KR100862954B1 - 레스큐 비컨 - Google Patents

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Abstract

저전력 무선 주파수 송수신기는 통신용 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크를 형성하도록 이루어져 있다. 이는 동기화를 유지하기 위해 데이터 패킷들을 송신하기 위한 송신기 및 상기 송신기를 제어하여 상기 송수신기들의 네트워크 외부로 제1 유형의 일련의 메시지들을 송신하기 위한 수단을 포함한다.

Description

레스큐 비컨{Rescue beacon}
본 발명은 통신용 저전력 무선 주파수 송수신기들의 무선 네트워크를 형성하도록 이루어진 저전력 무선 주파수 송수신기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 블루투스 마스터 송수신기가 조회 절차 또는 페이징 절차를 수행하는 동안 접속형 슬레이브 송수신기들이 동기화를 상실하지 않게 하는 데 적합한 블루투스 마스터 송수신기에 관한 것이다.
도 1은 무선 패킷들을 송신 및 수신함으로써 통신하는, 마스터 유닛(M; 4) 및 슬레이브 유닛(S; 6,8,10)들을 포함하는 무선 송수신기 유닛들의 네트워크(블루투스 피코넷(Bluetooth piconet; 2)을 예시하는 도면이다. 상기 마스터 유닛은 상기 네트워크에 대한 슬레이브의 접속을 개시하는 무선 송수신기 유닛이다. 한 네트워크에는 단지 하나의 마스터가 존재한다. 상기 네트워크는 시분할 이중화(time division duplex) 방식으로 동작한다.
상기 송수신기들은 이러한 예에서 마이크로파 주파수 대역, 예컨대, 2.4 GHz에서 송신 및 수신한다. 상기 네트워크는 각각의 무선 패킷이 송신되게 하는 주파수를 변경시킴으로써 간섭을 저감시킨다. 다수의 개별 주파수 채널들은 각각 1MHz의 대역으로 할당되고, 상기 주파수는 1600 홉/초(hop/s)의 비율로 호핑(hopping) 될 수 있다.
도 2를 참조하면, 프레임(20)이 예시되어 있다. 이러한 프레임(20)은 상기 마스터 유닛(4)에 의해 사용되는 타임 프레임(time frame)이다. 상기 프레임은 예컨대, 동일 길이의 슬롯(22 내지 29)들을 지닌다. 짝수로 지정된 슬롯들은 예비 할당된다. 단지 마스터 유닛만이 짝수 슬롯들의 시작으로 배열된 무선 패킷의 전송을 개시할 수 있다. 홀수들로 지정된 슬롯들은 예비 할당된다. 단지 슬레이브에 의해 송신된 무선 패킷들만, 즉 상기 마스터 유닛에 의한 수신용으로 주소 지정된 무선 패킷들은 홀수 슬롯들의 시작으로 배열된 무선 패킷들의 개시를 이룰 수 있다. 각각의 슬롯에는 주파수들의 호핑 시퀀스 중 서로 다른 것이 할당된다. 그러나, 무선 패킷은 다수의 슬롯들로 연장하는 것이 가능하며, 이러한 경우에, 상기 패킷이 송신되게 하는 주파수는 상기 패킷의 개시점에서 상기 슬롯에 할당된 주파수로 일정하게 유지된다. 한 슬롯은 일정 시간 주기를 지니며 625 마이크로초인 것이 전형적이다.
상기 네트워크는 송수신기들 간에 음성 정보 또는 데이터 정보를 송신하는 데 적합한 무선 주파수 네트워크이다. 이같이 이루지는 송신들은 저전력, 예컨대, 0 내지 20dBm의 송신들이며, 상기 송수신기 유닛들은 수 센티미터 내지 수 십 또는 수 백 미터의 범위에 걸쳐 효율적으로 통신할 수 있다. 상기 마스터 유닛은 조회 절차를 사용하여 달성되는 상기 마스터 유닛의 송신 범위 내에서 다른 송수신기 유닛들을 식별하는 부담, 및 액세스 절차를 사용하여 달성되는 상기 마스터 유닛 및 그러한 슬레이브 유닛 간의 통신 링크를 설정하기 위해 송수신기 유닛을 페이징하 는 부담을 지닌다.
도 3을 참조하면, 전형적인 무선 패킷(30)이 예시되어 있다. 상기 무선 패킷은 개시점(32)을 지니며 3개의 개별 부분들, 즉, 액세스 코드(34)를 포함하는 제1의 프리앰블 부분, 헤더(36)를 포함하는 제2의 부분 및 페이로드(payload; 38)를 포함하는 제3 부분을 포함한다.
상기 액세스 코드는 무선 패킷의 개시점을 식별하고 동기화 및 DC 추정을 달성하기 위해 상기 네트워크에서 사용되는 일련의 비트들이다. 이는 고정 길이를 지닌다. 상기 수신기에서, 슬라이딩 상관기(sliding correlator)는 액세스 코드에서 동기화 단어에 대해 서로를 상관시키고 한계값이 초과될 경우에 트리거한다. 3가지 유형의 액세스 코드들이 존재한다. 채널 액세스 코드는 상기 마스터 유닛의 블루투스 장치 주소(Bluetooth Device Address; BD_ADDR)로부터 획득되고 하나의 피코넷을 식별한다. 이는 상기 피코넷 채널에서 통신되는 모든 패킷들 내에 포함되어 있다. 상기 장치 액세스 코드는 착신지 유닛의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)로부터 획득되고, 예컨대, 상기 액세스 절차 동안, 상기 착신지 장치에 신호를 송신한다. 상기 조회 액세스 코드는 어느 블루투스 유닛들이 통신 가능 범위에 있는 지를 나타내는 데 사용된다.
