KR101192414B1 - 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템 - Google Patents

자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101192414B1
KR101192414B1 KR1020110008611A KR20110008611A KR101192414B1 KR 101192414 B1 KR101192414 B1 KR 101192414B1 KR 1020110008611 A KR1020110008611 A KR 1020110008611A KR 20110008611 A KR20110008611 A KR 20110008611A KR 101192414 B1 KR101192414 B1 KR 101192414B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
transmission
transmission signal
coil device
magnetic field
Prior art date
Application number
KR1020110008611A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120087429A (ko
Inventor
조동호
이기송
윤세영
이정만
윤우열
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020110008611A priority Critical patent/KR101192414B1/ko
Publication of KR20120087429A publication Critical patent/KR20120087429A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101192414B1 publication Critical patent/KR101192414B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H04B5/263—Multiple coils at either side
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/48—Transceivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템이 개시된다.상기 자기장 통신을 위한 신호 전송방법은 제1송신코일장치 및 제2송신코일장치가 제1시간 슬롯(slot)에서 각각 제1송신신호 및 제2송신신호를 수신코일장치로 출력하는 단계 및 상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 제2시간 슬롯에서 각각 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 상기 수신코일장치로 출력하는 단계를 포함하며, 상기 수신코일장치는 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.

Description

자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템{Signaling method for magnetic field communication, transmission coil apparatus, reception coil apparatus, and magnetic field communication system}
본 발명은 자기장 통신을 위한 방법 및 그 구성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기장 통신에서 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻을 수 있는 방법 및 그 구성들에 관한 것이다.
현대 사회의 도시화가 진행되면서 가스관, 전기관, 수도관 등의 많은 매립물들이 지중에 매설된다. 이러한 지중 매립물들은 정확한 위치 파악이 쉽지 않아 새로운 건축물 건설 및 보수 공사 등은 지중 매립물들의 손상을 초래할 수 있다. 이런 지중 매립물들은 사람들의 생활과 직접적인 연관이 있는 구조물로 지중 매립물의 손상은 금전적, 시간적 손해뿐만 아니라 사람들의 삶의 질적인 측면에서도 큰 피해를 준다. 따라서, 이러한 지중 매립물의 위치를 파악하기 위해서 또는 기타 여러 활용을 위해 기존의 전자파 통신이 아닌 자기장 통신 또는 자기장 유도 통신이 이용될 수 있다. 즉, 기존의 전자파 통신은 매질에 따라 전파 특성이 나빠진다. 그러므로 공기 중의 통신이 아닌 토양과 돌, 시멘트 등으로 이루어진 지중 깊은 곳에 위치한 센서와의 통신에는 적합하지 않다.
이에 비해, 자기장 통신은 통과하는 매질에 따라 신호 전달 특성이 달라지지 않고, 안정적인 전파 특성을 갖는 장점이 있지만, 자기장 통신의 경우 수신 단의 수신 신호의 크기는 거리의 6 제곱에 비례하여 감소하는 문제점이 있다. 그러므로 먼 거리에 위치한 수신 단의 경우 안정적인 수신이 어려운 문제점이 발생한다.
따라서, 다양한 활용 처에 사용될 수 있는 자기장 통신에서 거리에 따른 신호감쇠 문제를 해결할 수 있는 방법이 요구된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템은, 전기장 통신과는 신호 생성 및 전송특성이 전혀 다른 자기장 통신에서 Alamouti 방식을 이용하여 먼 거리에 위치한 수신 코일의 경우 거리 6 제곱에 비례하여 감쇠하는 자기장 신호의 감쇠 특성을 보상하고 다이버시티 이득을 얻을 수 있는 신호전송 방법 및 시스템을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 자기장 통신을 위한 신호 전송방법은 제1송신코일장치 및 제2송신코일장치가 제1시간 슬롯(slot)에서 각각 제1송신신호 및 제2송신신호를 수신코일장치로 출력하는 단계 및 상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 제2시간 슬롯에서 각각 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 상기 수신코일장치로 출력하는 단계를 포함하며, 상기 수신코일장치는 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
