KR100339541B1

KR100339541B1 - 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법

Info

Publication number: KR100339541B1
Application number: KR1019990000802A
Authority: KR
Inventors: 김태우
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-01-14
Filing date: 1999-01-14
Publication date: 2002-06-03
Also published as: KR20000050732A

Abstract

본 발명은 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법에 관한 것으로, 종래의 방법에 있어서는 ISM 밴드를 통해 음성 데이터를 전송할 때 같은 주파수 대역을 사용하고 있는 다른 전자기기(전자레인지, 의료장비 등)에서 발사되는 전자파로 인해 간섭현상이 발생할 경우 장치 오동작이나 간섭 구간에서 전송된 데이터를 유실할 수 있는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 주파수 홉핑 방식(FHSS)을 사용하는 무선 데이터망에서 매 수퍼프레임의 종단에 스캔구간을 두고, ISM 밴드 내의 다른 전자기기로 부터 발생하는 전자파에 의한 주파수 간섭 구간을 채널별로 순차 스캔하여 미리 감지함으로써, 그 감지된 정보에 의해 전파 간섭 구간을 피하는 새로운 홉핑 패턴을 만들고 그 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하도록 함으로써 데이터 손실과 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법{SIGNAL TRANSMISSION METHOD FOR AVOID PROPAGATION INTERFERENCE}

본 발명은 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법에 관한 것으로, 특히 주파수 홉핑 방식(FHSS)을 사용하는 무선 데이터 시스템에 있어서, 매 수퍼프레임의 종단에 스캔 구간을 두어, 송신측은 ISM 밴드 내의 다른 전자기기로 부터 발생하는 전자파가 수신되는지 여부에 주파수 간섭 구간을 미리 감지하고, 그 감지된 정보에 의해 전파 간섭 구간을 피하는 새로운 홉핑 패턴을 만들어 그에 따라 데이터를 전송하도록 하는 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법에 관한 것이다.

현재, 무선 랜에서 데이터를 전송하기 위한 스펙트럼 확산 방법으로는 주파수 홉핑 방식(FHSS : Frequency Hopping Spread Spectrum)과 직접 확산 방식(DSSS : Direct Sequence Spread Spectrum)방식 등이 있다.그 중에서 직접 확산 방식(DSSS)은 확산코드를 데이터에 직접 곱해서 확산 신호를 얻는 방법이고, 주파수 홉핑 방식(FHSS)은 확산코드에 따라서 주파수 대역을 옮기는 방식이다.특히, 주파수 홉핑 방식은 확산 시켜야 할 신호의 반송파 주파수를 홉핑 패턴에 따라 일정시간 간격으로 주파수를 도약하며 전송하는 방식으로서, 시간 평균으로 협대역 신호를 광대역 신호로 변환하는 방식이다.

이와 같은 주파수 홉핑 방식은 각 국가들의 표준에 맞는 ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드 내에서 임의의 홉핑 패턴을 만들고, 이 패턴에 맞는 주파수로 데이터를 전송하여 주파수 중복을 최소화 하고, 빠른 주파수 변환으로 다중 경로에 의한 손실을 적게하며 구성이 간단하다는 장점이 있어 현재 저가형 무선 랜에 많이 이용되고 있다.

그럼, 상기와 같은 주파수 홉핑 방식의 하나로서 홈 네트워크(Home Network)에 사용될 홈 알에프(Home RF) 표준 무선 데이터 전송방식인 스왑(SWAP : Shared Wireless Access Protocol)에 대하여 도1을 참조로 설명한다.

도1은 종래 스왑 방식의 수퍼프레임 구조를 보인 것으로, 이에 도시된 바와 같이 주파수를 홉핑하기 위한 홉핑 구간(Hop)과; 홉핑할 주파수 패턴 및 홉핑 인덱스와 유지시간(dwell time)에 대한 정보를 전달하는 비콘 구간(Beacon)과; 음성 전송 구간(CFP2)의 데이터에 에러가 발생할 경우 음성을 재전송하기 위한 음성 재전송 구간(CFP1)과; 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송구간(CP)과; 음성을 전송하기 위한 음성 전송 구간(CFP2)으로 구성되어 있다.이 수퍼프레임의 구성은 무선 랜과는 달리 20msec의 주기를 갖는다.

