KR20130137488A - 분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법 - Google Patents

분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법 Download PDF

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KR20130137488A
KR20130137488A KR1020120061145A KR20120061145A KR20130137488A KR 20130137488 A KR20130137488 A KR 20130137488A KR 1020120061145 A KR1020120061145 A KR 1020120061145A KR 20120061145 A KR20120061145 A KR 20120061145A KR 20130137488 A KR20130137488 A KR 20130137488A
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한국전자통신연구원
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Abstract

분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법이 개시된다. 제1 그룹과 제2 그룹의 그룹간 동기화에서, 제2 그룹에 속한 소정 노드가 제1 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신하고, 수신한 비콘 신호에 기초하여 제1 그룹의 그룹 정보 및 시간 옵셋과 주파수 옵셋을 추정하고 획득한 그룹 정보가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 추정한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 정보를 제2 그룹에 속한 적어도 하나의 다른 노드에게 전파한다. 따라서, 그룹간 정확한 동기화를 수행할 수 있다.

Description

분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법{METHOD OF SYNCHRONIZING FOR MULTI-GROUP IN DISTRIBUTED NETWORKS}
본 발명은 통신 노드의 동기화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분산 네트워크 환경에서 인접한 노드 그룹 사이의 동기화에 적용될 수 있는 분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법에 관한 것이다.
OFDM을 이용하는 메쉬 네트워크 또는 애드혹(Ad hoc) 네트워크 등과 같이 다수의 노드와 다수의 노드로 구성된 그룹이 존재할 수 있는 분산 네트워크 환경에서는 노드의 이동에 따라 그룹간 분리나 병합이 빈번하게 발샐항 수 있다.
상기한 바와 같은 분산 네트워크 환경에서는 서로 다른 그룹에 속한 노드가 이동하여 서로 근접하게 되면 각각의 노드는 서로 다른 그룹에 속한 노드로부터 간섭의 영향을 받게 된다. 따라서, 일정 거리 이내로 근접한 두 그룹간의 간섭을 최소화할 수 있는 그룹간의 동기화 방식이 요구된다.
본 발명의 목적은 분산 네트워크 환경에서 서로 다른 그룹간의 동기화를 위한 파일럿 신호를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 파일럿 신호를 이용하여 서로 다른 그룹간의 동기화를 위한 분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법은, 제1 그룹과 제2 그룹의 그룹간 동기화에서 상기 제2 그룹에 속한 소정 노드가 상기 제1 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신하는 단계와, 상기 소정 노드가 상기 수신한 비콘 신호에 기초하여 상기 제1 그룹의 그룹 정보를 획득하는 단계와, 상기 소정 노드가 상기 수신한 비콘 신호에 기초하여 시간 옵셋 및 주파수 옵셋을 추정하는 단계 및 상기 소정 노드가 상기 획득한 그룹 정보가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 상기 추정한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 정보를 상기 제2 그룹에 속한 적어도 하나의 다른 노드에게 전파하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같은 분산 네트워크에서 그룹간 동기화 방법에 따르면, 인접 그룹으로부터 전송된 비콘 신호에 대해 초기 시간 및 소수배 주파수 옵셋 보상을 수행하고, 정수배 주파수 옵셋을 보상한 후, 미세 시간 옵셋을 보상하고 미세 소수배 옵셋을 보상함으로써 그룹간 동기화를 정확하게 수행할 수 있다.
또한, 그룹간 동기화를 수행하는 과정에서 사용하는 비콘 신호는 시간 영역에서 보호구간과 반복되는 두 심볼을 하나의 단위로 하는 복수의 단위로 구성하고, 주파수 영역에서는 각 단위를 서로 다른 주파수 대역에 할당함으로써 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있고, 소정 노드가 비콘 신호의 일부만을 수신한 경우에도 동기화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법에 이용되는 비콘 신호의 구조를 시간 영역에서 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법에 이용되는 비콘 신호의 구조를 주파수 영역에서 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 나타내는 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.
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.
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.
본 출원에서 사용하는 '노드'는 스테이션(station, STA), 액세스 포인트(AP: Access Point), 단말, 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(MT: Mobile Terminal), 사용자 단말, 사용자 장비(UE: User Equipment), 사용자 터미널(UT: User Terminal), 무선 터미널, 액세스 터미널(AT), 가입자 유닛(Subscriber Unit), 가입자 스테이션(SS: Subscriber Station), 무선 기기(Wireless device), 무선 통신 디바이스, 무선송수신유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 이동 노드, 모바일 등의 용어로 지칭될 수 있다.
