KR101699200B1 - 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법 - Google Patents

백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101699200B1
KR101699200B1 KR1020160000967A KR20160000967A KR101699200B1 KR 101699200 B1 KR101699200 B1 KR 101699200B1 KR 1020160000967 A KR1020160000967 A KR 1020160000967A KR 20160000967 A KR20160000967 A KR 20160000967A KR 101699200 B1 KR101699200 B1 KR 101699200B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
sensor node
reader
wireless
length
Prior art date
Application number
KR1020160000967A
Other languages
English (en)
Inventor
이성주
박효빈
Original Assignee
세종대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세종대학교산학협력단 filed Critical 세종대학교산학협력단
Priority to KR1020160000967A priority Critical patent/KR101699200B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101699200B1 publication Critical patent/KR101699200B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/06—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information
    • H04W28/065—Optimizing the usage of the radio link, e.g. header compression, information sizing, discarding information using assembly or disassembly of packets
    • H04W4/008—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/021—Terminal devices adapted for Wireless Local Loop operation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

본 발명은 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 리더기, 무전력 센서 노드, 액세스 포인트를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 하향 링크 통신 방법에 있어서, 상기 리더기는 상기 액세스 포인트로부터 무선 데이터를 수신하는 단계와, 상기 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷을 생성하되, 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성하는 단계, 및 상기 생성한 무선 패킷들을 상기 무전력 센서 노드로 순차로 전송하는 단계를 포함하는 하향 링크 통신 방법을 제공한다.
상기 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 따르면, 하향 링크 통신에서 리더기가 패킷 길이를 가변하는 방법으로 센서 노드로 데이터를 전송함에 따라 센서 노드에서의 데이터의 안정적인 수신과 복조가 가능하며 하향 링크에서 센서 노드로의 지속적인 파워 공급이 가능하므로 센서 노드를 배터리-프리 장치로 구현할 수 있는 이점이 있다.

Description

백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법{Backscatter system and downlink communication method using the same}
본 발명은 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하향 링크에서 리더기가 패킷 길이를 가변하여 데이터를 전송할 수 있는 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 관한 것이다.
IOT(IoT;Internet of Things) 기술은 모든 사물에 네트워크 접속을 가능하게 하는 기술이며, 이 IOT 기술에 적합한 통신 프로토콜로서 Wi-Fi 시스템이 있다. 사회 곳곳에는 이미 Wi-Fi 액세스포인트가 설치되어 있는데 이를 이용하면 Wi-Fi 커버리지 내에 있는 통신 기기에 통신을 지원할 수 있다.
IoT 통신에 대한 관심이 급증함에 따라 전력 공급 장치를 필요로 하지 않는 기기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 Wi-Fi 에너지 하베스팅(Wi-Fi Energy Harvesting) 기술은 Wi-Fi RF 신호를 전력 공급원으로 하여 전력을 충전하는 기술로서, 주변 환경으로부터 버려지는 에너지를 통신의 에너지원으로 사용할 수 있어 별도의 전력 공급 장치 없이도 기기가 통신할 수 있게 한다.
최근 차세대 기술로 주목받고 있는 에너지 하베스팅 기술 중에서 주변의 RF 신호를 이용하여 전력을 공급받아 통신하는 기술인 와이파이 백스캐터(Wi-Fi backscatter) 기술이 제안되고 있다.
도 1은 일반적인 백스캐터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 백스캐터 시스템은 Wi-Fi 헬퍼(Wi-Fi Helper), Wi-Fi 리더(Wi-Fi Reader), 태그(Wi-Fi backscatter Tag; RF 급전 장치)로 구성된다.
Wi-Fi 헬퍼는 Wi-Fi 무선 공유기(AP;Access Point)를 나타내고, Wi-Fi 리더는 휴대폰 등과 같은 모바일 디바이스를 나타낸다. 태그는 무전력 센서 노드를 나타내며, 주변에서 전송되는 Wi-Fi 신호를 에너지 하베스팅 기술을 통하여 자신의 전력으로 충전하여 사용한다.
