When the cross-correlation value satisfies a predetermined criterion, the sensing device may check the number of samples corresponding to the i-th reconstructed original signal as the minimum number of compressed sensing samples. Meanwhile, a more detailed description related thereto will be omitted as described above with reference to FIG. 3 .

단계 430에서, 센싱 장치는 확인된 샘플의 수 및 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. In step 430, the sensing device may check whether the frequency spectrum is used by the main user using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples.

실시 예에서, 센싱 장치는 복수의 센서 각각으로부터 획득된 압축센싱 샘플을 확인된 최소 압축센싱 샘플의 수를 기초로 그룹핑하여 적어도 하나의 샘플 그룹을 생성할 수 있다. 일 예로, 센싱 장치는 한 그룹 당 최소 압축센싱 샘플의 수 이상의 샘플이 포함되도록 획득된 압축센싱 샘플을 그룹핑할 수 있다. 경우에 따라 센싱 장치는 그룹이 최대의 개수가 되도록 그룹핑을 수행할 수 있다. 구체적으로 예를 들면 최소 압축센싱 샘플의 수가 3개이고 획득된 압축센싱 샘플의 수가 11개인 경우, 센싱 장치는 11개의 압축센싱 샘플을 3개, 3개, 4개로 구분하여 그룹핑할 수 있다. In an embodiment, the sensing device may generate at least one sample group by grouping compressed sensing samples obtained from each of a plurality of sensors based on the checked minimum number of compressed sensing samples. As an example, the sensing device may group the acquired compressed sensing samples so that the sample includes at least the minimum number of compressed sensing samples per group. In some cases, the sensing device may perform grouping such that the number of groups is the maximum. Specifically, for example, when the minimum number of compressed sensing samples is three and the number of acquired compressed sensing samples is 11, the sensing device may group the 11 compressed sensing samples by dividing them into three, three, and four.

다른 예로, 센싱 장치는 획득된 압축센싱 샘플의 수를 최소 압축센싱 샘플 수로 나누어 획득되는 값을 협력적 스펙트럼 센싱에 사용 가능한 그룹의 수로 결정할 수 있다. 만약 획득되는 값이 소수점으로 나타나는 경우 내림을 수행하여 정수 부분을 그룹의 수로 결정하고 각 그룹에 최소 압축센싱 샘플의 수 이상이 포함되도록 그룹핑을 수행할 수 있다. As another example, the sensing device may determine a value obtained by dividing the obtained number of compressed sensing samples by the minimum number of compressed sensing samples as the number of groups usable for cooperative spectrum sensing. If the obtained value appears as a decimal point, rounding is performed to determine the integer part as the number of groups, and grouping can be performed so that each group includes at least the minimum number of compressed sensing samples.

센싱 장치는 적어도 하나의 샘플 그룹 각각에 대응하는 원신호를 복원할 수 있다. 센싱 장치는 협력적 스펙트럼 센싱을 위해 그룹 각각에 대한 원신호를 복원할 수 있다. 센싱 장치는 복원된 원신호의 각 원소를 미리 설정된 값과 비교하여 바이너리 경판정(hard decision)을 수행할 수 있다. 센싱 장치는 바이너리 경판정을 기초로 각 그룹에 대응하여 복원된 원신호 각각의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 한편, 바이너리 경판정은 통상의 기술자에게 용이한 바 구체적인 설명은 생략하겠다. The sensing device may reconstruct an original signal corresponding to each of the at least one sample group. The sensing device may reconstruct an original signal for each group for cooperative spectrum sensing. The sensing device may perform binary hard decision by comparing each element of the restored original signal with a preset value. The sensing device may check whether the main user is used for each subband of the original signal restored in response to each group based on the binary hard decision. Meanwhile, since the binary hard decision is easy for a person skilled in the art, a detailed description thereof will be omitted.

