KR20200082116A - 통신 시스템에서 프레임 검출을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

통신 시스템에서 프레임 검출을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통신 시스템에서 프레임 검출을 위한 방법 및 장치가 개시된다. 통신 노드의 동작 방법은, 제1 프레임 및 자기 간섭 신호인 제2 프레임을 포함하는 신호를 수신하는 단계; 상기 제2 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제1 복호 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 프레임에 포함된 데이터에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제2 복호 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간의 상관도를 추정하는 단계; 및 상기 상관도와 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 시작 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.

Description

통신 시스템에서 프레임 검출을 위한 방법 및 장치{METHOD FOR DETECTING FRAME IN COMMUNICATION SYSTEM AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 프레임의 검출 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IFD(in-band full duplex)를 지원하는 통신 시스템에서 자기 간섭 신호의 제거 성능을 향상시키기 위한 프레임 검출 기술에 관한 것이다.
DOCSIS(data over cable service interface specifications)는 케이블망을 통한 데이터 서비스를 제공하기 위한 통신 기술들을 규정하고 있다. 1997년에 규정된 DOCSIS 1.0은 베스트-에펏(best-effort) 데이터 서비스를 제공하기 위한 통신 기술들을 규정하고 있다. 1998년에 규정된 DOCSIS 1.1은 DOCSIS 1.0과의 상호 운용성을 제공하고, 음성, 게임, 및 스트리밍 서비스를 제공하기 위한 통신 기술들을 규정하고 있다. 상향링크의 전송 속도와 하향링크의 전송 속도 간의 비대칭 문제를 해결하기 위해, 2001년에 DOCSIS 2.0이 규정되었다. DOCSIS 2.0에 의해 지원되는 상향링크의 최대 전송 속도는 30Mbps(megabits per second)이고, DOCSIS 2.0에 의해 지원되는 하향링크의 최대 전송 속도는 40Mbps이다.
고품질 멀티미디어 서비스를 위한 통신 요구사항을 충족시키기 위해 DOCSIS 3.0이 규정되었다. DOCSIS 3.0에서 채널 결합(channel bonding) 기술, 향상된 QoS(quality of service)를 가지는 IP(internet protocol) 멀티캐스트 전송 기술, 향상된 보안 전송 기술, IPv6(internet protocol version 6) 기반의 전송 기술 등이 규정되었다. DOCSIS 3.0에 의해 지원되는 상향링크의 최대 전송 속도는 200Mbps이고, DOCSIS 3.0에 의해 지원되는 하향링크의 최대 전송 속도는 1Gbps(gigabits per second)이다. 최근 고화질의 방송 서비스 및 초고속 인터넷 서비스의 수요 증가에 따라 새로운 전송 규격의 필요성이 증가하였고, 이에 따라 최대 10Gbps의 전송 속도를 지원하는 DOCSIS 3.1이 규정되었다.
또한, DOCSIS 3.1에서 통신 성능의 향상을 위해 IFD(in-band full duplex)가 도입될 수 있다. IFD를 지원하는 통신 시스템에서 통신 성능의 향상을 위해 자기 간섭 신호를 제거하는 것은 중요한 기술적 이슈이다. 자기 간섭 신호를 효율적으로 제거하기 위해, 프레임의 시작 위치를 검출하기 위한 기술이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 IFD(in-band full duplex)를 지원하는 통신 시스템에서 자기 간섭 신호의 제거 성능을 향상시키기 위한 프레임 검출 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 통신 노드의 동작 방법은, 제1 프레임 및 자기 간섭 신호인 제2 프레임을 포함하는 신호를 수신하는 단계; 상기 제2 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제1 복호 신호를 생성하는 단계; 상기 제2 프레임에 포함된 데이터에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제2 복호 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간의 상관도를 추정하는 단계; 및 상기 상관도와 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 시작 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 제1 복호 신호는 상기 프리앰블과 상기 프리앰블에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과일 수 있다.
여기서, 상기 제2 복호 신호를 생성하는 단계는, 상기 데이터의 실수 부분 및 허수 부분 각각에 대한 상기 제2 복호 신호를 생성할 수 있다.
