KR102614178B1

KR102614178B1 - 무선 통신 시스템에서의 무선 신호 수신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102614178B1
Application number: KR1020200146392A
Authority: KR
Inventors: 정수엽; 김판수; 유준규; 임경래; 정동현
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2020-11-04
Filing date: 2020-11-04
Publication date: 2023-12-15
Also published as: US11496348B2; KR20220060418A; US20220141073A1

Abstract

무선 통신 시스템에서의 무선 신호 수신 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 통신 노드에 의해 수행되는 무선 신호 수신 방법은, 상기 제1 통신 노드에서 수신한 무선 신호들을 버퍼에 샘플로 저장하는 단계, 복수 개의 부분 상관기(partial correlator)들에 의하여, 상기 저장된 샘플에 대한 부분 상관 연산을 수행하는 단계, 상기 부분 상관 연산의 결과에 대하여, 1차 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하는 단계, 상기 1차 FFT 연산의 결과에 대하여 누적곱(accumulative product) 연산을 수행하는 단계, 상기 누적곱 연산의 결과에 기초하여 2차 FFT 연산을 수행하는 단계, 및 상기 1차 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 동기 추정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 통신 시스템에서의 무선 신호 수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVING WIRELESS SIGNAL IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 데이터 수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 다수의 송신 노드들로부터 데이터를 수신하는 상황에서 발생할 수 있는 데이터 간의 간섭에 강인하며 복잡도가 낮은 데이터 수신 방법 및 장치에 관한 것이다.

사물 인터넷(internet of things, IoT) 기술은, 인터넷을 통해 다양한 사물들을 연결하고, 연결된 사물들이 서로 정보를 교환할 수 있도록 하며, 이를 통해 사물에 대한 정보를 조회하거나 원격으로 제어할 수 있는 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다. 인터넷을 통해 연결되는 사물은 실세계에 존재하는 사물(예를 들어, 온도 센서, 습도 센서, 전등, 스마트폰 등)일 수도 있고, 인터넷 상에 존재하는 가상의 사물(SMS 서비스, 사용자 인식 서비스, 광고 서비스 등)일 수도 있다. 특히 종래의 월드 와이드 웹(world wide web, WWW) 기술을 활용하여 사물의 정보를 조회하거나 사물을 제어하는 서비스를, 웹 기반의 사물인터넷 서비스 또는 사물웹(web of things: WoT) 서비스라고 한다.

IoT를 지원하는 통신 시스템(이하, IoT 통신 시스템)은 연결된 디바이스(device)의 정보 및 기능을 이용하여 다양한 사용자 서비스를 제공할 수 있다. IoT 통신 시스템은 다양한 사물들과 인터넷을 통해 연결될 수 있다. IoT 통신 시스템은 WPAN(wireless personal access network), WBAN(wireless body area network), WiBro(wireless broadband internet), LoRaWan(Long Range Wide-Area Network) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access) 및 Wi-Fi(wireless fidelity) 등에 기반한 무선 통신 시스템일 수 있다.

IoT 통신 시스템은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 이를테면, 통신 시스템에는 다수의 IoT 단말들이 포함될 수 있다. IoT 단말들은 센서 노드로서 센싱 동작을 수행할 수 있다. IoT 단말들은 저궤도 위성 등의 중계 노드와 연결되어 센싱 데이터를 전송할 수 있고, 중계 노드에 전송된 센싱 데이터는 지상 기지국 등으로 전송되어 활용될 수 있다. 여기서, 다수의 통신 노드들로부터 전송된 데이터를 동시에 수신하는 중계 노드에서는, 데이터 간의 간섭이 발생하여 수신 성능 저하가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 다수의 송신 노드들로부터 전송된 다중 데이터들을 수신함에 있어서 데이터 간 간섭의 영향을 줄이면서도 복잡도가 낮은 데이터 수신 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 일시예에 따른 제1 통신 노드에 의해 수행되는 무선 신호 수신 방법은, 상기 제1 통신 노드에서 수신한 무선 신호들을 버퍼에 샘플로 저장하는 단계, 복수 개의 부분 상관기(partial correlator)들에 의하여, 상기 저장된 샘플에 대한 부분 상관 연산을 수행하는 단계, 상기 부분 상관 연산의 결과에 대하여, 1차 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하는 단계, 상기 1차 FFT 연산의 결과에 대하여 누적곱(accumulative product) 연산을 수행하는 단계, 상기 누적곱 연산의 결과에 기초하여 2차 FFT 연산을 수행하는 단계, 및 상기 1차 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 동기 추정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는, 상기 1차 FFT 연산의 결과를 제1 길이만큼 수집하는 단계, 및 상기 수집된 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 2차원 매트릭스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 2차원 매트릭스는 상기 1차 FFT 연산의 길이 만큼의 열과, 동기 헤더(Synchronization Header, SHR) 길이 만큼의 행을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는, 상기 1차 FFT 연산에 따라 생성되는 복수 개의 1차 FFT 결과 벡터들에 기초하여 복수 개의 임시 벡터들을 생성하는 단계, 상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n-1 번째 임시 벡터에 대하여 공액(conjugate) 연산을 수행하는 단계, 상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n 번째 임시 벡터와 상기 공액 연산의 결과를 곱하여 곱연산 항을 생성하는 단계, 및 상기 곱연산 항을 복수 개 가산 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는, 상기 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 제1 탐색 구간을 설정하는 단계, 및 상기 1차 FFT 연산의 결과 중에서 상기 제1 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 상기 누적곱 연산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 2차 FFT 연산을 수행하는 단계는, 상기 누적곱 연산의 결과, 누적값이 가장 큰 구간을 확인하는 단계, 상기 누적값이 가장 큰 구간을 포함하는 제2 탐색 구간을 설정하는 단계, 및 상기 제2 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 2차 FFT 연산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 동기 추정을 수행하는 단계는, 상기 1차 FFT 연산에서의 최대값, 상기 1차 FFT 연산의 크기, 상기 부분 상관 연산의 길이, 상기 2차 FFT에서의 최대값, 및 2차 FFT 크기 등에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset, CFO)을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른, 통신 시스템에서 무선 신호를 수신하는 제1 통신 노드는, 프로세서(processor), 복수 개의 부분 상관기(partial correlator)들, 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory), 및 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 제1 통신 노드가, 상기 제1 통신 노드에서 수신한 무선 신호들을 버퍼에 샘플로 저장하고, 상기 복수 개의 부분 상관기들에 의하여, 상기 저장된 샘플에 대한 부분 상관 연산을 수행하고, 상기 부분 상관 연산의 결과에 대하여, 1차 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하고, 상기 1차 FFT 연산의 결과에 대하여 누적곱(accumulative product) 연산을 수행하고, 상기 누적곱 연산의 결과에 기초하여 2차 FFT 연산을 수행하고, 그리고 상기 1차 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 동기 추정을 수행하는 것을 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 1차 FFT 연산의 결과를 제1 길이만큼 수집하고, 그리고 상기 수집된 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 2차원 매트릭스를 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 1차 FFT 연산에 따라 생성되는 복수 개의 1차 FFT 결과 벡터들에 기초하여 복수 개의 임시 벡터들을 생성하고, 상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n-1 번째 임시 벡터에 대하여 공액(conjugate) 연산을 수행하고, 상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n 번째 임시 벡터와 상기 공액 연산의 결과를 곱하여 곱연산 항을 생성하고, 그리고 상기 곱연산 항을 복수 개 가산 연산하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 제1 탐색 구간을 설정하고, 그리고 상기 1차 FFT 연산의 결과 중에서 상기 제1 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 상기 누적곱 연산을 수행하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 누적곱 연산의 결과, 누적값이 가장 큰 구간을 확인하고, 상기 누적값이 가장 큰 구간을 포함하는 제2 탐색 구간을 설정하고, 그리고 상기 제2 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 2차 FFT 연산을 수행하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가, 상기 1차 FFT 연산에서의 최대값, 상기 1차 FFT 연산의 크기, 상기 부분 상관 연산의 길이, 상기 2차 FFT에서의 최대값, 및 2차 FFT 크기 등에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset, CFO)을 추정하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 수신기는 복수개의 부분 상관기들을 통한 사전 부분 상관 연산 및 그에 이은 1차 FFT 연산, 누적곱 연산, 및 2차 FFT 연산 등을 통하여 효과적으로 무선 신호 감지 동작을 수행할 수 있다.

