KR101836486B1

KR101836486B1 - 통신 관리방법

Info

Publication number: KR101836486B1
Application number: KR1020110032639A
Authority: KR
Inventors: 존 앤더슨 퍼거스 로스; 마이클 제임스 하트만; 존 에릭 허쉐이; 리차드 루이스 진저
Original assignee: 제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2018-03-08
Also published as: EP2375620A2; US20110249596A1; KR20110113590A; EP2375620B1; US9369260B2; EP2375620A3; CN102215508A

Abstract

통신 네트워크(10)에서 DFD(division-free duplexing)(88)을 사용하는 방법 및 시스템을 제공한다. 통신 네트워크(10)에서 DFD(88)를 적용하는 기법은 하나 이상의 네트워크 노드(12, 62)가 사실상 동일 주파수와 사실상 동시에 전송할 수 있게 함으로써 네트워크(10)에서 병목현상(18)을 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 네트워크(10)에서 하나 이상의 노드(12, 62)는 DFD 인에이블될 수 있고, 종래 모드(82) 또는 DFD 모드(88)로 동작할 수 있도록 구성될 수 있다. DFD 인에이블 노드(12, 62)의 동작 모드는 DFD 인에이블 노드(12, 62)에 송신 및/또는 수신되는 신호 품질에 의존할 수 있다. 또한 동작 모드는 동적으로 변할 수 있고, 네트워크(10)에서 임의 적당한 프로세서(66, 78)에 의해 사실상 제어될 수 있다.

Description

통신 관리방법{DIVISION FREE DUPLEXING NETWORKS}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 DFD(division free duplexing)를 사용하여 통신을 하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

무선 통신 네트워크는 무선으로 통신할 수 있는 다수의 통신 장치를 포함할 수 있다. 통신은 다양한 통신 경로를 통해 다수의 통신 장치들 간에 행해질 수 있다. 네트워크 구성에 따라, 통신 경로는 장치들을 연결하는 중앙 네트워크 노드를 통해 일 통신 장치로부터 다른 통신 장치로 이루어질 수 있거나, 또는 통신 경로는 임의 네트워크 장치들 간에 링크를 포함할 수 있다. 예를 들면 통신 네트워크는 하나 이상의 서브네트워크를 포함할 수 있는데, 각 서브네트워크는 통신 네트워크의 서브네트워크 내 몇몇 장치(예를 들면 셀룰러폰)를 연결하는 하나 이상의 중앙 네트워크 노드를 가진다. 네트워크에서 장치는 서브네트워크 내 및 이들 간의 링크를 통해 통신할 수 있다. 또한 네트워크의 임의 장치들 간에 링크를 형성할 수 있고, 제 1 장치가 제 2 장치와 통신하는 경우에는 제 1 장치와 제 2 장치 사이에 통신 경로가 형성될 때까지 일 장치로부터 다른 장치로 링크를 형성할 수 있도록 네트워크를 구성할 수 있다.

통상, 두 통신 장치들 간의 통신 경로는 장치들 간에 전송되는 두 신호를 포함할 수 있고, 여기서 일 신호는 제 1 장치로부터 송신되어 제 2 장치에 수신되고, 또 다른 신호는 제 2 장치로부터 송신되어 제 1 장치에 수신된다. 통신 경로가 두 상이한 신호들 간의 전송을 포함하므로, 반대 방향으로 전달되는 신호들 간에 직접적인 간섭이 발생할 수 있다. 네트워크 통신 경로에서 간섭을 피하기 위하여, 전형적으로 듀플렉스(duplex) 통신 시스템을 사용할 수 있다. 듀플렉스 시스템은 두 통신 장치가 정보(예를 들면 데이터, 음성 신호 등)를 송신 및 수신할 수 있도록 시분할 및/또는 주파수 분할을 포함할 수 있다. 예를 들면 시분할 듀플렉싱은 (수신된) 입력 및 (송신되는) 출력 신호를 분리시키기 위해 시분할 듀플렉싱을 사용할 수 있다. 입력 및 출력 신호는 시간에서 분리될 수 있으므로, 신호는 동일 주파수 상으로 운송될 수 있다. 더욱이 신호의 시분할은 신호가 동시에 송신 및 수신되는 것으로 감지될 수 있을 만큼 충분히 빠를 수 있다. 주파수 분할 듀플렉싱은 상이한 주파수에서 동작하는 신호 송신기 및 수신기를 포함할 수 있다. 송신 및 수신된 신호의 주파수는 그들의 변조 주파수 스펙트럼이 겹쳐지지 않도록 충분히 분리될 수 있다. 각 통신 장치의 수신기는 의도된 주파수를 수신하고 그 자신의 송신 신호를 거부하도록 조정될 수 있다. 상이한 주파수 스펙트럼을 통해 신호를 송신함으로써, 송신 및 수신 신호는 동시에 발생할 수 있다.