여기서, 상기 실수 부분에 대한 상기 제2 복호 신호는 상기 실수 신호와 상기 실수 신호에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과일 수 있고, 상기 허수 부분에 대한 상기 제2 복호 신호는 상기 허수 신호와 상기 허수 신호에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과일 수 있다.
여기서, 상기 상관도는 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간에 비트 단위로 수행된 XNOR 연산의 결과일 수 있다.
여기서, 특정 시간-주파수 위치에서 상기 상관도가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 특정 시간-주파수 위치는 상기 제2 프레임의 시작 위치로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 통신 노드의 동작 방법은, 상기 시작 위치에 기초하여 상기 제2 프레임을 제거함으로써 상기 신호로부터 제1 프레임을 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2 실시예에 따른 통신 노드는 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 명령이 저장된 메모리를 포함하며, 상기 하나 이상의 명령은, 제1 프레임 및 자기 간섭 신호인 제2 프레임을 포함하는 신호를 수신하고; 상기 제2 프레임에 포함된 프리앰블에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제1 복호 신호를 생성하고; 상기 제2 프레임에 포함된 데이터에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제2 복호 신호를 생성하고; 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간의 상관도를 추정하고; 그리고 상기 상관도와 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 시작 위치를 결정하도록 실행된다.
여기서, 상기 제1 복호 신호는 상기 프리앰블과 상기 프리앰블에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과일 수 있다.
여기서, 상기 하나 이상의 명령은, 상기 제2 복호 신호를 생성하는 경우, 상기 데이터의 실수 부분 및 허수 부분 각각에 대한 상기 제2 복호 신호를 생성하도록 실행될 수 있다.
여기서, 상기 상관도는 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간에 비트 단위로 수행된 XNOR 연산의 결과일 수 있다.
여기서, 특정 시간-주파수 위치에서 상기 상관도가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 특정 시간-주파수 위치는 상기 제2 프레임의 시작 위치로 결정될 수 있다.
여기서, 상기 하나 이상의 명령은, 상기 시작 위치에 기초하여 상기 제2 프레임을 제거함으로써 상기 신호로부터 제1 프레임을 획득하도록 더 실행될 수 있다.
본 발명에 의하면, IFD(in-band full duplex)를 지원하는 통신 노드는 수신된 프레임의 시작 위치(예를 들어, 자기 간섭 신호의 시작 위치)를 검출할 수 있고, 검출된 시작 시점에 기초하여 자기 간섭 신호를 제거할 수 있다. 따라서 자기 간섭 신호의 제거 성능이 향상될 수 있다.
또한, 프레임의 시작 위치의 검출 절차에서, 신호는 비트 단위로 변환되기 때문에 계산 복잡도 및 로직 사용량이 감소할 수 있다. 또한, 프리앰블 및 데이터에 대한 차등 디코딩(differential decoding) 동작이 수행되기 때문에, 주파수 오프셋(offset)에 관계없이 프레임의 시작 위치가 검출될 수 있다. 따라서 통신 시스템의 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 DOCSIS를 지원하는 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3은 통신 시스템에서 프레임(예를 들어, 하향링크 프레임)의 제1 실시에를 도시한 개념도이다.
도 4는 통신 시스템에서 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 통신 시스템에서 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 통신 시스템에서 프레임 검출 방법을 수행하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 도 6에 도시된 통신 노드에 의해 수행되는 프레임 검출 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 8은 통신 노드에 포함된 복호기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 9는 통신 노드에 포함된 상관기의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템(communication system)이 설명될 것이다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 시스템은 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 시스템에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템은 통신 네트워크(network)와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
도 1은 DOCSIS(data over cable service interface specifications)를 지원하는 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템(100)은 헤드엔드(headend), 전송망, 및 가입자단(subscriber end)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 시스템(100)은 DOCSIS에 규정된 기술들을 지원할 수 있다. 헤드엔드는 CMTS(cable modem termination system)(110), 광수신기(121), 광송신기(122) 등을 포함할 수 있다. 헤드엔드를 구성하는 통신 노드들(예를 들어, CMTS(110), 광수신기(121), 광송신기(122)) 간은 광케이블을 통해 연결될 수 있다.
