KR101003588B1

KR101003588B1 - 무선 통신용 간섭 검출 장치 및 간섭 검출 방법

Info

Publication number: KR101003588B1
Application number: KR1020080107900A
Authority: KR
Inventors: 민상현; 최순진; 이재형; 이상호; 이광묵
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-12-22
Also published as: US20100110913A1; KR20100048642A

Abstract

본 발명은 무선 통신 장치에 있어서 간섭 신호의 검출 정확도를 향상시키고, 간섭 신호를 검출하는 동안 네트워크 동작에 영향을 주기 않는 무선 통신 장치용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치에 관한 것으로, 특히 종래의 간섭 검출 방법이 지그비 조정자 또는 지그비 라우터가 간섭 검출의 주체가 되던 것과 달리, 지그비 디바이스 각각이 간섭 검출 주체가 되어 RSSI값, 내 패킷 검출 여부, 이득 감소 여부, 신호품질 저하 여부, 동일 심볼 개수 등에 따라 간섭 패킷 카운트를 증가시키고 증가된 간섭 패킷 카운트 값을 임계값과 비교하여 간섭 신호 여부를 결정하는 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치에 관한 것이다.

지그비 간섭 검출기, RSSI, RSSI 임계값

Description

무선 통신용 간섭 검출 장치 및 간섭 검출 방법{INTERFERENCE DETECTING DEVICE AND MEHOD FOR DETECTING INTERFERENCE FOR WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 무선 통신 장치에 있어서 간섭 신호의 검출 정확도를 향상시키고, 간섭 신호를 검출하는 동안 네트워크 동작에 영향을 주기 않는 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치에 관한 것으로, 특히 종래의 간섭 검출 방법이 지그비 조정자 또는 지그비 라우터가 간섭 검출의 주체가 되던 것과 달리, 지그비 디바이스 각각이 간섭 검출 주체가 되어 RSSI값, 내 패킷 검출 여부, 이득 감소 여부, 신호품질 저하 여부, 동일 심볼 개수 등에 따라 간섭 패킷 카운트를 증가시키고 증가된 간섭 패킷 카운트 값을 임계값과 비교하여 간섭 신호 여부를 결정하는 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치에 관한 것이다.

지그비(ZigBee) 통신과 같은 무선 통신 기술의 편리성과 기술 발전으로 인해 오늘날 점점 더 많은 전자기기들에 다양한 무선 통신 기술이 사용되고 있다. 유선 통신과는 달리 무선 통신의 사용 빈도가 높아지는 만큼 무선 통신 기기 상호간의 전파간섭을 일으키는 문제가 있다. 물론 대부분의 무선 통신 기술들은 사용 주파수 가 분리되어 있어 상호간 간섭의 영향이 거의 없도록 관리되고 있으나, 최근 들어 사용이 더욱 급속히 늘어가고 있는 2.4 GHz 부근의 ISM 주파수대역의 경우 수 많은 무선기술들이 동일한 주파수 대역을 사용하고 있으므로 전파 간섭 문제가 더욱 심각해 지고 있는 상황이다. 따라서 이러한 ISM 주파수대역을 사용하는 무선 기술들간의 전파간섭 문제를 해결할 수 있는 기술개발이 매우 중요한 상황이다.

현재 상용화되어 있는 대표적 기술인 WLAN, BT 상호간에는 전파간섭의 영향을 최소화할 수 있는 다양한 기술들이 이미 개발되어 제품에 적용되고 있으나 그 외 무선 기술들간에는 상호 전파간섭을 최소화 할 수 있는 상용 기술들이 거의 개발되어 있지 않다.

따라서, 이러한 기기들간의 전파간섭을 효과적으로 회피 혹은 최소화 하기 위해서는 전파 간섭이 발생했는지 혹은 발생할지에 대한 정보가 있어야 하며, 이를 바탕으로 기기 간의 사용 시간을 분리하거나, 사용 주파수를 분리하는 등의 방법을 사용하여 간섭을 최소화하게 된다.

도 1a 내지 도 1c는 대표적인 ISM 대역 무선장치인 WLAN과 지그비 통신간의 간섭이 발생하는 상황을 a) 시간에 따른 주파수, b) 시간에 따른 공간(수신전력), 및 c) 지그비(ZB) 디바이스(10)와 WLAN 디바이스(20)로 표현한 도면이다.

간섭이 발생하여 내 시스템이 영향을 받는 경우는, 간섭기와 내 시스템의 사용 주파수가 패킷을 전송하는 시간 영역에서 일부 일치하고, 내 신호의 수신파워보다 간섭신호의 수신파워가 더 높게 유입되는 경우이다. 즉, 도 1a에서 ZB 데이 터(10')와 WLAN 데이터(20')는 동일한 시간대에 동일한 주파수 채널 1을 사용하고, 도 1b에 따르면 주파수 2.4 GHz에서 WLAN 데이터(20')가 ZB 데이터(10') 보다 수신 전력이 더 높게 유입된다. 간섭으로 인해 내 시스템은 통신 속도가 저하되거나, 패킷 수신율이 저하되는 등의 영향을 받게 된다.

도 2a는 종래 기술에 따른 간섭발생 여부를 감지하는 방법과 관련된 간단한 네트워크 구성을 나타낸 도면이고, 도 2b는 간섭감지 알고리즘을 나타내는 순서도이다.

