WO2020101088A1 - Device for acquiring synchronization of narrowband wireless communication system for iot, and method therefor - Google Patents

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WO2020101088A1
WO2020101088A1 PCT/KR2018/014266 KR2018014266W WO2020101088A1 WO 2020101088 A1 WO2020101088 A1 WO 2020101088A1 KR 2018014266 W KR2018014266 W KR 2018014266W WO 2020101088 A1 WO2020101088 A1 WO 2020101088A1
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WO
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sequence
length
received signal
value
synchronization
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Application number
PCT/KR2018/014266
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Inventor
이유성
김지은
송봉섭
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(주)네스랩
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    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
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    • H04W56/0035—Synchronisation arrangements detecting errors in frequency or phase

Definitions

  • the present invention relates to a synchronization acquisition apparatus and method for a narrowband wireless communication system for the Internet of Things, and more particularly, to a synchronization acquisition apparatus and method for improving signal detection and synchronization estimation performance.
  • the Internet of Things is a future infrastructure communication service in which all things are connected to the Internet and communicate directly with each other.
  • Internet of Things communication supports several kilometers of long-distance communication, and is mainly operated by low power by battery.
  • transmission / reception performance must be guaranteed through an efficient synchronous transmission / reception design, and a modem design for low power design and low power operation is required.
  • An object of the present invention is to provide a synchronization acquisition apparatus and method for improving signal detection and synchronization estimation performance in a narrowband wireless transmission / reception system.
  • a processing unit that detects a received signal vector including M received signal components by applying an M ⁇ L size reception window to the received signal, and a cross-correlation value between the received signal component and the second sequence,
  • An operation unit that calculates a timing metric for synchronization detection based on a delay correlation value between M sequence elements in the first sequence, and estimates a time point at which the timing metric becomes maximum as a starting point of the received signal
  • a synchronization obtaining apparatus including an estimation unit that performs synchronization detection.
  • timing metric R ( ⁇ ) may be defined by the following equation.
  • s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence
  • y j is the j-th received signal component among the M received signal components
  • b is the second sequence including L sequence elements
  • ( ⁇ ) H denotes Hermitian transpose operation
  • ( ⁇ ) * denotes complex conjugate operation.
  • the length L of the second sequence may be determined by the following equation based on the frequency offset environment.
  • f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system
  • f 0 represents a symbol rate frequency
  • the first sequence S M may be defined by the following equation.
  • s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence
  • M 0 is a set of possible lengths of the first sequence
  • , , v (m) is a value generated using a random sequence c (m) to be.
  • c (m) is an m-sequence
  • the second sequence can be generated from a Barker code
  • the synchronous preamble is a Kronecker product between the first sequence of the length M and the second sequence of the length L. (Kronecker product).
  • the synchronization obtaining device the measurement unit for measuring the channel quality from the received signal, and comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence
  • the determination unit may further include a determination unit for finally determining a minimum M value among M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
  • the determining unit may determine the length M of the first sequence by the following equation.
  • M denotes the final determined M value
  • Q REQ ⁇ m ⁇ denotes the required reference channel quality value
  • Q EST denotes the measured channel quality value
  • the synchronization acquisition device is included in the reception device, the first and second sequences of information included in the synchronization preamble shared with the transmission device are used for the synchronization detection, and the reception device is the Signals can be transmitted and received using the synchronous preamble changed based on the determined M value.
  • the synchronization acquisition method comprises: measuring a channel quality from the received signal, and comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence, The method may further include finally determining a minimum M value of the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
  • a transmission device that is shared with a device and transmits a transmission signal including the synchronous preamble to the reception device, and a reception including M reception signal components by applying an M ⁇ L size reception window to the reception signal received from the transmission device
  • a wireless communication device comprising a receiving device for detecting a signal vector and estimating a starting point of the received signal based on the detected received signal component and information of the first and second sequences of the shared synchronous preamble.
  • the receiving device measures the channel quality from the received signal, and then compares the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence.
  • the minimum M value of the M values for one channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality is finally determined as the length of the first sequence, and the receiving device changes the synchronization based on the determined M value.
  • Signal transmission and reception may be performed using a preamble.
  • the receiving device measures channel quality from the received signal, and compares the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system, and the length of the first sequence. Determining M, the step of finally determining the smallest M value of the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality, as the length of the first sequence, and the final determined M value
  • the method may further include performing transmission / reception of a signal using the synchronous preamble changed based on the synchronous preamble.
  • an improved synchronous preamble structure is used to improve signal detection and synchronization estimation performance of a narrow-band wireless communication system, ensure the transmission and reception performance of the system, and provide an advantage of enabling efficient operation of the Internet of Things terminal. .
  • the combination of the two sequences constituting the synchronous preamble can be appropriately adjusted based on the cell operating environment and the frequency offset environment, so that it is possible to operate an adaptive transmission / reception system in a given environment and to improve / receive performance. Can be obtained.
  • FIG. 1 is a view showing a narrowband wireless communication system for the Internet of Things according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a transmission frame structure used in a narrowband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of generating a first sequence in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the principle of generating a synchronous preamble through a combination of first and sequence in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of a synchronization obtaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method for obtaining synchronization using the synchronization obtaining apparatus of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an initial synchronization acquisition process of a receiving end in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an Internet of Things wireless network operation method.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an adaptive transmission and reception method using the wireless communication system of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a view showing a narrowband wireless communication system for the Internet of Things according to an embodiment of the present invention.
  • a narrowband wireless communication system for the Internet of Things includes a transmitting device 100 and a receiving device 200.
  • the transmitting device 100 generates a synchronous preamble for synchronization, and shares the generated information of the synchronous preamble with the receiving device 200. Then, the transmitting device 100 generates a transmission signal having a frame structure including a synchronous preamble and transmits it to the receiving device 200.
  • FIG. 2 is a diagram showing a transmission frame structure used in a narrowband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
  • the basic frame structure of the narrowband wireless communication system includes a 'synchronous preamble' for synchronization, a 'header' for PHY data transmission, and a 'payload' (PAYLOAD). Includes.
  • the synchronous preamble is composed of symbols of length N, and is composed of a sequence having excellent correlation characteristics for signal detection and synchronous detection.
  • the header includes scheduling information for the payload. This header section can be omitted in some cases.
  • the final payload section contains data to be actually transmitted.
  • the reception device 200 detects a received signal vector in the reception window by applying a reception window to the signal transmitted from the transmission device 100, and utilizes the detected reception signal vector and pre-shared synchronous preamble information to detect the received signal. Estimate the starting point and acquire frame synchronization.
  • the transmitting device 100 generates a synchronous preamble and transmits a transmission signal including the synchronous preamble to the receiving device 200, and the receiving device 200 signals from the signal received from the transmitting device 100
  • the present invention is not necessarily limited thereto.
  • communication devices such as a terminal or a terminal device have a built-in transmission function and a reception function, and can perform the function of the transmission device 100 or the reception device 200 depending on the situation. to be.
  • the embodiments of the present invention are described by distinguishing the names of the transmitting device 100 and the receiving device 200 for convenience of description, they cover a common communication device, terminal, etc., which have built-in wireless transmission and reception and signal processing functions. It can have meaning.
  • the combination of the first and second sequences may vary depending on the narrowband communication operating environment.
  • the length L of the first sequence may be adjusted according to the frequency offset environment, and the length M of the second sequence may be adjusted according to the channel environment.
  • the signal detection and synchronization estimation performance is improved in proportion to the length of the synchronous preamble, but the embodiment of the present invention is suitable for a given environment by adjusting a combination of two sequences according to a cell operating environment and a frequency offset environment. Improved transmission and reception performance can be obtained. This will be explained in detail later.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of generating a first sequence in an embodiment of the present invention.
  • the first sequence for generating a synchronous preamble is configured based on a sequence having excellent autocorrelation and cross-correlation characteristics for signal detection and synchronization estimation between a transceiver (transmission / reception device).
  • the first sequence (cover sequence) S M can be generated according to Equation 1 below.
  • s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence
  • M 0 is a set of possible lengths of the first sequence ( ) Indicates the maximum value set in advance ( ).
  • Equation 2 The sequence element v (m) redefined in the second row of Equation 1 is generated using c (m), which is a random sequence, and is expressed by Equation 2 below.
  • m (s) can be applied to c (m), which has excellent correlation characteristics and is advantageous for generating multiple independent sequences.
  • c (m) has excellent correlation characteristics and is advantageous for generating multiple independent sequences.
  • other random sequences may be applied in addition to the m-sequence.
  • FIG. 3 shows a first sequence generated using Equation (1).
  • the second sequence is constructed by applying a sequence having excellent autocorrelation characteristics to a relatively small length sequence. This second sequence is combined with the first sequence to support frequency offset estimation performance and operation in a low SNR region.
  • the synchronous preamble is generated through a combination of two sequences, as shown in Equation 4 and 4 below.
  • Equation 4 A B means the Kronecker product of matrices A and B.
  • the length M of the first sequence is applied to M i .
  • FIG. 4 is a view for explaining the principle of generating a synchronous preamble through a combination of first and sequence in an embodiment of the present invention.
  • M 8
  • the length L of the second sequence is determined by the transmission apparatus 100 according to the frequency offset environment, and is determined by a length satisfying Equation 5 below.
  • f s represents a carrier frequency offset (CFO) occurring between transceivers in an operating environment of a wireless communication system
  • f 0 represents a symbol rate frequency
  • FIG. 5 is a view showing the configuration of a synchronization acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a synchronization acquisition method using the synchronization acquisition apparatus of FIG. 5.
  • the synchronization obtaining device 100 is applied to the receiving device 200 and may be included in the receiving device 200.
  • the synchronization obtaining apparatus 300 includes a receiving unit 310, a processing unit 320, a calculation unit 330, an estimation unit 340, a measurement unit 350, and It includes a determining unit 360.
