KR20090114034A - 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 - Google Patents
무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090114034A KR20090114034A KR1020080039786A KR20080039786A KR20090114034A KR 20090114034 A KR20090114034 A KR 20090114034A KR 1020080039786 A KR1020080039786 A KR 1020080039786A KR 20080039786 A KR20080039786 A KR 20080039786A KR 20090114034 A KR20090114034 A KR 20090114034A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- signal
- discrete fourier
- value
- gaussian
- communication system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/20—Monitoring; Testing of receivers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
본 발명은 무선 인지(Cognitive Radio;CR) 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 신호의 통계적인(statistical) 특성 및 버스강(bussgang) 정리를 이용하여 무선 채널에서 TV 신호를 검출할 수 있도록 대상 신호의 주파수상에서 비가우시안 정도를 계산하고, 계산된 비가우시안 정도를 이용해 통계치를 계산하는 비가우시안 특성 계산부;판단의 근거가 되는 상기 통계치를 이용해서 신호의 존재 여부를 판단하는 신호 검출부;를 포함한다.
무선 인지, 무선 통신, WRAN, Bussgang, 비가우신안 특성, DFT, 비선형 왜곡
Description
본 발명은 무선 인지(Cognitive Radio;CR) 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 신호의 통계적인(statistical) 특성 및 버스강(bussgang) 정리를 이용하여 무선 채널에서 TV 신호를 검출할 수 있도록 한 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치에 관한 것이다.
급속히 발전하는 무선 통신 시스템은 이전 기술과의 공존 문제로 인하여 다른 주파수 대역을 필요로 하고 있으나, 현재 거의 모든 주파 수가 할당되어 있다.
이로 인하여 수 GHz 대역, 특히 낮은 주파수 대역은 사용할 수 있는 여지가 거의 없다. 이러한 문제에 대해서 주파수가 할당되어 있지만 실제로 사용되지 않고 비어 있는 주파수를 감지해서 이를 효율적으로 공유하여 사용할 수 있는 무선 인지(cognitive radio;CR)개념이 제안되었다.
이러한 상황에서 FCC(Federal Communications Commission)에서는 이러한 주파수의 실제 사용률에 대한 연구를 진행하여, 일시적으로나 지역적으로 변화하는 평균 주파수 사용률을 조사해본 결과 지역에 따라서 약 15%에서 85% 정도의 다른 사용률을 보이고 있었다. 그래서 FCC 에서는 2003년 12월에 주파수 사용 효율을 올리고자 NPRM (Notice of Proposed Rule Making)을 통하여 비어 있는 주파수에 대한 중복 사용 가능성에 대한 내용을 발표하였다. 이에 대해 IEEE는 2004년부터 802.22 Working Group 을 형성하여 CR 기술에 기반한 WRAN(Wireless Regional Area Network) 표준화를 진행 중이다.
IEEE 802.22 에서 추구하는 WRAN 은 기본적으로 유선 인터넷의 설치가 어려운 도시 외곽 지역 또는 유선 인프라가 취약한 개발도상국을 염두에 두고 있다.
이때 절대적으로 보호되어야 하는 1 차 사용자(Primary User:PU)는 기존 TV 방송(NTRC, DTV) 장비와 더불어, 비인가 의료 장비 및 무선 마이크와 같은 소출력 장비인 Part 74 장치를 포함한다.
이러한 PU 들은 CR 시스템에 의해 절대적으로 보호되어야 하며, CR 시스템은 PU 가 일정 시간 동안 사용하지 않는 스펙트럼을 사용할 수 있다. 또한, CR 시스템은 해당 스펙트럼에 PU 가 출현했을 때 이를 즉시에 감지하고, 자동적으로 새로운 스펙트럼을 탐색하여 자신의 서비스를 연속적으로 보장할 수 있어야 한다.
이러한 가장 기본적인 WRAN 의 개념을 유지하고 신호간의 간섭을 최소화하기 위해서는 짧은 시간 내에 아주 낮은 수준의 신호를 감지하여 신호 존재 여부를 판단할 수 있는 신호 검출 방법이 필요하다.
그리고 신호 검출은 특정 주파수 환경에서 간섭 및 노이즈 성분을 파악하고 비어 있는 주파수를 검출하는 기술로서 물리 계층의 연구 분야이다. 이 방법의 목 표는 우선 사용자의 주파수 사용 현황을 감지하는 것이다.