상기 헤더(36)는 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있다. 만약 존재한다면, 상기 헤더(36)는 고정 길이(예컨대, 54 비트)를 지닌다. 상기 헤더는 제어 단어들을 포함한다. 활성 멤버 주소(active member address; AM_ADDR)는 한 네트워크 내에서 하나의 슬레이브를 유일하게 식별하는 단어이다. 상기 활성 멤버 주소는 상 기 마스터 유닛이 상기 슬레이브를 상기 네트워크에 결합시킬 경우에 상기 마스터 유닛에 의해 슬레이브 유닛에 할당된다. 모두가 제로인 AM_ADDR은 방송용으로 예비 할당된다.
상기 페이로드(38)는 송수신기 제어 정보 또는 음성/데이터 정보를 지닌다. 상기 페이로드는 가변 길이를 지니고 존재하지 않을 수도 있다. 상기 페이로드는 최대 크기, 예컨대, 2745 비트를 초과할 수 없다.
상기 조회 절차는 한 유닛으로 하여금 어느 유닛들이 통신 가능 범위 내에 있는 지, 그리고 이들의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR) 및 클록 값이 존재하는 지를 발견할 수 있게 한다. 상기 발견하는 유닛은 서로 다른 홉 주파수들에서 조회 메시지(inquiry message; ID)를 송신한다. 상기 ID 패킷은 어떠한 헤더나 페이로드도 지니지 않는다. 2개의 ID 패킷은 각각의 슬롯에서 송신된다. 상기 패킷은 조회 액세스 코드를 자신의 액세스 코드로서 지니고 사용되고 있는 홉 주파수들은 조회 액세스 코드로부터 결정되고 송신되고 있는 각각의 패킷에 대하여 서로 다르다.
상기 액세스 절차는 접속을 설정하는 페이징 절차이다. 이러한 절차를 수행하는 유닛은 상기 피코넷의 마스터가 된다. 상기 마스터는 서로 다른 홉 채널들에서 상기 슬레이브의 장치 액세스 코드를 반복해서 송신한다. 어떠한 헤더나 페이로드도 지니지 않고 착신지 DAC를 자신의 액세스 코드로서 지니는 ID 패킷이 송신된다. 일렬의 동일 ID 패킷들(슬롯당 2개)은 각각 서로 다른 홉 주파수들로 송신된다 (블루투스 기저대역 사양 버전 1.0B, 1999년 11월 29일, 그림 10.6 및 10.7( Figures 10.6 & 10.7 of the Bluetooth Baseband Specification vl.OB, 29th November 1999) 참조). 상기 마스터는 각각의 송신 슬롯 이후의 응답을 청취한다. 상기 주파수 호핑 시퀀스는 상기 슬레이브의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)로부터 결정된다. 상기 마스터는 상기 시퀀스의 정확한 위상을 추정하기 위해 조회 절차 동안 수신된 슬레이브의 클록의 값을 사용한다.
접속 상태에서, 상기 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛 간의 접속이 확립된 다음에 패킷들이 전후로 송신될 수 있다. 상기 패킷들은 액세스 코드로서, (상기 액세스 절차 동안 공급된 마스터 유닛의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)로부터 획득된) 동일 채널 액세스 코드 및 (액세스 절차 동안 공급된 마스터 유닛의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)로부터 획득된) 동일 주파수 호핑 시퀀스, 즉 채널 호핑 시퀀스를 사용한다.
상기 송수신기 유닛들은 상기 마스터 유닛(4)에 의해 결정되며 도 2와 관련하여 설명된 공통 타임 프레임에 동기된다. 상기 마스터 유닛의 클록 및 상기 슬레이브 유닛의 클록은 일시적으로 그리고 간헐적으로 동기된다. 상기 슬레이브의 고유 클록이 상기 마스터 클록에 대응하도록 상기 슬레이브의 고유 클록에 오프셋이 추가된다. 그러나, 상기 마스터 및 슬레이브 클록들은 차츰 차이가 난다. 상기 마스터 및 슬레이브 클록들 간의 동기화는 상기 슬레이브에 의한 각각의 패킷의 수신에 따라 유지된다. 각각의 슬레이브는 채널 액세스 코드 내에서 동기화 단어를 식별하도록 설정된 슬라이딩 상관기를 지닌다. 상기 상관기가 한계값에 도달할 경우, 상기 마스터 클록과의 동기화가 유지되도록 상기 슬레이브 클록에 의해 사용된 오프셋이 조정될 수 있게 하는 트리거 신호가 생성된다. 주기적인 마스터 송신은 상기 슬레이브들이 상기 마스터에 동기되게 할 필요가 있다. 상기 슬레이브들이 단지 동기화를 위해 채널 액세스 코드만을 필요로 하기 때문에, 어느 적합한 패킷이라도 사용될 수 있다.
각각의 무선 패킷이 송신되게 하는 주파수는 마스터 클록에 따른 송신 시간을 사용할 경우 상기 채널 호핑 시퀀스로부터 결정된다. 이러한 송신 주파수는 매 625 마이크로초마다 변경(호핑)된다.
상기 마스터 유닛이 점 대 점(point-to-point) 통신(접속 상태- 활성 모드)을 수행하고 있을 때, 송신된 무선 패킷은 다음으로 이용가능한 타임 슬롯에서 무선 패킷을 송신함으로써 상기 마스터 유닛에 응답하는 특정의 송수신기에 주소 지정된다.