또한, 본 출원에서 사용하는 '비콘' 신호는 '파일럿' 신호로 지칭될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에서는 복수의 노드와 복수의 노드들로 구성된 복수의 그룹이 존재하는 분산 네트워크에서 서로 다른 그룹의 동기화를 위해 사용되는 비콘 신호의 구조를 설명하고, 상기 비콘 신호를 이용한 그룹간 동기화 방법을 설명한다.
분산 네트워크 환경에서 서로 다른 그룹이 근접하게 되면 각 그룹에 속한 노드들은 상대 그룹에 속한 노드들로부터 전송되는 신호에 의해 간섭의 영향을 받게 된다. 따라서, 서로 다른 두 그룹이 상대 그룹으로부터 간섭의 영향을 받는 위치까지 근접하기 전에 서로의 동기를 추정하는 것이 필요하다. 각 그룹은 간섭의 영향을 미칠 수 있는 상대 그룹의 동기를 추정하기 위해 비콘 신호를 이용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에서는 각각 복수의 노드를 포함하는 제1 그룹(100)과 제2 그룹(200)이 서로 근접한 경우, 제1 그룹(100)의 소정 노드(111)로부터 전송된 비콘 신호에 기초하여 제2 그룹(120)에서 수행하는 동기화 과정을 예를 들어 도시하였다.
도 1을 참조하면, 제1 그룹(100) 및 제2 그룹(200)은 미리 설정된 주기에 따라 비콘 신호를 전송한다. 여기서, 비콘 신호는 제1 그룹(100) 및 제2 그룹(200)에 각각 속한 모든 노드(111, 121, 123)들에 의해 전송될 수도 있고, 각 그룹에서 지정된 특정 노드에 의해 전송될 수도 있다.
또한, 제1 및 제2 그룹의 동기가 서로 다른 경우에도 각 그룹에 속한 단말들이 상대 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신할 수 있도록 비콘 신호의 수신 구간(또는 검출 구간)을 무작위(random)로 설정할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같은 분산 네트워크에서 제1 그룹(100) 및 제2 그룹(200)이 소정 거리 이내로 근접하면 각 그룹의 외곽에 위치한 노드들(111, 121)은 상대 그룹에서 주기적으로 전송하는 비콘 신호를 수신한다. 여기서, 각 그룹에 속한 노드는 비콘 신호의 수신 구간에 해당하는 일정 시간 동안 상대 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신한다.
예를 들어, 노드(121)는 제1 그룹(100)의 노드(111)로부터 전송된 비콘 신호를 비콘 신호 수신 구간 동안 수신한다.
비콘 신호를 수신한 노드(121)는 수신한 비콘 신호로부터 비콘 신호를 전송한 노드(111)가 속한 제1 그룹(110)의 그룹 정보를 획득하고, 해당 그룹의 시간 옵셋(offset) 및 주파수 옵셋을 추정한다.
또한, 비콘 신호를 수신한 노드(121)는 수신한 비콘 신호로부터 획득한 정보에 기초하여 제1 그룹(100)이 자신이 속한 제2 그룹(120)보다 상위 그룹인가를 판단한다.
본 발명이 적용될 수 있는 분산 네트워크 환경에서는 각 그룹의 식별자(Identifier)에 따라 각 그룹을 상위 그룹 또는 하위 그룹으로 계층화할 수 있고, 하위 그룹은 상위 그룹에 동기화하도록 구성될 수 있다.
노드(121)는 제1 그룹(100)이 제2 그룹(200)보다 상위 그룹인 것으로 판단되면, 제2 그룹(200)에 속한 모든 노드(121, 123)가 상위 그룹인 제1 그룹(100)에 동기화 할 수 있도록 추정한 시간 및 주파수 옵셋 정보를 제2 그룹(200)에 속한 다른 노드(123)에 전파한다.
또는, 노드(121)는 제1 그룹(100)이 제2 그룹(200)보다 하위 그룹인 것으로 판단되면, 제1 그룹(100)이 자신이 속한 그룹인 제2 그룹(200)에 동기화 할 수 있도록 대기한다.