센싱 장치는 서브 밴드 별 주사용자 사용유무 여부와 과반수 합성 룰을 기초로 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 구체적으로, 그룹핑된 그룹이 제1 샘플 그룹, 제2 샘플 그룹 및 제3 샘플 그룹을 포함하는 경우, 센싱 장치는 각 샘플 그룹에 대응하여 복원된 원신호의 서브 밴드에 대한 주사용자 사용유무를 비교할 수 있다. 센싱 장치는 동일 서브 밴드에 대한 각 샘플 그룹별 주사용자 사용유무 결과에 대해 과반수가 일치하는 결과를 주파수 스펙트럼의 해당 서브 밴드에 대한 주사용자 사용유무 결과로 확인할 수 있다. The sensing device may check whether the main user is used for each subband and whether the main user is used for each subband of the frequency spectrum based on the majority synthesis rule. Specifically, when the grouped group includes the first sample group, the second sample group, and the third sample group, the sensing device compares whether the main user uses the subband of the original signal restored in response to each sample group. can The sensing device may confirm a result of which a majority agrees with the result of whether the main user is used for each sample group for the same subband as the result of whether or not the main user is used for the corresponding subband of the frequency spectrum.

구체적으로 예를 들면, 제1 샘플 그룹, 제2 샘플 그룹 및 제3 샘플 그룹 각각에 대해 복원된 원신호 각각을 제1 원신호, 제2 원신호, 제3 원신호라 할 때, 센싱 장치는 제1 원신호, 제2 원신호, 제3 원신호 각각의 제1 서브 밴드에 대해 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. 만약 제1 서브 밴드에 대해 제1 원신호 및 제2 원신호는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 결과가 확인되고 제3 원신호는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 확인되면, 과반이 의미하는 결과에 따라 제1 서브 밴드는 주사용자가 현재 주파수 스펙트럼을 사용하는 것으로 확인할 수 있다. 주사용자 확인부(330)는 원신호의 나머지 서브 밴드에 대해서도 상술한 과정을 반복하여 각 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인할 수 있다. Specifically, for example, when the original signals restored for each of the first sample group, the second sample group, and the third sample group are referred to as a first original signal, a second original signal, and a third original signal, the sensing device It is possible to check whether the main user is using the first subband of each of the first original signal, the second original signal, and the third original signal. For the first subband, if it is confirmed that the primary user uses the current frequency spectrum for the first original signal and the second original signal, and the third original signal confirms that the main user uses the current frequency spectrum, the majority According to this meaningful result, it can be confirmed that the main user uses the current frequency spectrum for the first subband. The main user check unit 330 may check whether the main user is used for each subband by repeating the above-described process for the remaining subbands of the original signal.

센싱 장치는 주사용자의 사용유무의 확인에 대응하여, 주파수 스펙트럼의 주사용자의 사용유무에 대한 정보를 복수의 센서 각각에 전송할 수 있다. 복수의 센서는 주사용자의 사용유무에 대한 정보 수신을 기초로 주사용자가 사용하지 않는 적어도 하나의 서브 밴드를 통해 통신을 수행할 수 있다. The sensing device may transmit, to each of the plurality of sensors, information on whether the main user is using the frequency spectrum in response to confirmation of use of the main user. The plurality of sensors may perform communication through at least one sub-band not used by the main user based on the reception of information on whether the main user is in use.

실시 예에서, 도 4에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램으로 기록되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체에 저장될 수 있다. 이러한 경우 기록매체를 컴퓨터로 읽음에 기초하여 도 4에 따른 방법이 수행될 수 있다. In an embodiment, the method according to FIG. 4 may be recorded as a program for execution by a computer and stored in a computer-readable non-transitory recording medium. In this case, the method according to FIG. 4 may be performed based on reading the recording medium by a computer.

도 5는 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱을 위해 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하기 위한 알고리즘의 예를 나타낸다. 구체적으로, 도 5는 성긴 값 K에 따른 최소 압축센싱 샘플의 수

Figure 112020086604640-pat00031
를 추정하는 알고리즘의 예를 나타낸다. 5 shows an example of an algorithm for determining the minimum number of compressed sensing samples for frequency spectrum sensing according to an embodiment. Specifically, FIG. 5 shows the minimum number of compressed sensing samples according to the coarse value K.
Figure 112020086604640-pat00031
An example of an algorithm for estimating is shown.

