KR100616644B1 - Zigbee modem for providing link control function - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IEEE802.15.4 저속 무선 개인 영역 네트워크, 즉 ZigBee 개인 영역 네트워크(PAN)에서 노드 간에 데이터 송수신시 링크 제어 기능을 제공할 수 있는 ZigBee 모뎀에 관한 것이다.The present invention relates to a ZigBee modem capable of providing a link control function for data transmission and reception between nodes in an IEEE802.15.4 low-speed wireless personal area network, that is, a ZigBee personal area network (PAN).

본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀은, IEEE802.15.4 저속 무선 개인 영역 네트워크(ZigBee)에서, 외부 노드로부터 수신되는 패킷에 대하여 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 수신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 상위의 MAC 계층으로 전달하기 위한 수신부 우회 경로를 갖는 수신부와; 상기 외부 노드로 송신할 패킷에 대하여 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 송신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 대역 확산 및 변조시킨 후 상기 외부 노드로 전송하기 위한 송신부 우회 경로를 갖는 송신부;및 상기 외부 노드로부터 수신되는 패킷의 해더를 디코딩하여 상기 패킷이 소정의 링크 제어 기능을 제공하는 패킷인지 여부를 판단하여 상기 상위의 MAC 계층 및 상기 수신부로 제공하기 위한 패킷 해더 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다. The ZigBee modem providing a link control function according to the present invention includes a reception control unit for providing a predetermined link control function for a packet received from an external node in an IEEE802.15.4 low-speed wireless personal area network (ZigBee); A packet receiver which does not provide a link control function of a receiver having a receiver bypass path for directly forwarding to a higher MAC layer; A transmission control unit for providing the predetermined link control function to a packet to be transmitted to the external node, and a transmission unit for directly spreading and modulating a packet that does not provide the predetermined link control function to the external node A transmitter having a bypass path; and a packet header for decoding the header of the packet received from the external node to determine whether the packet is a packet providing a predetermined link control function, and providing the packet to the upper MAC layer and the receiver. And a decoder.

ZigBee, ZigBee 모뎀, 채널 코딩, 인터리빙, 전력 제어ZigBee, ZigBee Modem, Channel Coding, Interleaving, Power Control

Description

링크 제어 기능을 제공하는 ＺｉｇＢｅｅ 모뎀{ZIGBEE MODEM FOR PROVIDING LINK CONTROL FUNCTION} ZIGBEE MODEM FOR PROVIDING LINK CONTROL FUNCTION} provides link control             

도 1 일반적인 ZigBee의 물리계층을 구성하는 ZigBee 모뎀의 구성도. 1 is a block diagram of a ZigBee modem constituting a physical layer of a typical ZigBee.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀의 구성도. 2 is a block diagram of a ZigBee modem providing a link control function according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 패킷 구조를 나타내는 도면.3 is a diagram illustrating a packet structure applied to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 다른 패킷 구조를 나타내는 도면.4 is a diagram illustrating another packet structure applied to an embodiment of the present invention.

본 발명은 ZigBee 개인 영역 네트워크(PAN)에 관한 것으로, 특히 ZigBee 개인 영역 네트워크(PAN)에서 노드 간에 데이터 송수신시 링크 제어 기능을 제공할 수 있는 ZigBee 모뎀에 관한 것이다.The present invention relates to a ZigBee personal area network (PAN), and more particularly to a ZigBee modem that can provide a link control function when transmitting and receiving data between nodes in a ZigBee personal area network (PAN).

일반적으로, ZigBee란 IEEE802.15.4 저속 무선 개인 영역 네트워크(Low-rate Wireless Personal Area Network, 'LR-WPANs')를 말하며, 아래의 [표 1]과 같이 주파수 대역을 3개의 대역으로 구분하여 사용하며, 각 주파수 대역별로 확산(Spreading) 방식과 데이터 전송 속도(Data rates)를 다르게 설정하여 통신을 하는 네트워크를 말한다.In general, ZigBee refers to IEEE802.15.4 Low-rate Wireless Personal Area Network (LR-WPANs), and the frequency band is divided into three bands as shown in Table 1 below. It is a network that communicates by setting different spreading method and data rate for each frequency band.

물리계층 (MHz)Physical layer (MHz) 주파수 대역 (MHz)Frequency band (MHz) 확산 파라미터 Diffusion parameters                                                  데이터 파라미터 Data parameters                                                  칩 속도 (Kchips/s)Chip Speed (Kchips / s) 변조Modulation 비트 속도 (Kb/s)Bit rate (Kb / s) 심볼 속도 (Ksymbol/s)Symbol Speed (Ksymbol / s) 심볼symbol 868/915868/915 868-868.6868-868.6 300300 BPSKBPSK 2020 2020 BinaryBinary 902-928902-928 600600 BPSKBPSK 4040 4040 BinaryBinary 24502450 2400-2483.52400-2483.5 20002000 0-QPSK0-QPSK 250250 62.562.5 16-ary Orthogonal16-ary Orthogonal