도 2a에서 ZC(ZigBee Coordinator, 지그비 조정자: 12)는 네트워크 관리자의 역할을 하며 사용 주파수 변경 권한을 가지고 있다. 그리고 ZR(ZigBee Router, 지그비 라우터: 12)은 다수의 원거리 무선단말들간의 원활한 데이터 통신을 위해 데이터를 전달해주는 역할을 한다. ZE(ZigBee End-Device, 지그비 앤드 디바이스: 11)는 개별 무선단말 장치들로 ZC 혹은 서로 다른 ZE 들과 통신을 하는 장치이다. ZE1이 WLAN 장치에 의해 간섭을 받는 상황을 나타낸 것이다.

도 2b에 따른 종래 방식에 따른 간섭 검출 방법은 다음과 같다. 네트워크상의 ZC 혹은 ZR들이 간섭검출의 주체가 된다. 이들은 총 패킷전송 횟수와 패킷전송 실패횟수를 지속적으로 카운트하다가 총 패킷전송 횟수가 20 이상이고 이중 패킷 실패횟수가 약 25 %를 넘게 되면 간섭이 발생했다고 1차 판단한다(S20).

도 2a)와 같은 상황에서는 ZR1이 간섭이 발생했음을 1차 확인하게 된다(S21). 이후 간섭이 실제로 발생했는지를 확인하기 위해 2차적으로 ZR1이 모든 주파수 채널에 대해 일정 시간 동안 해당 채널의 에너지 레벨을 관찰하는 액티브 스캔(active scan)을 수행하여 현재 사용중인 채널의 에너지 레벨이 다른 채널들보다 높은지 여부를 비교한다(S22).

현재 사용중인 주파수 채널의 에너지 레벨이 다른 채널들 보다 높지 않다면 채널이 깨끗한 경우이므로 간섭이 없다고 판단하고 정상동작 상태로 복귀한다(S22에서 NO인 경우). 하지만 현재 사용중인 채널의 에너지 레벨이 다른 채널의 에너지 레벨보다 높다면, 간섭이 발생했다고 최종 판단하여 네트워크 관리자(ZC)에게 간섭이 발생했음을 알려주고 자신의 패킷전송 횟수와 패킷전송 실패횟수 카운트값을 초기화한다(S23). 네트워크 관리자는 이 메시지를 수신하면 네트워크의 상황에 맞게 보다 깨끗한 주파수 채널로 옮길지 여부를 판단하여 전체 네트워크의 사용 주파수를 변경하게 된다.

상기 종래 기술에 따른 간섭검출 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 1차 간섭 검출 시 간섭이 아닌데 간섭으로 오판하는 경우가 자주 발생한다. 이로 인해 정상적인 네트워크 운용에 차질이 생길 수 있다. 종래 방식은 통신이 원활히 되지 않을 경우 간섭이 발생했다고 1차 간섭 검출을 하게 되는데 무선통신 채널 환경은 통신 기기간의 위치와 주변환경 변화에 따라 매우 다양하게 변화하므로 실제 상황에서 때때로 통신이 잘 되지 않는 경우는 얼마든지 발생할 수 있다. 그리고 지그비와 같이 다수의 기기들이 인접한 공간에서 동일한 채널로 통신하는 경우 충돌 방지 알고리즘이 적용되고 있긴 하지만 그래도 여전히 지그비 기기들간의 메시지 충돌에 의해 통신이 실패하는 경우가 발생하고 있으므로 이런 다양한 원인들에 의해 통신이 실패한 경우에 대해 매번 간섭이 발생했다고 오판하게 되면 너무 많은 간섭 검사를 수행해야 한다. 이로 인해 해당 ZC 또는 ZR은 간섭 검사를 수행하느라고 정상적인 네트워크 운용에 차질을 빚을 수도 있다.

둘째, 2차 간섭 검사 시 모든 채널에 대해 액티브 스캔을 수행하여 에너지 레벨을 비교하고 있는데 모든 채널 혹은 다수의 채널에 대해 충분한 시간 동안 액티브 스캔을 수행해야 하므로 이 시간 동안 정상적인 네트워크 동작을 하지 못하게 되어 응용에 따라서는 종래 방식이 매우 치명적이 오류를 발생시킬 수도 있다.

셋째, 1차 간섭 검사 시에는 간섭기가 신호를 많이 전송하였으나 2차 검사 시에는 간섭기가 데이터를 전송하지 않는 경우, 내 채널에 대해 일정 시간 동안 액티브 스캔을 수행해도 간섭이 검출되지 않아 간섭이 없다고 판단할 수 있다. 이후 다시 통신을 수행하다 보면 간섭 피해를 보게 되는 경우가 발생할 수 있다. 실제로 대표적 간섭기인 WLAN 장치를 이용한 무선 인터넷 사용, 예를 들면 인터넷 사용 패턴의 경우 새로운 페이지를 열 때는 대량의 데이터가 전송되지만 사용자가 한 화면을 보고 있는 동안은 데이터 전송이 없고 주기적으로 매우 짧은 비콘 신호만 전송된다. 그러므로 이 때 액티브 스캔을 수행해도 제대로 된 간섭 검출이 쉽지 않다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 너무 긴 시간 동안 액티브 스캔을 수행하게 되면 앞서 지적한 네트워크 운용에 차질을 빚을 수 있다.