도 5를 참조하면, 스펙트럼의 통계적 특성을 통해서 평균 성긴 값

Figure 112020086604640-pat00032
과 최소 성긴 값
Figure 112020086604640-pat00033
은 사전 정보로 알고 있고 이를 통해
Figure 112020086604640-pat00034
Figure 112020086604640-pat00035
을 알고 있다고 가정한다. 센싱 장치는, 최초 입력 값으로
Figure 112020086604640-pat00036
를 이용하고, 추정하고자 하는 압축센싱 샘플 개수
Figure 112020086604640-pat00037
는 초기화 값으로
Figure 112020086604640-pat00038
을 이용할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the average sparse value through the statistical characteristics of the spectrum
Figure 112020086604640-pat00032
and Minimum Coarse
Figure 112020086604640-pat00033
is known as prior information, and through
Figure 112020086604640-pat00034
class
Figure 112020086604640-pat00035
Assume that you know The sensing device is the first input value
Figure 112020086604640-pat00036
Using , the number of compressed sensing samples to estimate
Figure 112020086604640-pat00037
is the initialized value
Figure 112020086604640-pat00038
is available.

이후 센싱 장치는 반복적으로 L1 최소화 문제를 풀어서 원신호

Figure 112020086604640-pat00039
를 복원하는데, 이를 위해 센싱 장치는 i값만큼의 압축센싱 샘플과 센싱 벡터를 이용될 수 있다. i번째 복원된 원신호를
Figure 112020086604640-pat00040
라하면, 센싱 장치는
Figure 112020086604640-pat00041
Figure 112020086604640-pat00042
의 교차상관 값 중 최대값
Figure 112020086604640-pat00043
를 미리 지정된
Figure 112020086604640-pat00044
와 비교하여
Figure 112020086604640-pat00045
라는 조건을 만족하는지 확인할 수 있다. After that, the sensing device repeatedly solves the L1 minimization problem to solve the original signal
Figure 112020086604640-pat00039
To restore , the sensing device may use compressed sensing samples and sensing vectors as many as i values. i-th restored original signal
Figure 112020086604640-pat00040
In other words, the sensing device is
Figure 112020086604640-pat00041
Wow
Figure 112020086604640-pat00042
the maximum of the cross-correlation values of
Figure 112020086604640-pat00043
pre-specified
Figure 112020086604640-pat00044
compared to
Figure 112020086604640-pat00045
It can be checked whether the condition is satisfied.

센싱 장치는

Figure 112020086604640-pat00046
라는 조건이 만족되지 않으면 상기 조건이 만족될 때까지 압축센싱 샘플의 수와 센싱 벡터의 수(예: i)를
Figure 112020086604640-pat00047
만큼씩 증가시켜 상기의 조건을 만족하는지 여부를 판별하는 과정을 반복할 수 있다. 여기서,
Figure 112020086604640-pat00048
는 미리 지정된 값일 수 있다. 최초 시행 시
Figure 112020086604640-pat00049
가 없는 경우 교차상관 값을 구하는 과정은 생략될 수 있다.the sensing device
Figure 112020086604640-pat00046
If the condition is not satisfied, the number of compressed sensing samples and the number of sensing vectors (eg, i)
Figure 112020086604640-pat00047
The process of determining whether or not the above condition is satisfied by increasing by the amount may be repeated. here,
Figure 112020086604640-pat00048
may be a predetermined value. When first implemented
Figure 112020086604640-pat00049
In the absence of , the process of calculating the cross-correlation value may be omitted.