백스캐터 시스템은 하향 링크(downlink)를 통해 리더가 태그에게 정보를 전송하면, 상향 링크(uplink)를 통해 태그는 리더에게 응답하는 두 가지 과정을 거친다. 하향 링크 통신에서 리더는 태그가 인식할 수 있는 형태로 데이터를 변환하여 전송하는데, 구체적으로 '1'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하고 '0'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하지 않는 방법으로 태그에게 데이터를 전송한다. 따라서, 리더가 전송하는 무선 패킷 신호는 태그가 읽을 수 있는 신호 형태가 되도록 무선 패킷을 전송하는 구간과 그렇지 않은 구간을 가지게 된다.
태그는 리더가 보낸 신호의 전력에 대한 진폭의 차이를 이용하여 리더가 보낸 신호를 확인하고, 그 응답 신호를 임피던스 변조를 통해 Wi-Fi 리더에게 반사시킨다. 즉, '1'을 보낼 때는 높은 레벨의 RF 신호를, '0'을 보낼 때는 낮은 레벨의 RF 신호를 반사(데이터 레벨 변조)시킴으로써 응답 신호를 전송한다.
물론 태그는 리더가 보낸 신호를 에너지 하베스팅 기술을 통해 충전하여 자신의 통신을 위한 파워로 사용한다. 하지만 기존의 하향 링크 통신의 경우 리더가 0을 보낼 때는 무선 패킷을 전송하지 않기 때문에 해당 구간에서는 태그가 파워를 공급받을 수 없어 실제 와이파이 백스캐터 시스템이 지향하는 무전지(battery-free) 장치로 구현하는 데 한계가 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제0747594호(2007.08.08 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은, 센서 노드를 배터리-프리 장치로 구현할 수 있는 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 리더기, 무전력 센서 노드, 액세스 포인트를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 하향 링크 통신 방법에 있어서, 상기 리더기는 상기 액세스 포인트로부터 무선 데이터를 수신하는 단계와, 상기 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷을 생성하되, 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성하는 단계, 및 상기 생성한 무선 패킷들을 상기 무전력 센서 노드로 순차로 전송하는 단계를 포함하는 하향 링크 통신 방법을 제공한다.
여기서, 상기 0의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS(Short Training Symbol), LTS(Long Training Symbol) 및 SIG(SIGNAL Symbol) 구간으로 이루어진 제1 프레임 구조를 가지고, 상기 1의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS, LTS, SIG 및 Payload 구간으로 이루어진 제2 프레임 구조를 가지며, 각각의 프레임 구조에서, 상기 STS 및 LTS 구간은 프리앰블 영역이고, 상기 SIG 구간은 헤더 영역이고, 상기 Payload 구간은 데이터 영역을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 Payload 구간은 적어도 하나의 데이터 심볼로 구성되고, 상기 데이터 심볼은 상기 STS 구간에 포함된 심볼과 동일 패턴으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 무선 패킷을 생성하는 단계는, 상기 무전력 센서 노드와의 채널 상태를 기 설정된 임계 범위와 비교하여, 상기 채널 상태가 상기 임계 범위 이내이면 상기 Payload 구간을 N(N은 2 이상의 정수)개의 데이터 심볼로 구성하되, 상기 임계 범위를 초과할 경우 N-1 이하의 개수의 데이터 심볼로 조절하고, 상기 임계 범위를 미달할 경우 N+1 이상의 개수의 데이터 심볼로 조절할 수 있다.
또한, 상기 무전력 센서 노드는, 상기 리더기로부터 수신한 신호 중 크기가 일정 레벨 이상이면서 길이가 일정 시간 이상인 구간에 대응하여 1을 복조하고 상기 일정 시간 미만인 구간에 대응하여 0을 복조할 수 있다.
그리고, 본 발명은 리더기, 무전력 센서 노드, 액세스 포인트를 포함하는 백스캐터 시스템에 있어서, 상기 리더기는, 상기 액세스 포인트로부터 무선 데이터를 수신하는 수신부와, 상기 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷을 생성하되, 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성하는 변조부, 및 상기 생성한 무선 패킷들을 상기 무전력 센서 노드로 순차로 전송하는 송신부를 포함하는 백스캐터 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 따르면, 하향 링크 통신에서 리더기가 패킷 길이를 가변하는 방법으로 센서 노드로 데이터를 전송함에 따라 센서 노드에서의 데이터의 안정적인 수신과 복조가 가능하며 하향 링크에서 센서 노드로의 지속적인 파워 공급이 가능하므로 센서 노드를 배터리-프리 장치로 구현할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 백스캐터 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 리더기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 리더기가 센서 노드로 하향 링크 신호를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리더기에서 변조하는 무선 패킷의 데이터 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 STS, LTS, landom 시퀀스의 크기를 비교한 도면이다.
