KR102214914B1 - 직교 시퀀스를 이용한 노이즈 전력 추정에 기초한 패킷 검출 방법 및 송, 수신기 - Google Patents

Abstract

수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스와 직교하는 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 노이즈 전력(noise power)을 추정하고, 노이즈 전력을 이용하여 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 수신기의 패킷 검출 방법을 제공할 수 있다.

Description

직교 시퀀스를 이용한 노이즈 전력 추정에 기초한 패킷 검출 방법 및 송, 수신기{PACKET DETECTION METHOD BASED ON NOISE POWER ESTIMATION USING ORTHOGONAL SEQUENCE, RECEIVER, AND TRANSMITTER}

아래의 실시예들은 직교 시퀀스를 이용한 노이즈 전력 추정에 기초한 패킷 검출 방법 및 송, 수신기에 관한 것이다.

디지털 무선 통신 시스템은 패킷(packet) 단위로 데이터를 송수신할 수 있다. 송신기가 무선으로 패킷을 송신하게 되면, 수신기는 가장 먼저 현재 무선 채널에서 노이즈(noise)가 아닌 패킷이 존재하는지 여부를 결정한다. 만약, 패킷이 존재한다고 판단되면, 수신기는 이후 패킷의 시간 동기를 맞추는 신호 처리를 수행하고, 헤더(header) 및 페이로드(payload)의 데이터를 검출한다.

수신기는 패킷의 존재 여부를 검출하기 위해, 무선 채널에 패킷이 도착하기 전에 노이즈만 존재하는 구간에서 계산된 노이즈 신호의 크기나 전력을 이용할 수 있다. 이때, 노이즈 및 패킷이 존재하는 구간과 각 신호 처리 간의 타이밍(timing) 불일치로 인해 노이즈 전력의 추정 및 현재 채널에서 패킷의 존재 여부에 대한 정확한 검출이 용이하지 않다.

일실시예에 따르면, 수신기의 패킷 검출 방법은, 수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스와 직교하는 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 노이즈 전력(noise power)을 추정하는 단계; 및 상기 노이즈 전력을 이용하여 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계를 포함한다.

상기 직교 시퀀스는 상기 프리앰블 시퀀스와 상기 직교 시퀀스 간의 위상(phase)과 독립적으로, 상기 프리앰블 시퀀스와의 상관 값이 영('0')이 될 수 있다.

상기 노이즈 전력을 추정하는 단계는, 상기 수신 샘플들 및 상기 프리앰블 시퀀스에 기초하여 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계는, 상기 패킷의 신호 세기 및 상기 노이즈 전력에 기초하여 상기 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계는, 상기 수신 샘플들 및 상기 프리앰블 시퀀스 간의 제1 상관(correlation) 값에 기초한 상기 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 노이즈 전력을 추정하는 단계는, 상기 수신 샘플들 및 상기 직교 시퀀스 간의 제2 상관값에 기초한 상기 노이즈 전력을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 추정된 노이즈 전력을 합산한 결과와 미리 정해진 환산 계수(scaling factor)를 연산하는 단계를 더 포함하고, 상기 검출하는 단계는, 상기 합산한 노이즈 전력과 상기 환산 계수를 연산한 결과와 상기 패킷의 신호 세기를 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과에 기초하여 상기 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 검출하는 단계는, 상기 비교 결과, 상기 패킷의 신호 세기가 더 큰 경우, 상기 패킷이 존재하는 것으로 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 검출하는 단계는, 상기 비교 결과, 상기 패킷의 신호 세기가 더 작거나 같은 경우, 타임 인덱스(time index)를 증가시켜 상관 값을 샘플링하는 상관 윈도우(correlation window) 구간를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 수신기는, 패킷의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스를 상관하는 제1 상관기(correlator); 노이즈 전력을 추정하기 위해, 상기 수신 샘플과 상기 프리앰블 시퀀스에 직교하는 직교 시퀀스를 상관하는 제2 상관기; 및 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하기 위해, 상기 제1 상관기의 결과값 및 상기 제2 상관기의 결과값을 비교하는 비교기(comparator)를 포함한다.

상기 제2 상관기의 결과값을 합산하는 누산기(accumulator)를 더 포함하고, 상기 비교기는, 상기 제1 상관기의 결과값 및 상기 합산된 제2 상관기의 결과값을 비교할 수 있다.

상기 합산된 제2 상관기의 결과값에, 특정 환산 계수를 곱하는 곱셈기(multiplier)를 더 포함하고, 상기 비교기는, 상기 특정 환산 계수를 곱한 결과 및 상기 패킷의 신호 세기를 비교할 수 있다.

상기 수신 샘플들을 쉬프트시키는 쉬프터(shifter)를 더 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 송신기는, 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 프리앰블 시퀀스를 이용하여 송신 패킷을 구성하는 패킷 생성부; 상기 송신 패킷을 변조하는 변조부; 및 상기 변조된 송신 패킷을 송신하는 송신부를 포함한다.

상기 복수 개의 프리앰블 시퀀스들은 상기 프리앰블 시퀀스들 간의 상관 값이 영('0')이 되는 시퀀스들을 포함할 수 있다.

일실시예에 따르면, 수신기는, 송신기로부터 수신된 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스를 상관(correlation)하는 제1 상관기(correlator); 상기 송신기로부터 수신된 수신 샘플과 상기 제1 직교 시퀀스에 직교하는 제2 직교 시퀀스를 상관하는 제2 상관기; 상기 제1 상관기의 결과값 및 상기 제2 상관기의 합산된 결과값을 비교하는 제1 비교기; 상기 제2 상관기의 결과값 및 상기 제1 상관기의 합산된 결과값을 비교하는 제2 비교기; 및 상기 제1 비교기 및 상기 제2 비교기의 비교 결과에 대하여 논리적인 OR 연산을 수행하는 OR 연산기를 포함한다.

상기 제1 상관기의 결과값을 합산하는 제1 누산기(accumulator); 및 상기 제2 상관기의 결과값을 합산하는 제2 누산기를 더 포함할 수 있다.

상기 수신 샘플들을 쉬프트(shift)시키는 쉬프터(shifter)를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 직교 시퀀스 및 상기 제2 직교 시퀀스는, 상기 제1 직교 시퀀스 및 상기 제2 직교 시퀀스 간의 상관 값이 영('0')이 될 수 있다.

도 1은 일실시예에서 이용되는 패킷의 구조를 나타난 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 일실시예에 따른 수신기의 블록도이다.
도 6은 일실시예에 따른 송신 패킷을 송신하는 송신기의 블록도이다.
도 7은 일실시예에 따른 패킷 검출 방법에서 사용되는 프리앰블 시퀀스를 나타낸다.
도 8은 일실시예에 따른 프리앰블 시퀀스 및 직교 시퀀스 간의 상관 신호 처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.
도 10은 다른 실시예에 따른 수신기의 블록도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일반적인 패킷의 구조를 나타난 도면이다.