센싱 장치는

Figure 112020086604640-pat00050
조건을 만족하는 경우 이 때의 i값을 현재 시간에서 성긴 값 K에 따른 최소 압축센싱 샘플의 수
Figure 112020086604640-pat00051
으로 결정할 수 있다. the sensing device
Figure 112020086604640-pat00050
If the condition is satisfied, the i value at this time is the minimum number of compressed sensing samples according to the sparse value K at the current time.
Figure 112020086604640-pat00051
can be determined as

도 6은 일 실시 예에 따른 주파수 스펙트럼 센싱을 위해 주사용자 사용유무를 확인하기 위한 알고리즘의 예를 나타낸다. 구체적으로, 도 6는 과반수 합성 룰에 따른 협력적 스펙트럼 센싱을 수행하여 주파수 스펙트럼에 대한 주사용자 사용유무를 확인하기 위한 알고리즘의 예를 나타낸다. 6 shows an example of an algorithm for confirming whether a main user is used for frequency spectrum sensing according to an embodiment. Specifically, FIG. 6 shows an example of an algorithm for confirming whether a main user uses a frequency spectrum by performing cooperative spectrum sensing according to a majority synthesis rule.

도 6을 참조하면, 도 5에 따른 알고리즘에 의해 확인된 최소 압축센싱 샘플의 수

Figure 112020086604640-pat00052
과 압축센싱 샘플의 수 L을 이용하여 스펙트럼 센싱에 사용 가능한 그룹의 수
Figure 112020086604640-pat00053
를 구할 수 있고, 센싱 장치는 이를 초기화 값으로 이용할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the minimum number of compressed sensing samples confirmed by the algorithm according to FIG. 5 .
Figure 112020086604640-pat00052
The number of groups available for spectral sensing using L and the number of compressed sensing samples.
Figure 112020086604640-pat00053
can be obtained, and the sensing device may use it as an initial value.

센싱 장치는 최초 입력 값으로

Figure 112020086604640-pat00054
를 이용하고 상술한 바와 같이
Figure 112020086604640-pat00055
초기화 값으로 이용할 수 있다. The sensing device is the first input value
Figure 112020086604640-pat00054
using and as described above
Figure 112020086604640-pat00055
It can be used as an initialization value.

센싱 장치는

Figure 112020086604640-pat00056
개의 압축센싱 샘플과
Figure 112020086604640-pat00057
개의 센싱 벡터를 통해
Figure 112020086604640-pat00058
번 만큼 원신호
Figure 112020086604640-pat00059
를 복원할 수 있다. 도 6에 의하면, 센싱 장치는 y의
Figure 112020086604640-pat00060
에서
Figure 112020086604640-pat00061
(여기서, j는 1부터
Figure 112020086604640-pat00062
까지 순차적으로 증가하는 값)까지 원소로 된
Figure 112020086604640-pat00063
와,
Figure 112020086604640-pat00064
Figure 112020086604640-pat00065
행에서
Figure 112020086604640-pat00066
행으로 된 서브 매트릭스
Figure 112020086604640-pat00067
를 사용하여 원신호
Figure 112020086604640-pat00068
를 복원할 수 있다. (여기서, j번째 복원된 원신호
Figure 112020086604640-pat00069
Figure 112020086604640-pat00070
라 한다) the sensing device
Figure 112020086604640-pat00056
Compression sensing samples of dogs and
Figure 112020086604640-pat00057
through two sensing vectors
Figure 112020086604640-pat00058
round signal
Figure 112020086604640-pat00059
can be restored. 6, the sensing device is y
Figure 112020086604640-pat00060
at
Figure 112020086604640-pat00061
(here, j is from 1
Figure 112020086604640-pat00062
up to a value that increases sequentially until
Figure 112020086604640-pat00063
Wow,
Figure 112020086604640-pat00064
of
Figure 112020086604640-pat00065
in a row
Figure 112020086604640-pat00066
row submatrix
Figure 112020086604640-pat00067
source signal using
Figure 112020086604640-pat00068
can be restored. (Here, the j-th restored original signal
Figure 112020086604640-pat00069
cast
Figure 112020086604640-pat00070
say)