도 7은 IEEE 802.11a/n에 사용되는 트레이닝 심볼 규격을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 STS에 포함된 심볼을 페이로드 구간의 데이터 심볼 규격에 맞게 사용하는 원리를 나타낸 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 백스캐터 시스템은 리더기(100), 무전력 센서 노드(200), 액세스 포인트(300)를 포함한다.
액세스 포인트(300)(Access Point;AP)는 일반적인 무선 공유기에 해당될 수 있으며, 주변의 기기에 Wi-Fi 패킷(무선 데이터)을 전송하여 무선 인터넷 연결을 지원한다.
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(Access Point: AP)를 의미할 수 있다. 물론, 무선 인터넷은 반드시 Wi-Fi 개념으로 한정되지 않는다.
액세스 포인트(300)는 리더기(100) 및 무전력 센서 노드(200)에 각각 무선 데이터(ex, Wi-Fi 신호)를 전송한다. 이 무선 데이터에 의해 리더기(100)는 액세스 포인트(300)에 인터넷 연결될 수 있다. 무전력 센서 노드(200)는 액세스 포인트(300)가 전송한 무선 데이터를 직접 인식할 수 없기 때문에, 무선 데이터 신호를 단지 에너지 하베스팅(Energy Harvesting)하여 충전만 한다.
리더기(100)는 액세스 포인트(300)를 통해 무선 인터넷 접속이 가능한 기기로서, 통상의 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드, 노트북 등과 같이 무선 인터넷 기능(Wi-Fi 기능)이 내장된 사용자 단말에 해당될 수 있다.
리더기(100)는 액세스 포인트(300)로부터 무선 데이터(Wi-Fi 패킷)를 수신하고 이를 저장할 수 있으며 액세스 포인트(300)에 연결된 다른 기기 또는 통신망과 정보를 교환할 수 있다.
또한, 리더기(100)는 액세스 포인트(300)로부터 수신한 무선 데이터(Wi-Fi 패킷)를 무전력 센서 노드(200)가 인식할 수 있는 패킷 신호로 가공(변조)하여 무전력 센서 노드(200)로 전송함에 따라 무전력 센서 노드(200)에 인터넷 연결성을 제공한다.
Wi-Fi 백스캐터 시스템은 액세스 포인트(300)가 리더기(100)로 Wi-Fi 패킷을 전송하고, 리더기(100)는 수신한 Wi-Fi 패킷을 무전력 센서 노드(200)가 읽을 수 있도록 변조하여 무전력 센서 노드(200)로 전송한다. 이 과정을 통하여 무전력 센서 노드(200)는 Wi-Fi 패킷을 읽어 인터넷에 연결된다.
기본적으로 무전력 센서 노드(200)는 미세 전력으로 동작하며 배터리가 없기 때문에 Wi-Fi와 같이 전력 소모가 많은 무선 통신이 어렵지만, 리더기(100)를 매개로 하여 인터넷에 연결될 수 있으며 이를 통해 사물 인터넷의 구현이 가능하게 된다.
무전력 센서 노드(200)는 태그 형태로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 무전력 센서 노드(200)는 RFID 태그 등과 같이 별도의 전원 공급 장치(배터리)가 존재하지 않는 무 전지(battery-free)의 수동형 태그를 의미할 수 있다.
도 2의 시스템에서 리더기(100)는 센서 노드(200)에게 하향 링크(Down Link)를 통해 정보를 전송 또는 요청할 수 있고, 센서 노드(200)는 그에 대한 응답을 상향 링크(Up-Link)를 통해 리더기(100)로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시예의 경우, 리더기(100)가 무전력 센서 노드(200)에게 데이터를 전송하는 하향 링크 전송 방법으로서, 구체적으로 리더기(100)는 1 또는 0의 비트에 대응하여 패킷의 길이를 가변하는 방식을 이용하여 센서 노드(200)에게 데이터를 무선 전송한다. 여기서 무전력 센서 노드(200)는 액세스 포인트(300) 뿐만 아니라 리더기(100)로부터 받은 무선 신호 역시 에너지 하베스팅하여 충전할 수 있으며 충전한 에너지는 리더기(100)와 통신하는데 사용될 수 있다.