상기 제3송신신호는 상기 제2전송신호의 음의 켤레(conjugate) 신호이고, 상기 제4전송신호는 상기 제1전송신호의 켤레 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1송신신호 및 제2송신신호는 다음과 같은 식을 만족할 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00001
또한, 상기 제1수신신호 및 상기 제2수신신호는 다음과 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00002
여기서, H1, H2는,
Figure 112011006990099-pat00003
를 만족하는 원소일 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 자기장 통신 시스템 자기장 통신 시스템은, 제1송신코일장치 및 제2송신코일장치를 포함하며 상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치는 제1시간 슬롯(slot)에서 각각 제1송신신호 및 제2송신신호를 출력하고, 제2시간 슬롯에서 각각 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 출력한다.
상기 자기장 통신 시스템은 수신코일장치를 더 포함하고 상기 수신코일장치는 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산할 수 있다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 자기장 통신을 위한 송신코일장치는 제1시간 슬롯에서 제1송신신호를 전송하고 제2시간 슬롯에서 제2송신신호를 전송하며, 상기 제2송신신호는 상기 제1시간 슬롯에서 타 송신코일장치가 전송한 소정의 신호의 켤레 신호 또는 음의 켤레 신호인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 자기장 통신을 위한 수신코일장치는 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산하며,
상기 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들은 제1송신코일장치 및 제2송신코일장치가 각각 출력한 제1송신신호 및 제2송신신호를 포함하며, 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들은 상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 각각 출력한 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템에 의하면, 먼 거리에 위치한 수신 코일장치가 다이버시티 이득을 얻을 수 있으므로 상기 수신코일 장치로부터 데이터를 수집하거나 상기 수신코일장치로 데이터를 보다 높은 확률로 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자기장 통신의 단점이 수신코일장치의 위치에 민감한 특성을 줄여서, 수신코일장치의 위치의 변화에도 강인한 데이터의 송수신 확률을 갖는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 전기장 통신에서의 Alamouti 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템의 등가 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 시뮬레이션하는 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 시뮬레이션 한 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.
반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
먼저, 본 발명의 기술적 사상을 보다 쉽게 이해하기 위해 먼저 전기장 통신에서 제안되었던 Alamouti 통신방식을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 전기장 통신에서의 Alamouti 통신 방식을 설명하기 위한 도면인데, 도 1을 참조하면, Alamouti 통신 방식은 다중 안테나로 신호를 전송하고 단일 안테나로 신호를 수신하는 MISO(Miltiple-Input Single-Output) 스킴(scheme)을 이용하여 다이버시티 이득을 얻는 방식이다.
도 1에 도시된 바와 같은 환경에서 채널 상황 h1과 h2가 변하지 않는다고 가정하면, Alamouti 방식은 2 개의 전송안테나를 통해 2번의 타임 슬롯(time slot, 전송시간) 동안 수학식 1과 같이 송신신호를 전송한다.
Figure 112011006990099-pat00004
여기서 행의 인덱스(index)는 시간 슬롯을 의미하고, 열은 송신 안테느를 의미한다. 즉, 첫 번째 송신 안테나는 2번의 전송시간 동안 각각 S1, -S*를 송신하고 두 번째 송신 안테나는 S2, S1*를 송신한다.
그러면, 수신 안테나의 첫 번째 시간 슬롯에서 수신되는 수신신호를 y1이라고 하면, y1 = h1s1+h2s2+n1으로 표현될 수 있다.
또한, 상기 수신 안테나의 두 번째 시간 슬롯에서 수신되는 수신신호를 y2라고 하면, y2 = h1(-)s2*+h2s1*+n2=-ha1s2*+h2s1*+n2로 표현될 수 있다.
그리고, y2를 컨주게이트(conjugate)를 하여 행렬로 나타내면 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00005
따라서, 수신 안테나는 역행렬 계산을 통해 y1, y2를 계산할 수 있게 되며, 이때 SNR(signal-noise ratio)는 수학식 3과 같이 표현될 수 있으므로 결국 다이버시티 이득(diversity gain)을 얻을 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00006