센싱 장치는 j번째로 복원된 원신호

Figure 112020086604640-pat00071
의 각 원소와 미리 지정된
Figure 112020086604640-pat00072
값를 비교하여 바이너리 경판정(hard decision)을 할 수 있다. 이에 대한 결과로 센싱 장치는
Figure 112020086604640-pat00073
를 얻게 될 수 있다. 여기서
Figure 112020086604640-pat00074
는 관찰하는 주파수 스펙트럼(또는 광대역 주파수 스펙트럼, 또는 광대역 스펙트럼)을 N개의 서브 밴드 나눈 대상 중 i번째 서브 밴드에 대한 주사용자의 사용유무(또는 존재유무)를 뜻하게 된다. 예를 들어,
Figure 112020086604640-pat00075
일 때 i번째 서브 밴드는 주사용자에 의해 사용되고 있고, 0인 경우 i번째 서브 밴드는 주사용자에 의해 사용되지 않음을 의미할 수 있다. The sensing device is the j-th restored original signal
Figure 112020086604640-pat00071
with each element of
Figure 112020086604640-pat00072
A binary hard decision can be made by comparing the values. As a result, the sensing device
Figure 112020086604640-pat00073
can be obtained here
Figure 112020086604640-pat00074
denotes whether the main user uses (or exists) the i-th subband among the objects of dividing the observed frequency spectrum (or broadband frequency spectrum, or broadband spectrum) into N subbands. For example,
Figure 112020086604640-pat00075
When , the i-th subband is used by the main user, and 0 may mean that the i-th subband is not used by the main user.

센싱 장치는 상기의 과정을 샘플 그룹 각각에 대해 반복할 수 있다. 즉 센싱장치는 상기의 주사용자 사용유무 확인 과정을

Figure 112020086604640-pat00076
번 반복하여
Figure 112020086604640-pat00077
에서
Figure 112020086604640-pat00078
까지 얻어지게 되면, 과반수 합성 룰에 의해
Figure 112020086604640-pat00079
을 산출할 수 있다. 여기서,
Figure 112020086604640-pat00080
은 과반수 합성 룰에 결정된 주파수 스펙트럼의 i번째 서브 밴드의 주사용자 사용유무를 나타낼 수 있다. The sensing device may repeat the above process for each sample group. In other words, the sensing device performs the above-mentioned main user use confirmation process.
Figure 112020086604640-pat00076
repeatedly
Figure 112020086604640-pat00077
at
Figure 112020086604640-pat00078
When obtained up to , according to the majority synthesis rule,
Figure 112020086604640-pat00079
can be calculated. here,
Figure 112020086604640-pat00080
may indicate whether the main user uses the i-th subband of the frequency spectrum determined by the majority synthesis rule.

이와 같이 최소 압축센싱 샘플의 수를 기초로 그룹을 나누고 그룹 각각에 대해 원신호를 복원하는 경우 원신호에 대한 다양한 샘플을 획득할 수 있다. 이와 같이 획득된 샘플을 기반으로 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인함으로써 주사용자 사용유무에 대한 결과의 정확도가 향상될 수 있다. In this way, when a group is divided based on the minimum number of compressed sensing samples and the original signal is reconstructed for each group, various samples of the original signal can be obtained. By checking whether or not the main user is used for each subband of the frequency spectrum based on the sample obtained in this way, the accuracy of the result regarding whether the main user is used can be improved.

전술한 실시 예들에 따른 전자 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-Access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다. The electronic device according to the above-described embodiments includes a processor, a memory for storing and executing program data, a permanent storage such as a disk drive, a communication port for communicating with an external device, a touch panel, a key, a button, etc. It may include the same user interface device and the like. Methods implemented as software modules or algorithms may be stored on a computer-readable recording medium as computer-readable codes or program instructions executable on the processor. Here, a computer-readable recording medium includes a magnetic storage medium (eg, read-only memory (ROM), random-access memory (RAM), floppy disk, hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, CD-ROM). ), and DVD (Digital Versatile Disc)). The computer-readable recording medium may be distributed among network-connected computer systems, so that the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner. The medium may be readable by a computer, stored in a memory, and executed on a processor.

