KR20210085754A

KR20210085754A - 주파수 오프셋 업데이트 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20210085754A
Application number: KR1020190179159A
Authority: KR
Inventors: 오혁준; 이재문
Original assignee: 국방과학연구소; 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR102311298B1

Abstract

일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법에 있어서, 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와, 상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와, 상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FREQUENGY OFFSET RELIABILITY DETERMINATION}

본 발명은 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 저전력, 저 복잡도 및 연산능력이 낮은 무선통신 기능을 포함한 경량의 노드들로 구성된 무선 네트워크가 센서 네트워크, 자율주행 자동차, 다중/군집 이동형 무인시스템과 같은 분야에서부터 군사적인 목적에 이르기까지 다양한 어플리케이션에 사용되고 있다.

그러나, 다수의 저가 무선 노드를 배치 하는 무선 네트워크의 특성상 안전성이 높은 고가의 부품을 사용할 수 없어, 이에 대한 보안 방안이 필요한 실정이다.

특히, 특정 임무를 수행하기 위한 목적으로 운용되는 다중/군집 이동형 무인시스템의 경우, 각 노드들의 위치를 인지하는 것이 매우 중요한데 종래에는 주로 GPS에 의존하여 노드들의 위치를 파악하는 방법을 사용하였다. 하지만, GPS에 의존할 경우 실내에서의 운용이 불가능할 뿐만 아니라, GPS에 대한 재밍이 존재할 경우 정상적으로 위치를 파악하는 것이 어려워진다.

이러한 이유로 기존에는 GPS에 기반 하지 않고, 측위를 위한 특정 신호 패턴을 특정 노드가 송신하고 이 신호를 각 다른 노드들이 수신하여 송신부터 수신까지 걸린 지연 시간을 측정하여 거리를 계산한 후, 계산한 거리 정보들을 탑재한 통신 기능을 이용한 일종의 3각 측량 기법을 사용하여 타 노드들의 위치를 결정하는 방법들을 사용하여 왔다.

이러한 3각 측량 기법은 통신 기능을 탑재하고 있기 때문에 측위를 위한 특정 신호 패턴으로 통신에 사용되는 프리앰블과 같은 일종의 파일럿 신호를 사용한다.

또한 3각 측량 기법에 근거한 위치 결정을 수행하기 위해서는 각 노드들간의 시간 동기화가 이루어져 있어야 하는데, 무선 노드들 간의 시간 동기화는 가용 무선 대역폭이 적은 무선 네트워크에서 측위의 기술을 구현하기 위한 필수적인 기반기술이다.

하지만, 저전력, 저복잡도 및 연산 능력이 낮은 무선통신 기능을 포함한 경량의 노드들의 경우 각 노드들이 사용하는 오실레이터의 정확도가 수 ppm에서 수십 ppm에 이르기까지 오차가 발생할 수 있기 때문에, 정확한 측위에 어려움이 발생한다. 또한, 오실레이터의 정확도가 떨어질수록 이를 극복하기 위하여 송출하는 특정 신호 패턴이 점유하는 대역폭과 시간이 커져야 하며, 이때 통신에 사용되는 프리앰블과 같은 일종의 파일럿 신호가 갖는 오버헤드가 커지게 되는 문제가 발생할 수 있다.

뿐만 아니라, 다중 노드가 군집하여 존재하는 무선 네트워크의 경우엔 측위를 위하여 송출하는 특정 신호 패턴이 상호 간섭을 일으켜 통신 및 측위가 실패하게 되는 확률이 높아지는 문제가 발생한다. 그리고 이러한 측위를 위하여 송출하는 특정 신호 패턴 자체가 제한된 대역폭을 점유하여 사용하게 되므로 오버 헤드가 발생되며, 보다 정확한 측위가 요구될수록 측위의 정확도를 올리기 위하여 더 많은 시간 및 더 많은 대역폭을 점유해야 하는 문제가 발생될 수 있다.

또한 이러한 문제로 인하여, 통신에 사용되는 프리앰블과 같은 일종의 파일럿 신호가 갖는 오버헤드가 커질 뿐만 아니라 통신 자체가 불능에 빠질 수 있다.

따라서, 저전력으로 구동시킬 수 있으며, 구현 방법을 단순화 하고, 오버헤드를 줄일 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

한국등록특허공보, 10-1286962호 (2013.07.11. 등록)

본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 이러한 장치 및 방법을 통해 구현 방법을 단순화 하고, 저전력으로도 구동시킬 수 있으며, 오버헤드를 줄일 수 있는 데이터 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것 등이 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 포함될 수 있다.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법은, 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와, 상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와, 상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장하는 단계는, 상기 주파수 오프셋의 추정값과 상기 무선 통신 시스템의 송신 노드의 ID 정보를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장하는 단계는, 상기 주파수 오프셋의 추정값이 임계값 이상일 경우에만 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다.

또한, 상기 데이터 패킷은, 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호를 포함하고, 상기 시퀀스 신호를 포함하는 상기 데이터 패킷의 전송에는, 상기 시퀀스 신호를 포함하지 않는 데이터 패킷의 전송에 사용되는 대역폭보다 좁을 수 있다.

또한, 상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신할 경우, 상기 데이터베이스에 저장된, 상기 추정된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 상기 데이터 패킷에 포함된 상기 시퀀스 신호의 길이를 조절하는 단계와, 상기 길이가 조절된 시퀀스 신호를 포함하는 데이터 패킷을 상기 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는, 상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때 시간 측정을 시작하고, 상기 추정된 주파수 오프셋이 업데이트 될 때 상기 시간 측정을 종료하며, 상기 시작 및 종료에 따른 시간 측정에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는, 상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장한 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는, 상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋의 온도값과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값은, 상기 무선통신 시스템의 송신 노드의 온도 값을 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는, 상기 계산한 차이값을 단계별로 나누는 단계와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 임계값 이상일 경우, 상기 주파수 오프셋의 추정값을 유효하지 않은 신호로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는, 컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와, 상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와, 상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면, 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와, 상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와, 상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치는, 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부와, 상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 저장부와, 상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 주파수 오프셋 차이값 계산부와, 상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트 하는 주파수 오프셋 업데이트부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 저장부는, 상기 주파수 오프셋의 추정값과 상기 무선 통신 시스템의 송신 노드의 ID 정보를 상기 데이터 베이스에 저장할 수 있다.

또한, 상기 저장부는, 상기 주파수 오프셋의 추정값이 임계값 이상일 경우에만 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 상기 데이터 패킷에 포함된 상기 시퀀스 신호의 길이를 조절하는 패킷 길이 조절부; 및 상기 길이가 조절된 시퀀스 신호를 포함하는 데이터 패킷을 상기 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송하는 패킷 전송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는, 상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때 시간 측정을 시작하고, 상기 추정된 주파수 오프셋이 업데이트 될 때 상기 시간 측정을 종료하며, 상기 시작 및 종료에 따른 시간 측정에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는, 상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장한 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는, 상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋의 온도값과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

또한, 상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는, 상기 주파수 오프셋 차이값이 임계값 이상일 경우, 상기 주파수 오프셋 추정값을 유효하지 않은 신호로 판단할 수 있다.

일 실시예에 따르면 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치는, 데이터 패킷(프리앰블, 제어신호, 파일럿 및 데이터를 포함하는 패킷)을 사용한 실시간 ML 주파수 오프셋 추정 장치로 인한 고복잡도로 인한 전력소모가 클 수 있는 고성능 동기부 구현을, 기 설정된 길이를 갖는 시퀀스 신호로 이루어진 데이터 패킷을 사용한 오프라인 ML 주파수 오프셋 추정 장치로 변경하여 저 복잡도/ 저전력으로 구현시킬 수 있다.

또한, 무선 네트워크 시스템에서 저가의 부정확한 오실레이터를 사용하는 경우에도 고성능 측위 및 무선통신시스템의 구성능 동기부를 구현시킬 수 있다.