도 4를 참조하면, 도 4는 송수신기 유닛의 개략적인 예시를 보여주는 도면이다. 이러한 도면에서는 어떠한 방식으로 송수신기 유닛 및 통신 네트워크가 동작하는 지를 이하에서 설명하기 위해 단지 필요한 만큼 많은 기능 블록들 및 상호접속부들만이 도시되어 있다. 상기 송수신기 유닛(40)은 다수의 기능 요소들을 포함하며, 상기 다수의 기능 요소들은 안테나(46), 수신기(Rx; 50), 동기화 장치(SYNC; 52), 헤더 복호기(54), 제어기(60), 송수신기 유닛의 BD_ADDR을 저장하는 메모리부 (58)를 지니는 메모리(56), 패킷타이저(packetiser; 42), 클록(68), 주파수 호핑용 제어기(48) 및 송신기(Tx; 44)를 포함한다. 비록 이러한 요소들이 개별 요소들로 도시되어 있지만, 상기 요소들이 실제로는 서로 통합될 수 있으며 소프트웨어로나 또는 하드웨어로 구현될 수 있다.
상기 송수신기 유닛(40)에 의한 패킷의 페이로드에서 송신될 데이터는 데이터 신호(41)로서 상기 패킷타이저(42)에 공급된다. 한 패킷의 페이로드에서 송신될 제어 정보는 상기 제어기(60)에 의해 상기 패킷타이저(42)에 제공되는 페이로드 제어 신호(89)에서 공급된다. 또한, 상기 패킷타이저(42)는 상기 제어기(60)로부터 액세스 코드 제어 신호(69) 및 헤더 제어 신호(71)를 수신하고, 상기 액세스 코드 제어 신호(69) 및 상기 헤더 제어 신호(71)는 상기 패킷(30)을 형성하도록 상기 페이로드에 부착된 상기 액세스 코드(34) 및 상기 헤더(36)를 각각 제어한다. 상기 패킷타이저(42)는 데이터 또는 제어 정보를 상기 패킷(30)에 배치한다. 상기 패킷( 30)은 신호(43)로서 상기 송신기(44)에 공급된다. 상기 송신기(44)는 상기 신호(43 )에 따라 반송파를 변조하여 송신을 위해 상기 안테나(46)에 공급된 송신 신호(45)를 생성한다. 상기 반송파의 주파수는 상기 주파수 호핑용 제어기(48)에 의해 상기 송신기(44)에 공급된 송신 주파수 제어 신호(47)에 의해 주파수들의 호핑 시퀀스 중 하나이도록 제어된다.
상기 안테나(46)는 무선 신호(51)를 수신하고 이를 상기 수신기(50)에 공급한다. 상기 수신기(50)는 상기 주파수 호핑용 제어기(48)에 의해 공급된 수신 주파수 제어 신호(49)의 제어 하에서 상기 무선 신호(51)를 복조하여 디지털 신호(53)를 생성한다. 상기 디지털 신호(53)는 상기 동기화 장치(52)에 공급된다. 상기 동기화 장치(52)는 상기 송수신기 유닛(40)을 상기 네트워크의 타임 프레임에 동기시 킨다. 상기 동기화 장치(52)에는 액세스 코드 신호(81)가 공급되고, 상기 액세스 코드 신호(81)는 상기 송수신기 유닛이 수신하리라고 예상되는 패킷의 액세스 코드를 명시한다. 상기 동기화 장치는 상기 예상된 액세스 코드에 대응하는 액세스 코드들을 지닌 그같이 수신된 무선 패킷들을 허용하고 상기 예상된 액세스 코드에 대응하지 않는 액세스 코드들을 지닌 그같이 수신된 무선 패킷들을 거부한다. 한 무선 패킷에서 예상된 액세스 코드의 존재 및 개시점을 식별하기 위해 슬라이딩 상관 (sliding correlation)이 사용된다. 만약 상기 무선 패킷이 허용된다면, 상기 무선 패킷은 상기 헤더 복호기(54)에 신호(55)로서 공급되고 상기 패킷이 상기 동기화 장치(52)에 의해 허용되었다는 것을 나타내는 트리거 신호(79)가 상기 제어기(60)에 복귀된다. 상기 트리거 신호(79)는 상기 마스터 클록에 동기하도록 슬레이브 유닛에서 상기 제어기에 의해 사용된다. 상기 제어기는 무선 패킷이 수신되게 했던 시간을 상기 무선 패킷이 수신되리라고 예상되게 했던 시간과 비교하고 그 차를 오프셋하도록 자신의 타이밍을 이동한다. 이같은 오프셋은 그 차의 값 만큼 상기 메모리(56)에 저장된 오프셋의 값을 변경함으로써 달성될 수 있다. 상기 헤더 복호기 (54)는 상기 수신된 패킷 내의 헤더를 복호하고 이를 헤더 신호(75)로서 상기 제어기(60)에 공급한다. 상기 헤더 복호기(54)는, 상기 제어기(60)에 의해 공급된 페이로드 허용 신호(77)에 의해 이네이블될 경우, 상기 무선 패킷의 나머지, 즉 상기 페이로드(38)를 포함하는 데이터 출력 신호(57)를 생성한다.