CR 사용의 기본 조건이 주파수 공유이지만 PU에게는 간섭을 주어서는 안되기 때문에 가장 중요한 기술이라고 할 수 있다.
종래 기술에서는 대상 신호의 검출에 주파수 대역 내의 파워를 측정하여 검출된 파워가 미리 계산된 임계값을 넘을 경우에 있는 것으로 판단하고, 작거나 같은 경우에 신호가 없는 것으로 판단한다.
이 방법은 임계값 설정과정에서 잡음의 파워 추정이 필요하므로 이것이 정확하지 않아 신뢰성을 보장하기가 어렵고, 아주 낮은 수준의 신호를 감지하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 종래 기술의 특정 주파수 환경에서 비어 있는 주파수를 검출하는 신호 검출 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 신호의 통계적인(statistical) 특성 및 버스강(bussgang) 정리를 이용하여 무선 채널에서 TV 신호를 검출할 수 있도록 한 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 무선 채널에서 TV 신호를 검출할 수 있도록 한 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신뢰성을 높인 신호 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 TV 신호의 존재 여부 판단시, 아주 낮은 수준의 신호를 감지할 수 있는 신호 검출 장치 및 방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치는 대상 신호의 주파수상에서 비가우시안 정도를 계산하고, 계산된 비가우시안 정도를 이용해 통계치를 계산하는 비가우시안 특성 계산부;판단의 근거가 되는 상기 통계치를 이용해서 신호의 존재 여부를 판단하는 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 비가우시안 특성 계산부는,입력된 신호가 이산(discrete) 형태 의 신호일 경우 이산 퓨리에 변환하여 출력하는 이산 퓨리에 변환부와,상기 이산 퓨리에 변환된 출력값을 왜곡하는 비선형 단일값 왜곡기와,상기 비선형 단일값 왜곡기의 출력값과 상기 이산 퓨리에 변환부의 출력값과의 상호 상관과 이산 퓨리에 변환부의 출력값의 자기 상관을 계산하는 제 1,2 상관기와,상기 두 상관의 비율값을 이용하여 판단의 근거가 되는 통계치를 계산하여 출력하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 통신 신호의 존재 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
둘째, 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 통신 신호의 존재 여부 판단시, 신뢰성을 보장할 수 있다.
셋째, 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호의 통계적인(statistical) 특성 및 버스강(bussgang) 정리를 이용하여 무선 채널에서 신호를 검출하는 것에 의해 TV 신호의 존재 여부 판단시, 아주 낮은 수준의 신호를 감지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치의 바람직한 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치의 구성도이고, 도 2는 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치에서의 비가우시안 특성 계산부의 상세 블록 구성도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 신호 검출 장치는 대상 신호가 주파수상에서 비가우시안 특성을 지니는 것을 이용하여, 버스강(Bussgang) 정리를 적용하여 대상 신호의 주파수상에서 비가우시안 정도를 계산하고, 계산된 비가우시안 정도를 이용해 통계치를 계산하여 신호의 존재 여부를 판단할 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 기술을 사용하는 무선 통신 시스템에서 신호 검출 장치 및 방법을 설명하기 이전에, 버스강 정리에 대하여 설명하면 다음과 같다.
버스강 정리는 가우시안 신호의 자기 상관과 가우시안 신호와 비선형 단일값 왜곡 함수에 의해 왜곡된 가우시안 신호의 상호 상관과의 비율이 일정한 상수값을 가진다는 정리이다.
수학식 1과 같은 확률 밀도 함수를 가진 신호를 가우시안 신호라 부른다.
본 발명에서 다루는 신호는 정상 확률 과정이기 때문이므로, 앙상블 평균과 시간 평균이 동일하다. 따라서 이는 수학식 5와 같이 정리된다.
여기서, 신호 가 어떤 비선형 단일값 함수 를 통과하여 나온 특정시간 에서의 출력값 을 수학식 8로 정의하고, 신호 가 어떤 비선형 단일값 함수 를 통과하여 나온 출력값 을 수학식 9로 정의한다.
그리고 왜곡이 일어나더라도 신호가 가지던 고유한 특성은 계속 유지된다. 따라서 수학식 12와 같이 앙상블 평균과 시간 평균이 같다.