마지막으로, 도 2a의 상황의 경우 실제 간섭 피해를 입는 장치는 ZE1이고 간섭을 검출하는 장치는 ZR1이므로 실제 간섭 상황이 정확히 측정되지 않는 문제가 있다. ZE1은 ZR1이 송신한 데이터를 수신할 때 간섭 신호에 의해 데이터 수신이 원활히 되지 않았다. 그런데 간섭 신호가 ZE1까지 도달하는 동안에는 감쇠가 크지 않아서 영향을 주었지만 ZR1까지 도달하는 동안에는 감쇠가 매우 심하여 ZR1에 영향을 거의 주지 않는 경우에는, ZR1에서 간섭이 발생했다고 판단하고 액티브 스캔을 수행하나 에너지 레벨이 매우 낮아서 간섭 검출이 되지 않는 경우가 발생하게 된다.　　　

따라서, 지그비로 잘 알려져 있는 IEEE 802.15.4 무선장치와 기타 다른 무선장치들(예를 들어, WLAN, BT, DECT, 비표준기술)간의 전파간섭을 최소화 하기 위해 필요한 핵심 기능인 효과적인 전파간섭 검출 방법이 요구된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 본 발명에서는 지그비로 잘 알려져 있는 IEEE 802.15.4 무선장치와 기타 다른 무선장치들(예를 들어, WLAN, BT, DECT, 비표준기술)간의 전파간섭을 최소화 하기 위해, 종래의 간섭 검출 방법 지그비 조정자 또는 지그비 라우터가 간섭 검출의 주체가 되던 것과 달리, 지그비 디바이스 각각이 간섭 검출의 주체가 되어 RSSI값, 내 패킷 검출 여부, 이득 감소 여부, 신호품질 저하 여부, 동일 심볼 개수 등에 따라 간섭 패킷 카운트를 증가시키고 증가된 간섭 패킷 카운트 값을 임계값과 비교하여 간섭 신호 여부를 결정하는 무선 통신 장치용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 무선 통신용 간섭 검출 방법에 있어서: A) 무선 통신 장치에 신호가 수신되면 사전 설정된 간섭 검출 판단 시간까지 시간 카운트를 증가시키는 단계; B) 상기 간섭 검출 판단 시간 동안, b1) 상기 수신된 신호의 RSSI값을 사전 설정된 RSSI 임계값과 비교하는 단계; b2) 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 큰 경우, 데이터 신호와 간섭 신호를 구별하기 위하여 상기 수신된 신호에서 내 패킷 신호를 검출하는 단계; b3) 상기 단계 b2)에서 내 패킷 신호가 검출되는 경우, 상기 수신된 신호의 이득 감소 여부를 판단하는 단계; b4) 상기 단계 b3)에서 이득 감소가 있는 경우, 상기 수신된 신호의 신호품질 저하 여부를 판단하 는 단계; b5) 상기 단계 b4)에서 신호품질 저하가 있는 경우, 상기 수신된 신호의 심볼을 검사하는 단계; 및 b6) 상기 단계 b5)에서 동일한 심볼의 갯수가 사전설정된 임계값 이하이면, 간섭 패킷 카운트를 증가시키는 단계;를 포함하며, C) 상기 간섭 검출 판단 시간 이후, 사전 설정된 간섭 패킷 카운트 임계값과 상기 간섭 패킷 카운트를 비교하는 단계; 및 D) 상기 간섭 패킷 카운트가 상기 간섭 패킷 카운트 임계값 보다 큰 경우, 간섭 신호로 결정하는 단계;를 포함한다.

또한, E) 상기 간섭 신호로의 결정을 MAC에 보고하는 단계; 및 F) 상기 시간 카운트 및 상기 간섭 패킷 카운트를 초기화하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 정상적인 무선 신호가 수신된 경우, 상기 RSSI 임계값을 상기 정상적인 신호의 RSSI값으로 갱신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 b1)에서 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 작은 경우 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 b2)에서 지그비 패킷이 유입되었는지 여부를 SFD 신호 발생 유무를 통해 검사하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 b2)에서 내 패킷 신호가 검출되지 않는 경우, 상기 증가된 시간 카운트가 사전 설정된 시간 카운트 임계값 보다 큰 경우에 상기 간섭 패킷 카운트를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 증가된 시간 카운트가 상기 사전 설정된 시간 카운트 임계값 보다 작은 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하 다.

또한, 상기 단계 b3)에서 이득 감소가 없는 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 b4)에서 신호품질 저하가 없는 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 단계 b5)에서 동일한 심볼의 갯수가 사전설정된 임계값 보다 큰 경우에, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 무선 통신용 간섭 검출 장치는: 무선 통신 장치에 수신된 신호의 RSSI값과 사전 설정된 RSSI 임계값을 비교하는 RSSI 검사부; 시간을 카운트하며, 시간 카운트 값과 사전 설정된 시간 임계값을 비교하는 시간 카운트부; 및 간섭패킷을 카운트하며, 사전 설정된 주기 이후 간섭패킷 카운트 값과 사전 설정된 간섭패킷 임계값을 비교하는 간섭 발생 검사부;를 포함하며, 상기 RSSI 검사부는 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 작은 경우 시간 카운트를 초기화하고, 상기 RSSI 임계값 보다 큰 경우 상기 시간 카운트부를 동작시켜 시간 카운트 값을 증가시키며, 상기 시간 카운트부는 상기 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 큰 경우 상기 간섭 발생 검사부를 동작시켜 간섭 패킷 카운트 값을 증가시키며, 상기 간섭 발생 검사부는 상기 간섭패킷 카운트 값이 상기 간섭패킷 임계값 보다 큰 경우 간섭이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 RSSI 검사부는 정상적인 무선 신호가 수신되면 상기 정상적인 무선 신호의 RSSI값으로 상기 RSSI 임계값을 갱신하는 것이 바람직하다.

