KR20110066581A - 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 별도의 통신 인프라 및 융합 센터의 필요 없이 애드-혹 네트워크를 통해 복수의 비면허 무선 통신 기기의 검출 결과를 통합하여 유휴 주파수 대역을 검출할 수 있는 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 사전에 설정된 기준 신호 레벨을 비교하는 적어도 하나의 비면허 무선 통신 기기를 구비하는 통신 기기 그룹과, 상기 통신 기기 그룹과 함께 사전에 설정된 형태의 네트워크를 형성하여 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 상기 기준 신호 레벨을 비교하며, 상기 통신 기기 그룹의 비교 결과 및 자신의 비교 결과에 기초하여 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단하는 마스터 통신 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 이를 이용한 방법을 제공하는 것이다.
애드-혹 네트워크(Ad-hoc Network), 유휴 주파수 검출(Idle Frequency Detect), 비면허 무선 통신(License Exemption Wireless Communication)

Description

유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법{DETECT APPARATUS FOR IDLE FREQUENCY BAND AND METHOD THEREOF}
본 발명은 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 통신 인프라 및 융합 센터의 필요 없이 애드-혹 네트워크를 통해 복수의 비면허 무선 통신 기기의 검출 결과를 통합하여 유휴 주파수 대역을 검출할 수 있는 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 무선 통신 서비스의 급증으로 스펙트럼의 점유율이 높아지게 되면서 주파수 자원의 부족 현상이 나타나고 있다.
기존의 주파수 사용 정책은 각 나라별 주파수 정책에 따라 법적으로 분배되어 주파수를 할당받은 면허 사용자가 해당 주파수 사용에 관한 독점권을 가지고 있다. 즉, 면허 사용자에게 할당된 주파수는 현재 사용중이지 않더라도 주파수를 할당받지 못한 비면허 사용자는 해당 주파수를 사용할 수 없다.
그러나, 할당된 주파수 자원은 대부분 특정 시간 및 특정 주파수 대역에만 집중되어 있어 효율적인 사용이 이루어지지 않고 있으며, 이와 같은 주파수의 비효율적인 사용을 완화시키기 위해 주파수 자원의 효율적인 사용에 관한 관심이 높아 지고 있다.
한편, 주파수 자원의 효율적인 사용을 위해서는 면허 사용자의 스펙트럼을 검출하여 면허 사용자의 주파수 사용 여부를 인지하여야 하나, 비 면허 사용자가 사용하는 무선 통신 기기가 소출력 무선 통신 기기 또는 임시적으로 주파수를 할당받아 사용하는 통신 기긱임을 고려하면 비면허 사용자의 기기 각각이 개별적으로 유휴 주파수를 탐색하는 경우 오검출 확률이 높아지고, 신뢰성 측면에서 성능이 낮아 질 수 있다.
이에 따라, 복수의 비면허 사용자의 기기가 각각 신호를 검출한 후 융합하여 유휴 주파수를 검출하는 협력 스펙트럼 검출 방식이 적용되었으나, 이러한 협력 스펙트럼 검출 방식은 별도의 통신망 인프라가 필요하고 검출한 결과를 취합하기 위한 융합 센터가 필요하기 때문에 공간 문제, 시스템의 복잡성 및 단가 상승이 발생하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 별도의 통신 인프라 및 융합 센터의 필요 없이 애드-혹 네트워크를 통해 복수의 비면허 무선 통신 기기의 검출 결과를 통합하여 유휴 주파수 대역을 검출할 수 있는 유휴 주파수 대역 검출 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 사전에 설정된 기준 신호 레벨을 비교하는 적어도 하나의 비면허 무선 통신 기기를 구비하는 통신 기기 그룹과, 상기 통신 기기 그룹과 함께 사전에 설정된 형태의 네트워크를 형성하여 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 상기 기준 신호 레벨을 비교하며, 상기 통신 기기 그룹의 비교 결과 및 자신의 비교 결과에 기초하여 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단하는 마스터 통신 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 네트워크는 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크일 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 마스터 통신 기기는 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 수신율이 상기 통신 기기 그룹의 각 비면허 무선 통신 기기에 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 수신율보다 높을 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면은 사전에 설정된 형태의 네트워크로 연결된 복수의 비면허 무선 통신 기기를 마련하는 단계와, 상기 복수의 비면허 무선 통신 기기 중 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 수신되는 신호의 수신율에 따라 마스터 통신 기기를 선정하는 단계와, 상기 마스터 통신 기기는 각 비면허 무선 통신 기기가 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 상기 기준 신호 레벨을 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 네트워크는 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크일 수 있다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 마스터 통신 기기는 상기 복수의 비면허 무선 통신 기기 중 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신 호의 수신율이 가장 높은 비면허 무선 통신 기기를 상기 마스터 통신 기기로 선정할 수 있다.
본 발명에 따르면, 애드혹 네트워크를 통해 복수의 비면허 무선 통신 기기의 검출 결과를 통합하여 유휴 주파수 대역을 검출하므로 별도의 통신 인프라 및 융합 센터가 필요 없어 설치 공간, 시스템의 복잡도 및 제조 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 사전에 설정된 형태의 네트워크로 연결된 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5)는 별도의 통신 인프라가 필요없는 클러스터(cluster) 구조의 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크로 연결될 수 있다. 상술한 애드-혹 네트워크는 억세스 포인트(Access Point;AP) 없이 무선으로 통신이 가능한 무선 통신 기기들끼리 서로 통신을 하는 자율적인 구조의 네트워크이므로 별도의 통신 인프라가 필요없다.
