KR20170022360A - Communication mode identification method for performing the wireless apparatus - Google Patents

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KR20170022360A
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김형중
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김창주
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한국전자통신연구원
부경대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a communication mode identification method. Particularly, the communication mode identification method includes analyzing a received signal generated in an ISM band to determine whether a specific channel is currently being used or a WS channel, and determining whether the radio signal of an active channel indicates an OFDM signal or a Bluetooth signal. After that, the communication mode identification method includes identifying a communication mode by using the frequency component of the radio signal when the determined radio signal is the OFDM signal. So, it is possible to identify WLAN, Bluetooth and white space used in a particular band of 2.4 GHz and 5 GHz.

Description

무선 장치가 수행하는 통신 방식 식별 방법{COMMUNICATION MODE IDENTIFICATION METHOD FOR PERFORMING THE WIRELESS APPARATUS}[0001] COMMUNICATION MODE IDENTIFICATION METHOD FOR PERFORMING THE WIRELESS APPARATUS [0002]

본 발명은 무선 장치가 수행하는 통신 방식 식별 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 ISM 대역에서 발생되는 스펙트럼 신호 간의 차이점을 이용하여 무선 신호를 식별하고, 무선 신호에 따른 통신 방식을 식별하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a communication method identification method performed by a wireless device, and more particularly, to a method of identifying a wireless signal using a difference between spectrum signals generated in an ISM band and identifying a communication method according to the wireless signal .

ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)은 산업, 과학, 의료용 기기에서 사용 가능한 주파수 대역을 나타낸다. 최근에는 ISM 대역을 통신 주파수 대역으로 사용함에 따라 허가가 불필요한 통신 장비들이 해당 통신 주파수 대역을 많이 사용하고 있다. 다만, ISM 대역을 이용하는 ISM 기기와 해당 통신 주파수 대역을 사용하는 통신 장비 간에 간섭이 용이하다.The ISM band (Industrial Scientific Medical band) represents the frequency bands available in industrial, scientific and medical devices. In recent years, as the ISM band is used as a communication frequency band, communication devices that do not require permission use a corresponding communication frequency band. However, it is easy to interfere with the ISM equipment using the ISM band and the communication equipment using the communication frequency band.

일반적으로, 비면허(Unlicensed) 통신 장비는 2.4 GHz와 5 GHz ISM 대역을 많이 이용한다. 여기서, 2.4 GHz와 5 GHz ISM 대역 에 사용되는 전송 방식은 여러 가지가 있지만 그 중에서 대표적인 것으로 IEEE WLAN(무선랜), 블루투스 등의 전송 방식이 있다. 그리고, 해당 주파수 대역에 대한 주파수 이용 현황을 파악하기 위해서는 이들 신호들에 대한 스펙트럼 센싱과 식별 방안이 필요하다.Generally, unlicensed telecommunication equipment uses the 2.4 GHz and 5 GHz ISM bands heavily. Here, there are a variety of transmission methods used in the 2.4 GHz and 5 GHz ISM bands, but typical examples thereof include transmission methods such as IEEE WLAN (wireless LAN) and Bluetooth. Spectrum sensing and identification methods for these signals are needed to understand the frequency utilization of the frequency band.

구체적으로, 스펙트럼 센싱(spectrum sensing)은 임의의 주파수 공간에 우선 사용자(primary user) 신호가 있는지 여부를 판단하는 기술이다. 스펙트럼 센싱은 우선 사용자에 피해를 주지 않으면서 이차 사용자가(secondary user)로 하여금 해당 주파수 공간을 사용할 수 있는 기회를 제공한다. 이는 결과적으로 주파수 자원에 대한 이용 효율을 개선한다.Specifically, spectrum sensing is a technique for determining whether there is a primary user signal in an arbitrary frequency space. Spectrum sensing provides an opportunity for a secondary user to use the frequency space without damaging the user first. Which in turn improves utilization efficiency for frequency resources.

스펙트럼 식별(spectrum identification)은 스펙트럼 센싱에 덧붙여 신호의 변조 방식을 알아내는 기술이다. 스펙트럼 식별은 임의의 주파수 대역 이용 현황을 좀 더 자세하게 파악한다.Spectrum identification is a technique for determining the modulation method of a signal in addition to spectrum sensing. Spectrum identification identifies any frequency band usage in more detail.

그리고, 통신 장비는 위에서 상술한 스펙트럼 센싱과 식별 방법을 통해 2.4 GHz와 5 GHz ISM 대역에 사용되는 전송 방식에 대한 구분이 가능하다. 그러나, ISM 대역을 사용하는 WLAN(무선랜) 방식 중에서 IEEE 802.11a와 IEEE 802.11n 방식이 있으며 , 이 두 가지 방식은 유효 심볼 구간폭, CP(cyclic prefix) 길이 등 OFDM 전송 방식의 주요 전송 파라미터 측면에서 차이가 없음에 따라 실질적으로 구별하기는 어렵다.In addition, the communication equipment can distinguish transmission methods used in the 2.4 GHz and 5 GHz ISM bands through the above-described spectrum sensing and identification methods. However, there are IEEE 802.11a and IEEE 802.11n schemes among the WLAN (WLAN) schemes using the ISM band. These two schemes are important transmission parameters of the OFDM transmission scheme such as the effective symbol interval width and the CP (cyclic prefix) It is difficult to distinguish them practically.

따라서, ISM 대역에 대하여 스펙트럼 센싱 및 식별 방식을 통해 위의 두 가지 방식을 식별할 수 있는 방안이 필요하다.Therefore, there is a need for a method for identifying the above two methods through the spectrum sensing and identification method for the ISM band.

본 발명은 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호를 분석하여 2.4GHz와 5GHz의 특정 대역에서 사용되는 WLAN, Bluetooth 및 White Space 등을 식별하는 통신 방식 식별 방법을 제공할 수 있다..The present invention can provide a communication method identification method for identifying WLAN, Bluetooth and white space used in a specific band of 2.4 GHz and 5 GHz by analyzing a received signal generated in the ISM band.

본 발명은 IEEE 802.11a, 802.11n 각각이 갖는 무선 신호의 대역폭 차이를 이용한 스펙트럼 식별을 수행하는 통신 방식 식별 방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a communication method identification method for performing spectrum identification using bandwidth differences of radio signals of IEEE 802.11a and 802.11n, respectively.

일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법은 ISM 대역에서 발생되는 수신 신호를 분석하여 특정 대역을 갖는 채널이 사용되고 있는지를 판단하는 단계; 상기 채널을 사용하고 있는 신호가 존재하는 경우, 상기 채널의 무선 신호가 OFDM 신호, 블루투스 신호 중 어느 신호를 나타내는지 판단하는 단계; 상기 무선 신호가 OFDM 신호 또는 블루투스 신호가 판단되지 않으면, 상기 채널을 사용하는 신호가 없는 경우에 WS 채널로 판단하는 단계; 및 상기 무선 신호가 OFDM 신호인 경우, 상기 OFDM 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 주파수 성분에 대응하는 통신 방식을 식별하는 단계를 포함하고, 상기 통신 방식을 식별하는 단계는, 상기 주파수 성분이 나타내는 대역폭의 크기를 이용하여 통신 방식을 식별할 수 있다.A method of identifying a communication method according to an exemplary embodiment includes analyzing a received signal generated in an ISM band to determine whether a channel having a specific band is used; Determining whether a radio signal of the channel represents an OFDM signal or a Bluetooth signal when a signal using the channel exists; Determining that the wireless channel is a WS channel when the OFDM signal or the Bluetooth signal is not determined, and there is no signal using the channel; And identifying a communication scheme corresponding to the frequency component using the frequency component of the OFDM signal if the radio signal is an OFDM signal, wherein identifying the communication scheme comprises: It is possible to identify the communication method by using the size of the communication method.

일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법은 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호를 스펙트럼 센싱하여 WLAN, Bluetooth 및 White Space을 식별할 수 있다.A method of identifying a communication method according to an exemplary embodiment may spectrum-sense a received signal generated in an ISM band to identify WLAN, Bluetooth, and white space.

일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법은 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호의 대역폭 차이를 이용하여 IEEE802.11a와 IEEE802.11n에 대한 근거리 통신 방식을 식별할 수 있다.A method of identifying a communication method according to an exemplary embodiment may identify a short distance communication method for IEEE802.11a and IEEE802.11n using a bandwidth difference of a received signal generated in an ISM band.

도 1은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 사용중인 채널이 갖는 무선 신호를 판단하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 신호의 주파수 성분을 이용해 통신 방식을 식별하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 통신 방식을 식별하기 위한 대역 통과 필터를 설계하는 구성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 일실시예에 따른 통신 방식을 식별하기 위한 기준 임계값을 설정하는 구성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법을 통해 통신 방식을 식별한 성능을 나타낸 그래프이다.
도 7은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법의 흐름도이다.
1 is a diagram for explaining a communication method identification method according to an embodiment.
2 is a diagram for explaining a configuration for determining a radio signal of a channel in use according to an embodiment.
3 is a view for explaining a configuration for identifying a communication method using a frequency component of a radio signal according to an embodiment.
4 is a graph for explaining a configuration for designing a bandpass filter for identifying a communication method according to an embodiment.
5 is a graph for explaining a configuration for setting a reference threshold value for identifying a communication method according to an embodiment.
6 is a graph illustrating performance of identifying a communication method through a communication method identification method according to an exemplary embodiment.
7 is a flowchart of a communication method identification method according to an exemplary embodiment.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram for explaining a communication method identification method according to an embodiment.

도 1을 참고하면, 무선 장치는 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호를 이용하여 OFDM 신호, 블루투스 신호 및 WS 채널을 식별할 수 있다. 이 때, 무선 장치는 OFDM 신호 검파 방식과 주기적 정상성 분석 그리고 전력 스펙트럼 분석 결과를 토대로 우선 사용자에 의해 채널이 사용되고 있는지 또는 WS 채널인지를 판단할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 현재 채널을 사용되고 있는 무선 신호가 존재하는 경우, 해당 채널이 OFDM 신호, 및 블루투스(BT) 신호 중에 어느 신호인지를 결정할 수 있다. 또한, 무선 장치는 무선 신호가 OFDM 신호 또는 블루투스 신호로 판단되지 않으면, 채널을 사용하는 신호가 없는 경우에 WS 채널로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 1, a wireless device can identify an OFDM signal, a Bluetooth signal, and a WS channel using a received signal generated in the ISM band. At this time, based on the OFDM signal detection method, the periodic steady state analysis, and the power spectrum analysis result, the wireless device can determine whether the channel is used by the first user or the WS channel. Then, the wireless device can determine which of the OFDM signal and the Bluetooth (BT) signal the corresponding channel is present, if there is a wireless signal currently being used. Also, the wireless device can determine that the wireless channel is a WS channel if the wireless signal is not an OFDM signal or a Bluetooth signal, and there is no signal using the channel.

무선 장치는 OFDM 신호가 채널을 사용하고 있는 경우, OFDM 신호의 대역폭의 크기를 활용하여 수신 신호가 802.11a인지 802.11n인지를 구분할 수 있다. 보다 구체적으로, 무선 장치는 수신 신호를 기반으로 OFDM 신호, 블루투스 신호 및 WS 채널을 식별하기 위해, 스펙트럼 센싱 방식과 스펙트럼 식별 방식을 이용할 수 있다.When the OFDM signal is using a channel, the wireless device can distinguish whether the received signal is 802.11a or 802.11n by taking advantage of the bandwidth of the OFDM signal. More specifically, the wireless device can use a spectrum sensing scheme and a spectrum identification scheme to identify OFDM signals, Bluetooth signals, and WS channels based on the received signals.

여기서, 스펙트럼 센싱 방식은 임의의 주파수 대역에 해당 대역의 우선 사용자 신호가 있는 지를 판단하는 기술이다. 다시 말해, 스펙트럼 센싱 방식은 정합 필터(matched filter) 방식, 에너지 검파(energy detection) 방식 및 특성 검파(feature detection) 방식을 기반으로 수신 신호의 특징을 추출할 수 있다. 이 때, 스펙트럼 센싱 방식은 수신 신호가 나타내는 주기성(cyclostationarity)에 기초하여 신호가 갖는 특징을 추출할 수 있다. 그리고, 스펙트럼 센싱 방식은 특정 대역이 갖는 채널이 우선 사용자(primary user)에 의해 사용되고 있는지를 판단할 수 있다.Here, the spectrum sensing method is a technique for determining whether there is a priority user signal of a corresponding frequency band. In other words, the spectrum sensing method can extract characteristics of a received signal based on a matched filter method, an energy detection method, and a feature detection method. At this time, the spectrum sensing method can extract the characteristics of the signal based on the cyclostationarity indicated by the received signal. The spectrum sensing method can determine whether a channel of a specific band is used by a primary user.

결국, 무선 장치는 스펙트럼 센싱 방식을 이용하여 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호에 스펙트럼 센싱 방식을 적용함으로써, 특정 대역을 갖는 채널이 사용되고 있는지를 판단할 수 있다. 일례로, 도 1에 도시된 바와 같이 무선 장치는 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호에 대응하여 '채널 2'가 현재 우선 사용자에 의해 사용되어 있는지를 감지할 수 있다.As a result, the wireless device can determine whether a channel having a specific band is used by applying a spectral sensing method to a reception signal generated in the ISM band using a spectrum sensing scheme. For example, as shown in FIG. 1, the wireless device may sense whether 'channel 2' is currently being used by the priority user in response to a received signal occurring in the ISM band.

그리고, 무선 장치는 채널이 사용되는 경우, 채널이 갖는 무선 신호가 OFDM 신호, 블루투스 신호 중 어느 신호를 나타내는지 판단할 수 있다. 이 때, 무선 장치는 GLRT(generalized likelihood ratio) 방식에 기초한 OFDM 신호 검파 방식을 이용하여 수신 신호가 OFDM 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 무선 장치는 전력 스펙트럼 분석 방식에 기초하여 전력 스펙트럼의 최대값을 검파 임계값 간에 비교 결과에 따라 수신 신호가 블루투스 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 OFDM 신호 검파 방식 및 전력 스펙트럼 분석뿐만 아니라, 주기적 정상성을 활용하여 OFDM 신호와 블루투스 신호를 보다 용이하게 구분할 수 있다.When the channel is used, the wireless device can determine which of the OFDM signal and the Bluetooth signal the wireless signal of the channel represents. At this time, the wireless device can determine whether or not the received signal includes the OFDM signal by using the OFDM signal detection method based on the generalized likelihood ratio (GLRT) method. Also, the wireless device can determine whether the received signal includes the Bluetooth signal according to the comparison result between the maximum value of the power spectrum and the detection threshold value based on the power spectrum analysis method. And, the wireless device can more easily distinguish the OFDM signal and the Bluetooth signal by utilizing the periodic steadiness as well as the OFDM signal detection method and the power spectrum analysis.

여기서, 무선 장치는 표 1에 기초하여 OFDM 신호인지, 블루투스 신호인지 또는 WS 채널인지를 판단할 수 있다.Here, the wireless device can determine whether it is an OFDM signal, a Bluetooth signal, or a WS channel based on Table 1. [

GLRTGLRT 주기적 정상성Periodic normality 전력 스펙트럼Power spectrum 판정Judgment YY YY ** OFDMOFDM ** NN YY BTIT NN YY ** WSWS ** NN NN WSWS

표 1에 기재된 Y 기호는 수신 신호를 스펙트럼 센싱 방식으로 센싱한 결과가 “신호 있음”을 나타내는 기호일 수 있다. 반대로, N 기호는 "신호 없음"을 나타내는 기호일 수 있다. 또한, * 기호는 스펙트럼 센싱 방식으로 센싱한 결과의 판정과 관계없음을 나타내는 기호일 수 있다. BT는 블루투스 신호를 나타내는 단어이며, WS는 사용되지 않는 주파수 대역으로 즉,, 센싱 결과가 “신호 없음”으로 판단된 주파수 대역을 의미할 수 있다. 그리고, 수신 신호를 분석한 결과 OFDM 신호이면, 무선 장치는 OFDM 신호가 802.11a 및 802.11n 중 어느 통신 방식을 활용하는지 여부를 판단할 수 있다.The Y symbol shown in Table 1 may be a symbol indicating that the result of sensing the received signal by the spectrum sensing method is "signal present". Conversely, the N symbol may be a symbol representing "no signal ". In addition, the symbol * may be a symbol indicating that it is not related to the judgment of the result of sensing by the spectral sensing method. BT is a word indicating a Bluetooth signal, and WS is a frequency band that is not used, that is, a frequency band in which the sensing result is determined as " no signal ". If the received signal is analyzed as an OFDM signal, the wireless device can determine whether the OFDM signal uses 802.11a or 802.11n.

도 2는 일실시예에 따른 사용중인 채널이 갖는 무선 신호를 판단하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a configuration for determining a radio signal of a channel in use according to an embodiment.

도 2를 참고하면, 무선 장치는 사용하고 있는 채널에 무선 신호가 존재하는 경우, 채널이 갖는 무선 신호가 OFDM 신호, 블루투스 신호 중 어느 신호를 나타내는지 판단할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 서로 다른 방법을 이용하여 각각의 신호를 구분할 수 있다.Referring to FIG. 2, when there is a radio signal in a channel in use, the radio device can determine whether a radio signal of the channel represents an OFDM signal or a Bluetooth signal. And, the wireless device can distinguish each signal using different methods.

(1) OFDM 신호(1) OFDM signal

무선 장치는 GLRT 방식에 기초한 OFDM 신호 검파 방식을 이용하여 수신 신호가 OFDM 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, OFDM 신호는 주파수의 이용효율을 높이기 위해 하나의 데이터를 다수의 반송파로 분할된 신호를 의미할 수 있다. OFDM 신호는 심볼 간 간섭을 제거하고, 부반송파간(subcarrier)의 직교성(orthogonality)를 보장하기 위하여 CP(cyclic prefix)를 사용할 수 있다. 이 때, OFDM 신호는 N개의 부반송파를 사용하고, CP의 길이가 L 샘플인 경우를 가정할 수 있다. 그리고, 이는 도 2에 도시된 바와 같이 나타낼 수 있다.The wireless device can determine whether the received signal includes an OFDM signal using an OFDM signal detection scheme based on the GLRT scheme. Here, the OFDM signal may mean a signal in which one data is divided into a plurality of carriers in order to increase the frequency utilization efficiency. An OFDM signal can use a cyclic prefix (CP) to remove inter-symbol interference and ensure orthogonality of subcarriers. At this time, it is assumed that the OFDM signal uses N subcarriers, and the length of the CP is L samples. This can be represented as shown in Fig.

도 2에 도시된 구조는 OFDM 심볼의 구조를 나타내고 있다. 그리고, CP는 OFDM 심볼의 후반 L 샘플과 동일할 수 있다. 이와 같이, OFDM 신호는 단일 OFDM 심볼 안에서 동일한 신호가 일정 시간 간격을 두고 존재하기 때문에 OFDM 신호에 대한 2차 상관 함수(second order correlation function)는 잡음에 대한 2차 상관 함수와 상이한 형태를 갖게 될 수 있다.The structure shown in FIG. 2 shows the structure of an OFDM symbol. The CP may be the same as the latter L sample of the OFDM symbol. Since the OFDM signal has the same signal within a single OFDM symbol at predetermined time intervals, the second order correlation function for the OFDM signal may have a different form from the second order correlation function for the noise have.

따라서, 무선 장치는 잡음 전력과 신호 전력을 모르는 환경에서 2차 상관 특성이 우선 사용자의 신호 유무에 따라 다르다는 사실을 가설 검정(hypothesis testing) 문제 공식화할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 이에 대한 해법으로 GLRT(generalized likelihood ratio test) 방법을 적용함으로써, 다음과 같은 우선 사용자의 신호 유무를 판단할 수 있다. 수학식 1은 GLRT 방법을 적용하여 우선 사용자의 신호 유무를 판단하기 위한 식을 포함할 수 있다.Therefore, the wireless device can formulate the problem of hypothesis testing that the secondary correlation characteristic is different depending on the presence or absence of the signal of the first user in an environment where noise power and signal power are unknown. Then, the wireless device can determine the presence or absence of a signal of the following priority user by applying a generalized likelihood ratio test (GLRT) as a solution thereto. Equation (1) may include an equation for determining the presence or absence of a signal of the user by applying the GLRT method.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서

Figure pat00002
는 OFDM 심볼의 동기화 오차를 가리키는 양으로서, 측정한 수신 샘플이 CP의 시작 위치에서 얼마나 떨어져 있는가를 나타낼 수 있다. 그리고,
Figure pat00003
은 CP에 속하는 수신 샘플의 인덱스 집합을 가리킬 수 있다. 또한, 수신 신호를
Figure pat00004
이라 할 때,
Figure pat00005
는 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.In Equation (1)
Figure pat00002
Is a quantity indicative of the synchronization error of the OFDM symbol and may indicate how far the measured received sample is at the start of the CP. And,
Figure pat00003
May point to the set of indices of the received samples belonging to the CP. Also,
Figure pat00004
In other words,
Figure pat00005
Can be defined as Equation (2).

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 2에서

Figure pat00007
는 시간 i 에서 수신 신호 샘플을 나타내며,
Figure pat00008
는 연산에 사용되는 OFDM 심볼의 개수를 나타낼 수 있다. 그리고
Figure pat00009
Figure pat00010
의 실수부를 의미하고,
Figure pat00011
는 검파 임계값으로서, 오경보 확률에 따라 결정되는 값일 수 있다.In Equation 2,
Figure pat00007
Represents a received signal sample at time i,
Figure pat00008
May represent the number of OFDM symbols used in the operation. And
Figure pat00009
The
Figure pat00010
Quot; means < / RTI >
Figure pat00011
Is a detection threshold value, and may be a value determined according to the false alarm probability.

결국, 무선 장치는 GLRT 방법을 기반으로 OFDM 심볼의 개수에 따른 오경보확률을 고려하여 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호 내에 OFDM 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.As a result, the wireless device can determine whether or not an OFDM signal exists in a reception signal generated in the ISM band, taking into consideration the probability of erroneous notification according to the number of OFDM symbols based on the GLRT method.

(2) 블루투스 신호(2) Bluetooth signal

무선 장치는 전력 스펙트럼 분석 방식에 기초하여 전력 스펙트럼의 최대값을 검파 임계값 간에 비교 결과에 따라 수신 신호가 블루투스 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다. 상세하게, 블루투스 신호는 일반적으로 주파수 도약 방식을 사용하며, 일정한 주파수를 유지하는 시간을 기준으로 보면 협대역 신호로 볼 수 있다 . 따라서, 무선 단말기는 스펙트럼 센싱 구간 내에 블루투스 신호가 존재한다면, 무선랜(WLAN) 신호와는 달리 20 MHz 대역폭의 일부만을 사용하는 협대역 스펙트럼 형태를 가질 것으로 예측할 수 있다.The wireless device can determine whether the received signal includes the Bluetooth signal according to the comparison result between the maximum value of the power spectrum and the detection threshold value based on the power spectrum analysis method. In detail, a Bluetooth signal generally uses a frequency hopping method, and can be regarded as a narrowband signal based on a time when a constant frequency is maintained. Accordingly, if the Bluetooth signal exists in the spectrum sensing period, the wireless terminal can be expected to have a narrowband spectrum form using only a part of the 20 MHz bandwidth unlike the wireless LAN (WLAN) signal.

이에 따라, 무선 단말기는 협대역 신호를 사용하는 블루투스 신호의 특성을 활용하여 스펙트럼 센싱을 수행하기 위하여 수신 신호의 전력 스펙트럼을 검출할 수 있다. 그리고, 무선 단말기는 검출된 전력 스펙트럼 중에서 최대값을 추출하고, 추출된 최대값과 검파 임계값과 비교함으로써, 블루투스 신호가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다.Accordingly, the wireless terminal can detect the power spectrum of the received signal in order to perform spectral sensing utilizing the characteristic of the Bluetooth signal using the narrowband signal. Then, the wireless terminal extracts a maximum value from the detected power spectrum, and compares the extracted maximum value with a detection threshold value to determine whether or not the Bluetooth signal exists.

보다 구체적으로, 전력 스펙트럼 분석 방식은 다음과 같은 단계를 거쳐 수행할 수 있다.More specifically, the power spectrum analysis method can be performed through the following steps.

전력 스펙트럼 분석 방식은 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호가 샘플링된 데이터인

Figure pat00012
을 N=64샘플 단위로 구분할 수 있다. 이 때, 전력 스펙트럼 분석 방식은 각 데이터 조각 단위로 다음과 같이 FFT를 수행할 수 있으며,
Figure pat00013
번째 데이터 조각 단위에 대한 FFT를
Figure pat00014
이라고 하면, 수학식 3이 도출될 수 있다.In the power spectrum analysis method, the received signal generated in the ISM band is sampled data
Figure pat00012
Can be divided into N = 64 sample units. At this time, the power spectrum analysis method can perform the FFT as follows for each data fragment unit,
Figure pat00013
FFT for the first data fragment unit
Figure pat00014
, Equation (3) can be derived.

Figure pat00015
Figure pat00015

그리고 전력 스펙트럼 분석 방식은

Figure pat00016
로부터 전력 스펙트럼
Figure pat00017
을 수학식 4와 같이 계산할 수 있다.And the power spectrum analysis method
Figure pat00016
The power spectrum
Figure pat00017
Can be calculated as shown in Equation (4).

Figure pat00018
Figure pat00018

수학식 4에서

Figure pat00019
는 샘플링 주기를 나타내고,
Figure pat00020
은 데이터 조각의 개수를 나타낼 수 있다. 그리고, 통계량
Figure pat00021
는 전력 스펙트럼
Figure pat00022
중에서 최대값에 해당됨에 따라 수학식 5와 같이 정의할 수 있다.In Equation 4,
Figure pat00019
Represents a sampling period,
Figure pat00020
Can represent the number of data pieces. Then,
Figure pat00021
The power spectrum
Figure pat00022
And the maximum value is defined as Equation (5).

Figure pat00023
Figure pat00023

여기서, 검파 임계값

Figure pat00024
는 목표로 하는 오경보율
Figure pat00025
에 따라 수학식 6과 같이 결정될 수 있다.Here, the detection threshold value
Figure pat00024
The target false alarm rate
Figure pat00025
As shown in Equation (6).

Figure pat00026
Figure pat00026

수학식 6을 참고하면,

Figure pat00027
으로 정의되며,
Figure pat00028
는 잡음의 분산이다.Referring to Equation 6,
Figure pat00027
Lt; / RTI >
Figure pat00028
Is the variance of the noise.

무선 장치는 전력 스펙트럼 분석 방식을 기반으로 전력 스펙트럼 중에서 최대값과 검파 임계값을 비교함으로써, ISM 대역에서 발생하는 수신 신호 내에 블루투스 신호가 포함되었는지 여부를 판단할 수 있다.The wireless device can determine whether or not the Bluetooth signal is included in the reception signal generated in the ISM band by comparing the maximum value and the detection threshold value in the power spectrum based on the power spectrum analysis method.

(3) WS(white space) 채널(3) WS (white space) channel

무선 장치는 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호를 분석하여 현재 사용되고 있지 않은 주파수 대역인 WS 채널을 판단할 수 있다.The wireless device can analyze the reception signal generated in the ISM band and determine the WS channel, which is a frequency band that is not currently used.

무선 장치는 ODFM 신호와 블루투스 신호를 보다 정확하게 구분하기 위하여 주기적 정상성을 활용할 수 있다. 다시 말해, 주기적 정상성은 임의의 확률 과정 x(n)에서 확률 과정의 평균 E[x(n)]과 자기 상관 함수 Rx(n,τ)가 주기 함수라는 것을 의미하며, 이러한 관계에 대하여 주기적 정상성이 성립한다고 정의할 수 있다. 주기적 정상성을 정의한 확률 과정의 평균과 자기 상관 함수는 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.The wireless device may utilize periodic steadiness to more accurately distinguish between the ODFM signal and the Bluetooth signal. In other words, the periodic steady state means that the mean E [x (n)] of the probability process and the autocorrelation function R x (n, τ) are random functions in a random process x (n) It can be defined that normality is established. The mean and autocorrelation functions of the stochastic processes that define periodic steady state can be expressed as in Equation (7).

Figure pat00029
Figure pat00029

여기서, 무선 장치는 자기 상관 함수

Figure pat00030
가 주기 함수인 경우, 수학식 8과 같이 푸리어 급수로 전개할 수 있다.Here, the wireless device has an autocorrelation function
Figure pat00030
Is a periodic function, it can be expanded to a Fourier series as shown in equation (8).

Figure pat00031
Figure pat00031

이 때,

Figure pat00032
는 cyclic autocorrelation function(CAF)이라고 하고, CAF의 값이 0이 되지 않는 α를 cyclic frequency(CF)라고 하며, CF의 집합을 K로 표시할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 수학식 7에 도시된 x(n)의 길이가 L일 때, CAF 추정값
Figure pat00033
는 수학식 9와과 같이 정의할 수 있다.At this time,
Figure pat00032
Is called a cyclic autocorrelation function (CAF), and an α that does not have a CAF value of 0 is called a cyclic frequency (CF), and a set of CF can be denoted by K. Then, when the length x (n) shown in Equation (7) is L, the wireless apparatus calculates the CAF estimate
Figure pat00033
Can be defined as shown in Equation (9).

Figure pat00034
Figure pat00034

무선 장치는

Figure pat00035
에 대한 공분산 행렬을
Figure pat00036
라고 할때, 수학식 10과 같이 시험 통계량
Figure pat00037
을 계산할 수 있다.The wireless device
Figure pat00035
The covariance matrix for
Figure pat00036
, The test statistic < RTI ID = 0.0 >
Figure pat00037
Can be calculated.

Figure pat00038
Figure pat00038

최종적으로, 무선 장치는 시험 통계량

Figure pat00039
을 검파 임계값과 비교하여
Figure pat00040
가 CF가 되는지 여부를 판정할 수 있다. 그리고,
Figure pat00041
가 여러 가지
Figure pat00042
에 대해서 주기성을 가질 때는 길이가 1 이상인 벡터가 되기 때문에, 주기적 정상성을 이용하는
Figure pat00043
방법을 활용하여 계산량이 다른 방법에 비해 커질 수 있다는 것을 알 수 있다.Finally,
Figure pat00039
To the detection threshold
Figure pat00040
It can be judged whether or not it is CF. And,
Figure pat00041
There are many ways
Figure pat00042
Is a vector having a length of 1 or more when having a periodicity,
Figure pat00043
It can be seen that the calculation amount can be made larger than the other methods by utilizing the method.

주기적 정상성을 이용한 스펙트럼 센싱 방법은 수신 신호로부터 CF와 CAF를 추정한 후, 출현 가능한 수신 신호의 CF 특성과 일치하는 지를 판단할 수 있다. 이때, 스펙트럼 센싱 방법은 CF가 일치하는 지를 결정하기 위해 가설 검정(hypothesis testing) 방식을 사용할 수 있다.The spectral sensing method using periodic steady state can estimate the CF and CAF from the received signal and determine whether it matches the CF characteristic of the appearing receivable signal. At this time, the spectrum sensing method can use a hypothesis testing method to determine whether or not the CF matches.

도 3은 일실시예에 따른 무선 신호의 주파수 성분을 이용해 통신 방식을 식별하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a configuration for identifying a communication method using a frequency component of a radio signal according to an embodiment.

도 3을 참고하면, 무선 장치는 채널이 갖는 무선 신호가 OFDM 신호인 경우, OFDM 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 주파수 성분에 대응하는 통신 방식을 식별할 수 있다.Referring to FIG. 3, when a wireless signal of a channel is an OFDM signal, a wireless device can identify a communication method corresponding to the frequency component using a frequency component of an OFDM signal.

보다 구체적으로 OFDM 신호는 위에서 언급한 바와 같이 데이터를 분할하여 전송되는 신호로써, 주기적 정상성이 유사한 신호일 수 있다. 따라서, 종래에는 OFDM 신호에 포함된 전송 파라미터의 특징이 유사함에 따라 OFDM 신호에서 사용하는 통신 방식을 구별하기 어렵다.More specifically, the OFDM signal is a signal transmitted by dividing data as mentioned above, and may be a signal having a similar periodicity steadily. Therefore, conventionally, it is difficult to distinguish the communication method used in the OFDM signal as the characteristics of the transmission parameters included in the OFDM signal are similar.

그러나, OFDM 신호는 ISM 대역을 사용하는 WLAN(무선랜)의 통신 방식에 있어, IEEE 802.11a와 IEEE 802.11n으로 구분될 수 있다. 그리고, IEEE 802.11a와 IEEE 802.11n는 서로 다른 신호 대역폭을 포함하고 있다. 그러므로, 무선 단말기는 IEEE 802.11a와 IEEE 802.11n에서 사용하는 신호 대역폭 간에 차이를 이용하여 OFDM 신호에서 사용하는 통신 방식을 식별할 수 있다.However, the OFDM signal can be classified into IEEE 802.11a and IEEE 802.11n in the WLAN (WLAN) communication method using the ISM band. In addition, IEEE 802.11a and IEEE 802.11n contain different signal bandwidths. Therefore, the wireless terminal can identify the communication method used in the OFDM signal by using the difference between the signal bandwidth used in IEEE 802.11a and IEEE 802.11n.

상세하게, 802.11n 통신 방식은 802.11a 방식에서 사용하는 부반송파(subcarrier)에 27, 28, 36, 37번째 부반송파를 추가로 사용하는 방식이다. 이를 이용하기 위해서 , 802.11n 통신 방식은 802.11a와 비교하여 802.11n 방식이 추가로 점유하는 주파수 대역에 존재하는 수신 신호를 라고 할 수 있다. 그리고, 수신 신호가 802.11a와 802.11n인 경우를 각각 가설 이라고 하면, 무선 단말기는 수학식 11과 같은 가설 검정(hypothesis testing) 문제로 공식화함으로써, 이들 두 가지 신호 방식을 구별할 수 있다.In detail, the 802.11n communication method uses a subcarrier of 27th, 28th, 36th and 37th subcarriers in addition to the subcarrier used in the 802.11a scheme. In order to utilize this, the 802.11n communication method can be referred to as a received signal existing in the frequency band occupied by the 802.11n method compared with 802.11a. If the received signals are 802.11a and 802.11n, respectively, the wireless terminal can formulate a problem of hypothesis testing as shown in Equation (11), thereby distinguishing these two signaling methods.

Figure pat00044
Figure pat00044

수학식 11을 살펴보면,

Figure pat00045
는 802.11n 신호가 해당 대역에서 갖는 신호 성분을 가리키며, 여기에는 채널 특성이 이미 반영되어 있다고 가정할 수 있다. 그리고 n(t)는 해당 대역에 포함된 가우시안 잡음을 나타낼 수 있다.Referring to Equation (11)
Figure pat00045
Indicates the signal component that the 802. < RTI ID = 0.0 > 11n < / RTI > signal has in the corresponding band, and it can be assumed that the channel characteristic is already reflected. And n (t) may represent the Gaussian noise included in the corresponding band.

이 때, 스펙트럼 센싱 관점에서 수학식 11의

Figure pat00046
를 구체적으로 기술하는 것은 어려울 수 있다. 다시 말해,
Figure pat00047
는 신호 자체가 복잡할 수 있으며, 더욱이 불규칙한 채널 특성이 반영되어 있기 때문에 구체적인 기술이 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 기술이 어려운
Figure pat00048
에 대한 가설을 검정 문제를 해결하기 위하여 에너지 검파(energy detection) 방식을 사용할 수 있다.At this time, from the viewpoint of spectrum sensing,
Figure pat00046
May be difficult to describe in detail. In other words,
Figure pat00047
The signal itself may be complicated, and moreover, irregular channel characteristics may be reflected, so that detailed techniques may be difficult. Therefore, in the present invention,
Figure pat00048
The energy detection method can be used to solve the problem of hypothesis.

구체적으로, 본 발명에서 제안하는 무선 장치는 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호의 주파수 성분 중에서 802.11n 통신 방식에서 사용되는 특정 대역의 성분을 추출할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 추출한 특정 대역의 성분에 기초하여 OFDM 신호의 전력 또는 에너지를 검파 임계값과 비교함으로써, 무선랜의 통신 방식을 식별할 수 있다.Specifically, the wireless device proposed in the present invention can extract a specific band component used in the 802.11n communication method among frequency components of a reception signal generated in the ISM band. Then, the wireless device can identify the communication method of the wireless LAN by comparing the power or energy of the OFDM signal with the detection threshold based on the extracted component of the specific band.

다시 말해, 무선 장치는 OFDM 신호가 802.11n 통신 방식에서 사용되는 특정 대역의 성분을 나타내는 경우, 802.11n 통신 방식을 사용한다고 판단할 수 있다. 반대로, 무선 단말기는 OFDM 신호가 802.11n 통신 방식에서 사용되는 특정 대역의 성분을 나타내지 않은 경우, 802.11a 통신 방식을 사용한다고 판단할 수 있다.In other words, the wireless device may determine that the OFDM signal uses an 802.11n communication scheme if it represents a particular band component used in the 802.11n communication scheme. Conversely, the wireless terminal may determine that it uses the 802.11a communication scheme when the OFDM signal does not represent a specific band component used in the 802.11n communication scheme.

단계(301)에서 무선 장치는 802.11n 신호만이 사용하는 대역 성분을 추출하기 위하여 대역통과필터(Band-Pass Filter)를 사용할 수 있다. 구체적으로, 무선 단말기는 가설 H0가 유효한 상황에서 대역통과필터의 임펄스 응답을

Figure pat00049
이라고 하고, 역통과필터에 입력되는 잡음을
Figure pat00050
이라고 하며, 대역통과필터 출력 잡음을
Figure pat00051
이라 정의할 수 있다. 그리고
Figure pat00052
은 평균이 '0'의 값을 나타내고, 이고 분산이
Figure pat00053
인 AWGN이라고 가정할 수 있다. 이에 기초하여, 출력 잡음은 수학식 12과 같이 나타낼 수 있다.In step 301, the wireless device may use a band-pass filter to extract a band component only used by the 802.11n signal. Specifically, the wireless terminal determines the impulse response of the bandpass filter in a situation where the hypothesis H 0 is valid
Figure pat00049
, And the noise input to the inverse pass filter
Figure pat00050
, And the bandpass filter output noise
Figure pat00051
. And
Figure pat00052
Represents an average value of " 0 &
Figure pat00053
Can be assumed to be AWGN. Based on this, the output noise can be expressed by Equation (12).

Figure pat00054
Figure pat00054

수학식 12에서 L은 대역통과필터의 임펄스 응답 길이를 나타낼 수 있다. 그리고, 출력 잡음

Figure pat00055
의 평균은 수학식 13와 같이 나타낼 수 있으며, 분산은 수학식 14과 같이 나타낼 수 있다.In Equation 12, L may represent the impulse response length of the band pass filter. Then,
Figure pat00055
Can be expressed by Equation (13), and the variance can be expressed by Equation (14).

Figure pat00056
Figure pat00056

Figure pat00057
Figure pat00057

수학식 13에서

Figure pat00058
와 수학식 14에서
Figure pat00059
은 각각 평균 연산과 분산 연산을 의미할 수 있다. 그리고,
Figure pat00060
은 가우시안 잡음을 나타냄으로, 출력 잡음
Figure pat00061
도 가우시안 분포에 따라
Figure pat00062
로 표현될 수 있다. 그리고
Figure pat00063
의 분산을
Figure pat00064
이라고 한다. 이 때, 출력 잡음
Figure pat00065
Figure pat00066
으로 정규화할 경우, 출력 잡음의 실수부와 허수부가 모두 정규 분포를 따르게 될 수 있다. 따라서,
Figure pat00067
는 2차의 카이 제곱(chi-square) 분포를 따를 수 있다.In Equation (13)
Figure pat00058
And in Equation (14)
Figure pat00059
May mean an average operation and a distributed operation, respectively. And,
Figure pat00060
Represents the Gaussian noise, so that the output noise
Figure pat00061
Depending on the Gaussian distribution
Figure pat00062
. ≪ / RTI > And
Figure pat00063
The dispersion of
Figure pat00064
. At this time,
Figure pat00065
silver
Figure pat00066
, Both the real part and the imaginary part of the output noise may follow a normal distribution. therefore,
Figure pat00067
May follow a second-order chi-square distribution.

단계(302)에서 무선 장치는 시험 통계량

Figure pat00068
을 계산할 수 있다. 구체적으로, 무선 장치는 대역통과필터의 출력 샘플 하나만을 사용하여 가설 검정을 한다면
Figure pat00069
을 계산한 후 이 값을 기준 임계값과 비교함으로써, OFDM 신호의 통신 방식을 구별할 수 있다.In step 302, the wireless device transmits a test statistic
Figure pat00068
Can be calculated. Specifically, if the wireless device performs a hypothesis test using only one output sample of the bandpass filter
Figure pat00069
And comparing this value with the reference threshold value, it is possible to distinguish the communication method of the OFDM signal.

그러나, 대역통과필터의 출력 샘플로 한 개의 샘플을 사용하기보다 여러 샘플을 사용하는 경우, 무선 장치는 OFDM 신호의 통신 방식을 구별 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 단, 복수의 출력 샘플은 통계적으로 서로 독립인 것이 바람직하다. 이를 위해, 무선 장치는 대역 통과 필터의 출력 샘플 중에서 일정 시간 간격으로 발췌한 샘플로부터

Figure pat00070
을 계산하고, 이를 합산하여 가설 검정을 수행하는 방식을 제안할 수 있다.However, if multiple samples are used rather than one sample as the output sample of the bandpass filter, the wireless device can further improve the discrimination performance of the OFDM signal communication scheme. However, it is preferable that a plurality of output samples are statistically independent from each other. To this end, the wireless device may extract samples from the output samples of the bandpass filter at certain time intervals
Figure pat00070
And then performing a hypothesis test.

다시 말해, 무선 장치는 대역통과필터의 길이가 L이라면, 대역통과필터의 출력 샘플을 L+1이상의 간격으로 발췌함으로써 통계적으로 서로 독립인 샘플을 확보할 수 있다. 이때 N개의 샘플을 발췌하여 시험 통계량을 만들었다고 하면 시험 통계량 X는 2N차의 카이 제곱 분포를 가질 수 있다. 또한, 샘플 개수가 충분히 크다고 하면 무선 장치는 중앙 극한 정리(central limit theorem)을 이용하여 시험 통계량의 분포를 가우시안 분포로 근사화할 수 있으며, 이때 의 평균은 이고 분산은 4N이 될 수 있다.In other words, if the length of the bandpass filter is L, the wireless device can obtain statistically independent samples by extracting the output samples of the bandpass filter at intervals of L + 1 or more. If the test statistic is made by extracting N samples, the test statistic X may have a chi-square distribution of 2N. In addition, if the number of samples is large enough, the wireless device can approximate the distribution of the test statistic to the Gaussian distribution using the central limit theorem, and the mean and variance can be 4N.

단계(303)에서 무선 장치는 시험 통계량과 기준 임계값을 비교할 수 있다. 다시 말해, 무선 장치는 시험 통계량 X가 기준 임계값

Figure pat00071
보다 클 확률을
Figure pat00072
이라고 할 때, 수학식 15와 같이 나타낼 수 있다.In step 303, the wireless device may compare the test statistic with a reference threshold. In other words, the wireless device can determine that the test statistic X exceeds the reference threshold
Figure pat00071
The greater the probability
Figure pat00072
, It can be expressed as Equation (15).

Figure pat00073
Figure pat00073

따라서, 주어진

Figure pat00074
에 대한 기준 임계값
Figure pat00075
는 수학식 16와 같이 결정할 수 있다.Thus, given
Figure pat00074
Reference threshold for
Figure pat00075
Can be determined as shown in Equation (16).

Figure pat00076
Figure pat00076

그리고, 시험 통계량이 기준 임계값보다 큰 경우, 단계(304)에서 무선 장치는 802.11n 통신 방식으로 OFDM 신호가 전송되고 있다고 판단할 수 있다. 반대로, 시험 통계량이 기준 임계값보다 작은 경우, 단계(305)에서 무선 장치는 802.11a 통신 방식으로 OFDM 신호가 전송되고 있다고 판단할 수 있다.Then, if the test statistic is greater than the reference threshold, the wireless device may determine in step 304 that the OFDM signal is being transmitted in the 802.11n communication scheme. Conversely, if the test statistic is less than the reference threshold, then in step 305 the wireless device may determine that the OFDM signal is being transmitted in the 802.11a communication scheme.

도 4는 일실시예에 따른 무선 신호의 주파수 성분에 따른 대역 통과 필터를 설계하는 구성을 설명하기 위한 그래프이다.4 is a graph for explaining a configuration for designing a band-pass filter according to a frequency component of a radio signal according to an embodiment.

도 4를 참고하면, 그래프는 도 3의 수학식 11의 x(t)에 해당하는 신호를 얻기 위해 사용하는 대역통과필터의 주파수 응답 특성을 나타낼 수 있다. 여기서, 대역통과필터는 375차의 FIR 필터를 사용하였으며, 802.11n 만이 사용하는 대역을 포함시키기 위해 802.11n에서 사용되는 필터인 28번째와 36번째 부반송파의 반송 주파수가 통과대역에 포함되도록 설계하였다.Referring to FIG. 4, the graph may represent a frequency response characteristic of a band pass filter used to obtain a signal corresponding to x (t) in Equation (11) of FIG. Here, the band-pass filter uses a 375th order FIR filter, and the transmission frequency of the 28th and 36th subcarriers, which are filters used in 802.11n, is included in the passband to include only the band used by 802.11n.

도 5는 일실시예에 따른 통신 방식을 식별하기 위한 기준 임계값을 설정하는 구성을 설명하기 위한 그래프이다.5 is a graph for explaining a configuration for setting a reference threshold value for identifying a communication method according to an embodiment.

본 발명의 무선 장치는 통신 방식을 구분하는 성능을 살펴보기 위하여 몬테 카를로(Monte Carlo) 방식의 전산 모의 실험을 실시하였다. 전산 모의 실험을 위해 스펙트럼 센싱 시간은 5ms로 하였으며, 센싱 시간 구간 내에 802.11a 또는 802.11n 신호가 반드시 있다고 가정하였다. 그리고

Figure pat00077
=0.1로 설정할 수 있다. 여기서,
Figure pat00078
은 802.11a 신호가 있는 상황에서 802.11n 으로 잘못 판단하는 확률을 의미합니다. 이에 따라 도 5는 전산 모의 실험에 따른 결과를 나타낼 수 있다The wireless device of the present invention performs a computer simulation of the Monte Carlo method in order to examine the performance for distinguishing the communication method. For the simulation, we assumed that the spectrum sensing time is 5ms and 802.11a or 802.11n signal is always in the sensing time interval. And
Figure pat00077
= 0.1. here,
Figure pat00078
Means the probability of misjudging 802.11n in the presence of an 802.11a signal. Accordingly, FIG. 5 shows the result of the computer simulation

도 5를 참고하면, 무선 장치는 도 4를 통해 기재된 전재를 기반으로 OFDM 신호의 통신 방식을 구분하기 위해 사용되는 기준 임계값을 설정할 수 있다. 이 때, 도 5의 그래프는 기준 임계값을 설정함에 있어, 목표로 한 오경보 확률값과 실험을 통해 얻은 값을 비교한 것일 수 있다.Referring to FIG. 5, the wireless device can set a reference threshold value used for distinguishing the communication method of the OFDM signal based on the transmission described in FIG. In this case, the graph of FIG. 5 may be obtained by comparing the target false alarm probability value with the value obtained through experiments in setting the reference threshold value.

여기서, 도 5의 그래프를 살펴보면, 무선 장치는 잡음만 있는 상황에서 이상적인 값(목표 오경보 확률)에 근접한 오경보 확률을 얻음을 확인할 수 있다. 하지만, 오경보 확률은 잡음속에 802.11a 신호가 섞여 있는 경우, 목표로 한 값보다 다소 높은 오경보 확률을 보이는 것을 확인할 수 있다.Here, referring to the graph of FIG. 5, it can be seen that the wireless device obtains a false alarm probability that is close to an ideal value (target false alarm probability) in the presence of noise only. However, the probability of false alarms is higher when the 802.11a signals are mixed in the noise, and the false alarm probability is slightly higher than the target value.

이때, 오경보 확률에서 차이가 발생하는 것은 대역 통과 필터가 이상적인 대역 통과 필터와는 차이가 있기 때문이다. 즉, 이는 인접 대역의 신호 성분 중 일부가 대역 통과 필터의 출력에 포함되기 때문이다.At this time, the difference in the probability of false alarm occurs because the band-pass filter is different from the ideal band-pass filter. That is, this is because some of the signal components of the adjacent band are included in the output of the band-pass filter.

도 6은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법을 통해 통신 방식을 식별한 성능을 나타낸 그래프이다.6 is a graph illustrating performance of identifying a communication method through a communication method identification method according to an exemplary embodiment.

여기서, 도 6에 도시된 그래프는 AWGN 채널 환경과 페이딩 채널 환경에서 제안한 방식의 성능을 나타낸 것이다.Here, the graph shown in FIG. 6 shows the performance of the proposed scheme in an AWGN channel environment and a fading channel environment.

여기서, 페이딩 환경은 MATLAB에서 제공하는 802.11a 페이딩 채널 모델을 사용하였고, 샘플링 주파수는 20 MHz로 하였으며, 다중 경로 채널의 시간 지연 확산(delay spread)은 200 ns로 설정하였다. 그리고, 802.11a 신호와 802.11n 신호는 발생할 확률이 각각 1/2인 것으로 설정하였다.Here, the fading environment uses the 802.11a fading channel model provided by MATLAB, the sampling frequency is 20 MHz, and the delay spread of the multipath channel is set to 200 ns. The probability of occurrence of the 802.11a signal and the 802.11n signal is set to be 1/2, respectively.

페이딩 채널 환경에서는 SNR 증가에 따른 식별 성능의 개선 속도가 AWGN 채널 환경에 비해 상대적으로 느린데, 이는 페이딩 영향으로 인한 것으로 판단할 수 있다.In the fading channel environment, the improvement rate of the identification performance according to the increase of the SNR is relatively slow compared to the AWGN channel environment, which can be judged to be due to the fading effect.

도 7은 일실시예에 따른 통신 방식 식별 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a communication method identification method according to an exemplary embodiment.

단계(701)에서 무선 장치는 ISM 대역에서 발생하는 수신 신호를 분석할 수 있다. 이 때, 무선 장치는 OFDM 신호 검파 방식과 주기적 정상성 분석 그리고 전력 스펙트럼 분석 결과를 토대로 우선 사용자에 의해 채널이 사용되고 있는지를 판단할 수 있다.In step 701, the wireless device may analyze the received signal occurring in the ISM band. At this time, the wireless device can determine whether the channel is being used by the first user based on the OFDM signal detection method, the periodic steady state analysis, and the power spectrum analysis result.

단계(702)에서 무선 장치는 현재 사용되고 있는 채널이 존재하는 경우, 해당 채널이 OFDM 신호, 블루투스(BT) 신호 중에 어느 신호인지를 결정할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 OFDM 신호, 블루투스(BT) 신호가 아닌 경우, WS 채널인지를 판단할 수 있다.In step 702, if there is a currently used channel, the wireless device can determine which of the OFDM signal and the Bluetooth (BT) signal is the corresponding channel. If the wireless device is not an OFDM signal or a Bluetooth (BT) signal, it can determine whether it is a WS channel.

구체적으로, 무선 장치는 OFDM 신호가 채널을 사용하고 있는지를 판단할 수 있다. 이 때, 무선 장치는 GLRT(generalized likelihood ratio) 방식에 기초한 OFDM 신호 검파 방식 및 주기적 정상성을 이용하여 수신 신호가 OFDM 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다.Specifically, the wireless device can determine if the OFDM signal is using the channel. At this time, the wireless device can determine whether the received signal includes the OFDM signal by using the OFDM signal detection method based on the generalized likelihood ratio (GLRT) method and the periodicity steadiness.

일례로, GLRT 방식에 따른 수신 신호의 결과가 Y 기호를 나타내며, 주기적 정상성이 Y 기호를 나타내는 경우, 무선 장치는 수신 신호가 OFDM 신호를 포함하고 있다고 판단할 수 있다.For example, if the result of a received signal according to the GLRT scheme represents a Y symbol and the periodicity steadily represents a Y symbol, then the wireless device may determine that the received signal comprises an OFDM signal.

OFDM 신호를 사용하지 않은 경우, 무선 장치는 블루투스 신호를 사용하고 있는지를 판단할 수 있다. 이 때, 무선 장치는 전력 스펙트럼 분석 방식에 기초하여 전력 스펙트럼 및 주기적 정상성을 이용하여 수신 신호가 블루투스 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 무선 장치는 전력 스펙트럼의 최대값을 검파 임계값 간에 비교 결과에 따라 수신 신호가 블루투스 신호를 포함하는지 여부를 판단할 수 있다.If the OFDM signal is not used, the wireless device can determine whether it is using the Bluetooth signal. At this time, the wireless device can determine whether or not the received signal includes the Bluetooth signal by using the power spectrum and the periodicity normality based on the power spectrum analysis method. Here, the wireless device can determine whether the received signal includes the Bluetooth signal according to the comparison result between the maximum value of the power spectrum and the detection threshold value.

일례로, 전력 스펙트럼 분석 방식에 따른 수신 신호의 결과가 Y기호를 나타내며, 주기적 정상성이 N 기호를 나타내는 경우, 무선 장치는 수신 신호가 블루투스 신호를 포함하고 있다고 판단할 수 있다.For example, if the result of the received signal according to the power spectrum analysis scheme indicates the Y symbol and the periodicity normality indicates the N symbol, the wireless device can determine that the received signal includes the Bluetooth signal.

반대로, OFDM 신호 및 블루투스 신호를 사용하지 않은 경우, 무선 장치는 일시적으로 사용되지 않는 주파수 공간, 즉 WS 채널임을 확인할 수 있다.Conversely, when the OFDM signal and the Bluetooth signal are not used, it can be confirmed that the wireless device is a temporarily unused frequency space, that is, a WS channel.

일례로, GLRT 방식에 따른 수신 신호의 결과가 N 기호를 나타내며, 주기적 정상성이 Y 기호를 나타내는 경우, 무선 장치는 수신 신호가 WS 채널임을 확인할 수 있다.For example, if the result of a received signal according to the GLRT scheme represents an N symbol and the periodicity steadily represents a Y symbol, then the wireless device can verify that the received signal is a WS channel.

다른 일례로, 전력 스펙트럼 분석 방식에 따른 수신 신호의 결과가 N기호를 나타내며, 주기적 정상성이 N 기호를 나타내는 경우, 무선 장치는 수신 신호가 WS 채널임을 확인할 수 있다.In another example, if the result of a received signal according to a power spectrum analysis scheme represents an N symbol and the periodicity steadiness represents an N symbol, then the wireless device can verify that the received signal is a WS channel.

OFDM 신호를 사용하는 경우, 단계(703)에서 무선 장치는 OFDM 신호의 주파수 성분을 분석할 수 있다. 무선 장치는 802.11a에서는 사용하지 않지만 802.11n에서 사용하는 주파수 대역 성분만을 추출하는 대역 통과 필터의 출력

Figure pat00079
을 결정할 수 있다. 그리고, 무선 장치는 시험 통계량
Figure pat00080
을 계산할 수 있다.If an OFDM signal is used, then in step 703 the wireless device may analyze the frequency component of the OFDM signal. The wireless device uses the output of a bandpass filter that is not used in 802.11a but extracts only the frequency band components used in 802.11n
Figure pat00079
Can be determined. And,
Figure pat00080
Can be calculated.

단계(704)에서 무선 장치는 분석 주파수 성분에 따른 시험 통계값이 기준 임계값보다 큰지를 판단할 수 있다.In step 704, the wireless device may determine whether the test statistic value according to the analysis frequency component is greater than a reference threshold value.

시험 통계값이 기준 임계값보다 큰 경우, 단계(705)에서 무선 장치는 OFDM 신호가 802.11n 통신 방식을 이용하고 있다고 판단할 수 있다. 반대로, 시험 통계값이 기준 임계값보다 작은 경우, 단계(706)에서 무선 장치는 OFDM 신호가 802.11a 통신 방식을 이용하고 있다고 판단할 수 있다.If the test statistic value is greater than the reference threshold, then in step 705 the wireless device may determine that the OFDM signal is using the 802.11n communication scheme. Conversely, if the test statistic value is less than the reference threshold, then in step 706 the wireless device may determine that the OFDM signal is using the 802.11a communication scheme.

본 발명의 실시 예에 따른 방법들은 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to embodiments of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the equivalents of the claims, as well as the claims.

Claims (1)

ISM 대역에서 발생되는 수신 신호를 분석하여 특정 대역을 갖는 채널이 사용되고 있는지를 판단하는 단계;
상기 채널을 사용하고 있는 무선 신호가 존재하는 경우, 상기 채널의 무선 신호가 OFDM 신호, 블루투스 신호 중 어느 신호를 나타내는지 판단하는 단계;
상기 무선 신호가 OFDM 신호 또는 블루투스 신호로 판단되지 않으면, 상기 채널을 사용하는 신호가 없는 경우에 WS 채널로 판단하는 단계; 및
상기 무선 신호가 OFDM 신호인 경우, 상기 OFDM 신호의 주파수 성분을 이용하여 상기 주파수 성분에 대응하는 통신 방식을 식별하는 단계
를 포함하고
상기 통신 방식을 식별하는 단계는,
상기 주파수 성분이 나타내는 대역폭의 크기를 이용하여 통신 방식을 식별하는 통신 방식 식별 방법.
Analyzing a received signal generated in the ISM band to determine whether a channel having a specific band is used;
Determining whether a radio signal of the channel indicates an OFDM signal or a Bluetooth signal when the radio signal using the channel exists;
Determining that the wireless signal is a WS channel if the wireless signal is not an OFDM signal or a Bluetooth signal and there is no signal using the channel; And
If the radio signal is an OFDM signal, identifying a communication method corresponding to the frequency component using a frequency component of the OFDM signal
Including the
Wherein identifying the communication scheme comprises:
And identifying the communication method using the size of the bandwidth indicated by the frequency component.
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