또한, 정상적인 무선 신호가 수신되었는지 여부를 검사하는 내 패킷 검사부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내 패킷 검사부는 지그비 패킷이 유입되었는지 여부를 SFD 신호 발생 유무를 통해 검사하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내 패킷 검사부는 상기 정상적인 신호가 수신되고 있다고 판단되면 상기 시간 카운트부를 초기화시키고 상기 신호의 수신이 끝날 때까지 상기 시간 카운트부를 정지시키고, 이후 상기 시간 카운트부를 다시 동작시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 정상적인 신호가 수신되는 동안에 이득이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지, 신호품질이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지 여부를 검사하는 품질 변화 검사부; 및 상기 정상적인 신호가 수신되는 동안, 수신된 심볼 중 동일한 심볼의 갯수를 카운트하고, 사전 설정된 임계값과 비교하는 심볼 검사부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 심볼 검사부는 상기 카운트한 동일한 심볼의 갯수가 상기 사전 설정된 임계값 보다 작은 경우 상기 간섭 발생 검사부를 동작시켜 상기 간섭패킷 카운트를 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 간섭 발생 검사부는 간섭이 발생한 경우 상기 무선 통신 장치의 MAC에 간섭 발생을 보고하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 간섭 발생 검사부는 상기 사전설정된 주기 이후 간섭패킷 카운트값을 초기화하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 시간 카운트부는 상기 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 작은 경우 상기 시간 카운트값을 초기화하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 무선 통신용 간섭 검출 방법과 간섭 검출 장치는, 첫째 실제 간섭패킷이 존재하거나 간섭패킷에 의해 영향을 받는 경우에 대해서만 간섭을 감지하여 보다 정확한 간섭 검출이 가능하고, 둘째 액티브 스캔을 수행하지 않으므로 네트워크 운용에 전혀 영향을 주지 않으면서 간섭을 검출할 수 있으며, 셋째 간섭 신호가 존재하거나 간섭으로 인한 피해가 발생하는 즉시 간섭을 감지하게 되므로 WLAN 인터넷 사용과 같은 경우에서도 간섭을 정확하게 감지할 수 있다. 마지막으로, 간섭의 피해를 당하는 모든 장치들이 스스로 간섭을 감지할 수 있으므로 정확한 간섭 감지를 할 수 있다.

본 발명에 따른 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 간섭 검출 장치의 상기 목적에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 아래의 도면을 참조한 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

우선, 하기에 기재된 영문 약어에 대한 설명은 아래와 같다.

RF (Radio Frequency)

RSSI (Received Signal Strength Indication)

MAC (Medium Access Control)

SFD (Start of Frame Delimiter)

AGC (Automatic Gain Controller)

본 발명에서는 종래 방식에서 문제점으로 지적되었던 간섭검출의 정확도를 향상시키고 간섭을 검출하는 동안 네트워크 동작에 영향을 주지 않는 새로운 방법을 제안한다. 종래 방식에서는 간섭 검출을 위해 네트워크(NWK) 레벨에서의 방법론을 적용하였으나 본 발명에서는 간섭검출을 위해 PHY 레벨(RF &　modem)에서의 방법론을 사용한다. 본 방식에서는 간섭 검출을 위해 하드웨어적으로 간단한 간섭 검출 장치를 추가하여 간섭을 효과적으로 검출하고자 한다.

무선 통신용 간섭 검출 방법

도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭검출 방법의 동작 순서도이다.

도 3에서 간섭 검출 장치는 RSSI 감지기로부터 RSSI값과 모뎀으로부터 SFD 검출신호, 현재 신호 품질 값을 입력 받아서 이 값들을 종합적으로 관찰하여 간섭 발생 여부를 판단한다. 간섭 검출기에서 간섭발생을 판단할 경우 MAC/NWK 레이어에 간섭이 발생했음을 알려주게 된다. 본 발명에서는 종래 기술과 달리 모든 지그비 디바이스(ZC, ZR, ZE)들이 수신 모드로 동작하는 동안 간섭을 감지할 수 있고 간섭을 감지한 장치는 간섭 발생 여부를 네트워크 관리자에게 보고하여 네트워크 관리자가 적절한 간섭회피 방안을 수행한다. 또한, 간섭 검출 장치는 수신모드에서 데이터 수신과는 독립적으로 동작하고 있으므로 무선 장치가 데이터 통신을 수행하는 데 전혀 영향을 주지 않는다.

이하, 도 4 a) 내지 도 4d)의 각각의 경우에 대한 간섭 검출 방법을 도 3의 순서도를 이용하여 설명한다.

간섭 검출 장치는 RSSI 값, 이득변화값, 모뎀 내부 파라미터값을 이용해서 간섭발생을 판단한다. 간섭 검출 장치는 무선 장치가 수신 모드 상태인 동안 동작을 수행하며 도 4의 a), b), c) 3가지 간섭 상황을 검출하며 d)와 같이 지그비 패킷 간 충돌의 경우는 간섭으로 검출하지 않는다.

a) 간섭 신호만 존재하는 경우 검출방법

도 4a)의 경우는 RSSI 임계값 보다 높은 수신 세기로, 패킷 길이 임계값 보다 긴 시간 동안 간섭 신호가 수신되는 경우를 나타낸다.