상기 주파수 호핑용 제어기(48)는 주파수들의 시퀀스를 순환시킨다. 상기 송신 주파수 제어 신호(47) 및 상기 수신 주파수 제어 신호(49)는 대개 상기 송신기( 44) 및 상기 수신기(50)를 교호 방식으로 제어한다. 상기 송수신기(40)가 마스터로서의 역할을 하는 경우, 상기 수신기(50)는 대개 상기 시퀀스의 홀수 값들에 의해 결정되는 주파수들로 수신하는 것이 가능하며, 상기 송신기는 대개 상기 시퀀스의 짝수 값들에 의해 결정되는 주파수들로 송신하는 것이 가능하다. 상기 송수신기가 슬레이브 유닛로서의 역할을 하는 경우 이같은 역도 마찬가지이다. 상기 주파수 호핑용 제어기(48)는 (또한 상기 패킷타이저(42)에 공급되는) 액세스 코드 제어 신호 (69), 상기 제어기(60)로부터의 오프셋 신호(67) 및 클록(68) 내에 유지된 시간을 나타내는 클록(68)으로부터의 클록 신호(59)를 수신한다. 상기 오프셋 신호(67)는 상기 클록(68) 내에 유지된 시간으로부터 오프셋의 값을 정의한다. 이러한 값은 널 (null) 값일 수 있다. 상기 주파수 호핑용 제어기는 상기 클록(68)으로부터 상기 오프셋 신호(67)의 값 만큼 오프셋된 클록 내에 유지된 시간을 모방하도록 상기 클록 신호(59) 및 상기 오프셋 신호(67)를 콤비네이션한다. 상기 호핑용 제어기(48)가 순환하게 하는 주파수들의 시퀀스는 상기 액세스 제어 신호(69)에 의존한다. 상기 순환 내의 위치는 상기 모방 시간에 의존한다. 상기 액세스 코드 제어 신호(69)가 채널 액세스 코드를 제공할 경우, 상기 채널 호핑 시퀀스가 정의된다. 상기 액세스 코드 제어 신호(69)가 장치 액세스 코드나 또는 조회 액세스 코드를 제공할 경우, 서로 다른 호핑 시퀀스들이 정의된다.
상기 메모리(56)는 상기 송수신기 유닛(40)의 BD_ADDR을 영구적으로 저장하는 저장부(58)를 지닌다. 상기 메모리(56)의 나머지 부분은 상기 제어기(60)에 의해 기록될 수 있다. 상기 송수신기 유닛(40)이 슬레이브 유닛으로서의 기능을 수행 할 경우, 상기 메모리(56)는 상기 마스터 유닛의 BD_ADDR, 상기 슬레이브 유닛의 클록 및 상기 마스터 유닛의 클록 간의 차를 나타내는 오프셋 값 및 상기 네트워크 내의 슬레이브의 주소를 추가로 저장한다. 상기 송수신기 유닛(40)이 마스터 유닛으로서의 기능을 수행할 경우, 상기 메모리(56)는 상기 네트워크에 참가하는 각각의 슬레이브에 대하여 상기 BD_ADDR, 상기 마스터 유닛의 클록 및 그같은 특정의 슬레이브 유닛의 클록 간의 차를 나타내는 오프셋 값 및 상기 네트워크에서 상기 특정의 슬레이브 유닛을 유일하게 식별하는 AM_ADDR을 추가로 저장한다.
블루투스 사양, 개정판 1.1(Bluetooth Specification, revision 1.1)에는 블루투스 슬레이브 동기화에 대하여 다음과 같이 기재되어 있다:
"슬레이브의 RX 타이밍은 마스터-슬레이브 슬롯 동안 최후의 성공적인 트리거에 기초를 두고 있다. [...] 상기 슬레이브는 패킷들을 수신하고 타이밍의 오정합이 ±10 ㎲ 불확정 윈도우 내에 유지하는 동안 RX 타이밍을 조정할 수 있다(The slave's RX timing is based on the latest successful trigger during a master-to-slave slot. [...] The slave shall be able to receive the packets and adjust the RX timing as long as the timing mismatch remains within the ±10 ㎲ uncertainty window)."
따라서, 블루투스 모듈 제조업자들은 매 수신마다 고정 ±10 ㎲ 불확정 윈도우를 사용하도록 자신들의 블루투스 장치들을 설계하여 왔다. 이것이 의미하는 것은 만약 슬레이브기 예상하고 있는 것보다 마스터가 10 ㎲ 이상 빨리 또는 10 ㎲ 이상 느리게 송신한다면, 상기 슬레이브는 이러한 패킷을 수신할 수 없으며 자신의 클록/자신의 타이밍을 상기 수신된 패킷에 조정할 수 없다. 마스터 및 슬레이브 송수신기들 모두가 대략 ±20 ppm을 드리프트하도록 허용되는 서로 다른 고유 클록들을 사용하고 있기 때문에, 그같은 블루투스 슬레이브는,
Figure 112004030337464-pct00001
와 같이 계산될 수 있는 시간(
Figure 112004030337464-pct00002
) 내에 상기 마스터로부터 패킷을 수신하지 못했을 때 (최악의 경우) 접속 손실을 초래할 수 있다.
마스터 및 슬레이브 간의 통상적인 활성 접속 동안, 이러한 시간은 결코 도달되지 않는 데, 그 이유는 상기 마스터가 T폴, 즉 디폴트당 25㎳ 내에 상기 슬레이브를 폴링하여야 하기 때문이다. 그러나, 만약 상기 마스터가 하나 또는 여러 슬레이브들에 접속되어 있고 조회 또는 페이지를 수행함으로써 다른 블루투스 장치들을 발견하고 이들에 접속하려고 시도한다면, 이러한 연속 폴링은 조회 또는 페이지가 수행되는 시간 동안, 전형적으로는, 5 내지 10 초 동안 중단된다. 그 결과, 마스터가 조회 또는 페이지를 개시하자 마자 피코넷에 접속되어 있는 모든 슬레이브들이 접속 손실을 초래할 가능성이 크다.