상기한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 수신기는 다수의 통신 노드들로부터 전송된 데이터를 동시에 수신하는 상황에서 발생할 수 있는 데이터 간의 간섭에 강인하며 복잡도가 낮은 무선 신호 감지 동작을 수행할 수 있다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 송신기의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 수신기의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 수신기에 포함되는 신호 감지부의 일 실시예를 설명하기 위한 구조도이다.
도 6은 본 발명에 따른 신호 감지부의 동작 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.

명세서 전체에서 망(network)은, 예를 들어, WiFi(wireless fidelity)와 같은 무선인터넷, WiBro(wireless broadband internet) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access)와 같은 휴대인터넷, GSM(global system for mobile communication) 또는 CDMA(code division multiple access)와 같은 2G 이동통신망, WCDMA(wideband code division multiple access) 또는 CDMA2000과 같은 3G 이동통신망, HSDPA(high speed downlink packet access) 또는 HSUPA(high speed uplink packet access)와 같은 3.5G 이동통신망, LTE(long term evolution)망 또는 LTE-Advanced망과 같은 4G 이동통신망, 및 5G 이동통신망 등을 포함할 수 있다.

명세서 전체에서 단말(terminal)은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

여기서, 단말로 통신이 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등을 사용할 수 있다.

명세서 전체에서 기지국(base station)은 접근점(access point), 무선 접근국(radio access station), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 통신 시스템은 복수 개의 통신 노드들, 및 상기 복수 개의 통신 노드들로부터 신호를 수신하여 중계하는 중계 노드를 포함할 수 있다. 중계 노드는 게이트웨이(gateway, GW)일 수 있다. 중계 노드는 통신위성, 저고도 통신위성, 액세스 포인트(access point), 무선 액세스 스테이션(radio access station), 노드 B(node B), 고도화 노드B(evolved nodeB), 송수신 기지국(base transceiver station), MMR(mobile multihop relay)-BS, 코디네이터(coordinator) 등을 지칭할 수 있다. 또는, 중계 노드는 기지국, 접근점, 무선 접근국, 노드B, eNodeB, 송수신 기지국, MMR-BS 및 코디네이터 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

통신 노드들은 이동국(mobile station), 이동 단말(mobile terminal), 가입자국(subscriber station), 휴대 가입자국(portable subscriber station), 사용자 장치(user equipment), 접근 단말(access terminal), 종단-디바이스(end-device) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, 이동국, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자국, 사용자 장치, 접근 단말 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다. 여기서, 통신 노드들은 사물에 부착되어 통신 가능한 센서를 포함할 수 있다. 통신 가능한 센서들을 센서 노드라 칭할 수 있다. 사물에 부착된 센서 노드들은 사물 인터넷(IoT) 구현에 이용될 수 있다.

통신 노드들은 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 태블릿(tablet) PC, 무선전화기(wireless phone), 모바일폰(mobile phone), 스마트 폰(smart phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB (digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생 기기(digital audio player), 디지털 영상 녹화기(digital picture recorder), 디지털 영상 재생기(digital picture player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player) 등일 수 있다. 복수개의 통신 노드들 각각은 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.

도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.

프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 통신 시스템은 중계 노드 및 복수개의 통신 노드들을 포함할 수 있다. 중계 노드와 통신 노드들 사이의 통신은 전이중(Full-Duplex) 방식에 의해 이루어질 수 있다. 전이중 방식에 의할 경우, 중계 노드와 단말들 각각이 동시에 양방향으로 데이터를 송수신할 수 있기 때문에 통신 속도가 향상될 수 있다.

복수개의 통신 노드들은 CDMA(code division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, WCDMA(wideband CDMA) 기반의 통신 프로토콜, TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, FDMA(frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, Filtered OFDM 기반의 통신 프로토콜, OFDMA(orthogonal frequency division multiple access) 기반의 통신 프로토콜, SC(single carrier)-FDMA 기반의 통신 프로토콜, NOMA(Non-orthogonal Multiple Access), GFDM(generalized frequency division multiplexing) 기반의 통신 프로토콜, FBMC(filter bank multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, UFMC(universal filtered multi-carrier) 기반의 통신 프로토콜, SDMA(Space Division Multiple Access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.

통신 시스템은 WPAN 기반의 무선 통신 시스템일 수 있다. 하지만, 실시예가 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 통신 시스템은 WBAN(wireless body area network), WiBro(wireless broadband internet), LoRaWan(Long Range Wide-Area Network) 또는 WiMax(world interoperability for microwave access), Sigfox 및 Wi-Fi(wireless fidelity) 등에 기반한 무선 통신 시스템일 수 있다. 또는 통신 시스템은 BLE(Bluetooth low energy), ZigBee, Z-Wave, NFC(near field communication) 및 RFID(radio frequency identification) 등에 기반한 무선 통신 시스템일 수 있다.

다음으로, 사물 인터넷(NB-IoT) 통신 기술들이 설명될 것이다. 여기서, 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.

초기의 사물 인터넷 통신은 주로 국소 지역을 대상으로 하는 센서 및 RFID(radio frequency identification) 네트워크에서 출발했으나, 점차 응용의 목적 및 특성이 다양해짐에 따라 각종 유/무선 네트워크를 통해 구현되고 있다. 특히 이동 가능한 IoT 장치에 대한 서비스 고려, 도서, 산간 및 해양 등을 포함하는 광범위한 지역에서의 서비스 지원, 네트워크 도입 및 운영 시의 비용제한, 네트워크 유지보수의 용이성, 신뢰도 높은 데이터 전송을 위한 보안, 그리고 서비스 품질 보장 등을 고려하여 종래 구축된 이동통신 네트워크를 기반으로 하는 IoT 통신 시스템 개발의 필요성이 커지고 있다.

IoT 통신 시스템은 종래 인간 사용자 중심의 이동 통신 시스템과 다른 특징을 갖는다. 일례로, IoT 장치(단말이라고도 칭함)는 극소 데이터를 간헐적으로(필요에 따라서는 단주기도 가능) 송수신할 수도 있고, 전원 공급 등이 용이하지 않을 수도 있으므로 초저전력 동작을 지원해야 할 수도 있다. 또한 IoT 장치에 따라서는 이동성에 대한 지원이 필요할 수도 있고, 특정 장소에 고정적으로 부착되어 사용될 수도 있다.