또한, 노드별 주파수 오프셋 데이터베이스를 생성하고, 추정된 주파수 오프셋의 차이값을 계산함에 따라 패킷(시퀀스 신호로 이루어진 패킷) 또는 데이터 패킷(프리앰블, 제어신호, 파일럿 및 데이터를 포함하는 패킷)의 길이를 동적으로 조정할 수 있으므로, 전체적인 동기부 오버헤드를 최적의 상태로 조절할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치의 구성도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 데이터 패킷과 기존의 데이터 패킷의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 ML(Maximum Likelihood) 주파수 오프셋 추정장치에 대한 구성도이다.
도 4는 종래의 ML(Maximum Likelihood) 주파수 오프셋 추정장치에 대한 구성도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 저장부에 저장되는 데이터를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법에 대한 예시적인 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치(100)는 무선 통신 시스템에서 데이터를 송수신할 수 있으며, 여기서 무선 통신 시스템은 무선 채널의 다중 노드를 통해 데이터(예컨대, 데이터 패킷일 수 있음)을 송수신하는 시스템일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치(100)는 주파수 오프셋 추정부(120), 저장부(130), 주파수 오프셋 차이값 계산부(140), 주파수 오프셋 업데이트부(150), 패킷 길이 조절부(160) 및 패킷 전송부(170)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 1의 주파수 오프셋 신뢰도 판단 장치(100)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 1에 의해 본 발명의 사상이 제한 해석되는 것은 아니다.

이 때, 실시예에 따라 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치(100)는 도 1에 도시된 구성 중 적어도 하나를 포함하지 않거나 및/또는 도 1에 도시되지 않은 구성을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 주파수 오프셋 신뢰도 판단 장치 (100)에 포함된 구성 각각은 소프트웨어 모듈이나 하드웨어 모듈 형태로 구현되거나 또는 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 형태, 예컨대 컴퓨터나 스마트 기기 등에서 구현될 수 있고, 각각의 구성들은 전기적으로 연결될 수 있다.

주파수 오프셋 추정부(120)는, 무선 통신 시스템(미도시)의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.

저장부(130)는 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있다.

일 실시예로서, 저장부(130)는 주파수 오프셋의 추정값과 무선 통신 시스템(미도시)의 송신 노드의 ID 정보를 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 저장부(130)의 데이터 베이스(DB)에 저장되는 주파수 오프셋 추정값 및 송신 노드의 ID 정보는 도 5에 도시된 바와 같이 저장될 수 있으나, 이는 일 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

저장부(130)는 주파수 오프셋 추정값이 임계값 이상일 경우에만 데이터베이스에 저장하여, 유효하다고 판단된 주파수 오프셋 추정값만을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(130)는 주파수 오프셋 추정값을 데이터베이스에 저장할 때, 측정된 SNR 또는 SINR이 특정 값 미만인 경우 측정된 주파수 오프셋 값을 유효하지 않다고 판단하고, 데이터베이스에 저장하지 않을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 수신 노드에 전송되는 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산할 수 있다.

보다 구체적으로, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 수신 노드에 전송되는 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값에 대한 절대값을 계산할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이때, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 계산한 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 주파수 오프셋 추정값의 데이터 신뢰성을 판단하고, 신뢰성을 단계별로 판단할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 차이값 계산부 (140)는 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값 이상일 경우, 주파수 오프셋 추정값을 유효하지 않은 신호로 판단할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는, 저장부(130)에서 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때 타이머를 통해 시간 측정을 시작하고, 추정된 주파수 오프셋이 업데이트 될 때 시간 측정을 종료할 수 있다. 이 경우, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 시간 측정에 기초하여 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

예를 들어, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 시간 측정값이 커질수록 추정된 주파수 오프셋의 주파수 오프셋 차이값이 커지면서, 상기 추정된 주파수 오프셋의 신뢰도가 낮다고 판단할 수 있다. 또한, 주파수 오프셋 차이값 계산부 (140)는 시간 측정 구간을 단계별로 나누어 신뢰성을 판단할 수 있으며, 시간 측정값을 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 판단의 기준으로 사용할 수 있다.

주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 저장부(130)에서 추정된 주파수 오프셋을 저장한 값과, 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋(업데이트 된 추정 주파수 오프셋일 수 있음)과의 차이값에 기초하여 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

보다 상세하게, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 상기 차이값이 클수록 주파수 오프셋 차이값이 커지면서, 상기 추정된 주파수 오프셋의 신뢰도가 낮다고 판단할 수 있다. 더 나아가, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 상기 주파수 오프셋 차이값을 적산하여 평균값을 계산한 후, 상기 평균값에 기초하여 추정된 주파수 오프셋의 신뢰성을 판단할 수도 있다.

주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는, 저장부(130)에서 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값과, 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋(업데이트 된 추정된 주파수 오프셋일 수 있음)의 온도값과의 차이값에 기초하여 추정된 주파수 오프셋에 대한 주파수 오프셋의 차이값을 계산할 수 있다.

예를 들어, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 상기 온도값에 대한 차이값이 기 설정된 값 이상 차이가 날 경우, 저장부(130)에 저장된 추정 주파수 오프셋은 유효하지 않다고 판단할 수 있다.

이때, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)에서 측정한 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값은 무선 통신 시스템의 송신 노드의 온도값일 수 있으며, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 송신 노드 근처에 구비된 온도센서를 통해 송신 노드의 온도값을 측정할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 업데이트부(150)는 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 데이터베이스(DB)에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트할 수 있다.

이 경우, 주파수 오프셋 업데이트부(150)는 통신이 이루어지는 상황에서 주파수 오프셋의 값을 업데이트 하지 않고, 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 즉 주파수 오프셋의 업데이트를 필요로 하는 경우에만 주파수 오프셋의 값을 업데이트할 수 있다. 따라서, 주파수 오프셋 업데이트부(150)에서 주파수 오프셋의 값을 업데이트 할 경우, 통신에 의한 간섭의 영향은 받지 않을 수 있다.

패킷 길이 조절부(160)는 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)를 통해 계산된 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 수신 노드에 전송할 데이터 패킷의 길이를 조절할 수 있다.

일 실시예로서, 패킷 길이 조절부(150)는 주파수 오프셋 추정값의 주파수 오프셋 차이값이 낮을 경우, 데이터 패킷의 길이를 기 설정된 길이보다 짧게 조절하고, 주파수 오프셋 추정값의 차이값이 높을 경우, 데이터 패킷의 길이(200)를 기 설정된 길이보다 길게 조절할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 데이터 패킷(200)의 길이가 길어질수록 낮은 채널 환경에서도 주파수 오프셋 추정값의 정확도가 높아질 수 있으나, 이로 인해 오버헤드가 커지는 문제점이 발생된다.

하지만, 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치(100)는 주파수 오프셋 차이값 계산부(140) 및 패킷 길이 조절부(150)를 통해 추정된 주파수 오프셋의 값의 주파수 오프셋 차이값 따라 데이터 패킷(200)의 길이를 조절할 수 있기 때문에 오버헤드를 줄일 수 있다.

패킷 전송부(170)는 패킷 조절부(160)를 통해 조절된 데이터 패킷을 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송할 수 있다.

이때, 패킷 전송부(170)는 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호를 포함하는 패킷을 무선 통신 시스템(미도시)의 수신 노드에 전송할 수 있다.

이하, 패킷 전송부(170)에서 무선 통신 시스템(미도시)의 수신 노드에 전송하는 패킷에 대한 상세한 설명은 도 2를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 일 실시예에 따른 데이터 패킷과 기존의 데이터 패킷의 구성을 도시한 도면이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 일반적으로 무선 통신 시스템에서 전송되는 데이터 패킷(200)은 프리앰블, 제어신호, 파일럿 및 데이터를 포함한다.

보다 상세하게, 무선 통신 시스템(무선 네트워크라고도 함)에서 전송되는 기존의 데이터 패킷(200)은 동기를 수행할 수 있도록 프리앰블을 먼저 전송하고, 이후 데이터를 복조 하는데 필요한 물리계층 정보를 저장하고 있는 제어신호 및 데이터와 파일럿 신호를 서로 혼합하여 전송하는 구조로 이루어질 수 있다. 이때, 기존의 데이터 패킷(200)의 파일럿 신호의 경우, 선택적으로 전송을 하지 않을 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 무선 통신 시스템에서 특정 노드(수신 노드일 수 있음)가 데이터를 수신할 때는, 먼저 프리앰블 신호를 통해 전송되는 패킷의 존재 여부와 데이터 복조를 위해 필요한 정확한 심볼 타이밍 및 프레임의 시작점을 검출해야 하며, 이때, 송신 노드와 수신 노드 사이의 주파수 오프셋도 동시에 측정 가능하다.

하지만, 페이딩(Fading)과 다중 경로가 존재하거나 신호 대 잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 낮은 경우에는 전송 채널이 좋지 않은 상태에서도 데이터 복조에 필요한 성능을 높여야 되기 때문에, 심볼 타이밍, 프레임 시작점, 주파수 오프셋 등의 추정 정확도가 높아져야 한다. 하지만, 주파수 오프셋의 추정 정확도를 높이기 위해서는, 환경에 따라 프리앰블 신호의 길이가 길어지게 되고 이에 따라 오버헤드가 증가될 수 있었다.

한편, 프리앰블 신호에서 추정해야 되는 주파수 오프셋의 정확도는 데이터 패킷의 프레임 시작점을 찾는 동기의 목적을 달성할 수 있는 정도의 정확도로 추정되어야 되는 것이 아니라, 데이터 복조가 가능한 정도의 주파수 오프셋의 정확도를 추정해야 한다.

따라서, 주파수 오프셋의 정확도를 높이기 위해서는 실시간 ML(Maximum Likelihood) 방식의 주파수 오프셋 추정 장치를 사용하여야 되기 때문에 동기부 구현 복잡도가 크게 증가하게 되고, 이러한 동기부 동작은 데이터 패킷을 전송할 때 마다 수행되어야 하므로 전력소모가 커지게 되는 문제점이 발생하게 된다.

하지만, 일 실시예에 따른 데이터 패킷(300)은 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호로만 이루어져 있기 때문에, 프리앰블, 제어신호, 파일럿 및 데이터를 포함하는 기존의 데이터 패킷(200) 보다 길이가 짧게 구성될 수 있다.

더 나아가, 일 실시예에 따른 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호로 이루어진 데이터 패킷(300)은 시퀀스 신호로만 이루어져 있기 때문에 주파수 오프셋 추정만을 위한 리소스를 최소로 사용할 수 있다.

아울러, 일 실시예에 따른 데이터 패킷(300)은 채널 대역폭을 1을 기 설정된 값으로 나눈 값(1/기설정된 값)으로 설정하여 사용할 수 있다. 이 경우, 데이터 패킷(300)은 기존의 데이터 패킷(200)보다 주파수 리소스(resource)를 줄일 수 있으므로 대역폭을 낮추어 전송할 수 있기 때문에, 노이즈 파워가 감소되어 낮은 신호 대 잡음비(SNR)에서도 탐지가 가능할 수 있으며, 대역폭 점유를 줄임으로써 오버헤드를 줄이고, 다중 패킷(300)에 대해서도 채널 대역폭 내에서 동시에 전송할 수 있다.

아울러, 패킷 전송부(170)에서 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호로 이루어진 데이터 패킷(300)을 수신 노드에 전송하면, 주파수 오프셋 추정부(120)는 수신 노드에 전송된 데이터 패킷(300)의 시퀀스 신호에 기초하여 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.

일 실시예로서, 주파수 오프셋 추정부(120)는 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 시퀀스를 탐지한 후, 주파수 오프셋을 ML 기법으로 추정할 수도 있다.

보다 구체적으로, 주파수 오프셋 추정부(120)에서 수신 노드의 시퀀스 신호에 대하여 주파수 오프셋을 ML 기법으로 추정하는 것에 대하여 도 3을 통해 상세히 후술하도록 한다.

도 3은 일 실시예에 따른 ML(Maximum Likelihood) 주파수 오프셋 추정장치에 대한 구성도이다.

도 3을 참조하면, 주파수 오프셋 추정부(120)는 도 3의 ML 주파수 오프셋 추정장치(400)를 통해 수신 노드에 전달된 패킷(300)에 대한 주파수 오프셋을 추정할 수 있다.

한편, 패킷 전송부(170)에서 전송되는 패킷(300)은 기 설정된 길이의 시퀀스 신호로만 이루어져 있기 때문에 데이터 복조를 수행하지 않을 수 있으며, 이로 인해 데이터 복조가 가능한 수준의 주파수 오프셋 정확도를 필요로 하지 않는다.

따라서, 낮은 주파수 정확도로 패킷(300)의 시퀀스 신호를 탐지한 후, 오프라인으로 데이터 복조뿐만 아니라 요구하는 측위 정확도에 필요한 주파수 오프셋 정확도를 오프라인의 ML 주파수 오프셋 추정장치(400)로 추정할 수 있으며, 이로 인해, 일 실시예에 따른 ML 주파수 오프셋 추정장치(400)는 데이터 패킷을 송신 받아 주파수 오프셋을 추정하는 도 4에 도시된 종래의 ML 주파수 오프셋 추정장치(500)보다 구현을 단순화 시키고, 소요되는 전력을 줄일 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법의 절차에 대한 예시적인 순서도이다. 도 6에 도시된 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법은 도 1에 도시된 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치(100)에 의해 수행 가능하다. 아울러, 도 6에 도시된 주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법은 예시적인 것에 불과하다.

도 6을 참조하면, 주파수 오프셋 추정부(120)는 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정할 수 있다(단계 S10).

저장부(130)는 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있다(단계 S20).

일 실시예로서, 저장부(130)는 주파수 오프셋의 추정값과 송신 노드의 ID 정보를 데이터베이스(DB)에 저장할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 수신 노드에 전송되는 데이터 패킷의 주파수 오프셋값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산할 수 있다(단계 S30).

이때, 주파수 오프셋 차이값 계산부(140)는 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값 이상일 경우, 주파수 오프셋 차이값을 유효하지 않은 신호로 판단할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

주파수 오프셋 업데이트부(150)는 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 데이터베이스(DB)에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트할 수 있다(단계 S40).

한편, 주파수 오프셋 업데이트부(150)에서 추정 주파수 오프셋 값이 업데이트된 이후, 패킷 길이 조절부(160)는 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 수신 노드에 전송할 데이터 패킷의 길이를 조절할 수 있으며, 이때 패킷 전송부(170)는 조절된 데이터 패킷을 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송할 수 있다.

아울러, 이때 패킷 전송부(170)에서 수신 노드에 전송하는 데이터 패킷은 기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호로 이루어진 패킷일 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치는, 데이터 패킷(프리앰블, 제어신호, 파일럿 및 데이터를 포함하는 패킷)을 사용한 실시간 ML 주파수 오프셋 추정 장치로 인한 고복잡도로 인한 전력소모가 클 수 있는 고성능 동기부 구현을, 기 설정된 길이를 갖는 시퀀스 신호로 이루어진 데이터 패킷을 사용한 오프라인 ML 주파수 오프셋 추정 장치로 변경하여 저 복잡도/ 저전력으로 구현시킬 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치
120: 주파수 오프셋 추정부
130: 저장부
140: 주파수 오프셋 차이값 계산부
150: 주파수 오프셋 업데이트부
160: 패킷 길이 조절부
170: 패킷 전송부

Claims

무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와,
상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와,
상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와,
상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 저장하는 단계는,
상기 주파수 오프셋의 추정값과 상기 무선 통신 시스템의 송신 노드의 ID 정보를 상기 데이터베이스에 저장하는 단계를 포함하는
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 2 항에 있어서,
상기 저장하는 단계는,
상기 주파수 오프셋의 추정값이 임계값 이상일 경우에만 상기 데이터베이스에 저장하는
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 패킷은,
기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호를 포함하고,
상기 시퀀스 신호를 포함하는 상기 데이터 패킷의 전송에는,
상기 시퀀스 신호를 포함하지 않는 데이터 패킷의 전송에 사용되는 대역폭보다 좁은
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신할 경우,
상기 데이터베이스에 저장된, 상기 추정된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 상기 데이터 패킷에 포함된 상기 시퀀스 신호의 길이를 조절하는 단계와,
상기 길이가 조절된 시퀀스 신호를 포함하는 데이터 패킷을 상기 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송하는 단계를 더 포함하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는,
상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때 시간 측정을 시작하고, 상기 추정된 주파수 오프셋이 업데이트 될 때 상기 시간 측정을 종료하며, 상기 시작 및 종료에 따른 시간 측정에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는,
상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장한 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는,
상기 저장하는 단계에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋의 온도값과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값은,
상기 무선통신 시스템의 송신 노드의 온도 값을 포함하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계는,
상기 계산한 차이값을 단계별로 나누는 단계와,
상기 주파수 오프셋 차이값이 임계값 이상일 경우, 상기 주파수 오프셋의 추정값을 유효하지 않은 신호로 판단하는 단계를 포함하는
주파수 오프셋 신뢰성 판단 방법.
컴퓨터 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독 가능 기록매체로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와,
상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와,
상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와,
상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행되면,
무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 단계와,
상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 단계와,
상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 단계와,
상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 상기 프로세서가 수행하도록 하기 위한 명령어를 포함하는
컴퓨터 프로그램.
무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송된 데이터 패킷의 주파수 오프셋을 추정하는 주파수 오프셋 추정부와,
상기 추정된 주파수 오프셋을 각 노드별로 데이터베이스에 저장하는 저장부와,
상기 저장된 추정 주파수 오프셋의 값과 실시간으로 상기 수신 노드에 전송되는 상기 데이터 패킷의 주파수 오프셋 값과의 주파수 오프셋 차이값을 계산하는 주파수 오프셋 차이값 계산부와,
상기 주파수 오프셋 차이값이 기 설정된 값보다 클 경우, 상기 데이터베이스에 저장된 추정 주파수 오프셋 값을 업데이트 하는 주파수 오프셋 업데이트부를 포함하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 저장부는,
상기 주파수 오프셋의 추정값과 상기 무선 통신 시스템의 송신 노드의 ID 정보를 상기 데이터 베이스에 저장하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 저장부는,
상기 주파수 오프셋의 추정값이 임계값 이상일 경우에만 상기 데이터베이스에 저장하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 데이터 패킷은,
기 설정된 길이를 가지는 시퀀스 신호를 포함하고,
상기 시퀀스 신호를 포함하는 상기 데이터 패킷의 전송에는,
상기 시퀀스 신호를 포함하지 않는 데이터 패킷의 전송에 사용되는 대역폭보다 좁은
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신할 경우,
상기 데이터베이스에 저장된, 상기 추정된 주파수 오프셋에 기초하여 상기 데이터 패킷을 상기 수신 노드에 송신하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 17 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값에 기초하여 상기 데이터 패킷에 포함된 상기 시퀀스 신호의 길이를 조절하는 패킷 길이 조절부; 및
상기 길이가 조절된 시퀀스 신호를 포함하는 데이터 패킷을 상기 무선 통신 시스템의 수신 노드에 전송하는 패킷 전송부를 더 포함하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는,
상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때 시간 측정을 시작하고, 상기 추정된 주파수 오프셋이 업데이트 될 때 상기 시간 측정을 종료하며, 상기 시작 및 종료에 따른 시간 측정에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는,
상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장한 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는,
상기 저장부에서, 상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값과, 상기 추정된 주파수 오프셋이 저장된 이후에 추정되는 주파수 오프셋의 온도값과의 차이값에 기초하여 상기 주파수 오프셋의 차이값을 계산하는,
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 22 항에 있어서,
상기 추정된 주파수 오프셋을 저장할 때의 온도 값은,
상기 무선통신 시스템의 송신 노드의 온도 값을 포함하는
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 주파수 오프셋 차이값 계산부는,
상기 주파수 오프셋 차이값이 임계값 이상일 경우, 상기 주파수 오프셋 추정값을 유효하지 않은 신호로 판단하는
주파수 오프셋 신뢰성 판단 장치.