그러한 접속 손실을 회피하기 위한 한가지 가능한 해결 방안은 페이지 또는 조회를 개시하기 전에 블루투스 유지 모드로 모든 활성 접속들을 설정하는 것이다. 유지 모드가 의미하는 것은 상기 마스터가 고정 시간 동안(40초에 이르기까지) 폴링을 중단한다고 각각의 슬레이브에 알린다는 것을 의미한다. 이러한 시간 동안, 상기 마스터는 필요한 조회 또는 페이징을 수행할 수 있다. 상기 고정 시간이 경과한 후에는, 상기 마스터가 모든 슬레이브들의 폴링을 재개한다. 통상적인 접속 모드와는 대조적으로, 유지 모드는, 슬레이브가, 상기 유지 모드의 종료시, 필요한 경우, 심지어는 수 밀리초일 수 있는 매우 큰 불확정 윈도우를 가지고 수신을 재개한다는 것을 정의한다. 이 때문에, 유지 모드는 접속 손실을 회피할 수 있다.
상기 접속 손실 문제점을 회피하기 위해 마스터 측 상에 블루투수 유지 모드를 사용할 경우에 몇가지 불리한 점들이 존재한다:
1) 상기 블루투스 사양이 유지 모드를 요구하지 않으며, 이 때문에 상기 유지 모드가 단지 선택적 특징일 뿐이다. 이것이 의미하는 것은 상기 마스터에 접속되어 있고 유지 모드를 지원하지 않는 각각의 슬레이브가 접속 손실을 초래하기 때문에 접속 손실이 매 경우마다 회피될 수 없다는 것을 의미한다.
2) 상기 마스터에 접속된 슬레이브가 여러 개 존재할 경우에, 유지 모드로 모든 슬레이브들의 모든 접속을 설정하기 위한 절차는 매우 복잡한 데, 그 이유는 유지 모드로의 설정이 각각의 슬레이브에 대하여 연속적으로 수행되어야 하기 때문이다. 이 때문에 무선 용량이 낭비된다.
3) 조회 및 페이지 모두는 길이 면에서 반드시 고정될 필요가 없는 절차이다.
4) 상기 조회 절차의 길이는 고정된 최대값을 지니지만, 발견된 장치들로부터 복귀되는 응답들의 수에 의존할 수 있다(이 때문에, 조회가 최대 길이보다 매우 짧게 지속될 수 있다). 상기 페이지 절차의 길이는 고정된 최대값을 지니지만, 페 이징될 장치의 블루투스 클록 값에 의존하며 또한 무선 인터페이스 상의 왜곡에 의존한다(상기 왜곡이 악화될수록 페이징이 보다 길어질 수 있다). 그 결과, 유지 모드의 길이는 조회/페이지의 최대 길이보다 더 길게 선택되어야 한다. 조회/페이지가 이같은 최대 시간보다 짧은 경우, 상기 마스터는 여전히 접속된 슬레이브들의 폴링을 재개하기 전에 유지 모드의 종료시 까지 대기하여야 한다. 이 때문에 무선 용량이 낭비된다.
그러므로, 상기 유지 모드와 관련된 불리한 점들에 직면하지 않고서 접속된 슬레이브들이 동기화를 상실하지 않게 함으로써 블루투스 장치의 조회/페이징 절차를 개선하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들은 비록 조회 또는 페이지를 수행하는 동안이라도 여전히 모든 슬레이브들을 폴링함함으로써 유지 모드의 사용(및 위에서 언급된 모든 불리한 점들)을 회피한다. 본 발명이 불리한 것으로 인식될 수 있는 데, 그 이유는 페이지 또는 조회 동안의 폴링이 그러한 조회 또는 페이지를 방해함으로써, 장치가 조회 동안 발견될 때까지의 긴 시간/장치가 페이징 동안 접속될 때까지의 긴 시간의 원인이 되기 때문이다. 그러나, 본 발명자들이 실현했던 것은 비록 이같은 부정적인 효과가 이론상 존재할지라도, 본 발명을 사용한 조회/페이지 및 본 발명을 사용하지 않은 조회/페이지 간의 차이점들이 통계적인 크기를 지니고(모든 조회들/페이지들의 1퍼센트 밖에 필요하지 않음) 사용자에게 전혀 가시화될 수 없기 때문에, 사용자들에게 실제로 중요성을 부여하지 않는다는 점이다.
본 발명의 제1 실시태양에 의하면, 청구항 제1항에 청구된 바와 같은 저전력 무선 주파수 송수신기가 제공된다.
본 발명의 제2 실시태양에 의하면, 청구항 제10항에 청구된 바와 같은 통신용 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크에서 동기화를 유지하는 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시태양에 의하면, 청구항 제11항에 청구된 바와 같은 데이터용 저장 매체가 제공된다. 본 발명의 실시예들은 상기 블루투스 사양 1.1B에서 정의된 바와 같은 기존의 조회 및 페이징 절차의 적응에 관한 것이며 결과적으로는 기존의 저전력 무선 주파수 송수신기들의 적응에 의해 구현될 수 있다. 기존의 저전력 무선 주파수 송수신기들은, 주로 소프트웨어 방식으로 제어되기 때문에, 청구항 제11항에 청구된 바와 같은 저장 매체 상에 저장된 컴퓨터 코드를 사용하여 상기 제어용 소프트웨어를 갱신함으로써 적응될 수 있다. 상기 저장 매체는 예를 들면, 플로피 디스크, CD-ROM, DVD, 반도체 메모리, 또는 영구적으로나 또는 일시적으로 데이터를 저장하는 임의의 컴퓨터 프로그램 생성물일 수 있다.
