KR20180117482A - Method and device for blind estimation of frame size and synchronization - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프레임 구조 정보를 모르는 블라인드 상황에서의 프레임 길이 추정 및 동기 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a frame length estimation and synchronization method in a blind situation in which frame structure information is unknown.
일반적으로, 프레임 동기화는 수신 데이터의 프레임 구조 정보(프레임의 크기, 프리엠블 동기 시퀀스, 프레임 내의 메시지 크기 등)를 알고 있는 논블라인드 상황에서의 동기화와 프레임 구조 정보를 모르는 블라인드 상황에서의 동기화로 나눌 수 있다. 논블라인드 프레임 동기 기술은 일반적인 통신환경의 동기 기술로 송신단과 수신단에서 사전에 공유된 프레임 정보를 이용하여 통신할 때 사용된다. 블라인드 프레임 동기 기술은 통신 효율 향상 및 보안 등의 이유로 송신단과 수신단에서 프레임 정보를 공유하지 않은 상황에서의 통신이나 송신단이 알려지지 않은 미지의 데이터의 수신 상황에서 사용된다.Generally, frame synchronization is divided into synchronization in non-blind situations in which frame structure information (size of frame, preamble synchronization sequence, message size in frame, etc.) of received data is known, and synchronization in blind situations in which frame structure information is unknown . Non-blind frame synchronization technique is a synchronous technique of a general communication environment and is used when communicating using frame information previously shared in a transmitting end and a receiving end. The blind frame synchronization technique is used for communication in a situation where frame information is not shared between the transmitting end and the receiving end due to the improvement of communication efficiency and security, or in the case of receiving unknown data in which the transmitting end is unknown.
논블라인드 프레임 동기화 기술은 프리엠블 동기 시퀀스와 수신 데이터의 상관값을 이용하여 수신 데이터의 동기 지점(프레임 시작 지점)을 찾는 기술이다. 선행문헌 1(문헌명: Optimum Frame Synchronization, 발표자: James. L. Massey, 발표년월: 1972)에는 보정된 상관값을 이용하여 동기 오율(error-rate) 관점에서 최적의 동기화 기술을 제시하였다. 블라인드 상황에서의 프레임 동기는 프레임 구조 정보의 부재로 이러한 기술을 사용할 수 없으며 프레임 구조 정보에 대한 추정이 필수적이다. 선행 문헌 2(문헌명: Non-cooperative Denial of Communication after Synchronizing with Repeating Sequences, 발표자: Pratik Prabhanjan Brahma, Kalyankumar Bandyopadhyay, 발표년월: 2011)에서는 블라인드 상황에서 프레임 크기 및 동기 시퀀스 추정 기술과 동기화 기술을 제시하였다. The non-blind frame synchronization technique is a technique for finding a synchronization point (frame start point) of received data using a correlation value between a preamble synchronization sequence and received data. In Optimum Frame Synchronization, James L. Massey, Release Date: 1972), an optimal synchronization technique is proposed from the viewpoint of the error rate using the corrected correlation value. Frame synchronization in blind situations can not use this technique due to lack of frame structure information, and estimation of frame structure information is essential. In the case of blind, frame size and synchronization sequence estimation technique and synchronization technique are proposed in the prior art document 2 (Non-cooperative Denial of Communication after Synchronizing with Repeating Sequences, Presenters: Pratik Prabhanjan Brahma, Kalyankumar Bandyopadhyay, .
블라인드 프레임 동기 기술은 프레임 길이 추정, 프레임 시작점 추정, 프레임 동기 시퀀스 추정의 순서로 이루어진다. 선행 문헌 2에서는 블라인드 프레임 동기 기술을 처음 제시하다. 선행 문헌 2에서 가정한 프레임 동기 상황은 다음과 같다. 송신단에서는 모든 프레임마다 동일한 구조로 데이터를 프레임화 하며 비트의 한 프레임은 비트의 프리엠블 동기 시퀀스와 비트의 데이터 두 부분으로 구성된다. 이때 각 비트 심벌은 1또는 1이며 데이터의 심벌들은 그 분포가 백색 가우시안 분포를 띈다. 또한 프레임화 된 데이터는 변조되어 전송되고 통신 채널을 거치며 수신단에서는 잡음이 섞인 신호를 수신한다. 수신단에서는 수신된 신호의 적절한 신호 수준 동기 및 복조 과정을 통해 비트 스트림 데이터를 획득한다. The blind frame synchronization technique is performed in the order of frame length estimation, frame start point estimation, and frame synchronization sequence estimation. In the
선행 문헌 2에서 제시한 프레임 길이 추정 방법은 다음과 같다. 길이 의 수신 비트 스트림 으로부터 길이 의 윈도우 를 도 1과 수학식 1, 수학식2와 같이 설정한다. 이때 윈도우 길이 는 윈도우 내에 동기 시퀀스의 반복 횟수가 충분히 많이 포함되도록 크게 설정한다.The frame length estimation method described in the
도 1은 종래의 상관성 계산을 위한 윈도우 설정 방법을 나타낸 도이다. 1 is a diagram illustrating a conventional window setting method for correlation calculation.
윈도우 과 의 상관성 값 을 수학식 3을 통해 계산한다.window and Correlation value Is calculated through Equation (3).
여기서, 상관성 값 은 윈도우 내에 프레임 길이 대비 충분히 많은 반복 횟수의 동기 시퀀스가 포함되어있다면 프레임 길이 의 주기마다 첨두치를 갖으며 이 첨두치 사이의 거리를 프레임 길이 으로 추정한다. Here, the correlation value If the window contains a sufficient number of synchronization sequences of the number of repetitions compared to the frame length, And the distance between these peaks is defined as the frame length Respectively.
선행 문헌 2에서 제시한 프레임 시작점 추정 기법은 다음과 같다. 추정된 프레임 길이 로부터 동기 추정 메트릭 을 구하며 수학식4와 같다. 는 비트 스트림에서 주기 마다 한 비트씩 덧셈 연산을 수행하는 반복 횟수다.The frame start point estimation technique presented in the preceding
프레임 시작점 추정을 위한 절대 평균 은 프레임 길이 추정이 올바른 의 경우 그 값이 1에 근접한 연속된 비트의 동기 시퀀스 부분과 그렇지 않은 연속된 비트의 데이터 부분으로 구분된다. 프레임의 시작점은 연속된 의 첫 비트 위치 으로 추정하며 동기 시퀀스는 수신 비트스트림 의 부터 비트로 추정한다. Absolute mean for frame start point estimation Lt; RTI ID = 0.0 > The value of which is close to 1 The synchronization sequence portion of the bits and the consecutive Bit data portion. The starting point of the frame is continuous The first bit position of And the synchronization sequence includes a received bit stream of from Lt; / RTI >
선행 문헌 2에서 제시된 블라인드 프레임 동기 기술은 다음의 문제점을 갖는다.
The blind frame synchronization technique presented in Prior
첫째, 프레임 길이 추정 기술은 수신 비트 스트림 데이터를 모두 활용하지 않는다. 즉, 초기 윈도우의 설정 시 두 윈도우 사이에 교집합이 없게 설정되며 윈도우는 비트 스트림의 종료지점까지 이동하지 않는다.First, the frame length estimation technique does not utilize all of the received bitstream data. That is, when the initial window is set, there is no intersection between the two windows, and the window does not move to the end point of the bitstream.
둘째, 수학식 3의 상관성 계산 시 곱셈 연산을 하는 두 윈도우의 길이는 이 증가함에 따라 점차 줄어들며 이에 따라 윈도우 내에 포함된 동기 시퀀스 또한 줄어들어 의 초기 값과 후기 값의 동기 시퀀스에 대한 중요도는 달라진다. Second, the length of the two windows performing the multiplication operation in the correlation calculation of Equation (3) is The synchronization sequence included in the window is also reduced The importance of the initial value and the late value of the synchronization sequence is different.
셋째, 제한적 길이의 비트 스트림에 대해 길이 추정 성능을 극대화 시키는 와 의 관계가 제시되지 않았다. 수신단에서는 프레임 길이 를 인지하지 못하기 때문에 의 값에 대한 적절한 추정이 불가능하다. 따라서 주어진 비트 스트림 길이 에 대한 윈도우 길이의 설정이 필요하다. Third, to maximize the length estimation performance for a limited length bitstream, Wow . At the receiving end, Because they do not recognize It is impossible to make an appropriate estimation on the value of Thus, given a bitstream length Window length for Is required.
넷째로, 비트 스트림 길이가 적절한 길이 추정 오율 성능을 얻을 수 있는 길이보다 크다면 윈도우 길이를 필요 이상으로 설정할 수 있다. 이는 필요 이상의 계산 복잡도 성능을 야기한다. 즉 프레임 구조 정보 추정과 동기화에 이용할 적절한 비트 스트림 길이 를 설정하는 알고리즘이 필요하다.Fourthly, if the bitstream length is greater than the length that can achieve an appropriate length estimation error rate performance, the window length can be set more than necessary. This causes more computational complexity performance than necessary. That is, the frame structure information estimation and the appropriate bit stream length Is required.
다섯째로, 동기 시퀀스 추정 기술도 프레임 길이 추정 기술과 같이 동기 시퀀스 추정을 향상시킬 수 있는 와 의 관계가 제시되지 않았다.Fifth, the synchronous sequence estimation technique can also improve the synchronization sequence estimation, such as the frame length estimation technique Wow .
본 발명은 블라인드 상황에서 프레임 구조 정보 추정과 동기 기술을 제시하는 것으로서, 수신 데이터가 제한적인 상황에서의 프레임 길이 추정 방법과 수신 데이터가 충분한 상황에서의 길이 추정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a frame structure information estimation and synchronization technique in a blind situation, and to provide a frame length estimation method in a situation where received data is limited and a length estimation method in a situation where reception data is sufficient.
본 발명은 추정된 길이를 통해 수신 데이터에서 프레임 시작점을 추정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for estimating a frame start point in received data through an estimated length.
본 발명은 미지의 비트스트림에 반복되는 패턴을 갖는 고정길이의 프레임이 연속적으로 존재한다면 그 프레임의 길이와 동기신호의 길이, 데이터의 길이 그리고 프레임의 시작점을 추정할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for estimating the length of a frame, the length of a synchronous signal, the length of data, and the starting point of a frame if fixed length frames having repeated patterns are repeatedly present in an unknown bitstream .
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems of the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 실시예에 따른 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법은, 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법에 있어서,A frame length estimation method using a window in a blind situation according to an embodiment of the present invention is a frame length estimation method using a window in a blind situation,
수신 비트 스트림으로부터 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()를 설정하는 단계와;From the received bitstream to the reference window ( ) And the sliding window ( );
상기 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()의 상관값()을 계산하는 단계와;The reference window ( ) And the sliding window ( ) ≪ / RTI > ≪ / RTI >
상기 상관값()을 근거로 상기 슬라이딩 윈도우()의 슬라이딩 비트 수()를 구하는 단계와;The correlation value ( The sliding window ( ) Of sliding bits ( );
상기 구해진 값들을 내림차순으로 정렬하는 단계와; The obtained Sorting the values in descending order;
상기 내림차순으로 정렬한 값들의 집합()을 구하는 단계와;In the descending order The set of values ( );
상기 집합()으로부터 프레임 길이를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The set ( And estimating the frame length from the frame length.
상기 상관값()을 계산하는 단계는, 식을 통해 계산하며, 여기서, 는 윈도우 길이일 수 있다.The correlation value ( ), ≪ / RTI > where < RTI ID = May be the window length.
상기 집합()을 구하는 단계는, 식을 통해 계산되며, 이며, 여기서, 는 상관값()의 문턱값이고, 는 상관값()의 문턱값 계수이며, 이며, 는 집합()의 크기일 수 있다.The set ( ≪ / RTI > Lt; / RTI > Lt; / RTI > ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > Lt; Is a set ( ). ≪ / RTI >
상기 프레임 길이를 추정하는 단계는, 상기 수신 비트 스트림의 첫 비트 위치()부터 추정 비트 위치()까지의 거리()를 식을 통해 구하고, 상기 구해진 거리들의 최대 공약수(GCD, greatest common divisor)를 근거로 프레임 길이를 추정하며, 여기서, 이며, 는 집합()의 크기일 수 있다.Wherein the step of estimating the frame length comprises: ) To the estimated bit position ( ) ) , And estimates a frame length based on a greatest common divisor (GCD) of the obtained distances, Lt; Is a set ( ). ≪ / RTI >
본 발명의 실시예에 따른 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이를 추정하는 디지털 통신 시스템은, A digital communication system for estimating a frame length using a window in a blind situation according to an embodiment of the present invention includes:
수신 비트 스트림으로부터 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()를 설정하고,From the received bitstream to the reference window ( ) And the sliding window ( ),
상기 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()의 상관값()을 계산하고,The reference window ( ) And the sliding window ( ) ≪ / RTI > ),
상기 상관값()을 근거로 상기 슬라이딩 윈도우()의 슬라이딩 비트 수()를 구하고,The correlation value ( The sliding window ( ) Of sliding bits ( ),
상기 구해진 값들을 내림차순으로 정렬하고, The obtained Sort the values in descending order,
상기 내림차순으로 정렬한 값들의 집합()을 구하고,In the descending order The set of values ( ),
상기 집합()으로부터 프레임 길이를 추정할 수 있다.The set ( The frame length can be estimated.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상이 있다.According to the embodiment of the present invention, there are one or more of the following effects.
본 발명은 블라인드 상황에서 프레임 구조 정보 추정과 동기 기술을 제공하며, 수신 데이터가 제한적인 상황에서의 프레임 길이 추정 방법과 수신 데이터가 충분한 상황에서의 길이 추정 방법을 제공할 수 있다. The present invention provides a frame structure information estimation and synchronization technique in a blind situation and can provide a frame length estimation method in a situation where received data is limited and a length estimation method in a situation where reception data is sufficient.
또한, 본 발명은, 상기 추정된 길이를 통해 수신 데이터에서 프레임 시작점을 추정하는 방법을 제공할 수 있다. 이를 통해 미지의 비트스트림에 반복되는 패턴을 갖는 고정길이의 프레임이 연속적으로 존재한다면 그 프레임의 길이와 동기신호의 길이, 데이터의 길이 그리고 프레임의 시작점을 추정할 수 있다.Further, the present invention can provide a method of estimating a frame start point in received data through the estimated length. Accordingly, if a fixed-length frame having a repeated pattern is repeatedly present in an unknown bitstream, the length of the frame, the length of the synchronization signal, the length of the data, and the start point of the frame can be estimated.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.
보다 완전한 이해를 위해, 첨부된 도면을 참조하여 아래의 설명들이 이루어진다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 선행 문헌1의 수신 비트 스트림과 윈도우를 도시한다.
도 2는 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 동작의 흐름을 도시한다.
도 3은 수신 비트 스트림, 레퍼런스 윈도우, 슬라이딩 윈도우의 설정방법을 도시한다.
도 4는 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정에 동기 후보 간격의 GCD를 이용하는 방법의 동작의 흐름을 도시한다.
도 5는 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 동작의 흐름을 도시한다.
도 6은 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정에 동기 후보 간격의 GCD를 이용하는 방법의 동작의 흐름을 도시한다.
도 7은 프레임 시작점 추정 기술의 동작의 흐름을 도시한다.
도 8은 무잡음 채널 환경에서 프레임 길이 추정 오율을 도시한다.
도 9은 AWGN 채널 환경에서 프레임 길이 추정 성능을 도시한다.
도 10은 무잡음 채널 환경에서 프레임 동기 추정 성능을 도시한다.
도 11은 AWGN 채널 환경에서 프레임 길이 추정 성능을 도시한다.For a more complete understanding, the following description is made with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
1 shows a received bitstream and a window of the
2 shows a flow of a frame length estimation operation using a fixed length window.
FIG. 3 shows a method of setting a received bitstream, a reference window, and a sliding window.
FIG. 4 shows the flow of the operation of the method using the GCD of the synchronization candidate interval for the frame length estimation using the fixed length window.
FIG. 5 shows a flow of a frame length estimation operation using a variable length window.
6 shows the flow of the operation of the method using the GCD of the synchronization candidate interval for the frame length estimation using the variable length window.
7 shows the flow of operation of the frame start point estimation technique.
Figure 8 shows the frame length estimation error rate in a noiseless channel environment.
Figure 9 shows frame length estimation performance in an AWGN channel environment.
10 shows frame synchronization estimation performance in a noiseless channel environment.
11 shows frame length estimation performance in an AWGN channel environment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or similar components are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. The suffix " module " and " part " for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinals, such as first, second, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, "포함한다" 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.In the present application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
본 발명은, 데이터에 동기 시퀀스가 포함되어 프레임화된 데이터가 사용되는 경우 사용된 동기 시퀀스의 정확한 정보를 모르는 상황에서 프레임 동기를 맞추기 위한 모든 제품에 적용 가능하다. The present invention is applicable to all products for synchronizing frames in a situation where accurate information of the used synchronization sequence is not known when the data including the synchronization sequence is included in the data and frame data is used.
본 발명은, 수신측에서 특정 동기 시퀀스로 프레임화 된 데이터의 동기 시퀀스 정보를 모르는 경우, 프레임의 동기 및 프레임의 데이터를 획득하는 모든 경우에 적용 가능하다. 본 발명은 디지털 통신 시스템과 군 통신 시스템에도 적용이 가능하다.The present invention is applicable to all cases of acquiring frame synchronization and frame data when the synchronization sequence information of data framed in a specific synchronization sequence on the receiving side is unknown. The present invention is also applicable to digital communication systems and military communication systems.
본 발명은 블라인드 상황에서의 프레임 길이 추정 및 동기에 관한 기술로서, 이는 디지털 통신 시스템에서 동작될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 통신 시스템은 블라인드 상황에서의 프레임 길이 추정 및 동기화를 수행할 수 있다. The present invention relates to frame length estimation and synchronization in a blind situation, which can be operated in a digital communication system. That is, the digital communication system according to the embodiment of the present invention can perform frame length estimation and synchronization in a blind situation.
프레임 동기화는 수신 데이터의 프레임 구조 정보(프레임의 크기, 프리엠블 동기 시퀀스, 프레임 내의 메세지 크기 등)를 알고 있는 논블라인드 상황에서의 동기화와 프레임 구조 정보를 모르는 블라인드 상황에서의 동기화로 나눌 수 있다. 논블라인드 프레임 동기 기술은 일반적인 통신환경의 동기 기술로 송신단과 수신단에서 사전에 공유된 프레임 정보를 이용하여 통신할 때 사용된다. 블라인드 프레임 동기 기술은 통신 효율 향상 및 보안 등의 이유로 송신단과 수신단에서 프레임 정보를 공유하지 않은 상황에서의 통신이나 송신단이 알려지지 않은 미지의 데이터의 수신 상황에서 사용된다.The frame synchronization can be divided into synchronization in the non-blind state in which the frame structure information of the received data (frame size, preamble synchronization sequence, message size in the frame, etc.) is known, and synchronization in the blind state in which frame structure information is unknown. Non-blind frame synchronization technique is a synchronous technique of a general communication environment and is used when communicating using frame information previously shared in a transmitting end and a receiving end. The blind frame synchronization technique is used for communication in a situation where frame information is not shared between the transmitting end and the receiving end due to the improvement of communication efficiency and security, or in the case of receiving unknown data in which the transmitting end is unknown.
이하에서는, 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a frame length estimation method using a fixed length window will be described with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법을 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a frame length estimation method using a fixed length window according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 수신 데이터가 제한적인 상황에서 수신 데이터를 모두 활용한 프레임 길이 추정 방법을 설명한다.As shown in Fig. 2, a frame length estimation method utilizing all received data in a situation where received data is limited will be described.
먼저, “윈도우 생성” 단계(S11)는, 레퍼런스 윈도우 와 슬라이딩 윈도우 를 설정하는 방법으로 도 3에 제시되어 있으며 수학식 5, 수학식 6, 수학식 7과 같다. 이때 은 슬라이딩 윈도우 의 슬라이딩 정도로 정의되며, 은 의 최대값이다.First, the " window creation " step S11, And a sliding window Is shown in FIG. 3 and is expressed by Equations (5), (6), and (7). At this time The sliding window And the sliding distance silver .
여기서, 이다. here, to be.