이하에서는 도 1에 도시한 바와 같은 그룹간 동기화를 위해 사용되는 비콘 신호의 구조와 구체적인 그룹간 동기화 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법에 이용되는 비콘 신호의 구조를 시간 영역에서 나타낸 개념도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법에 이용되는 비콘 신호의 구조를 주파수 영역에서 나타낸 개념도이다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 신호의 구조를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 신호는 시간 영역에서 BT 구간의 길이를 가진다. 또한, 비콘 신호는 보호 구간(CP: Cyclic Prefix)과 반복되는 두 심볼(A1, A2, AL)을 하나의 단위로 하는 전체 L 개의 단위를 포함하며, 이는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서 N은 각 심볼의 길이 또는 FFT(Fast Fourier Transform) 길이를 의미하고, NCP는 보호 구간의 길이를 의미한다.
또한, 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 신호는 주파수 영역에서 L개의 단위를 서로 다른 주파수 대역에 할당한다.
도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에서는 비콘 신호를 구성하는 각 단위를 서로 다른 주파수 대역에 할당함으로써 주파수 다이버시티 이득을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 각 심볼(A1, A2, AL)이 주파수 영역에서 동일한 시퀀스를 사용하는 경우에도 각 심볼에 대한 구별이 가능하도록 함으로써 노드가 비콘 신호의 일부만 수신한 경우에도 동기화가 가능하도록 한다.
즉, 임의의 노드가 비콘 신호의 수신 구간 동안 상대 그룹으로부터 전송된 비콘 신호의 일부만을 수신한 경우에도 비콘 신호로부터 해당 그룹을 검출할 수 있고, 시간 및 주파수 동기를 추정할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 신호는 전체 주파수 대역 중 일부의 주파수 대역을 사용함으로써, 비콘 신호의 전송 노드가 가용한 전력을 사용 주파수 대역에 집중시킬 수 있고, 이를 통해 비콘 신호의 전송 범위(coverage)를 확장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법에서, 비콘 신호를 수신한 소정 노드가 비콘 신호를 전송한 그룹에 대해 추정하는 시간 동기는 수신한 비콘 신호에 포함된 심볼의 시작점이 아닌 비콘 신호의 시작점을 의미한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 설명하기 위한 개념도로서, 설명의 편의를 위해 L=3인 경우를 예를 들어 도시하였으며 노드가 두 개의 미만의 단위(즉, L=1)를 포함하는 비콘 신호를 수신하는 경우는 무시하는 것으로 가정한다.
이하, 도 4를 참조하여 서로 인접한 두 그룹에 각각 속한 노드들 중 소정 그룹에 속한 노드가 상대 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신하는 유형과, 수신한 비콘 신호로부터 비콘 신호의 시작점을 추정하는 과정을 개략적으로 설명한다.
도 4의 (a)는 검출 구간 동안 소정 노드가 상대 그룹으로부터 전송된 비콘 신호 전체를 수신한 경우를 나타내고, (b)는 소정 노드가 검출 구간의 시작 위치에서 전체 비콘 신호 중 뒤로부터 4개의 심볼을 수신한 경우를 나타낸다. 또한, (c)는 소정 노드가 검출 구간의 시작 위치에서 전체 비콘 신호 중 뒤로부터 2개의 심볼을 수신한 경우를 나타내고, (d)는 소정 노드가 검출 구간의 종료 위치를 기준으로 전체 비콘 신호 중 앞으로부터 2개의 심볼을 수신한 경우를 나타내며, (e)는 소정 노드가 검출 구간의 종료 위치를 기준으로 전체 비콘 신호 중 앞으로부터 4개의 심볼을 수신한 경우를 나타낸다.
도 4의 (a) 내지 (e) 중 어느 하나의 비콘 신호를 수신한 소정 노드는 초기 심볼의 시간 동기를 추정하는 과정에서 미리 설정된 크기를 가지는 윈도우를 추정 구간 동안 비콘 신호의 심볼(
Figure pat00002
)에서 이동시키면서, 자기상관 값이 최대가 되는 심볼의 위치를 검출함으로써 심볼 레벨의 초기 시간 옵셋을 추정할 수 있다. 여기서, 윈도우는 하나의 심볼 길이에 해당하는 시간 구간을 가질 수 있다.
