KR20150081666A - 저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

간섭 신호를 검출하는 장치가 개시된다. ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정하는 추정부, 추정한 평균값을 이용하여 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는 필터링부, 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출하는 검출부, 및 미리 설정된 조건에 따라 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 결합하고, 결합 결과를 이용하여 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 결합부를 포함하는 간섭 신호를 검출하는 장치를 제공할 수 있다.

Description

저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS OF DETECTING INTERFERENCE SIGNAL FOR LOW POWER ENVELOPE DETECTOR}
아래의 실시예들은 저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
센서 네트워크(sensor network)는 무선 네트워크 기술의 급속한 발전과 상용화 진전에 힘입어 빠르게 확산되고 있다. 센서 네트워크를 위한 기술 표준화 또한 IEEE를 중심으로 블루투스(Bluetooth), IEEE 802.15.4, 지그비(ZigBee) 등의 표준화가 이루어지고 있다.
다양한 무선 센서 네트워크 및 근거리 통신망에서 센서들의 크기는 소형이고, 많은 수의 센서들이 오랜 시간 동작하기 위해서는 기본적으로 저전력, 저복잡도의 조건을 만족시켜야 한다. 특히, 인체에 설치되어 주위의 모바일 디바이스(mobile device)나 혹은 또 다른 인체의 센서와 무선으로 통신이 이루어지는 무선 신체 영역 네트워크(Wireless Body Area Network; WBAN)에서는 보다 엄격한 저복잡도, 저전력의 조건이 요구된다. 이러한 저복잡도 및 저전력을 달성하기 위해서는 고전력 RF(Radio Frequency) 구조가 아닌 초저전력 RF 구조가 이용될 수 있다.
초저전력 송수신기에서는 송신 신호의 전력이 낮기 때문에 특히 외부 간섭 신호의 존재 여부에 따라 송, 수신기 간 통신 신뢰도에 영향을 미칠 수 있다.
일실시예에 따르면, 간섭 신호를 검출하는 장치는 ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정하는 추정부; 상기 추정한 평균값을 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는 필터링부; 상기 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출하는 검출부; 및 미리 설정된 조건에 따라 상기 변조 방식에 따른 간섭 신호의 결과를 이용하여 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 결합부를 포함한다.
상기 필터링부는, 양의 신호 성분 및 음의 신호 성분을 출력으로 가지는 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter); 및 양의 신호 성분만을 출력으로 가지는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)를 포함하고, 상기 필터링부는 상기 사인드 로우 패쓰 필터 및 상기 언사인드 로우 패쓰 필터를 동시에 또는 선택적으로 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링할 수 있다.
상기 검출부는, 상기 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하는 제1 검출기; 및 상기 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출하는 제2 검출기를 포함할 수 있다.
상기 검출부는, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기를 동시에 또는 선택적으로 사용하여 상기 간섭 신호를 검출할 수 있다.
상기 제1 검출기는, 상기 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점 및 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성을 이용하여 상기 제1 간섭 신호의 존재를 검출할 수 있다.
상기 제1 검출기는, 상기 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절하는 검출 파라미터 조절부; 상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 스타트 신호 검출부; 상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 엔드 신호 검출부; 및 상기 시작 지점의 신호 파형의 특성과 상기 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 상기 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 제1 결정부를 포함할 수 있다.
상기 검출 파라미터는, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold)와 상기 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope), 시간 간격(time range) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 미리 설정된 조건이 상기 제1 검출기의 검출 결과 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에 대하여 AND 연산을 수행한 결과를 이용하는 제1 조건인 경우, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에서 모두 간섭 신호가 검출된 경우에 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 미리 설정된 조건이 상기 제1 검출기의 검출 결과 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에 대한 OR 연산을 수행한 결과를 이용하는 제2 조건인 경우, 상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기의 검출 결과 중 어느 하나에서 간섭 신호가 검출된 경우에 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 결합부는, 상기 미리 설정된 조건이 상기 수신 신호의 통계적 분포 특성에 기반하여 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기 중 어느 하나의 검출기의 출력을 이용하는 제3 조건인 경우, 상기 어느 하나의 검출기의 검출 결과를 이용하여 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 제2 검출기는, 상기 수신 신호의 일정 검출 구간에서 상기 제2 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 설정하는 검출 파라미터 설정부; 및 상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 제2 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 제2 결정부를 포함할 수 있다.
상기 검출 파라미터는, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold), 시간 마진(time margine) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 간섭이 존재하는지 여부에 기초하여 동작 주파수 채널을 상기 주파수 채널에서 다른 주파수 채널로 스위칭하는 채널 스위칭부를 더 포함할 수 있다.
상기 채널 스위칭부는, 상기 동작 주파수 채널을 스위칭하는 때에 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력 신호를 입력 신호로 하는 필터의 주파수 응답 특성 파라미터를 조절할 수 있다.
상기 스위칭한 다른 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 상기 다른 주파수 채널을 상기 동작 주파수 채널로 선택하는 채널 선택부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 간섭 신호를 검출하는 방법은 ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정하는 단계; 상기 추정한 평균값을 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는 단계; 상기 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출하는 단계; 및 미리 설정된 조건에 따라 상기 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 결합하고, 상기 결합 결과를 이용하여 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 검출하는 단계는, 상기 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하는 단계; 및 상기 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 간섭 신호를 검출하는 단계는, 상기 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점 및 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성을 이용하여 상기 제1 간섭 신호의 존재를 검출할 수 있다.
상기 제1 간섭 신호를 검출하는 단계는, 상기 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절하는 단계; 상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 단계; 상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 단계; 및 상기 시작 지점의 신호 파형의 특성과 상기 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 상기 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 블록도이다.
도 2는 일실시예에 따른 저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 장치의 전체 시스템 블록도이다.
도 3은 일실시예에 따른 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호를 수신한 경우의 ADC 출력 및 필터링부의 출력을 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기의 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값을 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 9는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold) 및 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold) 및 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 11은 일실시예에 따른 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 신호를 수신한 경우의 ADC 출력 및 필터링부의 출력을 나타낸 도면이다.
도 12는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 임계값(threshold)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 임계값(threshold) 및 시간 마진(time margine)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 간섭을 검출하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 15는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 결합부의 블록도이다.
도 16은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(100)는 추정부(110), 필터링부(130), 검출부(150) 및 결합부(170)를 포함한다.
추정부(110)는 ADC(Analog-Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정할 수 있다. ADC는 엔벨로프 검출기 구조를 가지는 수신기의 ADC일 수 있다.
필터링부(130)는 수신 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거 혹은 완화시키기 위하여, 추정부(110)가 추정한 평균값을 이용하여 수신 신호의 저주파 대역을 필터링할 수 있다.
검출부(150)는 필터링부(130)를 거쳐 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출할 수 있다.
결합부(170)는 미리 설정된 조건에 따라 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 결합 또는 스위칭하고, 결합 결과를 이용하여 현재 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단한다.
일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(100)의 세부 구조 및 간섭 신호를 검출하는 장치(100)를 포함하는 전체 시스템 구성에 대하여는 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2를 설명하기에 앞서, 전체 시스템 구성에 대한 이해를 돕기 위한 내용을 살펴본다.
