KR101590294B1 - Backscatter system for multiple node communication and multiple node communication method thereof - Google Patents

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송형규
이성주
하창빈
하동현
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세종대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a backscatter system and a multi-node communications method using the same. According to the present invention, the multi-node communications method using the backscatter system including a plurality of readers and a plurality of sensor nodes corresponding to the readers comprises the following steps of: having the readers receive ID information of respective corresponding sensor nodes from an access point; having the readers transmit preamble signals corresponding to the received ID information through multiple antennas; estimating channels to the respective sensor nodes by receiving acknowledgement signals corresponding to the preamble signals from the respective sensor nodes; reorganizing a request signal to be transmitted to each of the sensor nodes by applying the ID information to every symbol constituting each packet of the request signal, and transmitting the request signal through the multiple antennas with consideration for the estimated channels; and receiving a response signal to the request signal from each of the sensor nodes in each of predetermined time slots. The ID information of the sensor nodes has orthogonal codes, and the predetermined time slots respectively assigned to the sensor nodes are different from each other. According to the present invention, since the multiple readers and sensor nodes performs communications simultaneously by using unique IDs of the sensor nodes, a throughput and a diversity gain are increased, so the reliability of the system may be improved.

Description

다중 노드 통신을 위한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법{Backscatter system for multiple node communication and multiple node communication method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backscatter system for multi-node communication and a multi-

본 발명은 다중 노드 통신을 위한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 리더기와 복수의 센서 노드 간에 다중 통신을 지원할 수 있는 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backscatter system for multi-node communication and a multi-node communication method using the same, and more particularly to a backscatter system capable of supporting multiple communication between a plurality of readers and a plurality of sensor nodes, ≪ / RTI >

최근 모든 사물에 인터넷을 연결하는 사물 인터넷, 즉 IOT(Internet of Things) 기술이 주목받고 있다. IOT는 사물에 지능형 인터페이스 및 통신 프로토콜을 제공하여 사물이 네트워크에 통합되도록 하고 사물 또는 환경의 변화 등을 자율적으로 감지하고 사용자의 요청에 대해 반응하도록 한다.Recently, the Internet of Things (IOT), which connects the Internet to all things, has attracted attention. The IOT provides intelligent interfaces and communication protocols to objects so that things are integrated into the network, autonomously detects changes in objects or environments, and responds to user requests.

IOT 기술을 실현시키기 위해 요구되는 것으로는 지능형 인터페이스 및 통신 프로토콜의 구현, 그리고 모든 사물에 지능형 인터페이스를 제공하는 것 등이 있다. 그러나 모든 사물에 최신 스마트폰 등에서 사용되는 LTE(Long Term Evolution), 와이파이(Wi-Fi) 프로토콜 등을 지원할 수는 없으며, 무선 통신에 필요한 전력을 주기적으로 배터리를 통해 지원할 수도 없다.What is required to realize IOT technology is the implementation of intelligent interfaces and communication protocols, and the provision of intelligent interfaces to all objects. However, not all things can support LTE (Long Term Evolution), Wi-Fi protocol used in modern smart phones, etc., and the power required for wireless communication can not be periodically supplied through a battery.

IOT 기술은 상기 내용과 같이 모든 사물에 네트워크 접속을 가능하게 하는 기술이다. 이 IOT 기술에 적합한 통신 프로토콜로서 Wi-Fi 시스템이 있다. 사회 곳곳에는 이미 Wi-Fi 액세스포인트(Wi-Fi AP)가 설치되어 있는데 이를 이용하면 Wi-Fi 커버리지 내에 있는 통신 기기에 통신을 지원할 수 있다.IOT technology is a technology that enables network access to all objects as described above. There is a Wi-Fi system as a communication protocol suitable for this IOT technology. There are already Wi-Fi access points (Wi-Fi APs) installed throughout the society that can support communication to communication devices within Wi-Fi coverage.

IOT 기술을 실현시키기 위한 요구 사항 중에서 배터리를 사용하지 않는 무선 통신을 위한 기술로서 백스캐터(backscatter) 기술이 있다. 백스캐터 기술은 주변의 RF 신호를 수집하여 전력을 획득하는 기술이다. Wi-Fi와 백스캐터 기술을 접목시킨 시스템을 Wi-Fi 백스캐터 시스템이라 부른다.Of the requirements to realize IOT technology, there is backscatter technology as a technology for battery-less wireless communication. Backscatter technology is a technique for acquiring power by collecting surrounding RF signals. A system that combines Wi-Fi and backscatter technology is called a Wi-Fi backscatter system.

도 1은 기존의 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 시스템에서의 통신 절차를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, Wi-Fi 백스캐터 시스템은 Wi-Fi 리더(Wi-Fi reader)(10), 태그(센서 노드)(20), 그리고 Wi-Fi 헬퍼(Wi-Fi Helper)(30)를 포함한다. Wi-Fi 리더(10)는 휴대폰 등과 같은 모바일 디바이스를 나타내고, 태그(20)는 무전력 센서 노드를 나타내고, Wi-Fi 헬퍼(30)는 Wi-Fi 무선 공유기(AP;Access Point)를 나타낸다.FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional Wi-Fi backscatter system, and FIG. 2 is a diagram illustrating a communication procedure in the system of FIG. 1, a Wi-Fi backscatter system includes a Wi-Fi reader 10, a tag (sensor node) 20, and a Wi-Fi helper 30, . The Wi-Fi reader 10 represents a mobile device such as a cellular phone, the tag 20 represents a powerless sensor node, and the Wi-Fi helper 30 represents a Wi-Fi wireless access point (AP).

도 1 및 도 2를 참조하면, Wi-Fi 백스캐터 시스템에서 특정한 Wi-Fi 리더(10)가 와이파이 채널을 점유하면, 이 Wi-Fi 리더(10)는 간섭 신호가 되는 다른 Wi-Fi 리더의 신호가 전송되는 것을 막기 위하여 CTS_to_SELF 패킷을 다른 와이파이 리더들에게 보낸다. 이에 따라 다른 와이파이 리더의 신호가 전송되는 것을 일정 시간 동안 차단할 수 있다. CTS_to_SELF 패킷을 전송한 와이파이 리더(10)는 통신의 시작을 태그(20)에게 알리기 위해, 와이파이 리더(10) 및 태그(20)가 사전에 알고 있는 프리앰블(preamble) 신호를 보내게 된다. 여기서, 와이파이 리더(10)는 Wi-Fi 프로토콜을 이용하여 신호를 전송할 수 있지만, 태그(20)는 Wi-Fi 프로토콜을 이용할 수 없기 때문에, Wi-Fi 리더(10)는 '1'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하고 '0'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하지 않는 방법으로 태그(20)에게 프리앰블 신호를 보내게 된다.Referring to FIGS. 1 and 2, when a specific Wi-Fi reader 10 occupies a Wi-Fi channel in a Wi-Fi backscatter system, the Wi-Fi reader 10 detects the presence of another Wi- Send CTS_to_SELF packets to other WiFi leaders to prevent signals from being sent. As a result, it is possible to block the transmission of signals from other WiFi readers for a certain period of time. The WiFi reader 10 that has transmitted the CTS_to_SELF packet sends a preamble signal that the WiFi reader 10 and the tag 20 know in advance to inform the tag 20 of the start of communication. Here, since the Wi-Fi protocol can not be used by the tag 20 although the Wi-Fi reader 10 can transmit signals using the Wi-Fi protocol, when the Wi-Fi reader 10 sends a '1' When transmitting a Wi-Fi packet and sending a '0', a preamble signal is sent to the tag 20 in a manner of not transmitting a Wi-Fi packet.

태그(20)는 수신받은 신호의 전력에 대한 진폭 차를 이용하여 프리앰블이 전송된 사실을 확인하고 이로부터 통신이 시작된 것을 판단한다. 태그(20)는 통신이 시작됨을 판단한 뒤, Wi-Fi 리더(10)에게 응답 신호(ACK; Acknowledgment Code)를 전송한다. 태그(20)는 수신한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 전송한다. 이 응답 신호는 안테나의 반사 계수를 변조하는 가변 임피던스를 이용한 것이다. 태그(20)가 RF 신호를 수집하여 얻을 수 있는 전력은 한정적이기 때문에, 태그(20)는 자체적으로 신호를 발생시키지 못하고 안테나의 반사 계수를 변조하는 가변 임피던스를 RF 신호에 적용하여 RF 신호를 반사시킨다. 즉, '1'을 보낼 때는 반사량을 크게 하고 '0'을 보낼 때는 반사량을 적게 하여 RF 신호를 반사시킴으로써 신호를 전송한다. The tag 20 checks the fact that the preamble has been transmitted by using the amplitude difference with respect to the power of the received signal, and judges that the communication is started therefrom. The tag 20 transmits a response signal (ACK) to the Wi-Fi reader 10 after determining that the communication is started. The tag 20 transmits a response signal to the received preamble signal. This response signal uses a variable impedance that modulates the reflection coefficient of the antenna. Since the power that the tag 20 can obtain by collecting the RF signal is limited, the tag 20 can not generate a signal itself, and applies a variable impedance to the RF signal to modulate the reflection coefficient of the antenna, . That is, when transmitting '1', increase the reflection amount, and when transmitting '0', reduce the reflection amount and reflect the RF signal to transmit the signal.

Wi-Fi 리더(10) 또한 태그(20)로부터 수신한 신호의 전력에 대한 진폭 차를 이용하여 응답 신호(ACK)를 확인하고 응답 신호를 통해 리더(10)와 태그(20) 사이의 채널을 추정한다. Wi-Fi 리더(10)가 태그(20)에게 실질적인 정보(payload)를 보낼 때에는 프리앰블 신호를 보낼 때와 동일한 방법으로 '0'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하지 않고 '1'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하는 방식을 사용한다. 태그(20)는 Wi-Fi 리더(10)가 보낸 신호의 전력에 대한 진폭의 차이를 이용하여 Wi-Fi 리더(10)가 보낸 신호를 확인하고 그 응답 신호를 임피던스 변조를 통해 Wi-Fi 리더(10)에게 반사시킨다. Wi-Fi 리더(10)는 앞서 추정한 채널을 이용하여 수신된 신호가 겪은 채널을 보상하고, 신호의 진폭 차를 이용하여 태그(20)가 보낸 신호를 확인하는 것으로 통신은 종료된다.The Wi-Fi reader 10 also checks the response signal ACK using the amplitude difference between the power of the signal received from the tag 20 and the channel between the reader 10 and the tag 20 through the response signal . When the Wi-Fi reader 10 sends a payload to the tag 20, when sending a '0' in the same way as when sending a preamble signal, when sending a '1' without transmitting a Wi-Fi packet It uses Wi-Fi packet transmission method. The tag 20 identifies a signal sent from the Wi-Fi reader 10 using a difference in amplitude of the signal transmitted from the Wi-Fi reader 10, and transmits a response signal to the Wi-Fi reader 10 through impedance modulation (10). The Wi-Fi reader 10 compensates for the channel experienced by the received signal using the previously estimated channel, and confirms the signal sent by the tag 20 using the amplitude difference of the signal.

이와 같은 기존의 Wi-Fi 백스캐터 시스템에서 리더(10)는 태그(20)에게 '0'과 '1'의 신호를 전달하기 위해 Wi-Fi 패킷을 보내지 않거나 보내는 방식을 사용한다. 이에 따라, 하나의 패킷당 1 bit의 데이터만을 전송하기 때문에 다른 무선 통신 시스템에 비해 매우 낮은 전송률을 가진다. 또한 태그(20)는 저전력을 사용해야 하므로 신호를 자체적으로 발생시켜 전송하지 못하고 RF 신호를 반사시켜서 정보를 전달하기 때문에 통신의 신뢰성이 떨어지는 문제점을 가진다.In such a conventional Wi-Fi backscatter system, the reader 10 uses a method of not sending or sending a Wi-Fi packet to transmit '0' and '1' signals to the tag 20. Accordingly, since only one bit of data is transmitted per packet, it has a very low transmission rate as compared with other wireless communication systems. Also, since the tag 20 needs to use a low power, it can not generate the signal itself and transmit it, and reflects the RF signal to transmit the information.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제0825362호(2008.04.28 공고)에 개시되어 있다.The technique which is the background of the present invention is disclosed in Korean Patent No. 0825362 (published on Mar. 28, 2008).

본 발명은, 전송률을 향상시키고 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 다중 노드 통신을 위한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a backscatter system for multi-node communication and a multi-node communication method using the same, which can improve the transmission rate and improve the reliability of the system.

본 발명은, 복수의 리더기 및 그에 대응하는 복수의 센서 노드를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법에 있어서, 각각의 상기 리더기는 상기 복수의 센서 노드 중 자신과 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계와, 상기 각각의 리더기는 상기 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 다중 안테나를 통해 각각 전송하는 단계와, 상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 수신하여 상기 대응되는 센서 노드와의 채널을 각각 추정하는 단계와, 상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성한 다음 상기 추정한 채널을 고려하여 상기 다중 안테나를 통해 전송하는 단계, 및 상기 대응되는 센서 노드로부터 상기 요청 신호에 대한 답변 신호를 기 할당된 시간 구간에 수신하는 단계를 포함하며, 상기 복수의 센서 노드의 ID 정보는 직교 코드를 가지며 상기 센서 노드 별로 상기 기 할당된 시간 구간이 상이한 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법을 제공한다.The present invention relates to a multi-node communication method using a backscatter system including a plurality of readers and a plurality of sensor nodes corresponding thereto, wherein each of the readers includes ID information Receiving a preamble signal corresponding to the received ID information through multiple antennas, receiving a response signal for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node, Estimating a channel with the corresponding sensor node, reconstructing the request signal by reflecting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to be transmitted to the corresponding sensor node, Transmitting through the multiple antennas in consideration of one channel, The method comprising receiving an acknowledgment signal for the request signal from the sensor node in a pre-allocated time period, wherein the ID information of the plurality of sensor nodes has an orthogonal code, and the pre- A multi-node communication method using a backscatter system is provided.

여기서, 상기 각각의 단말기는, 상기 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 상기 액세스 포인트로부터 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 프리앰블 신호를 동일 시간 구간에 전송하고, 상기 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 요청 신호를 동일 시간 구간에 전송할 수 있다.Here, each of the terminals receives the ID information of the corresponding sensor node from the access point in the same time interval, transmits the preamble signal in the same time interval, and transmits the response signal from the corresponding sensor node to the same Time period, and can transmit the request signal in the same time period.

또한, 상기 액세스 포인트는, 상기 센서 노드 별로 상기 답변 신호의 전송을 위한 시간 구간을 달리 스케쥴링하고 상기 스케쥴링된 시간 구간을 각각의 센서 노드에 할당하며, 상기 다중 노드 통신 방법은, 상기 각각의 리더기가 상기 대응되는 센서 노드에 기 할당된 시간 구간을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.Also, the access point may schedule the time interval for transmitting the answer signal for each sensor node differently and allocate the scheduled time interval to each sensor node, and the multi-node communication method may include: And receiving the pre-allocated time period from the access point to the corresponding sensor node.

또한, 상기 다중 노드 통신 방법은, 상기 프리앰블 신호를 전송하는 단계 이전에, 상기 각각의 리더기가 상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 정보를 서로 다른 시간 구간에 상기 액세스 포인트에 각각 전송하고 상기 액세스 포인트로부터 피드백 받은 다른 리더기의 요청 신호의 정보를 저장하여 상기 요청 신호를 공유하는 단계를 더 포함할 수 있다.Also, the multi-node communication method may further include transmitting, before transmitting the preamble signal, information on request signals to be transmitted to the corresponding sensor nodes by the respective readers to the access points in different time intervals, Storing the information of the request signal of the other reader fed back from the point and sharing the request signal.

또한, 상기 프리앰블 신호를 전송하는 단계에서, 상기 각각의 리더기는 상기 수신한 ID 정보에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 프리앰블 신호를 전송할 수 있다.Also, in the step of transmitting the preamble signal, each of the readers transmits a wireless packet corresponding to the information of 1 contained in the received ID information and does not transmit the wireless packet corresponding to information of 0 And may transmit the preamble signal.

여기서, 상기 센서 노드는, 상기 각각의 리더기로부터 전송된 프리앰블 신호가 합산되어 수신되고, 상기 합산되어 수신된 신호에 자신의 ID 정보를 곱한 패턴이 상기 직교 코드에 대응하는 에너지 패턴과 일치하면 상기 리더기와 통신이 시작된 것으로 판단할 수 있다.Here, if the preamble signals transmitted from the respective readers are summed and received, and the pattern obtained by multiplying the summed and received signal by its ID information matches an energy pattern corresponding to the orthogonal code, It can be judged that the communication has started.

또한, 상기 요청 신호를 전송하는 단계에서, 상기 각각의 리더기는 상기 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 구성하는 M개의 정보를 곱셈 연산하는 것을 통해 상기 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성하고, 상기 재구성한 요청 신호에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 요청 신호를 전송할 수 있다.Also, in the step of transmitting the request signal, each reader multiplies the M information constituting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to reflect the ID information for each symbol The request signal may be reconfigured, the request signal may be transmitted in such a manner that the wireless packet is transmitted in accordance with the information of 1 contained in the reconfigured request signal and the wireless packet is not transmitted in response to the information of 0.

그리고, 본 발명은 액세스 포인트, 복수의 리더기 및 그에 대응하는 복수의 센서 노드를 포함하는 백스캐터 시스템에 있어서, 상기 리더기는, 상기 복수의 센서 노드 중 자신과 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 노드 ID 수신부와, 상기 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 다중 안테나를 통해 전송하고 상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 수신하는 통신부, 및 상기 수신한 응답 신호로부터 상기 대응되는 센서 노드와의 채널을 추정하는 채널 추정부를 포함하며, 상기 통신부는, 상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성한 다음 상기 추정한 채널을 고려하여 상기 다중 안테나를 통해 전송하고, 상기 대응되는 센서 노드로부터 상기 요청 신호에 대한 답변 신호를 기 할당된 시간 구간에 수신하며, 상기 복수의 센서 노드는, 상기 ID 정보가 직교 코드를 가지며 상기 센서 노드 별로 상기 기 할당된 시간 구간이 상이한 백스캐터 시스템을 제공한다.The present invention also provides a backscatter system including an access point, a plurality of readers, and a plurality of sensor nodes corresponding thereto, wherein the reader is configured to transmit ID information of a sensor node corresponding to itself to the plurality of sensor nodes, A communication unit for transmitting a preamble signal corresponding to the received ID information through multiple antennas and receiving a response signal for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node, And a channel estimator for estimating a channel from the signal to the corresponding sensor node, wherein the communication unit reflects the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to be transmitted to the corresponding sensor node, And then estimates the channel through the multiple antennas And receiving response signals for the request signals from the corresponding sensor nodes in a pre-allocated time period, wherein the plurality of sensor nodes have the orthogonal code and the pre-allocated time for each sensor node And provides a backscatter system having different sections.

본 발명에 따른 다중 노드 통신을 위한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법에 따르면, 센서 노드의 고유 ID를 사용하여 다중의 리더기와 다중의 센서 노드가 동시에 통신을 수행함에 따라 전송률을 개선하고 다이버시티 이득을 높여서 시스템의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.According to the backscatter system for multi-node communication according to the present invention and the multi-node communication method using the same, multiple readers and multiple sensor nodes simultaneously communicate using a unique ID of the sensor node, There is an advantage that the system gain can be improved by increasing the city gain.

도 1은 기존의 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 시스템에서의 통신 절차를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 리더기를 구체적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 복수의 리더기와 복수의 센서 노드 간의 다중 노드 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 도 5에 대응되는 통신 절차를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 액세스 포인트의 커버리지 내의 직교 코드의 세트를 나타낸 예시도이다.
도 8은 도 7에서와 다른 액세스 포인트의 커버리지 내의 직교 코드를 도 7의 Y 신호에 곱한 결과를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에서 센서 노드가 리더기에게 프리앰블에 대한 응답 신호를 전송하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에서 리더기가 센서 노드로 전송하는 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼들을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템과 기존의 백스캐터 시스템에서 사용되는 컨트롤 프레임 구조를 각각 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예와 기존의 시스템 간의 성능 차이를 비교하기 위한 시뮬레이션에서 사용된 네트워크 성능 분석 파라미터이다.
도 13은 기존 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 데이터 전송량에 따른 전송률을 보여주는 그래프이다.1 shows a conventional backscatter system.
2 is a diagram showing a communication procedure in the system of FIG.
3 is a diagram illustrating a configuration of a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram specifically showing the reader shown in FIG. 3. FIG.
5 is a flowchart illustrating a multi-node communication method between a plurality of readers and a plurality of sensor nodes shown in FIG.
6 is a diagram illustrating a communication procedure corresponding to FIG.
7 is an exemplary diagram illustrating a set of orthogonal codes within the coverage of an access point in an embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a diagram showing the result of multiplying the Y signal of Fig. 7 by the orthogonal code in the coverage of the access point different from that of Fig. 7. Fig.
9 is a diagram illustrating a process in which a sensor node transmits a response signal to a reader in response to a preamble in an embodiment of the present invention.
10 is a diagram illustrating symbols constituting each packet of a request signal transmitted from a reader to a sensor node in an embodiment of the present invention.
11 is a diagram showing a control frame structure used in a backscatter system according to an embodiment of the present invention and a conventional backscatter system.
12 is a network performance analysis parameter used in a simulation for comparing performance differences between an embodiment of the present invention and an existing system.
13 is a graph showing data rates according to data transmission amounts of a backscatter system according to an embodiment of the present invention and an existing backscatter system.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 백스캐터 시스템은 센서 노드(200), 리더기(100), 액세스 포인트(300)를 포함한다.3 is a diagram illustrating a configuration of a backscatter system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the backscatter system includes a sensor node 200, a reader 100, and an access point 300.

우선, 액세스 포인트(300)(Access Point;AP)는 일반적인 무선 공유기에 해당될 수 있으며, 주변 기기에 와이파이 패킷을 무선 데이터로 전송할 수 있다.First, an access point (AP) 300 may correspond to a general wireless router, and may transmit a Wi-Fi packet to a peripheral device as wireless data.

본 발명의 실시예에서 무선 인터넷이란 통상의 Wi-Fi에 해당될 수 있으며, 이 경우 액세스 포인트(300)는 Wi-Fi 헬퍼(Helper)로 사용되는 Wi-Fi 무선 공유기(Wi-Fi AP)를 의미할 수 있다. 물론, 무선 인터넷은 반드시 Wi-Fi 개념으로 한정되지 않는다. 이하의 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위해 Wi-Fi를 대표적인 예시로 하여 설명한다.In the embodiment of the present invention, the wireless Internet may be a general Wi-Fi. In this case, the access point 300 may be a Wi-Fi wireless router (Wi-Fi AP) used as a Wi-Fi helper It can mean. Of course, wireless Internet is not necessarily a Wi-Fi concept. In the following embodiments of the present invention, Wi-Fi will be described as a representative example for convenience of explanation.

리더기(100)는 통상의 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드, 노트북 등과 같이 무선 인터넷 기능(Wi-Fi 기능)이 내장된 사용자 단말에 해당될 수 있다. 센서 노드(200)는 태그 형태로 구현될 수 있다. 이러한 센서 노드(200)는 RFID 태그 등과 같이 별도의 전원 공급 장치(배터리)가 존재하지 않는 무 전지의 수동형 태그를 의미할 수 있다.The reader 100 may correspond to a user terminal having a built-in wireless Internet function (Wi-Fi function) such as a normal cell phone, a smart phone, a smart pad, and a notebook computer. The sensor node 200 may be implemented as a tag. The sensor node 200 may be a passive tag of a non-battery type in which there is no separate power supply device (battery) such as an RFID tag.

리더기(100)는 센서 노드(200)에게 하향 링크(Down Link)를 통해 정보를 요청하며, 센서 노드(200)는 그에 대한 응답을 상향 링크(Up-Link)를 통해 리더기(100)로 전송하게 된다. The reader 100 requests information from the sensor node 200 through a down link and the sensor node 200 transmits the response to the reader 100 through an uplink do.

본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템은 복수의 리더기(100)와 그에 대응하는 복수의 센서 노드(200) 간의 다중 통신을 지원하며 아래와 같은 전제 조건을 가진다. 첫 번째로 리더기(100)가 N개의 다중 안테나를 가질 때 N개의 리더기(100)와 N개의 센서 노드(200)는 동시에 통신을 수행한다. 두 번째로 액세스 포인트(300)의 커버리지 내에 있는 센서 노드(200)들은 서로 직교하는 코드를 자신의 고유한 ID 정보로 각각 사용한다. 마지막으로 리더기(100)는 이동성을 가지며 센서 노드(200)는 액세스 포인트(300)의 커버리지 내에서 이동성을 가지지 않는다.The backscatter system according to the embodiment of the present invention supports multiple communications between a plurality of readers 100 and a corresponding plurality of sensor nodes 200 and has the following preconditions. First, when the reader 100 has N multiple antennas, the N readers 100 and the N sensor nodes 200 communicate simultaneously. Secondly, the sensor nodes 200 within the coverage of the access point 300 use codes that are orthogonal to each other as their own ID information. Finally, the reader 100 has mobility and the sensor node 200 does not have mobility within the coverage of the access point 300.

도 4는 도 3에 도시된 리더기를 구체적으로 나타낸 도면이다. 도 4를 참조함녀 상기 리더기(100)는 노드 ID 수신부(110), 통신부(120), 채널 추정부(130), 저장부(140)를 포함한다.FIG. 4 is a diagram specifically showing the reader shown in FIG. 3. FIG. Referring to FIG. 4, the reader 100 includes a node ID receiving unit 110, a communication unit 120, a channel estimating unit 130, and a storage unit 140.

노드 ID 수신부(110)는 복수의 센서 노드(200) 중 자신의 리더기(100)에 대응되는 센서 노드(200)의 ID 정보를 액세스 포인트(300)로부터 수신하는 부분이다. The node ID receiving unit 110 receives the ID information of the sensor node 200 corresponding to the reader 100 of the plurality of sensor nodes 200 from the access point 300.

통신부(120)는 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 복수의 안테나 즉, 다중 안테나를 통해 전송하고 상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드(200)로부터 수신한다.The communication unit 120 transmits a preamble signal corresponding to the received ID information through a plurality of antennas, that is, multiple antennas, and receives a response signal for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node 200.

채널 추정부(130)는 수신한 응답 신호로부터 상기 리더기(100) 및 이와 대응되는 센서 노드(200) 간의 채널 상태를 추정한다. 채널 추정은 기 공지된 방법을 사용할 수 있다.The channel estimation unit 130 estimates the channel state between the reader 100 and the corresponding sensor node 200 from the received response signal. The channel estimation can use known methods.

통신부(120)는 이와 같이 추정된 채널을 고려하여 상기 대응되는 센서 노드(200)에게 요청 신호를 다중 안테나를 통해 전송할 수 있고 그 답변 신호 또한 수신할 수 있다. The communication unit 120 may transmit the request signal to the corresponding sensor node 200 through the multiple antennas in consideration of the estimated channel, and may also receive the response signal.

구체적으로, 상기 통신부(120)는 상기 대응되는 센서 노드(200)에게 전송할 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 요청 신호를 재구성하고, 이 재구성된 요청 신호를 상기 추정한 채널을 고려하여 다중 안테나를 통해 전송한다. Specifically, the communication unit 120 reconfigures the request signal by reflecting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to be transmitted to the corresponding sensor node 200, and outputs the reconfigured request signal Channel through the multiple antennas.

또한 통신부(120)는 상기 대응되는 센서 노드(200)로부터 상기 요청 신호에 대한 답변 신호를 기 할당된 시간 구간에 수신한다. 본 실시예의 경우, 센서 노드(200) 별로 상기 기 할당된 시간 구간이 상이하기 때문에, 각각의 리더기(100)는 그에 대응하는 각각의 센서 노드(200)로부터 답변 신호를 수신할 때 동일한 시간 구간에 수신하지 않고 서로 상이한 시간 구간에 수신하게 된다. 이에 대해서는 추후 상세히 설명할 것이다.Also, the communication unit 120 receives an answer signal for the request signal from the corresponding sensor node 200 in an allocated time period. In this embodiment, since the pre-allocated time intervals are different for each sensor node 200, when each reader 100 receives an answer signal from each corresponding sensor node 200, And receive them in different time periods without receiving them. This will be described in detail later.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법에 관하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 액세스 포인트(300)의 커버리지 내에 존재하는 N개의 리더기(100)와 N개의 센서 노드(200) 사이에 다중 통신을 지원한다. Hereinafter, a multi-node communication method using a backscatter system according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Embodiments of the present invention support multiple communications between N readers 100 and N sensor nodes 200 that are within the coverage of access point 300.

도 5는 도 3에 도시된 복수의 리더기와 복수의 센서 노드 간의 다중 노드 통신 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6은 도 5에 대응되는 통신 절차를 나타낸 도면이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a multi-node communication method between a plurality of readers and a plurality of sensor nodes shown in FIG. 3, and FIG. 6 is a diagram illustrating a communication procedure corresponding to FIG.

먼저, 리더기(100)와 센서 노드(200) 간의 실질적인 통신이 이루어지기 전에, 액세스 포인트(300)는 자신의 커버리지 내에 있는 각각의 리더기(100)에게 그에 대응하는 각각의 센서 노드(200)의 ID 정보(tagID)를 Wi-Fi 프로토콜을 통해 전송한다. ID 정보는 0와 1의 정보가 조합된 신호에 해당될 수 있다. 각각의 리더기(100)는 자신과 대응되는 센서 노드(200)의 ID 정보를 액세스 포인트(300)로부터 수신하고 이를 저장부(140)에 저장한다(S510).First, before substantial communication is established between the reader 100 and the sensor node 200, the access point 300 transmits to each reader 100 within its coverage the ID of each sensor node 200 corresponding thereto Information (tagID) through the Wi-Fi protocol. ID information may correspond to a signal in which information of 0 and 1 is combined. Each reader 100 receives the ID information of the corresponding sensor node 200 from the access point 300 and stores it in the storage unit 140 (S510).

본 발명의 실시예에서 각 센서 노드(200)의 ID 정보는 서로 간섭되지 않는 직교 코드의 특성을 가지기 때문에, 액세스 포인트(300)는 각각의 리더기(100)에게 각각의 ID 정보를 동일한 시간 구간(동일 타임 슬롯)에 한번에 전송하게 된다. 이러한 과정을 통해 어떠한 리더기(100)가 어떠한 센서 노드(200)에게 정보를 전송할 것인지가 결정된다.Since the ID information of each sensor node 200 has the characteristic of the orthogonal code that does not interfere with each other in the embodiment of the present invention, the access point 300 transmits each ID information to the reader 100 in the same time period The same time slot). Through this process, it is determined which reader 100 transmits information to which sensor node 200.

다음, 각각의 리더기(100)는 자신과 대응되는 센서 노드(200)에 기 할당된 시간 구간을 상기 액세스 포인트(300)로부터 각각 수신하고 이를 저장부(140)에 저장한다(S520). Next, each reader 100 receives a pre-allocated time period from the access point 300 and stores it in the storage unit 140 (S520).

이러한 S520 단계는 추후 S570 단계에서 각 센서 노드(200)가 각 리더기(100)에게 요청 신호에 대한 답변 신호를 전송할 때에 사용하는 타임 슬롯(time slot) 정보를 각 리더기(100)에 사전에 알려주기 위한 것이다. 물론, 이를 위해 액세스 포인트(300)는 센서 노드(200) 별로 답변 신호의 전송을 위한 시간 구간을 서로 달리 스케쥴링하여 각 센서 노드(200)에 할당하는 과정을 수반할 수 있다.In step S520, the sensor node 200 notifies each reader 100 of time slot information used when each sensor node 200 transmits an answer signal to the reader 100 in step S570. . Of course, the access point 300 may perform a process of scheduling time intervals for transmitting response signals differently for the sensor nodes 200, and allocating the time intervals to the sensor nodes 200.

각각의 리더기(100)는 상기와 같이 시간 구간을 사전에 제공받음에 따라, 추후 해당 시간 구간에 수신되는 신호를 센서 노드(200)로부터 전송된 답변 신호로 인지할 수 있다.Each reader 100 can recognize a signal received in the corresponding time interval as an answer signal transmitted from the sensor node 200 as the time interval is provided in advance as described above.

이러한 S520 단계 이후, 리더기(100)는 통신의 개시를 알리는 프리앰블 신호를 자신과 대응되는 센서 노드(200)에게 전송할 수 있으며 또한 실제 전송할 신호인 요청 신호(payload)를 자신과 대응되는 센서 노드(200)에게 전송할 수 있다. After step S520, the reader 100 can transmit a preamble signal indicating the start of communication to the sensor node 200 corresponding to the reader, and transmits a request signal (payload) ).

여기서 본 실시예는 프리앰블 신호를 전송하기 이전에 각 리더기(100) 간에 자신이 전송할 요청 신호를 공유하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 각각의 리더기(100)는 자신과 대응되는 센서 노드(200)에게 전송할 요청 신호의 정보를 각각 서로 다른 시간 구간에 액세스 포인트(300)에 전송하고 다시 액세스 포인트(300)로부터 피드백 받은 다른 리더기(100)의 요청 신호의 정보를 저장하는 방법으로 상호 간의 요청 신호를 공유(Data Sharing)할 수 있다(S530). 물론 이러한 요청 신호의 공유 과정은 반드시 필수적인 것은 아니다.Here, the present embodiment may include a process of sharing a request signal to be transmitted between the readers 100 before transmitting a preamble signal. That is, each reader 100 transmits the information of the request signal to be transmitted to the sensor node 200 corresponding to the reader node 100 to the access point 300 in different time intervals, (Data Sharing) between the request signal of the mobile station 100 and the request signal of the mobile station 100 (S530). Of course, the sharing of the request signal is not essential.

그런 다음, 각각의 리더기(100)는 S510 단계에서 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 다중 안테나를 통해 각각 전송한다(S540). 프리앰블 신호의 전송은 각 리더기(100)의 통신부(120)에서 수행한다. 이러한 프리앰블 신호의 전송은 각 리더기(100)에서 동시에 수행한다.Then, each reader 100 transmits the preamble signal corresponding to the ID information received in step S510 through the multiple antennas (S540). The transmission of the preamble signal is performed by the communication unit 120 of each reader 100. The transmission of the preamble signal is simultaneously performed in each reader 100.

각 센서 노드(200)의 ID 정보 들은 상호 간에 간섭되지 않는 직교 코드이기 때문에, 각각의 리더기(100)는 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 각각 동일한 시간 구간에 전송한다. 이러한 직교 코드는 일반적으로 아래의 수학식 1을 만족해야 한다.Since the ID information of each sensor node 200 is an orthogonal code that is not interfered with each other, each reader 100 transmits a preamble signal corresponding to the received ID information in the same time interval. Such an orthogonal code should generally satisfy Equation 1 below.

Figure 112015009877595-pat00001
Figure 112015009877595-pat00001

여기서, L은 코드의 길이로서 상기 ID 정보를 구성하는 정보의 개수, i는 코드(ID)를 구성하는 정보의 인덱스, a와 b는 서로 다른 코드를 나타낸다. 예를 들어 Ca i란 코드 a의 i번째 정보를 나타내고, Cb i란 코드 b의 i번째 정보를 나타낸다.Here, L is the length of the code, the number of pieces of information constituting the ID information, i is the index of the information constituting the code (ID), and a and b represent different codes. For example, C a i represents the i-th information of the code a, and C b i represents the i-th information of the code b.

도 7은 본 발명의 실시예에서 액세스 포인트의 커버리지 내의 직교 코드의 세트를 나타낸 예시도이다. 도 7은 센서 노드(200)가 총 4개(N=4)이고, 4개의 각 센서 노드(200) ID(코드)는 1 또는 0의 정보를 포함하는 8개의 정보로 구성된 예이다. 4개의 각 센서 노드(200)의 ID는 4개의 코드 즉, C1, C2, C3, C4로 표현되어 있다. 예를 들어, C1=[11111111] 이다. 도 7에서 각 ID를 구성하는 '1'과 '0'의 정보는 각각 '1'과 '-1'로 나타내어져 있다.7 is an exemplary diagram illustrating a set of orthogonal codes within the coverage of an access point in an embodiment of the present invention. 7 is an example in which the sensor node 200 has a total of 4 pieces (N = 4), and each of the four sensor node 200 IDs (Code) consists of 8 pieces of information including 1 or 0 pieces of information. The IDs of the four sensor nodes 200 are represented by four codes: C 1 , C 2 , C 3 , and C 4 . For example, C 1 = [11111111]. In FIG. 7, the information of '1' and '0' constituting each ID is represented by '1' and '-1', respectively.

각각의 리더기(100)는 자신이 수신한 ID에 대응하는 프리앰블 신호를 동시에 전송한다. 예를 들어 리더기 1은 센서 노드 1의 ID에 대응하는 코드(C1)를, 리더기 2는 센서 노드 2의 ID에 대응하는 코드(C2)를, 리더기 3은 센서 노드 3의 ID에 대응하는 코드(C3)를, 리더기 4는 센서 노드 4의 ID에 대응하는 코드(C4)를 각각의 프리앰블 신호로 전송하다.Each reader 100 simultaneously transmits a preamble signal corresponding to the received ID. For example, the reader 1 corresponds to the code (C 1 ) corresponding to the ID of the sensor node 1, the reader 2 corresponds to the code (C 2 ) corresponding to the ID of the sensor node 2, and the reader 3 corresponds to the ID of the sensor node 3 Code C 3 corresponding to the ID of the sensor node 4, and the reader 4 transmits the code C 4 corresponding to the ID of the sensor node 4 as the respective preamble signals.

이와 같이 전송된 4개의 프리앰블 신호는 채널을 통과하면서 합산되어 각 센서 노드(200)에 수신된다. 합산된 신호는 도 7에서 Y 신호로 나타내고 있다. The four preamble signals thus transmitted are summed while being transmitted through the channel and received by each sensor node 200. The summed signal is represented by the Y signal in FIG.

도 7에서 에너지 패턴은 Y와 C의 곱을 의미하는 것으로서, C1~C4가 직교 코드이기 때문에 C1~C4 중 어느 한 코드를 Y에 곱하여도 도 7과 동일한 에너지 패턴을 보이게 된다(Y×C1=Y×C2=Y×C3=Y×C4). 7, since the energy patterns C 1 to C 4 are orthogonal codes, even if any one of C 1 to C 4 is multiplied by Y, the same energy pattern as in FIG. 7 is obtained (Y C 1 = Y C 2 = Y C 3 = Y C 4 ).

이와 같이, 센서 노드(200)에는 각각의 리더기(100)로부터 전송된 프리앰블 신호가 합산되어 수신되는데, 이 합산되어 수신된 신호에 자신의 ID 정보를 곱한 패턴이 상기 직교 코드에 대응하는 에너지 패턴과 일치하는 경우 센서 노드(200)는 리더기(100)와 통신이 시작된 것으로 판단하게 된다. 다시 말해서, 센서 노드(200)는 S540 단계에서 수신한 신호에 자신의 ID 정보를 곱한 결과가 사전에 자신에게 할당된 직교 코드에 대응하는 에너지 패턴을 가지면 통신이 시작된 것으로 판단한다.In this way, the preamble signals transmitted from the respective readers 100 are summed and received in the sensor node 200. The pattern obtained by multiplying the summed and received signal by its ID information is divided into an energy pattern corresponding to the orthogonal code, The sensor node 200 determines that the communication with the reader 100 is started. In other words, the sensor node 200 determines that the communication is started if the result of multiplying the signal received in step S540 by the ID information of the sensor node 200 has an energy pattern corresponding to the orthogonal code assigned in advance.

도 8은 도 7에서와 다른 액세스 포인트의 커버리지 내의 직교 코드를 도 7의 Y 신호에 곱한 결과를 나타낸 도면이다. 도 7이 액세스 포인트 1의 커버리지 내의 직교 코드 세트를 도시한 것이라면, 도 8은 액세스 포인트 2의 커버리지 내의 코드를 도 7의 Y 신호에 곱한 에너지 패턴의 결과를 나타낸다. 도 8에 도시된 코드는 도 7의 코드들과는 직교하지 않는 코드이다. 따라서, 도 8의 경우 에너지 패턴이 도 7의 결과와 상이하기 때문에, 도 8에 나타난 코드를 가지는 센서 노드는 통신이 시작되지 않았다고 판단할 수 있다.Fig. 8 is a diagram showing the result of multiplying the Y signal of Fig. 7 by the orthogonal code in the coverage of the access point different from that of Fig. 7. Fig. 7 shows the orthogonal code set in the coverage of access point 1, FIG. 8 shows the result of the energy pattern of the code in the coverage of access point 2 multiplied by the Y signal in FIG. The code shown in Fig. 8 is a code not orthogonal to the codes shown in Fig. Therefore, since the energy pattern in Fig. 8 is different from the result in Fig. 7, the sensor node having the code shown in Fig. 8 can judge that the communication is not started.

한편, 프리앰블 신호를 전송하는 S540 단계에서, 각각의 리더기(100)는 상기 수신한 ID에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고, 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 프리앰블 신호를 전송한다. 이에 따르면, 센서 노드(200)가 시간 흐름에 따라 수신되는 무선 패킷들의 전력 크기 만으로 프리앰블 신호가 수신된 것을 인지할 수 있게 한다.On the other hand, in step S540 of transmitting the preamble signal, each reader 100 transmits a wireless packet corresponding to the information of 1 contained in the received ID, and does not transmit the wireless packet corresponding to the information of 0 And transmits the preamble signal. According to this, the sensor node 200 can recognize that the preamble signal is received based only on the power magnitude of wireless packets received over time.

프리앰블 신호의 전송 이후, 각각의 리더기(100)는 상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호(ACK)를 상기 대응되는 센서 노드(200)로부터 상기 대응되는 센서 노드(200)와의 채널을 각각 추정한다(S550). After transmission of the preamble signal, each reader 100 estimates a response signal (ACK) for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node 200 to the corresponding sensor node 200 S550).

이때 각각의 리더기(100)는 상기 응답 신호를 동일 시간 구간에 수신하게 되는데, 응답 신호 역시 직교 코드의 특성을 가지므로 각 센서 노드(200)에서 동시에 전송되더라도 서로 간섭이 발생하지 않는다.At this time, each reader 100 receives the response signal in the same time interval. Since the response signal also has the characteristic of the orthogonal code, interference does not occur between the sensor nodes 200 even if they are transmitted at the same time.

도 9는 본 발명의 실시예에서 센서 노드가 리더기에게 프리앰블에 대한 응답 신호를 전송하는 과정을 나타낸 도면이다. 우선, 센서 노드(200)는 액세스 포인트(300)로부터 수신한 신호 Z에 자신의 ID 정보를 구성하는 각 정보를 곱셈 연산한다. 그리고 이 곱셉 연산된 정보 별로 임피던스를 조절(안테나의 반사량을 조절)하여 리더기(100)에게 전송한다. 이때, 정보 1에 대해서는 반사량을 크게 하고 0에 대해서는 반사량을 작게 하여 반사 신호 X를 응답 신호로 전송한다. 이와 같은 과정은 모든 센서 노드(200)에서 동시에 수행된다.9 is a diagram illustrating a process in which a sensor node transmits a response signal to a reader in response to a preamble in an embodiment of the present invention. First, the sensor node 200 multiplies the signal Z received from the access point 300 by each information constituting its own ID information. Then, the impedance is adjusted for each of the multiplied information (the reflection amount of the antenna is adjusted) and transmitted to the reader 100. At this time, the reflection amount is increased for the information 1 and the reflection amount is decreased for the 0, and the reflection signal X is transmitted as the response signal. This process is performed simultaneously by all the sensor nodes 200.

이 응답 신호 X에는 노드(200)와 리더기(100) 사이의 채널 h가 시간 축에서 컨볼루션 연산 처리된다. 리더기(100)는 채널과 컨볼루션 연산 처리된 응답 신호 T로부터 채널을 직접 추정하기 어려우므로 이 응답신호 T를 푸리에 변환(Fourier transform)하여 주파수 축의 신호 F로 변환하고, 변환된 신호 F와 센서 노드(200)의 ID를 구성하는 각 정보를 곱셈 처리하여 주파수 축에서 채널을 추정한다. 그리고 추정된 주파수 축 채널에 대해 역 푸리에 변환(inverse Fourier transform)을 하여 시간 축의 채널을 추정한다. In this response signal X, the channel h between the node 200 and the reader 100 is subjected to a convolution operation on the time axis. Since the reader 100 is difficult to directly estimate the channel from the response signal T processed by the convolution operation with the channel, the reader 100 converts the response signal T into a signal F on the frequency axis by performing Fourier transform on the response signal T, And performs a multiplication process on each piece of information constituting the ID of the mobile station 200 to estimate the channel on the frequency axis. Then, an inverse Fourier transform is performed on the estimated frequency axis channel to estimate the channel on the time axis.

이와 같이 각각의 리더기(100)는 센서 노드(200)로부터 전송받은 응답 신호를 통해 자신과 대응되는 센서 노드(200)와의 채널을 추정한 다음, 자신과 대응되는 센서 노드(200)에게 실질적으로 요구하는 정보인 요청 신호(payload)를 신호화하여 전송한다. In this way, each reader 100 estimates a channel with the sensor node 200 corresponding to itself, through the response signal transmitted from the sensor node 200, and then requests the sensor node 200 corresponding thereto And transmits a request signal (payload), which is information to be transmitted to the base station.

이때, 각각의 리더기(100)는 자신과 대응되는 센서 노드(200)에게 전송할 요청 신호를 각각 동일 시간 구간에 전송하되, 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 ID 정보를 반영하여 요청 신호를 재구성한 다음, 이 재구성된 요청 신호에 상기 추정한 채널을 고려한 프리코딩을 적용하여 자신의 다중 안테나를 통해 전송한다(S560).At this time, each reader 100 transmits request signals to be transmitted to its corresponding sensor node 200 in the same time interval, and reflects the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal, Then, precoding considering the estimated channel is applied to the reconstructed request signal, and the precoded signal is transmitted through its own multiple antennas in operation S560.

각각의 리더기(100)는 N개의 안테나를 통해, 사전에 공유한 요청 신호를 N개의 센서 노드(200)에게 각각 보낸다. 여기서, 각 리더기(100)의 신호가 채널을 통해 센서 노드(200)에게 도달했을 때, 채널과 프리코딩이 서로 상쇄되어 채널은 보상되며, 서로 다른 안테나를 통해 서로 다른 채널을 겪고 신호가 들어오기 때문에, 수신받는 신호의 크기가 증가하는 효과가 있다. 더욱이, 다중 안테나를 사용할 경우 서로 다른 안테나에서 전송된 신호가 모두 나쁜 채널을 겪을 확률은 상대적으로 낮아지기 때문에 다이버시티 이득을 얻어 통신의 신뢰성을 향상시킨다.Each reader 100 sends a pre-shared request signal to N sensor nodes 200 via N antennas. When the signal of each reader 100 arrives at the sensor node 200 through the channel, the channel and precoding are canceled each other to compensate the channel, and different channels are passed through different antennas, Therefore, there is an effect that the size of the received signal increases. Furthermore, when multiple antennas are used, the probability of all the signals transmitted from different antennas to suffer a bad channel is relatively low, so diversity gain is obtained and communication reliability is improved.

한편, S560 단계에서 리더기(100)가 센서 노드(200)에게 요구하는 요청 신호는 ID와 같은 고유한 신호가 아니라 요구하는 정보에 따라 다른 신호가 될 수 있고 패킷의 길이 또한 달라질 수 있다.Meanwhile, in step S560, the request signal requested by the reader 100 to the sensor node 200 is not a unique signal such as an ID, but may be a different signal depending on required information, and the length of the packet may also be changed.

따라서 본 발명의 실시예는 요청 신호의 전송 시에 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 ID 정보(상세하게는, ID를 구성하는 8개의 정보)를 곱셈 연산하여 신호를 분리하고 세분화하는 과정을 거친다.Therefore, in the embodiment of the present invention, a process of separating and segmenting signals by multiplying ID information (specifically, eight pieces of information constituting ID) for each symbol constituting each packet of a request signal at the time of transmitting a request signal It goes through.

도 10은 본 발명의 실시예에서 리더기가 센서 노드로 전송하는 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼들을 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating symbols constituting each packet of a request signal transmitted from a reader to a sensor node in an embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 리더기(100)가 전송할 요청 신호는 다수의 패킷( R1, R2, R3, …)으로 구성되며, 패킷 하나당 다수의 심볼(S1, S2, … ,Sn)로 구성된다. 도 10은 R1 패킷에 대해 예시한 것이다. Referring to FIG. 10, a request signal to be transmitted by the reader 100 includes a plurality of packets R1, R2, R3, ... and a plurality of symbols S1, S2, ..., Sn per packet. FIG. 10 illustrates the R1 packet.

이때, 리더기(100)는 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼(S1, S2, … ,Sn)마다 자신이 수신한 ID 정보를 곱셈 연산한다. 즉, 앞서와 같이 ID 정보가 1 또는 0의 정보를 포함하는 M(=8)개의 정보로 구성된 경우라면, 상기 심볼마다 상기 ID 정보를 구성하는 M(=8)개의 정보를 곱셈 연산한다.At this time, the reader 100 multiplies the received ID information for each symbol (S1, S2, ..., Sn) constituting each packet of the request signal. That is, if ID information is composed of M (= 8) pieces of information including information of 1 or 0, M (= 8) pieces of information constituting the ID information are multiplied for each symbol.

예를 들어, 도 10에서 심볼 S1을 상기 8개의 정보와 곱셈 연산하여 세분화하고, 심볼 S2를 8개의 정보와 곱셈 연산하여 세분화하고, … , 심볼 Sn을 상기 8개의 정보와 곱셈 연산하여 세분화한다. 여기서 물론 패킷당 심볼의 개수는 ID의 정보를 구성하는 정보의 개수 M과는 무관한 요소이다.For example, in FIG. 10, the symbol S1 is multiplied by the 8 pieces of information to be subdivided, the symbol S2 is multiplied by 8 pieces of information, and subdivided. , And the symbol Sn is subdivided by multiplying the eight pieces of information. Of course, the number of symbols per packet is independent of the number M of pieces of information constituting the ID information.

이와 같이, 리더기(100)는 상기 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 구성하는 M개의 정보를 곱셈 연산하는 것을 통해 상기 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 요청 신호를 재구성한다.In this way, the reader 100 multiplies the M information constituting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal, and reconstructs the request signal by reflecting the ID information for each symbol.

그런 다음, 리더기(100)는 상기 재구성한 요청 신호에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고, 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 요청 신호를 전송하면 된다.Then, the reader 100 transmits the wireless packet corresponding to the information of 1 contained in the reconfigured request signal, and transmits the request signal in a manner that does not transmit the wireless packet in response to the information of 0 .

여기서, 각각의 리더기(100)가 그에 대응하는 센서 노드(200)에게 전송하는 요청 신호는 동일 시간 구간에 동시에 전송하지만, 그 답변 신호는 앞서의 프리앰블의 통신 절차와는 달리 동시에 보낼 수 없으며 그 이유는 다음과 같다. Here, the request signal transmitted by each reader 100 to the corresponding sensor node 200 simultaneously transmits in the same time interval, but the reply signal can not be sent at the same time, unlike the communication procedure of the previous preamble, Is as follows.

센서 노드(200)는 자체적으로 신호를 발생시킬 수 없기 때문에 수신한 RF 신호를 임피던스 변조하여 반사시켜 전송하게 되는데, 센서 노드(200)가 자신의 ID와 같은 고유 신호를 보내는 것이 아닌, 리더기(100)의 요청 정보에 대한 답변 정보를 신호화하여 보낼 경우에는 RF 신호를 답변 신호에 대응하여 임피던스 변조하여 리더기(100)에 전송해야 하며, 답변 신호에 대응하는 임피던스 변조와 센서 노드의 ID에 대응하는 임피던스 변조는 동시에 수행할 수 없다.Since the sensor node 200 can not generate a signal by itself, the received RF signal is impedance-modulated and reflected and transmitted. The sensor node 200 transmits a unique signal such as the ID of the sensor node 200 to the reader 100 The RF signal should be modulated in accordance with the response signal and transmitted to the reader 100. The impedance modulation corresponding to the answer signal and the ID corresponding to the ID of the sensor node Impedance modulation can not be performed at the same time.

따라서 각 센서 노드(200)들은 사전에 할당받은 타임 슬롯을 이용하여 시간을 나누어서 응답 신호를 전송한다. 각각의 리더기(100)는 자신과 대응되는 센서 노드(200)로부터 요청 신호에 대한 답변 신호를 사전에 기 할당된 시간 구간에 수신하고 이를 인지한다(S570).Therefore, each sensor node 200 transmits the response signal by dividing the time using the previously allocated time slot. Each reader 100 receives an answer signal for a request signal from the sensor node 200 corresponding to the reader node 100 in a pre-allocated time interval (S570).

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템과 기존의 백스캐터 시스템에서 사용되는 컨트롤 프레임 구조를 각각 나타낸 도면이다. 도 11의 (a)는 종래의 경우를 나타내고, (b)와 (c)는 본 발명의 실시예의 경우를 나타낸다. 종래에는 CTS_to_SELF 신호를 이용하지만 본 실시예는 이를 사용하지 않으며, 도 11의 (b),(c)와 같이 센서 노드의 ID 정보와 시간 구간(타임 슬롯) 정보를 포함하고 있다.11 is a diagram showing a control frame structure used in a backscatter system according to an embodiment of the present invention and a conventional backscatter system. 11 (a) shows a conventional case, and (b) and (c) show a case of an embodiment of the present invention. Conventionally, the CTS_to_SELF signal is used, but this embodiment does not use it, and includes the ID information of the sensor node and the time interval (time slot) information as shown in (b) and (c) of FIG.

도 12는 본 발명의 실시예와 기존의 시스템 간의 성능 차이를 비교하기 위한 시뮬레이션에서 사용된 네트워크 성능 분석 파라미터이다. 12 is a network performance analysis parameter used in a simulation for comparing performance differences between an embodiment of the present invention and an existing system.

프리앰블 신호는 16개의 패킷으로 구성이 되고, 복수의 리더기(100)를 나타내는 리더 세트(reader-set)의 요구 신호는 64개의 패킷으로 구성되며, 복수의 센서 노드(200)를 나타내는 태그 세트(tag-set)의 응답 신호는 A개의 패킷으로 구성되는 것으로 가정한다. 마지막으로 Wi-Fi 백스캐터 통신의 목적은 Wi-Fi 리더기(100)가 센서 노드(200)로부터 응답 신호를 얻는 것이 목적이므로 센서 노드(200)로부터의 응답 신호만을 시스템에서의 데이터 전송량으로 규정한다.The preamble signal is composed of 16 packets. The request signal of a reader-set representing a plurality of readers 100 is composed of 64 packets, and a tag set tag indicating a plurality of sensor nodes 200 -set) is assumed to be composed of A packets. Lastly, the purpose of the Wi-Fi backscatter communication is to obtain a response signal from the sensor node 200 by the Wi-Fi reader 100, so that only the response signal from the sensor node 200 is defined as the data transmission amount in the system .

기존 Wi-Fi 백스캐터 시스템의 전송률은 도 2를 고려하여 계산할 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 전송률은 도 6을 고려하여 계산할 수 있다. 수학식 2는 도 2와 같은 기존의 백스캐터 시스템의 전송 과정을 고려한 전송률 계산식을 나타낸다.The data rate of the existing Wi-Fi backscatter system can be calculated in consideration of FIG. 2, and the data rate of the backscatter system according to the embodiment of the present invention can be calculated in consideration of FIG. Equation (2) shows a transmission rate calculation formula considering the transmission process of the conventional backscatter system as shown in FIG.

Figure 112015009877595-pat00002
Figure 112015009877595-pat00002

수학식 3는 도 6과 같은 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 전송 과정을 고려한 전송률 계산식을 나타낸다.Equation (3) shows a transmission rate calculation formula considering the transmission process of the backscatter system according to the embodiment of the present invention as shown in FIG.

Figure 112015009877595-pat00003
Figure 112015009877595-pat00003

수학식 2와 수학식 3에서 페이로드(Payload)는 리더기(100)에서 전송하는 요청 신호, 와이파이(Wi-Fi)는 이 요청 신호에 반응하여 센서 노드(200)가 전송하는 답변 신호, A는 센서 노드(200)의 답변 신호에 대한 데이터량을 나타낸다.In Equations 2 and 3, a payload is a request signal transmitted from the reader 100, a Wi-Fi is an answer signal transmitted from the sensor node 200 in response to the request signal, and A Represents the amount of data for the answer signal of the sensor node 200. [

도 13은 기존 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 전송률을 보여주는 그래프이다. 이러한 도 13은 수학식 2, 수학식 3 및 도 12를 고려하여 얻은 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 동시에 통신하는 리더기(100)와 센서 노드(tag)(200)의 개수 N에 따라 전송률이 비례적으로 증가함을 알 수 있다.13 is a graph showing a data rate of a conventional backscatter system and a backscatter system according to an embodiment of the present invention. 13 is obtained in consideration of Equations (2), (3) and (12). As shown in FIG. 13, it can be seen that the transmission rate increases proportionally with the number N of the reader 100 and the sensor node 200 communicating at the same time.

또한 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템은 동시에 다중의 리더기(100)와 센서 노드(200)의 통신이 가능하도록 하기 위해, 통신 과정 중에 기존의 백스캐터 시스템보다 많은 오버헤드를 가지지만, 그 과정은 리더기(100)와 센서 노드(200) 간의 통신이 아니라 리더기(100) 간 또는 리더기(100)와 액세스 포인트(300) 간의 통신이 Wi-Fi 프로토콜을 통하여 수행되며 매우 작은 시간이 소요되므로 N의 개수에 따라 전송률이 비례적으로 증가하는 것을 알 수 있다.Also, the backscatter system according to the embodiment of the present invention has more overhead than the existing backscatter system during the communication process in order to enable communication between the multiple reader 100 and the sensor node 200 at the same time, The process is not a communication between the reader 100 and the sensor node 200 but communication between the reader 100 and the reader 100 and the access point 300 is performed through the Wi-Fi protocol, It can be seen that the transmission rate increases proportionally with the number of transmission channels.

이상과 같은 본 발명에 따른 다중 노드 통신을 위한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 다중 노드 통신 방법에 따르면, 센서 노드의 고유 ID를 사용하여 다중의 리더기와 다중의 센서 노드가 동시에 통신을 수행함에 따라 전송률을 개선하고 다이버시티 이득을 높여서 시스템의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.According to the backscatter system for multi-node communication and the multi-node communication method using the unique ID of the sensor node according to the present invention, since the multiple readers and the multiple sensor nodes simultaneously communicate with each other, There is an advantage of improving the system reliability by improving the diversity gain.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100: 리더기 110: 노드 ID 수신부
120: 통신부 130: 채널 추정부
140: 저장부 200: 센서 노드
300: 액세스 포인트100: reader 110: node ID receiver
120: communication unit 130: channel estimation unit
140: storage unit 200: sensor node
300: access point

Claims (14)

복수의 리더기 및 그에 대응하는 복수의 센서 노드를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법에 있어서,
각각의 상기 리더기는 상기 복수의 센서 노드 중 자신과 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 단계;
상기 각각의 리더기는 상기 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 다중 안테나를 통해 각각 전송하는 단계;
상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 수신하여 상기 대응되는 센서 노드와의 채널을 각각 추정하는 단계;
상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성한 다음 상기 추정한 채널을 고려하여 상기 다중 안테나를 통해 전송하는 단계; 및
상기 대응되는 센서 노드로부터 상기 요청 신호에 대한 답변 신호를 기 할당된 시간 구간에 수신하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 센서 노드의 ID 정보는 직교 코드를 가지며 상기 센서 노드 별로 상기 기 할당된 시간 구간이 상이하며,
상기 액세스 포인트는,
상기 센서 노드 별로 상기 답변 신호의 전송을 위한 시간 구간을 달리 스케쥴링하고 상기 스케쥴링된 시간 구간을 각각의 센서 노드에 할당하며,
상기 각각의 리더기는,
상기 대응되는 센서 노드에 기 할당된 시간 구간을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법.A multi-node communication method using a backscatter system including a plurality of readers and a plurality of sensor nodes corresponding thereto,
Each of the readers receiving ID information of a sensor node corresponding to the plurality of sensor nodes from the access point;
Each of the readers transmitting a preamble signal corresponding to the received ID information through multiple antennas;
Receiving a response signal for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node and estimating a channel with the corresponding sensor node;
Reconstructing the request signal by reflecting the ID information for each symbol constituting each packet of a request signal to be transmitted to the corresponding sensor node, and transmitting the request signal through the multiple antennas in consideration of the estimated channel; And
And receiving an answer signal for the request signal from the corresponding sensor node in a pre-allocated time period,
Wherein the ID information of the plurality of sensor nodes has an orthogonal code and the pre-allocated time intervals are different for each sensor node,
The access point comprising:
A scheduling unit configured to schedule a time interval for transmission of the response signal for each of the sensor nodes, allocate the scheduled time interval to each sensor node,
Each reader comprising:
And receiving a time interval pre-allocated to the corresponding sensor node from the access point. 청구항 1에 있어서,
상기 각각의 리더기는,
상기 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 상기 액세스 포인트로부터 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 프리앰블 신호를 동일 시간 구간에 전송하고, 상기 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 요청 신호를 동일 시간 구간에 전송하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법.The method according to claim 1,
Each reader comprising:
Receiving the ID information of the corresponding sensor node from the access point in the same time interval, transmitting the preamble signal in the same time interval, receiving the response signal from the corresponding sensor node in the same time interval, A multi-node communication method using a backscatter system for transmitting signals in the same time interval. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 프리앰블 신호를 전송하는 단계 이전에,
상기 각각의 리더기는 상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 정보를 서로 다른 시간 구간에 상기 액세스 포인트에 각각 전송하고 상기 액세스 포인트로부터 피드백 받은 다른 리더기의 요청 신호의 정보를 저장하여 상기 요청 신호를 공유하는 단계를 더 포함하는 다중 노드 통신 방법.The method according to claim 1,
Before transmitting the preamble signal,
Each of the readers transmits information of a request signal to be transmitted to the corresponding sensor node to the access point at different time intervals, stores information of a request signal of another reader fed back from the access point, Further comprising the step of: 청구항 1에 있어서,
상기 프리앰블 신호를 전송하는 단계에서,
상기 각각의 리더기는 상기 수신한 ID 정보에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 프리앰블 신호를 전송하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법.The method according to claim 1,
In the step of transmitting the preamble signal,
Each reader transmits a preamble signal in such a manner that a wireless packet is transmitted in accordance with information of 1 contained in the received ID information and the wireless packet is not transmitted in response to information of 0, Multi-node communication method. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
상기 센서 노드는,
상기 각각의 리더기로부터 전송된 프리앰블 신호가 합산되어 수신되고, 상기 합산되어 수신된 신호에 자신의 ID 정보를 곱한 패턴이 상기 직교 코드에 대응하는 에너지 패턴과 일치하면 상기 리더기와 통신이 시작된 것으로 판단하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법.The method according to claim 1 or 5,
The sensor node comprises:
The preamble signals transmitted from the respective readers are summed and received, and if the pattern obtained by multiplying the summed and received signal by its ID information matches an energy pattern corresponding to the orthogonal code, it is determined that communication with the reader is started Multi - Node Communication Method Using Backscatter System. 청구항 1에 있어서,
상기 요청 신호를 전송하는 단계에서,
상기 각각의 리더기는 상기 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 구성하는 M개의 정보를 곱셈 연산하는 것을 통해 상기 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성하고,
상기 재구성한 요청 신호에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 요청 신호를 전송하는 백스캐터 시스템을 이용한 다중 노드 통신 방법.The method according to claim 1,
In the step of transmitting the request signal,
Wherein each reader reconstructs the request signal by reflecting the ID information for each symbol by multiplying M pieces of information constituting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal,
Wherein the request signal is transmitted in a manner that transmits a wireless packet corresponding to information of 1 included in the reconfigured request signal and does not transmit the wireless packet in response to information of 0. The multi- 액세스 포인트, 복수의 리더기 및 그에 대응하는 복수의 센서 노드를 포함하는 백스캐터 시스템에 있어서,
상기 리더기는,
상기 복수의 센서 노드 중 자신과 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 액세스 포인트로부터 수신하는 노드 ID 수신부;
상기 수신한 ID 정보에 대응하는 프리앰블 신호를 다중 안테나를 통해 전송하고 상기 전송한 프리앰블 신호에 대한 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 수신하는 통신부; 및
상기 수신한 응답 신호로부터 상기 대응되는 센서 노드와의 채널을 추정하는 채널 추정부를 포함하며,
상기 통신부는,
상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성한 다음 상기 추정한 채널을 고려하여 상기 다중 안테나를 통해 전송하고, 상기 대응되는 센서 노드로부터 상기 요청 신호에 대한 답변 신호를 기 할당된 시간 구간에 수신하며,
상기 복수의 센서 노드는,
상기 ID 정보가 직교 코드를 가지며 상기 센서 노드 별로 상기 기 할당된 시간 구간이 상이하며,
상기 액세스 포인트는,
상기 센서 노드 별로 상기 답변 신호의 전송을 위한 시간 구간을 달리 스케쥴링하고 상기 스케쥴링된 시간 구간을 각각의 센서 노드에 할당하며,
각각의 상기 리더기는,
상기 대응되는 센서 노드에 기 할당된 시간 구간을 상기 액세스 포인트로부터 수신하는 백스캐터 시스템.A backscatter system comprising an access point, a plurality of readers and a plurality of sensor nodes corresponding thereto,
The reader includes:
A node ID receiver for receiving ID information of a sensor node corresponding to the plurality of sensor nodes from an access point;
A communication unit for transmitting a preamble signal corresponding to the received ID information through multiple antennas and receiving a response signal for the transmitted preamble signal from the corresponding sensor node; And
And a channel estimator for estimating a channel with the corresponding sensor node from the received response signal,
Wherein,
And transmits the request signal to the corresponding sensor node through the multiple antennas in consideration of the estimated channel after reflecting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to be transmitted to the corresponding sensor node, In response to the request signal,
Wherein the plurality of sensor nodes comprise:
Wherein the ID information has an orthogonal code and the pre-allocated time period differs for each sensor node,
The access point comprising:
A scheduling unit configured to schedule a time interval for transmission of the response signal for each of the sensor nodes, allocate the scheduled time interval to each sensor node,
Each said reader comprising:
And receives a pre-allocated time period from the access point to the corresponding sensor node. 청구항 8에 있어서,
각각의 상기 리더기는,
상기 대응되는 센서 노드의 ID 정보를 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 프리앰블 신호를 동일 시간 구간에 전송하고, 상기 응답 신호를 상기 대응되는 센서 노드로부터 동일 시간 구간에 수신하며, 상기 요청 신호를 동일 시간 구간에 전송하는 백스캐터 시스템.The method of claim 8,
Each said reader comprising:
Receiving the ID information of the corresponding sensor node in the same time interval, transmitting the preamble signal in the same time interval, receiving the response signal in the same time interval from the corresponding sensor node, A backscatter system that transmits on an interval. 삭제delete 청구항 8에 있어서,
각각의 상기 리더기는,
상기 대응되는 센서 노드에게 전송할 요청 신호의 정보를 서로 다른 시간 구간에 상기 액세스 포인트에 각각 전송하고 상기 액세스 포인트로부터 피드백 받은 다른 리더기의 요청 신호의 정보를 저장하여 상기 요청 신호를 공유하는 백스캐터 시스템.The method of claim 8,
Each said reader comprising:
And transmits information on a request signal to be transmitted to the corresponding sensor node to the access point in different time intervals and stores information of a request signal of another reader fed back from the access point to share the request signal. 청구항 8에 있어서,
상기 통신부는,
상기 수신한 ID 정보에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 프리앰블 신호를 전송하는 백스캐터 시스템을 이용한 백스캐터 시스템.The method of claim 8,
Wherein,
And transmits the wireless packet in response to the information of 1 contained in the received ID information and does not transmit the wireless packet in response to the information of 0. In the backscatter system, 청구항 8 또는 청구항 12에 있어서,
상기 센서 노드는,
상기 각각의 리더기로부터 전송된 프리앰블 신호가 합산되어 수신되고, 상기 합산되어 수신된 신호에 자신의 ID 정보를 곱한 패턴이 상기 직교 코드에 대응하는 에너지 패턴과 일치하면 상기 리더기와 통신이 시작된 것으로 판단하는 백스캐터 시스템.The method according to claim 8 or 12,
The sensor node comprises:
The preamble signals transmitted from the respective readers are summed and received, and when the pattern obtained by multiplying the summed and received signal by its ID information matches an energy pattern corresponding to the orthogonal code, it is determined that communication with the reader is started Backscatter system. 청구항 8에 있어서,
상기 통신부는,
상기 요청 신호의 각 패킷을 구성하는 심볼마다 상기 ID 정보를 구성하는 M개의 정보를 곱셈 연산하는 것을 통해 상기 심볼마다 상기 ID 정보를 반영하여 상기 요청 신호를 재구성하고,
상기 재구성한 요청 신호에 포함된 1의 정보에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 정보에 대응하여 상기 무선 패킷을 전송하지 않는 방법으로 상기 요청 신호를 전송하는 백스캐터 시스템.The method of claim 8,
Wherein,
The request signal is generated by multiplying M information constituting the ID information for each symbol constituting each packet of the request signal to reflect the ID information for each symbol to reconstruct the request signal,
Wherein the request signal is transmitted in a way that transmits a wireless packet corresponding to information of 1 included in the reconfigured request signal and does not transmit the wireless packet in response to information of 0.
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