그런데, 상술한 바와 같이 스왑 방식으로 전송되는 데이터의 유효 전계 강도(RSSI : Return Signal Strength Indicator)가 미치는 거리내에 ISM 밴드를 이용하는 전자기기(예 : Microwave oven)가 있을 경우, 도2에 도시된 바와 같이 그 전자기기(Microwave oven)에서 발생된 전자파에 의한 간섭(Interference)을 받게 된다.이에 따라, 상기 전송 데이터는 구분할 수 없는 데이터로 인식되어 재전송을 받게 되는데, 만약 재전송되는 데이터가 문자나 파일인 경우에는 시간적 제약이 적은 반면 실시간 전송되어야 하는 음성 데이터의 경우에는 통화 품질에 막대한 손상을 가져오게 된다.

이와 같이 상기 종래의 방법에 있어서는 ISM 밴드를 통해 음성 데이터를 전송할 때, 같은 주파수 대역을 사용하고 있는 다른 전자기기(전자레인지, 의료장비 등)에서 발사되는 전자파로 인해 간섭현상이 발생할 경우, 장치 오동작을 유발시키거나 간섭 구간 동안에 전송된 데이터를 유실할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, ISM 밴드 내에서 다른 전자기기로 부터 발생하는 전자파에 의한 주파수 간섭 구간을 스캔에 의해 미리 감지하여 그 구간을 피할 수 있도록 새로운 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하도록 하는 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법을 제공 하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래 스왑 방식의 수퍼프레임 구조도.

도2는 종래 이종기기에 의한 전파 간섭시 주파수 홉핑 상태를 보인 예시도.

도3은 본 발명에 의한 전파간섭 회피방법을 적용한 스왑의 수퍼프레임 구조도.

도4는 도3에서 새로운 홉핑 순서에 의한 주파수 홉핑 과정을 보인 순서도.

도5는 본 발명에 의한 이종기기의 전파 간섭시 주파수 홉핑 상태를 보인 예시도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 홉핑 방식(FHSS)을 사용하는 무선 데이터 시스템에 있어서, 무선 전송을 위한 수퍼프레임의 종단에 스캔구간을 더 포함시키는 제1단계와; 상기 스캔구간 동안 ISM(Industrial Scientific Medical)밴드 내의 다른 전자기기로부터 발생하는 전자파에 의한 주파수 간섭 구간을 채널별로 순차 스캔하여 감지하는 제2단계와; 상기 감지된 정보에 의해 그 전파 간섭 구간을 회피하는 새로운 홉핑 패턴을 생성하는 제3단계와; 상기 새로 생성한 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하는 제4단계로 이루어져 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 의한 전파간섭 회피방법을 적용한 스왑의 수퍼프레임 구조도로서, 기본적인 구조는 종래와 같다.즉, 주파수를 홉핑하기 위한 홉핑 구간(Hop)과; 홉핑할 주파수 패턴 및 홉핑 인덱스와 유지시간(dwell time)에 대한 정보를 전달하는 비콘 구간(Beacon)과; 음성 전송 구간(Contention Free Period : CFP2)의 데이터에 에러가 발생할 경우 음성을 재전송하기 위한 음성 재전송 구간(Contention Free Period : CFP1)과; 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송구간(Contention Period : CP)과; 음성을 전송하기 위한 음성 전송 구간(CFP2)으로 구성된 수퍼프레임 구조에 있어서, 프레임 종단에 ISM 밴드내의 전계강도를 채널별로 순차 측정하기 위한 스캔 구간을 더 포함하여 이루어진 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.

일단, 20msec의 주기를 갖는 수퍼프레임 매 종단의 스캔구간에서 전계강도를 측정하고, 동기(Sync) 비트의 유무를 검사하는 것에 의해 이종 전자기기에서 발생되는 전자파의 분포 및 그 강도를 알 수 있게 된다.다시 말해, 상기 스캔구간은 마치 레이더와 같이 주파수 전 대역에 걸쳐, 송신측에서 수신측으로 전파를 스캔하여 발사하고, 수신측에서 그때 수신되는 전파의 전계강도를 측정하여, 전파 간섭이 있는지 여부의 검출 및 홉핑 패턴 변경 명령을 송신하는 것이 아니고, 송신측 자체적으로 스캔 구간 동안에 주파수 전 대역에 걸쳐, 이종 전자기기로부터의 전파가 수신되는지 즉, 전파 간섭 구간이 있는지를 미리 감지하는 구간인 것이다.즉, 수신측의 수신 오류에 의해 주파수 홉핑 패턴을 바꾸는 것이 아니고, 송신측 자체적으로 전 주파수 채널 구간내에서 다른 전자기기로부터의 전자파가 수신되는지 여부에 의해, 미리 홉핑 패턴을 바꾸기 때문에, 수신측에서는 전파 간섭 구간이 있는지를 검출할 필요가 없는 것이다.

이때, 상기 전계강도는 기존의 거의 모든 통신장비에서 채택하는 방법과 마찬가지로 RF 신호를 IF 신호로 주파수 다운컨버팅(Down converting)하고, 이 IF 신호를 복조기에서 복조된 DC 레벨 신호의 전압수치를 측정함으로써 알 수 있게 된다.그런데, 주파수 홉핑 방식에서는 변화하는 홉핑 주파수 정보를 수신기측에서도 알고 있기 때문에, 이 정보에 의해 자체에 내장된 국부 발진기(Local Oscillator)의 주파수를 동일하게 바꾸면서 다운 컨버팅을 수행함으로써, IF 주파수는 일정한 주파수로 변환되고 이를 복조하여 원하는 신호와 전계강도를 얻을 수 있게 된다.이와 같이 측정된 전계강도는 메모리(미도시)에 저장 되어 다음에 전파 간섭 구간을 피하는 새로운 홉핑 패턴을 만들기 위한 자료로 사용되는데, 이때 ISM 밴드를 이용하는 장비가 통신기기가 아닌 전자레인지와 같은 전자기기일 경우, 전파 간섭 시간이 통신기기에 비해서 훨씬 길기 때문에 새로운 홉핑 패턴의 주기는 상대적으로 길어도 무관하다.

다음, 상기와 같은 새로운 홉핑 패턴을 구하여 이를 적용하는 방법에 대해서 도4의 순서도를 참조로 설명하면 다음과 같다.

일단, 기본 과정은 주파수 홉핑 방식(FHSS)을 사용하는 무선 데이터망에서 매 수퍼프레임 종단에 스캔구간을 두고, 현재 이용하고자 하는 ISM 밴드 내의 전계강도(RSSI : Return Signal Strength Indicator)를 각 주파수 채널별로 순차로측정하여(ST1) 메모리(미도시)에 저장한다.

다음, 상기와 같이 저장된 스캔 테이블(RSSI 테이블)을 참조하여 ISM 밴드내에 점유하고 있는 전자파의 분포와 강도를 파악하여(ST2), 이종기기의 전파분포가 없으면(ST3) 본래의 정상적인 홉핑 순서에 의해 채널을 홉핑한다(ST5).

그러나, 전자레인지와 같은 이종기기의 동작으로 블록 단위 주파수 분포가 감지되면 전파 분포가 협소할 경우 이종기기의 전파 간섭 구간 외의 채널로 홉핑 순서를 재구성하고, 전파분포가 넓을 경우 전계강도가 낮은 채널로 홉핑 순서를 재구성한다(ST4).