무선 센서 네트워크 및 근거리 통신망에서 설치되는 다양한 센서 디바이스들에서 기본적으로 소형, 저전력, 저복잡도의 조건이 요구된다. 슈퍼 헤테로다인(super heterodyne) RF 구조는 고주파 대역에서 바로 기저 대역으로 변환하지 않고 중간 주파수 대역을 활용하여 감도(sensitivity) 등의 성능을 향상시키지만, 이로 인해 복잡도(complexity), 비용(cost), 전력 소모 등이 증가될 수 있다.
특히, 슈퍼 헤테로다인 RF 구조의 모뎀은 RF 부분에서 디지털 베이스밴드(digital baseband) 부분에 비해 매우 높은 전력을 요구한다. 예를 들어, 저전력 WPAN (IEEE 802.15.4)를 위한 모뎀칩의 경우 디지털 신호를 처리하는 부분의 전력 소모량은 송신, 수신 모두 0.5 mW 정도이다. 아날로그 신호를 처리하는 부분은 수신 모드에서 21mW, 송신모드에서 30mW 정도로 디지털 신호를 처리하는 부분에 비해 상대적으로 높은 전력(약 40~60배)을 소모한다.
특히, 초재생 수신기(superregenerative receiver) 구조를 활용한 수신기는 수신된 신호를 포지티브 피드백(positive feedback) 방식을 활용하여 증폭한 후 검출하는데, 적은 수의 능동 소자를 활용한 간단한 RF 구조 때문에 초저전력 수신기로 주목 받고 있다.
변조(modulation) 기법은 상관 변조(coherent modulation) 기법과 비상관 변조(non-coherent modulation) 기법으로 나뉠 수 있다.
상관 변조(coherent modulation) 기법은 송신단에서의 반송파 위상(carrier phase) 정보를 수신단에서 알아내어 그 정보를 비트 검출에 활용하는 기법이다. 비상관 변조(non-coherent modulation) 기법은 반송파 위상 정보를 이용하지 않고 비트 검출을 수행하는 기법이다.
저전력과 저복잡도를 위해서는 비상관 변조(non-coherent modulation) 기술이 유용하다. 예를 들어, 비상관 OOK(non-coherent on-off keying)나 ASK(Amplitude-Shift Keying)와 같은 변조 방식은 엔벨로프 검출기(envelop detector)를 활용하여 신호의 존재 유무를 판별할 수 있다.
이러한 비상관 변, 복조 기술들은 상관 변, 복조 기술에 비해 성능은 열화 되지만, 반송파 위상(carrier phase) 값을 정확히 구하는 고비용의 동기화(synchronization) 과정을 필요로 하지 않는다. 또한, 비상관 변, 복조 기술은 in-phase/quadrature-phase (I/Q) 구조에서 요구되는 믹서(mixer)나 선형 증폭기(linear amplifier)와 같은 고전력을 요구하는 구성 요소들을 사용하지 않음으로써 전력을 절감할 수 있고 복잡도를 낮출 수 있다.
특히, 초저전력 송수신을 위한 RF 수신기에서는 비상관 OOK와 같은 저전력 저복잡도의 변조 기술을 이용할 수 있다.
비상관 변조 기술은 기본적으로 수신 신호의 엔벨로프(envelope)를 검출하여 신호의 존재 유무를 판별하게 되는데, 여기서 발생하는 양의 값을 갖는 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력(output)은 필연적으로 DC 오프셋(DC offset)을 초래한다. DC 오프셋(DC offset)은 전체 회로 동작에 부정적인 영향을 미치기 때문에 제거해야 한다.
예를 들어, 초재생 수신기(superregenerative receiver) 구조를 활용한 수신기의 경우, 발진기(oscillator)의 발진 신호가 엔벨로프 검출기(envelope detector)로 입력된다. 엔벨로프 검출기의 출력 신호는 매우 미약한 세기의 신호이기 때문에, 이를 증폭하기 위해 가변 이득 증폭기(Variable Gain Amplifier; VGA)를 거치게 된다.
이때, 가변 이득 증폭기(VGA)는 크게는 40dB 이상의 세기로 신호를 증폭할 수도 있다. 따라서, 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력 신호에 DC 오프셋(DC offset) 성분이 존재하면 이 성분에 의해 과도하게 증폭된 신호가 전체 회로를 포화(saturation)시킬 수 있다. 이렇게 항상 양의 값을 갖는 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력 신호로 인한 DC 오프셋(DC offset) 발생을 방지하고 저전력을 유지하기 위해서, 저주파 신호 성분을 억제하는 주파수 응답 특성을 갖는 가변 이득 증폭기(VGA)가 이용될 수 있다.
초저전력 송, 수신기는 기본적으로 송신 신호가 저전력이므로 이보다 강한 외부 간섭 신호가 존재할 때 통신의 신뢰도가 열화될 수 있다. 또한, 외부 간섭 신호가 존재하는 경우, 송, 수신기는 한번에 신호(signal) 혹은 패킷(packet)의 전송에 성공하지 못하고 재전송을 반복하게 되어, 전력 소모가 증가할 수 있다. 따라서, 현재 전송하고자 하는 채널에 외부 간섭 신호가 존재하는지 확인하고 존재하지 않은 경우에 자신의 신호를 송신하는 것이 필요하다.
이하에서 '신호'는 패킷(packet)을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 DC 오프셋(DC offset)이 제거되는 저전력 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 수신기 구조에서는 특히 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 외부 간섭 신호를 검출하고자 할 때, 어려움이 발생할 수 있다. 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호는 서로 다른 위상(phase)으로 신호를 구별하므로, 전송 신호에 상관없이 엔벨로프 검출기의 출력값이 거의 일정하게 동일한 값으로 유지된다. 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호는 DC 오프셋(DC offset)이 제거되면 노이즈(noise) 성분처럼 보일 수 있다. 상관 변조(coherent modulation) 방식의 외부 간섭 신호를 검출하기에 어려움이 있다.
간섭 신호에는 상관 변조(coherent modulation) 방식의 외부 간섭 신호뿐만 아니라, 비상관 변조 방식을 사용하는 주변의 다른 디바이스에 의한 간섭 또한 존재한다.
도 2는 일실시예에 따른 저전력 엔벨로프 검출 수신기에서 간섭 신호를 검출하는 장치의 전체 시스템 블록도이다.
일실시예에서는 기본적으로 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 이용하는 것으로 가정하며, 수신기에 엔벨로프 검출기(envelope detector)를 적용했을 경우의 시스템 구조를 전체적으로 나타내면 도 2와 같다.
RF 프론트엔드(frontend)(201)를 거친 수신 신호가 엔벨로프 검출기(envelope detector)(203)를 거쳐 들어오면 미약한 신호를 증폭하기 위해 증폭기(amplifier)(205)를 거치게 된다. 여기서, 엔벨로프 검출기(envelope detector)(203)의 출력은 기본적으로 양의 값을 가지므로 엔벨로프 검출기(envelope detector)(203)의 출력에는 DC 오프셋(DC offset) 성분이 필연적으로 존재하게 된다. 그러므로, 엔벨로프 검출기(envelope detector)(203)의 출력에 포함된 DC 오프셋(DC offset) 성분 또한 동시에 증폭되어 전체 회로가 포화(saturation)될 수 있다.