수학식 14는 왜곡 전의 신호로 왜곡 후의 신호의 상호 상관 함수를 표현하고 있다.
왜곡된 가우시안 신호와 일반 가우시안 신호의 상호 상관 함수는 수학식 16 에서와 같이 정리된다.
이하에서는 버스강 정리를 이용하여 신호의 존재 여부를 판단하는 본 발명에 따른 신호 검출 방법을 설명한다.
입력신호를 을 이산 퓨리에 변환 후의 신호를 라고 하고 상기 버스강 정리와 같이 의 자기 상관과 와 이것을 비선형 단일값 왜곡기를 통과시킨 신호와의 상호 상관의 비를 수학식 18에서와 같이 구한다.
이하에서 구체적으로 본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치를 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치는 도 1에서와 같이, 비가우시안 특성 계산부(10)와, 신호 검출부(12)로 크게 구성된다.
상기 가우시안 특성 계산부(10)는 대상 신호가 주파수상에서 비가우시안 특성을 지니는 것을 이용하여, 버스강 정리를 적용하여 대상 신호의 주파수상에서 비가우시안 정도를 계산하고, 계산된 비가우시안 정도를 이용해 통계치를 한다.
계산된 통계치는 상기 신호 검출부(12)로 입력된다.
상기 신호 검출부(12)는 상기 비가우시안 특성 계산부(10)로부터 입력된 통계치와 미리 결정된 임계값과 비교하여 임계값보다 큰 경우 신호가 있는 것으로 판단하여 신호를 검출한다.
그러나 통계치가 미리 결정된 임계값 보다 작거나 같은 경우 신호가 없는 것으로 판단한다.
상기 비가우시안 특성 계산부(10)의 상세 구성은 다음과 같다.
도 2에서와 같이, 비가우시안 특성 계산부(10)는 이산 퓨리에 변환부(Discrete Fourier Transform;DFT)(21), 비선형 단일값 왜곡기(22), 제 1,2 상관기(23)(24), 연산기(25)로 구성된다.
이산 퓨리에 변환 결과식은 수학식 20에서와 같이 나타낼 수 있다.
이와 같은 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치를 이용한 신호 검출 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호 검출 동작을 위한 플로우 차트이다.
먼저, 이산 퓨리에 변환부(21)에서 이산(discrete) 형태의 신호일 경우 DFT를 행한다.(S301)
이때의 DFT의 결과식은 상기 수학식 22와 같이 나타낼 수 있다.
그리고 DFT 결과 는 상기 비선형 단일값 왜곡기(22)로 입력되고, 상기 비선형 단일값 왜곡기(22)의 출력 와 는 상기 제 1 상관기(23)로 입력되어 상기 수학식 24와 같이 상호 상관 를 출력한다.
만약, 가 미리 결정된 임계값보다 작거나 같은 경우 종료 처리한다. 그러나 가 미리 결정된 임계값보다 큰 경우 신호 검출부(12)는 신호가 있는 것으로 판단하여 신호를 검출한다.(S305)
이와 같은 본 발명에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치는 신호의 통계적인(statistical) 특성 및 버스강(bussgang) 정리를 이용하여 무선 채널에서 TV 신호를 검출할 수 있도록 한다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치의 구성도
도 2는 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치에서의 비가우시안 특성 계산부의 상세 블록 구성도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호 검출 동작을 위한 플로우차트
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10. 비가우시안 특성 계산부 12. 신호 검출부
21. DFT 22. 비선형 단일값 왜곡기
23.24. 제 1,2 상관기 25. 연산기
Claims (4)
- 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호 검출 장치에 있어서,대상 신호의 주파수상에서 비가우시안 정도를 계산하고, 계산된 비가우시안 정도를 이용해 통계치를 계산하는 비가우시안 특성 계산부;판단의 근거가 되는 상기 통계치를 이용해서 신호의 존재 여부를 판단하는 신호 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 비가우시안 특성 계산부는,입력된 신호가 이산(discrete) 형태의 신호일 경우 이산 퓨리에 변환하여 출력하는 이산 퓨리에 변환부와,상기 이산 퓨리에 변환된 출력값을 왜곡하는 비선형 단일값 왜곡기와,상기 비선형 단일값 왜곡기의 출력값과 상기 이산 퓨리에 변환부의 출력값과의 상호 상관과 이산 퓨리에 변환부의 출력값의 자기 상관을 계산하는 제 1,2 상관기와,상기 두 상관의 비율값을 이용하여 판단의 근거가 되는 통계치를 계산하여 출력하는 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호 검출 장치.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080039786A KR100993305B1 (ko) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080039786A KR100993305B1 (ko) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090114034A true KR20090114034A (ko) | 2009-11-03 |
KR100993305B1 KR100993305B1 (ko) | 2010-11-09 |
Family
ID=41555318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080039786A KR100993305B1 (ko) | 2008-04-29 | 2008-04-29 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100993305B1 (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101141888B1 (ko) * | 2010-05-24 | 2012-05-03 | 포항공과대학교 산학협력단 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호의 존재를 검출하는 방법 및 장치 |
US8565110B2 (en) | 2010-12-09 | 2013-10-22 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for receiving data in communication system |
KR101327582B1 (ko) * | 2012-02-02 | 2013-11-13 | 부산대학교 산학협력단 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호검출 장치 및 방법 |
-
2008