IoT 장치는 이동성 지원이 필요할 수도 있고, 상황에 따라서는 고정적으로 사용될 수도 있다. 또한 수많은 IoT 장치가 동시에 IoT 통신망과 연결될 수도 있다. IoT 장치의 전형적인 예로는 이동통신 모듈이 탑재된 스마트 미터(meter), 자판기(vending machine) 등의 형태가 고려되었고, 최근에는 사용자의 조작이나 개입 없이도 설치된 위치 및 사용 환경에 따라 자동으로 네트워크에 접속하여 통신을 수행하는 형태로도 고려되고 있다.

이러한 특징들로 인해 종래 이동 통신 시스템을 이용한 IoT 통신망 구축에 대한 연구가 활발하며 특히 전세계적으로 가장 많이 적용된 이동 통신 시스템 방식인 3GPP LTE 통신 시스템을 활용한 IoT 통신 시스템인 NB-IoT가 많은 주목을 받고 있다. NB-IoT는 인밴드(in-band), 가드밴드(guard band), 독립(stand-alone)의 세 가지 운용 모드를 지원하며, 동일한 요구사항이 적용된다. 인밴드 모드의 NB-IoT는 LTE 대역 내 자원 중 일부를 NB-IoT에 할당하여 운용할 수 있고, 가드밴드 모드의 NB-IoT는 LTE의 보호 주파수 대역을 활용하며, NB-IoT 반송파(carrier)를 LTE의 가장자리 부반송파에 최대한 가깝게 배치할 수 있다. 독립 모드의 NB-IoT는 GSM(global system for mobile communications) 대역 내 일부 반송파를 별도로 할당하여 운영할 수 있다.

한편, 저전력 운용이 요구되는 IoT 장치들을 광범위한 지역에서 활용하기 위한 IoT 통신망 기술로서, 저전력 장거리(Low-Power Wide-Arae, LPWA) 통신기술이 연구되고 있다. LPWA 통신기술은 낮은 전력을 소모하면서 장거리 통신이 가능한 무선 송수신기 기술을 핵심으로 할 수 있다. LPWA 통신 기술은 도시 지하매설물 모니터링 및 관리시스템, 무인계량기, 지능형 교통서비스, 실시간 모니터링 등 다양한 IoT 서비스에 적용될 수 있다. LPWA 통신 기술 분야에는 스마트 유틸리티 네트워크(smart utility network, SUN) 기술, 또는 저전력 주요시설 모니터링(Low Energy Critical Infrastructure Monitoring, LECIM) 네트워크 기술 등이 연구되고 있다. 이를테면, LECIM 네트워크 기술은 광역으로 분산된 지상, 지중, 수중, 건물 내부 등에 위치한 센서 디바이스들을 연결하는 네트워크 기술을 의미할 수 있다. 이와 같은 센서 디바이스들은 설치 후 유지 보수가 어려운 곳에 위치할 수 있고, 배터리와 같은 독립 전원으로 장시간(예를 들면, 수년 이상) 동작하여야 할 수 있다. 또한, 센서 디바이스들은 변화가 많은 무선 환경 하에서 주기적으로, 또는 특정 상황 발생시 시시때때로 데이터 전송이 가능해야 할 수 있다.

IoT 통신 시스템에서의 통신 노드들은, 사물에 부착되어 통신이 가능한 센서로서 구성될 수 있다. 통신 가능한 센서들을 센서 노드라 칭할 수 있다. 센서 노드들은 초소형 IoT 센서 디바이스들일 수 있다. 센서 노드들은 센싱 동작을 수행하여 데이터를 수집할 수 있다. 또는, 센서 노드들은 센싱 동작을 수행하여 센싱 데이터를 생성하고 전송할 수 있다. 센서 노드들은 무선 센서 네트워크(wireless sensor networks, WSNs)를 구성할 수 있다.

일 실시예에서, IoT 통신 기술이 적용된 통신 노드들 각각은 중계 노드와 직접 통신을 수행할 수 있다. 이를테면, 통신 노드들 각각은 센서 노드들일 수 있으며, 센서 노드들 각각은 중계 노드와 직접 통신을 수행하여 센싱 데이터를 전송할 수 있다. 또는, 센서 노드들 각각은 중계 노드로부터 직접 센싱 동작과 관련된 지시를 포함한 신호를 수신할 수 있다. 다른 실시예에서, IoT 통신 기술이 적용된 통신 노드들은 클러스터를 구성할 수 있다. 클러스터를 구성하는 통신 노드들 중 하나의 통신 노드는 클러스터 헤드(cluster head, CH)일 수 있으며, 그 밖의 통신 노드들은 클러스터 멤버일 수 있다. 클러스터 헤드는 중계 노드 및 클러스터 멤버들과 연결될 수 있다. 대규모 디바이스가 연결되는 무선 통신 네트워크에서는, 트래픽이 몰리는 핫스팟(hot spot)을 피하기 위해 전송 경로 선정 알고리즘을 사용하거나 클러스터를 구성할 수 있다. 이와 같이 구성된 클러스터 구조에 기초한 데이터 전송을 수행함으로써, 중계 노드 또는 게이트웨이(또는 싱크 노드)로 다량의 무선통신 연결이 되지 않도록 할 수 있다. 클러스터 기반 라우팅 프로토콜에서는 네트워크 내의 통신 노드들이 그룹화되어 몇 개의 클러스터를 구성하고, 각 클러스터는 중계 노드 또는 게이트웨이와 통신할 수 있는 하나의 클러스터 헤드(cluster head, CH)를 유지하고, 나머지 통신 노드들은 클러스터 멤버(cluster member, CM)가 되어 계층적인 네트워크 구조를 형성할 수 있다. 클러스터 헤드는 클러스터 멤버들로부터 데이터를 수신할 수 있다. 통신 시스템은 복수의 클러스터들을 포함할 수 있으며, 각각의 클러스터에 포함되는 클러스터 헤드들은 클러스터 멤버로부터 수신된 데이터를 취합하여 중계 노드 또는 게이트웨이로 전송할 수 있다.

IoT 통신 시스템을 구성하는 센서 노드들은 다양한 종류의 센서 디바이스로서 구성될 수 있다. 이를테면, 센서 노드는 위치 센서 노드일 수 있다. 위치 센서 노드는, 통신 시스템에서 추적하고자 하는 화물 또는 컨테이너 등의 위치 확인 등을 위하여 활용될 수 있다. 또는, 센서 노드는 수량(water quantity) 센서 노드일 수 있다. 수량 센서 노드는 통신 시스템에서 관리하고자 하는 물탱크나 댐 등의 수량 확인 등을 위하여 활용될 수 있다. 또는, 센서 노드들은 산불 예방 및 대응을 위해 넓은 지역에 대규모로 무작위 살포되는 다수의 센서 노드들일 수 있다. 이 경우, 센서 노드들은 풍속 센서 노드, CO2 센서 노드, 습도 센서 노드, 온도 센서 노드, 풍향 센서 노드 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 센서 노드들은 인간의 접근이 어려운 산속 등의 환경에서 산불 예측, 산불 진행 방향 탐지, 잔불 감지 등 산불 서비스를 위하여 살포되어 운용될 수 있다. 다양한 종류의 센서 디바이스로 구성되는 IoT 통신 시스템에 대하여 설명하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않는다.

일 실시예에서, IoT 기술이 적용된 센서 노드들은 저궤도 위성 등의 중계 노드와 연결되어 센싱 데이터를 전송할 수 있고, 전송된 센싱 데이터는 지상 기지국 등으로 전송되어 활용될 수 있다. 센서 노드들은 넓은 지역에 분포할 수 있고, 각 지역에서 수행된 센싱 동작에 기초하여 생성된 센싱 데이터를 저궤도 위성으로 전송할 수 있다. 센서 노드들은 설치 후 유지보수와 별도 전원 공급 없이, 배터리와 같은 독립 전원으로 장기간 동작하여야 할 수 있다. 또한, 센서 노드들은 변화가 많은 무선 환경 하에서 주기적으로, 또는 특정 상황 발생시 시시때때로 데이터 전송이 가능해야 할 수 있다. 또한, 지상에서 저궤도 위성으로 데이터를 전송하기 위해서는 장거리 데이터 전송이 가능해야 할 수 있다. 이와 같은 센서 노드들의 동작은 LPWA 통신 기술에 기반하여 수행될 수 있다. 이를테면, 센서 노드들은 센싱 데이터를 저속 데이터의 형태로 저궤도 위성으로 전송할 수 있다. 또는, 센서 노드들은 센싱 데이터를 버스트 데이터의 형태로 저궤도 위성으로 전송할 수 있다. 저궤도 위성은 센서 노드들에서 전송된 센싱 데이터를 수신 및 복조할 수 있다. 저궤도 위성은 복조된 데이터를 지상 기지국으로 전송할 수 있다. 지상 기지국은 저궤도 위성에서 전송된 데이터를 수신하여 수집 및 활용할 수 있다. 본 실시예에서는 센서 노드가 저궤도 위성과 연결되어 센싱 데이터를 전송하는 상황을 예시로 들어 설명하였으나, 이는 설명을 위한 하나의 예시일 뿐 본 발명의 실시예는 여기에 국한되지 않는다. 즉, 센서 노드로부터 센싱 데이터를 수신하여 지상 기지국 등으로 전송하는 중계 노드는 저궤도 위성 외에도 다양한 형태로 실시될 수 있다.

IoT 통신 시스템에서, 중계 노드는 다수의 통신 노드들로부터 전송된 데이터를 수신, 처리, 및 전송할 수 있다. 여기서, 다수의 통신 노드들로부터 전송된 데이터를 동시에 수신하는 중계 노드에서는, 데이터 간의 간섭이 발생하여 수신 성능 저하가 발생할 수 있다는 문제점이 있다. 특히, IoT 통신 시스템을 구성하는 통신 노드들의 수가 많아질수록, 중계 노드가 데이터를 수신할 때 간섭이 발생할 가능성이 높아질 수 있다. 본 발명에서는, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 다수의 송신 노드들로부터 전송된 다중 데이터들을 수신함에 있어서 데이터 간 간섭의 영향을 줄이면서도 복잡도가 낮은 데이터 수신 방법 및 장치를 안한다

도 3은 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 송신기의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 3을 참조하면, 통신 시스템의 통신 노드는 신호를 송신하기 위한 송신기(300)를 포함할 수 있다. 송신기(300)는 채널 부호화부(310), 인터리빙부(315), 제1 차동 부호화부(320), 제1 확산 부호화부(325), 제2 차동 부호화부(340), 제2 확산 부호화부(345), 동기 헤더(Synchronization Header, SHR) 삽입부(370), 및 변조부(380)를 포함할 수 있다.

통신 노드가 송신기(300)를 통하여 전송하고자 하는 정보는 페이로드(payload)라 칭할 수 있다. 페이로드가 송신기(300)에 입력되면, 채널 부호화부(310)에서 채널 부호화(channel coding)를 수행할 수 있다. 채널 부호화란, 무선 채널을 통하여 정보를 전송할 때, 이를 수신하는 측이 오류를 검출 및 정정할 수 있도록 신호를 변환하는 것을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 채널 부호화부(310)는 콘볼루션 부호 방식에 기초하여 채널 부호화 동작을 수행할 수 있다. 채널 부호화부(310)에서 부호화된 데이터는 인터리빙부(315)에 입력될 수 있다. 인터리빙부(315)는 채널 부호화부(310)로부터 입력된 데이터에 대해 인터리빙(interleaving) 동작을 수행할 수 있다. 인터리빙이란, 페이딩, 또는 버스트 에러(Burst Error)등의 문제가 발생하기 쉬운 무선 채널 환경 등에서, 비트 에러가 발생할 경우 시간 또는 주파수 상에서 밀집해 있지 않도록 시간 또는 주파수 상에서 분산시키는 동작을 의미할 수 있다. 인터리빙부(315)는 인터리빙을 거친 데이터를 제1 차동 부호화부(320)로 입력할 수 있다. 제1 차동 부호화부(320)는 인터리빙부(315)로부터 입력된 데이터에 대하여 차동 부호화(differential coding)을 수행할 수 있다. 차동 부호화 동작은, 이번 차수의 원데이터(raw data) 값과, 직전 차수에서 연산된 부호값 간의 모듈로-2(modulo-2) 연산을 통하여 이번 차수에서의 부호값을 획득하는 동작을 의미할 수 있다. 제1 차동 부호화부(320)는 차동 부호화를 거친 데이터를 제1 확산 부호화부(325)로 입력할 수 있다.

제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 확산 부호화(spread coding) 또는 대역 확산 부호화(spread-spectrum coding)를 거칠 수 있다. 확산 부호화는, 송신기(300)를 통해 전송되는 데이터의 대역폭(spectral bandwidth)이 넓어지도록, 기 설정된 확산 부호(spread code) 방식 또는 확산 인자(spreading factor)에 기초하여 데이터를 부호화하는 것을 의미할 수 있다. 확산 부호화 방식에 따라 부호화되어 전송된 무선 신호는 보안성이 높고 페이딩(fading)에 강인하다는 특성을 가질 수 있다. 제1 확산 부호화부(325)는 적어도 하나 이상의 확산 부호 방식에 기초하여 확산 부호화를 수행할 수 있다. 이를테면, 제1 확산 부호화부(325)는 골드 코드(gold code) 방식으로 확산 부호화를 수행할 수 있다. 골드 코드 방식은 부호화된 코드 또는 부호어 간의 상관성이 비교적 낮고, 코드의 종류가 비교적 다양하다는 장점을 가지며, 따라서 데이터 송수신 품질을 향상시킬 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 직교 가변 확산 인자(Orthogonal Variable Spreading Factor, OVSF) 코드 방식으로 확산 부호화를 수행할 수 있다. OVSF 코드 방식은 재귀적(recursive) 방식으로 정의될 수 있다. 이를테면, 각각의 부호어는 2개의 분기(branch)에 기초한 연산을 거칠 수 있다. 2개의 분기는 상위 분기(upper branch) 및 하위 분기(lower branch)로 구성될 수 있고, 각각의 분기에는 입력된 부호어의 2배의 길이를 가지는 부호어가 생성될 수 있다. 상위 분기(upper branch)에서 생성되는 부호어는, 모부호(mother code)를 2번 반복함으로써 생성될 수 있다. 한편, 하위 분기(lower branch)에서 생성되는 부호어는, 모부호와 동일한 부분과, 모부호가 반전된 부분을 포함하여 생성될 수 있다. OVSF 코드 방식은, 모부호와 자부호(child code) 간의 관계를 제외한 동일 단계 자부호들 간의 직교성을 보장할 수 있다.

제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화와, OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 모두 수행할 수 있다.