여기서, 이다.here, to be.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수신 비트 스트림, 레퍼런스 윈도우, 슬라이딩 윈도우 설정 방법을 나타낸 도이다.3 is a diagram illustrating a method of setting a received bitstream, a reference window, and a sliding window according to an embodiment of the present invention.
프레임 길이 추정 오율 성능을 향상시키기 위해서는 윈도우 길이 를 크게 설정해야 한다. 한편 슬라이딩 윈도우의 이동 비트 수 은 송신된 프레임 길이 이상이 되어야 길이 추정이 가능하다. 수신단에서 윈도우 길이 설정을 위해 가상의 프레임 길이 를 설정한다. 는 추정하고자 하는 프레임 길이의 최대값이다. 를 이용하여 수학식 8과 수학식9의 관계를 얻을 수 있다. 윈도우 길이 계수 는 프레임 길이 추정 중 상관성 계산 시 첨두치와 비첨두치의 구분을 위한 계수로 허용 가능한 길이 추정 오율과 프레임 길이 대비 동기 시퀀스 길이의 비 등에 영향을 받는다.In order to improve the frame rate estimation error rate performance, . On the other hand, the number of moving bits of the sliding window Lt; RTI ID = 0.0 > The length can be estimated. The virtual frame length . Is the maximum value of the frame length to be estimated. The relationship of Equation (8) and Equation (9) can be obtained. Window length coefficient Is a factor for distinguishing between the peak value and the non-index value in the correlation calculation during the frame length estimation, and is influenced by the allowable length estimation error rate and the ratio of the frame length to the synchronization sequence length.
수학식 8과 수학식 9를 수학식 10과 수학식 11로 표현할 수 있다. Equations (8) and (9) can be expressed by Equations (10) and (11).
또한, 수학식 7, 수학식 10, 수학식 11을 이용하여 , , 의 관계식인 수학식 12, 수학식 13을 얻을 수 있다.Further, by using Equations (7), (10) and (11) , , (12) and (13) can be obtained.
도 2의 “상관 값 계산”단계(S12)는 윈도우 과 의 상관 값 을 계산하는 것으로서, 수학식 14와 같이 계산된다.The " correlation value calculation " step S12 of Fig. and Correlation value And is calculated as shown in Equation (14).
윈도우 길이 가 보다 충분히 크게 설정되고 도 보다 크다면 상관성 값 은 다음과 같은 분포를 보인다. 인 경우 이므로 이다. (는 자연수) 인 경우 레퍼런스 윈도우와 슬라이딩 윈도우의 동기 신호는 각 윈도우 내에 같은 위치에 존재한다. 따라서 수학식 14에서 동기 신호를 지시하는 에 대해 이고 이에 따라 평균적으로 은 그 주변 값보다 값이 큰 첨두치를 갖는다. 인 경우 동기 신호는 각 윈도우 내에 같은 위치에 존재하지 않아 은 기댓값이 0인 랜덤변수이다.Window length end Is set to be sufficiently larger Degree The correlation value The distribution is as follows. If Because of to be. ( Is a natural number), the synchronization signal of the reference window and the sliding window exists in the same position in each window. Therefore, in Equation 14, About On average, Has a larger peak value than its peripheral value. , The synchronization signal is not present at the same position in each window Is a random variable whose expected value is zero.
도 2의 “동기 후보 위치 선별”단계(S13)는 를 만족하는 값들을 구하는 과정이며 이를 위해 상관성 문턱값 를 상관성 문턱값 계수 를 이용하여 수학식 15와 같이 설정한다. 의 최댓값은 인 경우가 최대이므로 의 계산 과정에 인 경우는 제외한다. 상기 은 슬라이딩 윈도우 의 슬라이딩 비트 수로 정의되며, 은 슬라이딩 윈도우가 최대로 이동할 수 있는 비트 수로 정의된다.The step " S13 " of " Satisfy And the correlation threshold value Lt; RTI ID = 0.0 > As shown in Equation (15). The maximum value of Is the maximum. In the calculation of Except for the case of remind The sliding window Lt; / RTI > is defined as the number of sliding bits of & Is defined as the number of bits by which the sliding window can move to the maximum.
를 만족하며 내림차순으로 정렬한 들의 집합을 M이라 하면 수학식 16과 같다. T는 집합 M의 크기이고, 는 동기 후보 위치 인덱스다. And sorted in descending order Is represented by the following equation (16). T is the size of the set M, Is the synchronization candidate position index.
도 2의 “동기 후보 위치 인덱스의 GCD 계산”단계(S13)는 집합 으로부터 프레임 길이를 추정하는 방법으로 도 4와 같다.Step S13 of " GCD calculation of the synchronization candidate position index " As shown in FIG.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고정 길이 윈도우를 이용한 길이 추정 시 동기 후보 간격의 GCD 계산 방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a GCD calculation method of a synchronization candidate interval in length estimation using a fixed length window according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 1단계(S21)에서는 로 설정하고 로 설정한다. 는 도4 흐름의 번째 반복 후 결과를 저장해놓는 변수로 시작단계인 1단계에서 과 과의 차이를 으로 한다.As shown in Fig. 4, in step S21, And . 4, After the first iteration, we store the result. and The difference between .
2단계(S22)에서, 1단계(S21) 혹은 7단계(S27)에서 설정된 로 수학식 17을 계산한다. 는 상관성 값이 큰 두 지점 사이의 거리로, 레퍼런스 윈도우, 슬라이딩 윈도우의 동기 신호가 일치한다면 는 프레임 길이의 배수가 된다.In the second step (S22), it is set in the first step (S21) or the seventh step (S27) ≪ / RTI > Is a distance between two points having a large correlation value, and if the synchronization signal of the reference window and the sliding window coincide Is a multiple of the frame length.
3단계(S23)에서, temp를 와 의 최대 공약수(GCD, greatest common divisor)로 설정하며 수학식 18과 같다. 와 가 모두 프레임 길이의 배수라면 이 둘의 최대 공약수는 프레임 길이 또는 그 배수가 된다.In step 3 (S23), temp Wow (GCD, greatest common divisor). Wow Is a multiple of the frame length, then the greatest common divisor of both is the frame length or a multiple thereof.
4단계(S24)에서, 사전에 가정한 프레임 최소 길이 와 temp를 비교한다. 은 가능한 최소 프레임 길이로서 이 temp보다 크다면 2단계(S22)에서 계산한 는 프레임 길이의 배수가 아닌 것으로 판단하고, 이 temp보다 작다면 는 프레임 길이의 배수가 아닌 것으로 판단한다.In the fourth step (S24), the frame minimum length assumed in advance And temp. Is the minimum frame length possible If it is larger than temp, it is calculated in step 2 (S22) Is not a multiple of the frame length, If it is smaller than temp Is not a multiple of the frame length.
5단계(S25)에서, 이 크다면 를 temp로 업데이트한다.In the fifth step S25, If this is big To temp.