ZigBee는 소형, 저전력, 저가격 제품을 목표로 하고 있으며, 현재 가정, 사무실 등의 무선네트워킹에서 10~20m 내외의 근거리 통신 시장과 최근 주목 받고 있는 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술로서 주목받고 있다. 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, ZigBee는 임의의 물리계층(physical layer)를 선정하여 통신을 하게 되면, 각 주파수 대역별로 확산(Spreading) 방식과 데이터 전송 속도(Data rates)가 정해지게 되어, 송신측과 수신측 모두 같은 규약으로 통신을 하도록 구성된다. ZigBee aims at small, low power and low priced products. At present, ZigBee is attracting attention as a technology for ubiquitous computing and the near field communication market within 10 ~ 20m and recently attracting attention in wireless networking in homes and offices. As shown in [Table 1], when ZigBee communicates by selecting an arbitrary physical layer, a spreading method and data rates are determined for each frequency band. Both the sending side and the receiving side are configured to communicate with the same protocol.

그러나, 이와 같은 ZigBee는 소형, 저가격으로 네트워크를 구성하기 위하여, 채널 코딩, 인터리빙 등의 순방향 오류 정정(Forward Error Correction) 기술이나 다이버시티(Diversity) 기술 등의 링크 제어 기능을 채용하고 있지 않고 있다. 이 로 인하여 ZigBee는 가혹한 채널 환경에서는 외부 잡음의 영향에 취약한 문제가 있다.However, such a ZigBee does not employ a link control function such as a forward error correction technique such as channel coding or interleaving or a diversity technique in order to form a network at a small size and low cost. This makes ZigBee vulnerable to the effects of external noise in harsh channel environments.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 기존의 저속의 데이터 전송 속도를 지원하는 ZigBee 시스템과 호환성을 유지하면서, 가혹한 채널 환경에서도 외부 잡음에 대한 통신 성능을 향상시킬 수 있는 구조의 ZigBee 모뎀을 제공함에 있다.
An object of the present invention for solving the above problems, while maintaining compatibility with the existing ZigBee system that supports a low data rate, ZigBee structure that can improve the communication performance against external noise in harsh channel environment In providing a modem.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀은, IEEE802.15.4 저속 무선 개인 영역 네트워크(ZigBee)에서, 외부 노드로부터 수신되는 패킷에 대하여 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 수신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 상위의 MAC 계층으로 전달하기 위한 수신부 우회 경로를 갖는 수신부와; 상기 외부 노드로 송신할 패킷에 대하여 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 송신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 대역 확산 및 변조시킨 후 상기 외부 노드로 전송하기 위한 송신부 우회 경로를 갖는 송신부;및 상기 외부 노드로부터 수신되는 패킷의 해더를 디코딩하여 상기 패킷이 소정의 링크 제어 기능을 제공하는 패킷인지 여부를 판단하여 상기 상위의 MAC 계층 및 상기 수신부로 제 공하기 위한 패킷 해더 디코더를 포함하는 것을 특징으로 한다. ZigBee modem providing a link control function according to the present invention for achieving the above object, in the IEEE802.15.4 low-speed wireless personal area network (ZigBee), to provide a predetermined link control function for packets received from an external node A reception unit having a reception control unit and a reception unit bypass path for directly transferring a packet which does not provide the predetermined link control function to an upper MAC layer; A transmission control unit for providing the predetermined link control function to a packet to be transmitted to the external node, and a transmission unit for directly spreading and modulating a packet that does not provide the predetermined link control function to the external node A transmitter having a bypass path; and a packet for determining whether the packet is a packet providing a predetermined link control function by decoding a header of a packet received from the external node, and providing the packet to the upper MAC layer and the receiver. And a header decoder.

또한 상기 송신부는, 상기 MAC 계층으로부터 수신되는 제어 신호에 따라 상기 링크 제어 기능을 제공하는 패킷은 상기 송신 제어부로 제공하고, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 송신부 우회 경로를 통하여 직접 대역 확산 수단으로 제공하기 위한 송신부 다중화기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The transmitter may provide a packet providing the link control function to the transmission controller according to a control signal received from the MAC layer, and directly transmit a packet not providing the predetermined link control function through a transmitter bypass path. It is preferable to further include a transmitter multiplexer for providing to the spreading means.

또한 상기 수신부는, 상기 패킷 해더 디코더에 의하여 패킷 디코딩된 패킷이 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하는 패킷인 경우에는 상기 수신 제어부로 제공하고, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 수신부 우회 경로를 통하여로 상기 상위의 MAC 계층으로 직접 제공하기 위한 수신부 다중화기를 더 포함하는 것이 바람직하다.The receiving unit may be provided to the receiving control unit when the packet decoded by the packet header decoder is a packet providing the predetermined link control function, and a packet that does not provide the predetermined link control function may be bypassed. It is preferable to further include a receiver multiplexer for providing directly to the upper MAC layer via a path.