본 실시 예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩 업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 실시 예는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.This embodiment may be represented by functional block configurations and various processing steps. These functional blocks may be implemented in any number of hardware and/or software configurations that perform specific functions. For example, an embodiment may be an integrated circuit configuration, such as memory, processing, logic, look-up table, etc., capable of executing various functions by the control of one or more microprocessors or other control devices. can be hired Similar to how components may be implemented as software programming or software components, this embodiment includes various algorithms implemented in a combination of data structures, processes, routines or other programming constructs, including C, C++, Java ( Java), assembler, etc. may be implemented in a programming or scripting language. Functional aspects may be implemented in an algorithm running on one or more processors. In addition, the present embodiment may employ the prior art for electronic environment setting, signal processing, and/or data processing. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “configuration” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations. The term may include the meaning of a series of routines of software in connection with a processor or the like.

전술한 실시 예들은 일 예시일 뿐 후술하는 청구항들의 범위 내에서 다른 실시 예들이 구현될 수 있다. The above-described embodiments are merely examples, and other embodiments may be implemented within the scope of the claims to be described later.

Claims (11)

인지무선통신을 위한 주파수 스펙트럼 센싱 방법에 있어서,
복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 단계와,
상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계와,
상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함하고,
상기 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계는,
상기 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 상기 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 상기 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수 및 기지정된 압축센싱 샘플의 수의 증가 값을 이용하여, 제1 압축센싱 샘플 수 및 제2 압축센싱 샘플 수 각각에 대한 상기 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원하는 단계와,
상기 제1 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호와 상기 제2 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호의 교차상관 값이 미리 지정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 압축센싱 샘플 수를 상기 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인하는 단계를 포함하고,
상기 제1 압축센싱 샘플 수는 상기 제2 압축센싱 샘플 수 보다 상기 기지정된 압축센싱 샘플 수만큼 적은,
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
In the frequency spectrum sensing method for cognitive wireless communication,
obtaining a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors;
determining the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample;
Using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples to confirm whether the main user of the frequency spectrum is used,
The step of confirming the minimum number of compressed sensing samples,
An average coarse value of the frequency spectrum, a minimum coarse value, an average number of compressed sensing samples corresponding to the average coarse value, a minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and an increase in the number of predetermined compressed sensing samples Restoring the original signal of the frequency spectrum for each of the first number of compressed sensing samples and the number of second compressed sensing samples by using
When the cross-correlation value of the original signal corresponding to the first number of compressed sensing samples and the original signal corresponding to the second number of compressed sensing samples satisfies a predetermined condition, the first number of compressed sensing samples is combined with the frequency spectrum comprising the step of confirming with the number of relevant minimum compressed sensing samples,
The first compressed sensing sample number is less than the second compressed sensing sample number by the predetermined number of compressed sensing samples,
Frequency spectrum sensing method.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센서 각각은 서로 다른 위치에 배치되며 상기 주파수 스펙트럼에 대한 압축센싱 샘플을 획득하는
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
According to claim 1,
Each of the plurality of sensors is disposed at a different position to obtain a compressed sensing sample for the frequency spectrum