RSSI는 입력신호 파워에 대응되는 값으로써 일정 시간 동안(지그비의 경우 128us) 평균한 값을 매번 업데이트 한다. 무선 통신 장치에 신호가 수신되면 사전 설정된 간섭 검출 판단 시간까지 시간 카운트를 증가시킨다(S400). 간섭 검출 장치의 RSSI 비교기는 수신된 신호의 RSSI 값이 RSSI 임계값(RSSI_TH)을 넘는지 판단한다(S420). 시간 카운트 값은 현재 RSSI 값이 임계값 이하로 내려가는 순간 초기화(RESET) 된다(S421). 즉, 간섭 신호가 아니라고 판단하는 것이다. 실제로, 간섭 신호인 경우라도 RSSI 값이 임계값 보다 작은 경우라면 무선 통신 장치에 영향을 미치지 않을 것이다.

수신된 신호의 RSSI 값이 RSSI 임계값(RSSI_TH)을 넘는지 판단한 후(S420), RSSI 값이 임계값을 초과하면 내 패킷이 유입된 경우인지 판단한다(S430). 이를 위하여, 모뎀에서 내 패킷이 검출되었음을 알려주는 신호(지그비의 경우 SFD 신호)가 발생되었는지 확인한다.

RSSI 값이 임계값을 넘는 순간부터 대략적인 패킷 길이를 측정하기 위해 시간 카운터가 시간을 카운트한다(S431). 내 패킷이 검출된 경우에도(S430에서 YES인 경우) 시간 카운트 값을 초기화 한다.

만일 시간 카운트 값이 초기화 되지 않고, 즉 내 패킷 신호가 검출되지 않고 패킷 길이가 패킷길이 임계값(LENGTH_TH) 보다 크게 되면(S431) 간섭 신호라 판단하고 간섭패킷 카운트 값을 증가시킨다(S432). 이때, 시간 카운트를 더 이상 증가시키지 않고 RSSI값이 임계값 이하로 내려갈 때까지(패킷데이터 전송이 끝날 때까지) 기다린다.

한편, RSSI 임계값은 히스테리시스를 가지도록 설계하며 임의의 고정값이 아니라 매번 정상적인 지그비 패킷을 수신하게 되면 그때의 RSSI값을 RSSI 임계값으로 업데이트 하도록 한다.

b) 간섭신호와 지그비 신호가 충돌하는 경우 검출방법

간섭신호와 지그비 신호가 충돌(500)하는 경우, 간섭신호에 의해 내 패킷 데이터를 전혀 검출할 수 없으므로 무선 통신 장치의 입장에서는 상기 도 4a)의 간섭 신호만 존재하는 경우와 동일하므로 검출방법도 동일하다.

c) 지그비 신호와 간섭신호가 충돌하는 경우 검출방법

도 4c)와 같이 지그비 신호가 먼저 검출되었으므로(S430) 시간 카운트 값이 0으로 초기화되고 패킷 수신이 끝날 때까지 시간 카운트 값은 증가되지 않는다. 이렇게 지그비 패킷이 검출된 경우 모뎀과 AGC 블럭으로부터 순시 이득 값, 신호 품질(signal quality)에 대응되는 파라미터 값, 검출된 심볼값을 종합적으로 관찰한다.

패킷 데이터를 수신하는 중간에 이득이 일정 크기 이상 낮아진 경우(즉, 수신 신호 파워가 일정 크기 이상 커진 경우) 내 신호의 수신파워가 커진 경우라면 신호 대 잡음비가 더 좋아진 것이므로 신호품질이 이전보다 더 좋거나 동등할 것이다. 하지만 수신 파워가 더 큰 간섭신호가 유입된 경우라면 수신 파워가 더 커졌으나 신호 품질은 오히려 급격히 저하될 것이다.

따라서 패킷 데이터 수신 도중 (비록, 수신 파워가 증가 되었으나) 이득이 일정크기 이상 감소되었다면(S440) 신호 품질이 이전보다 상당히 감소했는지를 검사하여 간섭이 발생했는지 검출한다(S441).

한편, 도 4d)와 같이 지그비 신호들간의 충돌에도 이러한 신호품질 저하 현상이 발생할 수 있는데, 간섭신호가 유입된 경우는 간섭 발생시점(신호 파워가 일정 크기 이상 증가한 시점) 부근에서 검출된 심볼데이터가 제 각각인 임의의 데이터로 검출될 것이다. 따라서, 검출된 심볼값을 관찰하여 동일 심볼이 임계 개수 이상이면(S442) 간섭 신호로 판단하여 간섭 패킷 카운트를 증가시킨다(S443).

만일 지그비와 같이 자기 통신 장치들간의 패킷 충돌이 발생하지 않는 경우는 도 4d)의 상황이 발생하지 않는 경우이라 할 수 있으므로 수신파워 변화와 신호 품질만 관찰하여 간섭 발생 여부를 검출할 수 있다.

d) 지그비 신호와 지그비 신호가 충돌하는 경우 검출방법

이 경우는 도 4c)의 경우와 동일하게 지그비 패킷 수신 도중 신호파워가 상승하였으나 신호품질이 급격히 저하되는 경우이다(S441). 하지만 지그비 패킷간의 충돌인 경우 이후에 충돌하여 간섭 영향을 주는 패킷의 시작 부분에 동기 포착을 위해 심볼 '0'이 4Byte 포함되어 있으므로 간섭 발생시점 부근에서 검출된 심볼 데이터가 이 부분의 영향으로 동일 심볼이 다수 검출되게 된다.

따라서 간섭 발생 시점 부근에서 검출된 8개의 심볼값을 관찰하여 동일 심볼이 임계 개수 이상이면 지그비 신호과 지그비 신호의 충돌로 판단하여 간섭 패킷 카운트를 증가시키지 않는다(S442에서 NO인 경우).