도 1을 참조하면, 프리앰블(Preamble)(110), 헤더(Header)(130), 및 페이로드(Payload)(150)의 순서로 구성되는 패킷(100)의 구조가 도시된다.

프리앰블(110)은 동기(synchronization)를 맞추거나 혹은 비이상적인 오프셋(offset) 등을 보정하기 위한 것으로서 패킷(100)의 맨 앞에 위치한다. 헤더(130)는 패킷(100)의 송, 수신 포맷(format) 정보 등을 알려주는 부분으로서 패킷(100)의 중간에 구성된다. 페이로드(150)는 실제 의미있는 데이터를 포함하는 부분으로서 패킷(100)의 맨 뒤에 구성된다.

일실시예에서는 프리앰블(110)의 일정 구간에 포함된 시퀀스, 다시 말해 프리앰블 시퀀스에 직교하는 직교 시퀀스를 이용하여 노이즈 전력을 추정하고, 추정한 노이즈 전력에 의해 무선 채널 상에서의 패킷(100)의 존재 여부를 검출할 수 있다. 일실시예에서는 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 직교성을 이용함으로써, 무선 채널 상의 현재 수신 구간에 노이즈만 존재하는지 혹은 원하는 패킷이 존재하는지 여부에 관계없이, 강인하게 패킷의 존재 여부를 검출할 수 있다.

일반적으로, 패킷에 대한 신호 처리 시간과 실제 패킷이 존재하는 구간과의 타이밍 불일치로 인해 원하는 패킷이 존재하는 구간에서 노이즈의 신호 세기를 추정하게 되면, 원하는 패킷의 신호 세기와 노이즈의 신호 세기가 비슷하게 구해 질 수 있다.

패킷의 신호 세기와 노이즈의 신호 세기가 비슷한 경우, 현재 채널에서 패킷의 존재 여부에 대한 신호 처리를 제대로 수행할 수 없다. 이와 같이 패킷의 신호 세기와 노이즈의 신호 세기가 비슷하게 나타나는 상황은 아래와 같은 다양한 경우들에서 발생할 수 있다.

첫째, 수신기가 정확한 송신기의 송신 시점을 알 수 없는 상황에서 송신 시점보다 뒤늦게 수신 모드로 진입했을 경우, 패킷의 신호 세기와 노이즈의 신호 세기가 비슷해 질 수 있다.

둘째, 수신기가 패킷 검출에 성공했다고 하더라도 그 다음에 이어지는 동기 신호 처리에 실패한 경우, 패킷 검출을 위한 신호 처리를 다시 수행해야 하는 상황이 발생할 수 있다. 이때, 패킷이 이미 존재하는 신호 구간에서 노이즈 전력을 추정하는 신호 처리가 잘못 수행되는 경우, 패킷의 신호 세기와 노이즈의 신호 세기가 비슷해 질 수 있다.

셋째, 송수신기(transceiver)에서 송신 모드와 수신 모드 간의 전환에 필요한 소요 시간 때문에 노이즈만 존재하는 구간을 제대로 확보하지 못할 수 있다. 즉, TDD(Time Division Duplex)로 동작하는 통신 시스템에서는 송신과 수신이 서로 다른 시간에서 수행된다. 이러한 시스템에서 송신이 완료된 후 다시 수신이 시작되기까지 소요되는 시간이 긴 경우, 패킷이 이미 도착하고 난 후 노이즈 전력의 추정이 수행될 수 있고 따라서 패킷 검출을 위한 정확한 신호의 처리 수행이 어려워 질 수 있다.

이때, 송신이 완료된 후 다시 수신이 시작되기까지 소요되는 시간은 '송수신 간 턴 어라운드 타임(Tx-to-Rx turnaround time)'이라고 부르며, 통신 표준에서는 일반적으로 만족시켜야 할 수치로 제시한다. 특히, 저전력 저복잡도로 동작하는 송수신기일 경우, 칩(chip)의 동작 클락(clock) 속도가 낮고, 알에프(RF) 및 아날로그(analog) 블록이 안정된 상태로 진입하기까지의 시간에 해당하는 정착 시간(settling time)이 증가한다. 따라서 송, 수신 변환에 소요되는 시간이 증가하게 되며, 이는 패킷 검출 성능 저하로 이어질 수 있다.

이 밖에도, 송신이 완료된 후 다시 수신이 시작되기까지 소요되는 시간이 긴 경우, 패킷의 신호 세기의 추정 및 노이즈 전력의 추정에 시간적으로 지연된 수신 샘플들을 사용해야 하므로 이로 인해 송, 수신기의 복잡도 및 소모 전력이 증가할 수 있다.

일실시예에 따르면, 저전력 저복잡도로 동작하는 송수신기 구조에서 동일한 시간 구간에서 수신된 수신 샘플들을 이용하여 패킷의 신호 세기 및 노이즈 전력을 추정함으로써 송신 모드와 수신 모드 간의 전환 시에 소요되는 시간이 증가할 경우에도 정확하게 패킷을 검출할 수 있다.

도 2는 일실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 2를 참조하면, 일실시예에 따른 수신기는 수신 샘플들 및 송신기가 전송한 프리앰블 시퀀스(preamble sequence)에 직교하는 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 노이즈 전력(noise power)을 추정한다(210).

여기서, 프리앰블 시퀀스는 송신기 및 수신기 간에 미리 약속된, 프리앰블 구간의 시퀀스를 의미하는 것으로서, 송신기가 실제 송신한 신호라는 의미에서 '오리지널 시퀀스(original sequence)' 또는 '오리지널 프리앰블 시퀀스(original preamble sequence)''라고도 부를 수 있다.

직교 시퀀스는 프리앰블 시퀀스와의 상관 값(correlation value)이 영('0')이 되는 시퀀스로 이해될 수 있다. 일실시예에서 사용되는 직교 시퀀스는 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 위상(phase)이 일치하는지 여부와는 독립적으로, 프리앰블 시퀀스와의 직교성이 유지될 수 있다. 이때, 직교 시퀀스는 하나이거나 또는 두 개, 네 개 또는 여덟 개 등과 같은 2의 배수 개가 사용될 수 있다. 일실시예에서 사용되는 직교 시퀀스가 2의 배수 개인 경우, 송신기에서 송신 가능한 프리앰블 시퀀스들 간의 직교성이 만족될 수 있다.

일실시예에서 사용되는 수신 샘플들은 동일한 시간 구간(예를 들어, 1초 내지 3초의 시간 구간)에서 수신기가 송신기로부터 수신한 ADC(Analog-to-Digital Converter) 샘플들일 수 있다. 여기서, '동일한 시간 구간'의 의미에 대하여는 아래에서 설명한다.

수신기는 단계(210)에서 추정된 노이즈 전력을 이용하여 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다(230).

도 3은 다른 실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 수신기는 수신 샘플들 및 프리앰블 시퀀스에 기초하여 패킷의 신호 세기를 추정할 수 있다(310). 수신기는 실제 송신에 사용된 프리앰블 시퀀스를 활용한 제1 상관 값을 통해 패킷의 신호 세기를 추정할 수 있다.

수신기는 수신 샘플들 및 프리앰블 시퀀스와 직교하는 직교 시퀀스를 이용하여 노이즈 전력을 추정할 수 있다(320).

이때, 단계(310) 및 단계(320)에서 사용되는 수신 샘플들은 동일한 시간 구간에 수신된 ADC 샘플들일 수 있다. 본 명세서에 기재된 '동일한 시간 구간에서 수신된'는 의미는 패킷의 신호 세기를 추정하는 데에 이용되는 수신 샘플들과 노이즈 전력을 추정하는 데에 이용되는 수신 샘플들이 시간 차가 없는 같은 시간 구간에서 수신된 것으로 이해될 수 있다.

수신기는 단계(310)에서 추정된 패킷의 신호 세기 및 단계(320)에서 추정된 노이즈 전력에 기초하여 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다(330).

수신기는 프리앰블 시퀀스를 활용한 제1 상관 값을 통해 추정한 패킷의 신호 세기와, 직교 시퀀스를 활용한 제2 상관 값을 통해 주어진 무선 채널에서 추정한 노이즈 전력을 이용하여 패킷의 존재 여부를 검출할 수 있다.

도 4는 다른 실시예에 따른 수신기의 패킷 검출 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 4를 참조하면, 일실시예에 따른 수신기는 수신 샘플들 및 프리앰블 시퀀스 간의 제1 상관(correlation) 값에 기초한 패킷의 신호 세기를 추정할 수 있다(410).

수신기는 수신 샘플들 및 직교 시퀀스 간의 제2 상관값에 기초한 노이즈 전력을 추정할 수 있다(420). 이때, 직교 시퀀스는 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 위상(phase)과 독립적으로, 프리앰블 시퀀스와의 상관 값이 영('0')이 되는 시퀀스일 수 있다. 다시 말해, 직교 시퀀스는 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 위상(phase)이 일치하는지 여부와는 무관하게, 프리앰블 시퀀스와의 상관 값이 영('0')이 되는 시퀀스일 수 있다.

일실시예에서 수신기는 동일한 시간에 수신된 공통의 수신 샘플들(예를 들어, ADC 샘플들)을 이용하여, 실제 송신에 사용된 프리앰블 시퀀스를 활용한 제1 상관값(R1) 및 프리앰블 시퀀스와 직교하는 직교 시퀀스를 활용한 제2 상관값(R2)의 2개의 상관 값들을 구할 수 있다.

제1 상관값(R1)은 송신기에서 프리앰블 구간을 통해 전송한 오리지널 시퀀스에 해당하는 프리앰블 시퀀스 c1(n)과 수신된 ADC 샘플들 x(n)과의 상관(correlation)에 의해 구할 수 있다. 제1 상관값(R1)은 아래의 <수학식 1>을 통해 구할 수 있다.

여기서, n은 수신 샘플에서의 샘플링 타임 인덱스(sampling time index)에 해당하고, N은 통신 시스템에서 주어진 상관 윈도우의 사이즈(correlation window size)에 해당한다.

프리앰블 시퀀스 c1(n)은 송, 수신기 간에 미리 결정되어 약속된 프리앰블 구간의 시퀀스이므로 수신기 또한 동일한 프리앰블 시퀀스를 사용할 수 있다.

제2 상관값(R2)은 직교 시퀀스 c2(n)와 수신된 ADC 샘플들 x(n)과의 상관에 의해 구할 수 있다. 직교 시퀀스 c2(n)는 프리앰블 시퀀스 c1(n)와의 상관 값이 영('0')이 되는, 프리앰블 시퀀스 c1(n)에 직교하는 시퀀스에 해당한다.

제2 상관값(R2)은 아래의 <수학식 2>를 통해 구할 수 있다.

여기서, c2(n)은 c1(n)에 직교하는 직교 시퀀스(orthogonal sequence)이다.

일실시예에서 '직교'의 의미는 프리앰블 시퀀스 및 직교 시퀀스의 상관 값이 타임 인덱스(time index)의 쉬프트(shift)에 무관하게 영('0')을 유지하는 것으로 정의할 수 있다. 시퀀스들 간의 직교는 아래의 <수학식 3>과 같이 표현할 수 있다.

여기서, mod(y, N)는 modulo 연산을 뜻하며, 정수인 y값을 정수인 N값으로 나눌 때 정수로 나누어 떨어지지 않고 남는 나머지를 뜻한다.

<수학식 3>은 두 시퀀스들의 위상이 정확히 일치하는 경우(즉, 위 수식에서 i=0 인 경우) 및 위상이 서로 일치하지 않고 싸이클릭 쉬프트(cyclic shift)된 경우(즉, 위 수식에서 i=1,2, .. ,N-1인 경우)에도 모두 시퀀스들 간의 상관값이 영(zero)를 유지함을 의미한다.

만약, 송신기에서 사용한 프리앰블 시퀀스와 위 직교 조건을 모두 만족하는 직교 시퀀스를 찾기 어려운 경우, 수신기는 상관값이 영에 가까운 근사 직교 시퀀스(near-orthogonal sequence)를 이용할 수도 있다.

수신기는 단계(420)에서 추정된 노이즈 전력을 누적하여 합산할 수 있다(430).

수신 샘플과 프리앰블 시퀀스와의 상관값인 제1 상관값 및 수신 샘플과 직교 시퀀스와의 상관값인 제2 상관값을 모두 구하고 나면, 수신기는 지금까지 구해진 제2 상관값들을 지속적으로 누적하여 더한 합산 값(R3)을 구할 수 있다. 합산 값(R3)는 다음과 같은 <수학식 4>를 통해 구할 수 있다.

여기서, k는 인덱스(index) 값으로서, 앞서 설명한 두 개의 상관값들(R1, R2)을 구할 때마다 1만큼 증가시키는 상관 인덱스에 해당한다. R2(k)는 인덱스 k에서 구해진 제2 상관값에 해당하며, m은 제2 상관값의 계산 횟수에 해당할 수 있다.

수신기는 단계(430)에서 노이즈 전력을 합산한 결과와 미리 정해진 환산 계수(scaling factor)를 연산할 수 있다(440). 수신기는 합산 값(R3)과 미리 정해진 환산 계수를 곱할 수 있다. 여기서, 환산 계수는 패킷의 검출 확률을 높이는데 유리한 값으로서 통신 시스템에서 적절히 조절될 수 있다. 환산 계수는 예를 들어, 통신 시스템에서 조절 가능한 임계 파라미터(threshold parameter) 값에 특정 상수를 곱한 형태일 수 있다.

