KR100891467B1 - 주파수 이동 통신 장치, 및 방법 - Google Patents

주파수 이동 통신 장치, 및 방법 Download PDF

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Abstract

주파수 이동 통신 장치, 및 방법이 개시된다. 주파수 이동 통신 장치는 통신부, 거리 산출부, 데이터 속도 산출부, 및 주파수 이동부를 포함한다. 통신부는 복수의 주파수로 통신 수행이 가능하고, 거리 산출부는 통신부가 제 1 주파수로 통신하는 중에 통신 환경이 소정의 주파수 변경 상태로 되는 경우 통신 중인 상대 통신 단말과의 거리를 산출한다. 데이터 속도 산출부는 산출된 거리에서 통신 가능한 제 2 주파수 상의 데이터 속도를 산출하며 주파수 이동부는 산출된 데이터 속도를 이용하여 통신 주파수를 상기 제 2 주파수로 이동한다. 통신 장치의 통신 주파수 이동 전에 이동할 주파수에서의 통신 가능한 데이터 속도를 미리 산출하여 사용하기 때문에 주파수 이동 후에도 통신의 끊김 없이 통신을 계속할 수 있게 된다.
초광대역, 주파수, 이동, 무선

Description

주파수 이동 통신 장치, 및 방법{Apparatus and method for frequency switching communication}
도 1은 MB-OFDM 규격의 UWB 방식의 무선 기기에서 사용하는 채널 스펙트럼을 도시한 도면.
도 2는 MB-OFDM 규격의 UWB 방식의 무선 기기의 주파수에 따른 통신 가능 거리를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 이동 통신 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 4는 도 3의 복수의 통신부가 다이버시티 통신을 수행하는 예를 도시한 도면.
도 5는 도 3의 거리 산출부가 거리를 측정하는 예가 도시된 도면.
도 6은 도 3의 통신부가 복수의 통신 단말과 통신하고 있는 예를 도시한 도면.
도 7은 통신 유지를 위해 주파수의 이동에 따라 변화되는 데이터 속도를 도시한 도면.
도 8은 도 3의 복수의 통신부가 각각 상이한 주파수로 통신하고 있는 예가 도시된 도면.
도 9는 본 발명에 따른 주파수 이동 통신 방법의 일 실시예를 도시한 개략적인 흐름도.
본 발명은 통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초광대역 무선 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
초광대역(UWB; ultra wide band)은 단거리 구간에서 낮은 전력으로 넓은 스펙트럼 주파수를 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송하기 위한 무선 기술은 말하며, 차세대 무선 통신 기술로 무선 디지털 펄스라고도 한다.
기존 무선 통신 기술의 양대 축인 IEEE 802.11과 블루투스 등에 비해 속도와 전력 소모 등에서 월등히 앞서기 때문에 상업적 성공 가능성이 대단히 높다. 속도의 경우 10 ~ 20배 앞서고, 필요한 전력량은 휴대폰이나 무선랜에 비해 100분의 1수준밖에 안된다.
특히, 사무실이나 가정에서 10m 내외의 거리에 위치한 퍼스널 컴퓨터와 주변 기기 및 가전 제품 등을 초고속 무선 인터페이스로 연결하는 근거리 개인 통신망(PAN; Personal Area Network)에 적합하여 가전 부문에서는 혁명적인 무선 통신 기술로 등장하고 있다.
통신용 UWB방식으로는 DS CDMA 방식과 MB OFDM 방식이 경쟁을 지속하고 있다.
도 1은 MB-OFDM 규격의 UWB 방식의 무선 기기에서 사용하는 채널 스펙트럼을 도시한 도면이다.
주파수 대역은 3100MHz ~ 10600MHz 에 이르며 14개의 채널을 가지며 5개의 채널 Band Group을 가진다. Band Group #1은 기본으로 사용되며 #3 ~#5는 옵션으로 사용된다.
Band Group #2는 802.11a 와 충돌 문제로 사용되지 않는다. 또한, Group Band #1은 3.5GHz 대역의 WiMAX, 4.5GHz 대역의 4세대 이동 통신과 주파수 충돌이 있으므로 주파수 간섭시 다른 밴드 그룹(Band Group)으로 채널 이동이 요구된다.
그러나 서로 다른 밴드그룹 간 채널 이동시 채널간 주파수 차이가 큼에 따라 전파 감쇄도의 차이에 따라 최대 전송 거리가 달라지는 문제가 발생하게 된다. 이와 같은 문제는 협대역 시스템 대역폭(System Bandwidth)을 가지는 시스템에서는 채널간 전파 감쇄도가 거의 동일하기 때문에 큰 문제가 되지 않았다.
도 2는 MB-OFDM 규격의 UWB 방식의 무선 기기의 주파수에 따른 통신 가능 거리를 도시한 도면이다.
도 2에서 무선 기기가 53Mbps로 통신 중에 Band Group #1에서 Band Group #4의 채널로 이동하는 경우 Band Group #4의 채널에서는 통신 가능 거리가 5.6m 밖에 되지 않으므로 Band Group #1에서보다 약 6m 가량 줄므로 통신 끊김이 발생하는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 최대 통신 거리 근처에서 통신 채널을 상위 Band Group으로 이동하는 경우에는 통신 끊김이 일어남을 알 수 있으며, 반대의 경우에는 통신이 유지 됨을 알 수 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 초광대역 무선 통신 중 통신의 끊김 없이 통신 주파수를 이동할 수 있는 통신 장치, 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 주파수 이동 통신 장치는 통신부, 거리 산출부, 속도 산출부, 및 주파수 이동부를 포함한다.