또한, 상기 소정 노드는 추정된 초기 시간 옵셋을 이용하여 각 윈도우의 위치에 해당되는 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환한다. 이후, 상기 소정 노드는 주파수 영역으로 변환한 신호의 크기를 미리 설정된 기준값과 비교하여 수신한 비콘 신호가 도 4의 (a) 내지 (e)의 수신 유형 중 어디에 해당하는가를 판단하여 비콘 신호의 시작점을 추정한다.
예를 들어, 상기 소정 노드는 주파수 영역으로 변환한 신호의 크기가 기준 값보다 큰 경우는 심볼
Figure pat00003
의 영역 중 해당되는 심볼 영역을 검출하고, 주파수 영역으로 변환한 신호의 크기가 기준값보다 작은 경우에는 신호가 없는 것으로 판단함으로써, 도 4의 (a) 내지 (e)에 도시한 비콘 신호 수신 유형들 중 해당 수신 유형을 지정할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 과정을 보다 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법을 나타내는 흐름도로서, 서로 인접한 두 그룹 중 소정 그룹에 속한 노드가 상대 노드로부터 수신한 비콘 신호에 기초하여 동기화를 수행하는 과정을 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그룹간 동기화 방법은 상술한 비콘 신호를 이용하여 동기화를 수행하며, 동기화 방법은 크게 4 단계로 구성된다.
즉, 그룹간 동기화 방법은 초기 시간 및 초기 소수배 주파수 동기를 수행하는 단계(S510), 그룹 검출 및 정수배 주파수 동기를 수행하는 단계(S520), 미세 시간 동기를 수행하는 단계(S530) 및 미세 소수배 주파수 동기를 수행하는 단계(S540)로 구성된다.
먼저, 초기 시간 및 초기 소수배 주파수 동기를 수행하는 단계는 비콘 신호를 수신한 노드(이하, '수신 노드'라 지칭함)가 수신한 비콘 신호로부터 초기 시간 옵셋과 초기 소수배 주파수 옵셋을 추정한 후(S511), 추정한 초기 시간 및 소수배 주파수 옵셋을 이용하여 수신 신호를 보상하는 과정을 포함한다(S513).
구체적으로, 수신 노드는 시간 영역에서 자기상관을 수행함으로써 수신된 비콘 신호 y( )를 구한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘 신호는 동일한 심볼이 시간 영역에서 반복되는 특성을 가지므로 추정한 시간 옵셋과 실제의 시간 옵셋이 정확하게 일치할 때 자기상관값이 최대가 된다. 이때 사용되는 자기상관 메트릭(metric) Q(k)은 수학식 2와 같이 표현된다.
Figure pat00004
수학식 2에서, k는 심볼에 대한 시간 인덱스(time index)를 의미하며, P(k) 및 R(k)는 수학식 3과 같다.
Figure pat00005
수학식 3에서, Pcase는 시간 영역에서의 상관 값으로 연속적으로 수신된 심볼간의 곱의 합으로 표현되며, Rcase는 심볼의 에너지 값을 나타낸다.
또한, 수학식 3에서, case는 심볼
Figure pat00006
에 대해 각각
Figure pat00007
및
Figure pat00008
를 가진다. 또한, N은 FFT의 크기(또는 심볼 길이)를 의미하고, NCP는 보호 구간(Cyclic Prefix)의 길이를 의미한다. 수학식 2 및 수학식 3을 이용하여 추정된 초기 시간 옵셋 은 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00009
상기한 바와 같이 초기 시간 옵셋을 추정한 후, 수신 노드는 비콘 신호의 시작점과 주파수 옵셋을 추정하기 위해 추정된 초기 시간 옵셋을 수신 신호에 보상한 후, 보상된 시간 영역의 신호를 주파수 영역의 신호로 변환하고, 각 윈도우의 위치에 해당되는 수신 신호의 영역이 주파수 영역에서
Figure pat00010
의 영역 중 어느 영역에 해당하는가를 판단한다. 이를 위해 수신 노드는 수신 신호의 각 영역에 해당하는 주파수 영역의 전력을 산출하고, 산출된 각 주파수 영역의 전력값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 전력값이 기준값 이상인 경우 신호가 수신된 것으로 판단하고, 도 4에 도시한 (a) 내지 (e)의 비콘 신호 수신 유형 중 해당하는 유형을 결정한다.