통신 노드가 송신기(300)를 통하여 전송하고자 하는 정보는 페이로드(payload)라 칭할 수 있다. 페이로드가 송신기(300)에 입력되면, 채널 부호화부(310)에서 채널 부호화(channel coding)를 수행할 수 있다. 채널 부호화란, 무선 채널을 통하여 정보를 전송할 때, 이를 수신하는 측이 오류를 검출 및 정정할 수 있도록 신호를 변환하는 것을 의미할 수 있다. 일 실시예에서, 채널 부호화부(310)는 콘볼루션 부호 방식에 기초하여 채널 부호화 동작을 수행할 수 있다. 채널 부호화부(310)에서 부호화된 데이터는 인터리빙부(315)에 입력될 수 있다. 인터리빙부(315)는 채널 부호화부(310)로부터 입력된 데이터에 대해 인터리빙(interleaving) 동작을 수행할 수 있다. 인터리빙이란, 페이딩, 또는 버스트 에러(Burst Error)등의 문제가 발생하기 쉬운 무선 채널 환경 등에서, 비트 에러가 발생할 경우 시간 또는 주파수 상에서 밀집해 있지 않도록 시간 또는 주파수 상에서 분산시키는 동작을 의미할 수 있다. 인터리빙부(315)는 인터리빙을 거친 데이터를 제1 차동 부호화부(320)로 입력할 수 있다. 제1 차동 부호화부(320)는 인터리빙부(315)로부터 입력된 데이터에 대하여 차동 부호화(differential coding)를 수행할 수 있다. 차동 부호화 동작은, 이번 차수의 원데이터(raw data) 값과, 직전 차수에서 연산된 부호값 간의 모듈로-2(modulo-2) 연산을 통하여 이번 차수에서의 부호값을 획득하는 동작을 의미할 수 있다. 제1 차동 부호화부(320)는 차동 부호화를 거친 데이터를 제1 확산 부호화부(325)로 입력할 수 있다.

제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 확산 부호화(spread coding) 또는 대역 확산 부호화(spread-spectrum coding)를 수행할 있다. 확산 부호화는, 송신기(300)를 통해 전송되는 데이터의 대역폭(spectral bandwidth)이 넓어지도록, 기 설정된 확산 부호(spread code) 방식 또는 확산 인자(spreading factor)에 기초하여 데이터를 부호화하는 것을 의미할 수 있다. 확산 부호화 방식에 따라 부호화되어 전송된 무선 신호는 보안성이 높고 페이딩(fading)에 강인하다는 특성을 가질 수 있다. 제1 확산 부호화부(325)는 적어도 하나 이상의 확산 부호 방식에 기초하여 확산 부호화를 수행할 수 있다. 확산 부호화를 거친 부호어의 길이는 확산 인자(spreading factor, SF)의 크기에 따라 증가할 수 있다.

이를테면, 제1 확산 부호화부(325)는 골드 코드(gold code) 방식으로 확산 부호화를 수행할 수 있다. 골드 코드 방식은 부호화된 코드 또는 부호어 간의 상관성이 비교적 낮고, 코드의 종류가 비교적 다양하다는 장점을 가지며, 따라서 데이터 송수신 품질을 향상시킬 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 직교 가변 확산 인자(Orthogonal Variable Spreading Factor, OVSF) 코드 방식으로 확산 부호화를 수행할 수 있다. OVSF 코드 방식은 재귀적(recursive) 방식으로 정의될 수 있다. 이를테면, 각각의 부호어는 2개의 분기(branch)에 기초한 연산을 거칠 수 있다. 2개의 분기는 상위 분기(upper branch) 및 하위 분기(lower branch)로 구성될 수 있고, 각각의 분기에는 입력된 부호어의 2배의 길이를 가지는 부호어가 생성될 수 있다. 상위 분기(upper branch)에서 생성되는 부호어는, 모부호(mother code)를 2번 반복함으로써 생성될 수 있다. 한편, 하위 분기(lower branch)에서 생성되는 부호어는, 모부호와 동일한 부분과, 모부호가 반전된 부분을 포함하여 생성될 수 있다. OVSF 코드 방식은, 모부호와 자부호(child code) 간의 관계를 제외한 동일 단계 자부호들 간의 직교성을 보장할 수 있다.

제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제1 확산 부호화부(325)는 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화와, OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 모두 수행할 수 있다. 또는 제1 확산 부호화부(325)는 이외에도 다양한 확산 부호화 방식에 기초하여 제1 차동 부호화부(320)로부터 입력된 데이터에 대한 확산 부호화를 수행할 수 있다.

한편, 통신 노드는 송신기(300)를 통하여 페이로드를 전송하고자 할 때, 이를 수신하는 수신단에서 용이하게 동기를 확인하고 페이로드를 복원할 수 있도록 동기 헤더(Synchronization Header, SHR)를 함께 전송할 수 있다. SHR은 프리앰블(preamble) 필드와 SFD(Start-of-Frame Delimiter) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 프리앰블 필드는 신호를 전송하는 송신기(300)와 이를 수신하는 수신단 간의 전송 타이밍을 동기화하는 데에 사용될 수 있다. SFD 필드는 프리앰블의 종료 및 프레임의 시작을 지시할 수 있다.

SHR이 송신기(300)에 입력되면, 제2 차동 부호화부(340)는 입력된 SHR에 대하여 차동 부호화를 수행할 수 있다. 제2 차동 부호화부(340)는 차동 부호화를 거친 데이터를 제2 확산 부호화부(345)로 입력할 수 있다. 제2 확산 부호화부(345)는 제2 차동 부호화부(340)로부터 입력된 데이터에 대하여 확산 부호화 또는 대역 확산 부호화를 수행할 수 있다. 확산 부호화를 거친 부호어의 길이는 확산 인자(spreading factor, SF)의 크기에 따라 증가할 수 있다. 이를테면, 제2 확산 부호화부(345)는 제2 차동 부호화부(340)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제2 확산 부호화부(345)는 제2 차동 부호화부(340)로부터 입력된 데이터에 대하여 OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 수행할 수 있다. 또는, 제2 확산 부호화부(345)는 제2 차동 부호화부(340)로부터 입력된 데이터에 대하여 골드 코드 방식에 따른 확산 부호화와, OVSF 코드 방식에 따른 확산 부호화를 모두 수행할 수 있다. 또는 제2 확산 부호화부(345)는 이외에도 다양한 확산 부호화 방식에 기초하여 제2 차동 부호화부(340)로부터 입력된 데이터에 대한 확산 부호화를 수행할 수 있다.

제1 확산 부호화부(325)에서 출력된 데이터와 제2 확산 부호화부(345)에서 출력된 데이터는 SHR 삽입부(370)로 입력될 수 있다. SHR 삽입부(370)는 채널 부호화부(310), 인터리빙부(315), 제1 차동 부호화부(320) 및 제1 확산 부호화부(325)를 거쳐 부호화된 페이로드와, 제2 차동 부호화부(340) 및 제2 확산 부호화부(345)를 거쳐 부호화된 SHR를 연결할 수 있다. 구체적으로는, SHR 삽입부(370)는 페이로드의 부호 이전에 SHR의 부호를 삽입하여 하나의 연결된 데이터를 출력할 수 있다.

SHR 삽입부(370)에서 출력된 데이터는 변조부(380)로 입력될 수 있다. 변조부는 부호화된 데이터를 무선 채널을 통해 전송하기 위하여 변조 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 변조부(380)는 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 방식에 따른 변조 동작을 수행할 수 있다. 그러나 이는 설명을 위한 하나의 예시일 뿐 본 발명의 실시예는 여기에 국한되지 않는다. 변조부(380)에서 변조된 데이터는 무선 신호의 형태로 전송될 수 있다.