- 2008-04-29 KR KR1020080039786A patent/KR100993305B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101141888B1 (ko) * | 2010-05-24 | 2012-05-03 | 포항공과대학교 산학협력단 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호의 존재를 검출하는 방법 및 장치 |
US8494095B2 (en) | 2010-05-24 | 2013-07-23 | Postech Academy-Industry Foundation | Method and apparatus for detecting presence of signal in wireless communication system based on CR technology |
US8565110B2 (en) | 2010-12-09 | 2013-10-22 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Apparatus and method for receiving data in communication system |
KR101327582B1 (ko) * | 2012-02-02 | 2013-11-13 | 부산대학교 산학협력단 | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의 신호검출 장치 및 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100993305B1 (ko) | 2010-11-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Spectrum sensing using cyclostationary properties and application to IEEE 802.22 WRAN | |
US8045655B2 (en) | Apparatus and method for signal detection in a cognitive radio-based wireless communication system | |
Maleki et al. | Two-stage spectrum sensing for cognitive radios | |
Haykin et al. | Spectrum sensing for cognitive radio | |
US10404388B2 (en) | Detecting signal leakage in cable networks | |
Charan et al. | Eigenvalue based double threshold spectrum sensing under noise uncertainty for cognitive radio | |
US20100111235A1 (en) | Method of determining as to whether a received signal includes an information signal | |
KR20080093989A (ko) | 사이클로스테이션너리 툴박스를 이용하여 잡음에 삽입된텔레비전 신호의 존재 검출 | |
Suseela et al. | Non-cooperative spectrum sensing techniques in cognitive radio-a survey | |
KR100993305B1 (ko) | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서의신호 검출 장치 | |
Capriglione et al. | Performance analysis of a two-stage spectrum sensing scheme for dynamic spectrum access in TV bands | |
Sequeira et al. | On the noise power estimation in the presence of the signal for energy-based sensing | |
Saleem et al. | Performance evaluation of energy detection based spectrum sensing technique for wireless channel | |
Liu et al. | Comparison of reliability, delay and complexity for standalone cognitive radio spectrum sensing schemes | |
KR20070048576A (ko) | 무선 인지 기술을 기반으로 하는 무선통신 시스템에서 신호검출 장치 및 방법 | |
Falih et al. | A combined spectrum sensing method based DCT for cognitive radio system. | |
Lin et al. | Subsection-average cyclostationary feature detection in cognitive radio | |
Sindhubargavi et al. | Spectrum sensing using energy detection technique for cognitive radio networks using PCA technique | |
US9331834B2 (en) | Channel bandwidth detection | |
Eslamı et al. | Performance Analysis of Energy Based Spectrum Sensing over Nakagami-m Fading Channels with Noise uncertainty | |
Alfaqawi et al. | A novel scheme for performing wireless distributed computing with strip spectral correlation algorithm | |
US8892052B2 (en) | Methods for determining whether a signal includes a wanted signal and apparatuses configured to determine whether a signal includes a wanted signal | |
Mehdawi et al. | Experimental detection using cyclostationary feature detectors for Cognitive Radios | |
Paul et al. | Wideband spectrum sensing in cognitive radio networks | |
Bhatt et al. | Non-uniform spectrum sensing using computationally efficient 2-level (FFT-Goertzel) based Energy Detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20131105 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141104 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |