KR20130109045A - 분산 네트워크에서의 주파수 동기화 방법 - Google Patents

분산 네트워크에서의 주파수 동기화 방법 Download PDF

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KR20130109045A
KR20130109045A KR1020130030015A KR20130030015A KR20130109045A KR 20130109045 A KR20130109045 A KR 20130109045A KR 1020130030015 A KR1020130030015 A KR 1020130030015A KR 20130030015 A KR20130030015 A KR 20130030015A KR 20130109045 A KR20130109045 A KR 20130109045A
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Abstract

본 발명은 분산 네트워크에 포함된 노드의 반송파 주파수 동기화 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 옵셋 추정부, 옵셋 평균값 계산부, 주파수 조정값 계산부를 포함하는 반송파 주파수 동기화 장치는, 노드에 인접한 복수의 인접 노드로부터 프리앰블을 수신하는 단계, 수신한 프리앰블로부터 반송파 주파수의 옵셋(offset)을 복수의 인접 노드 마다 각각 추정하는 단계, 추정한 옵셋의 평균값을 계산하는 단계, 평균값을 이용하여 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계, 그리고 조정값을 바탕으로 노드의 반송파 주파수를 조정하는 단계를 통해 반송파 주파수를 조정한다.

Description

분산 네트워크에서의 주파수 동기화 방법 {Method of frequency synchronization of distributed networks}
본 발명은 분산 네트워크에서의 주파수 동기화 방법에 관한 것이다.
직교 주파수 분할 다중화 접속(orthogonal frequency division multiple access, OFDMA) 기반 시스템에서는 각 노드의 이동속도, 오실레이터(oscillator) 오차, 추정 오차 등에 의해 주파수 옵셋(offset)이 발생할 수 있다. 이러한 주파수 옵셋은 노드 간 간섭을 발생시켜 전체 시스템의 성능을 열화시킨다.
특히 다수의 노드가 존재하는 분산 네트워크에서는, 각 노드가 모든 인접 노드들과 각각 동기화를 수행해야 하고, 어느 한 노드에 대해서 동기화 되었다 하더라도 동기화 되지 않은 다른 인접 노드에 의해서 간섭이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 분산 네트워크에 적용할 수 있는 유동적이고 유기적인 주파수 옵셋 동기화 방법를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 분산 네트워크에 포함된 노드의 반송파 주파수 동기화 방법이 제공된다. 상기 반송파 주파수 동기화 방법은, 노드에 인접한 복수의 인접 노드로부터 프리앰블을 수신하는 단계, 수신된 프리앰블로부터 상기 반송파 주파수의 옵셋(offset)을 상기 복수의 인접 노드 마다 각각 추정하는 단계, 상기 추정된 옵셋의 평균값을 계산하는 단계, 상기 평균값을 통해 상기 반송파 주파수의 조정값을 상기 복수의 인접 노드 전체에 대하여 계산하는 단계, 그리고 상기 조정값을 바탕으로 상기 노드의 반송파 주파수를 조정하는 단계를 포함한다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법에서 상기 인접 노드는, 상기 노드가 상기 복수의 인접 노드 중 특정 노드로부터 미리 정해진 횟수 이상 프리앰블을 수신한 경우, 상기 특정 노드일 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법에서 상기 인접 노드는, 상기 분산 네트워크가 계층 구조일 때, 상기 노드의 원홉(one-hop) 노드 중 범지구 위치결정 시스템(global positioning system, GPS)을 포함하는 노드 또는 상기 GPS를 포함하는 노드와 동기화된 노드일 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법은, 상기 조정값과 상기 평균값을 통하여 상기 반송파 주파수의 조정 요청값을 계산하고, 계산된 조정 요청값을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법은, 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트하는 단계, 그리고 업데이트된 평균값 계산 횟수를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법에서 상기 조정값을 계산하는 단계는, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 계산된 상기 조정 요청값을 수신하는 단계, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 업데이트된 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 수신하는 단계, 그리고 수신된 조정 요청값, 수신된 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출된 델타(
Figure pat00001
)값 및 상기 평균값을 이용하여 상기 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법은, 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하면, 상기 평균값 계산 횟수를 상수(
Figure pat00002
)로 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 방법에서 상기 조정값을 계산하는 단계는, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 계산된 상기 조정 요청값을 수신하는 단계, 그리고 수신된 조정 요청값, 고정된 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출된 델타(
Figure pat00003
)값 및 상기 평균값을 이용하여 상기 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 분산 네트워크에 포함된 노드의 반송파 주파수 동기화 장치가 제공된다. 상기 반송파 주파수 동기화 장치는, 상기 노드에 인접한 복수의 인접 노드로부터 프리앰블을 수신하는 통신부, 수신된 프리앰블로부터 상기 반송파 주파수의 옵셋(offset)을 상기 복수의 인접 노드 마다 각각 추정하는 주파수 옵셋 추정부, 상기 추정된 옵셋의 평균값을 계산하는 옵셋 평균값 계산부, 상기 평균값을 통해 상기 반송파 주파수의 조정값을 상기 복수의 인접 노드 전체에 대하여 계산하는 주파수 조정값 계산부, 그리고 상기 조정값을 바탕으로 상기 노드의 반송파 주파수를 조정하는 주파수 조정부를 포함한다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치에서 상기 인접 노드는, 상기 노드가 상기 복수의 인접 노드 중 특정 노드로부터 미리 정해진 횟수 이상 프리앰블을 수신한 경우, 상기 특정 노드일 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치에서 상기 인접 노드는, 상기 분산 네트워크가 계층 구조일 때, 상기 노드의 원홉(one-hop) 노드 중 범지구 위치결정 시스템(global positioning system, GPS)을 포함하는 노드 또는 상기 GPS를 포함하는 노드와 동기화된 노드일 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치는, 상기 조정값과 상기 평균값을 통하여 상기 반송파 주파수의 조정 요청값을 계산하고, 계산된 조정 요청값을 송신하는 조정 요청값 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치는, 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트하고, 업데이트된 평균값 계산 횟수를 상기 통신부로 전송하는 횟수 연산부를 더 포함할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치에서 상기 조정값 계산부는, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 계산된 상기 조정 요청값을 수신하고, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 업데이트된 상기 옵셋의 평균 계산 횟수를 수신하며, 수신된 조정 요청값, 수신된 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출된 델타(
Figure pat00004
)값 및 상기 평균값을 이용하여 상기 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치에서 상기 횟수 연산부는, 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하면, 상기 평균값 계산 횟수를 상수(
Figure pat00005
)로 고정할 수 있다.
상기 반송파 주파수 동기화 장치에서 상기 조정값 계산부는, 상기 인접 노드로부터 상기 인접 노드에서 계산된 상기 조정 요청값을 수신하고, 수신된 조정 요청값, 고정된 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출된 델타(
Figure pat00006
)값 및 상기 평균값을 이용하여 상기 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 제안된 알고리즘과 같은 방법을통해 분산 네트워크 내로 진입한 노드는 자신의 반송파 주파수를 조정함으로써, 새로이 진입한 네트워크의 반송파 주파수와 동기화할 수 있다. 또한, 주기적으로 동기화할 필요가 있을 경우, 분산 네트워크 내의 각 노드는 낮은 오버헤드로 반송파 주파수를 주위 노드와 동기화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분산 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반송파 주파수 동기화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 k번째 업데이트 시점일 때 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 제한하여 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트 하지 않고 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 분산 네트워크를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 분산 네트워크는 통신 링크(110)로 연결된 복수의 노드(100)를 포함한다. 분산 네트워크에 포함된 각 노드는 인접 노드로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 주파수를 동기화한다. 이때, 각 노드의 주파수 동기화 업데이트 주기는 인접 노드의 수를 고려하여 설정될 수 있다. 또는, 주파수 동기화 업데이트 주기는 미리 정해진 값으로 고정될 수도 있고, 인접 노드로부터의 프리앰블 수신 횟수로 정의될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 반송파 주파수 동기화 장치를 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 k번째 업데이트 시점일 때 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 반송파 주파수 동기화 장치(200)는, 통신부(210), 주파수 옵셋 추정부(220), 옵셋 평균값 계산부(230), 주파수 조정값 계산부(240), 그리고 주파수 조정부(250)를 포함한다. 또한, 조정 요청값 산출부(260), 그리고 횟수 연산부(270)를 더 포함할 수 있다.