기존의 하향 링크 통신의 경우 리더기가 1의 비트에 대응하여 무선 패킷을 전송하고 0의 비트에 대응하여 무선 패킷을 전송하지 않기 때문에, 비전송 구간에서는 센서 노드의 에너지 하베스팅(전력 충전)이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 실시예는 하향 링크에서 리더기(100)가 패킷 길이 변조를 이용하여 무전력 센서 노드(200)로 일정 에너지 레벨 이상의 무선 패킷을 지속적으로 전송하기 때문에 전력 역시 연속적으로 공급될 수 있어 센서 노드(200)를 실제로 무전지(battery-free) 디바이스로 구현할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 이용한 하향 링크 통신 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 리더기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3의 리더기가 센서 노드로 하향 링크 신호를 전송하는 방법을 나타낸 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 리더기(100)는 수신부(110), 변조부(120), 송신부(130)로 구성된다.
먼저, 수신부(110)는 액세스 포인트(300)로부터 무선 데이터를 수신한다(S410). 그러면, 변조부(120)는 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷(Wi-Fi 패킷)을 생성하는데, 구체적으로 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성한다(S420).
이후, 송신부(130)는 상기 생성한 무선 패킷들을 무전력 센서 노드(200)로 순차로 하향 링크 전송한다(S430). 여기서 시간 흐름에 따라 전송되는 각 무선 패킷 간에는 짧은 프레임 간격(SIFS;Short Interframe Space)이 존재하는데 이러한 SIFS는 이하의 도 5에도 표현되어 있다.
SIFS는 무선 패킷이 전송되지 않는 구간이긴 하지만 실제로 하향 링크에서 무전력 센서 노드(200)로 전송되는 무선 패킷의 길이에 비해서는 매우 짧은 길이이기 때문에 무전력 센서 노드(200)에서의 지속적인 에너지 하베스팅 동작에는 크게 영향을 미치지 않는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 리더기에서 변조하는 무선 패킷의 데이터 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 우선, 도 5의 (a)는 0의 비트(Tx data '0')에 대응하는 제1 길이의 무선 패킷의 데이터 프레임 구조이고, 도 5의 (b)는 1의 비트(Tx data '1')에 대응하는 제2 길이(>제1 길이)의 무선 패킷의 데이터 프레임 구조를 나타낸다.
여기서, STS(Short Training Symbol) 및 LTS(Long Training Symbol) 구간은 '프리앰블 영역'을 나타내고, SIG(SIGNAL Symbol) 구간은 '헤더 영역'을 나타내고, Payload 구간은 '데이터 영역'을 나타낸다.
도 5의 (a)와 (b)는 Payload 구간의 유무로 구분된다. 도 5의 (a)와 같이 data '0'의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS + LTS + SIG 구간으로 이루어진 제1 프레임 구조를 가진다. 이 경우 Payload 구간이 존재하지 않는다.
도 5의 (b)와 같이 data '1'의 비트에 대응하는 무선 패킷은 Payload 구간이 존재하는데, 즉 STS + LTS + SIG + Payload 구간으로 이루어진 제2 프레임 구조를 가진다.
이와 같이, 0의 비트에 대응하는 무선 패킷은 프리앰블과 헤더만으로 구성되지만, 1의 비트에 대응하는 무선 패킷은 페이로드가 추가되어 더욱 긴 길이로 구성된다.
일반적으로 프리앰블인 STS와 LTS는 각각 8㎲의 길이, SIG는 4㎲의 길이를 가진다. 페이로드는 L㎲ 길이라고 가정할 때, 리더기(100)가 0의 비트에 대응하여 생성한 무선 패킷은 20㎲(=16㎲+4㎲)의 길이를 가지고, 1의 비트에 대응하여 생성한 무선 패킷은 (20+L)㎲(=16㎲+4㎲+L㎲)의 길이를 가지게 된다.