상술한 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5)는 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 특정 채널의 신호 를 수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 검출 방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 상술한 바와 같이, 서로 애드-혹 네트워크로 연결된 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5)가 마련된다(S10).
다음으로, 상술한 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5) 중 하나의 비면허 무선 통신 기기(CR3)는 클러스터 구조의 네트워크에서 클러스터 헤드 마스터를 의미하는 마스터 통신 기기(CR3)로 선정될 수 있다(S20).
이때, 마스터 통신 기기(CR3)는 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신되는 신호의 수신율에 따라 선정될 수 있는데, 바람직하게는 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5) 중 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신되는 신호의 수신율이 가장 높은 비면허 무선 통신 기기를 마스터 통신 기기로 선정할 수 있다. 즉, 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 신호대 잡음비(Signal to Noise Ratio;SNR)가 가장 높은 비면허 무선 통신 기기를 마스터 통신 기기로 선정할 수 있다.
한편, 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5) 각각은 상기 면허 무선 통신 기기로부터의 신호를 수신하여 수신된 신호 레벨과 사전에 설정된 기준 신호 레벨을 비교할 수 있다.
이후, 마스터 통신 기기(CR3)는 자신의 비교 결과와 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5) 각각으로부터의 비교 결과를 취합하여, 취합된 비교 결과에 따라 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단할 수 있다.
상술한 채널 사용 여부 판단에 관하여 보다 상세하게 설명하면, 예를 들어, i번째 비면허 무선 통신 기기에 수신된 면허 무선 통신 기기의 신호 에너지는 다음의 수식1과 같이 수신된 신호 레벨에 따라 결정될 수 있다.
(수식1)
Figure 112009076712927-PAT00001
여기서, EAD _i[k]는 i번째 비면허 무선 통신 기기의 수신 신호 에너지, yAD_i[k]는 i번째 비면허 무선 통신 기기에 수신된 신호 레벨을 의미한다.
상술한 i번째 비면허 무선 통신 기기의 수신 신호 에너지는 다음의 수식2와 같이 사전에 설정된 기준 신호 레벨과 비교된다.
(수식2)
Figure 112009076712927-PAT00002
여기서, DAD _i[k]는 비교 결과를 의미하고,
Figure 112009076712927-PAT00003
는 상기 기준 신호 레벨을 의미하여, H는 헤비 사이드 함수(heaviside function)을 의미한다.
예를 들어, 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 수신 신호 에너지가 사전에 설정된 기준 신호 레벨보다 크면 비교 결과는 '1'로 설정되고, 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 수신 신호 에너지가 사전에 설정된 기준 신호 레벨보다 작으면 비 교 결과는 '0'으로 설정될 수 있다.
상술한 신호 레벨 비교는 복수의 비면허 무선 통신 기기(CR1~CR5) 각각에서 수행되며, 복수의 비면허 무선 통신 기기 각각으로부터의 비교 결과는 마스터 통신 기기(CR3)에 취합된다.
예를 들어, 마스터 통신 기기(CR3)는 취합된 비교 결과 중 '1'의 비교 결과가 많으면 상기 면허 무선 통신 기기가 채널을 사용하고 있는 것으로 판단하고, '0'의 비교 결과가 많으면 상기 면허 무선 통신 기기가 채널을 사용하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 종래의 헙력 스펙트럼 검출 방식과 본 발명간의 스펙트럼 센싱 성능 비교 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 유휴 주파수 검출 장치는 별도의 통신 인프라 및 융합 센터가 필요한 종래의 협력 스펙트럼 검출 방식과 대비하여 스펙트럼 센싱 성능이 대등하거나 약간 더 높은 것을 알 수 있다.
도 4는 거리에 따라 개별적으로 신호를 검출하는 경우와 본 발명 간의 스펙트럼 센싱 성능 비교 그래프이다.
도 4를 참조하면, 복수의 비면허 무선 통신 기기 각각과 면허 무선 통신 기기와는 거리가 모두 다를 수 있다. 이에 따라, 비면허 무선 통신 기기와 면허 무선 통신 기기 간에 거리가 사전에 설정된 거리를 갖는 제1 거리(r1), 제2 거리(r2) 및 제3 거리(r3)일 경우를 가정하여 비면허 무선 통신 기기의 거리에 따른 개별적인 센싱 성능과 본 발명의 센싱 성능을 비교하였다.
여기서, 제1 거리(r1)는 제2 거리(r2)보다 멀고, 제2 거리(r2)는 제3 거리(r3) 보다 멀게 설정하였다.
도 4에 도시된 바와 같이, 개별 센싱일 경우 비면허 무선 통신 기기와 면허 무선 통신 기기 간의 거리가 가까울수록 센싱 성능이 높고, 거리가 멀수록 센싱 성능이 낮게 나오는 것을 볼 수 있다. 이에 비교하여 본 발명의 검출 장치는 복수의 비면허 무선 통신 기기 각각과 면허 무선 통신 기기와는 거리가 모두 다를 수 있음에도 불구하고, 거리에 관계없이 안정된 센싱 성능을 갖는 것을 볼 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 애드혹 네트워크를 통해 복수의 비면허 무선 통신 기기의 검출 결과를 통합하여 유휴 주파수 대역을 검출하므로 별도의 통신 인프라 및 융합 센터가 필요 없어 설치 공간, 시스템의 복잡도 및 제조 비용을 저감하면서도 종래의 검출 방식과 대등하거나 보다 더 좋은 스펙트럼 센싱 성능을 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 개략적인 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 검출 방법을 나타내는 플로우 챠트.
도 3은 종래의 헙력 스펙트럼 검출 방식과 본 발명간의 스펙트럼 센싱 성능 비교 그래프.
도 4는 거리에 따라 개별적으로 신호를 검출하는 경우와 본 발명 간의 스펙트럼 센싱 성능 비교 그래프.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
CR1~CR5...복수의 비면허 무선 통신 기기
CR3...마스터 통신 기기