수신기는 합산한 노이즈 전력과 환산 계수를 연산한 결과와 패킷의 신호 세기를 비교할 수 있다(450). 수신기는 합산 값(R3)과 미리 정해진 환산 계수를 곱한 값을 패킷 신호 세기로 추정한 제1 상관값(R1)과 비교할 수 있다.

수신기는 단계(450)의 비교 결과에 기초하여, 패킷이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 예를 들어, 단계(450)의 비교 결과, 패킷의 신호 세기가 연산 결과(합산한 노이즈 전력과 환산 계수를 연산한 결과)보다 더 큰 경우, 수신기는 패킷 존재의 검출이 성공하였다고 판단할 수 있다(460). 이후, 수신기는 패킷 검출을 위한 신호 처리를 종료할 수 있다.

단계(450)의 비교 결과, 패킷의 신호 세기가 연산 결과보다 더 작거나 같은 경우, 수신기는 타임 인덱스(time index)를 증가시켜 상관 값을 샘플링하는 상관 윈도우(correlation window) 구간을 갱신할 수 있다(470).

수신기는 수신된 ADC 샘플들의 타임 인덱스를 다음(next) 시간 구간으로 쉬프트(shift)시켜 새로운 상관 윈도우(correlation window)를 구성할 수 있다. 이후, 수신기는 갱신된 상관 윈도우 구간, 즉 새로운 상관 윈도우 구간에 대하여 패킷 검출이 성공했다고 판단될 때까지 단계(410) 및 그 이후의 과정을 반복 수행할 수 있다. 상술한 신호 처리 과정을 블록도로 나타내면 도 5와 같다.

도 5는 일실시예에 따른 단수 개의 직교 시퀀스를 이용하는 수신기의 블록도이다.

도 5를 참조하면, 일실시예에 따른 수신기(500)는 제1 상관기(correlator)(520), 제2 상관기(530), 비교기(Comparator)(550)를 포함한다. 또한, 수신기(500)는 쉬프터(Shifter)(510), 및 누산기(Accumulator)(540)를 더 포함할 수 있다.

쉬프터(510)는 수신 샘플들을 상관 인덱스 값에 따라 예를 들어, 한 비트씩 오른쪽으로 쉬프트시킬 수 있다.

제1 상관기(520)는 패킷의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스를 상관(correlation)한다.

제2 상관기(530)는 노이즈 전력을 추정하기 위해, 수신 샘플들 및 프리앰블 시퀀스에 직교하는 직교 시퀀스를 상관한다.

비교기(550)는 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하기 위해, 제1 상관기(520)의 결과값 및 제2 상관기(530)의 결과값을 비교한다. 비교기(550)은 제1 상관기(520)의 결과값 및 제2 상관기(530)의 결과값을 비교하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다.

누산기(540)는 제2 상관기(530)의 결과값들(상관값들)을 합산할 수 있다. 이때, 비교기(550)는 제1 상관기(520)의 결과값 및 합산된 제2 상관기(530)의 결과값을 비교할 수 있다.

일실시예에서 누산기(540)를 이용하여 제2 상관기(530)의 결과값들을 합산하는 이유는 다음과 같다.

노이즈 전력의 추정은 신호 전력의 추정과는 달리, 무작위적으로 랜덤(random)하게 변하는 성질이 있다. 그러므로, 일실시예에서는 직교 시퀀스와의 상관(correlation)을 노이즈 전력으로 최종 활용하기 전에 지속적으로 합산(accumulation)함으로써 불규칙하게 변하는 랜덤한 특성을 감소시킬 수 있다.

실시예에 따라서, 상관값들을 합산하는 대신에, 일정한 구간 동안의 샘플값들을 입력으로 하는 디지털 로우 패스 필터(digital low pass filter)를 사용하여 노이즈 전력의 랜덤한 특성을 감소시킬 수도 있다.

수신기(500)는 누산기(540)에서 합산된 제2 상관기(530)의 결과값에, 미리 정해진 환산 계수를 곱하는 곱셈기(multiplier)(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 이때, 비교기(550)는 곱셈기에서 미리 정해진 환산 계수를 곱한 결과 및 패킷의 신호 세기를 비교할 수 있다.

도 6은 일실시예에 따른 송신 패킷을 송신하는 송신기의 블록도이다.

도 6을 참조하면, 프리앰블 시퀀스가 한 개인 경우, 송신 패킷을 구성하기 위한 송신기(600)의 구조가 도시된다.

송신기(600)는 패킷 생성기(packet generator)(610), 변조기(modulator)(630) 및 송신부(650)를 포함할 수 있다.

패킷 생성기(610)는 송신 패킷을 생성하며, 프리앰블 생성기(preamble generator)(611), 헤더 생성기(header generator)(613), 페이로드 생성기(payload generator)(615), 및 결합기(concatenator)(617)를 포함할 수 있다.

프리앰블 생성기(611)는 프리앰블 시퀀스를 이용하여 송신 패킷의 프리앰블을 구성할 수 있다. 이때, 프리앰블 시퀀스는 단수 개일 수 있다.

헤더 생성기(613)는 송신 패킷의 헤더를 생성할 수 있다.

페이로드 생성기(615)는 송신 패킷을 통해 전달하고자 하는 데이터 혹은 정보 등을 포함하는 페이로드를 구성할 수 있다.

결합기(617)는 프리앰블 생성기(611), 헤더 생성기(613) 및 페이로드 생성기(615)에서 생성된 프리앰블, 헤더, 및 페이로드를 결합하여 하나의 송신 패킷으로 구성할 수 있다.

변조기(630)는 결합기(617)에서 결합된 송신 패킷을 변조할 수 있다.

송신부(650)는 변조된 송신 패킷을 기저 대역(baseband)을 통해 송신할 수 있다.

도 7은 일실시예에 따른 패킷 검출 방법에서 사용되는 프리앰블 시퀀스를 나타낸다.

도 7을 참조하면, 송신기와 수신기 간에 미리 약속된 프리앰블 시퀀스(730) 및 실제 송신 파형(710)이 도시된다.

송신하고자 하는 원소가 '1'일 경우, 송신기는 가우시안(Gaussian) 모양의 파형을 발생시켜서 송신하고, '-1'일 경우 어떠한 신호도 발생시키지 않는다고 가정하자.

송신기가 프리앰블 시퀀스(730)를 제1 구간(701) 및 제2 구간(703)에서 반복시켜 송신 신호를 발생시키면 베이스밴드의 송신 파형(710)이 생성될 수 있다. 이때, 송신 파형(710)의 위에 표시된 수치는 각 구간의 송신 파형에서 가운데 부분에 해당하는 매그니튜드(magnitude)를 나타낸다.

수신기는 프리앰블 시퀀스(730)를 한 비트씩 쉬프트시켜 수신 샘플값들과 상관시킬 수 있다. 이때, 프리앰블 시퀀스(730)는 예를 들어, 쉬프터(도 5의 510 참조)에 의해 상관 인덱스에 따라 한 비트씩 오른쪽으로 쉬프트될 수 있다.

도 8은 일실시예에 따른 프리앰블 시퀀스 및 직교 시퀀스 간에 직교(orthogonality) 조건이 만족됨을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 베이스밴드의 송신 파형(810), 프리앰블 시퀀스(830) 및 프리앰블 시퀀스(830)에 직교하는 직교 시퀀스(850)가 도시된다. 프리앰블 시퀀스(830)는 제1 구간(801) 및 제2 구간(803)에서 반복될 수 있다.

예를 들어, 프리앰블 시퀀스(c1) 및 직교 시퀀스(c2)가 다음과 같다고 가정하자.

송신 파형(810)이 수신되면, 수신기는 수신된 ADC 샘플값들과 프리앰블 시퀀스 간의 상관값(correlation value)을 구할 수 있다. 이때, ADC 샘플값들과 프리앰블 시퀀스 간의 시간 동기가 정확히 맞는다면, 수신기는 큰 상관 값을 얻지만, 시간 동기가 정확히 맞지 않으면, 수신기는 작은 상관 값을 얻는다.

일실시예에 따른 수신기는 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 직교성을 유지함으로써 송신기로부터 수신한 ADC 샘플값들과 직교 시퀀스 간의 상관을 구하는 경우, 시간 동기가 정확히 맞는 경우뿐만 아니라, 정확히 맞지 않는 경우에도 일정한 상관값을 얻을 수 있다. 이는 모두 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 직교성으로 인해 신호 성분은 제거되고 노이즈 성분만 남게 되기 때문이다.

즉, 도면 부호 870에 도시된 것과 같이 프리앰블 시퀀스(c1)와 직교 시퀀스(c2)의 상관 값이 항상 영(zero)을 유지한다면, 아직 시간 동기가 맞춰지지 않은 프리앰블 구간에서의 시간 동기 여부에 관계없이 ADC 샘플과 직교 시퀀스와의 상관값은 신호 성분이 제거된 노이즈 성분들로만 이루어진 값으로 볼 수 있다. 이러한 이유 때문에, 일실시예에서는 현재 수신 구간에 패킷이 존재하는지 또는 노이즈가 존재하는지 여부에 무관하게, 노이즈 전력을 추정하여 패킷을 검출할 수 있다.

또한, 일실시예에서는 노이즈 전력을 추정하는 데에 사용되는 ADC 샘플들과 패킷의 신호 세기(또는 패킷 전력)를 추정하는 데에 사용되는 ADC 샘플들의 수신 구간을 시간축에서 서로 다르게 하지 않고 동일하게 설정할 수 있다.

이때, 유의할 점은 아직 동기가 맞춰지지 않은 프리앰블 구간에서 패킷 검출을 수행하고 있는 상황이므로, 수신기가 실제 수신한 프리앰블 시퀀스와 직교 시퀀스 간의 시간축에서의 위상은 일치하지 않은 상태이거나 혹은 우연히 일치할 수도 있는 상태이다.

일실시예에서는 직교 시퀀스와 위상이 어긋나는 경우뿐만 아니라 위상이 일치했을 경우에도 모두 상관없이 상관의 직교성이 유지되는 직교 시퀀스를 사용하고, 이로 인해 얻어지는 상관값을 노이즈 전력으로 추정할 수 있다. 여기서, 위상이 어긋나는 경우는 프리앰블 시퀀스가 사이클릭 쉬프트(cyclic shift)된 경우로 이해할 수 있다.

도 9는 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.

도 9를 참조하면, 서로 직교하는 두 개의 프리앰블 시퀀스들 중 한 개를 선택하여 송신 패킷을 구성하는 송신기(900)의 구조가 도시된다. 이때, 프리앰블 시퀀스들은 서로 간의 상관값이 영('0')이 되는 직교 시퀀스들에 해당하므로 '제1 직교 시퀀스' 및 '제2 직교 시퀀스'라고 부를 수 있다.

송신기(900)는 선택부(910), 패킷 생성부(930), 변조부(950) 및 송신부(970)를 포함한다.

선택부(910)는 복수 개의 프리앰블 시퀀스들(여기서는 직교 시퀀스들) 중 어느 하나의 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있다. 이때, 복수 개의 프리앰블 시퀀스들은 '제1 직교 시퀀스' 및 '제2 직교 시퀀스'일 수 있다.

선택부(910)는 채널 상태에 따라 혹은 전송해야 하는 페이로드의 포맷에 따라 특정한 방식을 사용하여 어느 하나의 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있다.

예를 들면, 각 프리앰블 시퀀스의 주기를 반복되는 최소 구간의 원소수라고 정의한다면, 선택부(910)는 보다 높은 데이터 전송률에 해당하는 페이로드의 포맷 전송 시에, 주기가 보다 작은 프리앰블 시퀀스를 선택하는 방식을 사용할 수 있다.

패킷 생성부(930)는 선택부(910)에서 선택된 프리앰블 시퀀스를 이용하여 송신 패킷을 구성한다. 실시예에 따라서 송신기(900)는 선택부(910)를 거치지 않고, 패킷 생성부(930)가 직접 선택부(910)와 동일한 방식으로 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 어느 하나를 선택하도록 할 수도 있다. 이러한 경우, 선택부(910)는 생략될 수 있다.

변조부(950)는 송신 패킷을 변조한다.

송신부(970)는 변조된 송신 패킷을 송신한다.

도 10은 다른 실시예에 따른 수신기의 블록도이다.

도 10을 참조하면, 프리앰블 구간에서 두 개의 서로 직교하는 시퀀스들이 사용 가능한 경우에 패킷을 검출하는 수신기(1000)의 구조가 도시된다. 이하에서는 송신기에서 사용 가능한 서로 직교하는 프리앰블 시퀀스들을 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스라고 부르기로 한다. 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스는 송신기 및 수신기 간에 미리 약속된 시퀀스일 수 있다.

수신기(1000)는 쉬프터(1010), 제1 상관기(1020), 제2 상관기(1030), 제1 누산기(1040), 제2 누산기(1050), 제1 비교기(1060), 제2 비교기(1070), 및 OR 연산기(1080)를 포함할 수 있다.

쉬프터(1010)는 수신 샘플들을 상관 인덱스에 따라 쉬프트(shift)시킬 수 있다. 여기서, 수신 샘플들은 ADC 샘플들일 수 있다.

제1 상관기(1020)는 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스를 상관(correlation)한다. 이때, 제1 상관기(1020)는 쉬프터(1010)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들을 제1 직교 시퀀스와 상관하여 제1 상관값을 구할 수 있다.