전송망은 헤드엔드에 속한 CMTS(110)로부터 수신된 신호를 가입자단에 속한 CM(cable modem)(131, 132, 133)에 전달할 수 있다. 또는, 전송망은 가입자단에 속한 CM(131, 132, 133)로부터 수신된 신호를 헤드엔드에 속한 CMTS(110)에 전달할 수 있다. 전송망을 구성하는 통신 노드들은 광케이블 또는 동축케이블을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 전송망은 ONU(optical network unit), 증폭기, 분기기, 및 분배기를 포함할 수 있으며, 전송망을 구성하는 통신 노드들은 동축케이블을 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 헤드엔드에 속한 광수신기(121) 및 광송신기(122)는 전송망에 속한 ONU에 연결될 수 있고, 가입자단에 속한 CM(131, 132, 133)은 전송망에 속한 분배기에 연결될 수 있다.
또는, 전송망은 WDM(wavelength division multiplexing), 광분배기, 및 ONU를 포함할 수 있으며, 전송망을 구성하는 통신 노드들은 광케이블을 통해 연결될 수 있다. 이 경우, 헤드엔드에 속한 광수신기(121) 및 광송신기(122)는 전송망에 속한 WDM에 연결될 수 있고, 가입자단에 속한 CM(131, 132, 133)은 전송망에 속한 ONU에 연결될 수 있다.
가입자단은 CM(131, 132, 133)을 포함할 수 있다. 또한, 가입자단은 STB(set top box)를 더 포함할 수 있다. CM(131, 132, 133)은 전송망을 통해 CMTS(110)에 의해 생성된 신호를 수신할 수 있고, CM(131, 132, 133)에 의해 생성된 신호는 전송망을 통해 CMTS(110)에 전송될 수 있다.
통신 시스템을 구성하는 통신 노드(예를 들어, CMTS(110) 및 CM(131, 132, 133))는 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 전송망과 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 통신 시스템은 IFD(in-band full duplex)를 지원할 수 있다. 이 경우, CMTS(110)는 하향링크 신호의 전송 동작과 상향링크 신호의 수신 동작을 동시에 수행할 수 있고, CM(131, 132, 133)은 상향링크 신호의 전송 동작과 하향링크 신호의 수신 동작을 동시에 수행할 수 있다. 여기서, 하향링크 신호는 CMTS(110)에서 CM(131, 132, 133)으로 전송되는 신호일 수 있고, 하향링크 프레임을 통해 전송될 수 있다. 상향링크 신호는 CM(131, 132, 133)에서 CMTS(110)로 전송되는 신호일 수 있고, 상향링크 프레임을 통해 전송될 수 있다.
통신 시스템에서 프레임(예를 들어, 하향링크 프레임)은 다음과 같이 구성될 수 있다.
도 3은 통신 시스템에서 프레임(예를 들어, 하향링크 프레임)의 제1 실시에를 도시한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 하나의 프레임은 프리앰블(preamble) 및 데이터(예를 들어, PLC(physical link channel) 데이터)를 포함할 수 있다. 프리앰블은 시간 축에서 8개의 심볼들(예를 들어, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 심볼들)을 포함할 수 있고, 데이터는 시간 축에서 120개의 심볼들(예를 들어, OFDM 심볼들)을 포함할 수 있다. 이 경우, 프레임은 시간 축에서 128개의 심볼들로 구성될 수 있다.
프레임은 채널을 통해 전송될 수 있으며, 채널의 대역폭은 6MHz 내지 192MHz일 수 있다. 채널의 대역폭이 6MHz인 경우, 프레임은 채널의 중앙에 위치할 수 있다. 채널의 대역폭이 6MHz가 아닌 경우, 프레임은 채널의 어느 곳에나 위치할 수 있다.