상기 도 4a) 내지 도 4c)의 경우에 간섭 패킷 카운트를 증가시킨다. 이후, 간섭검출 판단 시간(수십 ms ~ 수백 ms) 이후, 상기 설명한 간섭검출 방법에 의해 검출된 간섭패킷 카운트를 간섭패킷 임계값과 비교한다(S410). 간섭 패킷 카운트 값이 임계값 보다 클 경우 최종적으로 간섭이 발생했다고 판단하고 상위 MAC/NWK 에 정보를 보고하여 알린다(S411). 만일 임계값 보다 작을 경우 간섭이 발생했다고 판단하지 않는다. 이렇게 일정시간 동안 간섭 발생 상황 정도를 관찰하여 최종 간섭발생 여부를 판단하게 되므로 실제로 간섭 정도가 심한 경우에만 간섭 발생 메시지를 통보하게 되어 네트워크 운용에 영향을 미치지 않게 된다. 간섭 검출 판단 시 간이 되면 모든 카운터값과 파라미터값을 초기화 하여 다시 간섭 검출을 실시한다(S412). 개별 통신장치의 MAC/NWK는 이러한 간섭 발생 정보를 보고 받으면 네트워크 상의 네트워크 관리자(ZC)에게 간섭발생 메시지를 보내어 네트워크 관리자가 적절한 간섭 회피 방안을 수행하도록 한다.

무선 통신용 간섭 검출기

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭 검출기가 포함된 무선 통신 장치를 아날로그와 디지털 부분으로 나타낸 블럭도이다. 또한, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신용 간섭 검출기의 내부 블럭도이다.

무선 통신 장치의 아날로그 부분에서는 무선 신호를 수신하는 RF 수신부(32), 및 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하는 ADC(Analogy Digital Converter: 31)를 포함한다. 또한, 디지털 부분은 AGC 및 RSSI부(30); 모뎀(40); MAC/NWK(50)로 구성되며, 여기에 본 발명에 따른 간섭 검출 장치(300)를 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신용 간섭 검출기(300)는 시간 카운트부(310); RSSI 검사부(320); 내 패킷 검사부(330); 품질변화 검사부(340); 심볼 검사부(350); 및 간섭 발생 검사부(360)을 포함하는 것이 바람직하다.

RSSI 검사부(320)는 AGC 및 RSSI부(30)에 의해 무선 통신 장치에 수신된 신호의 RSSI값을 전달받는다. 이후, 사전 설정된 RSSI 임계값과 수신된 신호의 RSSI 값을 비교한다. 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 작은 경우 시간 카운트를 초기화하고, 상기 RSSI 임계값 보다 큰 경우 상기 시간 카운트부(310)를 동작시켜 시간 카운트 값을 증가시킨다. 즉, RSSI값이 임계값 보다 작으면 간섭 신호라 할지라도 무선 통신 장치에 영향이 적다고 판단하는 것이다. 또한, RSSI값이 임계값 보다 크면 시간 카운트를 증가시키면서 간섭 신호인지 내 패캣 신호인지 여부를 판단해야 한다.

한편, RSSI 검사부(320)는 정상적인 무선 신호가 수신되면 상기 정상적인 무선 신호의 RSSI값으로 상기 RSSI 임계값을 갱신하는 것이 바람직하다. 이는 고정된 RSSI 임계값으로 간섭 신호를 판단하는 것이 아니라, 수신 신호의 RSSI값의 히스테리시스를 반영하기 위한 것이다.

시간 카운트부(310)는 시간을 카운트하며, 시간 카운트 값과 사전 설정된 시간 임계값을 비교한다. 상기 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 큰 경우 상기 간섭 발생 검사부(360)를 동작시켜 간섭 패킷 카운트 값을 증가시키고, 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 작은 경우 상기 시간 카운트값을 초기화한다.

간섭 발생 검사부(360)는 간섭패킷을 카운트하며, 사전 설정된 주기 이후 간섭패킷 카운트 값과 사전 설정된 간섭패킷 임계값을 비교한다. 간섭패킷 카운트 값이 상기 간섭패킷 임계값 보다 큰 경우 간섭이 발생했다고 판단하고 무선 통신 장치의 MAC/NWK(50)에 간섭 발생을 보고한다. 간섭패킷 카운트 값이 임계값 보다 작은 경우는 간섭이 아니라고 판단한다. 이러한 경우는 무선 통신 장치에 영향을 거의 주지 않는 경우라 판단하고, 이는 사소한 간섭 발생으로 인해 무선 통신 장치가 영향을 받는 경우를 배제하기 위한 것이다. 한편, 사전설정된 주기 이후 간섭 발생 검사부(360)의 간섭패킷 카운트값을 초기화하는 것이 바람직하다.

RSSI 검사부(320)에서 임계값 보다 큰 RSSI값이라고 판단하였다면, 정상적인 무선 신호가 수신되었는지 여부를 검사할 필요가 있다. 이를 위하여 간섭 검출기(300)는 내 패킷 검사부(330)를 포함한다. 내 패킷 검사부(330)는 자신의 패킷이 유입되었는지 여부를 특정 신호 발생 유무를 통해 감지한다. 지그비 통신의 경우, 지그비 패킷이 유입되었는지 여부는 SFD 신호 발생 유무를 통해 알 수 있다. 즉, 수신된 신호에서 SFD를 검출하였다면 일단 간섭 신호가 아니라 내 패킷 신호라고 판단한다. 내 패킷 검사부(330)는 정상적인 신호가 수신되고 있다고 판단되면 상기 시간 카운트부(310)를 초기화시키고 신호의 수신이 끝날 때까지 시간 카운트부(310)를 정지시키고, 수신이 종료된 후 상기 시간 카운트부(310)를 다시 동작시키는 것이 바람직하다.