제2 상관기(1030)는, 수신 샘플과 제1 직교 시퀀스에 직교하는 제2 직교 시퀀스를 상관한다. 제2 상관기(1030) 또한 제1 상관기(1020)와 마찬가지로, 쉬프터(1010)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들과 제2 직교 시퀀스를 상관하여 제2 상관값을 구할 수 있다.

이때, 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스는 서로 간의 상관값이 영('0')이 되는 시퀀스들일 수 있다.

제1 누산기(1040)는 제1 상관기(1020)의 결과값을 합산할 수 있다.

제2 누산기(1050)는 제2 상관기(1030)의 결과값을 합산할 수 있다.

제1 비교기(1060)는 제1 상관기(1020)의 결과값 및 제2 누산기(1050)를 통해 합산된 제2 상관기(1030)의 결과값을 비교한다. 제1 비교기(1060)는 제1 상관기(1020)의 결과값 및 제2 누산기(1050)를 통해 합산된 제2 상관기(1030)의 결과값을 비교하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다.

제2 비교기(1070)는 제2 상관기(1030)의 결과값 및 제1 누산기(1040)를 통해 합산된 제1 상관기(1020)의 결과값을 비교한다. 제2 비교기(1070)는 제2 상관기(1030)의 결과값 및 제1 누산기(1040)를 통해 합산된 제1 상관기(1020)의 결과값을 비교하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다.

OR 연산기(1080)는 제1 비교기(1060)의 비교 결과 및 제2 비교기(1070)의 비교 결과에 대하여 논리적인 OR 연산을 수행한다.

수신기(1000)는 OR 연산기(1080)의 연산 결과에 따라 패킷 존재 여부를 검출할 수 있다. 수신기(1000)는 패킷이 제1 상관기(1020) 및 제2 상관기(1030) 중 어디로 수신되었는지를 알 수 없으므로 제1 상관기(1020) 및 제2 상관기(1030)에서 동시에 연산을 수행하고, OR 연산기(1080)를 통해 그 결과 각각을 OR 연산하여 패킷의 존재 유무를 판별할 수 있다.

이하에서는 일실시예에 따른 송신기가 프리앰블 구간에서 사용하는 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 어느 하나를 선택하여 송신한 경우에 수신기(1000)가 패킷을 검출하는 방법에 대하여 설명한다.

수신기(1000)는 송신기가 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 어느 프리앰블 시퀀스를 송신했는지 모르는 상황에서 이를 검출해야 할 수도 있다. 이러한 경우, 수신기(1000)는 송신기가 송신 가능한 복수 개의 프리앰블 시퀀스들을 서로 직교성(orthogonality)을 가지는 직교 시퀀스들로 설정할 수 있다.

수신기(1000)는 복수 개의 직교 시퀀스들을 이용하여 노이즈 전력을 추정하고, 추정된 노이즈 전력을 이용하여 패킷을 검출할 수 있다.

예를 들어, 송신단에서 프리앰블 구간에 사용 가능한 시퀀스가 제1 직교 시퀀스(orthogonal sequence 1) 혹은 제2 직교 시퀀스(orthogonal sequence 2)라고 가정하자.

송신기가 다수의 직교 프리앰블(예를 들어, 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스) 중 하나를 선택하여 송신하는 경우, 수신기(1000)는 송신기가 제1 직교 시퀀스와 제2 직교 시퀀스 중 어느 시퀀스를 전송했는지 모를 수 있다.

다시 말해, 수신기(1000)는 송신기가 제1 직교 시퀀스를 선택하여 패킷을 송신했는지 또는 제2 직교 시퀀스를 선택하여 송신했는지 알 수 없으므로, 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스를 모두 사용하여 패킷 수신 여부를 확인할 수 있다.

제1 상관기(1020) 및 제2 상관기(1030)는 각각 패킷의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스를 상관하여 제1 상관값 및 제2 상관값을 구할 수 있다.

또한, 수신기(1000)의 제1 누산기(1040) 및 제2 누산기(1050)은 각각 노이즈의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스 및 제2 직교 시퀀스를 제1 상관기(1020) 및 제2 상관기(1030)를 통해 상관한 결과값으로 제1 누산값 및 제2 누산값을 구할 수 있다.

제1 비교기(1060)는 제1 상관값 및 제1 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다. 제2 비교기(1070) 또한 제2 상관값 및 제2 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다.

제1 비교기(1060) 및 제2 비교기(1070)의 비교 결과는 OR 연산기(1080)에게 전달될 수 있다.

송신기가 송신한 시퀀스를 제1 직교 시퀀스라고 가정하면, 수신기(1000)는 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스와의 상관값을 원하는 패킷의 신호 세기로 간주하고, 수신 샘플들과 제2 직교 시퀀스와의 상관값을 노이즈의 신호 세기로 간주하여 이들을 제1 비교기(1060)를 통해 비교할 수 있다.

또한, 송신기가 송신한 시퀀스를 제2 직교 시퀀스라고 가정하면, 수신기(1000)는 수신 샘플들과 제2 직교 시퀀스와의 상관값을 원하는 패킷의 신호 세기로 간주하고, 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스와의 상관값을 노이즈의 신호 세기로 간주하여 이들을 제2 비교기(1070)를 통해 비교할 수 있다.

여기서, 비교기들(1060,1070)을 통한 비교를 수행하기 전에, 수신기(1000)는 노이즈의 신호 세기로 간주되는 각각의 값의 랜덤한 성질을 평균이 되도록(average out) 하기 위해, 누산기들(1040,1050) 또는 로우 패스 필터 등을 추가적으로 사용할 수 있다.

수신기(1000)는 제1 비교기(1060) 및 제2 비교기(1070)의 비교 결과를 통해 어느 한쪽의 비교기에서라도 패킷의 신호 세기가 더 크다고 판단되었다면, OR 연산기(1080)의 논리적 OR 연산을 적용하여 패킷이 검출되었다고 판단할 수 있다.

도 11은 다른 실시예에 따른 송신기의 블록도이다.

도 11을 참조하면, 서로 직교하는 네 개의 프리앰블 시퀀스들 중 한 개를 선택하여 송신 패킷을 구성하는 송신기(1100)의 구조가 도시된다. 이때, 송신기(1100)에서 사용 가능한 프리앰블 시퀀스들은 서로 간의 상관값이 영('0')이 되는 직교 시퀀스들에 해당할 수 있다.

예를 들어, 프리앰블 구간에서 아래와 같은 서로 다른 네 개의 직교 시퀀스들(c1, c2, c3, c4)이 사용 가능하다고 하자. 송신기는 네 개의 직교 시퀀스들(c1, c2, c3, c4) 중 어느 하나를 선택하여 송신 패킷을 전송할 수 있다. 이때, 서로 다른 네 개의 코드 시퀀스들은 서로 직교할 수 있다.

이하에서 송신기(1100)에서 사용 가능한 서로 직교하는 네 개의 프리앰블 시퀀스들을 제1 직교 시퀀스(c1), 제2 직교 시퀀스(c2), 제3 직교 시퀀스(c3) 및 제4 직교 시퀀스(c4) 라고 부르기로 한다.

송신기(1100)는 패킷 생성부(1130), 변조부(1150) 및 송신부(1170)를 포함할 수 있다.

패킷 생성부(1130)는 프리앰블 생성기(1131), 헤더 생성기(1133), 페이로드 생성기(1135), 및 결합기(concatenator)(1137)를 포함할 수 있다. 또한, 패킷 생성부(1130)는 선택부(1110)를 더 포함할 수 있다.

선택부(1110)는 제1 직교 시퀀스(c1), 제2 직교 시퀀스(c2), 제3 직교 시퀀스(c3) 및 제4 직교 시퀀스(c4) 중 어느 하나의 직교 시퀀스를 선택할 수 있다. 선택부(1110)는 채널 상태에 따라 혹은 전송해야 하는 페이로드의 포맷에 따라 특정한 방식을 사용하여 어느 하나의 프리앰블 시퀀스를 선택할 수 있다.

예를 들어, 각 프리앰블 시퀀스의 주기를 반복되는 최소 구간의 원소수라고 정의한다면, 선택부(1110)는 보다 높은 데이터 전송률에 해당하는 페이로드의 포맷 전송 시에, 프리앰블 시퀀스의 주기가 보다 작은 프리앰블 시퀀스를 선택하는 방식을 사용할 수 있다.

프리앰블 생성기(1131)는 선택부(1110)에서 선택된 직교 시퀀스를 이용하여 송신 패킷의 프리앰블을 생성할 수 있다.

헤더 생성기(1133)는 송신 패킷의 헤더를 생성할 수 있다.

페이로드 생성기(1135)는 송신 패킷을 통해 전달하고자 하는 데이터 혹은 정보 등을 포함하는 페이로드를 구성할 수 있다.

결합기(1137)는 프리앰블 생성기(1131), 헤더 생성기(1133) 및 페이로드 생성기(1135)에서 생성된 프리앰블, 헤더, 및 페이로드를 결합하여 송신 패킷을 구성할 수 있다.

변조기(1150)는 결합기(1137)에서 결합된 송신 패킷을 변조할 수 있다.

송신부(1170)는 변조된 송신 패킷을 베이스밴드(baseband)를 통해 송신할 수 있다.

도 12는 다른 실시예에 따른 수신기의 블록도이다.

도 12를 참조하면, 송신기에서 서로 다른 4개의 프리앰블 시퀀스들 중 하나가 선택되어 전송되는 경우에 패킷을 검출하는 수신기(1200)의 구조가 도시된다.

송신기에서 사용 가능한 4개의 프리앰블 시퀀스들은 서로 직교하며, 서로 간의 상관값이 영('0')이 되는 직교 시퀀스들에 해당할 수 있다.

이하에서는 서로 직교하는 4개의 프리앰블 시퀀스들을 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스 및 제4 직교 시퀀스라고 부르기로 한다. 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스 및 제4 직교 시퀀스는 송신기 및 수신기 간에 미리 약속된 시퀀스일 수 있다.

수신기(1200)는 쉬프터(1205), 제1 상관기(1210), 제2 상관기(1215), 제3 상관기(1220), 제4 상관기(1225), 제1 누산기(1230), 제2 누산기(1235), 제3 누산기(1240), 제4 누산기(1245), 제1 비교기(1250), 제2 비교기(1255), 제3 비교기(1260), 제4 비교기(1265) 및 OR 연산기(1270)를 포함할 수 있다.

쉬프터(1205)는 수신 샘플들을 상관 인덱스에 따라 쉬프트(shift)시킬 수 있다. 여기서, 수신 샘플들은 ADC 샘플들일 수 있다.

제1 상관기(1210)는 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스를 상관(correlation)한다. 이때, 제1 상관기(1210)는 쉬프터(1205)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들을 제1 직교 시퀀스와 상관하여 제1 상관값을 구할 수 있다.

제2 상관기(1215)는 수신 샘플과 제1 직교 시퀀스에 직교하는 제2 직교 시퀀스를 상관한다. 제2 상관기(1215) 또한 제1 상관기(1210)와 마찬가지로, 쉬프터(1205)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들과 제2 직교 시퀀스를 상관하여 제2 상관값을 구할 수 있다.

제3 상관기(1220)는 수신 샘플들과 제3 직교 시퀀스를 상관(correlation)한다. 이때, 제3 상관기(1220)는 쉬프터(1205)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들을 제3 직교 시퀀스와 상관하여 제3 상관값을 구할 수 있다.

제4 상관기(1225)는 수신 샘플과 제4 직교 시퀀스를 상관한다. 이때, 제4 상관기(1225) 또한 쉬프터(1205)에 의해 쉬프트된 수신 샘플들과 제4 직교 시퀀스를 상관하여 제4 상관값을 구할 수 있다.

제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스 및 제4 직교 시퀀스는 서로 간의 상관값이 영('0')이 되는 시퀀스들일 수 있다.

제1 누산기(1230)는 제1 상관기(1210)의 결과값을 합산할 수 있다.

제2 누산기(1235)는 제2 상관기(1215)의 결과값을 합산할 수 있다.

제3 누산기(1240)는 제3 상관기(1220)의 결과값을 합산할 수 있다.

제4 누산기(1245)는 제4 상관기(1225)의 결과값을 합산할 수 있다.

제1 비교기(1250)는 제1 상관기(1210)의 결과값 및 제2 누산기(1235)를 통해 합산된 제2 상관기(1215)의 결과값을 비교한다.

제2 비교기(1255)는 제2 상관기(1215)의 결과값 및 제1 누산기(1230)를 통해 합산된 제1 상관기(1210)의 결과값을 비교한다.

제3 비교기(1260)는 제3 상관기(1220)의 결과값 및 제4 누산기(1245)를 통해 합산된 제4 상관기(1225)의 결과값을 비교한다.

제4 비교기(1265)는 제4 상관기(1225)의 결과값 및 제3 누산기(1240)를 통해 합산된 제3 상관기(1220)의 결과값을 비교한다.

OR 연산기(1270)는 제1 비교기(1250), 제2 비교기(1255), 제3 비교기(1260), 및 제4 비교기(1265)의 비교 결과에 대하여 논리적인 OR 연산을 수행한다. 수신기(1200)는 비교기들(1250,1255,1260,1265)의 비교 결과를 통해 어느 한쪽에서라도 패킷의 신호 세기가 더 크다고 판단되었다면, 패킷이 검출되었다고 판단할 수 있다.

예를 들어, 송신단에서 프리앰블 구간에 사용 가능한 시퀀스가 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스, 및 제4 직교 시퀀스라고 가정하자.