통신부는 복수의 주파수로 통신 수행이 가능하고, 거리 산출부는 통신부가 제 1 주파수로 통신하는 중에 통신 환경이 소정의 주파수 변경 상태로 되는 경우 통신 중인 상대 통신 단말과의 거리를 산출한다. 데이터 속도 산출부는 산출된 거리에서 통신 가능한 제 2 주파수 상의 데이터 속도를 산출하며 주파수 이동부는 산출된 데이터 속도를 이용하여 통신 주파수를 상기 제 2 주파수로 이동한다.
통신 장치의 통신 주파수 이동 전에 이동할 주파수에서의 통신 가능한 데이터 속도를 미리 산출하여 사용하기 때문에 주파수 이동 후에도 통신의 끊김 없이 통신을 계속할 수 있게 된다.
데이터 속도는 상대 통신 단말이 복수인 경우 복수의 단말 중 가장 먼 거리의 통신 단말에 대해 산출된 데이터 속도일 수 있다.
상대 통신 단말이 복수인 경우에는 가장 먼 거리의 통신 단말에 대한 데이터 속도를 산출하여 사용하기 때문에 주파수 시스템을 구성하는 모든 통신 단말에 대 해 통신의 끊김을 방지할 수 있게 된다.
주파수 이동부는, 제 1 주파수에서 다이버시티 통신을 수행하는 통신부의 제 1 통신부, 및 제 2 통신부 중 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 유지한 채 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 변경하고, 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 유지한 채 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 변경함으로써 통신부의 주파수를 이동할 수 있다.
통신 계속 중에 다이버시티 통신을 수행하는 복수의 통신부에 대해 순차적으로 주파수 이동을 수행하기 때문에 통신의 끊김을 더욱 완벽하게 방지할 수 있게 된다.
거리 산출부는 상대 통신 단말과의 무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출할 수 있다.
무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출함으로써 가장 효율적으로 거리 산출 기능을 수행할 수 있게 된다.
아울러, 상기 장치를 방법의 형태로 구현한 발명이 함께 청구된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 주파수 이동 통신 장치의 일 실시예의 개략적인 블록도이다.
도 3에서 주파수 이동 통신 장치(100)는 통신부(110), 거리 산출부(120), 데이터 속도 산출부(130), 및 주파수 이동부(140)를 포함한다.
통신부(110)는 복수의 주파수로 통신 수행이 가능하며, 각각 독립적으로 통 신을 수행할 수 있는 제 1 통신부(112), 및 제 2 통신부(114)를 포함한다. 제 1 통신부(112)와 제 2 통신부는 동일 주파수에서 다이버시티 통신을 수행할 수 있다.
다이버시티(diversity)는 둘 또는 그 이상의 선로 또는 채널을 가진 통신 방식을 말하는 것으로, 이들 출력을 단일의 수신 신호에 조합시킴으로써 페이딩을 방지하고 다이버시티 이득을 향상시킨다.
도 4는 도 3의 복수의 통신부가 다이버시티 통신을 수행하는 예를 도시한 도면이다.
도 4에는 두 개 이상의 다이버시티 보상을 위한 트랜스시버(Transceiver), 및 독립적인 두 개 이상의 채널을 운용할 수 있는 주파수 신시사이저(Synthesizer)의 구조를 가지고 있는 경우의 통신 상태가 도시되어 있다.
거리 산출부(120)는 통신부(110)가 제 1 주파수로 통신하는 중에 통신 환경이 소정의 주파수 변경 상태로 되는 경우 통신 중인 상대 통신 단말과의 거리를 산출한다.
소정의 주파수 변경 상태는 RSSI(Received Signal Strength Indication) 및 대역에서의 SNR 혹은 Eb/No 값을 고려하여 사용자 또는 장치 제조자에 의해 미리 설정될 수 있다.
거리 산출부(120)는 당업자가 고려할 수 있는 다양한 방법을 이용하여 상대 통신 단말과의 거리를 산출할 수 있으며, 특히, 상대 통신 단말과의 무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출할 수 있다. 무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출하는 경우보다 가장 효율적으로 거리 산출 기능을 수행할 수 있게 된다.
도 5는 도 3의 거리 산출부가 거리를 측정하는 예가 도시된 도면이다.
도 5는 두 초광대역 무선 기기간의 전파 거리(d)를 측정하기 위하여 특정 형태의 데이터를 거리 측정을 위해 A 무선 기기가 송신하면 이를 수신한 B 무선 기기는 수신 확인 데이터를 첨부하여 되돌려 A 무선기기로 송신한다.
이러한 과정에 소요되는 시간을 '루프백타임(Loop Back Time)'으로 정의하며 이 시간에는 송수신을 위한 Processing Time 인 △t1, △t2를 포함한 전파의 전송 시간이 된다. 루프백타임은 아래의 식으로 정의된다.
Figure 112007012879233-pat00001
송수신기의 Processing Time을 루프백타임에서 제거하여 송수신기간의 거리(d)에 대한 전파 경로 시간을 산출하기 위하여 미리 알고 있는 거리(d_ref)를 이용하여 송수신기의 프로세싱타임(Processing Time)을 계산하고 미리 정해진 이 수치를 이용하여 송수신기간의 거리(d)를 산출한다.
Figure 112008060251208-pat00015
Figure 112008060251208-pat00016
Figure 112008060251208-pat00017