이러한 Alamouti 통신 방식은 안테나를 이용한 전자기파 통신 방식을 위해 고안된 방식인데, 본 발명의 기술적 사상에 의하면 자기장 통신에도 이러한 방식을 이용해 자기장 통신의 단점인 거리에 따른 급격한 신호 감쇠 효과를 보상하고 수신코일장치의 위치에 민감한 단점을 보완할 수 있는 기술적 사상을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템(100)은 두 개의 송신코일장치(110, 120) 및 수신코일장치(130)를 포함할 수 있다. 즉, 자기장 통신을 위해서는 전자기파 통신과는 달리 도 2에 도시된 바와 같이 코일을 포함하는 장치 또는 회로를 이용해 통신을 하여야 한다. 또한, 신호를 전달하기 위해서는 전류 흐름에 따른 자기장 형성 그리고 그 자기장 변화에 따른 전압 유도가 필요하므로 전압계 혹은 전류계를 통하여 신호를 생성하게 된다.
상기 송신코일장치(110, 120) 및 수신코일장치(130)는 자기장 통신을 위해 적어도 코일을 포함하는 소정의 장치를 의미하며, 구현 예에 따라 센서, 리더기 등으로 명명될 수도 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 자기장 통신 시스템(100)은 두 개의 송신신호를 전송하기 위해 복수의 송신코일장치(110, 120)를 이용할 수 있다. 즉, 두 개의 송신신호를 하나의 송신코일장치(110 또는 120)를 이용해 두 번 보내는 것이 아니라, 두 개의 상기 송신코일장치(110 및 120)를 이용해 두 번의 타임 슬롯 동안 신호를 보낼 수 있다. 예컨대, 상기 자기장 통신 시스템(100)이 상기 수신코일장치(130)로 전송하고자 하는 신호는 제1송신신호 및 제2송신신호일 수 있다. 그러면, 상기 자기장 통신 시스템(100)은 동일한 타임 슬롯 동안에 상기 제1송신신호 및 상기 제2송신신호를 상기 수신코일장치(130)로 출력할 수 있다. 상기 제1송신신호와 상기 제2송신신호 간에는 간섭 또는 상호유도 등과 같이 서로 영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 경우 바로 상기 수신코일장치(130)는 상기 제1송신신호 및/또는 상기 제2송신신호를 복원 또는 계산할 수 없다. 하지만, 두 번째 타임 슬롯에서 상기 두 개의 송신코일장치(110, 120) 각각은 이전 타임 슬롯 구간에서 전송한 신호와 연관된 신호를 전송할 수 있다. 그리고, 두 번째 타임 슬롯을 통해 수신되는 신호를 모두 수신한 상기 수신코일장치(130)는 상기 제1송신신호 및/또는 상기 제2송신신호를 복원 또는 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템의 등가 회로를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템(100)은 도 3에 도시된 바와 같은 등가 회로도로 간략히 표현될 수 있다. 도 3에 도시된 구성은 신호 또는 전력을 송수신하기 위해 필요한 구성만을 개략적으로 표현한 것일 수 있다.. 따라서, 소정의 저장장치 또는 인코딩, 디코딩 장치가 상기 송신코일장치(110, 120), 상기 수신코일장치(130)에 각각 더 포함되어 구성될 수 있음은 물론이다. 또한, 자기장 통신을 위한 소정의 안테나부, 메모리부, 전력을 충전하여 저장하기 위한 충전부, 자기장 통신을 통해 데이터를 수신하고 수신된 데이터에 응답하여 메보리부에 저장된 정보를 전송하는 등의 전반적인 제어를 위한 컨트롤러 부 등이 더 구비될 수 있다.
각각의 송신코일장치(110, 120)는 전압원(S1) 및 전압원(S2), 기본저항(R1) 및 기본저항(R2), 코일(L1) 및 코일(L2)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 수신코일장치(130)는 로드저항(RL), 기본저항(R3), 및 코일(L3)를 포함할 수 있다.
상기 송신코일장치(110, 120)는 각각 두 개의 전압원 S1과 S2를 이용하여 신호를 전달하게 되며, 수신코일장치(130)는 상기 수신코일장치(130)의 로드저항(RL)에 걸리는 전압신호를 통하여 신호를 검출할 수 있게 된다.
각각의 상호 인덕턴스(inductance) M11, M12, M23을 활용하여 각 장치의 전압과 전류의 관계식을 정리해 보면 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00007
j,
Figure 112011006990099-pat00008
는 각각 허수부와 각진동수를 나타낸다. 또한, 송신신호는 전압원인 S1과 S2이고 수신 신호는 i3RL이 된다.
여기서, i3는 다음과 같은 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00009
따라서, 수학식 5를 이용하여 송신코일장치(110, 120) 및 수신코일장치(130)의 전압과 전류에 관한 식을 정리해보면 다음과 같을 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00010
따라서, 수학식 6은 수학식 7과 같이 정리될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00011
그리고 로드저항에 걸리는 전압 즉, 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00012
여기서 H1, H2는 다음과 같은 수식을 만족할 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00013
결국, 수학식 8에서 확인할 수 있듯이, 자기장 통신 시스템에서도 (실질적으로) 동일한 타임 슬롯 구간에서 두 개의 송신코일장치(110, 120)가 신호를 전송하면, 전자기파 통신과 유사한 형태의 수식으로 수신신호가 정리될 수 있음을 확인할 수 있다. 물론, 이때 도 1에서의 채널 h1, h2와 수학식 8에서의 H1, H2는 완전히 다른 특성을 가지고 있음은 물론이다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템(100)에서도 Alamouti 방식으로 신호를 전송하게 되면, 첫 번째 타임 슬롯에서 수신코일장치(130)의 로드저항(RL)에 걸리는 전압 즉, 수신신호는 수학식 8과 같고, 두 번째 타임 슬롯에서 수신코일장치(130)의 로드저항(RL)에 걸리는 전압 즉, 수신신호는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00014