일 실시예에서, 통신 시스템에 포함되는 IoT 센싱 디바이스 등의 센싱 노드는 센싱 동작을 수행하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 센싱 노드는 센싱 데이터를 포함하는 페이로드를 저궤도 위성 등의 중계 노드로 전송하고자 할 수 있다. 이를 위하여, 센싱 노드는 페이로드 및 SHR을 송신기(300)에 입력할 수 있다. 송신기(300)에 입력된 페이로드는 채널 부호화부(310), 인터리빙부(315), 제1 차동 부호화부(320) 및 제1 확산 부호화부(325)를 거쳐 부호화될 수 있고, 송신기(300)에 입력된 SHR은 제2 차동 부호화부(340) 및 제2 확산 부호화부(345)를 거쳐 부호화될 수 있다. 부호화된 SHR과 페이로드는 서로 연결되고 함께 변조되어 무선 신호의 형태로 전송될 수 있다. 센싱 데이터와 SHR 등을 포함하여 송신기(300)에서 송신된 무선 신호는, 중계 노드에 포함되는 수신기 등에서 수신될 수 있다.

도 4는 통신 시스템의 통신 노드에 포함되는 수신기의 일 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4를 참조하면, 통신 시스템의 중계 노드는 통신 시스템을 구성하는 다른 통신 노드들로부터 전송되는 무선 신호를 수신하기 위한 수신기(400)를 포함할 수 있다. 수신기(400)는 신호 감지부(410), 초기 CFO(initial Carrier Frequency Offset) 복원부(420), 복조부(430), 차동 복호화부(440), 역인터리빙부(450), 및 채널 복호화부(460) 등을 포함할 수 있다.

신호 감지부(410)는 다른 통신 노드들에서 전송하여 수신된 무선 신호에 대한 감지 동작을 수행할 수 있다. 수신된 무선 신호는 도 3을 참조하여 설명한 송신기(300)에서 송신한 무선 신호와 동일 또는 유사할 수 있다. 신호 감지부(410)는 수신된 무선 신호에 기초하여, 무선 신호를 전송한 송신단과의 동기를 맞출 수 있다. 이를테면, 신호 감지부(410)는 수신된 무선 신호에서 SHR에 해당하는 부분에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 또는 동기 타이밍 등을 확인할 수 있다. 신호 감지부(410)의 구체적인 동작 방법은 도 5 및 6을 참조하여 설명한다.

신호 감지부(410)에서 무선 신호를 감지하고 CFO를 확인하면, 초기 CFO 복원부(420)는 확인된 CFO 값에 기초하여 CFO 복원(CFO recovery) 동작을 수행할 수 있다. 초기 CFO 복원부(420)는 데이터를 송신한 송신단에서 데이터를 전송할 때 사용한 초기 주파수를 확인할 수 있다.

수신기(400)는 확인된 동기 타이밍 또는 확인된 초기 주파수 등에 기초하여 페이로드 복원 동작을 수행할 수 있다. 수신기(400)에 포함되는 복조부(430)에서는 수신된 무선 신호의 페이로드에 해당하는 부분에 대하여 복조 동작을 수행할 수 있다. 복조부(430)에서의 복조 동작은 도 3을 참조하여 설명한 변조부(380)에서의 변조 동작에 대응될 수 있다. 이를테면, 복조부(430)는 BPSK 방식에 따른 복조 동작을 수행할 수 있다. 차동 복호화부(440)는 복조부(430)에서 복조된 데이터에 대한 복호화 동작을 수행할 수 있다. 차동 복호화부(440)에서의 복호화 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 제1 차동 부호화부(320)에서의 차동 부호화 동작에 대응될 수 있다. 이를테면, 차동 복호화부(440)에서의 복호화 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 제1 차동 부호화부(320)에서의 차동 부호화 동작의 역동작일 수 있다. 차동 복호화부(440)에서 복호화를 거친 데이터는 역인터리빙부(450)에 입력될 수 있다. 역인터리빙부(450)는 역인터리빙(deinterleaving) 동작을 수행할 수 있다. 역인터리빙부(450)에서의 역인터리빙 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 인터리빙부(315)에서의 인터리빙 동작에 대응될 수 있다. 이를테면, 역인터리빙부(450)에서의 역인터리빙 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 인터리빙부(315)에서의 인터리빙 동작의 역동작일 수 있다. 역인터리빙부(450)에서의 인터리빙을 거친 데이터는 채널 복호화부(460)에 입력될 수 있다. 채널 복호화부(460)는 채널 복호화(channel decoding) 동작을 수행할 수 있다. 채널 복호화부(460)에서의 채널 복호화 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 채널 부호화부(310)에서의 채널 부호화 동작에 대응될 수 있다. 이를테면, 채널 복호화부(460)에서의 채널 복호화 동작은, 도 3을 참조하여 설명한 채널 부호화부(310)에서의 채널 부호화 동작의 역동작일 수 있다. 채널 복호화부(460)에서 채널 복호화를 거친 데이터는, 도 3을 참조하여 설명한 송신기(300)에서 전송하고자 한 페이로드와 동일할 수 있다.

일 실시예에서, 통신 시스템에 포함되는 IoT 센싱 디바이스 등의 센싱 노드는 센싱 데이터를 포함하는 페이로드와 SHR로부터 부호화 및 변조된 무선 신호를 저궤도 위성 등의 중계 노드로 전송할 수 있다. 중계 노드의 수신기(400)는 전송된 무선 신호를 수신할 수 잇다. 수신기(400)는 신호 감지부(410) 및 초기 CFO 복원부 등에서의 동작에 기초하여 동기 타이밍 및 초기 주파수를 확인할 수 있다. 수신기(400)는 확인된 동기 타이밍 또는 확인된 초기 주파수 등에 기초하여 페이로드 복원 동작을 수행할 수 있다. 복조부(430), 차동 복호화부(440), 역인터리빙부(450) 및 채널 복호화부(460)를 거쳐 복원된 페이로드는, 센싱 노드가 전송하고자 했던 센싱 데이터를 포함할 수 있다. 중계 노드는 페이로드에 포함된 센싱 데이터를 저장장치에 저장하거나, 또는 별도의 서버로 전송할 수 있다. 페이로드에 포함된 센싱 데이터는, 중계 노드로부터 지상 기지국 등으로 전송되어 활용될 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 수신기에 포함되는 신호 감지부의 일 실시예를 설명하기 위한 구조도이다.

도 5를 참조하면 본 발명에 따른 통신 시스템의 통신 노드는, 다른 통신 노드로부터 전송된 무선 신호를 수신하기 위한 수신기를 포함할 수 있다. 수신기는 수신된 무선 신호에 대한 감지 동작을 수행하는 신호 감지부를 포함할 수 있다. 여기서 수신기 및 신호 감지부는 도 4를 참조하여 설명한 수신기(400) 및 신호 감지부(410)와 동일 또는 유사할 수 있다.

신호 감지부는 다른 통신 노드들에서 전송하여 수신된 무선 신호에 대하여 데이터 감지 동작을 수행할 수 있다. 수신된 무선 신호는 도 3을 참조하여 설명한 송신기(300)에서 송신한 무선 신호와 동일 또는 유사할 수 있다. 신호 감지부는 수신된 무선 신호에 기초하여, 무선 신호를 전송한 송신단과의 동기를 맞출 수 있다. 신호 감지부는 수신된 무선 신호에서 SHR에 해당하는 부분에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(Carrier Frequency Offset, CFO) 또는 동기 타이밍 등을 확인할 수 있다.