또한 상기 패킷은, 상기 패킷의 물리계층 해더(PHR)의 보류 필드(Reserved)를 이용하여 상기 링크 제어 기능 제공 여부를 설정할 수 있다.The packet may set whether to provide the link control function by using a reserved field of a physical layer header (PHR) of the packet.

나아가, 상기 패킷은, 상기 패킷의 상위 계층의 실제 데이터가 실리는 PHY 페이로드의 일부를 이용하여 상기 링크 제어 기능 제공 여부를 설정할 수도 있다.Further, the packet may set whether to provide the link control function by using a part of a PHY payload carrying actual data of an upper layer of the packet.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION A detailed description of preferred embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1 일반적인 ZigBee의 물리계층을 구성하는 ZigBee 모뎀의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of a ZigBee modem constituting a physical layer of a general ZigBee.

도 1을 참조하면, 일반적인 ZigBee 모뎀(100)는 송신부(110), 수신부(120), 안테나(131) 및 패킷 시작점 추정부(132)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a general ZigBee modem 100 includes a transmitter 110, a receiver 120, an antenna 131, and a packet start point estimator 132.

상기 송신부(110)는 내부에 데이터 생성부(111)와, 심볼 생성부(112)와, 칩 생성부(113) 및 변조부(114)를 포함한다.The transmitter 110 includes a data generator 111, a symbol generator 112, a chip generator 113, and a modulator 114.

상기 데이터 생성부(111)는 상위 MAC 계층으로부터 제공되는 데이터를 이용하여 송신할 데이터를 생성하는 기능을 한다. 상기 심볼생성부(112)는 상기 데이터 생성부(111)에 의하여 비트 단위로 생성된 데이터를 심볼로 변환하는 기능을 한다. 상기 칩생성부(113)는 전송할 데이터를 외부 잡음으로부터 강하게 하기 위하여 넓은 전송 대역폭을 갖는 확산 부호를 사용하여 대역확산(Spread Sprectrum)시키는 기능을 하다. 상기 변조부(114)는 상기 칩생성부(113)로부터 출력된 신호를 OQPSK(Offset QPSK) 변조하는 기능을 한다. 이와 같이 OQPSK 변조된 신호는 안테나(131)를 통하여 무선 공간으로 전파될 수 있다. The data generator 111 generates a data to be transmitted using data provided from an upper MAC layer. The symbol generator 112 converts data generated in units of bits by the data generator 111 into symbols. The chip generator 113 spreads the spread using a spreading code having a wide transmission bandwidth to strengthen the data to be transmitted from external noise. The modulator 114 performs OQPSK (Offset QPSK) modulation on the signal output from the chip generator 113. The OQPSK modulated signal may be propagated to the wireless space through the antenna 131.

상기 수신부(120)는 내부에 복조부(121)와, 심볼생성부(122)와, 비트 생성부(123) 및 데이터 처리부(120)를 포함한다.The receiver 120 includes a demodulator 121, a symbol generator 122, a bit generator 123, and a data processor 120.

상기 복조부(121)는 상기 안테나(131)로부터 수신되는 신호에 대하여 OQPSK(Offset QPSK) 복조하는 기능을 한다. 상기 심볼생성부(122)는 수신된 신호를 역확산시키며 심볼을 생성하는 기능을 한다. 상기 비트생성부(123)는 상기 심볼생성부(122)에 의하여 생성된 심볼을 비트 단위의 신호로 변환하는 기능을 한다. 상기 데이터 처리부(124)는 상기 비트생성부(123)로 부터 출력된 신호를 상기 데이터 처리부(120)에 제공하며, 상기 데이터 처리부(120)는 수신된 신호를 상위의 MAC 계층으로 전송하는 기능을 한다. 상기 패킷 시작점 추정부(132)는 상기 안테나(131)로 수신된 패킷으로부터 패킷의 시작점을 추정하여 상기 수신부(120)에 제공하는 기능을 한다.The demodulator 121 performs OQPSK (Offset QPSK) demodulation on the signal received from the antenna 131. The symbol generator 122 despreads the received signal and functions to generate a symbol. The bit generator 123 converts a symbol generated by the symbol generator 122 into a signal in bits. The data processor 124 provides a signal output from the bit generator 123 to the data processor 120, and the data processor 120 transmits the received signal to a higher MAC layer. do. The packet start point estimator 132 estimates the start point of the packet from the packet received by the antenna 131 and provides the packet to the receiver 120.