이를 방지하기 위해, 증폭기(amplifier)(205)에서는 주파수 응답 특성에서 저주파 성분을 감쇠시키면서 동시에 신호를 증폭시키는 필터(filter) 동작이 같이 수행될 수 있다.
저주파 성분이 감쇠되어 증폭된 신호는 ADC(Analog-to-Digital Converter)(207)를 거치면서 디지털 신호로 변환된다. 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치는 ADC(Analog-to-Digital Converter)(207)를 거쳐 디지털 신호로 변환된 신호를 수신하여 간섭을 검출한다.
이하에서는 간섭 신호를 검출하는 장치의 세부 구조 및 동작에 대하여 설명한다.
추정부(210)는 ADC(Analog-to-Digital Converter)(207)로부터 출력된 디지털 신호, 다시 말해 수신 신호의 평균값을 추정한다. 수신 신호의 평균값은 이후의 간섭 검출 과정에 있어 기준값에 해당하는 중요한 정보를 담고 있으므로 일실시예에서는 이를 먼저 추정한다. 추정부(210)는 'Mean-value Estimator' 라고도 부를 수 있다.
필터링부(230)는 추정부(210)가 추정한 평균값을 이용하여 수신 신호의 저주파 대역을 필터링할 수 있다. 필터링부(230)는 이산 시간 저주파 대역 필터(discrete-time LPF(low pass filter))를 포함하며, 수신 신호에 포함되어 불규칙하게 변화하는 노이즈 성분을 제거 혹은 완화시킬 수 있다. 필터링부(230)는 저주파 성분 위주로 출력을 내보냄으로써 인접한 수신 샘플 간에 급격하게 변화하는 노이즈 성분을 완화시킬 수 있다.
필터링부(230)는 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233) 및 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236)를 포함할 수 있다.
사인드 로우 패쓰 필터(233)는 저주파 대역 필터(LPF)의 출력이 양의 성분과 음의 성분을 모두 가질 수 있고, 언사인드 로우 패쓰 필터(236)는 저주파 대역 필터(LPF)의 출력이 양의 성분만 가질 수 있다.
필터링부(230)는 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 외부 간섭 신호를 검출하기 위해서 기본적으로 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233)를 사용하고, 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 외부 간섭 신호를 검출하기 위해서 기본적으로 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236)를 사용할 수 있다.
여기서, 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호의 검출 시에 검출 성능을 향상시키기 위해, 상황에 따라 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233)뿐만 아니라, 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236)를 동시에 활용할 수도 있다. 마찬가지로, 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 외부 간섭 신호의 검출 시에 검출 성능을 향상시키기 위해, 상황에 따라 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236) 뿐만 아니라, 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233)를 동시에 활용할 수도 있다.
일실시예에서는 수신 신호의 저주파 대역을 필터링 함으로써 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 외부 간섭 신호들을 모두 검출할 수 있도록 상황에 따라 사인드 로우 패쓰 필터(233) 및 언사인드 로우 패쓰 필터(236)를 동시에 또는 선택적으로 이용할 수 있다.
검출부(250)는 필터링부(230)를 통해 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출할 수 있다. 검출부(250)는 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하는 제1 검출기(253)와 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출하는 제2 검출기(256)를 포함할 수 있다.
검출부(250)는 제1 검출기(253) 및 제2 검출기(256)를 동시에 또는 선택적으로 사용하여 간섭 신호를 검출할 수 있다. 제1 검출기(253)는 'Coherent modulation Packet Detector'로, 제2 검출기(256)는 'Non-coherent modulation Packet Detector'로도 불릴 수 있다.
제2 검출기(256)는 수신 신호의 일정 검출 구간에서 제2 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 설정하는 검출 파라미터 설정부(미도시), 및 검출 파라미터를 이용하여 제2 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 제2 결정부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 검출 파라미터로는 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold), 시간 마진(time margin) 중 적어도 하나가 이용될 수 있다.
제1 검출기(253) 및 제2 검출기(256)에 대하여는 도 3 내지 도 14를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
결합부(270)는 검출부(250)에서 검출된 각 간섭 신호의 검출 결과를 미리 설정된 조건 혹은 원하는 신호 처리 방식에 맞게 적절히 결합할 수 있다. 이때, 미리 설정된 조건 혹은 원하는 신호 처리 방식은 예를 들어, 제1 검출기(253)의 검출 결과 및 제2 검출기(256)의 검출 결과에 대하여 AND 연산 혹은 OR 연산을 수행하거나, 수신 신호의 통계적 분포 특성에 기반하여 어느 하나의 검출기의 출력을 이용하는 것일 수 있다.
결합부(270)는 예를 들어, 제1 검출기(253)의 검출 결과와 제2 검출기(256)의 검출 결과에 대하여 AND 연산을 수행하여 출력할 수 있다. 이 경우, 결합부(270)는 제1 검출기(253) 및 제2 검출기(256)의 검출 결과에서 모두 간섭 신호가 검출된 경우에만 최종적으로 현재 채널에 간섭 신호가 존재한다고 판단할 수 있다.
결합부(270)는 예를 들어, 제1 검출기(253)의 검출 결과와 제2 검출기(256)의 검출 결과에 대하여 OR 연산을 수행하여 출력할 수 있다. 이 경우, 결합부(270)는 제1 검출기(253) 및 제2 검출기(256)의 검출 결과 중 어느 하나에서만 간섭 신호가 검출된 경우에도 최종적으로 현재 채널에서 간섭 신호가 존재한다고 판단할 수 있다.
또한, 결합부(270)는 현재 수신 신호의 통계적 분포 특성에 기반하여 어느 하나의 검출기의 검출 결과를 선택적으로 스위칭(switching)하여 그 결과만을 출력할 수 있다. 다시 말해, 주어진 구간에서 ADC 출력값이 특정 문턱값 이상의 값으로 특정 비율 이상으로 발생하게 되면, 해당 간섭 신호는 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호로 간주할 수 있다. 이 경우, 결합부(270)는 제1 검출기(253)의 출력값을 스위칭하여 출력할 수 있다.
결합부(270)는 제1 검출기(253) 및 제2 검출기(256)의 검출 결과의 출력값을 기반으로 현 주파수 채널에서 간섭의 존재 여부를 판단할 수 있다. 결합부(270)는 'Packet Detection Combiner'로 불릴 수 있다.
채널 스위칭(Channel Switching)부(280)는 결합부(270)의 판단 결과인 현재 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부에 기초하여 동작 주파수 채널을 다른 주파수 채널로 스위칭할 수 있다. 채널 스위칭부(280)는 현재 주파수 채널에 간섭이 존재한다면 중심 주파수 제어기(Frequency Controller)(202)를 통해 동작 주파수 채널을 다른 주파수 채널로 스위칭한 후, 상술한 바와 같은 간섭 검출 과정을 반복할 수 있다.
여기서, 채널 스위칭부(280)는 주파수 채널을 스위칭하는 순간 혹은 스위칭 한 후 그 중간 과정에서와 같이 동작 주파수 채널을 스위칭하는 때에 필터 제어기(Filter Controller)(206)를 통해 아날로그 블록에 포함된 필터(205)의 주파수 응답 특성 파라미터를 조절할 수 있다. 이때, 아날로그 블록에 포함된 필터(205)는 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력 신호를 입력 신호로 할 수 있다.
주파수 응답 특성 파라미터는 DC 오프셋 성분의 상쇄량을 조절하여 간섭 신호 검출의 신뢰도를 보장 및 향상시키는 데에 이용할 수 있다.
채널 선택부(Channel Selector)(290)는 스위칭한 다른 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 다른 주파수 채널을 동작 주파수 채널로 선택할 수 있다. 채널 선택부(Channel Selector)(290)는 최종적으로 간섭이 존재하지 않은 주파수 채널을 선택하여 해당 채널로 자신의 신호를 송, 수신할 수 있다.
이하에서는 각 구성 요소에서의 구체적인 신호 처리 과정에 대하여 설명한다.
추정부(210), 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233) 및 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236)에서의 신호 처리 과정은 다음과 같다.
예를 들어,
Figure pat00001
번째 ADC 출력 샘플(output sample)을
Figure pat00002
라고 하면, 추정부(210)는 아래의 [수학식 1]과 같이 평균값(mean (i))을 계산할 수 있다.
Figure pat00003
여기서,
Figure pat00004
값은 평균값을 계산하기 위한 샘플의 개수에 해당한다.
또한, 위의 평균값은 매 샘플마다 새로운 값으로 갱신하는 것이 아니라, 특정 개수까지 누적되었을 때마다 갱신될 수 있다.
사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)(233)는 추정된 평균값을 이용하여 이산 시간(discrete-time) 저주파 대역을 필터링하는 신호 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 사인드 로우 패쓰 필터(233)에서는 아래의 [수학식 2]와 같이 음과 양의 값, 다시 말해 양과 음의 신호 성분 모두를 출력으로 생성할 수 있다.
Figure pat00005
여기서,
Figure pat00006
값은 필터 탭(filter tap)의 개수에 해당한다. 여기서, 필터 탭의 개수는 임의의 필터에서 (입력으로 사용되는) 입력(input) 변수들의 총 개수를 의미한다. z1(i)는 ADC 샘플값에서 평균값을 뺀 값을
Figure pat00007
개 만큼 더한 값에 해당한다.
다음으로, 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)(236)는 예를 들어, 아래의 [수학식 3]과 같이 양의 값, 다시 말해 양의 신호 성분만을 출력으로 생성할 수 있다.
Figure pat00008
z2(i)는 ADC 샘플값에서 평균값을 뺀 값의 절대값을 취한 뒤, 이를
Figure pat00009
개 만큼 더한 값에 해당한다.
제1 검출기(253)의 동작 실시예에 대하여 설명한다.
상관 변조된 신호(혹은 패킷)의 경우, 위상(phase)의 차이를 이용하여 신호를 전송하기 때문에, 엔벨로프 검출기(203)의 출력에서 일정한 크기의 엔벨로프가 지속적으로 나올 수 있다. 일정한 DC 오프셋이 발생하고 이 값이 일정하게 제거될 경우, 신호에 의해 발생하는 성분은 제거되고 노이즈에 의해 발생하는 성분만이 ADC(207)의 출력으로 나타날 수 있다. 결국, 이미 DC 오프셋이 제거된 상황에서는 간섭 신호의 존재 여부를 검출하기 어렵다.
따라서, 일실시예에 따른 제1 검출기(253)는 수신 신호(혹은 패킷)의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점과 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성을 이용하여 간섭 신호를 검출한다.
수신 신호가 시작하는 부분에서, 신호의 수신 이전에는 노이즈만이 존재하였으므로, 노이즈에 의한 DC 오프셋 값을 제거하였지만, 신호의 수신에 따라 갑자기 신호에 의한 엔벨로프 성분이 추가적으로 발생하게 되어 이로 인한 신호의 오르내림(fluctuation) 현상이 발생한다. 신호의 수신 이후에는 중간값 대비 위쪽 방향으로 펄스 모양의 신호가 발생하게 된다. 이후, 신호 파형에는 신호 성분에 의해 커져 버린 DC 오프셋 값이 반영되고, DC 오프셋 값을 제거하면 결국 다시 노이즈 성분만이 존재하게 된다.
수신 신호의 일정 검출 구간의 끝 지점에서는 이전까지 커다란 신호 성분에 의해 발생한 DC 오프셋 값을 제거하고 있는 중이었으므로, 수신 신호가 끝남에 따라 갑자기 아래 방향으로 펄스가 발생하게 된다. 즉, 중간값 대비 아래 방향으로 펄스 모양의 신호가 발생하게 된다.
일실시예에서 제1 검출기(253)는 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작과 끝을 나타내는 신호 파형의 특성을 이용하여 시작 신호가 검출되면 이후 끝 신호가 나타날 때까지는 간섭 신호가 존재하고 있음을 인지할 수 있다. 그리고, 만약 끝 신호가 검출되었지만, 이후로 일정한 검출 구간 내에서 시작 신호가 검출되지 않았다면, 제1 검출기(253)는 해당 주파수 채널의 해당 구간에서는 간섭 신호가 사라져서 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
만약, 검출 구간의 시작 지점이 수신 신호(혹은 패킷)가 시작하는 원래 시점보다 뒤에 위치하여, 원래 수신 신호의 중간부터 검출이 시작되는 상황이라면, 검출 구간의 처음부터 위쪽 방향으로 큰 펄스 형태의 수신 신호가 발생하게 되므로 간섭 신호의 존재 여부에 대한 신호 처리의 수행에는 문제가 없다.
앞서 설명한 전체 블록도 중 제1 검출기(253)를 세분화하여 나타낸 구조에 대하여는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3은 일실시예에 따른 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호를 수신한 경우의 ADC 출력 및 필터링부의 출력을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호가 수신될 때의 ADC 출력의 신호 파형과 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter) 및 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)의 신호 파형의 예가 도시되어 있다.
ADC 출력에서 불규칙한 노이즈에 의한 영향을 제거하기 위해 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)를 거치고 나면, 상대적으로 깨끗한 형태의 출력이 얻어지게 된다. 물론, 실제 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)는 노이즈를 완벽하게 제거할 수는 없으며, 도 3에 나타난 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)의 출력(output)은 잔존하는 노이즈를 무시한 것이다. 도 3과 같은 신호 파형에 대하여 적용 가능한, 상관 변조 방식을 사용하여 간섭을 검출하는 3가지 실시예를 도 5 내지 도 10을 참조하여 살펴본다.
도 4는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 제1 검출기(400)는 검출 파라미터 조절부(410), 스타트 신호 검출부(430), 엔드 신호 검출부(450), 및 제1 결정부(470)를 포함할 수 있다.
검출 파라미터 조절부(410)는 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절한다. 여기서, '검출 파라미터를 조절한다'는 것은 검출 파라미터를 선택 혹은 결합하는 것을 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 검출 파라미터는 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold)와 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope), 시간 간격(time range) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
스타트 신호 검출부(430)는 검출 파라미터를 이용하여 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출할 수 있다.
엔드 신호 검출부(450)는 검출 파라미터를 이용하여 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출할 수 있다.
제1 결정부(470)는 시작 지점의 신호 파형의 특성과 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정할 수 있다. 이때, 신호 파형의 특성은 서로 반대 방향의 신호 파형을 포함할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값을 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 특정 임계값(threshold)을 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출하는 실시예를 살펴볼 수 있다. 도 5에서는 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)와 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)를 사용하는 경우의 신호 처리를 개념적으로 나타낸다.
일실시예에서는, 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터로, 예를 들어, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값인 threshold_1, threshold_2, 및 시간 간격 time_range 를 설정할 수 있다.
도 5에서 510은 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)만을 이용한 경우의 간섭 검출 개념을 나타내고, 520은 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)와 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)를 모두 사용하는 경우의 간섭 검출 개념을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(이하, '검출 장치')는 수신되는 ADC 출력을 통해 사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z1(i) 및 언사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z2(i) 를 생성한 후, 샘플 인덱스 i 값과 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 및 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end)을 '0'으로 설정할 수 있다(605).
검출 장치는 샘플 인덱스 i 값을 '1' 증가(610) 시킨 후, z1(i)가 threshold_1 보다 크거나 같고, z2(i)가 threshold_2 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(615).
만약, z1(i)가 threshold_1 보다 크거나 같고, z2(i)가 threshold_2 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 해당 신호가 수신 신호의 일정 검출 구간, 다시 말해 패킷의 시작 지점일 첫 번째 조건을 만족한다고 본다. 따라서, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값으로 j 값을 설정(620)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(625).
검출 장치는 일정한 샘플 인덱스(index) 이내에, 즉, time_range 내의 샘플(i-j ≤time_range)에서 z1(i) 값이 ?hreshold_1보다 작다면(630), 비로소 패킷의 시작으로 판단하여 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 표시자를 '1'로, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end) 표시자를 '0'으로 설정할 수 있다(640).
단계 630에서 해당 조건을 만족하지 않는 경우, 검출 장치는 일정한 샘플 인덱스(index)가 time_range보다 큰 지 여부를 판단한다(635).
단계 635의 판단 결과, 일정한 샘플 인덱스(index)가 time_range보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단한다(675).
단계 635의 판단 결과, 일정한 샘플 인덱스(index)가 time_range보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(625).
검출 장치는 단계 615에서 z1(i)이 threshold_1 보다 작거나 z2(i)가 threshold_2 보다 작다면, z1(i)가 -threshold_1 보다 작거나 같고, z2(i)가 threshold_2 보다 같거나 큰지 판단한다(645).
만약, z1(i)가 -threshold_1 보다 작거나 같고, z2(i)가 threshold_2 보다 같거나 크다면, 검출 장치는 해당 신호가 수신 신호의 일정 검출 구간, 다시 말해 패킷의 끝 지점일 조건을 만족한다고 본다. 따라서, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 i 값으로 j 값을 설정(650)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(655).
검출 장치는 일정한 샘플 인덱스 이내에, 즉, time_range 내의 샘플(i-j ≤time_range)에서 z1(i) 값이 threshold_1보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(660).
단계 660의 판단 결과, time_range 내의 샘플에서 z1(i) 값이 threshold_1보다 크거나 같다면, 검출 장치는 비로소 해당 신호가 패킷의 끝임을 파악하고, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end) 표시자를 '1'으로, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 표시자를 '0'으로, 설정할 수 있다(665).
검출 장치가 660의 조건을 만족하지 않는다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range 보다 큰지 여부를 판단한다(670).
단계 670의 판단 결과, 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가 시킨다(655).
단계 670의 판단 결과, 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range 보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단한다(675).
단계 675의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스가 아니라면, 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가시킨다(610).
단계 675의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스라면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력한다(680).
이때, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start)과 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_start)이 '1'로 설정되어 있다면, 검출 장치는 해당 주파수 채널을 busy 상태로 결정하고, 그렇지 않은 경우에 해당 주파수 채널을 idle 상태로 결정한다.
도 7은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope)를 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출하는 실시예를 살펴볼 수 있다. 도 7에서는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)는 사용하지 않고, 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)만을 사용하는 경우의 신호 처리를 개념적으로 나타낸다.
일실시예에서는 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터로, 예를 들어, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프프 slope_1, slope_2, 및 시간 간격 time_range 를 설정할 수 있다.
일실시예에 따른 검출 장치는 수신되는 ADC 출력을 통해 사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z1(i)을 생성한다.
검출 장치는 만약 z1(i)의 현재 시간축 기울기가 slope_1 보다 크다면, 수신 신호(혹은 패킷)의 시작 신호의 첫 번째 조건을 만족한다고 보며, 이후 time_range 의 샘플 인덱스 이내에 기울기 값이 -slope_1 보다 작다면 두 번째 조건을 만족한다고 본다.
검출 장치는 이후 time_range 의 샘플 인덱스 이내에 기울기 값이 slope_2 보다 크다면 비로소 수신 신호의 시작으로 판단할 수 있다. 검출 장치는 예를 들어, 과거의 z1(i) 값들을 일정 개수만큼 저장한 후 현재 z1(i) 값에서 과거 z1(i) 값의 차이로 기울기를 구할 수도 있다.
만약, z1(i)의 기울기가 순서대로 -slope_1 보다 작고, time_range 의 샘플 인덱스 이내에 slope_1보다 크며, 이후 z1(i)의 기울기가 time_range 의 샘플 인덱스 이내에서 -slope_2 보다 작다면 검출 장치는 해당 신호 파형을 패킷의 끝으로 판단할 수 있다. 상술한 내용에 대한 보다 구체적인 동작 흐름은 도 8과 같다.
도 8은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 8을 참조하면, 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(이하, '검출 장치')는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)는 사용하지 않고, 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)만을 사용할 수 있다. 일실시예에서는 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터로, 예를 들어, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프 slope_1, slope_2, 및 시간 간격 time_range 를 설정할 수 있다.
검출 장치는 수신되는 ADC 출력을 통해 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프 slope_z1(i)를 생성한 후, 샘플 인덱스 i 값과 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 및 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end)을 '0'으로 설정할 수 있다(801).
검출 장치는 샘플 인덱스 i 값을 '1' 증가(803) 시킨 후, slope_z1(i)가 slope_1 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(805).
만약, 단계 805에서 slope_z1(i)가 slope_1 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 해당 신호가 수신 신호(혹은 패킷)의 시작 신호의 첫 번째 조건을 만족한다고 본다. 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값으로 j 값을 설정(807)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(809).
검출 장치는 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_1 보다 작거나 같은지 여부를 판단한다(811). 단계 811에서 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_1 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값(i)으로 j 값을 설정(815)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(817).
단계 811에서 샘플 인덱스가 time_range의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)가 아니거나, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_1 보다 크다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값이 i-j > time_range를 만족하는지를 판단할 수 있다(813).
단계 813에서 샘플 인덱스 값 i-j가 time_range 보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단한다(845).
단계 813에서 샘플 인덱스 값 i-j가 time_range 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킬 수 있다(809).
단계 817 이후, 검출 장치는 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_2 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(819).
단계 819의 판단 결과, 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_2 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 비로소 패킷의 시작으로 판단하여 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 식별자를 '1'로, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end) 식별자를 '0'으로 설정할 수 있다(823).
검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스(final index)인지를 판단한다(845).
845의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스라면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력할 수 있다(847).
단계 819의 판단 결과, 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)가 아니거나, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_2 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스보다 큰지(i-j > time_range)를 판단한다(821).
단계 821의 조건이 만족되는 경우, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단하고(845), 조건이 만족되지 않는 경우, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(817).
검출 장치는 단계 805에서 slope_z1(i)가 slope_1 보다 작다면, slope_z1(i)가 -slope_1 보다 작거나 같은지를 다시 판단한다(825).
단계 825에서 slope_z1(i)가 -slope_1 보다 크다면, 검출 장치는 803으로 가서 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다.
단계 825에서 slope_z1(i)가 -slope_1 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값(i)으로 j 값을 설정(827)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(829).
검출 장치는 샘플 인덱스가 time_range의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_1 보다 크거나 갖는지 여부를 판단한다(831).
단계 831에서 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)가 아니거나, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_1 보다 작다면, 검출 장치는 time_range 의 샘플 인덱스가 i-j > time_range 인지를 판단한다(833).
단계 833의 조건이 만족되는 경우, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스(final index)인지를 판단한다(845). 845의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스라면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력(847)하고, 해당 샘플 인덱스가 마지막이 아니라면, 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가시킬 수 있다(803).
단계 833의 조건이 만족되지 않는 경우, 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가시킬 수 있다(829).
단계 831에서 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 slope_1 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값(i)으로 j 값을 설정(835)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(837).
단계 837 이후, 검출 장치는 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_2 보다 작거나 같은지 여부를 판단한다(839).
단계 839에서 샘플 인덱스가 time_range의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)가 아니거나, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_2 보다 크다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값이 i-j > time_range를 만족하는지를 판단할 수 있다(841).
단계 841에서 샘플 인덱스 값 i-j가 time_range 보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단(845)하고, 샘플 인덱스 값 i-j가 time_range 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(837).
단계 839에서 샘플 인덱스가 time_range 의 샘플 인덱스 이내(i-j ≤ time_range)이고, 기울기 값 slope_z1(i)가 -slope_2 보다 작거나 같다면, 검출 장치는 비로소 해당 신호가 패킷의 끝임을 파악하고, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end) 식별자를 '1'로, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start)의 식별자를 '0'으로, 설정할 수 있다(843).
단계 843 이후, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스(final index)인지를 판단한다(845). 845의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스라면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력(847)하고, 해당 샘플 인덱스가 마지막이 아니라면, 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가시킬 수 있다(803).
단계 847에서, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start)과 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_start)이 '1'로 설정되어 있다면, 검출 장치는 해당 주파수 채널을 busy 상태로 결정하고, 그렇지 않은 경우에 해당 주파수 채널을 idle 상태로 결정할 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold) 및 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 특정 임계값(threshold) 및 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope)를 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출하는 실시예를 살펴볼 수 있다.
도 9는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)는 사용하지 않고, 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)만을 사용하는 경우의 신호 처리를 개념적으로 나타낸다.
일실시예에 따른 검출 장치는 수신되는 ADC 출력을 통해 사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z1(i)을 생성한 후, 만약 z1(i)의 현재 시간축의 기울기가 slope_1 보다 크고, 동시에 z1(i)값이 임계값보다 크다면, 패킷 시작 신호의 첫번째 조건을 만족한다고 본다.
검출 장치는 time_range 샘플 인덱스 이내에서 z1(i)값이 - threshold 값 보다 작다면 비로소 패킷의 시작으로 판단한다.
만약 z1(i)의 현재 시간축 기울기가 -slope_1 보다 작고, 동시에 z1(i)값이 -threshold보다 작다면, 검출 장치는 packet 끝 신호의 첫번째 조건을 만족한다고 보며, time_range 샘플 index 이내에 z1(i)값이 threshold값 보다 크다면 비로소 packet의 끝으로 판단한다. 상술한 내용에 대한 보다 구체적인 동작 흐름은 도 10과 같다.
도 10은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제1 검출기에서 임계값(threshold) 및 기울기(slope)를 이용하여 간섭을 검출하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.
도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(이하, '검출 장치')는 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 특정 임계값(threshold) 및 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope)를 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출할 수 있다.
도 10에서는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)는 사용하지 않고, 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter)만을 사용한다.
검출 장치는 수신되는 ADC 출력을 통해 사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z1(i) 를 생성한 후, 샘플 인덱스 i 값과 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 및 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end)을 '0'으로 설정할 수 있다(1005).
검출 장치는 샘플 인덱스 i 값을 '1' 증가(1010) 시킨 후, z1(i)의 현재 시간축의 기울기인 slope_z1(i)가 slope 보다 크거나 같고, z1(i)가 threshold 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(1015).
단계 1015에서의 판단 결과, z1(i)가 threshold 보다 크거나 같고, slope_z1(i)가 slope 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 해당 신호가 수신 신호의 일정 검출 구간, 다시 말해 패킷의 시작 지점일 첫 번째 조건을 만족한다고 본다. 따라서, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 값으로 j 값을 설정(1020)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(1025).
단계 1025 이후, 검출 장치는 일정한 샘플 인덱스(index) 이내에서, 즉, time_range 내의 샘플(i-j ≤time_range)에서 z1(i) 값이 -threshold보다 작거나 같은지 여부를 판단한다(1030).
단계 1030에서 해당 조건을 만족하지 않는 경우, 검출 장치는 일정한 샘플 인덱스(i-j)가 time_range보다 큰 지 여부를 판단한다(1035).
단계 1035의 판단 결과, 일정한 샘플 인덱스가 time_range보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스(i)가 마지막 인덱스(final index)인지를 판단(1075)하고, 단계 635의 판단 결과, 일정한 샘플 인덱스(index)가 time_range보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(1025).
단계 1030에서 time_range 내의 샘플(i-j ≤time_range)에서 z1(i) 값이 -threshold보다 작거나 같다면, 검출 장치는 패킷의 시작으로 판단하여 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start)을 '1'로, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end)를 '0'으로 설정할 수 있다(1040).
단계 1015에서 slope_z1(i)가 slope보다 작고, z1(i)가 threshold 보다 작다고 판단되면, 검출 장치는 slope_z1(i)가 -slope 보다 작거나 같고, z2(i)가 -threshold 보다 같거나 큰지 판단한다(1045).
단계 1045에서, slope z1(i)가 -slope 보다 작거나 같고, z2(i)가 -threshold 보다 크거나 같다고 판단되면, 검출 장치는 해당 신호가 수신 신호의 일정 검출 구간, 다시 말해 패킷의 끝 지점일 조건을 만족한다고 본다. 따라서, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스 i 값으로 j 값을 설정(1050)한 후, 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시킨다(1055).
단계 1055 이후, 검출 장치는 일정한 샘플 인덱스 이내에, 즉, time_range 내의 샘플(i-j ≤time_range)에서 z1(i) 값이 threshold 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(1060).
단계 1060의 판단 결과, time_range 내의 샘플에서 z1(i) 값이 threshold 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 비로소 해당 신호가 패킷의 끝임을 파악하고, 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_end) 식별자를 '1'로, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 식별자를 '0'으로, 설정할 수 있다(1065).
검출 장치가 1060의 조건을 만족하지 않는다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range 보다 큰지 여부를 판단한다(1070).
단계 1070의 판단 결과, 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range보다 작거나 같다면, 검출 장치는 샘플 인덱스 값을 '1' 증가시키고(1055), 샘플 인덱스 값 i-j 가 time_range 보다 크다면, 검출 장치는 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스인지를 판단한다(1075).