Frequency spectrum sensing method.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센서 각각은 저전력의 센서를 포함하는
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
According to claim 1,
Each of the plurality of sensors includes a low-power sensor
Frequency spectrum sensing method.
제1항에 있어서,
상기 압축센싱 샘플을 획득하는 단계는,
상기 복수의 센서 각각의 센싱 벡터에 대한 정보를 기초로 상기 압축센싱 샘플을 획득하는 단계를 포함하고,
상기 센싱 벡터에 대한 정보는 미리 저장된
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
According to claim 1,
The step of obtaining the compression sensing sample comprises:
Comprising the step of obtaining the compressed sensing sample based on the information on the sensing vector of each of the plurality of sensors,
Information on the sensing vector is stored in advance
Frequency spectrum sensing method.
제1항에 있어서,
상기 복수의 센서의 개수는 상기 주파수 스펙트럼의 최대 성긴 값에 대응하여 요구되는 최소 압축센싱 샘플의 개수 보다 많은
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
According to claim 1,
The number of the plurality of sensors is greater than the minimum number of compressed sensing samples required to correspond to the maximum sparse value of the frequency spectrum.
Frequency spectrum sensing method.
삭제delete 인지무선통신을 위한 주파수 스펙트럼 센싱 방법에 있어서,
복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 단계와,
상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계와,
상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함하고,
상기 주사용자 사용유무를 확인하는 단계는,
상기 복수의 센서 각각으로부터 획득된 압축센싱 샘플을 상기 확인된 최소 압축센싱 샘플의 수를 기초로 그룹핑하여 적어도 하나의 샘플 그룹을 생성하는 단계와,
상기 적어도 하나의 샘플 그룹 각각에 대응하는 원신호를 복원하는 단계와,
바이너리 경판정(hard decision)을 기초로 상기 복원된 원신호 각각의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인하는 단계와,
상기 서브 밴드 별 주사용자 사용유무 여부와 과반수 합성 룰을 기초로 상기 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 별 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함하는,
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
In the frequency spectrum sensing method for cognitive wireless communication,
obtaining a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors;
determining the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample;
Using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples to confirm whether the main user of the frequency spectrum is used,
The step of confirming whether the main user is used is,
Generating at least one sample group by grouping the compressed sensing samples obtained from each of the plurality of sensors based on the identified minimum number of compressed sensing samples;
reconstructing an original signal corresponding to each of the at least one sample group;
Checking whether a main user is used for each subband of the restored original signal based on a binary hard decision;
Containing the step of determining whether the main user is used for each subband and whether the main user is used for each subband of the frequency spectrum based on a majority synthesis rule,
Frequency spectrum sensing method.
제1항에 있어서,
상기 주사용자의 사용유무의 확인에 대응하여, 상기 주파수 스펙트럼의 상기 주사용자의 사용유무에 대한 정보를 상기 복수의 센서 각각에 전송하는 단계를 더 포함하는
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
According to claim 1,
Corresponding to the confirmation of whether the main user uses the frequency spectrum, further comprising the step of transmitting information on whether the main user uses the frequency spectrum to each of the plurality of sensors
Frequency spectrum sensing method.
제7항에 있어서,
상기 복수의 센서는 상기 주사용자의 사용유무에 대한 정보를 기초로 상기 주파수 스펙트럼의 서브 밴드 중 주사용자가 사용하지 않는 것으로 확인된 서브 밴드를 통해 통신을 수행하는
주파수 스펙트럼 센싱 방법.
8. The method of claim 7,
The plurality of sensors perform communication through a subband that is confirmed not to be used by the main user among the subbands of the frequency spectrum based on the information on whether the main user is in use.
Frequency spectrum sensing method.
인지무선통신을 위한 주파수 스펙트럼 센싱 장치에 있어서,
복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 샘플획득부와,
상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 샘플확인부와,
상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 주사용자 확인부를 포함하고,
상기 샘플확인부는,
상기 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 상기 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 상기 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수 및 기지정된 압축센싱 샘플의 수의 증가 값을 이용하여, 제1 압축센싱 샘플 수 및 제2 압축센싱 샘플 수 각각에 대한 상기 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원하고, 상기 제1 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호와 상기 제2 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호의 교차상관 값이 미리 지정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 압축센싱 샘플 수를 상기 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인하며,
상기 제1 압축센싱 샘플 수는 상기 제2 압축센싱 샘플 수 보다 상기 기지정된 압축센싱 샘플 수만큼 적은,