예를 들어, 추정된 초기 시간 옵셋을 이용하여 수신 신호를 보상한 수신 신호를
Figure pat00011
라 하면, 수신 노드는 먼저, 보상한 시간 영역의 수신 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform)를 수행하여 주파수 영역으로 변환함으로써, 주파수 영역의 신호
Figure pat00012
를 구한다.
이후, 수신 노드는 수신 신호가 주파수 영역에서, 심볼
Figure pat00013
의 영역 중 어디에 해당하는가를 판단하기 위하여 수학식 5를 계산한다.
Figure pat00014
수학식 5에서, LA(k)는 심볼 A의 부반송파 위치를 의미하고, NA는 심볼 A의 부반송파 수를 의미한다.
수신 노드는
Figure pat00015
각각을 미리 정해진 기준값
Figure pat00016
와 비교하여,
Figure pat00017
중 기준값을 넘는 값에 대해서는 해당 신호가 존재하는 것으로 판단함으로써, 수신된 비콘 신호가 도 4의 (a) 내지 (e) 유형 중 어느 유형에 해당하는가를 지정할 수 있고, 초기 시간 옵셋
Figure pat00018
을 반영하여 비콘 신호의 시작점(
Figure pat00019
)을 추정한다. 또한, 수신 노드는 상기한 과정을 통해 도 4에 도시한 비콘 신호의 수신 유형 각각에 대해 수학식 6을 이용하여 초기 소수배 주파수 옵셋
Figure pat00020
을 추정한다.
Figure pat00021
수신 노드는 상술한 과정을 통해 수신한 비콘 신호의 초기 시간 및 소수배 주파수 옵셋을 추정한 후, 수신한 비콘 신호에 추정한 옵셋을 보상한다.
이후, 수신 노드는 초기 시간 및 소수배 주파수 옵셋이 보상된 비콘 신호로부터 그룹 검출 및 정수배 주파수 옵셋을 추정하고(S521), 추정한 정수배 주파수 옵셋을 상기 초기 시간 및 소수배 주파수 옵셋이 보상된 비콘 신호에 보상한다(S523).
구체적으로, 수신 노드는 수신한 비콘 신호를 주파수 영역에서 표현한 신호 Y( )와, 이미 알고 있는 그룹 비콘 신호들 중 후보 비콘 신호
Figure pat00022
를 주파수 영역에서 차등상관을 취한다. 여기서, 수신 노드는 주파수 선택적 특성으로 인한 영향을 줄이기 위해 차등상관을 이용한다. 차등상관 메트릭은 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00023
수학식 7에서,
Figure pat00024
는 소정 노드에 대응되는 후보 비콘 신호의 인덱스이고,
Figure pat00025
는 소정 노드와 정수배 주파수 옵셋을 검출하기 위한 차등상관 메트릭을 의미한다. 또한,
Figure pat00026
는 후보 비콘 신호 인덱스
Figure pat00027
와 후보 정수배 옵셋 i에 대한 수신 비콘 신호의 차등상관 값을 의미하며,
Figure pat00028
는
Figure pat00029
의 크기를 정규화하기 위한 크기 값을 의미한다.
Figure pat00030
및
Figure pat00031
는 수학식 8과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00032
수학식 8에서, Lc( )는 심볼
Figure pat00033
중 후보 신호에 해당되는 부반송파 위치를 의미하고, Nc는 후보 신호가 사용하는 부반송파 수를 의미하며, D는 차등상관에 적용하는 상수로써 1로 설정될 수 있다.
수학식 8을 통해 추정된 비콘 신호의 시퀀스 인덱스는
Figure pat00034
이고, 추정된 정수배 옵셋은
Figure pat00035
이다. 또한, 추정된 비콘 신호의 시퀀스 인덱스는 그룹 ID와 일대일로 대응됨으로써 비콘 신호를 전송한 단말이 속한 그룹이 상위 그룹에 속하는가 또는 하위 그룹에 속하는가를 결정할 수 있다.