그러나, 내 패킷 신호를 수신하는 동안에도 간섭 신호 또는 동일한 내 패킷 신호가 중복으로 수신되는 도 4c 또는 도 4d의 경우가 발생할 수 있다. 이를 위하여, 품질 변화 검사부(340) 및 심볼 검사부(350)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

품질 변화 검사부(340)는 정상적인 신호가 수신되는 동안에 이득이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지, 신호품질이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지 여부를 검사한다. 심볼 검사부(350)는 정상적인 신호가 수신되는 동안 수신된 심볼 중 동일한 심볼의 갯수를 카운트하고, 사전 설정된 임계값과 비교한다.

정상적인 신호가 수신되는 경우라도, 이후 간섭 신호가 수신되거나 또는 정 상적인 신호가 또 수신되는 경우에는 우선, 이득이 감소되고 신호품질이 감소된다. 따라서, 이러한 신호품질의 변화가 있는 경우에는 심볼의 갯수를 비교한다. 동일한 신호가 중복으로 수신되는 경우에는 동일 심볼의 갯수가 임계값 보다 클 것이다. 하지만, 간섭 신호의 경우에는 동일 심볼의 갯수가 임계값 이하일 것이다. 따라서, 심볼 검사부(360)는 상기 카운트한 동일한 심볼의 갯수가 상기 사전 설정된 임계값 보다 작은 경우 상기 간섭 발생 검사부(360)를 동작시켜 간섭패킷 카운트를 증가시킨다. 따라서, 도 4a의 경우만을 검출하는 종래의 간섭 검출과는 달리 본 발명에 따른 간섭 검출기는 도 4a 내지 도 4d의 경우를 모두 검출할 수 있다.

본 발명에서 제안하는 간섭검출 장치 및 이를 이용한 간섭 검출 방법 은 종래 방식에서 문제점으로 지적되었던 부분들에 대해 아래와 같은 개선 효과가 있다.

첫째, 종래방식에서는 통신이 잘 안되면 여러 요인(fading, ZB간 메시지 충돌, 간섭 등)에 의해 발생하는 현상임에도 불구하고 간섭에 의한 것으로 판단하여 이후 추가 검사를 수행하므로 오판을 많이 하게 되고 이로 인해 네트워크 운용에 영향을 줄 수 있는데 반해, 본 발명은 실제 간섭패킷이 존재하거나 간섭 패킷에 의해 영향을 받는 경우에 대해서만 간섭을 감지하게 되므로 보다 정확한 간섭검출이 가능하다.

둘째, 종래 방식에서는 1차 간섭 감지 후 2차 간섭 감지 시에 모든 채널에 대해 액티브 스캔을 수행하므로 네트워크 운용에 영향을 줄 수 있지만 본 발명은 네트워크 운용에 전혀 영향을 주지 않으면서 간섭을 검출할 수 있다.

셋째, 종래 방식은 1차 간섭 검출 후 2차 액티브 스캔 시에 간섭 검출이 잘 되지 않을 수 도 있으나 본 발명은 간섭신호가 존재하거나 간섭으로 인한 피해가 발생하는 즉시 간섭을 감지하게 되므로 WLAN 인터넷을 사용하는 경우에도 간섭을 정확하게 감지할 수 있다.

마지막으로, 종래 방식에서는 간섭의 피해를 당하는 장치가 간섭을 감지하지 않고 그 장치와 인접한 지그비 조정자 또는 지그비 라우터가 간섭을 감지하므로 액티브 스캔 시 간섭이 제대로 검출 되지 않는 문제가 있었으나, 본 발명은 간섭의 피해를 당하는 모든 장치들이 스스로 간섭을 감지할 수 있으므로 정확한 간섭 감지를 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이나, 이러한 치환, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 지그비 디바이스와 WLAN 디바이스 사이의 데이터의 a) 주파수 채널, b) 전력, c) 충돌이 일어나는 경우를 각각 나타내는 도면이다.

도 2a는 지그비 디바이스와 WLAN 디바이스 사이의 데이터 충돌이 일어나는 경우를 나타낸 도면이고, 도 2b는 종래 기술에 따른 지그비 디바이스의 간섭 검출 방법을 나타내는 순서도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신용 간섭 검출 방법을 나타내는 순서도이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 장치가 검출하는 신호의 형태를 나타내는 도면이고, 도 4d는 본 발명에 따른 무선 통신용 간섭 검출 방법 및 장치가 검출하지 않는 신호의 형태를 나타내는 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭 검출 장치를 포함하는 무선 통신 장치의 블럭도이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 통신용 간섭 검출 장치의 내부 블럭도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

300. 간섭 검출기 310. 시간 카운터부

320. RSSI 검사부 330. 내 패킷 검사부

340. 품질 변화 검사부 350. 심볼 검사부

360. 간섭 발생 검사부

Claims

무선 통신용 간섭 검출 방법에 있어서,

A) 무선 통신 장치에 신호가 수신되면 사전 설정된 간섭 검출 판단 시간까지 시간 카운트를 증가시키는 단계;