통신부(210)는 분산 네트워크 내의 다른 노드로부터 프리앰블을 수신하고, 다른 노드로 프리앰블을 송신한다. 또한, 반송파 주파수 동기화 과정에서 만들어진 각종 파라미터(주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00007
) 및 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00008
) 등)를 송수신할 수 있다. 각종 파라미터의 송수신 여부는 각 노드에서 본 발명의 실시예에 따른 알고리즘을 수행할 때 필요한 오버헤드에 따라서 결정될 수 있다.
주파수 옵셋 추정부(220)는 분산 네트워크 내의 각 노드로부터 수신한 프리앰블을 이용하여 해당 노드의 주파수 옵셋을 추정한다. 즉, 주파수 옵셋 추정부(220)에서는 각 노드별로 프리앰블을 수신한 횟수만큼 주파수 옵셋을 추정한다.
옵셋 평균값 계산부(230)는 분산 네트워크 내의 각 노드에 대해서 추정한 주파수 옵셋의 평균값을 계산한다. 주파수 옵셋 추정부(220)에서 분산 네트워크 내의 특정 노드에 대한 주파수 옵셋을 수 회 추정하면, 옵셋 평균값 계산부(230)에서는 각 노드 마다 추정한 주파수 옵셋의 평균값을 계산할 수 있다.
주파수 조정값 계산부(240)는, 옵셋 평균값 계산부(230)에서 계산한 주파수 옵셋의 평균값을 바탕으로 노드의 주파수 조정값을 계산한다. 한편, 주파수 조정값 계산부(240)는 주파수 조정값을 계산할 때 통신부에서 수신한 각종 파라미터를 이용할 수 있다.
주파수 조정부(250)는, 주파수 조정값 계산부(240)에서 계산한 주파수 조정값을 바탕으로 반송파 주파수 동기화 장치가 장착된 노드의 주파수를 조정한다.
또한, 조정 요청값 산출부(260)는, 주파수 조정값 계산부(240)에서 계산한 주파수 조정값과, 옵셋 평균값 계산부(230)에서 계산한 주파수 옵셋의 평균값을 연산하여 다른 노드로 송신할 주파수 조정 요청값을 산출한다.
또한, 횟수 연산부(270)에서는, 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트하고 업데이트한 평균값 계산 횟수를 통신부(210)로 전송하여 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수가 다른 노드로 송신될 수 있도록 한다. 한편, 알고리즘의 오버헤드를 낮추기 위해 횟수 연산부(270)는, 평균값 계산 횟수가 미리 정해진 횟수를 초과하면 더 이상 평균값 계산 횟수를 업데이트하지 않고, 상수로 고정할 수 있다.
이하, 도 3과 아래의 의사코드1을 통해 분산 네트워크로 진입한 노드의 주파수 동기화 과정을 설명한다.
<의사코드1>
Figure pat00009
의사코드1에서 노드 i는 본원 발명의 실시예에 따른 주파수 동기화를 수행하는 노드이다.
먼저, 노드 i는 집합
Figure pat00010
에 포함된 노드로부터 프리앰블을 수신(S301)할 때마다 집합
Figure pat00011
에 포함된 노드에 대한 주파수 옵셋을 1차 추정한다(S302). 이때, 집합
Figure pat00012
는, 노드 i에 인접한 노드 중, 노드 i에서 미리 정해진 횟수(
Figure pat00013
) 이상 수신된 프리앰블을 전송한 노드의 집합이다. 본 발명의 실시예에서, 집합
Figure pat00014
에 포함된 노드를 '노드 m'이라고 한다.
Figure pat00015
는 k번째 업데이트 시점에서 노드 i가 노드 m에게서 r번째 수신한 프리앰블로부터 노드 m에 대한 주파수 옵셋을 임시적으로 추정한 값이다.
이후, 노드 i는 그때까지 노드 m으로부터 프리앰블을 수신한 횟수(
Figure pat00016
)를 바탕으로 1차 추정한 주파수 옵셋의 평균값을 계산한다. 즉, 1차 추정한 주파수 옵셋의 평균값인
Figure pat00017
은 노드 i가 노드 m으로부터 프리앰블을
Figure pat00018
(
Figure pat00019
)회 수신한 후(S303) 노드 m의 주파수 옵셋을 최종적으로 추정한 값이다(S304).
이후, 노드 i는 k번째 업데이트 시점까지 노드 m에 대한 주파수 옵셋의 평균값을 계산한 횟수를 업데이트 한다(S305). 의사코드1에서, 노드 i가 노드 m에 대해서 주파수 옵셋의 평균값을 계산한 횟수(
Figure pat00020
)는
Figure pat00021
이다.
이후, 노드 i는 집합
Figure pat00022
Figure pat00023
에 포함된 노드로부터
Figure pat00024
및
Figure pat00025
를 수신한다(S306). 이때, 집합
Figure pat00026
는, 집합
Figure pat00027
에 포함된 노드 중, 노드 i에서 수신된 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00028
)을 전송한 노드의 집합이다.
본 발명의 실시예에서, 집합
Figure pat00029
에 포함된 노드를 '노드 n'이라 하고,
Figure pat00030
는 k번째 업데이트 시점에서 노드 n이 노드 i에게 전송하는 반송파 주파수 조정 요청값을 나타내며,
Figure pat00031
는 k번째 업데이트 시점에서 노드 n이 노드 i에 대해서 주파수 옵셋의 평균값을 계산한 횟수를 나타낸다.
이후, 노드 i는 수신한
Figure pat00032
및
Figure pat00033
과, 앞서 계산한 주파수 옵셋의 평균값(
Figure pat00034
)을 바탕으로 노드 n에 대한 최종 주파수 옵셋값(
Figure pat00035
)을 계산한다(S307).
이때,
Figure pat00036
는 노드 n과 노드 i의 관계에서 결정될 수 있다. 즉, 노드 i가 노드 n으로부터 반송파 주파수 조정 요청값은 수신하지 못하고 미리 정해진 횟수(
Figure pat00037
) 이상 프리앰블만을 수신한 경우,
Figure pat00038
는 0으로 결정될 수 있고, 반송파 주파수 조정 요청값은 수신하였으나 프리앰블은 미리 정해진 횟수 이상 수신하지 못한 경우
Figure pat00039
는 1로 결정될 수 있다.
또한, 노드 i가 노드 n으로부터 반송파 주파수 조정 요청값도 수신하고, 프리앰블도 미리 정해진 횟수 이상 수신한 경우
Figure pat00040
는 0에서 1 사이의 임의의 값으로 결정될 수 있으며, 이때에는 아래 수학식 1에 따라
Figure pat00041
가 결정될 수 있다.
Figure pat00042
마지막으로, 노드 i는 노드 n에 대한 최종 주파수 옵셋값(
Figure pat00043
)을 이용하여 집합
Figure pat00044
에 포함된 모든 노드에 대한 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00045
)을 계산하고, 자신의 반송파 주파수를 조정한다(S308). 이때,
Figure pat00046
는 노드 집합
Figure pat00047
에 포함된 노드의 수이다.
위와 같이, 노드 i는 최종적으로 계산한 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00048
)을 이용하여 자신의 반송파 주파수를 조정함으로써, 노드 i는 새롭게 진입한 네트워크의 반송파 주파수와 동기화 할 수 있다.
또한, 노드 i는 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00049
)과 노드 n대한 최종 주파수 옵셋값(
Figure pat00050
)의 차이를 계산하여, 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00051
)를 계산(S309)할 수 있고, 노드 n에 대한 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00052
) 및 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00053
)를 노드 n으로 전송할 수 있다(S310). 도 3에 도시된 발명의 한 실시예는 노드 n과 노드 m이 동일한 경우이다.
한편, 의사코드 1에서 집합
Figure pat00054
및
Figure pat00055
는 각각 집합
Figure pat00056
및
Figure pat00057
가 될 수 있다. 이 경우,
Figure pat00058
및
Figure pat00059
는 본 발명의 실시예에 따른 분산 네트워크가 계층 구조일 때 집합
Figure pat00060
Figure pat00061
및
Figure pat00062
의 상위 그룹에 속하는 노드의 집합이다. 이때, 상위 그룹은 글로벌 위치 결정 시스템(global positioning system, GPS)을 장착한 노드 또는 GPS를 장착한 노드와 동기화된 노드의 집합이 될 수 있다.
이 경우, 상기 의사코드1은 의사코드1-1과 같이 표현될 수 있다.
<의사코드1-1>
Figure pat00063
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 제한하여 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
아래 의사코드2에서는 노드 i에서 카운트하는 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 미리 정해진 횟수만큼만 업데이트하도록 함으로써, 주파수 동기화 과정의 오버헤드를 줄일 수 있다.
이하, 도 4와 아래의 의사코드2를 통해 분산 네트워크에 포함된 특정 노드가 낮은 오버헤드로 주파수 동기화를 수행하는 과정을 설명한다.
<의사코드2>
Figure pat00064
의사코드2에서 노드 i는 노드 m으로부터 프리앰블을 수신(S401)할 때마다 노드 m의 주파수 옵셋을 1차 추정한다(S402).
Figure pat00065
는 의사코드1에서와 같이 노드 m의 주파수 옵셋을 임시적으로 추정한 값을 나타낸다.
이후, 프리앰블을 미리 정해진 횟수(
Figure pat00066
) 이상 수신(S403)한 노드 i는 그때까지 인접 노드 m으로부터 프리앰블을 수신한 횟수(
Figure pat00067
)를 기준으로 1차 추정한 주파수 옵셋의 평균값(
Figure pat00068
)을 계산한다(S404).
Figure pat00069
도 의사코드1에서와 같이 노드 m의 주파수 옵셋을 최종적으로 추정한 값을 나타낸다.
다만 의사코드1과 달리, 의사코드2로 제안되는 알고리즘에서는, 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00070
)의 업데이트를 제한한다(S405). 즉,
Figure pat00071
가 미리 정해진 횟수(
Figure pat00072
)보다 작으면,
Figure pat00073
를 업데이트 하지만(S406), 커지면,
Figure pat00074
를 업데이트 하지 않고, 더 이상 전송하지도 않는다. 따라서,
Figure pat00075
인 경우에는
Figure pat00076
가 상수로 고정된다(
Figure pat00077
)(S407).
이후, 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00078
)과 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00079
)이 계산되고 다른 노드로 전송되는 것은 의사코드1에서 제안된 바와 같다(S408 내지 S411).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트 하지 않고 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
아래 의사코드3에서는 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00080
)를 카운트 하여 전송하지 않고, 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00081
)를 이용하여 계산되는
Figure pat00082
를 상수(
Figure pat00083
)로 고정함으로써, 주파수 동기화 과정의 오버헤드를 줄일 수 있다.
이하, 도 5와 아래의 의사코드3을 통해 분산 네트워크에 포함된 특정 노드가 낮은 오버헤드로 주파수 동기화를 수행하는 과정을 설명한다.
<의사코드3>
Figure pat00084
의사코드3에서 노드 i는 노드 m으로부터 프리앰블을 수신할 때(S501)마다 노드 m의 주파수 옵셋을 1차 추정한다(S502).
Figure pat00085
는 의사코드1에서와 같이 노드 m의 주파수 옵셋을 임시적으로 추정한 값을 나타낸다.
이후, 미리 정해진 횟수 (
Figure pat00086
) 이상 프리앰블을 수신(S503)한 노드 i는 그때까지 인접 노드 m로부터 프리앰블을 수신한 횟수(
Figure pat00087
)를 기준으로 1차 추정한 주파수 옵셋의 평균값을 계산한다(S504).
즉, 1차 추정한 주파수 옵셋의 평균값인
Figure pat00088
은 k번째 업데이트 시점에서 노드 i가 노드 m으로부터 프리앰블을
Figure pat00089
회 수신한 후 노드 m의 주파수 옵셋을 최종적으로 추정한 값이다. 이후, 추정한 주파수 옵셋의 평균값(
Figure pat00090
)을 바탕으로 노드 m에 대한 최종 주파수 옵셋값(
Figure pat00091
)을 계산한다.
이때, 의사코드3으로 제안되는 알고리즘에서는 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트 하지 않으며, 따라서 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00092
)의 계산에는 상수(
Figure pat00093
)를 이용한다.
즉, 노드 i는 상수인
Figure pat00094
를 이용하여 반송파 주파수의 조정값을 계산하므로, 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00095
)를 카운트하고
Figure pat00096
를 계산하는데 소모되는 자원을 줄일 수 있다.
이후, 노드
Figure pat00097
i는
Figure pat00098
,
Figure pat00099
, 그리고 노드 n으로부터 수신한 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00100
)을 이용(S505)하여 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00101
)을 계산하고, 계산한 반송파 주파수의 조정값에 따라 주파수를 조정한다(S506).
이후, 의사코드1에서와 같이 반송파 주파수의 조정값(
Figure pat00102
)과 주파수 옵셋의 평균값으로부터 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00103
)을 계산하여, 노드 n으로 전송한다(S507).
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노드 i에서 수행되는 주파수 동기화 과정을 나타낸 흐름도이다.
아래 의사코드4에서 노드 i는, 노드 m으로부터 프리앰블을 수신하여 반송파 주파수를 조정하고, 노드 n으로 반송파 주파수 조정 요청값(
Figure pat00104
) 및 주파수 옵셋의 평균값 계산 횟수(
Figure pat00105
)를 전송하지 않는다.
<의사코드4>
Figure pat00106
도 6을 참조하면, 노드 i는 노드 m으로부터 프리앰블을 수신(S601)할 때마다 노드 m의 주파수 옵셋을 1차 추정하여
Figure pat00107
를 계산한다(S602). 노드 m은 집합
Figure pat00108
에 포함되고 노드 i에 포함된 노드 중 하나이다.
그리고, 계산한
Figure pat00109
를 바탕으로 집합
Figure pat00110
에 포함된 모든 노드에 대하여 반송파 주파수 조정값(
Figure pat00111
)을 계산(S604)하여 자신의 주파수를 조정(S605)함으로써, 노드 간 동기화를 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. 분산 네트워크로 진입한 노드의 반송파 주파수 동기화 방법으로서,
    상기 노드에 인접한 복수의 인접 노드로부터 프리앰블을 수신하는 단계,
    수신한 프리앰블로부터 상기 반송파 주파수의 옵셋(offset)을 상기 복수의 인접 노드 마다 각각 추정하는 단계,
    상기 추정한 옵셋의 평균값을 계산하는 단계,
    상기 평균값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 조정값을 바탕으로 상기 노드의 반송파 주파수를 조정하는 단계
    를 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 인접 노드는,
    상기 복수의 인접 노드 중, 상기 노드에서 미리 정해진 횟수 이상 수신된 프리앰블을 전송한 노드인 반송파 주파수 동기화 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 인접 노드는,
    상기 분산 네트워크가 계층 구조일 때, 글로벌 위치결정 시스템(global positioning system, GPS)을 포함하는 노드 또는 상기 GPS를 포함하는 노드와 동기화된 노드인 반송파 주파수 동기화 방법.