본 발명의 보다 나은 이해 및 그 같은 발명이 어떠한 방식으로 구현될 수 있는 지에 대한 이해를 위하여, 첨부 도면이 단지 예로써 참조될 것이다.
도 1은 무선 네트워크를 예시하는 도면이다.
도 2는 무선 네트워크에서의 패킷 송신 및 수신 타이밍을 예시하는 도면이다.
도 3은 무선 네트워크에서 송신된 패킷을 예시하는 도면이다.
도 4는 송수신기 유닛을 보다 상세하게 예시하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 페이징 절차에 대해 이루어진 변형예를 각각 예시하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 조회 절차에 대해 이루어진 변형예를 각각 예시하는 도면이다.
본 발명은 마스터로서 동작할 경우 개선된 블루투스 송수신기에 관한 것이다. 상기 마스터는 비록 조회 또는 페이지를 수행하는 동안에도 접속된 모든 슬레이브들을 계속 폴링한다.
조회/페이지를 지나치게 방해하지 않도록 하기 위하여,
1) T폴에 의존하지 않고(폴링은 단지 상기 슬레이브들을 유지하기 위해서만 가능한 한 드문드문 수행됨)
2) 단지 짧은 단일 슬롯 패킷들만을 사용하며
3) 단지 하나의 패킷만을 사용하여 접속된 모든 슬레이브들에 영향을 주고
4) 한 폴링된 슬레이브가 다음의 슬레이브-마스터 슬롯에서 하나의 패킷을 복귀할 수 없게 하는 특정 유형의 폴링이 사용된다.
이렇게 하면, 상기 특정 유형의 폴링("레스큐 비컨(rescue beacon)"이라 언급됨)은 가능한 한 적은 무선 용량(air capacity)을 사용한다.
상기 레스큐 비컨에 대하여, 다음과 같은 사항이 선택되었다:
1) 폴링은 매 125㎳마다 수행된다(T폴에 의존하지 않음)
2) 블루투스 널(null) 패킷들이 사용된다. 상기 블루투스 널 패킷들은 단지 하나의 블루투스 슬롯(625 ㎲)만을 사용한다. 또한, ID 패킷들(단지 312.5 ㎲인 절반 슬롯만을 사용함)을 사용하는 것이 가능하지만, 어떤 제조업자들은 자신들의 슬레이브들을 단지 수신된 블루투스 액세스 코드에만 동기시킬 뿐만 아니라 또한 유효한 패킷 헤드를 필요로 한다. 단지 유효한 패킷 헤드가 수신된 경우에만, 상기 제조업자들은 자신들의 슬레이브 클록을 수신된 패킷에 동기시킬 수 있다. 그러므로, 널 패킷이 양호한 해결 방안이다.
3) 더욱이, 상기 패킷 헤드 내의 AM_ADDR 필드는 2진수 000으로 설정되는 데, 이것이 의미하는 것은 이러한 패킷이 동시에 모든 패킷들을 주소 지정하는 방송 패킷이다는 것을 의미한다.
4) 블루투스 사양에 기인하여, 슬레이브들은 블루투스 널 패킷에 응답하지 못한다.
블루투스 사양 버전 1.0b에서 정의된 바와 같은 널 패킷은 어떠한 페이로드도 지니지 않음으로써, 단지 채널 액세스 코드 및 패킷 헤더만으로 이루어져 있는 패킷이며, 상기 패킷의 총(고정) 길이는 126비트이고 상기 널 패킷 자체는 수신 확인을 받을 필요가 없다.
페이징에 대한 레스큐 비컨 구현
도 5a는 페이징 절차를 수행하는 동안 피코넷의 마스터로서의 역할을 하는 블루투스 장치의 동작을 예시하는 도면이다. 상기 마스터는 교호 슬롯(alternate slot)들에서 송신 및 수신한다. 상기 마스터는 슬롯(N,N+2,N+4...)들에서 송신하고 슬롯(N+1,N+3,N+5...)들에서 수신한다. 상기 페이징 절차에 있어서, 상기 마스터는 슬롯당 2개의 ID 패킷을 송신한다. 상기 ID 패킷은 이러한 ID 패킷의 액세스 코드로서 페이징된 슬레이브의 장치 액세스 코드(device access code; DAC)를 지닌다. 상기 ID 패킷은 헤더도 페이로드도 지니지 않는다. ID 패킷이 송신되게 하는 주파수들은 페이징된 슬레이브의 블루투스 장치 주소(Bluetooth device address; BD_ADDR)로부터 결정된 주파수 호핑 시퀀스에 의존한다. 이러한 주파수 호핑 시퀀스는 f(k), f(k+1), f(k+2), f(k+3), f(k+4), f(k+5) ....이다. 슬롯(N)에서, 제1의 ID 패킷이 주파수(f(k))로 송신되고 슬롯(N)에서 제2의 ID 패킷이 주파수( f(k+1))로 송신된다.