통신 시스템에서 4K 모드(mode)(예를 들어, 4K FFT(fast Fourier transform))가 사용되는 경우, 하향링크 프레임은 주파수 축에서 8개의 서브캐리어들(subcarriers)로 구성될 수 있다. 하향링크 프레임이 8개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블은 도 4와 같이 구성될 수 있다. 도 4는 통신 시스템에서 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
통신 시스템에서 8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, 하향링크 프레임은 주파수 축에서 16개의 서브캐리어들로 구성될 수 있다. 하향링크 프레임이 16개의 서브프레임들을 포함하는 경우, 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블은 도 5와 같이 구성될 수 있다. 도 5는 통신 시스템에서 하향링크 프레임에 포함된 프리앰블의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
하향링크 통신에서 4K 모드 또는 8K 모드가 사용되는 경우, OFDM 파라미터들은 아래 표 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00001
상향링크 통신에서 2K 모드 또는 4K 모드가 사용되는 경우, OFDM 파라미터들은 아래 표 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure pat00002
다음으로, 통신 시스템에서 프레임 검출 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, CM의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 CMTS는 CM의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, CMTS의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 CM은 CMTS의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.
IFD를 지원하는 통신 노드(예를 들어, CMTS 또는 CM)는 제1 프레임(예를 들어, 하향링크 프레임 또는 상향링크 프레임)의 전송 동작과 제2 프레임(예를 들어, 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)의 수신 동작을 동시에 할 수 있다. 통신 노드의 송신단을 통해 전송된 제1 프레임은 통신 노드의 수신단을 통해 수신될 수 있다. 통신 노드의 수신단을 통해 수신된 제1 프레임은 송신단과 수신단 간의 채널 상태에 따라 왜곡된 제1 프레임(즉, 자기 간섭 신호)일 수 있다.
이 경우, 통신 노드의 수신단을 통해 수신된 신호(이하, "수신 신호"라 함)는 "제2 프레임 + 제1 프레임(즉, 자기 간섭 신호)"일 수 있으며, 제2 프레임을 성공적으로 디코딩하기 위해 수신 신호에서 제1 프레임(즉, 자기 간섭 신호)이 제거되어야 한다. 제1 프레임(즉, 자기 간섭 신호)의 제거를 위해, 제1 프레임(즉, 자기 간섭 신호)의 시작 위치를 검출하는 방법이 필요하다.
도 6은 통신 시스템에서 프레임 검출 방법을 수행하는 통신 노드의 제1 실시예를 도시한 블록도이고, 도 7은 도 6에 도시된 통신 노드에 의해 수행되는 프레임 검출 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 통신 노드는 동기 획득부(610), FFT 수행부(620), 변조기(630), 상관기(640), 비교기(650), 버퍼(660), 및 채널 추정부(670)를 포함할 수 있다. 동기 획득부(610), FFT 수행부(620), 변조기(630), 상관기(640), 비교기(650), 버퍼(660), 및 채널 추정부(670) 각각의 기능/동작들은 도 2에 도시된 프로세서(210)에 의해 수행(또는, 제어)될 수 있다.
IFD를 지원하는 통신 노드는 제1 신호(예를 들어, 하향링크 프레임 또는 상향링크 프레임)의 송신 동작과 제2 신호(예를 들어, 상향링크 프레임 또는 하향링크 프레임)의 수신 동작을 동시에 수행할 수 있다. 통신 노드의 송신단을 통해 전송된 제1 신호는 통신 노드의 수신단에서 수신될 수 있다. 통신 노드의 수신단에 수신된 수신 신호는 "제1 신호 + 제2 신호"일 수 있고, 제1 신호는 프리앰블 및 데이터(예를 들어, 도 3에 도시된 프리앰블 및 데이터)를 포함할 수 있다. 프리앰블의 크기는 1비트일 수 있고, 데이터의 크기는 14비트 또는 16비트일 수 있다.
통신 노드의 수신단에 수신된 제1 신호에 포함된 프리앰블은 시간-주파수 형태(예를 들어, 2D(dimension) 형태)일 수 있다. 통신 노드는 2D 형태의 프리앰블을 1D 형태의 프리앰블로 변환할 수 있다(S710). 단계 S710은 복호기(630)에 의해 수행될 수 있다. 복호기(630)는 차등 디코딩(differential decoding) 방식에 기초하여 프리앰블을 디코딩할 수 있다(S720). 예를 들어, 복호기(630)는 아래 수학식 1에 기초하여 xi을 계산할 수 있다. xi는 통신 노드에 의해 생성된 제1 신호에 포함된 프리앰블일 수 있다.