그리고 수학식 10은 다음과 같이 변환될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00015
그러면, 최종적으로 수학식 8과 수학식 11을 이용해 다음과 같은 수학식을 얻을 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00016
결국, 수학식 12를 수학식 3과 비교하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법에 의해서도 자기장 통신과 유사하게 다이버시티 이득을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
즉, 수신코일장치(130)는 수학식 12에 따른 역행렬 계산을 통하여 송신신호(S1, S2)를 복원 또는 계산할 수 있고, 이때의 SNR은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00017
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 시뮬레이션하는 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같은 상황에서 본 발명의 기술적 사상에 따른 자기장 통신에서의 Alamouti 신호 전달 방법이 가지는 이득에 대하여 살펴보았다. 비교대상은 송신코일장치가 하나인 경우로 모든 전력이 해당회로로 전송되는 상황을 가정하였다.
도 4에 도시된 바와 같은 실험 상황에서 각 코일의 반지름은 0.1m, 코일을 감은 회수는 5회롤 모두 동일하다고 가정하였다. 또한, 송신코일장치(110, 120) 간의 간격은 1m인 상황에서 수신코일장치(130)의 위치(X)를 변경해가면서 수신코일장치(130)에 도달하는 신호의 SNR 값을 시뮬레이션하였다.
상호 유도 계수는 뉴만 방정식(Neumann formula)
Figure 112011006990099-pat00018
를 이용하여 계산하였다. 여기서 Cisms 코일을 의미하며, Rij는 두 코일 지점 간 거리를 의미한다. 따라서, 두 코일의 상호 유도계수는 두 코일에서의 선적분들을 통하여 구할 수 있다.
또한, 셀프 인덕턴스(self-inductance)는 다음과 같은 식을 이용하여 간단하게 구할 수 있다.
Figure 112011006990099-pat00019
상술한 바와 같은 상황에서 본 발명의 기술적 사상에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법의 효과를 시뮬레이션 한 결과는 도 5 및 도 6에 도시된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 시뮬레이션 한 결과를 나타내는 그래프이다.
먼저 도 5는, 송신코일장치(110, 120)와 수신코일장치(130)의 수직 거리(y)가 0.2m 인 경우에서 수신코일장치(130)의 위치(X)의 변화에 따른 SNR 결과를 나타낸다. 여기서 실선은 하나의 송신코일장치를 이용한 경우이고 점선이 본 발명의 기술적 사상에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 이용한 경우를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 기술적 사상에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법의 경우, 다이버시티 이득을 얻을 수 있기 때문에 좀 더 많은 위치에서 수신기가 정보를 받을 수 있는 확률이 높아짐을 알 수 있다.
도 6은 송신코일장치(110, 120)와 수신코일장치(130)의 수직 거리(y)가 1m인 경우의 결과를 도시하고 있다. 이때 송신코일장치(110, 120)와 수신코일장치(130)의 거리가 더 멀어졌으므로 도 5에 도시된 것보다 더 나쁜 수신 SNR을 보여준다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신을 위한 신호 전송방법을 이요하는 경우, 두 송신코일장치(110, 120)로부터 수신하는 수신신호(Y1, Y2)를 통하여 코일의 위치 변화에 따른 수신 SNR의 변화가 거의 없음을 확인할 수 있다. 이와 같은 다이버시티 이득은 지중 무선 센서 단말과 같은 수신코일장치(130)로부터 데이터를 수집하거나 수신코일장치(130)로 데이터를 전달하는 경우에 더 높은 확률로 전송을 할 수 있는 것을 의미할 수 있다. 또한, 조금의 위치의 변화에도 신호 감쇠가 급격해질 수 있는 자기장 통신에서의 민감한 성질을 보완하여 위치에 따른 데이터 전송률을 강인하게 하는 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 자기장 통신을 위한 신호 전송방법에 있어서,
    제1송신코일장치 및 제2송신코일장치가 제1시간 슬롯(slot)에서 각각 제1송신신호 및 제2송신신호를 수신코일장치로 출력하는 단계; 및
    상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 제2시간 슬롯에서 각각 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 상기 수신코일장치로 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 수신코일장치는 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산하며,
    상기 제1송신신호 및 제2송신신호는 다음과 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 위한 신호 전송방법.
    Figure 112012063362074-pat00029