송신기가 다수의 직교 프리앰블(예를 들어, 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스, 및 제4 직교 시퀀스) 중 하나를 선택하여 송신하는 경우, 수신기(1200)는 송신기가 어느 것을 전송했는지 모를 수 있다.

다시 말해, 수신기(1200)는 송신기가 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스, 및 제4 직교 시퀀스 중 어느 것을 선택하여 패킷을 송신했는지 알 수 없으므로, 이들 모두를 사용하여 패킷 수신 여부를 확인할 수 있다.

제1 상관기(1210), 제2 상관기(1215), 제3 상관기(1220) 및 제4 상관기(1225)는 각각 패킷의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스 및 제4 직교 시퀀스를 상관하여 제1 상관값, 제2 상관값, 제3 상관값 및 제4 상관값을 구할 수 있다.

또한, 제1 누산기(1230), 제2 누산기(1235), 제3 누산기(1240), 및 제4 누산기(1245)는 각각 노이즈의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들과 제1 직교 시퀀스, 제2 직교 시퀀스, 제3 직교 시퀀스 및 제4 직교 시퀀스를 제1 누산기(1230), 제2 누산기(1235), 제3 누산기(1240) 및 제4 누산기(1245)를 통해 상관한 결과값으로 제1 누산값, 제2 누산값, 제3 누산값 및 제4 누산값을 구할 수 있다.

제1 비교기(1250)는 제1 상관값 및 제2 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다. 제2 비교기(1255)는 제2 상관값 및 제1 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다. 제3 비교기(1260)는 제3 상관값 및 제4 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다. 제4 비교기(1265)는 제4 상관값 및 제3 누산값 의 비교를 수행하여 '0' 또는 '1'을 출력할 수 있다.

제1 비교기(1250), 제2 비교기(1255), 제3 비교기(1260), 및 제4 비교기(1265)의 비교 결과는 OR 연산기(1270)에게 전달될 수 있다.

이상 도 2 내지 도 12를 통해 설명한 송, 수신기의 동작은 송신기가 예를 들어, 8개 또는 16 개 등과 같이 2배수의 서로 다른 복수 개의 프리앰블 시퀀스들 중 어느 하나를 선택하여 송신하고, 수신기가 수신한 패킷을 검출하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

500: 수신기
510: 쉬프터(Shifter)
520: 제1 상관기(correlator)
530: 제2 상관기
540: 누산기(Accumulator)
550: 비교기(Comparator)

Claims (20)

1. 수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스에 기초하여 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계;
   상기 수신 샘플들 및 상기 프리앰블 시퀀스와 직교하는 직교 시퀀스(orthogonal sequence)를 이용하여 노이즈 전력(noise power)을 추정하는 단계; 및
   상기 패킷의 신호 세기 및 상기 노이즈 전력을 이용하여 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계
   를 포함하고,
   상기 직교 시퀀스는
   상기 프리앰블 시퀀스와 상기 직교 시퀀스 사이에서 발생 가능한 위상 차이들에 기초하여 계산되는, 상기 프리앰블 시퀀스와 상기 직교 시퀀스 사이의 상관 값들이 미리 정해진 값 이하를 가지도록 결정되는, 수신기의 패킷 검출 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 직교 시퀀스는
   하기 수학식에 기초하여 결정되는, 수신기의 패킷 검출 방법.
   [수학식]
   

   

   
   여기서, c1은 상기 프리앰블 시퀀스이고, c2는 상기 직교 시퀀스이며, mod()는 모듈로 연산이고, N은 상관 윈도우(correlation window)의 사이즈이며, n은 샘플링 타임 인덱스(sampling time index)이고, i는 상기 프리앰블 시퀀스 및 상기 직교 시퀀스 사이의 위상 차이를 지시하는 인덱스임.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계는,
   상기 패킷의 신호 세기 및 상기 노이즈 전력에 기초하여 상기 무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계는,
   상기 수신 샘플들 및 상기 프리앰블 시퀀스 간의 제1 상관(correlation) 값에 기초한 상기 패킷의 신호 세기를 추정하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 노이즈 전력을 추정하는 단계는,
   상기 수신 샘플들 및 상기 직교 시퀀스 간의 제2 상관값에 기초한 상기 노이즈 전력을 추정하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 추정된 노이즈 전력을 합산한 결과와 미리 정해진 환산 계수(scaling factor)를 연산하는 단계
   를 더 포함하고,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 합산한 노이즈 전력과 상기 환산 계수를 연산한 결과와 상기 패킷의 신호 세기를 비교하는 단계; 및
   상기 비교 결과에 기초하여 상기 패킷이 존재하는지 여부를 검출하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 비교 결과, 상기 패킷의 신호 세기가 더 큰 경우, 상기 패킷이 존재하는 것으로 검출하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 검출하는 단계는,
   상기 비교 결과, 상기 패킷의 신호 세기가 더 작거나 같은 경우, 타임 인덱스(time index)를 증가시켜 상관 값을 샘플링하는 상관 윈도우(correlation window) 구간를 갱신하는 단계
   를 포함하는, 수신기의 패킷 검출 방법.
10. 제1항 내지 제2항, 및 제4항 내지 제9항 중에서 어느 하나의 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
11. 패킷의 신호 세기를 추정하기 위해, 수신 샘플들 및 송신기의 프리앰블 시퀀스를 상관(correlation)하는 제1 상관기(correlator);
    노이즈 전력을 추정하기 위해, 상기 수신 샘플과 상기 프리앰블 시퀀스에 직교하는 직교 시퀀스를 상관하는 제2 상관기; 및
    무선 채널 상에 패킷이 존재하는지 여부를 검출하기 위해, 상기 제1 상관기의 결과값 및 상기 제2 상관기의 결과값을 비교하는 비교기(comparator)
    를 포함하고,
    상기 직교 시퀀스는
    상기 프리앰블 시퀀스와 상기 직교 시퀀스 사이에서 발생 가능한 위상 차이들에 기초하여 계산되는, 상기 프리앰블 시퀀스와 상기 직교 시퀀스 사이의 상관 값들이 미리 정해진 값 이하를 가지도록 결정되는, 수신기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 상관기의 결과값을 합산하는 누산기(accumulator)
    를 더 포함하고,
    상기 비교기는,
    상기 제1 상관기의 결과값 및 상기 합산된 제2 상관기의 결과값을 비교하는, 수신기.
13. 제12항에 있어서,
    상기 합산된 제2 상관기의 결과값에, 특정 환산 계수를 곱하는 곱셈기( multiplier)를 더 포함하고,
    상기 비교기는,
    상기 특정 환산 계수를 곱한 결과 및 상기 패킷의 신호 세기를 비교하는, 수신기.
14. 제11항에 있어서,
    상기 수신 샘플들을 쉬프트시키는 쉬프터(shifter)
    를 더 포함하는, 수신기.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

Images