이에 따라 추후 무전력 센서 노드(200)는 리더기(100)로부터 전송되는 무선 패킷을 시간에 따라 수신하며 패킷의 길이를 이용하여 데이터를 구분할 수 있다. 패킷의 길이가 짧을 경우(16㎲+4㎲=20㎲)에는 데이터를 '0'으로 판단하고, 패킷의 길이가 길 경우(16㎲+4㎲+L㎲= (20+L)㎲)에는 데이터를 '1'로 판단한다.
본 발명의 실시예의 경우, 데이터 '1'의 전송에 사용되는 Payload 구간은 적어도 하나의 데이터 심볼로 구성된다. 데이터 심볼의 개수에 따라 Payload 구간의 길이 L은 변경된다. 이러한 본 발명의 실시예에서, Payload 구간을 형성하는 데이터 심볼은 실제로 STS 구간에 포함된 심볼과 동일 패턴으로 구성된다. 그 배경은 다음과 같다.
Payload 구간에 실리는 데이터 심볼은 전송 시에 신호의 전력(power)이 일정해야 한다. 이는 추후 무전력 센서 노드(200)에서 해당 패킷을 중간에 끊이지 않게 인식하기 위함이다. 만일 payload에 실리는 신호 전력이 일정하지 않고 중간에 약해지거나 끊기면 추후 무전력 센서 노드(200)에서 패킷을 인식하는 과정에서 실제 전송된 무선 패킷보다 더 짧은 길이로 잘못 인식할 수도 있다.
도 6은 STS, LTS, landom 시퀀스의 크기를 비교한 도면이다. 랜덤 시퀀스의 경우 시간에 따라 전력 크기(magnitude)가 가장 불규칙적인 패턴이며, STS의 시퀀스는 LTS 시권스보다 전력 크기가 일정하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예의 경우, Payload 구간에 들어가는 데이터 심볼을 실제 STS 구간을 구성하는 심볼과 동일한 패턴으로 구성하며, 이를 통하여 무전력 센서 노드(200)에서 패킷의 안정적인 수신과 정확도 높은 복호가 가능하게 한다.
도 7은 IEEE 802.11a/n에 사용되는 트레이닝 심볼 규격을 나타낸 도면이다. 앞쪽에 박스 표시한 8㎲ 구간은 STS이고, 다음의 8㎲ 구간은 LTS이고, 그 다음의 4㎲ 구간은 SIG이며, 나머지 구간은 페이로드를 나타낸다. 도 7은 페이로드 구간에 두 개의 데이터 심볼(Data 1, Data 2)이 실린 모습이며 데이터 심볼당 4㎲의 길이를 가지는 것을 알 수 있다.
실제로 STS 구간은 '4㎲의 1symbol의 패턴'을 두 번 반복하여 사용한다. 즉, STS 구간은 동일 패턴을 가지는 4㎲ 길이의 두 심볼이 반복되어 8㎲ 길이로 형성된다. 그런데, Payload 구간 내의 데이터 심볼은 4㎲ 길이로 구성된다. 따라서, Payload 구간에 실리는 데이터 심볼의 구성 시에는 STS 구간을 구성한 두 심볼 중 하나의 심볼만 이용하면 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 STS에 포함된 심볼을 페이로드 구간의 데이터 심볼 규격에 맞게 사용하는 원리를 나타낸 도면이다. 도 8은 페이로드 구간을 두 개의 데이터 심볼로 구성한 예로서, 데이터 심볼당 4㎲ 길이이므로 페이로드 구간의 총 길이는 8㎲이다.
Payload 내의 각 데이터 심볼은 'STS의 1symbol 패턴'을 사용하지만, Payload에서는 GI(guard interval)를 사용하기 때문에, 'STS의 1symbol 패턴'은 GI가 붙는 시간 축에서 이에 맞게 형태가 변화된다.
즉, STS에 포함된 심볼 한 개(간단히 STS로 표기)를 IFFT 처리하고(①,②), IFFT 처리된 심볼(IFFT_STS)을 다시 GI(guard interval)가 붙은 형태의 데이터로 변경한 후 이를 Payload의 두 데이터 심볼 위치에 각각 적용하면 된다(③).