Figure pat00003
yi는 단계 S710의 출력일 수 있고, yi -1은 yi에 대한 지연 신호일 수 있다.
Figure pat00004
는 모듈로(modulo)-2 연산일 수 있다. 복호기(630)의 세부 구성은 다음과 같을 수 있다.
도 8은 통신 노드에 포함된 복호기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 통신 노드의 수신단에서 수신된 제1 신호에 포함된 프리앰블의 크기는 nt×nf일 수 있다. nt는 시간 축에서 심볼의 개수일 수 있고, nf는 주파수 축에서 서브캐리어의 개수일 수 있다. 4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, "신호 ①(즉, 차원 변환부의 입력 신호)"의 크기(nt×nf)는 8×8일 수 있고, 차원 변환부의 출력 신호인 "신호 ②"의 크기(nt×nf)는 64×1일 수 있다. "신호 ②"는 수학식 1의 yi일 수 있다. "신호 ③"은 "신호 ②"에 대한 지연 신호일 수 있으며, 수학식 1의 yi -1일 수 있다. "신호 ④"는 수학식 1의 xi일 수 있으며, "신호 ④"의 크기(nt×nf)는 63×1일 수 있다.
4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, "신호 ④(즉, 복호기(630)의 출력 신호)"는 "1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0"일 수 있다.
8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, "신호 ①(즉, 차원 변환부의 입력 신호)"의 크기(nt×nf)는 16×8일 수 있고, 차원 변환부의 출력 신호인 "신호 ②"의 크기(nt×nf)는 128×1일 수 있다. "신호 ②"는 수학식 1의 yi일 수 있다. "신호 ③"은 "신호 ②"에 대한 지연 신호일 수 있으며, 수학식 1의 yi -1일 수 있다. "신호 ④"는 수학식 1의 xi일 수 있으며, "신호 ④"의 크기(nt×nf)는 127×1일 수 있다.
8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, "신호 ④(즉, 복호기(630)의 출력 신호)"는 "1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1"일 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 도 8의 "신호 ④"는 상관기(640)로 입력될 수 있다. 상관기(640)는 제1 신호에 포함된 프리앰블과 데이터 간의 상관도(correlation)를 추정할 수 있다(S730). 예를 들어, 상관기(640)는 FFT 수행부(620)의 출력 신호인 데이터와 복호기(630)의 출력 신호인 프리앰블(예를 들어, 신호 ④) 간의 상관도를 추정할 수 있다. 상관기(640)는 다음과 같이 동작할 수 있다.
도 9는 통신 노드에 포함된 상관기의 동작 방법의 제1 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, FFT 수행부(620)의 출력 신호인 r(I,Q)은 상관기(640)에 입력될 수 있다. I(in-phase)은 FFT 수행부(620)의 출력 신호(r) 중에서 실수 부분일 수 있고, Q(quadrature-phase)는 FFT 수행부(620)의 출력 신호(r) 중에서 허수 부분일 수 있다. r(I,Q)의 크기는 14비트 또는 16비트일 수 있다.
단계 S731에서 r(I)는 r(I)의 크기에 따라 0 또는 1로 결정될 수 있고, 단계 S731의 출력 신호는 r'(I)일 수 있다. 또한, 단계 S731에서 r(Q)는 r(Q)의 크기에 따라 0 또는 1로 결정될 수 있고, 단계 S731의 출력 신호는 r'(Q)일 수 있다. 단계 S731가 수행됨으로써 단계 S734에서 비트 단위의 연산이 수행될 수 있고, 계산 복잡도 및 로직 사용량이 감소할 수 있다.
단계 S731의 출력 신호인 r'(I) 및 r'(Q) 각각은 1D 형태의 신호이며, 단계 S732에서 r'(I) 및 r'(Q) 각각은 2D 형태의 신호로 변환될 수 있다. 단계 S732의 출력 신호는 r'_2d(I) 및 r'_2d(Q)로 표현될 수 있다. 4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, r'_2d(I) 및 r'_2d(Q) 각각의 크기(nt×nf)는 8×8일 수 있다. 8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, r'_2d(I) 및 r'_2d(Q) 각각의 크기(nt×nf)는 16×8일 수 있다. 모든 경우의 수를 검사하기 위해, 단계 S732에서 신호는 주파수 축 및 시간 축 각각에서 한 개의 샘플 단위로 출력될 수 있다. 또한, 시간 축에서 심볼 #1부터 심볼 #120까지 반복 검사가 수행될 수 있다. 4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, 주파수 축에서 서브캐리어 #56부터 서브캐리어 #3744까지 반복 검사가 수행될 수 있다. 8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, 주파수 축에서 서브캐리어 #112부터 서브캐리어 #7488까지 반복 검사가 수행될 수 있다.