  2. 제 1항에 있어서, 상기 제3송신신호는,
    상기 제2송신신호의 음의 켤레(conjugate) 신호이고,
    상기 제4송신신호는,
    상기 제1송신신호의 켤레 신호인 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 위한 신호 전송방법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제1수신신호 및 상기 제2수신신호는 다음과 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 위한 신호 전송방법.
    Figure 112011006990099-pat00021

    여기서, H1, H2는,
    Figure 112011006990099-pat00022
    를 만족하는 원소이다.
  5. 자기장 통신 시스템에 있어서,
    상기 자기장 통신 시스템은,
    제1송신코일장치 및 제2송신코일장치를 포함하며,
    상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치는,
    제1시간 슬롯(slot)에서 각각 제1송신신호 및 제2송신신호를 출력하고,
    제2시간 슬롯에서 각각 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 출력하는 것을 특징으로 하며,
    상기 제1송신신호 및 제2송신신호는 다음과 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신 시스템.
    Figure 112012063362074-pat00030

  6. 제 5항에 있어서, 상기 자기장 통신 시스템은,
    수신코일장치를 더 포함하고,
    상기 수신코일장치는,
    제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 상기 제1송신신호 또는 상기 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산하는 자기장 통신 시스템.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제3송신신호는,
    상기 제2송신신호의 음의 켤레(conjugate) 신호이고,
    상기 제4송신신호는,
    상기 제1송신신호의 켤레 신호인 것을 특징으로 하는 자기장 통신 시스템.
  8. 삭제
  9. 자기장 통신을 위한 수신코일장치에 있어서,
    상기 수신코일장치는,
    제1시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제1수신신호와 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들에 의해 수신된 제2수신신호에 기초하여 제1송신코일장치 및 제2송신코일장치가 각각 출력한 제1송신신호 또는 제2송신신호 중 적어도 하나를 계산하며,
    상기 제1시간 슬롯에서 출력된 신호들은,
    상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 각각 출력한 상기 제1송신신호 및 상기 제2송신신호를 포함하며,
    상기 제2시간 슬롯에서 출력된 신호들은,
    상기 제1송신코일장치 및 상기 제2송신코일장치가 각각 출력한 상기 제2송신신호에 기초한 제3송신신호 및 제1송신신호에 기초한 제4송신신호를 포함하며,
    상기 제1수신신호 및 상기 제2수신신호는 다음과 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 위한 수신코일장치.
    Figure 112012063362074-pat00031