위에서 설명한 바와 같이, 일반적인 ZigBee 모뎀(100)에서는 상위 MAC 계층으로부터 전송된 데이터를 대역 확산 및 OQPSK 변조를 수행한 후 전송하며 별도의 링크 제어 기능은 제공하지 않고 있다. 따라서 본 발명에서는 다음과 같이 종래의 일반적인 ZigBee 모뎀(100)과 호환성을 유지하면서도, 별도의 링크 제어 기능을 제공할 수 있도록 구성된다. As described above, the general ZigBee modem 100 transmits data transmitted from an upper MAC layer after performing spread spectrum and OQPSK modulation and does not provide a separate link control function. Therefore, the present invention is configured to provide a separate link control function while maintaining compatibility with the conventional general ZigBee modem 100 as follows.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀의 구성도이다. 2 is a block diagram of a ZigBee modem providing a link control function according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 ZigBee 모뎀(200)은 송신부(210)와, 수신부(220)와, 안테나(231)와, 패킷 시작점 추정부(232) 및 패킷 해더 디코더(233)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the ZigBee modem 200 according to an embodiment of the present invention includes a transmitter 210, a receiver 220, an antenna 231, a packet start point estimator 232, and a packet header decoder 233. ).

먼저 본 발명의 실시예에 따른 ZigBee 모뎀(200)의 수신부(220)의 구조 및 기능을 설명한다. 상기 수신부(200)는 내부에 복조부(221)와, 심볼생성부(222)와, 비트 생성부(223)와, 수신부 다중화기(224)와, 수신제어부(225) 및 데이터 처리부(227)를 포함한다.First, the structure and function of the receiver 220 of the ZigBee modem 200 according to an embodiment of the present invention will be described. The receiver 200 includes a demodulator 221, a symbol generator 222, a bit generator 223, a receiver multiplexer 224, a receiver controller 225, and a data processor 227. It includes.

상기 복조부(221)는 외부 노드로부터 패킷으로 전송되어 상기 안테나(231)에 수신되는 신호에 대하여 OQPSK(Offset QPSK) 복조하는 기능을 한다.The demodulator 221 demodulates Offset QPSK (OQPSK) on a signal transmitted from an external node to a packet received by the antenna 231.

상기 심볼생성부(222)는 상기 송신부(210)에서 대역 확산을 위하여 이용하였던 것과 동일한 룩 업 테이블(Look Up Table)을 이용하여 수신된 신호를 역확산시키고 심볼을 생성하는 기능을 한다. The symbol generator 222 despreads the received signal using the same look up table as that used for the spread spectrum in the transmitter 210 and generates a symbol.

상기 비트생성부(223)는 상기 심볼생성부(222)에 의하여 생성된 심볼을 비트 단위의 신호로 변환하는 기능을 한다. The bit generator 223 converts a symbol generated by the symbol generator 222 into a signal in bits.

상기 수신부 다중화기(224)는 수신된 패킷의 일정 부분에 포함된 정보를 이 용하여 본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공할 것인지 여부에 따라, 상기 비트생성부(223)의 출력을 상기 수신 제어부(225)로 제공하거나, 또는 수신부 우회 경로(226)를 통하여 상기 데이터 처리부(227)에 직접 제공하도록 스위칭 기능을 한다. The receiver multiplexer 224 outputs the output of the bit generator 223 to the reception controller according to whether to provide a link control function according to the present invention by using information included in a portion of the received packet. 225 or a switching function to directly provide the data processing unit 227 through the receiver bypass path 226.

상기 수신 제어부(225)는 본 발명의 실시예에 따라 다양한 링크 제어 기능을 제공한다. 예를 들어, 무선 채널에서의 페이딩에 의한 집중 에러를 분산시키 위한 링크 제어 기능을 제공하는 경우, 상기 송신부(210)에 구성되는 송신 제어부(213)는 상기 전송할 데이터를 소정의 인터리빙 방식에 따라 재배열하기 위한 인터리버(interleaver)로 구성될 수 있고, 상기 송신 제어부(213)에 대응하는 상기 수신 제어부(226)는 인터리버로 재배열되어 출력된 신호를 원래의 순서로 바꾸기 위한 디인터리버(deinterleaver)로 구성될 수 있다. 또한 상기 링크 제어 기능은 전송 채널에서 어느 정도 에러가 발생하더라도 이를 수신부에서 감지하고, 에러가 발생한 비트를 수정할 수 있도록 하기 위하여, 전송 신호에 에러 복구를 위한 부호를 삽입하는 채널 코딩 기능으로 구성할 수 있다. 채널 코딩 기능을 제공하는 경우, 상기 송신 제어부(213)는 채널 코딩을 위한 인코더(encoder)가 될 수 있고, 상기 수신 제어부(226)는 채널 코딩된 신호를 복구하기 위한 디코더(decoder)가 될 수 있다. 또한 상기 링크 제어 기능으로서 상기 모뎀의 송신부와 수신부 사이에서 가장 낮은 전력 레벨로도 시스템 성능을 유지할 수 있도록 전력 제어 기능을 제공할 수 있으며, 이 경우 상기 수신 제어부(226)는 수신 신호의 전력 레벨을 측정하는 수단으로 구성되고, 상기 송신 제어부(213)는 상기 수신된 전력 레벨에 따라 최적의 전력으 로 데이터를 송신하기 위한 수단으로 구성될 수 있다. The reception control unit 225 provides various link control functions according to an embodiment of the present invention. For example, in case of providing a link control function for distributing a concentration error due to fading in a wireless channel, the transmission control unit 213 configured in the transmission unit 210 retransmits the data to be transmitted according to a predetermined interleaving scheme. The reception control unit 226 corresponding to the transmission control unit 213 may be a deinterleaver for rearranging the output signals by rearranging the interleaver into an original order. Can be configured. In addition, the link control function may be configured as a channel coding function for inserting a code for error recovery in a transmission signal in order to detect the error to some extent in the transmission channel and to correct the bit in which the error occurs. have. When providing a channel coding function, the transmission control unit 213 may be an encoder for channel coding, and the reception control unit 226 may be a decoder for recovering a channel coded signal. have. In addition, the link control function may provide a power control function to maintain system performance even at the lowest power level between the transmitter and the receiver of the modem. In this case, the reception controller 226 may adjust the power level of the received signal. The transmission control unit 213 may be configured as a means for transmitting data at an optimal power according to the received power level.