B) 상기 간섭 검출 판단 시간 동안,

b1) 상기 수신된 신호의 RSSI값을 사전 설정된 RSSI 임계값과 비교하는 단계;

b2) 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 큰 경우, 데이터 신호와 간섭 신호를 구별하기 위하여 상기 수신된 신호에서 내 패킷 신호를 검출하는 단계;

b3) 상기 단계 b2)에서 내 패킷 신호가 검출되는 경우, 상기 수신된 신호의 이득 감소 여부를 판단하는 단계;

b4) 상기 단계 b3)에서 이득 감소가 있는 경우, 상기 수신된 신호의 신호품질 저하 여부를 판단하는 단계;

b5) 상기 단계 b4)에서 신호품질 저하가 있는 경우, 상기 수신된 신호의 심볼을 검사하는 단계; 및

b6) 상기 단계 b5)에서 동일한 심볼의 갯수가 사전설정된 임계값 이하이면, 간섭 패킷 카운트를 증가시키는 단계;를 포함하며

C) 상기 간섭 검출 판단 시간 이후, 사전 설정된 간섭 패킷 카운트 임계값과 상기 간섭 패킷 카운트를 비교하는 단계; 및

D) 상기 간섭 패킷 카운트가 상기 간섭 패킷 카운트 임계값 보다 큰 경우, 간섭 신호로 결정하는 단계;

를 포함하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항에 있어서,

E) 상기 간섭 신호로의 결정을 MAC에 보고하는 단계; 및

F) 상기 시간 카운트 및 상기 간섭 패킷 카운트를 초기화하는 단계;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

정상적인 무선 신호가 수신된 경우, 상기 RSSI 임계값을 상기 정상적인 신호의 RSSI값으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b1)에서 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 작은 경우 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b2)에서 상기 내 패킷 신호가 검출되었는지 여부를 SFD 신호 발생 유무를 통해 검사하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b2)에서 내 패킷 신호가 검출되지 않는 경우, 상기 증가된 시간 카운트가 사전 설정된 시간 카운트 임계값 보다 큰 경우에 상기 간섭 패킷 카운트를 증가시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제6항에 있어서,

상기 증가된 시간 카운트가 상기 사전 설정된 시간 카운트 임계값 보다 작은 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b3)에서 이득 감소가 없는 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b4)에서 신호품질 저하가 없는 경우, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 단계 b5)에서 동일한 심볼의 갯수가 사전설정된 임계값 보다 큰 경우에, 상기 시간 카운트를 초기화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 방법.
무선 통신용 간섭 검출 장치에 있어서,

무선 통신 장치에 수신된 신호의 RSSI값과 사전 설정된 RSSI 임계값을 비교하는 RSSI 검사부;

시간을 카운트하며, 시간 카운트 값과 사전 설정된 시간 임계값을 비교하는 시간 카운트부; 및

간섭패킷을 카운트하며, 사전 설정된 주기 이후 간섭패킷 카운트 값과 사전 설정된 간섭패킷 임계값을 비교하는 간섭 발생 검사부;를 포함하며,

상기 RSSI 검사부는 상기 수신된 신호의 RSSI값이 상기 RSSI 임계값 보다 작은 경우 시간 카운트를 초기화하고, 상기 RSSI 임계값 보다 큰 경우 상기 시간 카운트부를 동작시켜 시간 카운트 값을 증가시키며,

상기 시간 카운트부는 상기 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 큰 경우 상기 간섭 발생 검사부를 동작시켜 간섭 패킷 카운트 값을 증가시키며,

상기 간섭 발생 검사부는 상기 간섭패킷 카운트 값이 상기 간섭패킷 임계값 보다 큰 경우 간섭이 발생했다고 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제11항에 있어서,

상기 RSSI 검사부는 정상적인 무선 신호가 수신되면 상기 정상적인 무선 신호의 RSSI값으로 상기 RSSI 임계값을 갱신하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제11항에 있어서,

내 패킷 신호가 수신되었는지 여부를 검사하는 내 패킷 검사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제13항에 있어서,

상기 내 패킷 검사부는 상기 내 패킷 신호가 수신되었는지 여부를 SFD 신호 발생 유무를 통해 검사하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제14항에 있어서,

상기 내 패킷 검사부는 상기 내 패킷 신호가 수신되고 있다고 판단되면 상기 시간 카운트부를 초기화시키고 상기 내 패킷 신호의 수신이 끝날 때까지 상기 시간 카운트부를 정지시키고, 상기 내 패킷 신호의 수신이 끝난 이후 상기 시간 카운트부를 다시 동작시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제14항에 있어서,

상기 내 패킷 신호가 수신되는 동안에 이득이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지, 신호품질이 사전 설정된 임계값 이하로 감소되는지 여부를 검사하는 품질 변화 검사부; 및

상기 내 패킷 신호가 수신되는 동안, 수신된 심볼 중 동일한 심볼의 갯수를 카운트하고, 사전 설정된 임계값과 비교하는 심볼 검사부;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제16항에 있어서,

상기 심볼 검사부는 상기 카운트한 동일한 심볼의 갯수가 상기 사전 설정된 임계값 보다 작은 경우 상기 간섭 발생 검사부를 동작시켜 상기 간섭패킷 카운트를 증가시키는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제11항에 있어서,

상기 간섭 발생 검사부는 간섭이 발생한 경우 상기 무선 통신 장치의 MAC에 간섭 발생을 보고하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제11항에 있어서,

상기 간섭 발생 검사부는 상기 사전설정된 주기 이후 간섭패킷 카운트값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.
제11항에 있어서,

상기 시간 카운트부는 상기 시간 카운트 값이 상기 시간 임계값 보다 작은 경우 상기 시간 카운트값을 초기화하는 것을 특징으로 하는 무선 통신용 간섭 검출 장치.