이때 만들어진 새로운 홉핑 순서에 의해서 주파수 홉핑을 하여 이종 기기에서 발생하는 전파와의 상호간섭을 피하게 된다(ST6).여기서, 상기 이종기기의 전파를 검출하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.예를 들어, 홉핑 시스템의 수신기는 매 수퍼프레임의 종단에 위치한 스캔구간 동안, 주파수 구간내의 모든 주파수를 매 1MHz씩 순차적으로 주파수를 이동하며, 그 주파수에서의 전계강도를 측정한다.이렇게 측정된 주파수와 이에 따른 전계강도 정보를 테이블 형식으로 기억장소에 저장한다.(스캔테이블 작성)이와 같이 저장된 주파수와 전계강도 정보를 가지고 주파수 홉핑정보를 분석하여, 임의의 주파수로 홉핑하는 방식을 이용하는 통신장비인지 아니면 전자레인지와 같은 광대역을 점유하는 장비인지 구분할 수 있다.(이종기기 검출)일반적으로, 주파수 홉핑을 이용하는 통신장비는 6MHz 이상의 주파수 간격을 가지고 임의의 주파수 패턴으로 이동하며 통신한다.만약, ISM 밴드를 이용하는 장비중 주파수 홉핑방식을 이용하지 않는 장비는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식처럼 일정한 주파수 대역을 점유하며 통신하기 때문에 쉽게 구별할 수 있다.이에따라, 상기와 같이 스캔된 정보를 가지고 인접한 주파수 대역을 점유하며 일정 이상의 전계강도를 발산하는 장비가 검출될 경우, 그 주파수 대역을 파악하여 이를 벗어난 대역으로 다른 홉핑패턴을 만들어 통신을 한다.(주파수 회피)

이와 같이 주기적인 채널 스캔에 의해서 이종기기의 동작 및 전파분포를 파악한 후, 전파 간섭 구간이 없을 경우에는 다시 정상적인 홉핑 순서로 복귀를 하면 도5와 같이 이종기기(예 : Microwave oven)에서 발생시키는 전파 간섭 구간과 중복되지 않기 때문에 데이터의 손실이 없이 전송할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법은, ISM 밴드를 이용하는 무선 데이터 전송시 송신측은 ISM 밴드 내에서 다른 전자기기로 부터 발생하는 전자파에 의한 주파수 간섭 구간을 스캔에 의해 미리 감지하여 그 구간을 피하는 새로운 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하도록 함으로써, 데이터 손실과 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

주파수 홉핑 방식(FHSS)을 사용하는 무선 데이터 시스템에 있어서, 무선 전송을 위한 수퍼프레임의 종단에 스캔구간을 더 포함시키는 제1단계와; 상기 스캔구간 동안 ISM(Industrial Scientific Medical) 밴드 내의 이종(異種) 전자기기로부터 발생하는 전자파에 의한 주파수 간섭 구간을 채널별로 순차 스캔하여 미리 감지하는 제2단계와; 상기 감지된 정보에 의해 그 전파 간섭 구간을 피하는 새로운 홉핑 패턴을 생성하는 제3단계와; 상기 새로 생성한 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법.
제1항에 있어서, 상기 홉핑 패턴 생성 과정은 현재 이용하고자 하는 ISM 밴드내의 전계강도(RSSI)를 각 주파수 채널별로 순차 스캔하여 스캔 테이블을 생성하는 제1단계와; 상기 전계강도의 스캔 테이블을 참조하여 ISM 밴드내에 점유하고 있는 이종기기의 전자파의 분포와 강도를 파악하는 제2단계와; 상기 제2단계에서 파악된 전자파 분포에 의해 이종기기의 전파간섭 여부를 판단하는 제3단계와; 상기 판단결과 이종기기에 의한 전파 간섭이 없을 경우에는, 본래의 정상적인 홉핑 패턴에 의해 데이터를 전송하는 제4단계와; 상기 판단결과 이종기기에 의한 전파 간섭이 있을 경우에는, 그 전계강도 분포에 의한 전파 간섭구간이 없는 새로운 채널로 홉핑 패턴을 재구성하여 데이터를 전송하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전파 간섭을 회피한 신호 전송 방법.