수신 노드는 상술한 과정을 통해 정수배 옵셋을 추정한 후, 수신한 비콘 신호에 대해 추정된 정수배 주파수 옵셋을 보상한다. 여기서, 수신 노드는 비콘 신호를 전송한 그룹을 추정하여 비콘 신호를 전송한 그룹이 자신이 속한 그룹보다 상위 그룹에 속하는 경우에만 다음 단계의 동기화 과정을 수행할 수 있고, 비콘 신호를 전송한 그룹이 자신이 속한 그룹보다 하위 그룹에 속하는 경우에는 다음 단계의 동기화 과정을 수행하지 않도록 구성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 수신 노드는 정수배 주파수 옵셋이 보상된 비콘 신호에 대해 미세 시간 옵셋 추정을 위해 정수배 주파수 옵셋이 보상된 비콘 신호와 검출된 그룹 ID에 대응되는 비콘 신호를 이용하여 차등상관 값을 최대로 하는 시간 옵셋을 추정하고(S531), 추정한 미세 시간 옵셋을 이전 단계에서 보상된 신호(즉, 정수배 주파수 옵셋이 보상된 신호)에 보상한다(S533).
구체적으로, 수신 노드는 후보 시간 옵셋 값 n에 대하여 수학식 9에 표시한 바와 같은 차등상관 메트릭을 적용한다.
Figure pat00036
수학식 9에서, G(n)은 미세 시간 옵셋을 추정하기 위한 메트릭을 의미하고, M(n)은 차등상관 값을 의미하며, U(n)은 M(n)의 크기를 정규화하기 위한 크기 값을 의미한다.
U(n) 및 M(n)은 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00037
수학식 10에서 B( )는
Figure pat00038
인 비콘 신호, Lc( )는 심볼
Figure pat00039
중 이전 단계에서 옵셋이 보상된 비콘 신호에 해당되는 부반송파 위치를 나타내고, Nc는
Figure pat00040
비콘 신호가 사용하는 부반송파 수를 나타낸다.
수신 노드는 수학식 9 및 10을 통해 미세 시간 옵셋
Figure pat00041
을 추정한다.
수신 노드는 미세 시간 옵셋을 추정한 후, 추정한 미세 시간 옵셋을 이전 단계의 수행을 통해 정수배 주파수 옵셋이 보상된 신호에 보상한 후, 미세 소수배 주파수 옵셋을 추정하고(S541), 추정한 미세 주파수 옵셋을 미세 시간 옵셋이 보상된 신호에 보상한다(S543).
수신 노드는 미세 소수배 주파수 옵셋 추정을 위해 타겟 신호와 잡음 신호 및 간섭 신호의 상대적 크기를 이용한다.
구체적으로, 수신 노드는 수신한 비콘 신호를 시간 영역에서 후보 주파수 옵셋 값(
Figure pat00042
)에 대해 수학식 11을 이용하여 연산한다.
Figure pat00043
수학식 11에서
Figure pat00044
인 벡터를 나타내고,
Figure pat00045
는
Figure pat00046
에 대해 FFT를 취한 값을 나타낸다.
수신 노드는 앞에서 연산된 값을
Figure pat00047
비콘 신호의 반송파 위치에 해당되는 전력
Figure pat00048
와,
Figure pat00049
비콘 신호의 반송파 위치에 해당되지 않는 반송파 위치에 해당되는 전력
Figure pat00050
를 주파수 영역에서 수학식 12와 같이 산출한다.
Figure pat00051
이후, 수신 노드는 수학식 13에 나타낸 바와 같이 미세 소수배 주파수 옵셋을 추정하고, 수신 신호에서 미세 소수배 주파수 옵셋을 보상한다.
Figure pat00052
여기서, 수신 노드는 그룹간 동기화를 위해 상기한 과정들을 통해 추정한 옵셋 정보들을 같은 그룹내의 다른 노드들에게 전송한다.
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 (1)

  1. 제1 그룹과 제2 그룹의 그룹간 동기화 방법에 있어서,
    상기 제2 그룹에 속한 소정 노드가 상기 제1 그룹으로부터 전송된 비콘 신호를 수신하는 단계;
    상기 소정 노드가 상기 수신한 비콘 신호에 기초하여 상기 제1 그룹의 그룹 정보를 획득하는 단계;
    상기 소정 노드가 상기 수신한 비콘 신호에 기초하여 시간 옵셋 및 주파수 옵셋을 추정하는 단계; 및
    상기 소정 노드가 상기 획득한 그룹 정보가 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 상기 추정한 시간 옵셋 및 주파수 옵셋 정보를 상기 제2 그룹에 속한 적어도 하나의 다른 노드에게 전파하는 단계를 포함하는 그룹간 동기화 방법.
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