상기 데이터 처리부(227)는 상기 수신 제어부(225) 또는 비트생성부(123)의 출력을 이용하여 수신된 데이터를 상위의 MAC 계층으로 전송하는 기능을 한다. The data processor 227 transmits the received data to the upper MAC layer by using the output of the reception controller 225 or the bit generator 123.

상기 패킷 시작점 추정부(232)는 상기 안테나(231)로 수신된 패킷으로부터 패킷의 시작점을 추정하여 상기 수신부(220) 및 상기 패킷 해더 디코더(233)에 제공하는 기능을 한다. 상기 패킷 시작점 추정부(232)에 의하여 패킷의 시작점을 알 수 있고, 이로 인하여 특정 길이 후의 비트(bit) 만을 파싱(parsing)할 수 있게 된다. The packet start point estimator 232 functions to estimate a packet start point from the packet received by the antenna 231 and provide the packet start point to the receiver 220 and the packet header decoder 233. The packet start point estimator 232 can know the starting point of the packet, thereby parsing only bits after a specific length.

상기 패킷 해더 디코더(233)는 상기 수신된 패킷의 일정 부분을 검색하여, 상기 수신된 패킷에 대하여 본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공할 것인지 여부를 판단하여, 상기 수신부 다중화기(224)에 대하여 스위칭 정보를 제공할 수 있다. 또한 상기 패킷 해더 디코더(233)는 상위의 MAC 계층으로 상기 수신된 패킷의 물리계층의 주소(Phy Address)를 전달함으로써, 이후 상기 송신부(210)가 외부 노드에 패킷 송신시 상기 물리계층의 주소를 이용하여 채널 코딩 등의 링크 제어기능을 제공할 수 있게 된다. The packet header decoder 233 searches for a portion of the received packet, determines whether to provide a link control function according to the present invention with respect to the received packet, and provides the receiver multiplexer 224 with respect to the received multiplexer. Switching information may be provided. In addition, the packet header decoder 233 transmits a physical address of the received physical layer to the upper MAC layer, so that the transmitter 210 transmits the address of the physical layer when transmitting a packet to an external node. It is possible to provide a link control function such as channel coding.

상기 본 발명의 실시예에 따른 송신부(210)는 데이터 생성부(211)와, 송신부 다중화기(212)와, 송신제어부(213)와, 심볼생성부(215)와, 칩생성부(216) 및 변조 부(217)를 포함한다. The transmitter 210 according to the embodiment of the present invention includes a data generator 211, a transmitter multiplexer 212, a transmitter controller 213, a symbol generator 215, and a chip generator 216. And a modulator 217.

상기 데이터 생성부(211)는 상위 MAC 계층으로부터 제공되는 데이터를 이용하여 송신할 데이터를 생성하는 기능을 한다. 예를 들어 2450MHz 주파수 대역을 사용하는 ZigBee 모뎀의 경우 상기 데이터 생성부(211)는 FIFO(First-in First-out)에 의하여 병렬로 데이터를 생성한 후, 250Kbps의 직렬 데이터로 변환한다.The data generator 211 generates a data to be transmitted using data provided from an upper MAC layer. For example, in the case of a ZigBee modem using a 2450 MHz frequency band, the data generator 211 generates data in parallel by FIFO (First-in First-out) and then converts the data into serial data of 250 Kbps.

상기 심볼생성부(215)는 상기 데이터 생성부(211)에 의하여 비트 단위로 생성된 데이터를 심볼로 변환하는 기능을 한다. 예를 들어 2450MHz 주파수 대역을 사용하는 ZigBee 모뎀의 경우, 상기 심볼생성부(215)로부터 출력되는 심볼의 속도는 62.5Kbps가 된다. The symbol generator 215 converts the data generated by the data generator 211 in units of bits into symbols. For example, in the case of the ZigBee modem using the 2450MHz frequency band, the speed of the symbol output from the symbol generator 215 is 62.5Kbps.

상기 칩생성부(216)는 전송할 데이터를 외부 잡음으로부터 강하게 하기 위하여 넓은 전송 대역폭을 갖는 확산 부호를 사용하여 대역확산(Spread Sprectrum)시키는 기능을 하다. 상기 칩생성부(216)는 대역 확산을 위하여 PN 시퀀스(PN sequence)에 의한 확산 요소(spreading factor)를 적용한 소정의 룩 업 테이블(Look Up Table)을 이용하여 상기 심볼생성부(215)로부터 출력되는 각각의 심볼을 칩으로 변환하는 기능을 한다. 따라서 상기 칩생성부(216)로부터 출력되는 32개의 칩으로 변환되는 경우 칩의 속도는 2Mbps가 된다. The chip generator 216 serves to spread spread using a spreading code having a wide transmission bandwidth in order to strengthen the data to be transmitted from external noise. The chip generator 216 outputs from the symbol generator 215 using a look up table to which a spreading factor based on a PN sequence is applied to spread the band. It converts each symbol into a chip. Therefore, when converted into 32 chips output from the chip generator 216, the chip speed is 2 Mbps.

상기 변조부(217)는 상기 칩생성부(216)로부터 출력된 신호를 OQPSK 변조하는 기능을 한다. 예를 들어, 상기 변조부(217)는 상기 칩생성부(216)에서 출력되는 매 32개의 칩을 16개씩 I(in phase)축과 Q(quadrature)축으로 매핑(mapping)하는 기능을 하며, 그 출력은 각각 1Mbps가 된다. 이후 상기 변조부(217)는 상기 매핑된 디지털 신호를 아날로그 펄스 신호로 변환함으로써 OQPSK(Offset QPSK) 변조가 이루어진다. 이와 같이 변조된 신호는 안테나(231)를 통하여 무선 공간으로 전파될 수 있다. The modulator 217 functions to OQPSK modulate the signal output from the chip generator 216. For example, the modulator 217 functions to map every 32 chips output from the chip generator 216 into an I (in phase) axis and a Q (quadrature) axis by 16, The output is 1Mbps each. Thereafter, the modulator 217 performs OQPSK (Offset QPSK) modulation by converting the mapped digital signal into an analog pulse signal. The modulated signal may be propagated to the wireless space through the antenna 231.

도 3은 본 발명의 실시예에 적용되는 패킷 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a packet structure applied to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용되는 패킷(300)은 동기 해더 필드(Synchronous Header, SHR)(310)와, 물리계층 해더(Physical layer Header, PHR)(320) 및 PHY 페이로드(330)를 포함한다.Referring to FIG. 3, a packet 300 applied to an embodiment of the present invention includes a synchronous header field (Synchronous Header (SHR) 310), a physical layer header (PHR) 320, and a PHY payload. 330.

상기 동기 해더 필드(SHR)(310)는 동기를 위한 필드로서, 프리앰블(Preamble)과 SFD(Start Frame Delimiter)를 갖는다. 상기 물리계층 해더(PHR)(320)는 물리계층의 정보를 나타내는 필드로서 프레임 길이(Frame Length)를 타나태는 필드와 보류 필드(Reserved)를 갖는다. 상기 PHY 페이로드(330)는 상위 계층의 실제 데이터가 실리는 부분이며, 실제 주소 정보가 담기는 PSDU(Protocol Service Data Unit)를 갖는다. 본 발명의 실시예에서는 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 패킷인지 아닌지 여부를 판단하기 위하여 물리계층 해더 (PHR)(320)의 보류 필드(Reserved)를 활용한다. 예를 들어, 수신된 패킷을 디코딩 한 결과, 상기 보류 필드를 세팅(setting)된 경우에는 본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공하기 위하여 송수신부에서 송신 제어부(213) 및 수신 제어부(225)를 경유하여 데이터를 전송하게 된다. 반면에 수신된 패킷을 디코딩 한 결과, 상기 보류 필드가 세팅(setting)되지 않은 경우에는 상기 송수신부에서 송신 제어부(213) 및 수신 제어부(225)를 거치지 않고 우회 경로(213, 226)를 통하여 데이터를 전송하게 된다.The sync header field (SHR) 310 is a field for synchronization, and has a preamble and a start frame delimiter (SFD). The physical layer header (PHR) 320 is a field indicating information of the physical layer and has a field indicating a frame length and a reserved field. The PHY payload 330 is a portion on which actual data of a higher layer is carried, and has a Protocol Service Data Unit (PSDU) containing actual address information. In an embodiment of the present invention, a reserved field of a physical layer header (PHR) 320 is used to determine whether a packet is provided to provide the predetermined link control function. For example, when the pending field is set as a result of decoding the received packet, the transmission / reception unit passes through the transmission control unit 213 and the reception control unit 225 to provide a link control function according to the present invention. To transmit the data. On the other hand, if the pending field is not set as a result of decoding the received packet, data is transmitted through the bypass paths 213 and 226 without passing through the transmission control unit 213 and the reception control unit 225. Will be sent.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 다른 패킷 구조를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating another packet structure applied to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용되는 다른 패킷(400)은 동기를 위한 동기 해더 필드(SHR)(410)와, 물리계층의 정보를 나타내는 물리계층 해더(PHR)(320)와, 상위 계층의 실제 데이터가 실리는 PHY 페이로드(430)를 갖는다. Referring to FIG. 4, another packet 400 applied to an embodiment of the present invention includes a synchronization header field (SHR) 410 for synchronization, a physical layer header (PHR) 320 indicating information of a physical layer, and The PHY payload 430 carries actual data of a higher layer.