도 5b는 어떠한 방식으로 상기 페이징 절차가 본 발명의 한 실시예에 따라 적응되는 지를 예시하는 도면이다. 현재, 슬롯(N+2)은 레스큐 비컨에 의해 점유되어 있다. 이러한 레스큐 비컨은 본 발명이 적용되지 않을 경우에 슬롯(N+2)에서 송신된 2개의 ID 패킷을 대체한다. 상기 페이징 시퀀스는 달리 영향을 받지 않는다. 상기 레스큐 비컨은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 널 패킷이다(이보다는 덜 바람직한 변형예는 ID 패킷이다). 상기 레스큐 비컨이 송신되게 하는 주파수는 상기 마스터 클록에 의해 결정된 채널 호핑 시퀀스 내의 위상 및 마스터 송수신기의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)에 의존하는 채널 호핑 시퀀스에 따라 결정된다. 상기 채널 주파수 호핑 시퀀스는 i가 정수일 경우에 g(i)로서 정의될 수 있다. 도 5b의 예에 있어서는, 슬롯(N+2)에서, 블루투스 클록의 위상이 m으로 제공됨으로써, 상기 레스큐 비컨이 전송되게 하는 주파수가 g(m)으로 표현된다. 널 패킷은 이러한 널 패킷의 액세스 코드로서 상기 마스터 유닛의 블루투스 장치 주소로부터 획득된 채널 액세스 코드를 지니고 상기 패킷이 방송 비컨이다(즉, AM_ADDR이 2진수 000으로 설정된다)는 것을 나타내는 패킷 헤더를 지닌다.
도 5b의 예에 있어서는, N+2 슬롯이 레스큐 비컨을 포함하는 데, 그 이유는 상기 N+2 슬롯이 페이지 절차의 개시 이후 125㎳이거나 또는 레스큐 비컨의 최종 송신 이후 125㎳이기 때문이다. 그러므로, 여기서 이해되어야 할 점은 슬롯(N+2) 이후 125㎳인 슬롯(N+X)에서 다른 한 레스큐 비컨이 송신된다는 것이다. 이러한 레스큐 비컨은 이전의 레스큐 비컨과 동일한 널 패킷이지만, 단지 송신 시간에 블루투스 마스터 클록의 위상에 의해서만 결정되는 동일한 채널 호핑 시퀀스로부터 선택된 서로 다른 송신 주파수를 지닌다. 매 125㎳마다 한쌍의 ID 패킷들을 하나의 레스큐 비컨으로 대체함으로써 일렬의 페이징 메시지들을 중단하는 것과는 별개로, 상기 페이징 프로세스는 달리 영향을 받지 않는다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따라, 제어기(60)는 정확한 시간에 상기 레스큐 비컨(정확한 채널 호핑 주파수에서의 채널 액세스 코드를 지닌 널 패킷)을 삽입하는 데 적합하다. 상기 제어기는 헤더 제어 신호(71)를 사용하여 상기 널 패닛의 헤더 내에 정확한 방송 주소를 삽입하고 액세스 코드 제어 신호(69)는 상기 널 패킷의 액세스 코드로서 채널 액세스 코드를 제공한다. 그러므로, 상기 액 세스 코드 제어 신호(69)는 일렬의 페이징 메시지들이 레스큐 비컨에 의해 중단될 경우 상기 페이징된 슬레이브의 장치 액세스 코드로부터 상기 채널 액세스 코드로 변경된다. 이같은 액세스 코드 제어 신호(69)의 변경은 또한 사용되고 있는 호핑 주파수 시퀀스의 변경에 영향을 준다. 그러므로, 주파수 호핑용 제어기(48)는 상기 채널 호핑 시퀀스를 사용하도록 스위칭된다. 상기 채널 호핑 시퀀스 내의 위상은 오프셋이 사용되지 않고서 클록(68)로부터의 클록 신호(59)에 의해 결정된다.
한 바람직한 실시예에 있어서, 레스큐 비컨은 상기 페이징 절차의 개시 이후 125㎳로 전송된 다음에, 그후 상기 페이징 절차 동안 매 125㎳마다 한번씩 전송된다.
블루투스 장치가 네트워크의 마스터가 아니고, 즉, 아직 기존의 슬레이브 송수신기가 존재하지 않는 경우, 상기 장치는 어떠한 접속된 슬레이브들도 존재하지 않기 때문에 상기 페이징 절차를 수행할 때 본 발명을 구현하지 못한다.
조회에 대한 레스큐 비컨 구현
도 6a는 마스터 송수신기가 조회 절차를 수행하고 있을 때 상기 마스터 송수신기의 동작을 예시하는 도면이다. 그러한 절차는 상기 페이징 절차와 매우 유사하다고 인식될 것이다. 사용되고 있는 ID 패킷들이 서로 다른 액세스 코드를 지니며 사용되고 있는 채널 호핑 시퀀스가 상기 호핑 시퀀스(f'(k),f'(k+1))로 표현되는 바와 같이 상이하다는 점에서 차이가 있다. 상기 장치가 FHS 패킷들이 ID 패킷들 대신에 수신될 것이라고 예상한다는 점에서 또 다른 차이가 있다. 이하 블루투스 FHS 패킷의 설명은 "블루투스 시스템의 사양, 버전 1.1; 2001년 2월 22일; 섹션 4.4.1.4:"에서 얻을 수 있다. 상기 FHS 패킷은 특히 전송자의 클록 및 블루투스 장치 주소를 나타내는 특정 제어 패킷이다. 페이로드는 144 정보 비트에 16-비트 CRC 코드를 더한 것을 포함한다. 상기 페이로드는 총 페이로드 길이를 240 비트에 이르게 하는 2/3 비율 FEC로 코딩된다. FHS 패킷은 단일 타임 슬롯을 포함한다.