추후 무전력 센서 노드(200)는 리더기(100)로부터 수신한 신호 중 크기가 일정 레벨 이상이면서 길이가 일정 시간 이상인 구간에 대응하여 1을 복조하고, 크기가 일정 레벨 이상이면서 일정 시간 미만인 구간에 대응하여 0을 복조한다. 여기서 물론 각 구간의 구분은 SIFS에 의해 가능하다.
이와 같이 무전력 센서 노드(200)는 수신한 신호의 에너지를 검출하여 일정 에너지를 넘는 구간이 일정 시간을 넘으면 데이터를 1로 판별하고 일정 시간보다 적으면 0으로 판단하여 데이터를 쉽게 복호할 수 있다.
한편, 도 8의 경우는 Payload 구간을 두 개의 데이터 심볼로 구성한 예를 나타낸다. 본 발명의 실시예의 경우, Payload 구간을 구성하는 데이터 심볼의 개수를 리더기(100)와 무전력 센서 노드(200) 사이의 채널 상태에 따라 가변할 수 있다. 즉, 채널 상태에 따라 Payload 구간의 길이가 증감될 수 있다.
채널 상태가 나쁠 때에는 Payload 구간을 더 많은 수의 데이터 심볼로 구성하여 Payload 구간의 길이를 증가시킴에 따라, 나쁜 채널 환경에서도 무전력 센서 노드(200)에서의 데이터 1과 0의 정확한 복조가 가능하게 한다.
이를 위해, 리더기(100)는 무전력 센서 노드(200)와의 채널 상태를 기 설정된 임계 범위와 비교하여, 채널 상태가 임계 범위 이내이면, 1의 비트에 해당하는 무섯 패킷 생성 시에 Payload 구간을 N(N은 2 이상의 정수)개의 데이터 심볼(ex, 도 8과 같이 2개의 데이터 심볼)로 구성한다.
만일, 채널 상태가 임계 범위를 초과할 경우, Payload 구간을 N-1 이하의 개수(ex, 1개)의 데이터 심볼로 조절하고, 임계 범위를 미달할 경우 Payload 구간을 N+1 이상의 개수(ex, 3개)의 데이터 심볼로 조절한다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서 리더기(100)는 무전력 센서 노드(200)와의 채널 상태에 따라 페이로드 구간의 길이를 적응적으로 가변할 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법에 따르면, 하향 링크 통신에서 리더기가 패킷 길이를 가변하는 방법으로 센서 노드로 데이터를 전송함에 따라 센서 노드에서의 데이터의 안정적인 수신과 복조가 가능하며 하향 링크에서 센서 노드로의 지속적인 파워 공급이 가능하므로 센서 노드를 배터리-프리 장치로 구현할 수 있는 이점이 있다.
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.
100: 리더기 110: 수신부
120: 변조부 130: 송신부
200: 센서 노드 300: 액세스 포인트

Claims (10)

  1. 리더기, 무전력 센서 노드, 액세스 포인트를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 하향 링크 통신 방법에 있어서,
    상기 리더기는 상기 액세스 포인트로부터 무선 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷을 생성하되, 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성하는 단계; 및
    상기 생성한 무선 패킷들을 상기 무전력 센서 노드로 순차로 전송하는 단계를 포함하는 하향 링크 통신 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 0의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS(Short Training Symbol), LTS(Long Training Symbol) 및 SIG(SIGNAL Symbol) 구간으로 이루어진 제1 프레임 구조를 가지고,
    상기 1의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS, LTS, SIG 및 Payload 구간으로 이루어진 제2 프레임 구조를 가지며,
    각각의 프레임 구조에서, 상기 STS 및 LTS 구간은 프리앰블 영역이고, 상기 SIG 구간은 헤더 영역이고, 상기 Payload 구간은 데이터 영역을 나타내는 하향 링크 통신 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 Payload 구간은 적어도 하나의 데이터 심볼로 구성되고,
    상기 데이터 심볼은 상기 STS 구간에 포함된 심볼과 동일 패턴으로 구성되는 하향 링크 통신 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 무선 패킷을 생성하는 단계는,
    상기 무전력 센서 노드와의 채널 상태를 기 설정된 임계 범위와 비교하여, 상기 채널 상태가 상기 임계 범위 이내이면 상기 Payload 구간을 N(N은 2 이상의 정수)개의 데이터 심볼로 구성하되,
    상기 임계 범위를 초과할 경우 N-1 이하의 개수의 데이터 심볼로 조절하고, 상기 임계 범위를 미달할 경우 N+1 이상의 개수의 데이터 심볼로 조절하는 하향 링크 통신 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 무전력 센서 노드는,
    상기 리더기로부터 수신한 신호 중 크기가 일정 레벨 이상이면서 길이가 일정 시간 이상인 구간에 대응하여 1을 복조하고 상기 일정 시간 미만인 구간에 대응하여 0을 복조하는 하향 링크 통신 방법.
  6. 리더기, 무전력 센서 노드, 액세스 포인트를 포함하는 백스캐터 시스템에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 액세스 포인트로부터 무선 데이터를 수신하는 수신부;
    상기 수신한 무선 데이터의 각 비트당 하나의 무선 패킷을 생성하되, 0의 비트에 대응하여 제1 길이의 무선 패킷을 생성하고 1의 비트에 대응하여 상기 제1 길이보다 긴 제2 길이의 무선 패킷을 생성하는 변조부; 및
    상기 생성한 무선 패킷들을 상기 무전력 센서 노드로 순차로 전송하는 송신부를 포함하는 백스캐터 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 0의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS(Short Training Symbol), LTS(Long Training Symbol) 및 SIG(SIGNAL Symbol) 구간으로 이루어진 제1 프레임 구조를 가지고,
    상기 1의 비트에 대응하는 무선 패킷은 STS, LTS, SIG 및 Payload 구간으로 이루어진 제2 프레임 구조를 가지며,
    각각의 프레임 구조에서, 상기 STS 및 LTS 구간은 프리앰블 영역이고, 상기 SIG 구간은 헤더 영역이고, 상기 Payload 구간은 데이터 영역을 나타내는 백스캐터 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 Payload 구간은 적어도 하나의 데이터 심볼로 구성되고,
    상기 데이터 심볼은 상기 STS 구간에 포함된 심볼과 동일 패턴으로 구성되는 백스캐터 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 무전력 센서 노드와의 채널 상태를 기 설정된 임계 범위와 비교하여, 상기 채널 상태가 상기 임계 범위 이내이면 상기 Payload 구간을 N(N은 2 이상의 정수)개의 데이터 심볼로 구성하되,
    상기 임계 범위를 초과할 경우 N-1 이하의 개수의 데이터 심볼로 조절하고, 상기 임계 범위를 미달할 경우 N+1 이상의 개수의 데이터 심볼로 조절하는 백스캐터 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 무전력 센서 노드는,
    상기 리더기로부터 수신한 신호 중 크기가 일정 레벨 이상이면서 길이가 일정 시간 이상인 구간에 대응하여 1을 복조하고 상기 일정 시간 미만인 구간에 대응하여 0을 복조하는 백스캐터 시스템.
KR1020160000967A 2016-01-05 2016-01-05 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법 KR101699200B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160000967A KR101699200B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160000967A KR101699200B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101699200B1 true KR101699200B1 (ko) 2017-01-24

Family

ID=57993100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160000967A KR101699200B1 (ko) 2016-01-05 2016-01-05 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101699200B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180087915A (ko) * 2017-01-25 2018-08-03 전자부품연구원 백스캐터 통신을 위한 데이터 부호화 방법 및 이를 위한 장치
KR20180087916A (ko) * 2017-01-25 2018-08-03 전자부품연구원 백스캐터 통신 시스템에서 백스캐터 신호 동기화 방법 및 이를 위한 태그 장치
KR20190011585A (ko) * 2017-07-25 2019-02-07 연세대학교 산학협력단 Wi-Fi를 이용한 무선 전력 전송 시스템 및 방법
CN113746505A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 罗伯特·博世有限公司 反向散射通信系统
KR102536005B1 (ko) * 2021-12-23 2023-05-26 광운대학교 산학협력단 백스캐터 통신에서의 수신 임계값 설정 방법 및 그를 위한 장치

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130061858A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 한국전자통신연구원 무선 인식 무전원 센서 태그 시스템 및 그 동작 방법
KR20150068392A (ko) * 2012-10-09 2015-06-19 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치
KR20150127788A (ko) * 2012-03-28 2015-11-18 한국전자통신연구원 초고속 비접촉 통신용 태그모듈

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130061858A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 한국전자통신연구원 무선 인식 무전원 센서 태그 시스템 및 그 동작 방법
KR20150127788A (ko) * 2012-03-28 2015-11-18 한국전자통신연구원 초고속 비접촉 통신용 태그모듈
KR20150068392A (ko) * 2012-10-09 2015-06-19 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 단말간 통신을 수행하는 방법 및 장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
하창빈 외, "Wi-Fi 인프라를 활용한 Backscatter 통신에서의 전송률 향상을 위한 방법", 한국통신학회학술대회논문집, 2015.01 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180087915A (ko) * 2017-01-25 2018-08-03 전자부품연구원 백스캐터 통신을 위한 데이터 부호화 방법 및 이를 위한 장치
KR20180087916A (ko) * 2017-01-25 2018-08-03 전자부품연구원 백스캐터 통신 시스템에서 백스캐터 신호 동기화 방법 및 이를 위한 태그 장치
KR102005821B1 (ko) * 2017-01-25 2019-08-01 전자부품연구원 백스캐터 통신 시스템에서 백스캐터 신호 동기화 방법 및 이를 위한 태그 장치
KR102241892B1 (ko) * 2017-01-25 2021-04-20 한국전자기술연구원 백스캐터 통신을 위한 데이터 부호화 방법 및 이를 위한 장치
KR20190011585A (ko) * 2017-07-25 2019-02-07 연세대학교 산학협력단 Wi-Fi를 이용한 무선 전력 전송 시스템 및 방법
KR101982924B1 (ko) 2017-07-25 2019-05-27 연세대학교 산학협력단 Wi-Fi를 이용한 무선 전력 전송 시스템 및 방법
CN113746505A (zh) * 2020-05-29 2021-12-03 罗伯特·博世有限公司 反向散射通信系统
CN113746505B (zh) * 2020-05-29 2023-03-21 罗伯特·博世有限公司 反向散射通信系统、方法及可读介质
KR102536005B1 (ko) * 2021-12-23 2023-05-26 광운대학교 산학협력단 백스캐터 통신에서의 수신 임계값 설정 방법 및 그를 위한 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101699200B1 (ko) 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 하향 링크 통신 방법
CN102612844B (zh) 调整感知无线电系统中来自经许可用户的无线传输的感测速率
CN106603400B (zh) 一种基于窄带物联网的数据传输方法及网关
CN108353429B (zh) 无线通信系统中nav设置方法及相关设备
CN110393033A (zh) 波束故障恢复后用于上行链路传输的默认波束
EP3211956B1 (en) Message transmitting/receiving method and transmitting/receiving apparatus
KR20030077432A (ko) 무선 근거리 통신망내의 접근점에서 적어도 하나의드레시호울드의 동적설정방법 및 접근점
CN105247944A (zh) 用于畅通信道评估的方法和装置
CN106954273B (zh) 数据传输的方法及装置
CN104919885A (zh) 动态随机接入资源大小配置和选择
CN102812774A (zh) 用于在无线通信网络中表明传输特性的方法和装置
CN110140301B (zh) 同步信号块传输方法、装置及存储介质
WO2015106883A1 (en) Communications device
KR101590295B1 (ko) 중계 리더기를 포함하는 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 협력 통신 방법
CN113573409A (zh) 一种通信方法及装置
CN107182076A (zh) 一种信道接入方法及站点
CN112385153A (zh) 涉及下行链路控制信道操作的移动终端和基站
KR101590292B1 (ko) 무전력 센서 노드를 포함한 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 적응적 인코딩 방법
KR101590290B1 (ko) Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 협력 통신 방법
US20170019208A1 (en) Data modulation method for ieee 802.11 and ieee 802.15 devices to generate low frequency signals
Thomas et al. Scalability concerns of chirp spread spectrum for lpwan applications
CN112312390B (zh) 邻居发现方法及系统
CN106105285A (zh) 用于lte‑u(lte未授权的频谱)的载波交换的方法及装置
CN117178577A (zh) 无线通信方法、第一设备和第二设备
US11895624B2 (en) Mini-slot confirmation channel transmission in V2V communications

Legal Events

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

Payment date: 20191014

Year of fee payment: 4