단계 S732의 출력 신호인 r'_2d(I) 및 r'_2d(Q)는 복호기에 입력될 수 있다. 도 9의 복호기는 도 8의 복호기와 동일할 수 있고, 복호기에서 r'_2d(I) 및 r'_2d(Q) 각각에 대한 차등 디코딩이 수행될 수 있다(S733). 예를 들어, 단계 S733에서 입력 신호인 r'_2d(I) 및 r'_2d(Q) 각각은 도 8의 "신호 ①"과 대응할 수 있고, 단계 S733에서 출력 신호인 r'_2dm(I) 및 r'_2dm(Q) 각각은 도 8의 "신호 ④"와 대응할 수 있다.
단계 S734에서 연산부는 비트 단위 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 연산부는 아래 수학식 2에 기초하여 도 8의 복호기(630)의 출력 신호(예를 들어, 신호 ④)와 도 9의 복호기의 출력 신호(r'_2dm(I))에 대한 비트 단위의 XNOR(exclusive NOR) 연산을 수행할 수 있다.
Figure pat00005
수학식 2에서, pream은 도 8의 복호기(630)의 출력 신호일 수 있고, r'dm(t,f,I)는 도 9의 복호기의 출력 신호일 수 있다.
또한, 연산부는 아래 수학식 3에 기초하여 도 8의 복호기(630)의 출력 신호(예를 들어, 신호 ④)와 도 9의 복호기의 출력 신호(r'_2dm(Q))에 대한 비트 단위의 XNOR 연산을 수행할 수 있다.
Figure pat00006
수학식 2에서, pream은 도 8의 복호기(630)의 출력 신호일 수 있고, r'dm(t,f,Q)는 도 9의 복호기의 출력 신호일 수 있다.
수학식 2의 결과와 수학식 3의 결과의 합은 아래 수학식 4에 기초하여 계산될 수 있다.
Figure pat00007
상관기(640)의 출력은 수학식 4의 결과인 {t,f,sum}일 수 있다. t는 심볼 인덱스를 지시할 수 있고, f는 서브캐리어 인덱스를 지시할 수 있다. sum은 {t,f}에 해당하는 위치에서 수학식 4의 결과일 수 있다. 4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, sum의 최대값은 63일 수 있다. 8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, sum의 최대값은 127일 수 있다.
다시 도 6 및 도 7을 참조하면, 통신 노드의 비교기(650)는 단계 S730의 결과(예를 들어, 수학식 4의 sum)와 미리 설정된 임계값을 비교할 수 있다(S740). 4K 모드(예를 들어, 4K FFT)가 사용되는 경우, 미리 설정된 임계값은 floor([63]×0.95)(즉, 59)일 수 있다. 8K 모드(예를 들어, 8K FFT)가 사용되는 경우, 미리 설정된 임계값은 floor([127]×0.95)(즉, 120)일 수 있다.
단계 S730의 결과(예를 들어, 수학식 4의 sum)가 미리 설정된 임계값보다 큰 경우, 통신 노드는 단계 S730의 결과(예를 들어, 수학식 4의 sum)에 해당하는 {t,f}를 버퍼(660)에 저장할 수 있다(S750). 채널 추정부(670)는 버퍼(660)에 저장된 {t,f}에서 제1 신호(예를 들어, 프레임)가 시작되는 것으로 판단할 수 있고, 제1 신호의 시작 위치에 기초하여 채널 추정 동작을 수행할 수 있다(S760).