상기 FHS 패킷은 대개 페이지 마스터 응답으로, 조회 응답으로 그리고 마스터 슬레이브 스위치로 사용된다. 페이지 마스터 응답 또는 마스터 슬레이브 스위치에서는, 상기 FHS 패킷의 수신이 확인될 때까지 또는 시간 종료가 초과될 때까지 상기 FHS 패킷이 재송신된다. 조회 응답에 있어서, 상기 FHS 패킷은 수신 확인되지 않는다. 상기 FHS 패킷은 실시간 클록 정보를 포함한다. 이러한 클록 정보는 각각의 재송신 이전에 갱신된다. 따라서, 상기 FHS 페이로드의 재송신은 동일한 페이로드가 각각의 재송신용으로 사용될 경우 통상의 데이터 페이로드들의 재송신과는 다소 다르다. 상기 FHS 패킷은 피코넷 채널이 확립되기 전이나 또는 기존의 피코넷이 새로운 피코넷으로 변경될 경우 주파수 홉 동기화용으로 사용된다. 전자의 경우에는, 수신자에게 아직 활성 멤버 주소가 할당되지 않았고, 이러한 경우에 상기 FHS 패킷 헤더 내의 AM_ADDR 필드가 모두 제로(zero)로 설정되지만, 상기 FHS 패킷은 방송 패킷으로서 간주되어선 안된다. 후자의 경우에 상기 슬레이브는 이미 기존의 피코넷에서 AM_ADDR를 지니고, 이는 그후 상기 FHS 패킷 헤더에서 사용된다.
도 6b는 본 발명의 한 실시예가 어떠한 방식으로 조회 모드 동안 구현될 수 있는 지를 예시하는 도면이다.
상기 조회 절차에서 송신된 일렬의 ID 패킷들은 도 6b에 예시된 바와 같이 상기 페이징 절차에서와 같은 방식으로 중단된다. 상기 중단 절차는 도 5b와 관련하여 설명된 것과 동일하다. 슬롯(N+2)은 현재 레스큐 비컨에 의해 점유되어 있다. 이러한 레스큐 비컨은 본 발명이 적용되지 않을 경우에 슬롯(N+2)에서 송신된 2개의 ID 패킷을 대체한다. 상기 조회 시퀀스는 달리 영향을 받지 않는다. 상기 레스큐 비컨은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 널 패킷이다(이보다는 덜 바람직한 변형예는 ID 패킷이다). 상기 레스큐 비컨이 송신되게 하는 주파수는 상기 마스터 클록에 의해 결정되는 채널 호핑 시퀀스 내의 위상 및 상기 마스터 송수신기의 블루투스 장치 주소(BD_ADDR)에 의존하는 채널 호핑 시퀀스에 따라 결정된다.
본 발명이 지금까지 이전 문단에서 여러 예들을 참조하여 설명되었지만, 주어진 예들에 대한 변형 및 수정예들이 청구된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서도 구현될 수 있다고 이해되어야 한다.

Claims (19)

  1. 데이터 패킷들을 송신하기 위한 송신기; 및
    상기 송신기를 제어하여 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크 외부로 제1 유형의 일련의 메시지들을 송신하도록 구성된 제어기를 포함하는 장치에 있어서,
    상기 장치는 상기 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크를 형성하도록 구성되며, 상기 제어기는 상기 제1 유형의 일련의 메시지들을, 동기화를 유지하기 위해 상기 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크 내에 송신되는 제2 유형의 메시지들로 중단(punctuating)하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 장치는 슬레이브 송수신기들의 무선 네트워크의 마스터로서 동작하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크는 제1의 주파수 호핑 시퀀스를 사용하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크 외부로 송신되는 제1 유형의 메시지들은 제2의 주파수 호핑 시퀀스를 사용하여 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 방송되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제어기는 주기적으로 상기 제1 유형의 일련의 메시지들을 제2 유형의 메시지로 중단하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 네트워크 내의 송수신기들 중 어느 하나로부터의 응답을 개시하지 않는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 장치의 식별 정보로부터 결정되는 동기화 단어를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 장치의 식별 정보로부터 결정되는 주파수로 송신되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 마스터 송수신기 및 적어도 하나의 슬레이브 송수신기를 포함하는 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크 외부로 상기 마스터 송수신기에 의해 송신되는 제1 유형의 일련의 메시지들을, 동기화를 유지하기 위해 통신용 송수신기들의 네트워크 내에 송신되는 제2 유형의 메시지들로 중단하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 저전력 무선 주파수 송수신기의 제어기에 의해 실행될 때, 상기 저전력 무선 주파수 송수신기의 식별 정보로부터 결정되지 않은 제1의 동기화 단어를 포함하는 제1 유형의 일련의 메시지들의 송신을, 상기 저전력 무선 주파수 송수신기의 식별 정보로부터 결정되는 동기화 단어를 포함하는 제2 유형의 메시지들로 중단하는 동작을 수행하는 명령어들이 코드화되어 있는 저장매체.
  12. 제10항에 있어서, 상기 저전력 무선 주파수 송수신기들의 네트워크는 제1의 주파수 호핑 시퀀스를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 송수신기들의 네트워크 외부로 송신되는 제1 유형의 메시지들은 제2의 주파수 호핑 시퀀스를 사용하여 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 방송되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 중단하는 단계는 주기적으로 상기 제1 유형의 일련의 메시지들을 제2 유형의 메시지로 중단하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 네트워크 내의 송수신기들 중 어느 하나로부터의 응답을 개시하지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 장치의 식별 정보로부터 결정되는 동기화 단어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제2 유형의 메시지들은 상기 장치의 식별 정보로부터 결정되는 주파수로 송신되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 컴퓨터 프로그램 생성물이 기록된 컴퓨터 판독가능 저장매체에 있어서, 상기 컴퓨터 프로그램 생성물은 컴퓨터로 하여금 청구항 제10항 및 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 수행하게 하는 프로그램 명령어들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 저장매체.
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