  4. 제2항에서,
    상기 조정값과 상기 평균값을 통하여 상기 반송파 주파수의 조정 요청값을 계산하고, 계산한 조정 요청값을 송신하는 단계
    를 더 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트하는 단계, 그리고
    업데이트한 평균값 계산 횟수를 송신하는 단계
    를 더 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 조정값을 계산하는 단계는,
    상기 인접 노드 중 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 계산한 상기 조정 요청값을 수신하는 단계,
    상기 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 업데이트한 상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 수신하는 단계,
    수신한 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출한 델타(
    Figure pat00112
    )값, 수신한 조정 요청값, 그리고 상기 평균값을 이용하여 상기 제1 노드에 대한 최종 주파수 옵셋값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 최종 주파수 옵셋값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계
    를 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  7. 제5항에서,
    상기 옵셋의 평균값 계산 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하면, 상기 평균값 계산 횟수를 상수(
    Figure pat00113
    )로 고정하는 단계
    를 더 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 조정값을 계산하는 단계는,
    상기 인접 노드 중 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 계산한 상기 조정 요청값을 수신하는 단계, 고정된 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출한 델타(
    Figure pat00114
    )값, 수신한 조정 요청값, 그리고 상기 평균값을 이용하여 상기 제1 노드에 대한 최종 주파수 옵셋값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 최종 주파수 옵셋값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 단계
    를 포함하는 반송파 주파수 동기화 방법.
  9. 분산 네트워크에 포함된 노드의 반송파 주파수 동기화 장치로서,
    상기 노드에 인접한 복수의 인접 노드로부터 프리앰블을 수신하는 통신부,
    수신한 프리앰블로부터 상기 반송파 주파수의 옵셋(offset)을 상기 복수의 인접 노드 마다 각각 추정하는 주파수 옵셋 추정부,
    상기 추정한 옵셋의 평균값을 계산하는 옵셋 평균값 계산부,
    상기 평균값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 주파수 조정값 계산부, 그리고
    상기 조정값을 바탕으로 상기 노드의 반송파 주파수를 조정하는 주파수 조정부
    를 포함하는 반송파 주파수 동기화 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 인접 노드는,
    상기 복수의 인접 노드 중, 상기 노드에서 미리 정해진 횟수 이상 수신된 프리앰블을 전송한 노드인 반송파 주파수 동기화 장치.
  11. 제9항에서
    상기 인접 노드는,
    상기 분산 네트워크가 계층 구조일 때, 글로벌 위치결정 시스템(global positioning system, GPS)을 포함하는 노드 또는 상기 GPS를 포함하는 노드와 동기화된 노드인 반송파 주파수 동기화 장치.
  12. 제10항에서,
    상기 조정값과 상기 평균값을 통하여 상기 반송파 주파수의 조정 요청값을 계산하고, 계산한 조정 요청값을 송신하는 조정 요청값 산출부
    를 더 포함하는 반송파 주파수 동기화 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 옵셋의 평균값 계산 횟수를 업데이트하고, 업데이트한 평균값 계산 횟수를 상기 통신부로 전송하는 횟수 연산부
    를 더 포함하는 반송파 주파수 동기화 장치.
  14. 제13항에서,
    상기 조정값 계산부는,
    상기 인접 노드 중 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 계산한 상기 조정 요청값을 수신하고, 상기 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 업데이트한 상기 옵셋의 평균 계산 횟수를 수신하며,
    수신한 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출한 델타(
    Figure pat00115
    )값, 수신한 조정 요청값, 그리고 상기 평균값을 이용하여 상기 제1 노드에 대한 최종 주파수 옵셋값을 계산하고, 계산한 최종 주파수 옵셋값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 반송파 주파수 동기화 장치.
  15. 제13항에서,
    상기 횟수 연산부는,
    상기 옵셋의 평균값 계산 횟수가 미리 설정된 횟수를 초과하면, 상기 평균값 계산 횟수를 상수(
    Figure pat00116
    )로 고정하는 반송파 주파수 동기화 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 조정값 계산부는,
    상기 인접 노드 중 제1 노드로부터 상기 제1 노드에서 계산한 상기 조정 요청값을 수신하고,
    고정한 옵셋의 평균값 계산 횟수로부터 산출한 델타(
    Figure pat00117
    )값, 수신한 조정 요청값, 그리고 상기 평균값을 이용하여 상기 제1 노드에 대한 최종 주파수 옵셋값을 계산하고, 계산한 최종 주파수 옵셋값을 이용하여 상기 복수의 인접 노드 전체에 대한 상기 반송파 주파수의 조정값을 계산하는 반송파 주파수 동기화 장치.
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