앞서 설명된 실시예들에 기초하면, 자기 간섭 신호인 제1 신호의 시작 위치를 검출할 수 있으므로, 검출된 시작 위치에 기초하여 제1 신호가 제거될 수 있다. 즉, 통신 노드는 수신 신호(즉, "제1 신호 + 제2 신호")에서 제1 신호를 제거함으로써 제2 신호를 획득할 수 있다. 제1 신호는 통신 노드에서 다른 통신 노드로 전송된 신호일 수 있고, 제2 신호는 다른 통신 노드에서 통신 노드로 전송된 신호일 수 있다. 따라서 자기 간섭 신호의 제거 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 통신 시스템에서 IFD(in-band full duplex)를 지원하는 통신 노드의 동작 방법으로서,
    제1 프레임(frame) 및 자기 간섭 신호인 제2 프레임을 포함하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 제2 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)에 대한 차등 디코딩(differential decoding)을 수행함으로써 제1 복호 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 프레임에 포함된 데이터에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제2 복호 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간의 상관도(correlation)를 추정하는 단계; 및
    상기 상관도와 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 시작 위치를 결정하는 단계를 포함하는, 통신 노드의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 복호 신호는 상기 프리앰블과 상기 프리앰블에 대한 지연 신호 간의 모듈로(modulo) 연산의 결과인, 통신 노드의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 복호 신호를 생성하는 단계는,
    상기 데이터의 실수 부분 및 허수 부분 각각에 대한 상기 제2 복호 신호를 생성하는, 통신 노드의 동작 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 실수 부분에 대한 상기 제2 복호 신호는 상기 실수 신호와 상기 실수 신호에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과이고, 상기 허수 부분에 대한 상기 제2 복호 신호는 상기 허수 신호와 상기 허수 신호에 대한 지연 신호 간의 모듈로 연산의 결과인, 통신 노드의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상관도는 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간에 비트 단위로 수행된 XNOR(exclusive NOR) 연산의 결과인, 통신 노드의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    특정 시간-주파수 위치에서 상기 상관도가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 특정 시간-주파수 위치는 상기 제2 프레임의 시작 위치로 결정되는, 통신 노드의 동작 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신 노드의 동작 방법은,
    상기 시작 위치에 기초하여 상기 제2 프레임을 제거함으로써 상기 신호로부터 제1 프레임을 획득하는 단계를 더 포함하는, 통신 노드의 동작 방법.
  8. 통신 시스템에서 IFD(in-band full duplex)를 지원하는 통신 노드는,
    프로세서(processor); 및
    상기 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 명령이 저장된 메모리(memory)를 포함하며,
    상기 하나 이상의 명령은,
    제1 프레임(frame) 및 자기 간섭 신호인 제2 프레임을 포함하는 신호를 수신하고;
    상기 제2 프레임에 포함된 프리앰블(preamble)에 대한 차등 디코딩(differential decoding)을 수행함으로써 제1 복호 신호를 생성하고;
    상기 제2 프레임에 포함된 데이터에 대한 차등 디코딩을 수행함으로써 제2 복호 신호를 생성하고;
    상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간의 상관도(correlation)를 추정하고; 그리고
    상기 상관도와 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 제2 프레임의 시작 위치를 결정하도록 실행되는, 통신 노드.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 복호 신호는 상기 프리앰블과 상기 프리앰블에 대한 지연 신호 간의 모듈로(modulo) 연산의 결과인, 통신 노드.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 하나 이상의 명령은,
    상기 제2 복호 신호를 생성하는 경우, 상기 데이터의 실수 부분 및 허수 부분 각각에 대한 상기 제2 복호 신호를 생성하도록 실행되는, 통신 노드.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 상관도는 상기 제1 복호 신호와 상기 제2 복호 신호 간에 비트 단위로 수행된 XNOR(exclusive NOR) 연산의 결과인, 통신 노드.
  12. 청구항 8에 있어서,
    특정 시간-주파수 위치에서 상기 상관도가 상기 임계값보다 큰 경우, 상기 특정 시간-주파수 위치는 상기 제2 프레임의 시작 위치로 결정되는, 통신 노드.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 하나 이상의 명령은,
    상기 시작 위치에 기초하여 상기 제2 프레임을 제거함으로써 상기 신호로부터 제1 프레임을 획득하도록 더 실행되는, 통신 노드.
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