KR101481867B1 - 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 동기 신호 전송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동기 신호를 주기적으로 전송하는 주 통신기기와 이 동기 신호를 사용하여 주 통신기기와 동기를 맞추어 신호를 송수신 하는 다수의 단말 통신기기로 구성되는 무선 통신 시스템에서 주 통신기기가 동기 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 주 통신기기가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지하여, 상기 인지된 채널 정보와 시스템의 목표 전송 성능에 따라 동기 신호의 반복 전송 횟수 및 전송 간격을 결정하여 다음 동기 신호를 전송할 때 동기 신호를 반복적으로 전송함으로써 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성능을 향상시켜 동기 신호 수신 실패에 따른 성능 저하 및 전력 소모를 크게 줄일 수 있다.

Description

다중 사용자 무선 통신 시스템에서 동기 신호 전송 방법 {A method for transmission of network synchronization signal in multi-user wireless communication systems}
본 발명은 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 주 통신기기가 다수의 단말 통신기기에게 동기 신호를 전송하는 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(wireless sensor network: 이하 WSN)에서 각 센서 기기는 배터리(battery) 같은 제한된 전력 자원을 사용해야 하므로, 전력 소모를 최소화하는 통신 기술 사용이 필수적이다. 일례로 WSN 매체 접근 제어(medium access control: 이하 MAC) 방식의 일종인 IEEE 802.15.4의 경우 동기 신호, 전송 구간, 수면 구간으로 구성되는 신호 전송 프레임을 주기적으로 사용하는 비컨 사용 모드(beacon-enabled mode)를 사용하여 시스템 내 통신기기들이 활성(active) 구간에서만 신호를 송수신하고 이어지는 수면(idle 또는 inactive) 구간에서는 송수신기 동작을 중지시킴으로써 전력 소모를 최소화할 수 있다. 이 때 WSN내의 각 통신기기들 간의 신호 전송 구간 동기를 위해 주기적으로 전송되는 네트워크 동기 신호인 비컨(beacon) 신호는 전송 구간과 수면 구간의 시간 길이 정보, 단말 통신기기에게 독립된 자원을 할당하는 스케쥴링(scheduling) 정보, 단말 통신기기에게 전송할 패킷이 있음을 알리는 정보 등이 포함된다.
같은 주파수 대역을 공유하는 다수의 이기종/동기종 무선 통신 시스템이 존재하는 경우, 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum: 이하 DSSS) 시스템은 대역 확산 기술을 통해 대역 내 간섭 신호의 영향을 최소화한다. 일례로 DSSS 시스템의 일종인 IEEE 802.15.4의 경우 전송 신호를 확산시켜 전송함으로써 협대역 간섭(narrowband interference) 신호에 대해 처리 이득(processing gain)을 얻을 수 있다. 그러나 무선랜(wireless local area network; 이하 WLAN)과 같이 넓은 주파수 대역에서 비교적 긴 시간 동안 간섭을 일으키는 주파수 정적인(frequency static) 간섭 신호가 존재하는 경우에는 IEEE 802.15.4의 DSSS 성능이 크게 유효하지 못하다. 특히, IEEE 802.15.4 비컨 사용 모드의 경우 비컨 신호를 단순히 주기적으로 전송하기 때문에 사용 중인 채널 내에 간섭 신호가 존재하는 경우 비컨 신호 전송 성능이 크게 저하되어 단말 통신기기들의 신호 전송 지연 및 동기 신호 수신 재시도 등으로 인하여 심각한 전력 소모와 성능 저하를 야기한다. 또한 단말 통신기기가 비컨 신호를 연속적으로 수신하지 못하면 시스템의 주 통신기기(coordinator: 이하 코디네이터)와 동기를 잃어 고아(orphan) 기기로 전환하기 때문에, 기존 IEEE 802.15.4 비컨 사용 모드는 동/이기종 간섭 신호가 존재하는 경우 네트워크의 연결성(connectivity)이 심각하게 저하되는 문제점이 있다.
이와 같은 IEEE 802.15.4 비컨 모드에서 주기적 동기 신호 전송 기법의 문제점들을 해결하기 위해 IEEE 802.15.4e MAC enhancement는 채널 센싱(sensing) 기반의 동기 신호 전송 기법인Deferred Beacon Method(이하 DBM)를 사용한다. 상기 DBM 기법은 코디네이터가 동기 신호를 전송하기 전 채널 센싱을 수행하여 채널이 사용되고 있지 않다고 판단되는 경우에만 동기 신호를 전송한다. 만약 채널 센싱 결과 채널이 사용되고 있다고 판단되는 경우에는 동기 신호를 전송하지 않고, 채널이 사용되고 있지 않다고 판단될 때까지 채널 센싱을 수행한 뒤 동기 신호를 전송함으로써 동기 신호와 간섭 신호와의 충돌 문제를 완화시킨다. 그러나 상기 DBM은 코디네이터의 채널 센싱 결과에 의존하므로 간섭 신호 영향이 단말 통신기기에게만 큰 환경(예로 hidden node 환경)에서 성능이 크게 저하될 수 있다.
본 발명은 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 같은 주파수 대역을 사용하는 동/이기종 통신 시스템으로부터 간섭 신호가 존재하는 환경에서 동기 신호를 전송하는 방법에 관한 것이며, 기본 개념은 다음과 같다. 본 발명은 상기 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지하여, 상기 인지된 채널 정보와 시스템의 목표 전송 성능에 따라 동기 신호의 반복 전송 횟수와 전송 시간 간격을 결정한다. 상기 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지함에 있어, 코디네이터 자신의 채널 특성 추정 결과만을 사용하는 비협력적 구조의 추정 방식과, 단말 통신기기의 채널 특성 추정 결과를 함께 사용하는 협력적 구조의 추정 방식 등을 고려할 수 있다. 이 후 코디네이터가 다음 동기 신호 전송 시에 상기 결정된 동기 신호 전송 횟수와 전송 시간 간격을 사용하여 동기 신호를 반복적으로 전송함으로써 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성능을 크게 향상시킨다. 이를 통해 본 발명은 IEEE 802.15.4와 DBM과 같은 기존 방식에서 발생할 수 있는 동기 신호 전송 실패 확률을 크게 낮추어 동기 신호 수신 실패 시 야기되는 전력 소모, 전송 지연을 크게 줄임으로써 기존 방식에 비해 성능 개선을 얻을 수 있다.
본 발명은 동기 신호 전송 구간, 데이터 신호 전송 구간, 수면 구간으로 구성되는 신호 전송 프레임을 주기적으로 사용하여 신호를 전송하는 무선 통신 시스템에서 동기 신호 전송 문제 인지 기법 및 간섭 신호 수준 추정 기법, 동기 신호 전송 횟수 및 간격 값 결정 기법 및 동기 신호 반복 송수신 기법으로 이루어져 있다. 동기 신호를 전송하는 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지하여, 상기 인지된 채널 정보와 시스템의 목표 전송 성능에 따라 동기 신호의 전송 횟수 및 동기 신호 간 간격을 결정하여 다음 신호 전송 프레임에 동기 신호를 반복적으로 전송함으로써 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성능을 향상시키면서도 동기 신호 수신 실패 시 야기되는 전력 소모, 전송 지연을 크게 줄임으로써 기존 동기 신호 전송 기법들보다 우수한 성능을 제공할 수 있다.
도 1은 시스템을 관리하는 하나의 주 송수신기와 다수의 단말기로 구성된 스타 토폴로지 구조의 통신 시스템 모델
도 2는 동기 신호 전송 구간, 데이터 신호 전송 구간, 수면 구간으로 구성되는 전송 프레임 구조
도 3은 본 발명의 시간에 따른 동기 신호 전송 방법 개념도
도 4는 본 발명에 따른 동기 신호 전송 방법 예시도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 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. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
기술의 편의를 위해 도 1과 같이 하나의 코디네이터(101)와
Figure 112014028924262-pat00001
개의 단말 통신기기(102)로 구성된 성형 토폴로지(star topology) 구조의 다중 사용자 무선 통신 시스템을 고려한다. 상기 시스템 내 단말 통신기기들은 도 2와 같은 구조를 갖는 신호 전송 프레임(frame)을 반복적으로 이용하여 코디네이터와 신호를 송수신하며, 상기 신호 전송 프레임은 네트워크 동기 신호 전송 구간, 데이터 신호를 송수신하는 데이터 신호 전송 구간(active period), 그리고 통신을 수행하지 않는 수면 구간(inactive period)으로 구성된다. 여기서 신호 전송 프레임의 단위 길이
Figure 112014028924262-pat00094
는 [수학식 1]과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014028924262-pat00095
여기서
Figure 112014028924262-pat00096
은 동기 신호의 전송 시간 길이를,
Figure 112014028924262-pat00097
및
Figure 112014028924262-pat00098
은 각각 데이터 신호 전송 구간과 수면 구간의 길이를 의미한다.
코디네이터는 매 신호 전송 프레임의 시작 부분에 동기 신호(일례로 지그비는 비컨(beacon))를 전송하여 네트워크 내 단말 통신기기들과 동기를 맞춘다. 코디네이터가
Figure 112014028924262-pat00099
에 전송하는 동기 신호를 수신하기 위하여 단말기는 최대
Figure 112014028924262-pat00100
만큼 수신기를 동작시키며(일례로 지그비는
Figure 112014028924262-pat00101
) 이 시간 내에 동기 신호를 수신하지 못하는 경우 코디네이터와의 동기가 실패했다고 판단한다. 또한 단말 통신기기가 네트워크 동기 신호 수신이 연속적으로 실패하면 네트워크에서 분리된 고아(orphan) 기기로 처리되어 이후 네트워크 재가입 과정을 수행하여 네트워크에 다시 연결한다.
본 발명에 대한 전체적인 구성은 도 3과 같다. 코디네이터는 전송 구간과 비전송 구간 동안 상기 도 3의 301단계에서 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지하고, 이 후 다음 동기 신호를 전송하기 이전에 상기 도 3의 302단계에서 코디네이터가 상기 인지된 채널 정보와 시스템의 목표 전송 성능에 따라 다음 전송 프레임에서 사용할 동기 신호 전송 횟수와 전송 시간 간격을 결정하고, 상기 도 3의 303단계에서 코디네이터가 다음 동기 신호 전송 전송 시에 동기 신호를 반복적으로 전송함으로써 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성능을 크게 향상시킨다. 상기 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 인지함에 있어, 코디네이터 자신의 채널 특성 추정 결과만을 사용하는 비협력적 구조의 추정 방식과, 단말 통신기기의 채널 특성 추정 결과를 함께 사용하는 협력적 구조의 추정 방식 등 두 가지 실시 예를 고려한다.
본 발명의 실시 예 1인 비협력적 구조의 채널 특성 추정 방식에 따라 상기 301단계에서 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 추정하는 방법은 다음과 같다. 상기 네트워크 내 통신기기들은 동기 신호에 대한 응답(acknowledgement: 이하 ACK) 신호를 요청/전송하는 방식과 동기 신호 수신 오류 정보를 데이터 신호에 피기백(piggyback)하는 방식을 사용하여 네트워크 동기 신호의 전송 오류 문제를 협력적으로 인지할 수 있다. 코디네이터는 특정 단말 통신기기의 주소를 동기 신호에 포함되는 목적지 주소(destination address)로 지정함으로써 해당 단말 통신기기에게 동기 신호에 대한 ACK 전송을 요청할 수 있다. 동기 신호를 수신한 단말 통신기기는 동기 신호 내 목적지 주소가 자신인 경우, 데이터 신호 전송 구간 시작 시 코디네이터에게 ACK를 전송한다. 만약 데이터 신호 전송 구간에서 해당 단말 통신기기로부터 ACK가 수신되면, 코디네이터는 동기 신호가 성공적으로 전송되었다고 판단한다. 그러나 해당 단말 통신기기로부터 ACK가 수신되지 않고, 이후 데이터 신호 전송 구간에서 단말 통신기기들로부터 신호가 수신되지 않으면, 코디네이터는 현재 사용 중인 채널 내에서 단말 통신기기들에게 네트워크 동기 신호가 정상적으로 전송되지 않는다고 판단한다.
단말 통신기기가 직접 코디네이터에게 동기 신호 전송 실패를 통보할 수 있다. 단말 통신기기는 이전 신호 전송 프레임에서 동기 신호를 수신하지 못한 후에 다음 신호 전송 프레임에서 동기 신호를 수신하는 경우, 또는 일정 횟수 연속적으로 동기 신호를 수신하지 못한 후에 동기 신호를 수신하게 되는 경우에, 데이터 신호 전송 구간에서 자신의 데이터 신호 전송 시 과거 동기 신호 수신 실패 정보를 피기백 방식으로 전달함으로써 코디네이터에게 적은 신호 부담(signaling overhead)으로 동기 신호 수신 실패 정보를 전달할 수 있다.
상기 코디네이터가 상기 과정에서 단말 통신기기들의 동기 신호 수신 실패를 인지하면, 상기 네트워크가 채널을 사용하지 않는 수면 기간 동안에 에너지 검출기(energy detector: 이하 ED)와 같은 상용의 채널 센싱 기법을 통해 채널 내 간섭 신호 특성을 추정할 수 있다. 일례로 코디네이터는 채널 센싱을 수행하여 간섭 신호의 채널 점유율(channel occupancy ratio)을 [수학식 2]와 같이 추정할 수 있다.
Figure 112014028924262-pat00102
여기서
Figure 112014028924262-pat00103
는 단위 계단 함수(unit step function)를,
Figure 112014028924262-pat00104
는
Figure 112014028924262-pat00105
번째 채널 센싱 과정에서 수신된 수신 신호의 크기,
Figure 112014028924262-pat00106
는 간섭 신호 존재 여부 판정을 위한 임계값,
Figure 112014028924262-pat00107
는 채널 센싱 수행 횟수를 나타낸다. 그리고 상기 채널 센싱 수행 결과로부터 간섭 신호의 지속 시간(duration time)을 [수학식 3]과 같이 추정할 수 있다.
Figure 112014028924262-pat00108
여기서
Figure 112014028924262-pat00109
는 간섭 신호의 최대 연속 검출 횟수,
Figure 112014028924262-pat00110
는 채널 센싱을 수행하는 주기를 나타낸다. 예를 들어
Figure 112014028924262-pat00111
,
Figure 112014028924262-pat00112
이고, 만약
Figure 112014028924262-pat00113
번의 채널 센싱 결과가 {O, X, X, O, O, O, X, X, X, X}인 경우(여기서 O은 채널 내에 간섭 신호 존재를 인지한 경우를 나타냄), 간섭 신호의 채널 점유율
Figure 112014028924262-pat00114
은 0.4(=4/10), 간섭 신호의 지속 시간
Figure 112014028924262-pat00115
은 960us(=3X320us)로 추정한다.
본 발명의 실시 예 1인 비협력적 구조의 채널 특성 추정 방식에 따라 상기 302단계에서 코디네이터가 다음 전송 프레임에서 사용할 동기 신호 전송 횟수와 전송 시간 간격을 결정하는 방법은 다음과 같다. 코디네이터는 상기 301단계에서 추정한 간섭 신호 특성과 목표 전송 성능에 따라 동기 신호의 전송 횟수와 동기 신호 간 간격 값을 결정한다. 사용 중인 채널 내에 간섭이 존재하는 환경에서 IEEE 802.15.4 비컨 사용 모드와 같이 네트워크 동기 신호를 단순히 한번만 전송하는 경우, 동기 신호 전송 실패율(transmission failure rate)은 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014028924262-pat00116
여기서
Figure 112014028924262-pat00117
는 간섭 신호의 채널 점유율,
Figure 112014028924262-pat00118
는 간섭 신호의 지속 시간을 의미한다. 만약 도 4와 같이 코디네이터가 동기 신호를
Figure 112014028924262-pat00119
회 반복해서 전송한다면, 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성공 확률을 향상시킬 수 있다. 각 동기 신호의 전송 실패율이 서로 독립적(statistically independent)이라고 가정하면,
Figure 112014028924262-pat00120
회 반복해서 동기 신호를 전송하는 경우의 동기 신호 전송 실패율은 [수학식 5]와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014028924262-pat00121
본 발명은 반복적으로 동기 신호를 전송하는 경우에, 각 동기 신호의 전송 실패율이 독립적이 되도록 동기 신호 간 간격 값을 [수학식 6]과 같이 결정한다.
Figure 112014028924262-pat00122
그리고 최대 동기 신호 전송 실패율
Figure 112014028924262-pat00123
을 만족하는 동시에 최소 전송 구간 길이
Figure 112014028924262-pat00124
을 만족하도록 동기 신호 전송 횟수를 [수학식 7]과 같이 결정한다.
Figure 112014028924262-pat00125
여기서
Figure 112014028924262-pat00126
은 동기 신호를
Figure 112014028924262-pat00127
회 전송했을 때의 동기 신호 전송 실패율 추정치로서 간섭 신호의 채널 점유율 추정치
Figure 112014028924262-pat00128
와 간섭 신호의 지속 시간 추정치
Figure 112014028924262-pat00129
를 사용하여 [수학식 8]과 같이 계산된다.
Figure 112014028924262-pat00130
만약 상기 조건을 만족하는
Figure 112014028924262-pat00131
이 존재하지 않는 경우에는 현재 사용 중인 채널에서 간섭의 수준이 매우 심각하여 전송 요구 사항을 만족할 수 없다고 판단하고 상용의 채널 핸드오프(channel hand-off) 기법을 통해 현재 사용 중인 전송 채널을 변경한다.
본 발명의 실시 예 1인 비협력적 구조의 채널 특성 추정 방식에 따라 상기 303단계에서 네트워크 내 통신기기들이 동기 신호를 반복적으로 송수신하는 과정은 다음과 같다. 상기 302단계에서 결정된 동기 신호의 전송 횟수와 동기 신호 전송 간격을 사용하여 코디네이터는 다음 신호 전송 프레임에서 동기 신호를 반복적으로 전송한다(도 4 참고). 이 때,
Figure 112014028924262-pat00132
번째 전송되는 동기 신호에는 동기 신호 총 전송 횟수
Figure 112014028924262-pat00133
, 전송 간격
Figure 112014028924262-pat00134
, 그리고
Figure 112014028924262-pat00135
값이 포함되며(여기서
Figure 112014028924262-pat00136
), 단말 통신기기는 수신한 동기 신호에 포함된 정보를 사용하여 해당 신호 전송 프레임에서의 전송 구간 시작 시간을 [수학식 9]와 같이 보정한다.
Figure 112014028924262-pat00137
예를 들어 단말 통신기기가 수신한 동기 신호에서
Figure 112014028924262-pat00138
,
Figure 112014028924262-pat00139
인 경우, 앞으로 동기 신호가 3회 더 전송되므로, 바로 신호 전송을 시작하지 않고
Figure 112014028924262-pat00140
시간만큼 기다린 후에 (즉, 코디네이터로부터의 모든 동기 신호 전송이 끝난 후에) 통신을 시작함으로써 코디네이터의 동기 신호 전송이 방해되지 않도록 한다(도 4 참고). 모든 동기 신호 전송이 끝난 후 데이터 신호를 송수신하는 전송 구간이 시작된다.
상기 동기 신호 반복 전송 동작 중, 일정 시간 동안 동기 신호 전송 실패가 인지되지 않는 경우 코디네이터는 동기 신호 전송 횟수를 감소시킴으로써 불필요한 동기 신호 반복 전송을 방지한다. 일례로
Figure 112014028924262-pat00141
프레임 주기 동안 동기 신호 전송 실패 문제가 인지되지 않는 경우 동기 신호 전송 횟수를 감소시킴으로써 자동적으로 채널 상태 변화에 적응할 수 있다. 또는
Figure 112014028924262-pat00142
프레임 주기 동안 동기 신호 전송 실패 문제가 인지되지 않는 경우 현재 사용 중인 채널 내 간섭 신호 특성을 재평가하여 최적 동기 신호 전송 횟수를 재결정함으로써 더 빠르게 채널 상태 변화에 적응할 수 있다.
본 발명의 실시 예 2인 협력적 구조의 채널 특성 추정 방식에 따라 상기 301단계에서 코디네이터가 시스템 내 단말 통신기기들의 채널 특성을 추정하는 방법은 다음과 같다. 단말 통신기기는 동기 신호 수신에 실패하는 경우, 사용 중인 채널 내 간섭 신호 특성을 추정한다. 단말 통신기기
Figure 112014028924262-pat00143
는 상기 실시 예 1에서 코디네이터가 간섭 신호의 채널 점유율
Figure 112014028924262-pat00144
과 간섭 신호의 지속 시간
Figure 112014028924262-pat00145
을 추정한 방법과 동일한 방법으로 자신의 수신 간섭 신호 특성
Figure 112014028924262-pat00146
,
Figure 112014028924262-pat00147
을 추정할 수 있다. 이 후 단말 통신기기는 동기 신호 수신을 재시도하며, 동기 신호를 수신하는 경우 전송 구간에서 자신의 데이터 신호 전송 시 자신의 수신 간섭 신호 특성 추정치를 양자화(quantization)하여 피기백 방식으로 전달함으로써 코디네이터에게 적은 신호 부담으로 동기 신호 수신 실패 정보를 전달할 수 있다.
상기 코디네이터가 상기 과정에서 단말 통신기기들의 간섭 신호 특성 추정치를 수신하면,그 중 동기 신호 전송 성능 측면에서 가장 해로운 값을 네트워크 내 대표 채널 특성 추정치
Figure 112014028924262-pat00148
,
Figure 112014028924262-pat00149
로 결정한다. 그리고 동기 신호 전송 간격과 전송 횟수는 상기 실시 예 1의 [수학식 6]과 [수학식 7]과 동일한 방식으로 결정할 수 있다. 만약 [수학식 6]과 [수학식 7]의 조건을 만족하는 동기 신호 전송 간격과 전송 횟수가 존재하지 않는 경우에는 현재 사용 중인 채널에서 간섭의 수준이 매우 심각하여 전송 요구 사항을 만족할 수 없다고 판단하고 상용의 채널 핸드오프 기법을 통해 현재 사용 중인 전송 채널을 변경한다.
본 발명의 실시 예 2인 협력적 구조의 채널 특성 추정 방식에 따라 상기 302단계에서 코디네이터가 다음 전송 프레임에서 사용할 동기 신호 전송 횟수와 전송 시간 간격을 결정하는 방법과, 상기 303단계에서 네트워크 내 통신기기들이 동기 신호를 반복적으로 송수신하는 과정을 실시 예 1의 과정과 같다. 그러나, 본 발명의 상기 실시 예 2는 상기 실시 예 1과 달리 코디네이터가 단말 통신기기의 채널특성 추정 결과를 사용하므로 간섭 신호 영향이 단말 통신기기에게만 큰 환경(예로 hidden node 환경)에서 성능 저하를 크게 완화할 수 있다.

Claims (8)

  1. 동기 신호 전송(beacon) 구간, 데이터 신호 전송(active) 구간, 수면(inactive) 구간으로 구성되는 전송 프레임을 주기적으로 사용하여 동기적으로 신호를 송수신하는 한 개의 주 통신기기(coordinator: 이하 '코디네이터')와 다수의 단말 통신기기로 구성되는 다중 사용자 무선 통신 시스템에서 상기 코디네이터가 매 전송 프레임마다 동기 신호를 전송하는 방법에 있어서,
    (A) 상기 코디네이터가 상기 단말 통신기기들과의 채널 특성을 인지하는 과정,
    (B) 상기 코디네이터가 상기 (A) 과정에서 인지된 채널 특성과 시스템의 목표 전송 성능에 따라 동기 신호의 반복 전송 횟수와 전송 시간 간격을 결정하는 과정,
    (C) 상기 코디네이터와 단말 통신기기기들이 상기 (B) 과정에서 결정된 동기 신호의 반복 전송 횟수와 전송 시간 간격에 따라 동기 신호 및 데이터 신호를 송수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 과정은,
    상기 코디네이터는 특정 단말 통신기기의 동기 신호 수신 성공 여부 확인 응답(acknowledgement; 이하 ACK) 신호 전송 요청을 상기 동기 신호에 포함시켜 전송하는 과정과,
    상기 단말 통신기기가 동기 신호 수신 후에 자신의 데이터 신호 전송 시에 ACK를 포함한 과거 동기 신호 수신 상태 정보를 포함시켜 전송하는 과정과,
    상기 코디네이터가 상기 단말 통신기기의 동기 신호 전송 실패 경험을 인지하면, 상기 수면 구간 동안에
    Figure 112014028924262-pat00150
    주기로 상용의 채널 센싱 기법을
    Figure 112014028924262-pat00151
    번 반복 수행하여,
    Figure 112014028924262-pat00152
    를 채널 센싱 기법에서 간섭 신호 존재가 검출된 횟수,
    Figure 112014028924262-pat00153
    를 간섭 신호 존재가 연속 검출된 최대 횟수라 할 때, 하기 <수학식 1>과 같이 결정되는 채널 내 간섭 신호의 채널 점유율(channel occupancy ratio)
    Figure 112014028924262-pat00154
    와
    <수학식 1>
    Figure 112014028924262-pat00155

    하기 <수학식 2>와 같이 결정되는 간섭 신호의 지속 시간(duration time)
    Figure 112014028924262-pat00156
    를
    <수학식 2>
    Figure 112014028924262-pat00157

    포함하는 채널 특성을 인지하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단말 통신기기가 상기 코디네이터로부터의 동기 신호를 수신하지 못하는 경우, 상기 수면 구간 동안에
    Figure 112014028924262-pat00158
    주기로 상용의 채널 센싱 기법을
    Figure 112014028924262-pat00159
    번 반복 수행하여, 상기 <수학식 1>과 <수학식 2>와 같이 채널 내 간섭 신호의 채널 점유율
    Figure 112014028924262-pat00160
    와 간섭 신호의 지속 시간
    Figure 112014028924262-pat00161
    를 포함하는 채널 특성을 인지하는 과정과,
    상기 단말 통신기기가 동기 신호 수신 후에 자신의 상기 채널 특성 인지 정보를 자신의 데이터 신호에 포함시켜 전송하는 과정과,
    상기 코디네이터는 수신된 상기 단말 통신기기들의 채널 특성 인지 정보 중에서 동기 신호 전송 성능이 가장 나쁜 채널 특성 인지 정보를 상기 시스템의 채널 특성 값으로 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 과정은,
    상기 코디네이터가 상기 (A) 과정에서 결정된 시스템 채널 특성 값 및 상기 시스템이 요구하는 최대 동기 신호 전송 실패율(transmission failure rate)
    Figure 112014113252047-pat00162
    와 동기 신호 반복 전송 횟수 한계값
    Figure 112014113252047-pat00163
    를 고려하여,
    Figure 112014113252047-pat00164
    을 동기 신호를
    Figure 112014113252047-pat00165
    회 반복 전송했을 때의 동기 신호 전송 실패율,
    Figure 112014113252047-pat00180
    를 간섭 신호의 지속 시간이라 할 때, 동기 신호의 반복 전송 횟수
    Figure 112014113252047-pat00166
    와 동기 신호 전송 시간 간격
    Figure 112014113252047-pat00167
    를 각각 하기 <수학식 3>, <수학식 4>
    <수학식 3>
    Figure 112014113252047-pat00168

    <수학식 4>
    Figure 112014113252047-pat00169

    와 같이 결정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코디네이터가 상기 동기 신호 전송 요구 사항을 만족시키는 동기 신호 전송 횟수
    Figure 112014028924262-pat00170
    와 동기 신호 간 간격
    Figure 112014028924262-pat00171
    을 결정할 수 없는 경우에는 현재 채널 특성이 매우 열악하여 시스템의 전송 요구 사항을 만족할 수 없다고 판단하여 상용의 채널 변경(channel hand-off) 기법을 사용하여 현재 사용하고 있는 신호 전송 채널을 다른 채널로 변경하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (B) 과정은
    상기 코디네이터가 일회 이상 반복적으로 동기 신호를 보내는 경우 일정 시간 동안 순조롭게 동기 신호 전송이 이루어 지면 동기 신호 전송 횟수를 감소시키거나, 사용 중인 채널 특성을 추정하여 동기 신호 전송 횟수와 전송 시간 간격을 변경하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (C) 과정은,
    상기 코디네이터가 상기 (B) 과정에서 결정된 동기 신호 반복 전송 횟수, 전송 시간 간격에 따라 다음 전송 프레임의 초기에 동기 신호를
    Figure 112014028924262-pat00172
    회 반복적으로 전송함에 있어서,
    Figure 112014028924262-pat00173
    (여기서
    Figure 112014028924262-pat00174
    ) 번째 전송하는 동기 신호에 동기 신호 전송 횟수
    Figure 112014028924262-pat00175
    , 전송 시간 간격
    Figure 112014028924262-pat00176
    , 동기 신호의 1회 전송 시간
    Figure 112014028924262-pat00177
    , 그리고
    Figure 112014028924262-pat00178
    값을 포함시켜 전송하는 과정과,
    상기 단말 통신기기가 동기 신호에 포함된 상기 동기 신호 전송 정보를 사용하여 코디네이터의 동기 신호 전송이 방해되지 않도록 하기 <수학식 5> 시간만큼 기다린 후에 통신을 시작하도록 전송 구간 시작 시간을 보정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기 신호 전송 방법.
    <수학식 5>
    Figure 112014028924262-pat00179
  8. 삭제
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