주파수 스펙트럼 센싱 장치.
In the frequency spectrum sensing device for cognitive wireless communication,
A sample acquisition unit for obtaining a compressed sensing sample from each of the plurality of sensors;
A sample confirmation unit for confirming the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample;
and a main user confirmation unit for confirming whether the frequency spectrum is used by the main user using the number of the confirmed samples and the obtained compressed sensing samples,
The sample confirmation unit,
An average coarse value of the frequency spectrum, a minimum coarse value, an average number of compressed sensing samples corresponding to the average coarse value, a minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and an increase in the number of predetermined compressed sensing samples Using to restore the original signal of the frequency spectrum for each of the first number of compressed sensing samples and the second number of compressed sensing samples, the original signal corresponding to the first number of compressed sensing samples and the second number of compressed sensing samples When the cross-correlation value of the original signal corresponding to satisfies a predetermined condition, the first number of compressed sensing samples is determined as the minimum number of compressed sensing samples related to the frequency spectrum,
The first compressed sensing sample number is less than the second compressed sensing sample number by the predetermined number of compressed sensing samples,
frequency spectrum sensing device.
복수의 센서 각각으로부터 압축센싱 샘플을 획득하는 단계와,
상기 획득된 압축센싱 샘플의 복원을 기초로 상기 획득된 압축센싱 샘플에 대응하는 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계와,
상기 확인된 샘플의 수 및 상기 획득된 압축센싱 샘플을 이용하여 상기 주파수 스펙트럼의 주사용자 사용유무를 확인하는 단계를 포함하고,
상기 최소 압축센싱 샘플의 수를 확인하는 단계는,
상기 주파수 스펙트럼의 평균 성긴 값, 최소 성긴 값, 상기 평균 성긴 값에 대응하는 평균 압축센싱 샘플의 수, 상기 최소 성긴 값에 대응하는 최소 압축센싱 샘플의 수 및 기지정된 압축센싱 샘플의 수의 증가 값을 이용하여, 제1 압축센싱 샘플 수 및 제2 압축센싱 샘플 수 각각에 대한 상기 주파수 스펙트럼의 원신호를 복원하는 단계와,
상기 제1 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호와 상기 제2 압축센싱 샘플 수에 대응하는 원신호의 교차상관 값이 미리 지정된 조건을 만족하는 경우, 상기 제1 압축센싱 샘플 수를 상기 주파수 스펙트럼과 관련된 최소 압축센싱 샘플의 수로 확인하는 단계를 포함하고,
상기 제1 압축센싱 샘플 수는 상기 제2 압축센싱 샘플 수 보다 상기 기지정된 압축센싱 샘플 수만큼 적은,
주파수 스펙트럼 센싱 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 비일시적 기록매체.
obtaining a compressed sensing sample from each of a plurality of sensors;
determining the minimum number of compressed sensing samples related to a frequency spectrum corresponding to the obtained compressed sensing sample based on the restoration of the obtained compressed sensing sample;
Using the confirmed number of samples and the obtained compressed sensing samples to confirm whether the main user of the frequency spectrum is used,
The step of confirming the minimum number of compressed sensing samples,
An average coarse value of the frequency spectrum, a minimum coarse value, an average number of compressed sensing samples corresponding to the average coarse value, a minimum number of compressed sensing samples corresponding to the minimum coarse value, and an increase in the number of predetermined compressed sensing samples Restoring the original signal of the frequency spectrum for each of the first number of compressed sensing samples and the number of second compressed sensing samples by using
When the cross-correlation value of the original signal corresponding to the first number of compressed sensing samples and the original signal corresponding to the second number of compressed sensing samples satisfies a predetermined condition, the first number of compressed sensing samples is combined with the frequency spectrum comprising the step of confirming with the number of relevant minimum compressed sensing samples,
The first compressed sensing sample number is less than the second compressed sensing sample number by the predetermined number of compressed sensing samples,
A computer-readable non-transitory recording medium recording a program for executing a frequency spectrum sensing method in a computer.
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Dmitry M. Malioutov외 2인, Sequential Compressed Sensing, IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing, Vol.4, No.2, p.435-444 (2010.04.30.) 1부.* *
Yue Wang 외 2인, A Two-Step Compressed Spectrum Sensing Scheme for Wideband Cognitive Radios, IEEE Global Telecommunications Conference, GLOBECOM 2010 (2010.12.10.) 1부.* *

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