6단계(S26)에서, temp가 크다면 를 로 업데이트한다.In step 6 (S26), if temp is large To .
7단계(S27)에서, 와 를 비교한다. 는 집합 의 크기로 만약 가 보다 작다면 를 1 증가시킨다. 만약 가 와 같다면 8단계(S28)를 수행한다.In step 7 (S27) Wow . Is a set If the size of end If smaller . if end (S28) is performed.
8단계(S28)에서 로 설정하고 종료한다.In step 8 (S28) And ends.
이하에서는, 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법을 도 5를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a frame length estimation method using a variable length window will be described with reference to FIG.
프레임 길이 추정 시 송신 프레임 길이 대비 수신 비트 스트림 길이 가 매우 크거나 무한하다면 이를 모두 활용한 길이 추정은 길이 추정 오율(error-rate) 대비 복잡도가 매우 높을 것이다. Transmission frame length when estimating frame length Contrast receive bitstream length Is very large or infinite, then all of these estimates will have a very high complexity relative to the length error rate.
이하에서는, 수신 비트 스트림 길이 가 제한적이지 않고 충분히 클 때 혹은 수신 비트 스트림 를 모두 활용한 길이 추정 기술이 허용 가능한 계산 복잡도를 넘어설 때 수신 비트 스트림에서 적절한 길이의 데이터 샘플을 취하고 이를 이용한 길이 추정 방법을 설명한다. Hereinafter, the received bitstream length Lt; RTI ID = 0.0 > bitstream < / RTI > A length estimation technique using all of the data lengths exceeds a permissible calculation complexity, a data sample of an appropriate length is taken in a received bitstream and a length estimation method using the data sample is described.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법을 나타낸 순서도이다. 5 is a flowchart illustrating a frame length estimation method using a variable length window according to an embodiment of the present invention.
도 5의 “데이터 샘플링 단계(S31)”는 수신 비트 스트림 으로부터 길이 의 비트 스트림을 샘플링하는 것이며 이때 는 수학식 19, 수학식 20과 같다. 는 프레임 길이 추정 검사 피드백에 의한 반복 횟수로 0부터 시작하여 증가하여 샘플 비트 스트림의 길이가 수신 비트 스트림의 길이보다 길지 않은 까지 증가한다.The " data sampling step (S31) " Length from Bit stream of Is sampled at this time Is expressed by Equations (19) and (20). Is the number of repetitions by the frame length estimation test feedback and increases from zero and the length of the sample bitstream is not longer than the length of the received bitstream .
로부터 샘플 비트 스트림 를 수학식 21과 같이 설정한다. Lt; / RTI > Is set as shown in Equation (21).
도 5의 “윈도우 생성 단계(S32)”은 로부터 레퍼런스 윈도우 와 슬라이딩 윈도우 를 설정하는 것이다. 이를 위해 윈도우 길이 와 슬라이딩 윈도우의 이동 비트 수 를 수학식 22, 수학식 23과 같이 계산한다.The " window generation step (S32) " The reference window And a sliding window . To this end, And the number of moving bits of the sliding window Is calculated as shown in Equations (22) and (23).
그리고 레퍼런스 윈도우 와 슬라이딩 윈도우 은 수학식 24, 수학식 25와 같이 계산된다.And the reference window And a sliding window Is calculated as shown in Equations (24) and (25).
여기서, 이다.here, to be.
여기서, 이다.here, to be.
도 5의 “상관 값 계산 단계(S33)”은 두 윈도우의 상관 값 을 계산하는 것이며 수학식 26과 같다.The " correlation value calculation step (S33) " &Quot; (26) "
도 5의 “동기 후보 위치 선별 단계(S34)”은 상관성 문턱값 이상의 첨두치 위치를 찾는 과정이며 이를 위해 수학식 27과 같이 를 계산한다.The " synchronization candidate position selection step (S34) " The process of finding the peak position is as follows. .
를 만족하며 내림차순으로 정렬한 의 집합을 라 하면 수학식 28과 같다. And sorted in descending order A set of (28) "
는 의 원소의 개수다. 는 동기 후보 위치 인덱스다. The The number of elements of. Is the synchronization candidate position index.
도 5의 “동기 후보 위치 인덱스의 GCD 계산 단계(S35)”은 집합 으로부터 프레임 길이를 추정하는 방법으로 도 6과 같다.The " GCD calculation step (S35) of the synchronization candidate position index " As shown in Fig. 6.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 가변 길이 윈도우를 이용한 길이 추정 시 동기 후보 간격의 GCD 계산 방법을 나타낸 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a method of calculating a GCD of a synchronization candidate interval in length estimation using a variable length window according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시한 바와 같이, 1단계(S41)에서는 로 설정하고 로 설정한다. 는 도6 흐름의 번째 반복 후 결과를 저장해놓는 변수로 시작단계인 1단계(S41)에서 과 과의 차이를 으로 한다.As shown in Fig. 6, in the first step S41, And . 6, After the first iteration, the first step (S41) and The difference between .
2단계(S42)에서, 1단계(S41) 혹은 7단계(S47)에서 설정된 로 수학식 17을 계산한다. 는 상관성 값이 큰 두 지점 사이의 거리로, 레퍼런스 윈도우, 슬라이딩 윈도우의 동기 신호가 일치한다면 는 프레임 길이의 배수가 된다.In the second step (S42), if it is set in the first step (S41) or the seventh step (S47) ≪ / RTI > Is a distance between two points having a large correlation value, and if the synchronization signal of the reference window and the sliding window coincide Is a multiple of the frame length.
3단계(S43)에서, temp를 와 의 최대 공약수(GCD, greatest common divisor)로 설정하며 수학식 18과 같다. 와 가 모두 프레임 길이의 배수라면 이 둘의 최대 공약수는 프레임 길이 또는 그 배수가 된다.In the third step (S43), temp Wow (GCD, greatest common divisor). Wow Is a multiple of the frame length, then the greatest common divisor of both is the frame length or a multiple thereof.
4단계(S44)에서, 사전에 가정한 프레임 최소 길이 와 temp를 비교한다. 은 가능한 최소 프레임 길이로서 이 temp보다 크다면 2단계에서 계산한 는 프레임 길이의 배수가 아닌 것으로 판단하고, 이 temp보다 작다면 는 프레임 길이의 배수가 아닌 것으로 판단한다.In the fourth step (S44), the frame minimum length And temp. Is the minimum frame length possible If it is greater than this temp, Is not a multiple of the frame length, If it is smaller than temp Is not a multiple of the frame length.
5단계(S45)에서, 이 크다면 를 temp로 업데이트한다.In step 5 (S45) If this is big To temp.
6단계(S46)에서, temp가 크다면 를 로 업데이트한다.In step S46, if temp is large To .
7단계(S47)에서, 와 를 비교한다. 만약 가 보다 작다면 를 1 증가시킨다. 만약 가 와 같다면 8단계를 수행한다.In step 7 (S47) Wow . if end If smaller . if end If so, perform step 8.
8단계(S48)에서 로 설정하고 종료한다.In step 8 (S48) And ends.
도 5의 “추정 오류 검사 단계(S36)”는 의 신뢰성을 확인하기 위해 인 모든 에 대해 그 값과 상관성 오류 검사 값 값과의 대소 여부를 검사하며 수학식 29, 수학식 30과 같다. 검사를 통과한다면 를 로, 그렇지 않다면 를 1 증가시키고 설정 단계로 피드백 된다. 를 1씩 증가시켜 최대가 되면 단계를 종료한다(S37).The "estimated error checking step (S36)" in FIG. 5 To verify the reliability of All For its value and correlation error check value Value, and is expressed by Equations (29) and (30). If you pass the test To Otherwise, ≪ / RTI > And fed back to the setting step. (Step S37).
이하에서는, 프레임 시작점 추정 방법을 설명한다. Hereinafter, a frame start point estimation method will be described.
수신 비트 스트림으로부터 프레임 길이 추정이 완료되면 프레임의 시작점 추정이 가능하다. 비트 스트림에는 동기 시퀀스가 프레임 길이를 주기로 위치하며 동기 시퀀스는 모든 프레임에서 동일하다고 가정하였다. 추정 프레임 길이 를 주기로 비트 스트림에서 샘플링된 비트들의 절대 평균을 구하면 이고 그 위치가 동기 시퀀스인 경우 그 값이 1에 수렴한 값을 갖으며, 이거나 그 위치가 동기시퀀스가 아닌 경우 0에 수렴하는 값을 갖는다. 즉, 적절한 주기 추정이 되었을 때 동기 시퀀스 위치에서 샘플링된 비트의 절대 평균은 연속된 첨두치를 보인다. 선행 문헌 2(문헌명: Non-cooperative Denial of Communication after Synchronizing with Repeating Sequences, 발표자: Pratik Prabhanjan Brahma, Kalyankumar Bandyopadhyay, 발표년월: 2011)에서는 다수개의 연속 첨두치로부터 동기 시퀀스를 찾고 프레임 시작점을 추정하였다. 본 발명에서는 비트 스트림으로부터 하나의 연속 첨두치를 이용해 동기 시퀀스 및 프레임 시작점을 추정한다.When the frame length estimation is completed from the received bitstream, it is possible to estimate the start point of the frame. It is assumed that the synchronization sequence is located at a period of the frame length in the bit stream and that the synchronization sequence is the same in all frames. Estimated frame length The absolute average of the sampled bits in the bit stream is obtained If the position is a synchronization sequence, the value has a convergence value of 1, Or converges to zero if its position is not a synchronous sequence. That is, when the proper period estimation is performed, the absolute average of the sampled bits at the synchronization sequence position shows a continuous peak value. In the
도 7은 프레임 시작점 추정 방법을 나타낸 순서도이다. 7 is a flowchart showing a frame start point estimation method.
도 7의 “샘플 비트의 절대 평균 계산 단계(S51)”는 수신 비트스트림 에 동기 시퀀스가 추정된 프레임 길이 를 주기로 위치하는지 검사하기 위해 절대 평균 을 계산하는 것이며 수학식 31과 같다. 7, the absolute average calculation step (S51) of the sample bit " Lt; RTI ID = 0.0 > frame length In order to check whether the position Lt; RTI ID = 0.0 > (31). ≪ / RTI >
는 이며 는 수학식 32와 같다. The And Is expressed by Equation (32).
도 7의 “동기 시퀀스 후보의 위치 선별 단계(S52)”는 동기 수학식 31에서 구한 로부터 동기 시퀀스 후보를 추정하는 단계다. 수학식 31에서 는 라면 가 동기 시퀀스 위치일 때 1에 근접한 값을 갖고 동기 위치가 아니라면 0에 근접한 값을 갖는다. 동기 시퀀스를 구하기 위해 문턱값 계수 를 이용한 의 문턱값 는 수학식 33과 같이 계산한다.The " position selection step S52 of the synchronization sequence candidate " in Fig. Lt; RTI ID = 0.0 > sequence candidate < / RTI > In equation (31) The Ramen Has a value close to 1 when it is a synchronization sequence position and has a value close to 0 if it is not a synchronization position. To obtain the synchronization sequence, Using Threshold of Is calculated as shown in Equation (33).
를 만족하는 의 집합을 동기 시퀀스 후보 라 하면 수학식 34와 같다. Satisfy Lt; RTI ID = 0.0 > (34) " (34) "
도 7의 “프레임 시작점 추정 단계(S53)”는 동기 시퀀스 후보 로부터 프레임 시작점을 추정하는 단계이며 다음과 같다. 집합 의 원소 에 대해 비트 우측 원형 시프트 (right circular shift)를 수학식 35로 정의한다. The " frame start point estimation step (S53) " of Fig. And estimates the start point of the frame. set Element of About The right circular shift of the bit is defined by Equation (35).
여기서, 이며, 집합 의 비트 우측 원형 시프트를 수학식 36으로 정의한다.here, , And of The right-hand circular shift of the bit is defined by (36).
동기 시퀀스 길이 는 의 부분집합 중 그 원소가 연속된 정수로 이루어져 있고 그 집합의 크기가 최대인 집합의 크기로 한다. 또한 이를 만족하는 최소의 을 이라 한다. 추정된 프레임 시작점 집합은 수학식 37과 같다.Sync sequence length The Is the size of the set whose elements are consecutive integers and whose size is the largest. In addition, of Quot; The estimated frame start point set is shown in Equation (37).
도 7의 “동기 시퀀스 추정 단계(S54)”는 동기 시퀀스 를 추정하는 단계로 수학식 38로 계산한다. ()The " synchronization sequence estimation step (S54) " Is calculated by Equation (38). ( )
이하에서는, 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 기법, 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 기법, 프레임 시작점 추정 기법의 추정 오율 성능을 확인한다. 우선 두 가지 프레임 길이 추정 기법의 모의실험 성능을 제시한다. 프레임 길이 추정 기법의 모의실험 환경은 다음과 같다. Hereinafter, a frame length estimation technique using a fixed length window, a frame length estimation technique using a variable length window, and an estimation error rate performance of a frame start point estimation technique are confirmed. First, simulation performance of two frame length estimation techniques is presented. The simulation environment of the frame length estimation technique is as follows.
각 실험에서는 인 프레임과 인 두 종류의 프레임(프레임 내 동기 시퀀스 비율은 0.1로 동일)을 전송한다고 가정하였다. 변조기법은 BPSK(binary phase shift keying)변조를 가정하고 전송 채널은 무잡음 채널 환경과 AWGN(additive white gaussian noise) 채널을 고려하였으며 수신 지연은 0비트에서 비트까지 균등하게 랜덤(uniform random)하다. In each experiment In-frame and (I.e., the intra-frame synchronization sequence ratio is equal to 0.1). The modulation scheme is binary phase shift keying (BPSK) modulation. The transmission channel is assumed to be a noise-free channel environment and an AWGN (additive white gaussian noise) channel. The bits are evenly random.
실험 1~4는 무잡음 채널 환경에서의 실험이다.
실험 1과 실험 2는 고정 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법에서 제안하는 기술로 로 설정하였다.
실험 3과 실험 4는 가변 길이 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법에서 제안하는 기술로 으로 설정하였다. Experiment 3 and Experiment 4 show a technique proposed by the frame length estimation method using a variable-length window Respectively.
실험 5~8은 실험 1~4의 채널환경을 AWGN으로 변경하며 각 실험의 채널 이외 환경은 동일하다.
Experiments 5 to 8 change the channel conditions of
도 8과 도 9는 각각 무잡음 채널과 AWGN 채널에서 수신 비트 스트림 비트 수에 따른 각 모의실험의 프레임 길이 추정 오율을 보여준다. 즉, 도 8은 무잡음 채널 환경에서 프레임 길이 추정 성능을 나타낸 예시도이며, 도 9는 AWGN 채널 환경에서 프레임 길이 추정 성능을 나타낸 예시도이다. 8 and 9 show the frame length estimation error rate of each simulation according to the number of received bitstream bits in a noiseless channel and an AWGN channel, respectively. That is, FIG. 8 shows an example of a frame length estimation performance in a noiseless channel environment, and FIG. 9 illustrates an example of a frame length estimation performance in an AWGN channel environment.
수신 비트 스트림 비트 수가 증가할수록 상관성 계산을 위한 윈도우 크기가 증가하여 상관성 값의 PAR(peak to average ratio)가 증가한다. 또한 상관성 문턱값 이상의 상관성을 갖는 동기 후보 수가 증가하여 최종 프레임 길이 추정 값과 실제 전송 프레임 길이 오차가 줄어든다. 실험3, 4, 7, 8이 구간에서 추정 오율이 일정하게 유지되는 이유는 매 데이터 샘플링 시 가 2의 배수로 증가하여 에서 는 각각 8000, 16000이기 때문이다. As the number of received bitstream bits increases, the window size for correlation computation increases and the PAR (peak to average ratio) of the correlation value increases. Also, the number of synchronization candidates having a correlation greater than or equal to the correlation threshold value increases, and the final frame length estimation value and the actual transmission frame length error are reduced. Experiments 3, 4, 7, and 8 The reason why the estimation error rate is kept constant in the interval is that, Is increased by a multiple of 2 in Is 8000 and 16000, respectively.
도8과 도9를 통해 본 발명에서 제안하는 기법이 무잡음 채널 상황과 잡음이 존재하는 채널에 대해 수신 데이터가 적은 상황과 많은 상황 모두 동작하며 특히 수신 데이터 양이 증가할수록 그 길이 추정 성능이 향상됨을 알 수 있다. 8 and 9, the technique proposed in the present invention operates both in a situation where no received channel is present and in a situation where no received channel exists, and in many situations. In particular, as the received data amount increases, the channel estimation performance improves .
이하에서는, 프레임 시작점 추정 방법의 모의실험 성능을 설명한다. Hereinafter, the simulation performance of the frame start point estimation method will be described.
프레임 시작점 추정 기법의 모의실험인 실험9~12의 환경은 실험 1~8과 비슷하며 다음과 같다.
Experiments 9 ~ 12, which simulate the frame start point estimation technique, are similar to
각 실험은 인 프레임과 인 두 종류의 프레임(프레임 내 동기 시퀀스 비율은 0.1로 동일)을 전송한다고 가정하였다. 변조기법은 BPSK(binary phase shift keying)변조를 가정하고 전송 채널은 무잡음 채널 환경과 AWGN(additive white gaussian noise) 채널을 고려하였으며 수신 지연 비트는 0비트에서 비트까지 균등하게 랜덤(uniform random)하다. 각 실험은 프레임 길이 추정이 오류 없이 수행되어 프레임 길이를 정확하게 알고 있다는 가정하에 수행되었다. 실험 9~10은 무잡음 채널 환경에서의 실험이며 실험 11~12는 AWGN 채널 환경에서의 실험이다. 각 실험의 제안 파라미터 는 로 설정하였다. Each experiment In-frame and (I.e., the intra-frame synchronization sequence ratio is equal to 0.1). The modulation scheme is binary phase shift keying (BPSK) modulation. The transmission channel is assumed to be a noise-free channel environment and an AWGN (additive white gaussian noise) channel. The bits are evenly random. Each experiment was performed on the assumption that the frame length estimation was performed without error and that the frame length was known accurately. Experiments 9 ~ 10 are experiments in noiseless channel environment and Experiments 11 ~ 12 are experiments in AWGN channel environment. Suggested parameters for each experiment The Respectively.
도 10과 도 11은 각각 무잡음 채널과 AWGN 채널에서 수신 비트 스트림 비트 수에 따른 각 실험의 프레임 시작점 추정 오율을 보여준다. 즉, 도 10은 무잡음 채널 환경에서의 프레임 동기 추정 성능을 나타낸 예시며, 도 11은 AWGN 채널 환경에서의 프레임 동기 추정 성능을 나타낸 예시도이다. 10 and 11 show the frame start point estimation error rate of each experiment according to the number of received bitstream bits in a noise-free channel and an AWGN channel, respectively. That is, FIG. 10 illustrates frame synchronization estimation performance in a noiseless channel environment, and FIG. 11 illustrates exemplary frame synchronization estimation performance in an AWGN channel environment.
실험 9의 경우 각 수신 데이터 상황에서 회의 실험동안 0회의 오류가 발생하여 동기 오율이 이하의 값을 갖는다. 도 10에는 실험 10의 결과만 명시하였다. 수신 비트 스트림 비트 수가 증가할수록 동기 시퀀스 위치의 절대 평균 값 대비 데이터 위치의 절대 평균값이 증가하며 이에 따라 실제 프레임 시작점 추정 값과 추정된 프레임의 시작점 간의 오차가 줄어든다. In Experiment 9, in each received data situation During the conference experiment, 0 error occurs and the synchronization error rate Or less. Only the results of
도10과 도11을 통해 본 발명에서 제안하는 방법이 무잡음 채널 상황과 잡음이 존재하는 채널에서 수신 데이터가 적은 상황과 많은 상황 모두 동작하며 특히 수신 데이터의 양이 증가할수록 그 시작점 추정 성능이 향상됨을 알 수 있다. 10 and 11, the method according to the present invention operates both in a situation where no received channel is present and in a situation where no received channel is present and in many situations. In particular, as the amount of received data increases, the starting point estimation performance improves .
이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 프레임 길이 추정 방법은 길이를 추정하는 구체적 알고리즘이 제시되지 않았으며 시작점 추정 또한 그 명확한 과정이 명시되지 않았다. 반면, 본 발명은 수신 데이터가 제한적인 상황에서의 프레임 길이 추정 방법과 수신 데이터가 충분한 상황에서의 길이 추정 방법을 제공할 수 있다. As described above, the conventional frame length estimation method does not show a specific algorithm for estimating the length, and the starting point estimation does not specify the definite procedure. On the other hand, the present invention can provide a frame length estimation method in a situation where received data is limited and a length estimation method in a situation where received data is sufficient.
또한, 본 발명은, 상기 추정된 길이를 통해 수신 데이터에서 프레임 시작점을 추정하는 방법을 제공할 수 있다. 이를 통해 미지의 비트스트림에 반복되는 패턴을 갖는 고정길이의 프레임이 연속적으로 존재한다면 그 프레임의 길이와 동기신호의 길이, 데이터의 길이 그리고 프레임의 시작점을 추정할 수 있다.Further, the present invention can provide a method of estimating a frame start point in received data through the estimated length. Accordingly, if a fixed-length frame having a repeated pattern is repeatedly present in an unknown bitstream, the length of the frame, the length of the synchronization signal, the length of the data, and the start point of the frame can be estimated.
Claims (8)
수신 비트 스트림으로부터 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()를 설정하는 단계와;
상기 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()의 상관값()을 계산하는 단계와;
상기 상관값()을 근거로 상기 슬라이딩 윈도우()의 슬라이딩 비트 수()를 구하는 단계와;
상기 구해진 값들을 내림차순으로 정렬하는 단계와;
상기 내림차순으로 정렬한 값들의 집합()을 구하는 단계와;
상기 집합()으로부터 프레임 길이를 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법. A method for estimating a frame length using a window in a blind situation,
From the received bitstream to the reference window ( ) And the sliding window ( );
The reference window ( ) And the sliding window ( ) ≪ / RTI > ≪ / RTI >
The correlation value ( The sliding window ( ) Of sliding bits ( );
The obtained Sorting the values in descending order;
In the descending order The set of values ( );
The set ( And estimating a frame length from the window in the blind state.
식을 통해 계산하며,
여기서, 는 윈도우 길이인 것을 특징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법.The method of claim 1, wherein the correlation value ( ),
And then,
here, Wherein the window length is a window length.
식을 통해 계산되며,
이며,
여기서, 는 상관값()의 문턱값이고, 는 상관값()의 문턱값 계수이며, 이며, 는 집합()의 크기인 것을 징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법.The method of claim 1, ≪ / RTI >
Lt; / RTI >
Lt;
here, ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > Lt; Is a set ( The frame length estimation method using a window in a blind situation.
상기 수신 비트 스트림의 첫 비트 위치()부터 추정 비트 위치()까지의 거리()를 식을 통해 구하고, 상기 구해진 거리들의 최대 공약수(GCD, greatest common divisor)를 근거로 프레임 길이를 추정하며,
여기서, 이며, 는 집합()의 크기인 것을 특징으로 하는 윈도우를 이용한 프레임 길이 추정 방법. 2. The method of claim 1, wherein estimating the frame length comprises:
The first bit position of the received bitstream ( ) To the estimated bit position ( ) ) And estimates a frame length based on a greatest common divisor (GCD) of the obtained distances,
here, Lt; Is a set ( ) Of the frame length.
상기 디지털 통신 시스템은,
수신 비트 스트림으로부터 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()를 설정하고,
상기 레퍼런스 윈도우()와 슬라이딩 윈도우()의 상관값()을 계산하고,
상기 상관값()을 근거로 상기 슬라이딩 윈도우()의 슬라이딩 비트 수()를 구하고,
상기 구해진 값들을 내림차순으로 정렬하고,
상기 내림차순으로 정렬한 값들의 집합()을 구하고,
상기 집합()으로부터 프레임 길이를 추정하는 것을 특징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이를 추정하는 디지털 통신 시스템. A digital communication system for estimating a frame length using a window in a blind situation,
The digital communication system includes:
From the received bitstream to the reference window ( ) And the sliding window ( ),
The reference window ( ) And the sliding window ( ) ≪ / RTI > ),
The correlation value ( The sliding window ( ) Of sliding bits ( ),
The obtained Sort the values in descending order,
In the descending order The set of values ( ),
The set ( And estimating the frame length using the window in the blind situation.
상관값()을 식을 통해 계산하며,
여기서, 는 윈도우 길이인 것을 특징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이를 추정하는 디지털 통신 시스템. 6. The digital communication system according to claim 5,
Correlation value )of And then,
here, Is a window length. The digital communication system estimates a frame length using a window in a blind situation.
집합()을 식을 통해 계산되며,
이며,
여기서, 는 상관값()의 문턱값이고, 는 상관값()의 문턱값 계수이며, 이며, 는 집합()의 크기인 것을 징으로 하는블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이를 추정하는 디지털 통신 시스템. 6. The digital communication system according to claim 5,
set( )of Lt; / RTI >
Lt;
here, ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > ≪ / RTI > ), ≪ / RTI > Lt; Is a set ( ) In a window in a blind situation in which a frame length is estimated to be a size of a window.
상기 수신 비트 스트림의 첫 비트 위치()부터 추정 비트 위치()까지의 거리()를 식을 통해 구하고, 상기 구해진 거리들의 최대 공약수(GCD, greatest common divisor)를 근거로 프레임 길이를 추정하며,
여기서, 이며, 는 집합()의 크기인 것을 특징으로 하는 블라인드 상황에서의 윈도우를 이용한 프레임 길이를 추정하는 디지털 통신 시스템.6. The digital communication system according to claim 5,
The first bit position of the received bitstream ( ) To the estimated bit position ( ) ) And estimates a frame length based on a greatest common divisor (GCD) of the obtained distances,
here, Lt; Is a set ( ) In the blind state, and estimating the frame length using the window in the blind situation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170050642A KR101941853B1 (en) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | Method and device for blind estimation of frame size and synchronization |
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020048951A (en) * | 1999-10-07 | 2002-06-24 | 칼 하인쯔 호르닝어 | Method and device for transmitting data frames and a method and a device for adapting data rates |
EP2667531A1 (en) * | 2012-05-21 | 2013-11-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting synchronization position of LTE cell |
-
2017
- 2017-04-19 KR KR1020170050642A patent/KR101941853B1/en active IP Right Grant
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020048951A (en) * | 1999-10-07 | 2002-06-24 | 칼 하인쯔 호르닝어 | Method and device for transmitting data frames and a method and a device for adapting data rates |
EP2667531A1 (en) * | 2012-05-21 | 2013-11-27 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Method and apparatus for detecting synchronization position of LTE cell |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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‘Non-cooperative denial of communication after synchronizing with repeating sequences’, Defense Science Research Conference and Expo(DSR), 2011.08.03.* * |
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