본 발명의 실시에에서는 호환성을 유지하기 위해 종래의 패킷의 구조를 유지하나, 상기 패킷(410)의 임의의 데이터가 들어가는 상기 PHY 페이로드(430)를 식별코드필드(Identification Code)(431)와, 분류자(Classifer)(432)와, 제어정보필드(Control)(433) 및 페이로드(Payload)(434)로 구분할 수 있다.In the embodiment of the present invention, in order to maintain compatibility, the conventional packet structure is maintained, but the PHY payload 430 into which the arbitrary data of the packet 410 enters is identified with an identification code field (431). , A classifier 432, a control information field 433, and a payload 434.

상기 식별코드필드(Identification Code)(431)는 10 bit 길이의 특정코드로서, 임의의 ZigBee 노드들 중에서 개선된 구조의 통신을 지원하는 노드들 간의 약 속된 식별 코드이다. 이를 이용하여 식별 코드가 동일할 경우에는 송수신시에 채널 코딩, 인터리빙 또는 전력 제어 등의 본 발명에 따른 링크 제어 기능을 제공할 수 있다. 상기 분류자(Classifer)(432)는 2 bit 길이로 구성될 수 있으며, 상기 본 발명에 따른 채널 코딩, 인터리빙 또는 전력 제어 등의 링크 제어 기능의 종류를 나타낸다. 상기 제어정보필드(Control)(433)는 2 bit 길이로 구성될 수 있되며, 상기 링크 제어 기능의 종류에 따라 다양한 데이터가 들어갈 수 있다. 상기 페이로드(Payload)(434)에는 상위 계층으로부터 제공된 데이터가 실리는 부분에 해당한다. The identification code field (Identification Code) 431 is a 10-bit long specific code, which is an abbreviated identification code between nodes supporting communication of an improved structure among arbitrary ZigBee nodes. If the identification codes are the same by using the same, the link control function according to the present invention, such as channel coding, interleaving, or power control, may be provided during transmission and reception. The classifier 432 may be 2 bits long and represents a type of link control function such as channel coding, interleaving, or power control according to the present invention. The control information field (Control) 433 may be configured to have a length of 2 bits, and may contain various data according to the type of the link control function. The payload 434 corresponds to a portion on which data provided from an upper layer is loaded.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Meanwhile, in the detailed description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the claims below, but also by those equivalent to the claims.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 기존의 저속의 데이터 전송 속도를 지원하는 ZigBee 시스템과 호환성을 유지하면서, 가혹한 채널 환경에서도 외부 잡음에 대한 통신 성능을 향상시킬 수 있고 이로 인하여 다양한 어플리케이션을 지원할 수 있는 이점이 있다.
According to the present invention as described above, while maintaining compatibility with the existing ZigBee system that supports low data rates, it is possible to improve communication performance against external noise in harsh channel environments, thereby supporting various applications. There is this.

또한 본 발명에 따르면, ZigBee 시스템에 채널 코딩, 인터리빙 등과 같은 다양한 링크 제어 기능을 제공함으로써 정보의 신뢰성을 높이고, 또한 전력 제어 기능을 제공함으로써 배터리의 수명을 연장시킬 수 있는 이점이 있다. In addition, according to the present invention, by providing various link control functions such as channel coding, interleaving, and the like in the ZigBee system, it is possible to increase the reliability of information and extend the life of the battery by providing a power control function.

Claims (9)