    여기서, H1, H2는,
    Figure 112012063362074-pat00032
    를 만족하는 원소이다.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제3송신신호는,
    상기 제2송신신호의 음의 켤레(conjugate) 신호이고,
    상기 제4송신신호는,
    상기 제1송신신호의 켤레 신호인 것을 특징으로 하는 자기장 통신을 위한 수신코일장치.

KR1020110008611A 2011-01-28 2011-01-28 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템 KR101192414B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110008611A KR101192414B1 (ko) 2011-01-28 2011-01-28 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110008611A KR101192414B1 (ko) 2011-01-28 2011-01-28 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120087429A KR20120087429A (ko) 2012-08-07
KR101192414B1 true KR101192414B1 (ko) 2012-10-17

Family

ID=46872978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110008611A KR101192414B1 (ko) 2011-01-28 2011-01-28 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101192414B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018199455A1 (ko) * 2017-04-25 2018-11-01 숭실대학교산학협력단 자기장 통신 시스템을 이용한 수중 네트워크 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170126735A (ko) * 2016-05-10 2017-11-20 삼성전자주식회사 자기 스트라이프 데이터 전송 장치 및 방법
KR102502145B1 (ko) * 2020-10-29 2023-02-23 에타일렉트로닉스 주식회사 효율적인 무선 전력 충전 장치 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018199455A1 (ko) * 2017-04-25 2018-11-01 숭실대학교산학협력단 자기장 통신 시스템을 이용한 수중 네트워크 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120087429A (ko) 2012-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kisseleff et al. Survey on advances in magnetic induction-based wireless underground sensor networks
US10859727B2 (en) Electronic marker devices and systems
CN102696215B (zh) 移动终端及其控制方法
WO2005022198A1 (ja) 地震予知方法およびそのシステム
CN103702414B (zh) 定位方法及移动设备、基站
Jing et al. Capacity performance of an inductively coupled near field communication system
Bakula et al. Probabilistic model based on the effective range and vehicle speed to determine Bluetooth MAC address matches from roadside traffic monitoring
KR101192414B1 (ko) 자기장 통신을 위한 신호전송 방법, 송신코일장치, 수신코일 장치, 및 자기장 통신 시스템
CN105164546A (zh) 用于表征及影响移动装置位置准确度及/或不确定性的方法及设备
Khalil et al. Optimal relay placement in magnetic induction-based internet of underwater things
Kisseleff et al. Localization of a silent target node in magnetic induction based wireless underground sensor networks
Singh et al. Magnetic Induction Technology‐Based Wireless Sensor Network for Underground Infrastructure, Monitoring Soil Conditions, and Environmental Observation Applications: Challenges and Future Aspects
Zhang et al. Cooperative magnetic induction based through-the-earth communication
Malik et al. Comparative analysis of magnetic induction based communication techniques for wireless underground sensor networks
Kan et al. Robust localization with crowd sensors: A data cleansing approach
CN101305298A (zh) 用于进行电磁探测的方法和装置
KR101232806B1 (ko) 전송 효율을 높일 수 있는 무선전력 전송시스템 및 그 방법
Zhang et al. Rotating permanent magnet antenna array for directional communication in pipeline monitoring system
KR101563428B1 (ko) 근거리 자기장 시스템
Zhou et al. Maximum distance estimation of far-field model for underwater magnetic field communication
Meybodi et al. Magneto-inductive underground communications in a district heating system
KR101181752B1 (ko) 자기장 통신을 위한 리더기, 릴레이 센서, 매립센서 및 릴레이 센서를 이용한 자기장 통신 방법
Meybodi et al. The feasibility of communication among pumps in a district heating system
KR101857050B1 (ko) 센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템
Gu et al. Received signal strength indication‐based localisation method with unknown path‐loss exponent for HVDC electric field measurement

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151007

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee