KR101669043B1 - 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공존 네트워크의 증가를 위한 그룹 기반의 주파수 도약 기술에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 채널 할당 방법은 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹을 생성하는 단계; 및 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대하여, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 하나를 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있는 제1 채널 그룹으로 할당하는 단계를 포함하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성한다.

Description

주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치 {Communication Method And Apparatus By Frequency Hopping}

본 발명은 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공존 네트워크의 증가를 위한 그룹 기반의 주파수 도약 기술에 관한 것이다.

주파수 도약 시스템은 주파수를 고정하지 않고 시간에 따라 변화시켜 송신하는 주파수 도약 확산 스펙트럼(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) 기술을 사용하는 시스템으로서, 단일 주파수를 사용하는 시스템에 비해 넓은 주파수 대역을 사용한다. 이에 따라 주파수 도약 시스템은 넓은 주파수 대역을 효율적으로 운용하기 위하여 여러 개의 네트워크가 주파수 도약 패턴을 달리하여 동일한 주파수 대역에서 공존하는 방식을 유지한다. 즉, 각 네트워크는 주파수 도약 패턴에 따라 구분되며, 동일 시간에 동일 주파수 대역에서 공존하게 된다.

도 1을 참조하여 이해를 돕자면, 도 1은 단일 채널 시스템과 주파수 도약 시스템에서 각 네트워크가 채널을 활용하는 예를 나타낸 도면이다. 도 1에서 대문자 알파벳은 네트워크를 의미하며, 숫자는 주파수 채널을 의미한다. 도 1(a)는 단일 채널 시스템의 경우를 나타낸 것으로, 각각의 네트워크가 주파수 채널을 각각 하나씩 점유하여 사용함을 확인할 수 있으며, 도 1(b)는 일반적인 주파수 도약 시스템의 경우를 나타낸 것으로, 모든 네트워크(A~L)가 전체 주파수 채널(1~12)을 공유하여 사용함을 확인할 수 있다.

또한, 주파수 도약 시스템은 동기식 주파수 도약 시스템과 비동기식 주파수 도약 시스템으로 구분할 수 있으며, 이는 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2는 동기식 주파수 도약 시스템과 비동기식 주파수 도약 시스템의 신호 전송 예를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 도 2(a)는 동기식 주파수 도약 시스템의 신호 전송 예를 나타낸 것으로, 동기식 주파수 도약 시스템은 임의의 수신단에 수신된 모든 신호의 동기가 맞추어져 있는 형태이며, 도 2(a)와 같이 각 네트워크의 주파수 도약이 시간 슬롯(time slot)에 동기되어 실행되면 각 네트워크 간 주파수 대역의 충돌, 즉, 다중 접속 간섭 (Multiple Access Interference, MAI)이 발생하지 않게 된다. 즉, 도 2(a)의 동기식 주파수 도약 시스템에서는 모든 신호의 동기가 맞추어져 있는 상태에서 A 네트워크와 B 네트워크가 서로 주파수를 이격하여 신호를 전송하는 경우, MAI가 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 이에 따라 동기식 주파수 도약 시스템에서는 최대 주파수의 개수만큼 공존 네트워크의 개수를 유지할 수 있게 된다. 즉, 12개의 주파수 채널로 구성된 동기식 주파수 도약 시스템에서는 12개의 네트워크가 공존하게 된다.

한편, 도 2(b)는 비동기식 주파수 도약 시스템의 신호 전송 예를 나타낸 것으로, 비동기식 주파수 도약 시스템은 임의의 수신단에 수신된 신호의 동기가 맞지 않는 형태이다. 비동기식 주파수 도약 시스템에서는 주파수 도약 패턴과 관계없이 전파 지연(propagation delay) 시간 등의 발생에 따라 필연적으로 MAI가 발생하게 되며, 비동기식 주파수 도약 시스템은 주로 전투기나 함정 간 통신에서와 같이 주파수 도약 주기 대비 전파지연 시간이 긴 경우에 해당된다. 즉, 도 2(b)의 비동기식 주파수 도약 시스템은 수신 신호의 동기가 맞지 않아, A 네트워크와 B 네트워크가 서로 주파수를 이격하여 신호를 전송함에도 불구하고, 일부 신호에서 MAI가 발생하게 된다. 이러한 비동기식 주파수 도약 시스템은 동기식 주파수 도약 시스템과는 달리, MAI를 극복하기 위하여 코딩 기법이 추가적으로 사용되며, 공존하는 네트워크의 개수가 동기식 주파수 도약 시스템에 비해 적다는 단점을 지닌다.

한편, 한국등록특허 제10-1290902호 "주파수 도약 확산 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법"에서는 FHSS 시스템에서 동일 대역 내에 존재하는 동/이기종 간섭신호를 회피하며 신호를 송수신하는 장치에 있어서, FHSS 시스템의 주파수 도약 채널 집합을 결정하는 결정부와, 간섭 신호 검출기를 이용하여 다음 주파수 도약에 사용될 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 검출하는 검출부와, 상기 주파수 도약 후보 채널들 중 간섭 신호 검출부로부터 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단되는 채널을 통해서 신호를 전송하는 전송부와, 상기 주파수 도약 후보 채널들 중 신호가 전송된 채널을 찾아 전송된 신호를 수신하는 수신부와, 상기 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들의 신호 대 잡음 비 값을 이용하여 FHSS 시스템의 송신 전력 제어부를 포함하고, 상기 FHSS 시스템의 주파수 도약 채널 집합을 결정하는 결정부는, 대역 내 간섭 신호의 개수를 추정하는 추정부와, 상기 추정된 간섭 신호의 개수를 바탕으로 주파수 도약 채널 집합을 결정하는 주파수 도약 채널 집합 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 송수신 장치를 제시한다.

상기 선행기술은 FHSS 시스템에서 동/이기종 간섭 신호를 회피하며 신호를 전송하는 기술로서, 비 면허 대역 내 동/이기종 간섭 신호로 인한 무선 시스템의 성능 저하 현상을 해결할 수 있는 장점이 있지만, 상기 선행기술은 먼저 간섭 신호를 탐지하고, 탐지된 간섭 신호의 특성에 따라 FHSS 시스템의 도약 주파수 채널을 변경함으로써 동/이기종 간섭 신호를 회피하기 때문에, 신호 처리 시 많은 시간이 소요되며, 이를 비동기식 주파수 도약 시스템에 적용할 경우, 종래와 마찬가지로 여전히 전파 지연(propagation delay) 시간 등으로 인해 MAI가 발생하게 되어, 공존하는 네트워크의 개수가 많지 않다는 단점이 여전히 존재한다.

한국등록특허 제10-1290902호 (등록일: 2013.07.23)

본 발명은 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공존 네트워크의 증가를 위한 그룹 기반의 주파수 도약 기술을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 주파수 도약 시스템, 특히 비동기식 주파수 도약 시스템에서 MAI의 발생 빈도를 감소시킴에 따라, 전체 대역에 공존하는 네트워크의 개수를 증가시키려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 주파수 도약 시스템, 특히 비동기식 주파수 도약 시스템에서 전체 주파수 스펙트럼 효율을 증가시키려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크 개수를 최대로 확보하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 각 네트워크의 요구사항 중 항재밍(anti-jamming) 능력이 포함되는 경우, 각 네트워크가 도약할 수 있는 채널의 수를 증가시켜 부분대역 재밍(Partial band Jamming) 또는 톤재밍(Tone Jamming)에 대한 항재밍 능력을 확보하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명은 각 네트워크의 요구사항 중 전송률(transmission rate)이 포함되는 경우, 각 네트워크에서 전송되는 신호의 MAI 발생 빈도를 감소시킴에 따라, 코딩 오버헤드를 낮춰 전송률을 확보하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate)을 향상시킬 수 있는 주파수 도약에 의한 통신 기술을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 채널 할당 방법은 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹을 생성하는 단계; 및 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대하여, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 하나를 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있는 제1 채널 그룹으로 할당하는 단계;를 포함하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)을 형성한다.

또한, 상기 생성하는 단계는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수를 결정하고, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있다.

또한, 상기 할당하는 단계는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 반영하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수 있으며, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 반영하여, 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널의 수를 결정하고, 상기 결정된 채널의 수를 기반으로 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수도 있다.

또한, 상기 생성하는 단계 또는 상기 할당하는 단계에서는 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있으며, 또한 상기 생성하는 단계 또는 상기 할당하는 단계에서는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경 가능한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 도약에 의한 통신 방법은 복수 개의 사용자 네트워크들 중 어느 하나의 제1 사용자 네트워크에 속하는 통신 장치에서 실행되는 통신 방법에 있어서, 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별하는 단계; 및 상기 통신 장치에서, 상기 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송하는 단계;를 포함하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성할 수 있다.

또한, 상기 식별하는 단계는 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있고, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 상기 식별하는 단계는 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 도약에 의한 통신 장치는 복수 개의 사용자 네트워크들 중 어느 하나의 제1 사용자 네트워크에 속하는 통신 장치에서 실행되는 통신 방법에 있어서, 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별하는 식별부; 및 상기 통신 장치에서, 상기 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송하는 전송부;를 포함하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성할 수 있다.

또한, 상기 식별부는 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있고, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 상기 식별부는 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행할 수 있다.

본 발명은 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공존 네트워크의 증가를 위한 그룹 기반의 주파수 도약 기술을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 주파수 도약 시스템, 특히 비동기식 주파수 도약 시스템에서 MAI의 발생 빈도를 감소시킴에 따라, 전체 대역에 공존하는 네트워크의 개수를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 주파수 도약 시스템, 특히 비동기식 주파수 도약 시스템에서 전체 주파수 스펙트럼 효율을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크 개수를 최대로 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 채널 그룹 내 주파수 채널의 개수를 증가시킴에 따라 부분대역 재밍(Partial band Jamming) 또는 톤재밍(Tone Jamming) 등에 대한 항재밍(anti-jamming) 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 각 네트워크에서 전송되는 신호의 MAI 발생 빈도를 감소시킴에 따라, 코딩 오버헤드를 낮춰 전송률을 확보할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 채널 그룹 내에서 MAI가 발생하는 주파수 채널의 비율을 낮춤으로써 전송률(transmission rate)을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 요인에 따라, 그룹 내의 주파수 채널 구성을 동적으로 변경할 수 있는 효과가 있다. 즉, 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 단일 채널 시스템과 주파수 도약 시스템에서 각 네트워크가 채널을 활용하는 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 동기식 주파수 도약 시스템과 비동기식 주파수 도약 시스템의 신호 전송 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 사용자 네트워크들에게 할당된 채널 그룹의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 요구사항의 변화에 따른 채널 그룹의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹이 공존하도록 채널 그룹을 구성한 예이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 구체적인 수치는 실시예에 불과하다.

본 발명은 주파수 도약에 의한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공존 네트워크의 증가를 위한 그룹 기반의 주파수 도약 기술에 관한 것이다.

설명에 앞서, 주파수 도약 시스템은 모든 네트워크가 전체 주파수 대역(채널)을 공유하여 사용하는 시스템으로서, 특히 비동기식 주파수 도약 시스템의 경우에는, 서로 다른 네트워크에서 보낸 전송 신호가 임의의 수신단에서 수신될 때 각 신호의 동기가 맞지 않아, 전송 신호의 일정 부분이 상호 다중 간섭(Multiple Access Interference, MAI)을 일으키는 형태를 나타낸다. 이러한 비동기식 주파수 도약 시스템은 주로 네트워크의 최대 전송거리가 큰 시스템에서 발생하며, 그 이유는 도약 시간에 비해 전파 지연(propagation delay) 시간이 길어, 모든 수신단에서의 동기를 맞추는 것이 어렵기 때문이다. 비동기식 주파수 도약 시스템의 대표적인 예로는 미군과 NATO 및 그 연합군에서 사용하는 Link-16을 그 예로 들 수 있으며, 종래에는 이러한 비동기식 주파수 도약 시스템에서의 MAI 간섭을 극복하기 위하여 확산, 다이버시티(diversity), 채널 코딩 기법 등이 추가적으로 사용되었으나, 그 개선 수준이 충분치 못하고, 공존하는 네트워크의 개수가 적다는 단점이 있었다.

이에 따라, 본 발명은 비동기식 주파수 도약 시스템에서 공존 네트워크의 개수를 증가시키기 위하여, 전체 가용 주파수 채널을 복수개의 채널 그룹으로 구분하고, 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 특정 주파수 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있도록 하는 기술을 제시한다. 본 발명은 이러한 제안 기법을 그룹 기반 주파수 도약 기법 (GFH: Group-based Frequency Hopping)이라 명한다.

본 발명은 제안하는 그룹 기반의 주파수 도약 기법을 통해, 비동기식 주파수 도약 시스템에서 MAI의 발생 빈도를 감소시켜, 공존 네트워크의 개수를 증가시키는 것이 가능하며, 이에 따라 전체 주파수 스펙트럼 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크 개수를 최대로 확보하는 것이 가능하며, 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate)을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 시스템(300)은 생성부(310)와 할당부(320)를 포함하는 서버(10) 및 식별부(330)와 전송부(340)를 포함하는 주파수 도약에 의한 통신 장치(20)로 구성될 수 있다.

서버(10)는 전체 가용 채널을 복수 개의 채널 그룹들(이때의 채널 그룹은 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹이 포함될 수 있음)로 구분하고, 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에게 채널 그룹을 할당할 수 있으며, 채널 그룹 내에서 주파수 도약 전송을 실행할 수 있다. 이때, 서버(10)는 채널 그룹을 각 사용자 네트워크들 각각에게 할당할 수도 있고, 또는 각 네트워크들이 선택한 채널 그룹을 승인할 수도 있으며, 이를 위하여 서버(10)는 생성부(310)와 할당부(320)를 포함할 수 있다. 직교 채널 그룹 내의 하나 이상의 채널 그룹은 서로 소(mutually excluded)인 그룹으로 이루어질 수 있다. 그리고, 본 발명의 목적은 채널 그룹 생성 시 각 사용자 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크 개수를 최대로 확보하려는 것으로서, 서버(10)의 생성부(310)는 복수 개의 채널 그룹을, 각 사용자 네트워크의 요구사항(QoS)을 충족시킬 수 있도록 생성할 수 있다. 이때 상기 각 사용자 네트워크의 요구사항(QoS)으로는 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate) 등일 수 있다.

생성부(310)는 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹을 생성한다. 이때, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 이하 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

또한, 생성부(310)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)을 충족하기 위하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수를 결정하고, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있다. 이때, 상기 네트워크의 요구사항(QoS)은 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate) 등일 수 있다.

할당부(320)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대하여, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 하나를 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있는 제1 채널 그룹으로 할당한다.

또한, 할당부(320)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)을 반영하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수 있다.

또한, 할당부(320)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(Quality of Service, QoS)을 반영하여, 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널의 수를 결정하고, 상기 결정된 채널의 수를 기반으로 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수 있다.

그리고, 생성부(310) 또는 할당부(320)에서는 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있으며, 또한, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경하는 것이 가능하다. 즉, 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경하는 것이 가능하다.

보다 자세히 예를 들자면, 특정 사용자 네트워크가 주파수 도약 기법 에 의하여 통신하고 있는 도중 항재밍(anti-jamming) 능력에 대한 요구사항(requirement)이 높아진 경우에는, 높아진 항재밍 능력 향상에 대한 사용자 네트워크의 요구사항을 충족시키기 위해서는 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약을 수행할 수 있는 채널의 개수가 많을수록 유리하므로, 예를 들어 기존 5개의 채널로 구성된 채널 그룹 내의 채널 개수를 동적으로 11개로 변경할 수 있다. 또한, 전송률 향상에 대한 사용자 네트워크의 동적으로 변경된 요구사항을 충족시키기 위해서는 채널 그룹 내에서 MAI가 발생하는 주파수 채널의 비율을 낮추는 것이 유리하므로, MAI의 발생 비율을 고려하여 채널 그룹 내의 채널 수를 동적으로 변경할 수 있다. 이에 대한 보다 자세한 채널 그룹의 형성 예는 도 5를 참조한 설명에 기재되어 있으므로, 이를 참조하기로 한다. 또한, 항재밍 능력 향상, 전송률 향상에 관한 네트워크의 요구사항 뿐만 아니라 채널의 특성 자체가 나빠져서 우회하는 채널이 필요한 경우에도, 이를 고려하여 채널 그룹 내의 채널 수를 동적으로 변경할 수 있다.

주파수 도약에 의한 통신 장치(20)는 식별부(330)와 전송부(340)를 포함할 수 있으며, 생성된 복수 개의 주파수 채널 그룹들 중 특정 주파수 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 복수 개의 주파수 채널 그룹들은 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 도약에 의한 통신 장치(20)는 복수 개의 사용자 네트워크(이는 사용자 그룹을 의미함)들 중 어느 하나의 제1 사용자 네트워크에 속하는 통신 장치일 수 있다.

식별부(330)는 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별한다. 이때, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)을 형성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 이하 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.

전송부(340)는 통신 장치(20)에서, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송한다. 즉, 본 발명은 상기와 같은 전송 방식을 그룹 기반의 주파수 도약 기법(GFH: Group-based Frequency Hopping)이라 명하며, 이에 대한 설명은 이후에 더 자세히 설명하기로 한다.

또한, 식별부(330)는 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(Quality of Service, QoS)을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 또한, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 식별부(330)는 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률(transmission rate) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 식별부(330)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 각각의 사용자 네트워크들에게 할당된 채널 그룹의 예를 나타낸 도면이다.

설명에 앞서, 종래의 주파수 도약 시스템은 공존하는 모든 네트워크가 전체 주파수 채널을 함께 공유하여 사용하는 형태인 반면, 본 발명에 따른 그룹 기반 주파수 도약 기법은 전체 가용 주파수 채널을 복수 개의 채널 그룹으로 나누고, 각 네트워크가 특정 그룹을 선택하여, 선택한 해당 그룹 내에서 주파수 도약을 실시하는 방식을 따른다.

이때, 본 발명은 전체 가용 주파수 채널을 복수 개의 채널 그룹으로 나누는 방식에 따라, 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)과 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)으로 구분할 수 있으며, 본 발명의 생성부(310)에 의하여, 전체 가용 주파수 채널을 상기 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)과 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)으로 구분하여 생성할 수 있고, 할당부(320)에 의하여, 상기 생성된 채널 그룹 중 하나를 복수 개의 사용자 네트워크들에게 할당할 수 있다.

이때, 상기 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)은 복수 개의 채널 그룹들 간에 서로 겹치는 채널이 존재하지 않는 경우, 즉 각각의 채널 그룹들 간에 서로 겹치는 주파수 대역(채널)이 없는 경우를 말하며, 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)은 복수 개의 채널 그룹들 중 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 일부 겹치는 채널을 가지는 경우, 즉 각각의 채널 그룹들 간에 서로 겹치는 주파수 대역(채널)이 일부 존재하는 경우를 말한다.

도 4에 도시된 예에서는 도 1과 동일한 주파수 대역(즉, 1~12 주파수 채널)을 사용하는 것으로 가정하였으며, 채널 그룹(즉, 주파수 채널 그룹)의 개수는 4개인 경우로 가정하였다. 이때, A, B, C, D는 채널 그룹을 의미하며, 채널 그룹 A, B, C, D는 사용자(보다 구체적으로는, 채널을 통하여 데이터를 전송하고자 하는 전송측일 수 있다) 네트워크 A', B', C', D'에 할당되는 것으로 해석할 수 있다. 즉, A 그룹에는 복수 개의 채널들이 할당되어 있을 수 있으며, A 그룹의 채널들을 통하여 데이터를 전송하고자 하는 사용자들의 그룹을 A' 그룹(네트워크)으로 지칭할 수도 있다. 이 때, A 그룹의 채널들을 통하여 데이터를 전송하고자 하는 사용자들은 하나의 네트워크를 형성한다고 볼 수 있으므로, A' 그룹은 하나의 사용자 네트워크에 대응하는 것으로 해석할 수 있다. 마찬가지로 B, C, D 채널 그룹 또한 각각 하나의 사용자 네트워크 B', C', D'에 대응하는 것으로 해석할 수 있다.

이상의 실시예에서는 하나의 채널 그룹에 하나의 사용자 네트워크가 대응하는 것으로 설명되었으나, 본 발명의 사상은 이에 국한되지 않으며, 하나의 채널 그룹 내에서도 하나 또는 복수의 네트워크가 대응할 수 있다. 즉, 도시되지는 않았으나 채널 그룹 A를 할당받는 사용자 네트워크는 A1', A2' 등 복수의 네트워크일 수도 있다.

도 4(a)는 본 발명의 일 실시에 따라 전체 주파수 채널(즉, 전체 가용 채널)을 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)으로 나눈 예이며, 이때, A, B, C, D 채널 그룹은 각각 3개의 주파수 채널을 확보하고 있을 수 있다. 즉, A 채널 그룹은 (1, 4, 8) 채널로, B 채널 그룹은 (2,5,10) 채널로, C 채널 그룹은 (3,6,12) 채널로, D 채널 그룹은 (7,9,11) 채널로 형성될 수 있다. 이때, 채널 그룹 A, B, C, D 간에는 서로 겹치는 채널이 없으므로, 상기 채널 그룹 A, B, C, D는 직교 채널 그룹으로 형성되어 있다고 할 수 있다. 그리고, 특정 그룹을 할당 받은 네트워크(예를 들어, B 채널 그룹을 할당 받은 네트워크 B')는 해당 그룹에 속한 주파수 채널에서만 주파수 도약을 실시한다. 즉, A 채널 그룹을 할당 받은 A' 네트워크는 해당 그룹에 속한 주파수 채널(즉, 1,4,8 채널)에서만 주파수 도약을 실시한다. 이때, 직교 채널 그룹의 특성 상 서로 겹치는 채널이 없기 때문에 MAI가 발생하지 않게 된다. 따라서 본 발명은 도 4(a)와 같이, 직교 채널 그룹으로만 복수 개의 채널 그룹을 형성할 경우, 공존하는 네트워크의 개수는 최소 직교 채널 그룹의 개수만큼 유지하는 것이 가능하다. 이때, 각 직교 채널 그룹이 하나의 채널만을 가지게 될 경우에는 주파수 도약을 수행하지 않게 되며, 이는 도 1 (a)에 도시된 단일 채널 시스템과 동일한 방식을 따르게 된다.

도 4(b)는 본 발명의 일 실시예에 따라 전체 주파수 채널(즉, 전체 가용 채널)을 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)으로 나눈 예이며, 이는 도 4(a)와 달리 각각의 그룹들이 4개의 주파수 채널을 가진다. 즉, 채널 그룹 A는 (1,4,8,12) 채널을 가지고, 채널 그룹 B는 (2,4,6,10) 채널을 가지고, 채널 그룹 C는 (3,6,9,11) 채널을 가지고, 채널 그룹 D는 (5,7,10,12) 채널을 가진다. 이때, 각각의 그룹들이 4개의 주파수 채널을 가지기 위해서는 총 16개의 채널이 필요하나, 상기 예에서는 12개의 채널이 존재하므로, 각각의 그룹을 직교하게 구성할 수 없게 된다. 따라서 각 그룹들 중 일부 그룹 내의 채널은 MAI가 발생하게 되고, 다른 일부 채널은 MAI가 발생하지 않게 된다. 즉, 4,6,10,12 채널에서는 간섭이 발생하고, 그 외의 채널에서는 간섭이 발생하지 않았음을 확인할 수 있다. 즉, 채널 그룹 A와 B 사이에는 4 채널에서, 채널 그룹 B와 C 사이에서는 6 채널에서, 채널 그룹 B와 D 사이에서는 10 채널에서, 채널 그룹 A와 D 사이에서는 12 채널에서 간섭이 발생하므로, 채널 그룹 A, B, C, D는 비직교 채널 그룹으로 간주될 수 있다.

도 4(c)는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 전체 주파수 채널(즉, 전체 가용 채널)을 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)으로 나눈 예이다. 도 4(c)는 도 4(b)와 달리, 채널 그룹 A, B, C 각각이 5개의 주파수 채널을 가지며, 채널 그룹 D가 전체 주파수 채널(1~12)인 12개의 채널을 가진다. 도 4(c)의 경우에는 전체 주파수 채널을 가지는 채널 그룹 D로 인해 모든 채널에서 MAI가 발생하게 된다. 그런데, 앞서 말한 바와 같이, 본 발명에 따른 그룹 기반 주파수 도약 기법은 전체 가용 주파수 채널을 복수 개의 채널 그룹으로 나누고, 각 네트워크가 특정 그룹을 선택하여, 선택한 해당 그룹 내에서 주파수 도약을 실시하는 것이 가능하기 때문에, 만약 도 4(c)에서 모든 네트워크가 전체 주파수 채널을 가지는 채널 그룹 D를 선택하여 주파수 도약을 수행할 경우, 이는 도 1(b)에 도시된 일반적인 주파수 도약 시스템과 동일한 방식을 따르게 된다.

이처럼, 상기 도 4에 도시된 예와 같이, 본 발명은 전체 주파수 채널(혹은 전체 가용 채널)을 복수 개의 채널 그룹으로 구분하고, 선택된 해당 채널 그룹 내에서 주파수 도약을 수행하게 되며, 이를 통해 본 발명은 도 1(b)에 도시된 일반적인 주파수 도약 시스템과는 달리, 각 네트워크가 전체 주파수 대역을 도약하지 않고 일부 형성된 채널에서만 도약하게 함으로써, MAI에 의해 제한되었던 공존 네트워크의 개수를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 본 발명은 생성부(310)에서 주파수 채널 그룹(즉, 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹)을 생성할 때, 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크의 개수를 최대로 확보하려는 것을 목표로 한다. 이를 위하여, 본 발명의 생성부(310)는 복수 개의 채널 그룹을 생성 할 때, 각 네트워크의 요구사항, 즉 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate)을 고려하여 채널 그룹을 생성할 수 있다.

더 자세히 말하자면, 부분대역 재밍(Partial band Jamming) 또는 톤재밍(Tone Jamming) 등에 대한 항재밍 능력을 높이기 위해서는 채널 그룹 내의 주파수 채널의 개수를 증가시키는 것이 필요하다. 그리고 전송률을 높이기 위해서는 채널 그룹 내에서 MAI가 발생하는 주파수 채널의 비율을 낮추는 것이 필요하다. 즉, MAI가 적을수록 코딩 비율을 낮출 수 있으며, 이에 따라 전송률을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 이하에서는 도 5를 참조하여 네트워크 요구사항의 변화에 따른 채널 그룹의 구성 예를 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 요구사항의 변화에 따른 채널 그룹의 구성 예를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 5는 네트워크 요구사항의 변화에 따른 채널 그룹의 구성을 나타낸 것으로, 총 12개의 주파수 채널은 3개의 채널 그룹 A, B, C로 구분된다. 상기 A, B, C 채널 그룹은 각각 A', B', C' 사용자 네트워크에 할당되는 것으로 상황을 가정한다.

도 5(a)는 초기 채널 그룹의 구성을 나타낸 것으로, 각 네트워크의 요구사항(QoS)이 동일한 상황을 가정하였다. 이 때, 각각의 사용자 네트워크 A', B', C'는 항재밍(anti-jamming)을 위해 6개의 주파수 채널을 필요로 하며, 전송률 확보를 위해 MAI가 발생하지 않는 2개의 채널을 필요로 한다고 가정한다. 그리고 도 5(a)에서 채널 그룹의 초기 구성은 채널 그룹 A가 (1,3,4,8,10,12) 채널로, 채널 그룹 B가 (1,3,5,7,9,11) 채널로, 채널 그룹 C가 (2,5,6,7,10,12) 채널로 구성되어, 각각의 채널 그룹이 6개의 주파수 채널로 형성된 것으로 가정한다.

도 5(b)는 네트워크의 요구사항 중 항재밍 능력 향상이 요구될 경우의 채널 그룹 구성을 나타낸 것이다. C' 사용자 네트워크는 A', B' 사용자 네트워크 보다 높은 항재밍 능력을 요구하여 전체 주파수 채널인 12개의 채널을 필요로 하며, A', B' 사용자 네트워크는 C' 사용자 네트워크에 비해 상대적으로 낮은 7개의 채널을 필요로 한다. 이러한 경우, 도 5(b)의 채널 그룹의 구성은 도 5(a)의 채널 그룹의 구성에 비해, 전체 사용자 네트워크 A', B', C' 각각에게 할당된 채널 그룹 내의 주파수 채널의 개수를 모두 증가시키게 구성할 수 있다. 즉, 도 5(b)는 도 5(a)와 비교하였을 때, 각 사용자 네트워크에 할당된 주파수 채널의 개수가 A'와 B' 사용자 네트워크는 6개에서 7개로, C' 사용자 네트워크는 6개에서 12개로 증가함에 따라, 각 사용자 네트워크의 항재밍 능력이 향상되었음을 확인할 수 있다.

도 5(c)는 네트워크의 요구사항 중 전송률 향상이 요구될 경우의 채널 그룹 구성을 나타낸 것이다. 이를 살펴보면, 도 5(c)에서 채널 그룹 A, B, C의 주파수 채널의 개수는 각각 5개로서, 채널 그룹 A, B, C의 주파수 채널의 개수가 각각 6개인 도 5(a)에 비해 한 개 적도록 구성하였으며, 그리고 MAI가 발생하지 않는 채널의 개수는 초기 6개에서 9개로 3개 증가되도록, MAI가 발생하는 채널의 개수가 초기 6개에서 3개로 감소되도록 채널 그룹을 구성하였다. 즉, 도 5(c)의 채널 그룹 구성은 도 5(a)의 초기 채널 그룹 구성에 비해 각 채널 그룹 당 5개의 채널 중 MAI가 발생하지 않는 채널의 개수가 3개로 증가하고, MAI가 발생하는 채널의 개수가 2개로 감소된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 도 5(c)는, 각각의 사용자 네트워크에서 전송된 신호가 도 5(a)와 도 5(b)에 비해 MAI를 적게 겪고, 이에 따라 코딩 오버헤드를 낮춰 전송률을 확보하는 것이 가능함을 확인할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서 제안된 그룹 기반의 주파수 도약 기법에 의하면, 본 발명은 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크의 개수를 최대로 확보하는 것이 가능하다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹이 공존하도록 채널 그룹을 구성한 예이다.

도 7을 참조하면, A 채널 그룹은 (1,4,7) 채널로 구성되고, B 채널 그룹은 (2,4,9) 채널로 구성되고, C 채널 그룹은 (3,6,9,11) 채널로 구성되며, D 채널 그룹은 (5,8,10,12) 채널로 구성될 수 있다. 이러한 경우, A 채널 그룹과 B 채널 그룹 간에는 (4) 채널이 겹치게 되고, B 채널 그룹과 C 채널 그룹 간에는 (9) 채널이 겹치게 되며, 이에 따라 (4, 9) 채널에서는 MAI 간섭이 발생하게 된다.

그리고, 본 발명에서는 상기와 같이 다른 채널 그룹과 적어도 하나 이상의 채널을 겹치게 구성하고 있는 A, B, C 채널 그룹을 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)이라 하며, 다른 채널 그룹과 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 D 채널 그룹은 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)이라 할 수 있다. 즉 본 발명은 도 7과 같이 채널 그룹을 형성할 경우, 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹이 공존할 수 있게 된다. 도 7에서는 직교 채널 그룹에 D 채널 그룹 하나만 속하는 실시예가 도시되었으나, 본 발명의 다른 실시예에 따라서는 직교 채널 그룹 내에 복수 개의 채널 그룹들이 포함될 수도 있음은 당업자에게 자명하게 이해될 것이다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 만일 채널 그룹 A, B, C는 서로 소(mutually excluded)인 직교 채널 그룹을 형성하고, 채널 그룹 D, E는 서로 겹치는 채널을 포함하는 것은 물론, 채널 그룹 D, E 각각은 채널 그룹 A, B, C 중 적어도 하나 이상과도 서로 겹치는 채널을 하나 이상 포함하는 비직교 채널 그룹을 형성한다고 가정한다. 이 때 채널 그룹 D와 E에 의하여 발생하는 MAI 채널은 채널 그룹 A와 B와 C 중에서는 어느 하나에만 속하게 되므로, 전체 네트워크를 관리하는 서버에서는 채널 그룹 A, B, C 각각(정확하게는 사용자 네트워크 A', B', C' 각각)의 요구사항의 차이를 반영하여 채널 그룹 D와 E에 의하여 발생하는 MAI 채널을 조정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 방법에 대한 동작 흐름도이다. 이하 동작 흐름도는 상기에 자세히 상술한 내용을 기반으로 간단히 설명하기로 한다.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신은, 서버(10)의 생성부(310)에서 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹을 생성한다(S610). 이때, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)을 형성할 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 예는 상기 도 4를 참조한 설명을 참조하기로 한다.

또한, 이때 생성부(310)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)을 충족하기 위하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수를 결정하고, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있다. 이때, 상기 네트워크의 요구사항(QoS)은 항재밍(anti-jamming) 능력과 전송률(transmission rate) 등일 수 있다.

다음으로, 할당부(320)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대하여, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 하나를 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있는 제1 채널 그룹으로 할당한다(S620).

이때, 할당부(320)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)을 반영하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수도 있으며, 또한, 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(Quality of Service, QoS)을 반영하여, 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널의 수를 결정하고, 상기 결정된 채널의 수를 기반으로 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당할 수도 있다.

그리고, 생성부(310) 또는 할당부(320)에서는 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정할 수 있으며, 또한, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경하는 것이 가능하다. 즉, 직교 채널 그룹과 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경하는 것이 가능하다.

다음으로, 주파수 도약에 의한 통신 장치(20)의 식별부(330)에서는 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별한다(S630). 이때, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹(orthogonal channel group)을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹(non-orthogonal channel group)을 형성할 수 있다. 이에 대한 보다 상세한 예는 상기 도 4를 참조한 설명을 참조하기로 한다.

또한, 이때 식별부(330)는 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(Quality of Service, QoS)을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 또한, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 식별부(330)는 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있으며, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률(transmission rate) 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별할 수 있다.

또한, 식별부(330)는 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항(QoS)의 변화 또는 환경적 영향으로 인한 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행할 수 있다.

다음으로, 전송부(340)는 통신 장치(20)에서, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송한다(S640).

이를 통해 본 발명은 도 1(b)에 도시된 일반적인 주파수 도약 시스템과는 달리, 각 네트워크가 전체 주파수 대역을 도약하지 않고 일부 형성된 채널에서만 도약하게 함으로써, MAI에 의해 제한되었던 공존 네트워크의 개수를 증가시킬 수 있으며, 또한, 각 네트워크의 요구사항(Quality of Service, QoS)을 만족하면서 공존 네트워크의 개수를 최대로 확보하는 것이 가능하다. 이에 대한 보다 상세한 예는 상기 도 5를 참조한 설명을 참조하기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 채널 할당 방법 또는 주파수 도약에 의한 통신 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

300: 그룹 기반의 주파수 도약 기법이 적용되는 통신 시스템
10: 서버 20: 주파수 도약에 의한 통신 장치
310: 생성부 320: 할당부
330: 식별부 340: 전송부

Claims (19)

1. 전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹을 생성하는 단계; 및
   복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대하여, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 하나를 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각이 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송할 수 있는 제1 채널 그룹으로 할당하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계는
   상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수를 결정하고, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 할당하는 단계는
   상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 반영하여, 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당하는 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 할당하는 단계는
   상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 반영하여, 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널의 수를 결정하고, 상기 결정된 채널의 수를 기반으로 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 하나를 상기 제1 채널 그룹으로 결정하여 할당하는 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계 또는 상기 할당하는 단계에서는
   항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 채널 그룹 내의 채널의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계 또는 상기 할당하는 단계에서는
   상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 동적으로 변경 가능한 것을 특징으로 하는 통신 채널 할당 방법.
7. 복수 개의 사용자 네트워크들 중 어느 하나의 제1 사용자 네트워크에 속하는 통신 장치에서 실행되는 통신 방법에 있어서,
   전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별하는 단계; 및
   상기 통신 장치에서, 상기 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 식별하는 단계는
   상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
9. 제7항에 있어서,
   상기 식별하는 단계는
   상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
10. 제7항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
11. 제7항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
12. 제7항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는
    상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 방법.
13. 복수 개의 사용자 네트워크들 중 어느 하나의 제1 사용자 네트워크에 속하는 통신 장치에서 실행되는 통신 방법에 있어서,
    전체 가용 채널 중 일부의 채널을 포함하는 복수 개의 채널 그룹 중, 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을 식별하는 식별부; 및
    상기 통신 장치에서, 상기 할당된 채널 그룹 내에서 주파수 도약 기법을 적용하여 신호를 전송하는 전송부;
    를 포함하고,
    상기 복수 개의 채널 그룹 중 일부는 서로 간에 겹치는 채널이 존재하지 않는 직교 채널 그룹을 형성하고, 상기 복수 개의 채널 그룹 중 나머지 일부는 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 겹치는 적어도 하나 이상의 채널을 가지는 비직교 채널 그룹을 형성하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항을 충족하기 위하여 결정된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹의 수, 및 상기 직교 채널 그룹과 상기 비직교 채널 그룹 각각의 채널 그룹 내의 채널의 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
15. 제13항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 생성된 상기 직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 또는 상기 비직교 채널 그룹에 속하는 채널 그룹 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
16. 제13항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영되어 결정된 상기 주파수 도약 기법이 적용될 채널 수를 기반으로 하는 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
17. 제13항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹을, 항재밍(anti-jamming) 특성 또는 전송률 중 적어도 하나 이상을 포함하는 상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항이 반영된 상기 복수 개의 채널 그룹 중에서 식별하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
18. 제13항에 있어서,
    상기 식별부는
    상기 복수 개의 사용자 네트워크들 각각에 대한 네트워크 요구사항의 변화 또는 채널 특성의 변화 중 적어도 하나 이상을 포함하는 변화 요인에 따라, 상기 제1 사용자 네트워크에 할당된 채널 그룹 내의 채널 수를 변경하는 요청을 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약에 의한 통신 장치.
19. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체.

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