  • the processing unit 320 detects a received signal vector by applying an M ⁇ L-sized receiving window to the received signal (S620).
  • the received signal vector includes M received signal components (y 0 , y 1 ,..., y M-1 ).
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an initial synchronization acquisition process of a receiving end in an embodiment of the present invention.
  • the received signal is processed based on a window of LM size (M ⁇ L size).
  • the received signal is signal-processed in a combiner, correlation, metric buffer, and the like shown in FIG. 7 to thereby perform final signal detection and synchronization detection.
  • the received signal vector r in the receiving window is expressed by Equation 6 below.
  • the received signal vector r in the reception window is composed of N r (i), which can be further divided into M received signal components (y 0 , y 1 , ..., y M-1 ).
  • the operation unit 330 calculates a timing metric by combining the received signal component in the received signal vector with information of the first and second sequences previously shared from the transmitting device 100 (S630).
  • the calculation unit 330 based on the cross-correlation value (A) between the received signal component and the second sequence, and the delay correlation value (B) between M sequence elements in the first sequence, the timing metric for synchronization detection To calculate.
  • the timing metric R ( ⁇ ) may be expressed by Equation 7 below.
  • s (i) is the i-th sequence element among the N sequence elements in the first sequence
  • y j is the j-th received signal component among the M received signal components in the received signal vector
  • b is the second including L sequence elements
  • ( ⁇ ) H denotes Hermitian transpose operation
  • ( ⁇ ) * denotes a complex conjugate operation.
  • Equation 7 Is related to the cross-correlation value between the received signal component y and the second sequence b, Is related to a delay correlation value between M sequence elements s (i) included in the first sequence.
  • the calculation unit 330 calculates a timing metric by performing signal processing as described above on the received signal vector in the reception window. That is, the timing metric is calculated by applying m of Equation 7 from 0 to M-2 and adding up.
  • the estimation unit 340 performs synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes the maximum as the start point of the received signal (S640).
  • the estimator 340 may perform synchronization estimation for a time frame from the maximum value of the metric value, and estimate frequency synchronization by estimating the declination of the metric value.
  • Frequency synchronization estimation based on the declination estimation corresponds to a well-known method, so a detailed description is omitted.
  • the preamble parameter M is optimally determined based on the channel quality.
  • the reason for adjusting the preamble parameter is as follows.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an Internet of Things wireless network operation method.
  • the IoT gateway may transmit a broadcast signal or a beacon signal to a nearby end device.
  • the Internet of Things which is generally installed at a predetermined location or a fixed location, is placed in different channel environments according to distances and locations, and thus, variations in received signal quality occur.
  • the measurement unit 350 first measures the channel quality of the received signal (S650). Techniques for measuring or estimating channel quality for a received signal have been well known.
  • channel quality of a selected type among signal to noise ratio (SNR), signal to interference ratio (SIR), and signal to interference plus noise ratio (SINR) may be used.
  • the determination unit 360 determines the length M of the first sequence by comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required in the wireless communication system (S660).
  • the determination unit 360 finally determines the minimum M value among the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
  • M ' is a final determined M value
  • Q REQ ⁇ m ⁇ is a reference channel quality value required by the system
  • Q EST is a measured channel quality value
  • the M 'value is greater than the current M value (M'> M)
  • M'> M it means that the length of the synchronous preamble must be increased to meet the demand level because the current channel state is lower than the system level.
  • M' ⁇ M since the M 'value is smaller than the current M value (M' ⁇ M), since the current channel state is higher than the required level of the system, the length of the synchronous preamble may be shortened or the preamble length may be reduced. It means there is no effect.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an adaptive transmission and reception method using the wireless communication system of FIG. 1.
  • the transmission apparatus 100 generates a synchronization preamble having a length N by combining the first sequence of the length M and the second sequence of the length L (S901), and generates a transmission signal having a frame structure in which the synchronization preamble is inserted. (S902), and transmits to the receiving device 200 (S903).
  • the reception apparatus 200 detects a reception signal vector including M reception signal components by applying a reception window to the reception signal received from the transmission apparatus 100 (S904).
  • the reception device 200 calculates a timing metric using the detected received signal component and information of the first sequence and the second sequence, and performs synchronization detection by estimating the starting point of the received signal based on the timing metric ( S905).
  • the reception device 200 measures the channel quality from the received signal and determines an optimal M value (M ') based thereon (S906). Then, the determined M 'value is compared with the current M value (S907).
  • the current parameters N (M, L) are maintained in the same case (S909), and the synchronization parameters are changed in different cases (S908). That is, the synchronization parameter is changed from N (M, L) to N '(M', L).
  • the reception device 200 performs transmission and reception using a synchronous preamble based on the corresponding parameter (S910).
  • the corresponding parameter may be a changed parameter or an existing parameter.

Abstract

The present invention relates to a device for acquiring synchronization of a narrowband wireless communication system for IoT, and a method therefor. Provided according to the present invention is a device for acquiring synchronization, comprising: a reception unit for receiving, from a transmission device, a transmission signal comprising a synchronization preamble of length N (=MxL) which is made of a combination of a first sequence of length M and a second sequence of length L; a processing unit for detecting a reception signal vector comprising M reception signal components, by applying a reception window having a size of MxL to a reception signal; a calculation unit for calculating a timing metric for detecting synchronization, on the basis of a cross-correlation value between the reception signal component and the second sequence, and a delay correlation value among M sequence elements in the first sequence; and an estimation unit for detecting synchronization by estimating, as the starting point of the reception signal, a point in time at which the timing metric is maximized.

Description

사물 인터넷을 위한 협대역 무선 통신 시스템의 동기 획득 장치 및 그 방법Apparatus and method for obtaining synchronization of narrowband wireless communication system for Internet of Things
본 발명은 사물 인터넷을 위한 협대역 무선 통신 시스템의 동기 획득 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신호 검출 및 동기 추정 성능을 향상시킬 수 있는 동기 획득 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronization acquisition apparatus and method for a narrowband wireless communication system for the Internet of Things, and more particularly, to a synchronization acquisition apparatus and method for improving signal detection and synchronization estimation performance.
사물 인터넷(Internet of Things: IoT)은 모든 사물이 인터넷에 연결되어 상호 직접 통신하는 미래 인프라 통신 서비스이다. 일반적으로 사물 인터넷 통신은 수 km 급 장거리 통신을 지원하고 주로 배터리에 의해 저전력 운용된다.The Internet of Things (IoT) is a future infrastructure communication service in which all things are connected to the Internet and communicate directly with each other. In general, Internet of Things communication supports several kilometers of long-distance communication, and is mainly operated by low power by battery.
사물 인터넷을 위한 협대역 통신 시스템은 효율적인 동기 송수신 설계를 통한 송수신 성능이 보장되어야 하며, 저전력 설계 및 저전력 운용을 위한 모뎀 설계가 필요하다. In the narrowband communication system for the Internet of Things, transmission / reception performance must be guaranteed through an efficient synchronous transmission / reception design, and a modem design for low power design and low power operation is required.
특히, 초기 신호 검출 및 동기 검출 성능 확보가 필수적이며, 저가 모듈(ex, 발진기) 적용 시의 상대적으로 큰 주파수 오차(수 ppm 수준의 주파수 옵셋)에 효과적으로 대응할 수 있어야 한다. 주파수 옵셋 문제는 협대역 통신에서 보다 심각한 성능 열화를 초래하기 때문이다.In particular, it is essential to secure initial signal detection and synchronous detection performance, and it must be able to effectively cope with relatively large frequency errors (frequency offset of several ppm level) when a low-cost module (ex, oscillator) is applied. This is because the frequency offset problem causes more serious performance degradation in narrowband communication.
따라서 저가 모듈 설계에 따른 주파수 옵셋 문제를 극복함과 동시에 송수신 성능을 보장할 수 있는 향상된 동기 획득 기술이 요구된다.Therefore, there is a need for an improved synchronization acquisition technology capable of overcoming the frequency offset problem due to low-cost module design and ensuring transmission and reception performance.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2015-0019331호(2015.02.25 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 2015-0019331 (published on February 25, 2015).
본 발명은, 협대역 무선 송수신 시스템에서 신호 검출 및 동기 추정 성능을 향상시킬 수 있는 동기 획득 장치 및 그 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a synchronization acquisition apparatus and method for improving signal detection and synchronization estimation performance in a narrowband wireless transmission / reception system.
본 발명은, 무선 통신 시스템을 위한 동기 획득 장치에 있어서, 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 송신 장치로부터 수신하는 수신부와, 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 처리부와, 상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 연산하는 연산부, 및 상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 추정부를 포함하는 동기 획득 장치를 제공한다.The present invention provides a synchronization acquisition apparatus for a wireless communication system, comprising: a transmission signal including a synchronization preamble of length N (= M × L) composed of a combination between a first sequence of length M and a second sequence of length L. And a processing unit that detects a received signal vector including M received signal components by applying an M × L size reception window to the received signal, and a cross-correlation value between the received signal component and the second sequence, An operation unit that calculates a timing metric for synchronization detection based on a delay correlation value between M sequence elements in the first sequence, and estimates a time point at which the timing metric becomes maximum as a starting point of the received signal Provided is a synchronization obtaining apparatus including an estimation unit that performs synchronization detection.
또한, 상기 타이밍 메트릭 R(τ)은 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, the timing metric R (τ) may be defined by the following equation.
Figure PCTKR2018014266-appb-I000001
Figure PCTKR2018014266-appb-I000001
여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 상기 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 상기 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다.Here, s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components, and b is the second sequence including L sequence elements , (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes complex conjugate operation.
또한, 상기 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경을 기초로 아래 수학식에 의해 결정될 수 있다.In addition, the length L of the second sequence may be determined by the following equation based on the frequency offset environment.
Figure PCTKR2018014266-appb-I000002
Figure PCTKR2018014266-appb-I000002
여기서, fs는 상기 무선 통신 시스템에서 송수신단 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset), f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
또한, 상기 제1 시퀀스 SM은 아래의 수학식으로 정의될 수 있다.In addition, the first sequence S M may be defined by the following equation.
Figure PCTKR2018014266-appb-I000003
Figure PCTKR2018014266-appb-I000003
여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 상기 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000004
) 중 기 설정된 최대 값(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000005
),
Figure PCTKR2018014266-appb-I000006
,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000007
, v(m)은 랜덤 시퀀스인 c(m)을 이용하여 생성된 값으로
Figure PCTKR2018014266-appb-I000008
이다.Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000004
) Medium set maximum value (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000005
),
Figure PCTKR2018014266-appb-I000006
,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000007
, v (m) is a value generated using a random sequence c (m)
Figure PCTKR2018014266-appb-I000008
to be.
또한, 상기 c(m)은 m-시퀀스이고, 상기 제2 시퀀스는 바커 코드로부터 생성될 수 있으며, 상기 동기 프리앰블은, 상기 길이 M의 제1 시퀀스와 상기 길이 L의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(Kronecker product)에 의해 생성될 수 있다.In addition, c (m) is an m-sequence, the second sequence can be generated from a Barker code, and the synchronous preamble is a Kronecker product between the first sequence of the length M and the second sequence of the length L. (Kronecker product).
또한, 상기 동기 획득 장치는, 상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 측정부, 및 상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 결정부를 더 포함할 수 있다.In addition, the synchronization obtaining device, the measurement unit for measuring the channel quality from the received signal, and comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence, The determination unit may further include a determination unit for finally determining a minimum M value among M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
또한, 상기 결정부는, 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 아래의 수학식에 의해 결정할 수 있다.Also, the determining unit may determine the length M of the first sequence by the following equation.
Figure PCTKR2018014266-appb-I000009
Figure PCTKR2018014266-appb-I000009
여기서, M'는 상기 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 상기 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 상기 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'denotes the final determined M value, Q REQ {m} denotes the required reference channel quality value, and Q EST denotes the measured channel quality value.
또한, 상기 동기 획득 장치는, 수신 장치에 포함되며, 상기 송신 장치와 기 공유한 상기 동기 프리앰블에 포함된 상기 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 상기 동기 검출에 사용하고, 상기 수신 장치는, 상기 최종 결정한 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행할 수 있다.In addition, the synchronization acquisition device is included in the reception device, the first and second sequences of information included in the synchronization preamble shared with the transmission device are used for the synchronization detection, and the reception device is the Signals can be transmitted and received using the synchronous preamble changed based on the determined M value.
그리고, 본 발명은, 무선 통신 시스템을 위한 동기 획득 장치의 동기 획득 방법에 있어서, 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 송신 장치로부터 수신하는 단계와, 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 단계와, 상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 연산하는 단계, 및 상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 단계를 포함하는 동기 획득 방법을 제공한다.And, the present invention, in the synchronization acquisition method of a synchronization acquisition apparatus for a wireless communication system, the length N (= M × L) synchronization preamble consisting of a combination between the first sequence of length M and the second sequence of length L Receiving a transmitted signal including a received signal from a transmitting apparatus, and detecting a received signal vector including M received signal components by applying a received window having an M × L size to the received signal, and the received signal component and the second sequence Calculating a timing metric for synchronization detection based on a cross-correlation value therebetween and a delay correlation value between M sequence elements in the first sequence, and receiving a time point at which the timing metric becomes maximum It provides a synchronization acquisition method comprising the step of performing a synchronization detection by estimating the starting point of the signal.
또한, 상기 동기 획득 방법은, 상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 단계, 및 상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다..In addition, the synchronization acquisition method comprises: measuring a channel quality from the received signal, and comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence, The method may further include finally determining a minimum M value of the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
그리고, 본 발명은, 송수신 채널 환경에 적응적인 무선 통신 시스템에 있어서, 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 생성하여 수신 장치와 공유하며, 상기 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 상기 수신 장치로 전송하는 송신 장치, 및 상기 송신 장치로부터 수신한 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하며, 상기 검출한 수신 신호 성분과 상기 공유한 동기 프리앰블의 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 기초로 상기 수신 신호의 시작점을 추정하여 동기 검출을 수행하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템을 제공한다.In addition, the present invention, in a wireless communication system adaptive to a transmission / reception channel environment, generates and receives a synchronous preamble of length N (= M × L) composed of a combination of a first sequence of length M and a second sequence of length L. A transmission device that is shared with a device and transmits a transmission signal including the synchronous preamble to the reception device, and a reception including M reception signal components by applying an M × L size reception window to the reception signal received from the transmission device A wireless communication device comprising a receiving device for detecting a signal vector and estimating a starting point of the received signal based on the detected received signal component and information of the first and second sequences of the shared synchronous preamble. Provide a system.
또한, 상기 수신 장치는, 상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정한 다음, 상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하며, 상기 수신 장치는, 상기 최종 결정된 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행할 수 있다.In addition, the receiving device measures the channel quality from the received signal, and then compares the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence. The minimum M value of the M values for one channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality is finally determined as the length of the first sequence, and the receiving device changes the synchronization based on the determined M value. Signal transmission and reception may be performed using a preamble.
그리고, 본 발명은, 송신 장치 및 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템을 이용한 적응적 송수신 방법에 있어서, 상기 송신 장치는 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 생성하여 상기 수신 장치와 공유하는 단계와, 상기 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 전송하는 단계와, 상기 수신 장치는 상기 송신 장치로부터 수신한 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 단계, 및 상기 검출한 수신 신호 성분과 상기 공유한 동기 프리앰블의 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 기초로 상기 수신 신호의 시작점을 추정하여 동기 검출을 수행하는 단계를 포함하는 적응적 송수신 방법을 제공한다.And, the present invention, in the adaptive transmission and reception method using a wireless communication system including a transmitting device and a receiving device, the transmitting device is a length N consisting of a combination between the first sequence of length M and the second sequence of length L ( = M × L) generating a synchronous preamble and sharing it with the receiving device, transmitting a transmission signal including the synchronous preamble, and the receiving device having an M × L size in the received signal received from the transmitting device Detecting a received signal vector including M received signal components by applying a received window of, and based on information on the detected received signal component and first and second sequences of the shared synchronization preamble It provides an adaptive transmission and reception method comprising the step of performing a synchronization detection by estimating the starting point.
또한, 상기 적응적 송수신 방법은, 상기 수신 장치가 상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 단계와, 상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 단계, 및 상기 최종 결정한 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, in the adaptive transmission / reception method, the receiving device measures channel quality from the received signal, and compares the measured channel quality with a reference channel quality value previously required by the system, and the length of the first sequence. Determining M, the step of finally determining the smallest M value of the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality, as the length of the first sequence, and the final determined M value The method may further include performing transmission / reception of a signal using the synchronous preamble changed based on the synchronous preamble.
본 발명에 따르면, 향상된 동기 프리앰블 구조를 사용하여 협대역 무선 통신 시스템의 신호 검출 및 동기 추정 성능을 향상시키고 시스템의 송수신 성능을 보장할 수 있으며 사물 인터넷 단말의 효율적인 운용을 가능하게 하는 이점을 제공한다.According to the present invention, an improved synchronous preamble structure is used to improve signal detection and synchronization estimation performance of a narrow-band wireless communication system, ensure the transmission and reception performance of the system, and provide an advantage of enabling efficient operation of the Internet of Things terminal. .
또한, 본 발명의 경우 셀 운용 환경 및 주파수 옵셋 환경에 기반하여 동기 프리앰블을 구성하는 두 시퀀스의 조합을 적절히 조절할 수 있어, 주어진 환경에 적응적인 송수신 시스템의 운용이 가능함은 물론, 개선된 송수신 성능을 얻을 수 있다.In addition, in the case of the present invention, the combination of the two sequences constituting the synchronous preamble can be appropriately adjusted based on the cell operating environment and the frequency offset environment, so that it is possible to operate an adaptive transmission / reception system in a given environment and to improve / receive performance. Can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 협대역 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a narrowband wireless communication system for the Internet of Things according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 협대역 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신 프레임 구조를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a transmission frame structure used in a narrowband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제1 시퀀스를 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.3 is a diagram illustrating the principle of generating a first sequence in an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에서 제1 및 시퀀스의 조합을 통해 동기 프리앰블을 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the principle of generating a synchronous preamble through a combination of first and sequence in an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득 장치의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration of a synchronization obtaining apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 동기 획득 장치를 이용한 동기 획득 방법을 설명하는 도면이다.6 is a view for explaining a method for obtaining synchronization using the synchronization obtaining apparatus of FIG. 5.
도 7은 본 발명의 실시예에서 수신단의 초기 동기 획득 과정을 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating an initial synchronization acquisition process of a receiving end in an embodiment of the present invention.
도 8은 사물 인터넷 무선 네트워크 운용 방식의 예를 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating an example of an Internet of Things wireless network operation method.
도 9는 도 1의 무선 통신 시스템을 이용한 적응적 송수신 방법을 설명하는 도면이다.9 is a diagram illustrating an adaptive transmission and reception method using the wireless communication system of FIG. 1.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 협대역 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a narrowband wireless communication system for the Internet of Things according to an embodiment of the present invention.
도 1에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷을 위한 협대역 무선 통신 시스템은 송신 장치(100) 및 수신 장치(200)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a narrowband wireless communication system for the Internet of Things according to an embodiment of the present invention includes a transmitting device 100 and a receiving device 200.
송신 장치(100)는 동기화를 위한 동기 프리앰블을 생성하고, 생성한 동기 프리앰블의 정보를 수신 장치(200)와 공유한다. 그리고, 송신 장치(100)는 동기 프리앰블을 포함한 프레임 구조의 송신 신호를 생성하여 수신 장치(200)로 전송한다. The transmitting device 100 generates a synchronous preamble for synchronization, and shares the generated information of the synchronous preamble with the receiving device 200. Then, the transmitting device 100 generates a transmission signal having a frame structure including a synchronous preamble and transmits it to the receiving device 200.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 협대역 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신 프레임 구조를 나타낸 도면이다.2 is a diagram showing a transmission frame structure used in a narrowband wireless communication system according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타낸 것과 같이, 협대역 무선 통신 시스템의 기본 프레임 구조는 동기화를 위한 '동기 프리앰블'(Preamble), PHY 데이터 전송을 위한 '헤더'(PHY header), 그리고 '페이로드'(PAYLOAD)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the basic frame structure of the narrowband wireless communication system includes a 'synchronous preamble' for synchronization, a 'header' for PHY data transmission, and a 'payload' (PAYLOAD). Includes.
본 발명의 실시예에서 동기 프리앰블은 길이 N의 심볼로 구성되며, 신호 검출 및 동기 검출을 위해 상관 특성이 우수한 시퀀스로 구성된다. 헤더는 페이로드에 대한 스케줄링 정보가 포함된다. 이러한 헤더 구간은 경우에 따라 생략 가능하다. 마지막의 페이로드 구간은 실제 전송하고자 하는 데이터가 포함된다.In an embodiment of the present invention, the synchronous preamble is composed of symbols of length N, and is composed of a sequence having excellent correlation characteristics for signal detection and synchronous detection. The header includes scheduling information for the payload. This header section can be omitted in some cases. The final payload section contains data to be actually transmitted.
수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 전송받은 신호에 대해 수신 윈도우를 적용하여 수신 윈도우 내의 수신 신호 벡터를 검출하며, 검출한 수신 신호 벡터 및 기 공유받은 동기 프리앰블 정보를 활용하여 수신 신호의 시작점을 추정하고 프레임 동기를 획득한다.The reception device 200 detects a received signal vector in the reception window by applying a reception window to the signal transmitted from the transmission device 100, and utilizes the detected reception signal vector and pre-shared synchronous preamble information to detect the received signal. Estimate the starting point and acquire frame synchronization.
본 발명의 실시예의 경우 송신 장치(100)에서는 동기 프리앰블을 생성하고 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 수신 장치(200)로 전송하며, 수신 장치(200)에서는 송신 장치(100)로부터 수신한 신호로부터 신호를 검출하고 동기를 추정하는 것으로 구분하여 설명하고 있지만, 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다.In the case of an embodiment of the present invention, the transmitting device 100 generates a synchronous preamble and transmits a transmission signal including the synchronous preamble to the receiving device 200, and the receiving device 200 signals from the signal received from the transmitting device 100 Although it is described as being classified as detecting and synchronizing, the present invention is not necessarily limited thereto.
이는 단말기 또는 단말 장치(Terminal) 등과 같은 통신 기기들은 실질적으로 송신 기능과 수신 기능을 내장하고 있으며 상황에 따라 송신 장치(100)의 역할을 수행하거나 수신 장치(200)의 역할을 수행할 수 있기 때문이다.This is because communication devices such as a terminal or a terminal device have a built-in transmission function and a reception function, and can perform the function of the transmission device 100 or the reception device 200 depending on the situation. to be.
따라서 본 발명의 실시예는 설명의 편의상 송신 장치(100)와 수신 장치(200)의 명칭을 구분하여 설명하고 있지만, 이들은 무선 송수신 및 신호 처리 기능을 내장하는 통상의 통신 장치, 단말 등을 포괄하는 의미를 가질 수 있다.Therefore, although the embodiments of the present invention are described by distinguishing the names of the transmitting device 100 and the receiving device 200 for convenience of description, they cover a common communication device, terminal, etc., which have built-in wireless transmission and reception and signal processing functions. It can have meaning.
다음은 본 실시예에 적용되는 동기 프리앰블의 구성에 관하여 상세히 설명한다.Next, the configuration of the synchronous preamble applied to the present embodiment will be described in detail.
본 발명의 실시예에서 송신 장치(100)는 길이 L의 제1 시퀀스와 길이 M의 제2 시퀀스의 조합을 통하여 길이 N(N = L×M)을 가지는 동기 프리앰블을 생성한다.In an embodiment of the present invention, the transmission apparatus 100 generates a synchronous preamble having a length N (N = L × M) through a combination of a first sequence of length L and a second sequence of length M.
여기서, 제1 및 제2 시퀀스의 조합은 협대역 통신 운용 환경에 따라 달라질 수 있다. 제1 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경에 따라 조정될 수 있고 제2 시퀀스의 길이 M은 채널 환경에 따라 조정될 수 있다.Here, the combination of the first and second sequences may vary depending on the narrowband communication operating environment. The length L of the first sequence may be adjusted according to the frequency offset environment, and the length M of the second sequence may be adjusted according to the channel environment.
일반적으로 신호 검출 및 동기 추정 성능은 동기 프리앰블의 길이에 비례하여 향상지만, 본 발명의 실시예는 셀 운용 환경 및 주파수 옵셋 환경에 따라 두 시퀀스의 조합을 조정함으로써 주어진 해당 환경에 적합한 운용이 가능하며 개선된 송수신 성능을 얻을 수 있다. 이에 대해서는 추후 구체적으로 설명할 것이다.In general, the signal detection and synchronization estimation performance is improved in proportion to the length of the synchronous preamble, but the embodiment of the present invention is suitable for a given environment by adjusting a combination of two sequences according to a cell operating environment and a frequency offset environment. Improved transmission and reception performance can be obtained. This will be explained in detail later.
도 3은 본 발명의 실시예에서 제1 시퀀스를 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.3 is a diagram illustrating the principle of generating a first sequence in an embodiment of the present invention.
동기 프리앰블 생성을 위한 제1 시퀀스는 신호 검출 및 송수신기(송신/수신 장치) 간의 동기 추정을 위해 자기 상관 및 상호 상관 특성이 우수한 시퀀스를 기반으로 구성된다. The first sequence for generating a synchronous preamble is configured based on a sequence having excellent autocorrelation and cross-correlation characteristics for signal detection and synchronization estimation between a transceiver (transmission / reception device).
길이 M(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000010
,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000011
)인 제1 시퀀스(커버 시퀀스) SM는 다음의 수학식 1에 따라 생성이 가능하다.Length M (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000010
,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000011
), The first sequence (cover sequence) S M can be generated according to Equation 1 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000001
Figure PCTKR2018014266-appb-M000001
여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000012
) 중 기 설정된 최대 값을 나타낸다(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000013
). Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000012
) Indicates the maximum value set in advance (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000013
).
수학식 1의 두 번째 행에서 재정의된 시퀀스 원소 v(m)은 랜덤 시퀀스 (Random Binary Sequence)인 c(m)을 이용하여 생성되며, 다음의 수학식 2와 같다.The sequence element v (m) redefined in the second row of Equation 1 is generated using c (m), which is a random sequence, and is expressed by Equation 2 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000002
Figure PCTKR2018014266-appb-M000002
여기서, c(m)은 상관 특성이 우수하고 상호 독립적인 복수 시퀀스 생성에 유리한 m-시퀀스(m-Sequence)가 적용될 수 있다. 물론, m-시퀀스 이외에 그 밖의 다른 랜덤 시퀀스가 적용될 수 있다.Here, m (s) can be applied to c (m), which has excellent correlation characteristics and is advantageous for generating multiple independent sequences. Of course, other random sequences may be applied in addition to the m-sequence.
도 3은 수학식 1을 이용하여 생성된 제1 시퀀스를 도시하고 있다. 도 3은 M0=16인 경우를 예시한 것으로, 이 경우 제1 시퀀스의 길이 M은 16 이하의 값으로 결정된다. 도 3에는 대표적으로 M=16, 8, 4인 경우 각각에 대해 생성한 제1 시퀀스를 도시하고 있다.3 shows a first sequence generated using Equation (1). 3 illustrates a case where M 0 = 16, in which case the length M of the first sequence is determined to be 16 or less. FIG. 3 shows a first sequence generated for M = 16, 8, and 4, respectively.
도 3의 상단에는 M0=16인 경우를 기준으로 생성되는 제1 시퀀스의 각 원소들 v(m)을 v(0)부터 v(15) 까지 순서대로 나열하고 있다. 이는 M=16, 8, 4인 경우에 수학식 1을 통해 생성된 제1 시퀀스의 원소들 s(i)와 각각 비교될 것이다.At the top of FIG. 3, each element v (m) of the first sequence generated based on the case of M 0 = 16 is sequentially arranged from v (0) to v (15). This will be compared with elements s (i) of the first sequence generated through Equation 1 when M = 16, 8, and 4, respectively.
우선, 도 3에서, M=16인 경우, 제1 시퀀스는 수학식 1에 의해 S16 = [s(0),s(1),…,s(15)] = [v(0),v(1),…,v(15)]로 표현된다.First, in FIG. 3, when M = 16, the first sequence is S 16 = [s (0), s (1), ... , s (15)] = [v (0), v (1),… , v (15)].
마찬가지로, M=8인 경우, 제1 시퀀스는 S8 = [s(0),s(1),…,s(7)] = [v(8),v(9),…,v(15)]로 표현되고, M=4인 경우 제1 시퀀스는 S4=[s(0),s(1),…,s(3)] = [v(12),v(13),…,v(15)]로 표현된다.Similarly, when M = 8, the first sequence is S 8 = [s (0), s (1), ... , s (7)] = [v (8), v (9),… , v (15)], and when M = 4, the first sequence is S 4 = [s (0), s (1),… , s (3)] = [v (12), v (13), ... , v (15)].
이러한 도 3의 결과로부터, 수학식 1의 알고리즘을 이용할 경우, M 값이 다양하게 변경되더라도, 생성되는 제1 시퀀스의 원소들은 항상 마지막 v(m) 값인 v(15)를 기준으로 정렬되는 것을 알 수 있다. 이러한 특성은 수신 장치 측에서의 수신 신호의 동기 검출에 유리하게 작용한다. 즉, 추후 M 값이 M' 값(최적 M)으로 변경되더라도 수신 장치에서 동기 검출을 용이하게 수행할 수 있다.From the results of FIG. 3, when the algorithm of Equation 1 is used, it is understood that elements of the first sequence generated are always aligned based on the last v (m) value v (15), even if the M value is variously changed. Can be. This characteristic advantageously works for the synchronization detection of the received signal at the receiving device side. That is, even if the M value is changed to the M 'value (optimal M) in the future, synchronization detection can be easily performed in the receiving device.
제2 시퀀스는 상대적으로 작은 길이의 시퀀스에 대해 자기 상관 특성이 우수한 시퀀스를 적용하여 구성된다. 이러한 제2 시퀀스는 제1 시퀀스와 조합됨으로써, 주파수 옵셋 추정 성능 및 낮은 SNR 영역에서의 운용을 지원한다.The second sequence is constructed by applying a sequence having excellent autocorrelation characteristics to a relatively small length sequence. This second sequence is combined with the first sequence to support frequency offset estimation performance and operation in a low SNR region.
그 하나의 실시예로 바커 코드로부터 생성된 길이 L=1,2,4인 제2 시퀀스는 다음의 수학식 3으로 정의된다.In one embodiment, the second sequence of length L = 1,2,4 generated from the Barker code is defined by the following Equation (3).
Figure PCTKR2018014266-appb-M000003
Figure PCTKR2018014266-appb-M000003
결과적으로 동기 프리앰블은 다음의 수학식 4 및 도 4와 같이 두 시퀀스 조합을 통해 생성된다.As a result, the synchronous preamble is generated through a combination of two sequences, as shown in Equation 4 and 4 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000004
Figure PCTKR2018014266-appb-M000004
수학식 4에서, A
Figure PCTKR2018014266-appb-I000014
B는 행렬 A와 B의 크로네커 곱(Kronecker product)을 의미한다. 또한, Mi는 제1 시퀀스의 길이 M이 적용된다.In Equation 4, A
Figure PCTKR2018014266-appb-I000014
B means the Kronecker product of matrices A and B. In addition, the length M of the first sequence is applied to M i .
도 4는 본 발명의 실시예에서 제1 및 시퀀스의 조합을 통해 동기 프리앰블을 생성하는 원리를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the principle of generating a synchronous preamble through a combination of first and sequence in an embodiment of the present invention.
이러한 도 4는 길이 8(M=8)의 제1 시퀀스와 길이 2(L=2)의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(
Figure PCTKR2018014266-appb-I000015
)을 통하여, 길이 16의 동기 프리앰블 신호를 생성한 결과를 나타낸다. 물론, 본 발명에 사용되는 동기 프리앰블 파라미터 M과 L은 반드시 이에 한정되지 않는다.FIG. 4 shows the Kronecker product between the first sequence of length 8 (M = 8) and the second sequence of length 2 (L = 2) (
Figure PCTKR2018014266-appb-I000015
), The result of generating a synchronous preamble signal of length 16 is shown. Of course, the synchronous preamble parameters M and L used in the present invention are not necessarily limited to this.
본 발명의 실시예에서, 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경에 따라 송신 장치(100)에서 결정되며, 아래의 수학식 5를 만족하는 길이로 결정된다.In an embodiment of the present invention, the length L of the second sequence is determined by the transmission apparatus 100 according to the frequency offset environment, and is determined by a length satisfying Equation 5 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000005
Figure PCTKR2018014266-appb-M000005
여기서, fs는 무선 통신 시스템의 운용 환경에서 송수신기 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset)를 나타내고, f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s represents a carrier frequency offset (CFO) occurring between transceivers in an operating environment of a wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
이하에서는 상술한 바와 같이 생성된 동기 프리앰블을 이용한 수신 장치(200)에서의 신호 검출 및 동기 획득 방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a signal detection and synchronization acquisition method in the reception apparatus 200 using the synchronous preamble generated as described above will be described in more detail.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 동기 획득 장치를 이용한 동기 획득 방법을 설명하는 도면이다.5 is a view showing the configuration of a synchronization acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a synchronization acquisition method using the synchronization acquisition apparatus of FIG. 5.
본 발명의 실시예에 따른 동기 획득 장치(100)는 수신 장치(200)에 적용되며 수신 장치(200) 내에 포함될 수 있다.The synchronization obtaining device 100 according to an embodiment of the present invention is applied to the receiving device 200 and may be included in the receiving device 200.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 동기 획득 장치(300)는 수신부(310), 처리부(320), 연산부(330), 추정부(340), 측정부(350) 및 결정부(360)를 포함한다.5 and 6, the synchronization obtaining apparatus 300 according to an embodiment of the present invention includes a receiving unit 310, a processing unit 320, a calculation unit 330, an estimation unit 340, a measurement unit 350, and It includes a determining unit 360.
먼저, 수신부(310)는 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 포함하여 전송된 송신 신호를 송신 장치(100)로부터 수신한다(S610).First, the receiving unit 310 receives a transmission signal transmitted from the transmission apparatus 100 including a synchronous preamble of length N (= M × L), which is composed of a combination of a first sequence of length M and a second sequence of length L. (S610).
이후, 처리부(320)는 수신 신호에 대해 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 수신 신호 벡터를 검출한다(S620). 수신 신호 벡터는 M개의 수신 신호 성분(y0, y1,…,yM-1)을 포함한다.Thereafter, the processing unit 320 detects a received signal vector by applying an M × L-sized receiving window to the received signal (S620). The received signal vector includes M received signal components (y 0 , y 1 ,…, y M-1 ).
도 7은 본 발명의 실시예에서 수신단의 초기 동기 획득 과정을 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating an initial synchronization acquisition process of a receiving end in an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 것과 같이, 수신 신호는 LM 크기(M×L 크기)의 윈도우를 기반으로 처리된다. 또한, 수신 신호는 도 7에 도시된 결합기(combining), 상관기(Correlation), 메트릭 버퍼(Metric) 등에서 신호 처리되고 이를 통해 최종 신호 검출 및 동기 검출이 이루어진다.As shown in FIG. 7, the received signal is processed based on a window of LM size (M × L size). In addition, the received signal is signal-processed in a combiner, correlation, metric buffer, and the like shown in FIG. 7 to thereby perform final signal detection and synchronization detection.
수신 윈도우 내의 수신 신호 벡터 r는 다음의 수학식 6과 같이 표현된다.The received signal vector r in the receiving window is expressed by Equation 6 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000006
Figure PCTKR2018014266-appb-M000006
수신 윈도우 내의 수신 신호 벡터 r은 N개의 r(i)로 구성되고 이는 다시 M개의 수신 신호 성분(y0, y1,…,yM-1)으로 구분될 수 있다.The received signal vector r in the reception window is composed of N r (i), which can be further divided into M received signal components (y 0 , y 1 , ..., y M-1 ).
이후, 연산부(330)는 수신 신호 벡터 내의 수신 신호 성분과, 송신 장치(100)로부터 기 공유받은 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 조합하여, 타이밍 메트릭을 연산한다(S630).Thereafter, the operation unit 330 calculates a timing metric by combining the received signal component in the received signal vector with information of the first and second sequences previously shared from the transmitting device 100 (S630).
구체적으로, 연산부(330)는 수신 신호 성분과 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값(A), 그리고 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값(B)을 기초로, 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭을 연산한다.Specifically, the calculation unit 330 based on the cross-correlation value (A) between the received signal component and the second sequence, and the delay correlation value (B) between M sequence elements in the first sequence, the timing metric for synchronization detection To calculate.
타이밍 메트릭 R(τ)은 다음의 수학식 7과 같이 표현될 수 있다. The timing metric R (τ) may be expressed by Equation 7 below.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000007
Figure PCTKR2018014266-appb-M000007
여기서, s(i)는 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 수신 신호 벡터 내의 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다. 본 실시예의 경우 L=2, M=8이 적용된다.Here, s (i) is the i-th sequence element among the N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components in the received signal vector, and b is the second including L sequence elements The sequence, (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes a complex conjugate operation. In this embodiment, L = 2 and M = 8 are applied.
이러한 수학식 7에서
Figure PCTKR2018014266-appb-I000016
은 수신 신호 성분 y와 제2 시퀀스 b 간의 상호 상관 값과 관련되며,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000017
는 제1 시퀀스에 포함된 M개의 시퀀스 원소들 s(i) 간의 지연 상관 값과 관련된다.In Equation 7,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000016
Is related to the cross-correlation value between the received signal component y and the second sequence b,
Figure PCTKR2018014266-appb-I000017
Is related to a delay correlation value between M sequence elements s (i) included in the first sequence.
s(m+1)은 s(m)으로부터 1만큼 지연된 성분이며, 수학식 7에서 m={0,…M-2}이 적용된다. 예를 들어, m=0일 때 수학식 7의 s*(m)s(m+1) = s*(0)s(1)으로, 이는 제1 시퀀스 내의 8개(N=8) 시퀀스 원소 중에서 0번째 원소와 1번째 원소인 s(0)와 s(1) 간이 상관 연산되는 것을 의미한다.s (m + 1) is a component delayed by 1 from s (m), and m = {0, ... M-2} is applied. For example, when m = 0, s * (m) s (m + 1) = s * (0) s (1) in Equation 7, which is 8 (N = 8) sequence elements in the first sequence. It means that the correlation between the 0th element and the 1st element s (0) and s (1) is calculated.
연산부(330)는 수신 윈도우 내의 수신 신호 벡터에 대해 상술한 바와 같은 신호 처리를 수행하여 타이밍 메트릭을 연산한다. 즉, 수학식 7의 m을 0부터 M-2까지 적용하고 합산하여 타이밍 메트릭을 연산한다.The calculation unit 330 calculates a timing metric by performing signal processing as described above on the received signal vector in the reception window. That is, the timing metric is calculated by applying m of Equation 7 from 0 to M-2 and adding up.
이후, 추정부(340)는 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행한다(S640). Thereafter, the estimation unit 340 performs synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes the maximum as the start point of the received signal (S640).
이러한 추정부(340)는 메트릭 값의 최대치로부터 시간 프레임에 대한 동기 추정을 수행함은 물론, 메트릭 값의 편각(Argument)을 추정함으로써 주파수 동기를 추정할 수 있다. 편각 추정에 기반한 주파수 동기 추정은 기 공지된 방법에 해당하므로 상세한 설명은 생략한다.The estimator 340 may perform synchronization estimation for a time frame from the maximum value of the metric value, and estimate frequency synchronization by estimating the declination of the metric value. Frequency synchronization estimation based on the declination estimation corresponds to a well-known method, so a detailed description is omitted.
동기 추정 이후에는 채널 품질을 기반으로 프리앰블 파라미터 M을 최적으로 결정하는 과정을 거친다. 이와 같이 프리앰블 파라미터를 조절하는 이유를 설명하면 다음과 같다.After the synchronization estimation, the preamble parameter M is optimally determined based on the channel quality. The reason for adjusting the preamble parameter is as follows.
도 8은 사물 인터넷 무선 네트워크 운용 방식의 예를 나타낸 도면이다. 8 is a diagram illustrating an example of an Internet of Things wireless network operation method.
일반적으로 신호 검출 및 동기 추정 성능은 동기 프리앰블의 길이에 비례하여 향상된다. 도 8과 같은 셀 기반 운용을 고려하여 볼 때, IoT 게이트웨이는 주변의 사물 인터넷 단말(End Device)에게 브로드캐스트(Broadcast) 신호 또는 비컨 (Beacon) 신호를 송신할 수 있다. In general, signal detection and synchronization estimation performance is improved in proportion to the length of the synchronization preamble. Considering the cell-based operation as shown in FIG. 8, the IoT gateway may transmit a broadcast signal or a beacon signal to a nearby end device.
이러한 경우, 일반적으로 기 정해진 위치 혹은 고정된 위치에 설치되는 사물 인터넷 단말(End device)은 거리 및 위치에 따라 서로 다른 채널 환경에 놓이게 되고 이에 따라 수신 신호 품질의 편차가 발생하게 된다.In this case, the Internet of Things (End device), which is generally installed at a predetermined location or a fixed location, is placed in different channel environments according to distances and locations, and thus, variations in received signal quality occur.
물론, 최대 거리의 송수신 지원을 위해 모든 단말에 대해 긴 길이의 동기 프리앰블을 적용하면 되지만, 신호 품질이 좋은 환경에 있는 단말에게는 사실상 불필요한 신호 처리를 요구하게 된다. 따라서, 양호한 채널 환경에 위치한 단말에 대해통신 품질에 영향을 주지 않으면서 동기 프리앰블의 길이를 줄이고 신호 처리를 간소화할 필요가 있다Of course, in order to support the transmission and reception of the maximum distance, it is necessary to apply a long-length synchronous preamble to all terminals, but it is required for the terminal in a signal quality environment to effectively process unnecessary signals. Therefore, it is necessary to reduce the length of the synchronous preamble and simplify signal processing without affecting communication quality for a terminal located in a good channel environment.
이를 위해, 측정부(350)는 먼저 수신 신호의 채널 품질을 측정한다(S650). 수신 신호에 대한 채널 품질을 측정하거나 추정하는 기법은 널리 공지된 바 있다.To this end, the measurement unit 350 first measures the channel quality of the received signal (S650). Techniques for measuring or estimating channel quality for a received signal have been well known.
본 발명의 실시예에서 채널 품질은 SNR(Signal to Noise Ratio), SIR(Signal to Interference Ratio), SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 중 선택된 종류의 채널 품질을 사용할 수 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, channel quality of a selected type among signal to noise ratio (SNR), signal to interference ratio (SIR), and signal to interference plus noise ratio (SINR) may be used.
이후, 결정부(360)는 측정한 채널 품질을 무선 통신 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 제1 시퀀스의 길이 M을 결정한다(S660).Thereafter, the determination unit 360 determines the length M of the first sequence by comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously required in the wireless communication system (S660).
구체적으로, 결정부(360)는 아래 수학식 8과 같이, 측정한 채널 품질이 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정한다. Specifically, as shown in Equation 8 below, the determination unit 360 finally determines the minimum M value among the M values for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality as the length of the first sequence.
Figure PCTKR2018014266-appb-M000008
Figure PCTKR2018014266-appb-M000008
여기서, M'는 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 시스템에서 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'is a final determined M value, Q REQ {m} is a reference channel quality value required by the system, and Q EST is a measured channel quality value.
물론, 현재 사용 중인 M 값이 M' 값과 동일(M=M')하다면, 동기 프리앰블의 수정이 불필요하므로 현재의 동기 파라미터 값들을 그대로 유지하면 된다. Of course, if the currently used M value is the same as the M 'value (M = M'), since the modification of the synchronous preamble is unnecessary, the current synchronization parameter values can be maintained.
여기서, M' 값이 현재의 M값 보다 크다는 것은(M'>M), 현재의 채널 상태가 시스템의 요구 수준보다 낮기 때문에, 요구 수준을 맞추기 위해 동기 프리앰블의 길이를 늘려야 함을 의미한다. 또한, M' 값이 현재의 M값 보다 작다는 것은(M'<M), 현재의 채널 상태가 시스템의 요구 수준보다 높기 때문에, 그만큼 동기 프리앰블의 길이를 줄여도 되며, 프리앰블 길이를 줄여도 통신 성능에 영향이 없음을 의미한다.Here, if the M 'value is greater than the current M value (M'> M), it means that the length of the synchronous preamble must be increased to meet the demand level because the current channel state is lower than the system level. In addition, since the M 'value is smaller than the current M value (M' <M), since the current channel state is higher than the required level of the system, the length of the synchronous preamble may be shortened or the preamble length may be reduced. It means there is no effect.
이에 따라 M≠M'인 경우에 수신 장치(200)는 이후부터 M' 값을 이용하여 신호의 송수신을 수행한다(S670). 만일 M'=6인 경우, 변경된 동기 프리앰블의 길이 N'는 12가 된다(N'=M'×L).Accordingly, in the case of M'M ', the reception device 200 subsequently transmits and receives a signal using the M' value (S670). If M '= 6, the length N' of the changed synchronous preamble becomes 12 (N '= M'xL).
즉, 수신 장치(200)는 최종 결정한 M 값(M')에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행한다. 예를 들어, 수신 장치(200)가 외부로 신호를 전송하는 송신 모드로 동작할 때는 M'에 기반한 변경된 동기 프리앰블(N'=M'×L) 구조를 이용하여 데이터를 송신할 수 있고, 추후 외부로부터 신호를 수신하는 수신 모드로 동작할 때는 M'가 적용된 변경된 동기 프리앰블 정보를 기준으로 신호를 검출하고 동기를 추정할 수 있다. That is, the reception device 200 performs transmission and reception of a signal using the synchronous preamble changed based on the final determined M value (M '). For example, when the receiving device 200 operates in a transmission mode for transmitting a signal to the outside, data may be transmitted using a modified synchronous preamble (N '= M' × L) structure based on M ', and later When operating in a reception mode for receiving a signal from the outside, it is possible to detect a signal and estimate synchronization based on the changed synchronization preamble information to which M 'is applied.
도 9는 도 1의 무선 통신 시스템을 이용한 적응적 송수신 방법을 설명하는 도면이다. 9 is a diagram illustrating an adaptive transmission and reception method using the wireless communication system of FIG. 1.
먼저, 송신 장치(100)는 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합하여 길이 N을 갖는 동기 프리앰블을 생성하고(S901), 동기 프리앰블이 삽입된 프레임 구조를 갖는 송신 신호를 생성하여(S902), 수신 장치(200)로 전송한다(S903). First, the transmission apparatus 100 generates a synchronization preamble having a length N by combining the first sequence of the length M and the second sequence of the length L (S901), and generates a transmission signal having a frame structure in which the synchronization preamble is inserted. (S902), and transmits to the receiving device 200 (S903).
그러면, 수신 장치(200)는 송신 장치(100)로부터 받은 수신 신호에 대해 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출한다(S904).Then, the reception apparatus 200 detects a reception signal vector including M reception signal components by applying a reception window to the reception signal received from the transmission apparatus 100 (S904).
그리고, 수신 장치(200)는 검출한 수신 신호 성분과 제1 시퀀스 및 제2 시퀀스의 정보를 이용하여 타이밍 메트릭을 연산하고, 타이밍 메트릭을 기반으로 수신 신호의 시작점을 추정하여 동기 검출을 수행한다(S905).Then, the reception device 200 calculates a timing metric using the detected received signal component and information of the first sequence and the second sequence, and performs synchronization detection by estimating the starting point of the received signal based on the timing metric ( S905).
이후, 수신 장치(200)는 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하고 이를 기초로 최적 M값(M')을 결정한다(S906). 그리고, 결정된 M'값을 현재의 M값과 비교한다(S907).Thereafter, the reception device 200 measures the channel quality from the received signal and determines an optimal M value (M ') based thereon (S906). Then, the determined M 'value is compared with the current M value (S907).
비교 결과 동일한 경우에는 현재의 파라미터 N(M,L)를 유지하고(S909), 상이한 경우에는 동기 파라미터를 변경한다(S908). 즉, 동기 파라미터를 N(M,L)에서 N'(M',L)로 변경한다.As a result of comparison, the current parameters N (M, L) are maintained in the same case (S909), and the synchronization parameters are changed in different cases (S908). That is, the synchronization parameter is changed from N (M, L) to N '(M', L).
이후부터 수신 장치(200)는 해당 파라미터에 기반한 동기 프리앰블을 이용하여 송수신을 수행한다(S910). 이때 해당 파라미터란 변경된 파라미터 또는 기존 상태의 파라미터일 수 있다.Thereafter, the reception device 200 performs transmission and reception using a synchronous preamble based on the corresponding parameter (S910). At this time, the corresponding parameter may be a changed parameter or an existing parameter.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 향상된 동기 프리앰블 구조를 사용하여 협대역 무선 통신 시스템의 신호 검출 및 동기 추정 성능을 향상시키고 시스템의 송수신 성능을 보장할 수 있으며 사물 인터넷 단말의 효율적인 운용을 가능하게 하는 이점을 제공한다.According to the present invention as described above, it is possible to improve the signal detection and synchronization estimation performance of the narrowband wireless communication system using the improved synchronous preamble structure, ensure the transmission and reception performance of the system, and enable efficient operation of the Internet of Things terminal. Gives
또한, 본 발명의 경우 셀 운용 환경 및 주파수 옵셋 환경에 기반하여 동기 프리앰블을 구성하는 두 시퀀스의 조합을 적절히 조절할 수 있어, 주어진 환경에 적응적인 송수신 시스템의 운용이 가능함은 물론, 개선된 송수신 성능을 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, it is possible to appropriately adjust the combination of the two sequences constituting the synchronous preamble based on the cell operating environment and the frequency offset environment, so that it is possible to operate an adaptive transmission / reception system for a given environment and to improve / receive performance. Can be obtained.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (30)

  1. 무선 통신 시스템을 위한 동기 획득 장치에 있어서,In the synchronization acquisition apparatus for a wireless communication system,
    길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 송신 장치로부터 수신하는 수신부;A receiver configured to receive a transmission signal including a synchronous preamble of length N (= M × L) composed of a combination between a first sequence of length M and a second sequence of length L;
    수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 처리부;A processing unit that detects a received signal vector including M received signal components by applying a received window having an M × L size to the received signal;
    상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 연산하는 연산부; 및An operation unit calculating a timing metric for synchronization detection based on a cross-correlation value between the received signal component and the second sequence and a delay correlation value between M sequence elements in the first sequence; And
    상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 추정부를 포함하는 동기 획득 장치.And an estimator configured to perform synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes maximum as a starting point of the received signal.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 타이밍 메트릭 R(τ)은 아래의 수학식으로 정의되는 동기 획득 장치:The timing metric R (τ) is a synchronization obtaining device defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000018
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000018
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 상기 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 상기 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다.Here, s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components, and b is the second sequence including L sequence elements , (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes complex conjugate operation.
  3. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경을 기초로 아래 수학식에 의해 결정되는 동기 획득 장치:The length L of the second sequence is a synchronization obtaining apparatus determined by the following equation based on the frequency offset environment:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000019
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000019
    여기서, fs는 상기 무선 통신 시스템에서 송수신단 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset), f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
  4. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 제1 시퀀스 SM은 아래의 수학식으로 정의되는 동기 획득 장치:The first sequence S M is a synchronization obtaining apparatus defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000020
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000020
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 상기 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000021
    ) 중 기 설정된 최대 값(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000022
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000023
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000024
    , v(m)은 랜덤 시퀀스인 c(m)을 이용하여 생성된 값으로
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000025
    이다.    Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000021
    ) Medium set maximum value (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000022
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000023
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000024
    , v (m) is a value generated using a random sequence c (m)
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000025
    to be.
  5. 청구항 4에 있어서, The method according to claim 4,
    상기 c(m)은 m-시퀀스이고, 상기 제2 시퀀스는 바커 코드로부터 생성되며,C (m) is an m-sequence, and the second sequence is generated from a Barker code,
    상기 동기 프리앰블은,The synchronous preamble,
    상기 길이 M의 제1 시퀀스와 상기 길이 L의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(Kronecker product)에 의해 생성되는 동기 획득 장치.A synchronization obtaining device generated by a Kronecker product between the first sequence of length M and the second sequence of length L.
  6. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 측정부; 및A measuring unit measuring a channel quality from the received signal; And
    상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 결정부를 더 포함하는 동기 획득 장치.The length M of the first sequence is determined by comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously requested by the system, but the M value for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality And a determination unit for finally determining the minimum M value of the first sequence as the length of the first sequence.
  7. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 결정부는,The determining unit,
    상기 제1 시퀀스의 길이 M을 아래의 수학식에 의해 결정하는 동기 획득 장치:A synchronization obtaining apparatus for determining the length M of the first sequence by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000026
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000026
    여기서, M'는 상기 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 상기 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 상기 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'denotes the final determined M value, Q REQ {m} denotes the required reference channel quality value, and Q EST denotes the measured channel quality value.
  8. 청구항 6에 있어서,The method according to claim 6,
    상기 동기 획득 장치는, The synchronization acquisition device,
    수신 장치에 포함되며, 상기 송신 장치와 기 공유한 상기 동기 프리앰블에 포함된 상기 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 상기 동기 검출에 사용하고,The information of the first and second sequences included in the synchronization preamble that is included in the reception device and is already shared with the transmission device is used for the synchronization detection,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 최종 결정한 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행하는 동기 획득 방법.A method of obtaining synchronization by performing transmission and reception of a signal using a synchronous preamble changed based on the determined M value.
  9. 무선 통신 시스템을 위한 동기 획득 장치의 동기 획득 방법에 있어서,In the synchronization acquisition method of a synchronization acquisition apparatus for a wireless communication system,
    길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 송신 장치로부터 수신하는 단계;Receiving a transmission signal including a synchronization preamble of length N (= M × L) composed of a combination between the first sequence of length M and the second sequence of length L;
    수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 단계;Detecting a received signal vector including M received signal components by applying a received window having an M × L size to the received signal;
    상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 연산하는 단계; 및Calculating a timing metric for synchronization detection based on a cross-correlation value between the received signal component and the second sequence and a delay correlation value between M sequence elements in the first sequence; And
    상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 단계를 포함하는 동기 획득 방법.And performing synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes a maximum as a starting point of the received signal.
  10. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9,
    상기 타이밍 메트릭 R(τ)은 아래의 수학식으로 정의되는 동기 획득 방법:The timing metric R (τ) is a synchronization acquisition method defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000027
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000027
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 상기 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 상기 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다.Here, s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components, and b is the second sequence including L sequence elements , (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes complex conjugate operation.
  11. 청구항 9에 있어서, The method according to claim 9,
    상기 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경을 기초로 아래 수학식에 의해 결정되는 동기 획득 방법:The length L of the second sequence is determined by the following equation based on the frequency offset environment:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000028
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000028
    여기서, fs는 상기 무선 통신 시스템에서 송수신단 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset), f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
  12. 청구항 9에 있어서, The method according to claim 9,
    상기 제1 시퀀스 SM은 아래의 수학식으로 정의되는 동기 획득 방법:The first sequence S M is a synchronization acquisition method defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000029
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000029
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 상기 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000030
    ) 중 기 설정된 최대 값(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000031
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000032
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000033
    , v(m)은 랜덤 시퀀스인 c(m)을 이용하여 생성된 값으로
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000034
    이다.    Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000030
    ) Medium set maximum value (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000031
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000032
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000033
    , v (m) is a value generated using a random sequence c (m)
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000034
    to be.
  13. 청구항 12에 있어서, The method according to claim 12,
    상기 c(m)은 m-시퀀스이고, 상기 제2 시퀀스는 바커 코드로부터 생성되며,C (m) is an m-sequence, and the second sequence is generated from a Barker code,
    상기 동기 프리앰블은,The synchronous preamble,
    상기 길이 M의 제1 시퀀스와 상기 길이 L의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(Kronecker product)에 의해 생성되는 동기 획득 방법.A method of obtaining synchronization generated by a Kronecker product between the first sequence of length M and the second sequence of length L.
  14. 청구항 9에 있어서,The method according to claim 9,
    상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 단계; 및Measuring channel quality from the received signal; And
    상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 단계를 더 포함하는 동기 획득 방법.The length M of the first sequence is determined by comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously requested by the system, but the M value for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality And finally determining a minimum value of M as the length of the first sequence.
  15. 청구항 14에 있어서,The method according to claim 14,
    상기 결정하는 단계는,The determining step,
    상기 제1 시퀀스의 길이 M을 아래의 수학식에 의해 결정하는 동기 획득 방법:The synchronization obtaining method for determining the length M of the first sequence by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000035
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000035
    여기서, M'는 상기 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 상기 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 상기 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'denotes the final determined M value, Q REQ {m} denotes the required reference channel quality value, and Q EST denotes the measured channel quality value.
  16. 청구항 14에 있어서,The method according to claim 14,
    상기 동기 획득 장치는, The synchronization acquisition device,
    수신 장치에 포함되며, 상기 송신 장치와 기 공유한 상기 동기 프리앰블에 포함된 상기 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 상기 동기 검출에 사용하고,The information of the first and second sequences included in the synchronization preamble that is included in the reception device and is already shared with the transmission device is used for the synchronization detection,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 최종 결정한 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행하는 동기 획득 방법.A method of obtaining synchronization by performing transmission and reception of a signal using a synchronous preamble changed based on the determined M value.
  17. 송수신 채널 환경에 적응적인 무선 통신 시스템에 있어서,In a wireless communication system adaptive to the transmission and reception channel environment,
    길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 생성하여 수신 장치와 공유하며, 상기 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 상기 수신 장치로 전송하는 송신 장치; 및A synchronous preamble of length N (= M × L) consisting of a combination of a first sequence of length M and a second sequence of length L is generated and shared with a receiving device, and a transmission signal including the synchronous preamble is transmitted to the receiving device A transmitting device; And
    상기 송신 장치로부터 수신한 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하며, 상기 검출한 수신 신호 성분과 상기 공유한 동기 프리앰블의 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 기초로 상기 수신 신호의 시작점을 추정하여 동기 검출을 수행하는 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템.A received signal vector including M received signal components is detected by applying an M × L-sized receive window to the received signal received from the transmitting device, and the detected first and second shared preambles of the received signal component and the shared synchronization preamble are detected. A wireless communication system including a receiving device performing synchronization detection by estimating a starting point of the received signal based on information of two sequences.