T'total : 미리 알고 있는 거리(dReference)만큼 떨어진 송수신기에 대해 측정된 루프백타임의 1/2
Ttotal : 미지의 거리(d)만큼 떨어진 송수신기에 대해 측정된 루프백타임의 1/2
c : 전자기파 속도(광속도)
송수신기의 프로세싱타임을 루프백타임에서 제거하여 송수신기간의 거리(d)에 대한 전파 경로 시간을 산출하기 위하여 미리 알고 있는 거리(d_ref)를 이용하여 송수신기의 프로세싱타임을 계산하고 미리 정해진 이 수치를 이용하여 송수신기간의 거리(d)를 산출한다.
송수신기 간의 거리 환산을 위하여 실제 송수신기간 거리 환산은 걸린 시간 내에 레퍼런스카운터(Reference Counter) 값을 이용하여 다수의 송수신기간의 거리에 대한 가중치를 다룬다.
Figure 112008060251208-pat00005

N : 레퍼런스카운터 값
TClock : 클록 펄스 발생 주기
데이터 속도는 상대 통신 단말이 복수인 경우 복수의 단말 중 가장 먼 거리의 통신 단말에 대해 산출된 데이터 속도일 수 있다. 상대 통신 단말이 복수인 경우에는 가장 먼 거리의 통신 단말에 대한 데이터 속도를 산출하여 사용하기 때문에 주파수 시스템을 구성하는 모든 통신 단말에 대해 통신의 끊김을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 도 3의 통신부가 복수의 통신 단말과 통신하고 있는 예를 도시한 도 면이다.
피코넷(Pico Net)을 형성하는 다수의 초광대역 무선 기기간 다중 통신에 있어서 매스터(Master) 기기와 슬레이브(Slave) 기기로 채널 이동 명령을 내리기 전에 각 기기간의 루프백타임의 차이를 검색하고 이중 가장 먼 기기의 거리를 검색하여 이 기기와의 통신이 유지되도록 데이터 속도(Data Rate)를 조절하여 통신 끊김이 없도록 한 뒤 채널 이동을 하는 일련의 채널 이동 과정 사용하여 끊김 없는 채널 이동을 할 수 있도록 한다.
다수의 무선 기기간 통신을 이룰 경우 독립적인 채널 주파수 운용이 가능한 A의 송수신기는 채널 이동이 필요한 경우 각 기기간의 전파 상태를 검색하기 위해 RSSI, Eb/No, 루프백타임을 통한 거리를 환산하여 채널 이동시 필요한 정보를 수집하여 채널 이동시도 네트워킹(Networking)을 유지할 수 있는 최적의 데이터 속도를 결정한다.
데이터 속도 산출부(130)는 산출된 거리에서 통신 가능한 제 2 주파수 상의 데이터 속도를 산출하며 주파수 이동부(140)는 산출된 데이터 속도를 이용하여 통신 주파수를 상기 제 2 주파수로 이동한다.
통신 장치의 통신 주파수 이동 전에 이동할 주파수에서의 통신 가능한 데이터 속도를 미리 산출하여 사용하기 때문에 주파수 이동 후에도 통신의 끊김 없이 통신을 계속할 수 있게 된다.
도 7은 통신 유지를 위해 주파수의 이동에 따라 변화되는 데이터 속도를 도시한 도면이다.
도 7에서, Band Group #1 (4488MHz)의 최대 통신 거리 A 인 지점 (7.9m)의 경우, Band Group #5 (9240MHz)로 이동시 C 경로로 데이터 속도를 유지하고 이동할 때는 최대 통신 거리가 3.8m로 줄므로 통신이 끊기지만, B의 경로로 기존의 200Mbps 에서 53Mbps로 하향 데이터 속도로 가변할 때는 Band Group #5 (9240MHz)에서도 통신이 가능함을 알 수 있다.
본 발명에서는 무선 기기간 거리 측정을 이용하여 채널 이동시 각 거리에 따른 통신 끊김이 없는 데이터 속도로 변경 후 채널 이동을 하여 통신이 끊기지 않도록 한다.
주파수 이동부(140)는 제 1 통신부(112), 및 제 2 통신부(114) 중 제 1 통신부(112)의 주파수를 제 1 주파수로 유지한 채 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 변경하고, 제 2 통신부(114)의 주파수를 제 2 주파수로 유지한 채 제 1 통신부(112)의 주파수를 제 1 주파수로 변경함으로써 통신부의 주파수를 이동한다.
이와 같이, 통신 계속 중에 복수의 통신부(110)에 대해 순차적으로 주파수 이동을 수행하기 때문에 통신의 끊김을 더욱 완벽하게 방지할 수 있게 된다.
도 8은 도 3의 복수의 통신부가 각각 상이한 주파수로 통신하고 있는 예가 도시된 도면이다.
최적의 데이터 속도로 가변됨에 따른 갑작스런 데이터 속도의 변화와 채널 이동시 변화를 최소화하기 위해서 독립적인 채널 운용이 가능한 송수신기 구조에서 이동 채널로 미리 채널 설정(Set-up) 및 초기 통신 설정 과정을 행하여 지연 및 끊김 현상을 방지한다.
도 9는 본 발명에 따른 주파수 이동 통신 방법의 일 실시예를 수행하기 위한 개략적인 흐름도이다.
본 발명은 초광대역 무선 기기간의 채널 이동에 있어 채널간 최대 전파 전송 거리의 차이에 따른 통화 끊김을 방지하여 채널 이동시에도 끊김 없이 통신을 지속할 수 있도록 한다.
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 복수의 주파수로 통신 수행이 가능한 통신부;
    상기 통신부가 제 1 주파수로 통신하는 중에 통신 환경이 소정의 주파수 변경 상태로 되는 경우 통신 중인 상대 통신 단말과의 거리를 산출하는 거리 산출부;
    상기 산출된 거리에서 통신 가능한 제 2 주파수 상의 데이터 속도를 산출하는 데이터 속도 산출부; 및
    상기 산출된 데이터 속도를 이용하여 통신 주파수를 상기 제 2 주파수로 이동하는 주파수 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터 속도는 상기 상대 통신 단말이 복수인 경우 복수의 단말 중 가장 먼 거리의 통신 단말에 대해 산출된 데이터 속도인 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 주파수 이동부는
    상기 제 1 주파수에서 다이버시티 통신을 수행하는 상기 통신부의 제 1 통신부, 및 제 2 통신부 중 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 유지한 채 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 변경하고,
    상기 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 유지한 채 상기 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 변경함으로써 통신부의 주파수를 이동하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 상대 통신 단말과의 무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 장치.
  5. 통신 장치가 제 1 주파수로 통신하는 단계;
    통신 환경이 소정의 주파수 변경 상태로 되는 경우 통신 중인 상대 통신 단말과의 거리를 산출하는 거리 산출 단계;
    상기 산출된 거리에서 통신 가능한 제 2 주파수 상의 데이터 속도를 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 데이터 속도를 이용하여 통신 주파수를 상기 제 2 주파수로 이동하는 주파수 이동 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 데이터 속도는 상기 상대 통신 단말이 복수인 경우 복수의 단말 중 가장 먼 거리의 통신 단말에 대해 산출된 데이터 속도인 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 주파수 이동 단계는
    상기 통신 장치의 제 1 통신부, 및 제 2 통신부가 제 1 주파수에서 다이버시티 통신을 수행하는 단계;
    상기 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 유지한 채 상기 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 변경하는 단계;
    상기 제 2 통신부의 주파수를 제 2 주파수로 유지한 채 상기 제 1 통신부의 주파수를 제 1 주파수로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 거리 산출 단계는 상기 상대 통신 단말과의 무선 전송 시간을 이용하여 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 주파수 이동 통신 방법.
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