Claims (6)

  1. 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 사전에 설정된 기준 신호 레벨을 비교하는 적어도 하나의 비면허 무선 통신 기기를 구비하는 통신 기기 그룹; 및
    상기 통신 기기 그룹과 함께 사전에 설정된 형태의 네트워크를 형성하여 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 상기 기준 신호 레벨을 비교하며, 상기 통신 기기 그룹의 비교 결과 및 자신의 비교 결과에 기초하여 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단하는 마스터 통신 기기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크는 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크인 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 통신 기기는 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 수신율이 상기 통신 기기 그룹의 각 비면허 무선 통신 기기에 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 수신율보다 높은 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 장치.
  4. 사전에 설정된 형태의 네트워크로 연결된 복수의 비면허 무선 통신 기기를 마련하는 단계;
    상기 복수의 비면허 무선 통신 기기 중 사전에 설정된 주파수 대역을 갖는 채널의 통신 면허를 갖는 면허 무선 통신 기기로부터 수신되는 신호의 수신율에 따라 마스터 통신 기기를 선정하는 단계; 및
    상기 마스터 통신 기기는 각 비면허 무선 통신 기기가 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호 레벨과 상기 기준 신호 레벨을 비교한 비교 결과에 기초하여 상기 면허 무선 통신 기기의 채널 사용 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 네트워크는 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크인 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 통신 기기는 상기 복수의 비면허 무선 통신 기기 중 상기 면허 무선 통신 기기로부터 수신된 신호의 수신율이 가장 높은 비면허 무선 통신 기기를 상기 마스터 통신 기기로 선정하는 것을 특징으로 하는 유휴 주파수 대역 검출 방법.
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US10440744B2 (en) 2014-09-26 2019-10-08 Electronics And Telecommunications Research Institute Radio channel access method and apparatus

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