  18. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 아래 수학식을 통해 연산하며, The timing metric for synchronization detection is calculated through the following equation based on the cross-correlation value between the received signal component and the second sequence and the delay correlation value between M sequence elements in the first sequence,
    상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 무선 통신 시스템:A wireless communication system that performs synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes maximum as a starting point of the received signal:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000036
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000036
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 상기 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 상기 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다.Here, s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components, and b is the second sequence including L sequence elements , (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes complex conjugate operation.
  19. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17,
    상기 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경을 기초로 아래 수학식에 의해 결정되는 무선 통신 시스템:The length L of the second sequence is determined by the following equation based on the frequency offset environment:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000037
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000037
    여기서, fs는 상기 무선 통신 시스템에서 송수신단 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset), f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
  20. 청구항 17에 있어서, The method according to claim 17,
    상기 제1 시퀀스 SM은 아래의 수학식으로 정의되는 무선 통신 시스템:The first sequence S M is a wireless communication system defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000038
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000038
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 상기 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000039
    ) 중 기 설정된 최대 값(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000040
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000041
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000042
    , v(m)은 랜덤 시퀀스인 c(m)을 이용하여 생성된 값으로
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000043
    이다.    Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000039
    ) Medium set maximum value (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000040
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000041
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000042
    , v (m) is a value generated using a random sequence c (m)
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000043
    to be.
  21. 청구항 20에 있어서, The method according to claim 20,
    상기 c(m)은 m-시퀀스이고, 상기 제2 시퀀스는 바커 코드로부터 생성되며,C (m) is an m-sequence, and the second sequence is generated from a Barker code,
    상기 동기 프리앰블은,The synchronous preamble,
    상기 길이 M의 제1 시퀀스와 상기 길이 L의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(Kronecker product)에 의해 생성되는 무선 통신 시스템.A wireless communication system generated by a Kronecker product between the first sequence of length M and the second sequence of length L.
  22. 청구항 17에 있어서,The method according to claim 17,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정한 다음, 상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하며,After measuring the channel quality from the received signal, the measured channel quality is compared with a reference channel quality value previously required by the system to determine the length M of the first sequence, wherein the measured channel quality is the reference channel. The smallest M value among the M values to be equal to or higher than the quality is finally determined as the length of the first sequence,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 최종 결정된 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행하는 무선 통신 시스템.A wireless communication system that performs transmission and reception of a signal using a synchronous preamble changed based on the final determined M value.
  23. 청구항 22에 있어서,The method according to claim 22,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 제1 시퀀스의 길이 M을 아래의 수학식에 의해 결정하는 무선 통신 시스템:A wireless communication system for determining the length M of the first sequence by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000044
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000044
    여기서, M'는 상기 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 상기 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 상기 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'denotes the final determined M value, Q REQ {m} denotes the required reference channel quality value, and Q EST denotes the measured channel quality value.
  24. 송신 장치 및 수신 장치를 포함하는 무선 통신 시스템을 이용한 적응적 송수신 방법에 있어서,In the adaptive transmission and reception method using a wireless communication system including a transmitting device and a receiving device,
    상기 송신 장치는 길이 M의 제1 시퀀스 및 길이 L의 제2 시퀀스 간의 조합으로 구성된 길이 N(=M×L)의 동기 프리앰블을 생성하여 상기 수신 장치와 공유하는 단계;The transmitting device generating a synchronous preamble of length N (= M × L) composed of a combination between a first sequence of length M and a second sequence of length L and sharing it with the receiving device;
    상기 동기 프리앰블을 포함한 송신 신호를 전송하는 단계; Transmitting a transmission signal including the synchronous preamble;
    상기 수신 장치는 상기 송신 장치로부터 수신한 수신 신호에 M×L 크기의 수신 윈도우를 적용하여 M개의 수신 신호 성분을 포함한 수신 신호 벡터를 검출하는 단계; 및The receiving device detecting a received signal vector including M received signal components by applying an M × L-sized receiving window to the received signal received from the transmitting device; And
    상기 검출한 수신 신호 성분과 상기 공유한 동기 프리앰블의 제1 및 제2 시퀀스의 정보를 기초로 상기 수신 신호의 시작점을 추정하여 동기 검출을 수행하는 단계를 포함하는 적응적 송수신 방법.And performing synchronization detection by estimating a start point of the received signal based on the detected received signal component and information of the first and second sequences of the shared synchronous preamble.
  25. 청구항 24에 있어서,The method according to claim 24,
    상기 수신 장치는,The receiving device,
    상기 수신 신호 성분과 상기 제2 시퀀스 간의 상호 상관 값과, 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 간의 지연 상관 값을 기초로 동기 검출을 위한 타이밍 메트릭(Timing Metric)을 아래 수학식을 통해 연산하며, The timing metric for synchronization detection is calculated through the following equation based on the cross-correlation value between the received signal component and the second sequence and the delay correlation value between M sequence elements in the first sequence,
    상기 타이밍 메트릭이 최대가 되는 시간 지점을 상기 수신 신호의 시작점으로 추정하여 동기 검출을 수행하는 적응적 송수신 방법:An adaptive transmission / reception method for performing synchronization detection by estimating a time point at which the timing metric becomes maximum as a starting point of the received signal:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000045
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000045
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 N개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, yj는 상기 M개 수신 신호 성분 중 j번째 수신 신호 성분, b는 L개의 시퀀스 원소를 포함한 상기 제2 시퀀스, (·)H는 에르미트 전치 연산(Hermitian transpose operation), (·)*는 켤레 전치 연산(Complex conjugate operation)을 나타낸다.Here, s (i) is the i-th sequence element among N sequence elements in the first sequence, y j is the j-th received signal component among the M received signal components, and b is the second sequence including L sequence elements , (·) H denotes Hermitian transpose operation, and (·) * denotes complex conjugate operation.
  26. 청구항 24에 있어서, The method according to claim 24,
    상기 제2 시퀀스의 길이 L은 주파수 옵셋 환경을 기초로 아래 수학식에 의해 결정되는 적응적 송수신 방법:The length L of the second sequence is an adaptive transmission / reception method determined by the following equation based on the frequency offset environment:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000046
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000046
    여기서, fs는 상기 무선 통신 시스템에서 송수신단 간에 발생하는 반송파 주파수 오차(CFO; Carrier Frequency Offset), f0는 심볼 레이트 주파수를 나타낸다.Here, f s is a carrier frequency offset (CFO) generated between the transmitting and receiving terminals in the wireless communication system, and f 0 represents a symbol rate frequency.
  27. 청구항 24에 있어서, The method according to claim 24,
    상기 제1 시퀀스 SM은 아래의 수학식으로 정의되는 적응적 송수신 방법:The first sequence S M is an adaptive transmission and reception method defined by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000047
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000047
    여기서, s(i)는 상기 제1 시퀀스 내의 M개 시퀀스 원소 중 i번째 시퀀스 원소, M0는 상기 제1 시퀀스의 가능한 길이 집합(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000048
    ) 중 기 설정된 최대 값(
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000049
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000050
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000051
    , v(m)은 랜덤 시퀀스인 c(m)을 이용하여 생성된 값으로
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000052
    이다.    Here, s (i) is an i-th sequence element among M sequence elements in the first sequence, and M 0 is a set of possible lengths of the first sequence (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000048
    ) Medium set maximum value (
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000049
    ),
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000050
    ,
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000051
    , v (m) is a value generated using a random sequence c (m)
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000052
    to be.
  28. 청구항 27에 있어서, The method according to claim 27,
    상기 c(m)은 m-시퀀스이고, 상기 제2 시퀀스는 바커 코드로부터 생성되며,C (m) is an m-sequence, and the second sequence is generated from a Barker code,
    상기 동기 프리앰블은,The synchronous preamble,
    상기 길이 M의 제1 시퀀스와 상기 길이 L의 제2 시퀀스 간의 크로네커 곱(Kronecker product)에 의해 생성되는 적응적 송수신 방법.An adaptive transmission and reception method generated by a Kronecker product between the first sequence of length M and the second sequence of length L.
  29. 청구항 24에 있어서,The method according to claim 24,
    상기 수신 장치가 상기 수신 신호로부터 채널 품질을 측정하는 단계;Measuring, by the receiving device, channel quality from the received signal;
    상기 측정한 채널 품질을 상기 시스템에서 기 요구되는 기준 채널 품질값과 비교하여 상기 제1 시퀀스의 길이 M을 결정하되, 상기 측정한 채널 품질이 상기 기준 채널 품질과 같거나 그 이상이 되기 위한 M 값 중 최소의 M 값을 상기 제1 시퀀스의 길이로 최종 결정하는 단계; 및The length M of the first sequence is determined by comparing the measured channel quality with a reference channel quality value previously requested by the system, but the M value for the measured channel quality to be equal to or higher than the reference channel quality Finally determining the smallest M value among the first sequence lengths; And
    상기 최종 결정한 M 값에 기반하여 변경된 동기 프리앰블을 이용하여 신호의 송수신을 수행하는 단계를 더 포함하는 적응적 송수신 방법.And transmitting / receiving a signal using the synchronous preamble changed based on the determined M value.
  30. 청구항 29에 있어서,The method according to claim 29,
    상기 결정하는 단계는,The determining step,
    상기 제1 시퀀스의 길이 M을 아래의 수학식에 의해 결정하는 적응적 송수신 방법:The adaptive transmission and reception method for determining the length M of the first sequence by the following equation:
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000053
    Figure PCTKR2018014266-appb-I000053
    여기서, M'는 상기 최종 결정된 M 값, QREQ{m}은 상기 요구되는 기준 채널 품질 값, QEST는 상기 측정한 채널 품질 값을 나타낸다.Here, M 'denotes the final determined M value, Q REQ {m} denotes the required reference channel quality value, and Q EST denotes the measured channel quality value.
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