신호 감지부는 버퍼부(510), 부분 상관부(520), 제1 FFT부(530), 누적곱 연산부(570), 제2 FFT부(580), 비교값 연산부(590) 및 임계값부(595) 등을 포함할 수 있다. 신호 감지부에 포함되는 각 구성요소들의 구체적인 특징 및 동작 방법은 도 5 및 도 6을 함께 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 신호 감지부의 동작 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5 및 6을 참조하면, 본 발명에 따른 신호 감지부의 일 실시예에서, 통신 노드에 포함되는 수신기는 다른 통신 노드의 송신기에서 전송된 무선 신호를 수신할 수 있다. 수신기에 포함되는 버퍼부(510)는, 수신기에 수신된 무선 신호를 샘플로서 버퍼에 저장할 수 있다(S610). 여기서, 버퍼부(510)가 저장하는 샘플의 길이는, 송신기에서 전송된 무선 신호의 길이보다 길게 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 버퍼부(510)는 송신기에서 전송된 무선 신호의 길이의 2배에 해당하는 길이만큼 샘플을 저장할 수 있다. 버퍼부(510)에 저장되는 샘플의 크기가 너무 작을 경우, 신호 감지부의 무선 신호 감지 동작이 원활하지 않을 수 잇다. 한편, 버퍼부(510)에 저장되는 샘플의 크기가 너무 클 경우, 수신기 또는 통신 시스템의 효율성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 버퍼부(510)가 송신기에서 전송된 무선 신호의 길이의 2배에 해당하는 길이만큼의 샘플을 저장할 경우, 신호 감지 성공률을 향상시키는 효과를 얻으면서도 수신기 또는 통신 시스템의 효율성이 과도하게 저하되는 것을 막을 수 있다. 이를 위하여, 수신기는 송신기에서 전송되는 무선 신호의 길이 또는 크기를 사전에 미리 지시받을 수 있다.

버퍼부(510)는 복수 개의 샘플들을 저장할 수 있다. 이를테면, 버퍼부(510)는 도 3을 참조하여 설명한 송신기(300)의 제1 확산 부호화부(325) 또는 제2 확산 부호화부(345)에 적용된 확산 지수(Spread Factor, SF)와 동일한 수량만 큼의 샘플들을 저장할 수 있다. 신호 감지부가 동기 확인 동작을 수행하기 위해서는 각각의 무선 신호에 포함되는 SHR에 대한 감지가 필요할 수 있다. 송신기에서 최초에 페이로드와 같이 전송하고자 했던 SHR의 길이를 Lp라고 했을 때, 제2 확산 부호화부(345)에서의 확산 부호화 연산을 거친 SHR은 Lp × SF 만큼의 크기로 확산되었을 수 있다. 즉, 신호 감지부가 처리해야 하는 연산은 SF개 단위로 Lp번 반복한 Lp × SF개 만큼일 수 있다. 이 때, 크기가 SF개인 데이터에 대하여 Lp번 반복하여 FFT를 수행하는 것은 비효율적이고 복잡도가 높을 수 있다. 한편, 본 발명에서는 큰 규모의 데이터에 대하여 FFT를 수행하는 것이 아니라, 사전에 부분 상관기들(510)을 거치며 크기가 줄어든(reduced size) 데이터에 대하여 FFT를 수행하도록 함으로써, FFT 연산의 복잡도를 낮추고 효율성을 높일 수 있다.

부분 상관부(520)는 버퍼부(510)에 저장된 데이터에 대하여 부분 상관을 수행할 수 있다(S620). 이를 위하여, 부분 상관부(520)는 적어도 하나 이상의 부분 상관기들(partial correlators)(521~529)을 포함할 수 있다. 각각의 부분 상관기들(521~529)은 길이 w 만큼의 신호에 대한 상관을 수행할 수 있다. 이를 위해, 통신 시스템의 수신기(600)는 SF/w 개 만큼의 부분 상관기들(521~529)을 포함할 수 있다. SF/w 개만큼의 부분 상관기들(521~529)을 포함하는 부분 상관부(520)는 SF/w 개만큼의 부분 상관 연산 결과들을 출력하여 제1 FFT부(530)로 전달할 수 있다. 제1 FFT부(530)에서는 1차 FFT 연산이 수행될 수 있다(S630). 제1 FFT부(530)에서 수행되는 FFT 연산은 부분 상관부(520)에서 전달된 각각의 부분 상관 연산 결과들에 대한 부분적 FFT 연산일 수 있다.

부분적 FFT 연산 결과로서, FFT 결과 벡터들이 출력될 수 있다. 출력된 FFT 결과 벡터들은, 이를테면 PartialCorrTab[SHR길이][FFT길이]와 같이 표현될 수 있다. 이는, 한 개의 수신 샘플에 대한 FFT 결과가 가로축(1차원)에 먼저 저장되고, 이를 SHR 샘플 길이만큼 반복함으로써 세로축(2차원)으로 확장되는 것으로 볼 수 있다.

제1 FFT부(530)에서 출력된 FFT 결과 벡터(PartialCorrTab)들이 SHR 길이만큼 수집됨으로써 하나의 2차원 매트릭스를 구성할 수 있다. 이를테면, 2차원 매트릭스인 PartialCorrTab[SHR길이][FFT길이]가 구성될 수 있다. 이와 같이 구성된 PartialCorrTab[SHR길이][FFT길이]의 FFT 결과값 구역에서, 피크값을 찾는 신호처리 과정이 수행될 수 있다. 이를테면, 피크값을 찾는 신호처리 과정을 수행하기 위해, 임시적으로 PartialCorrTab[SHR길이][peak 후보]의 데이터가 ptrFFTVector[n] 벡터로 옮겨질 수 있다.

이와 같이 생성된 임시 벡터(ptrFFTVector[n])들에 대하여 누적곱 연산(accumulative product) 연산이 수행될 수 있다(S640). 수학식 1은 S640 단계에서 수행되는 누적곱 연산의 일 실시예를 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 임시 벡터들에 대한 누적곱 연산은, 먼저 n-1 번째 임시 벡터(ptrFFTVector[n-1])에 대하여 conjugate 연산을 수행하고, 이를 n번째 임시 벡터(ptrFFTVector[n-1])와 곱함으로써 수행될 수 있다. 이와 같은 연산이 n=1일 때부터 n=Lp일 때까지 수행되어 모든 연산 결과들이 더해질 수 있다. 이러한 연산은, 실제 회로 상에서는 도 5에 도시된 복수 개의 곱셈 회로들(551~559) 및 덧셈기(570)에 의해 수행될 수 있다.

여기서, 모든 1차 FFT 길이만큼 누적곱 연산이 수행될 경우 연산 자원이 많이 소모될 수 있다. 따라서, 모든 1차 FFT 길이가 아닌 일부 선택된 Lp개의 FFT 결과들에 대해서만 누적곱 연산이 수행될 수 있다. 이를테면, 1차 FFT 결과들 중에서 피크(peak) 값이 나올 가능성이 높은 1차 FFT 결과 및 그 주변의 제1 탐색 구간 내에 해당하는 FFT 결과들에 대하여 누적곱 연산이 수행될 수 있다. 누적곱 연산 결과, 가장 큰 누적값을 가지는 구간(kProdMax)이 확인될 수 있다. kProdMax 구간 및 그 주변의 일부 구간이 제2 탐색 구간으로 설정될 수 있다. 제2 탐색 구간에 대하여 2차 FFT 연산이 수행될 수 있다(S650).

여기서, 1차 FFT 연산 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 CFO 값이 추정될 수 있다(S660). 이를테면, 수학식 2와 같은 연산을 통하여 CFO 값이 추정될 수 있다.

수학식 2를 참조하면, 1차 FFT에서의 최대값과 1차 FFT 크기, 그리고 부분상관의 길이와, 2차 FFT에서의 최대값과 2차 FFT 크기 및 SF 값 등에 기초하여 CFO 값이 추정될 수 있다.

이후, 무선 신호 감지가 성공했는지 여부가 판단될 수 있다(S670). 구체적으로는, 2차 FFT 결과 파워가 최대인 구간에서의 프리앰블 길이 당 평균 파워(Estlevel)가 계산될 수 있다. 파워가 최대인 구간에서의 평균 파워(Estlevel) 값과 해당 구간에서의 FFT 결과 벡터에 기초하여 제1 비교값이 계산될 수 있다. 제1 비교값에 대한 연산은 수학식 3과 같이 수행될 수 있다.

수학식 3을 참조하면, 제1 비교값은 FFT 결과 파워가 최대인 구간에서의 FFT 결과 벡터의 크기값(magnitude)을, FFT 결과 파워가 최대인 구간에서의 평균 파워(Estlevel) 값으로 나눈 값으로 정의될 수 있다. 여기서, 제1 비교값이 기 설정된 임계값보다 큰지 여부가 확인될 수 있다(S670). 만약 제1 비교값이 기 설정된 임계값보다 클 경우, 신호 감지부는 무선 신호 감지가 성공한 것으로 판단할 수 있다(S680). 무선 신호 감지가 성공한 것으로 판단될 경우, 앞서 추정된 CFO 값에 기초하여 수신기가 CFO 복원 및 이후의 페이로드 복원 동작들을 수행할 수 있다.

한편, 제1 비교값이 기 설정된 임계값보다 작을 경우, 신호 감지부는 무선 신호 감지가 실패한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 해당 회차에서 버퍼부에 수집된 무선 신호에 기초하여 동기를 수행하는 것이 실패한 것으로 판단하고, 다시금 도 6을 참조하여 설명한 전 동작(S610 내지 S680) 동작을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

제1 통신 노드에 의해 수행되는 무선 신호 수신 방법으로서,
상기 제1 통신 노드에서 수신한 무선 신호들을 버퍼에 샘플로 저장하는 단계;
복수 개의 부분 상관기(partial correlator)들에 의하여, 상기 저장된 샘플에 대한 부분 상관 연산을 수행하는 단계;
상기 부분 상관 연산의 결과에 대하여, 1차 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하는 단계;
상기 1차 FFT 연산의 결과에 대하여 누적곱(accumulative product) 연산을 수행하는 단계;
상기 누적곱 연산의 결과에 기초하여 2차 FFT 연산을 수행하는 단계; 및
상기 1차 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 동기 추정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는,
상기 1차 FFT 연산의 결과를 제1 길이만큼 수집하는 단계; 및
상기 수집된 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 2차원 매트릭스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 2차원 매트릭스는 상기 1차 FFT 연산의 길이 만큼의 열과, 동기 헤더(Synchronization Header, SHR) 길이 만큼의 행을 가지는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는,
상기 1차 FFT 연산에 따라 생성되는 복수 개의 1차 FFT 결과 벡터들에 기초하여 복수 개의 임시 벡터들을 생성하는 단계;
상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n-1 번째 임시 벡터에 대하여 공액(conjugate) 연산을 수행하는 단계;
상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n 번째 임시 벡터와 상기 공액 연산의 결과를 곱하여 곱연산 항을 생성하는 단계; 및
상기 곱연산 항을 복수 개 가산 연산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 누적곱 연산을 수행하는 단계는,
상기 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 제1 탐색 구간을 설정하는 단계; 및
상기 1차 FFT 연산의 결과 중에서 상기 제1 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 상기 누적곱 연산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 2차 FFT 연산을 수행하는 단계는,
상기 누적곱 연산의 결과, 누적값이 가장 큰 구간을 확인하는 단계;
상기 누적값이 가장 큰 구간을 포함하는 제2 탐색 구간을 설정하는 단계; 및
상기 제2 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 2차 FFT 연산을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 동기 추정을 수행하는 단계는,
상기 1차 FFT 연산에서의 최대값, 상기 1차 FFT 연산의 크기, 상기 부분 상관 연산의 길이, 상기 2차 FFT에서의 최대값, 및 2차 FFT 크기 등에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset, CFO)을 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 무선 신호 수신 방법.
통신 시스템에서 무선 신호를 수신하는 제1 통신 노드로서,
프로세서(processor);
복수 개의 부분 상관기(partial correlator)들;
상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 및
상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 제1 통신 노드가,
상기 제1 통신 노드에서 수신한 무선 신호들을 버퍼에 샘플로 저장하고;
상기 복수 개의 부분 상관기들에 의하여, 상기 저장된 샘플에 대한 부분 상관 연산을 수행하고;
상기 부분 상관 연산의 결과에 대하여, 1차 FFT(Fast Fourier Transform) 연산을 수행하고;
상기 1차 FFT 연산의 결과에 대하여 누적곱(accumulative product) 연산을 수행하고;
상기 누적곱 연산의 결과에 기초하여 2차 FFT 연산을 수행하고; 그리고
상기 1차 및 2차 FFT 연산의 결과에 기초하여 동기 추정을 수행하는 것을 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 8에 있어서,
상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
상기 1차 FFT 연산의 결과를 제1 길이만큼 수집하고; 그리고
상기 수집된 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 2차원 매트릭스를 생성하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 8에 있어서,
상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
상기 1차 FFT 연산에 따라 생성되는 복수 개의 1차 FFT 결과 벡터들에 기초하여 복수 개의 임시 벡터들을 생성하고;
상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n-1 번째 임시 벡터에 대하여 공액(conjugate) 연산을 수행하고;
상기 복수 개의 임시 벡터들 중 n 번째 임시 벡터와 상기 공액 연산의 결과를 곱하여 곱연산 항을 생성하고; 그리고
상기 곱연산 항을 복수 개 가산 연산하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 8에 있어서,
상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
상기 1차 FFT 연산의 결과에 기초하여 제1 탐색 구간을 설정하고; 그리고
상기 1차 FFT 연산의 결과 중에서 상기 제1 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 상기 누적곱 연산을 수행하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 8에 있어서,
상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
상기 누적곱 연산의 결과, 누적값이 가장 큰 구간을 확인하고;
상기 누적값이 가장 큰 구간을 포함하는 제2 탐색 구간을 설정하고; 그리고
상기 제2 탐색 구간에 해당하는 성분들에 대하여 2차 FFT 연산을 수행하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.
청구항 8에 있어서,
상기 명령들은 상기 제1 통신 노드가,
상기 1차 FFT 연산에서의 최대값, 상기 1차 FFT 연산의 크기, 상기 부분 상관 연산의 길이, 상기 2차 FFT에서의 최대값, 및 2차 FFT 크기 등에 기초하여 반송파 주파수 오프셋(carrier frequency offset, CFO)을 추정하는 것을 더 야기하도록 동작하는 것을 특징으로 하는, 제1 통신 노드.