IEEE802.15.4 저속 무선 개인 영역 네트워크(ZigBee)에서, 외부 노드로부터 수신되는 패킷에 대하여 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 수신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 상위의 MAC 계층으로 전달하기 위한 수신부 우회 경로를 갖는 수신부;In the IEEE802.15.4 low-speed wireless personal area network (ZigBee), a reception control unit for providing a predetermined link control function for a packet received from an external node, and a packet not providing the predetermined link control function is directly MAC. A receiver having a receiver bypass path for transferring to a layer; 상기 외부 노드로 송신할 패킷에 대하여 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하기 위한 송신 제어부와, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 직접 대역 확산 및 변조시킨 후 상기 외부 노드로 전송하기 위한 송신부 우회 경로를 갖는 송신부;및A transmission control unit for providing the predetermined link control function to a packet to be transmitted to the external node, and a transmission unit for directly spreading and modulating a packet that does not provide the predetermined link control function to the external node A transmitter having a bypass path; and 상기 외부 노드로부터 수신되는 패킷의 해더를 디코딩하여 상기 패킷이 소정의 링크 제어 기능을 제공하는 패킷인지 여부를 판단하여 상기 상위의 MAC 계층 및 상기 수신부로 제공하기 위한 패킷 해더 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.And a packet header decoder for determining whether the packet is a packet providing a predetermined link control function by decoding a header of a packet received from the external node and providing the packet header decoder to the upper MAC layer and the receiver. A ZigBee modem that provides link control. 제1항에 있어서, 상기 송신부는, 상기 MAC 계층으로부터 수신되는 제어 신호에 따라 상기 링크 제어 기능을 제공하는 패킷은 상기 송신 제어부로 제공하고, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 송신부 우회 경로를 통하여 직접 대역 확산 수단으로 제공하기 위한 송신부 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The packet transmission apparatus of claim 1, wherein the transmitter is configured to provide a packet for providing the link control function to the transmission controller according to a control signal received from the MAC layer, and to bypass a packet that does not provide the predetermined link control function. A ZigBee modem providing a link control function further comprising a transmitter multiplexer for providing to a spread spectrum means directly through a path. 제1항에 있어서, 상기 수신부는, 상기 패킷 해더 디코더에 의하여 패킷 디코딩된 패킷이 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하는 패킷인 경우에는 상기 수신 제어부로 제공하고, 상기 소정의 링크 제어 기능을 제공하지 않는 패킷은 수신부 우회 경로를 통하여로 상기 상위의 MAC 계층으로 직접 제공하기 위한 수신부 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The method of claim 1, wherein the receiver is provided to the reception controller when the packet decoded by the packet header decoder is a packet providing the predetermined link control function, and does not provide the predetermined link control function. The packet does not further include a receiver multiplexer for providing directly to the upper MAC layer through the receiver bypass path ZigBee modem providing a link control function. 제1항에 있어서, 무선 채널에서의 페이딩에 의한 집중 에러를 분산시키기 위하여, 상기 송신 제어부는 상기 전송할 데이터를 소정의 인터리빙 방식에 따라 재배열하기 위한 인터리버로 구성되고, 상기 수신 제어부는 재배열되어 출력된 신호를 원래의 순서로 바꾸기 위한 디인터리버로 구성되는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.2. The apparatus of claim 1, wherein the transmission control unit is configured with an interleaver for rearranging the data to be transmitted according to a predetermined interleaving scheme in order to distribute a concentration error due to fading in a wireless channel. A ZigBee modem providing a link control function, comprising a deinterleaver for changing the output signal in its original order. 제1항에 있어서, 상기 송신 제어부는 전송 신호에 에러 복구를 위한 소정의 부호를 삽입하기 위한 인코더로 구성되고, 상기 수신 제어부는 상기 채널 코딩된 신호를 복구하기 위한 디코더로 구성되는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The transmission control unit of claim 1, wherein the transmission control unit is configured with an encoder for inserting a predetermined code for error recovery in the transmission signal, and the reception control unit is configured with a decoder for recovering the channel coded signal. ZigBee modem with link control. 제1항에 있어서, 상기 송신부와 상기 수신부 사이에서 가장 낮은 전력 레벨로도 시스템 성능을 유지할 수 있도록, 상기 수신 제어부는 수신 신호의 전력 레벨 을 측정하는 수단으로 구성되고, 상기 송신 제어부는 상기 수신된 전력 레벨에 따라 최적의 전력으로 데이터를 송신하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.2. The apparatus of claim 1, wherein the reception controller is configured with means for measuring a power level of a received signal so that system performance can be maintained even at the lowest power level between the transmitter and the receiver. A ZigBee modem providing a link control function, characterized in that it is configured as means for transmitting data at an optimum power in accordance with the power level. 제1항에 있어서, 패킷 해더 디코더는 상기 수신되는 패킷의 물리 계층의 주소를 상기 상위의 MAC 계층으로 전달하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The ZigBee modem of claim 1, wherein the packet header decoder transmits an address of a physical layer of the received packet to the upper MAC layer. 제1항에 있어서, 상기 패킷은, 상기 패킷의 물리계층 해더(PHR)의 보류 필드(Reserved)를 이용하여 상기 링크 제어 기능 제공 여부를 설정하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The ZigBee modem of claim 1, wherein the packet sets whether to provide the link control function by using a reserved field of a physical layer header (PHR) of the packet. 제1항에 있어서, 상기 패킷은, 상기 패킷의 상위 계층의 실제 데이터가 실리는 PHY 페이로드의 일부를 이용하여 상기 링크 제어 기능 제공 여부를 설정하는 것을 특징으로 하는 링크 제어 기능을 제공하는 ZigBee 모뎀.The ZigBee modem of claim 1, wherein the packet sets whether to provide the link control function by using a part of a PHY payload carrying actual data of an upper layer of the packet. .
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