단계 1075의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스가 아니라면, 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가시킨다(1010).
단계 1075의 판단 결과, 해당 샘플 인덱스가 마지막 인덱스라면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력한다(1080). 단계 1080에서, 간섭 검출 패킷의 시작 지점(det_pkt_start) 식별자와 간섭 검출 패킷의 끝 지점(det_pkt_start) 식별자가 '1'로 설정되어 있다면, 검출 장치는 해당 주파수 채널을 busy 상태로 결정하고, 그렇지 않은 경우에 해당 주파수 채널을 idle 상태로 결정할 수 있다.
도 11은 일실시예에 따른 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 신호를 수신한 경우의 ADC 출력 및 필터링부의 출력을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 신호가 수신될 때 ADC 출력의 신호 파형과 이를 통한 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter) 및 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)의 신호 파형의 예가 도시되어 있다.
비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 신호는 엔벨로프 검출기의 출력이 전송 비트에 따라 서로 다른 크기의 값이 나올 수 있으므로, 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 신호와는 달리 신호 혹은 패킷의 중간에서도 ADC 출력값이 중간값을 기준으로 스윙(swing)하게 된다.
이러한 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 패킷이 수신될 때 ADC 출력의 신호 파형과 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)의 출력 파형의 예를 나타내면 도 11과 같다.
도 3과 마찬가지로, 도 11에 나타난 로우 패쓰 필터(Low Pass Filter)의 출력(output)은 잔존하는 노이즈를 무시한 것이다.
도 11과 같은 신호 파형에 대하여 적용 가능한, 비상관 변조 방식을 사용하여 간섭을 검출하는 실시예를 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.
도 12는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 임계값(threshold)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 임계값(threshold) 및 시간 마진(time margin)을 이용하여 간섭을 검출하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 특정 임계값(threshold)을 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출하는 실시예를 살펴볼 수 있다. 도 12에서는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)를 사용하는 경우의 신호 처리를 개념적으로 나타낸다.
도 13을 참조하면, 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터로, 예를 들어, 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 특정 임계값(threshold)과 시간 마진(time_margin)을 검출 파라미터로 설정하여 간섭을 검출하는 실시예를 살펴볼 수 있다.
일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(이하, '검출 장치')는 수신되는 ADC 출력을 통해 언사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z2(t) 를 생성한 후, 만약 z2(t)값이 주어진 특정 임계값(threshold)보다 크면 간섭이 존재한다고 일차적으로 판단을 내릴 수 있다.
임계값(threshold)보다 큰 값이 있다고 하더라도, 만약 검출 구간(detection window)의 마지막 z2(t)값이 임계값보다 작으며, 마지막 순간까지 연속적으로 임계값보다 작은 z2(t) 샘플의 수가 시간 마진(time_margin) 보다 같거나 크다면, 검출 장치는 간섭이 사라져 없어지는 경우라고 판단할 수 있다. 상술한 내용에 대한 보다 구체적인 동작 흐름은 도 14와 같다.
도 14는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 제2 검출기에서 간섭을 검출하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 14를 참조하면, 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치(이하, '검출 장치')는 수신되는 ADC 출력을 통해 언사인드 로우 패쓰 필터의 출력 z2(i) 를 생성한 후, 샘플 인덱스 i 값과 det_pkt, det_under_threshold 및 det_under_threshold_index 를 '0'으로 설정할 수 있다(1410). 여기서, det_pkt는 간섭 패킷을 검출했음을 알리는 지시자이고, det_under_threshold는 로우 패스 필터(low pass filter)의 출력값이 임계값(threshold) 보다 작음을 알리는 지시자이며, det_under_threshold_index는 로우 패스 필터의 출력값이 임계값(threshold) 보다 작게 되었을 때 시간 축에서의 인덱스에 해당한다.
검출 장치는 샘플 인덱스 i 값을 '1' 증가(1420) 시킨 후, z2(i)가 threshold 보다 크거나 같은지 여부를 판단할 수 있다(1430).
단계 1430의 판단 결과, z2(i)가 threshold 보다 작다면, 검출 장치는 det_under_threshold_index를 '1'로 설정하고(1470), z2(i-1)이 threshold 보다 크거나 같은지 여부를 판단한다(1480).
단계 1480의 판단 결과, z2(i-1)이 threshold 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 det_under_threshold_index를 i로 설정하고(1490), z2(i-1)이 threshold 보다 작다면 해당 샘플 인덱스(i)가 마지막 인덱스(final index)보다 크거나 같은지를 판단한다(1450).
단계 1430의 판단 결과, z2(i)가 threshold 보다 크거나 같다면, 검출 장치는 간섭이 존재한다고 일차적으로 판단을 내릴 수 있다. 이때, 검출 장치는 det_pkt를 '1'로 설정하고, det_under_threshold를 '0'으로 설정(1440)한 후, 해당 샘플 인덱스(i)가 마지막 인덱스(final index)보다 크거나 같은지를 판단한다(1450).
단계 1450에서 해당 샘플 인덱스(i)가 마지막 인덱스(final index)보다 작다면 검출 장치는 샘플 인덱스를 '1' 증가 시킨다(1420).
단계 1450에서 해당 샘플 인덱스(i)가 마지막 인덱스(final index)보다 크거나 같다면, 검출 장치는 간섭 검출 결과를 출력할 수 있다(1460).
단계 1460에서, det_pkt = 0 이라면, 간섭이 검출되지 않은 경우에 해당하므로 간섭 장치는 해당 주파수 채널을 idle 상태로 결정할 수 있다.
또한, 수신 신호의 파형이 임계값(threshold)보다 큰 값이 있어 det_pkt = 1 이라 하더라도, det_under_threshold_index = 1 이며, (final_index det_under_threshold_index)가 시간 마진(time_margin) 보다 같거나 크다면, 검출 장치는 간섭이 사라져 없어지는 경우라고 판단할 수 있다. 다시 말해, 검출 구간(detection window)의 마지막 z2(t)값이 임계값보다 작고, 마지막 순간까지 연속적으로 임계값보다 작은 z2(t) 샘플의 수가 시간 마진(time_margin) 보다 같거나 크다면, 검출 장치는 간섭이 사라져 없어지는 경우라고 판단할 수 있다. 이 경우, 검출 장치는 해당 주파수 채널을 idle 상태로 결정할 수 있다. 단계 1460에서 상술한 경우를 제외하고, 검출 장치는 해당 주파수 채널을 busy 상태로 결정한다.
도 15는 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 장치의 결합부의 블록도이다.
도 15를 참조하면, 결합부가 미리 설정된 조건으로 수신 신호의 통계적 분포 특성을 이용하는 경우의 실시예를 설명한다.
일실시예에 따른 결합부는 듀티 싸이클 추정부(1510) 및 선택부(1530)를 포함할 수 있다.
듀티 싸이클 추정부(1530)는 수신 신호의 통계적 분포 특성의 일 예인 듀티 사이클을 추정하여 추정 결과를 선택부(1530)로 전달한다.
선택부(1530)는 추정 결과를 이용하여 제1 검출기의 출력과 제2 검출기의 출력 중 어느 하나의 검출기의 출력을 스위칭하여 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
도 16은 일실시예에 따른 간섭 신호를 검출하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 16을 참조하면, 일실시예에 따른 검출 장치는 ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정할 수 있다(1610). 여기서, ADC는 엔벨로프 검출기 구조의 수신기에 포함된 ADC 일 수 있다.
검출 장치는 추정한 평균값을 이용하여 수신 신호의 저주파 대역을 필터링할 수 있다(1620).
검출 장치는, 단계 1620에서, 필터링된 신호로부터 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출할 수 있다(1630). 단계 1630에서 검출 장치는 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하고, 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출할 수 있다.
검출 장치는 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점 및 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성(예를 들어, 서로 반대 방향의 신호 파형 특성)을 이용하여 제1 간섭 신호의 존재를 검출할 수 있다.
검출 장치가 제1 간섭 신호를 검출하는 구체적인 방법은 다음과 같다.
검출 장치는 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절(선택 또는 결합)하고, 조절된 검출 파라미터를 이용하여 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출할 수 있다. 검출 장치는 검출 파라미터를 이용하여 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출한 후, 시작 지점의 신호 파형의 특성과 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정할 수 있다.
검출 장치는 미리 설정된 조건에 따라 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 결합 또는 스위칭할 수 있다(1640).
검출 장치는 단계 1640의 결합 결과를 이용하여 현재 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(1650).
일실시예에 따르면, 엔벨로프 검출기(envelope detector) 구조의 저전력 수신기에서 유사한 종류의 비상관 변복조 방식을 사용하는 외부 간섭 신호 및 이와 다른 종류의 상관 변복조 방식을 사용하는 외부 간섭 신호의 존재 여부를 검출할 수 있다. 일실시예에서는, 간섭원이 상관 변복조 방식 및 비상관 변복조 방식을 사용하는지 여부에 관계없이 모두 검출 가능하도록 동시에 간섭을 검출하고, 그 결과를 적절히 결합함으로써 저전력 송, 수신기의 통신 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 외부 간섭 신호와의 충돌로 인해 발생하는 패킷 혹은 신호의 재전송을 방지함으로써, 전력 소모를 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 간섭을 검출하는 장치
110: 추정부
130: 필터링부
150: 검출부
170: 결합부

Claims (20)

  1. ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정하는 추정부;
    상기 추정한 평균값을 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는 필터링부;
    상기 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출하는 검출부; 및
    미리 설정된 조건에 따라 상기 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 이용하여 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 결합부
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터링부는,
    양의 신호 성분 및 음의 신호 성분을 출력으로 가지는 사인드 로우 패쓰 필터(Signed Low Pass Filter); 및
    양의 신호 성분만을 출력으로 가지는 언사인드 로우 패쓰 필터(Unsigned Low Pass Filter)
    를 포함하고,
    상기 필터링부는
    상기 사인드 로우 패쓰 필터 및 상기 언사인드 로우 패쓰 필터를 동시에 또는 선택적으로 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하는 제1 검출기; 및
    상기 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출하는 제2 검출기
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출부는,
    상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기를 동시에 또는 선택적으로 사용하여 상기 간섭 신호를 검출하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 검출기는,
    상기 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점 및 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성을 이용하여 상기 제1 간섭 신호를 검출하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 검출기는,
    상기 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절하는 검출 파라미터 조절부;
    상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 스타트 신호 검출부;
    상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 엔드 신호 검출부; 및
    상기 시작 지점의 신호 파형의 특성과 상기 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 상기 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 제1 결정부
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검출 파라미터는,
    로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold)과 상기 로우 패쓰 필터(LPF)의 출력의 시간축에서의 특정 기울기 값을 나타내는 슬로프(slope), 시간 간격(time range) 중 적어도 하나를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 미리 설정된 조건이 상기 제1 검출기의 검출 결과 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에 대하여 AND 연산을 수행한 결과를 이용하는 제1 조건인 경우,
    상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에서 모두 간섭 신호가 검출된 경우에 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 미리 설정된 조건이 상기 제1 검출기의 검출 결과 및 상기 제2 검출기의 검출 결과에 대한 OR 연산을 수행한 결과를 이용하는 제2 조건인 경우,
    상기 제1 검출기 및 상기 제2 검출기의 검출 결과 중 어느 하나에서 간섭 신호가 검출된 경우에 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 결합부는,
    상기 미리 설정된 조건이 상기 수신 신호의 통계적 분포 특성에 기반하여 상기 제1 검출기와 상기 제2 검출기 중 어느 하나의 검출기의 출력을 이용하는 제3 조건인 경우,
    상기 어느 하나의 검출기의 검출 결과를 이용하여 상기 간섭 신호가 존재하는 것으로 판단하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 제2 검출기는,
    상기 수신 신호의 일정 검출 구간에서 상기 제2 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 설정하는 검출 파라미터 설정부; 및
    상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 제2 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 제2 결정부
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 검출 파라미터는,
    로우 패쓰 필터(LPF)의 출력 매그니튜드(output magnitude)의 임계값(threshold), 시간 마진(time margine) 중 적어도 하나를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 간섭이 존재하는지 여부에 기초하여 동작 주파수 채널을 상기 주파수 채널에서 다른 주파수 채널로 스위칭하는 채널 스위칭부
    를 더 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 채널 스위칭부는,
    상기 동작 주파수 채널을 스위칭하는 때에 엔벨로프 검출기(envelope detector)의 출력 신호를 입력 신호로 하는 필터의 주파수 응답 특성 파라미터를 조절하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 스위칭한 다른 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부에 대한 판단 결과에 기초하여 상기 다른 주파수 채널을 상기 동작 주파수 채널로 선택하는 채널 선택부
    를 더 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  16. ADC(Analog- Digital Converter)로부터 출력된 수신 신호의 평균값을 추정하는 단계;
    상기 추정한 평균값을 이용하여 상기 수신 신호의 저주파 대역을 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 신호로부터, 상관 변조(coherent modulation) 방식 및 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 간섭 신호를 검출하는 단계; 및
    미리 설정된 조건에 따라 상기 변조 방식에 따른 간섭 신호의 검출 결과를 결합하고, 상기 결합 결과를 이용하여 주파수 채널에 간섭이 존재하는지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 검출하는 단계는,
    상기 상관 변조(coherent modulation) 방식을 사용하는 제1 간섭 신호를 검출하는 단계; 및
    상기 비상관 변조(non-coherent modulation) 방식을 사용하는 제2 간섭 신호를 검출하는 단계
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 간섭 신호를 검출하는 단계는,
    상기 수신 신호의 일정 검출 구간(detection window)의 시작 지점 및 끝 지점에서 발생하는 신호 파형의 특성을 이용하여 상기 제1 간섭 신호를 검출하는, 간섭 신호를 검출하는 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 간섭 신호를 검출하는 단계는,
    상기 제1 간섭 신호를 검출하기 위한 검출 파라미터를 조절하는 단계;
    상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 시작 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 단계;
    상기 검출 파라미터를 이용하여 상기 일정 검출 구간의 끝 지점의 신호 파형의 특성을 검출하는 단계; 및
    상기 시작 지점의 신호 파형의 특성과 상기 끝 지점의 신호 파형의 특성을 기반으로 상기 제1 간섭 신호의 존재 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는, 간섭 신호를 검출하는 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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