분할 듀플렉스 시스템은 신호를 거의 동시에 송신 및 수신할 수 있지만, 이러한 시스템은 점점 더 복잡해지는 소정 통신 네트워크에는 불충분할 수 있다. 예를 들면 시분할 듀플렉스 시스템을 사용하는 네트워크는 신호의 시간 다중화로 인하여 신호를 수신시에 시간 손실이 있을 수도 있고, 주파수 분할 듀플렉스 시스템을 사용하는 네트워크는 점점 더 많은 수의 통신 장치를 지원하는 전송 링크에 대해 사용할 수 있는 양이 제한된 주파수 스펙트럼을 가질 수 있다.

일 실시예에서, 통신 네트워크에서 통신을 관리하는 방법을 제공한다. 본 방법은 종래 듀플렉싱 기법을 사용하여 네트워크 노드를 동작시키는 단계, 그리고 동작의 DFD 모드에 대한 예상 성능(expected performance)을 결정하기 위해 네트워크 노드로부터의 송신을 모니터링하는 단계를 포함한다. DFD 동작에 대한 예상 성능이 임계 성능 레벨에 도달한다면, 네트워크 노드는 종래 듀플렉싱 모드에서의 동작을 중단하고 DFD 기법을 사용하여 동작하기 시작할 수 있다.

다른 실시예는 다수의 노드를 포함한 통신 시스템을 제공한다. DFD 인에이블 노드로서 언급되는, 다수의 노드 중의 하나 이상의 노드는 DFD 설비를 포함하고, DFD 모드 또는 종래 모드로 동작하도록 구성된다. 또한 시스템은 DFD 인에이블 노드의 동작 모드를 사실상 제어하도록 구성된 프로세서를 포함한다.

또 다른 실시예는 종래 듀플렉싱 기법을 사용함으로써 통신 네트워크에서 제 1 노드와 제 2 노드를 동작시키고, DFD 기법을 사용함으로써 제 1 노드 및 제 2 노드를 동작시키기 위한 방법을 제공한다. 제 1 노드와 제 2 노드의 동작 기법은 제 1 노드와 제 2 노드 간의 모니터링된 통신 품질을 기반으로 동적으로 변경될 수 있다.

도 1은 본 기법의 실시예에 따라서 DFD 능력(capability)을 가진 무선 통신 시스템의 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 기법의 실시예에 따라서 통신 네트워크의 예를 도시하는 도면.
도 3은 본 기법의 실시예에 따라서 하나 이상의 DFD 링크를 가진 메시 네트워크 구성에서 통신 네트워크 예를 도시하는 도면.
도 4는 본 기법의 실시예에 따라서 하나 이상의 DFD 링크를 가진 성형(star) 네트워크 구성에서 통신 네트워크 예를 도시하는 도면.
도 5는 본 기법의 실시예에 따라서 통신 네트워크에서 DFD 링크를 모니터링하기 위한 흐름도.

본 발명의 상기 및 다른 특징, 양상 및 장점들은 도면을 통해 동일 문자가 동일 부분을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 후속된 상세한 설명을 판독시에 보다 잘 이해될 것이다.

통신 네트워크는 네트워크에서 다른 장치와 통신할 수 있는(예를 들면 데이터, 스피치 등을 송신 및 수신하는) 장치의 상호연결부일 수 있다. 네트워크에서 두 장치 간의 통신은 두 장치를 연결하는 링크의 통신 경로를 통해 행해질 수 있다. 예를 들면 제 1 장치와 제 2 장치 간의 통신에서, 통신 경로는 제 1 장치와 제 2 장치를 연결하는 일련의 링크를 언급할 수 있다. "링크"는 연결, 전송된 신호 등을 언급할 수 있고, 네트워크 구성에 따라, 링크는 네트워크에서 임의 통신 장치들 간에, 또는 네트워크에서 장치와 다른 노드 또는 제어기 간에 만들어질 수 있다.

통신 동안에, 각 통신 장치는 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 예를 들면 통신하는 두 셀룰러폰은 대화를 할 수 있도록 음성 신호(또는 변조된 음성 신호)를 송신 및 수신할 수 있다. 따라서 네트워크 내 각 통신 장치는 송수신기, 또는 신호를 송신하기 위한 송신기와 입력되는 송신을 수신하기 위한 수신기를 포함할 수 있다. 그러나 두 통신 장치가 통신 경로를 따라 사실상 반대 방향으로부터 상이한 신호들을 송신 및 수신하므로, 두 신호들 간에 간섭이 발생할 수 있다. 시분할 듀플렉싱과 주파수 분할 듀플렉싱과 같은 분할 듀플렉스 기법은 양방향 통신 경로를 가능하게 할 수 있지만, 이러한 분할 듀플렉스 시스템은 보다 복잡한 통신 네트워크에서 한계를 가질 수 있다.

도 1에 도시된 도면은 통신 장치를 각각 나타낼 수 있는 다수의 네트워크 노드(12)를 가진 통신 네트워크(10)를 나타낸다. 네트워크(10)는 메시(mesh) 구성을 가질 수 있고, (또한 장치 12로 언급되는) 각 노드(12)는 네트워크에서 다른 장치와 연결에 적합한 장치일 수 있다. 예를 들면 장치(12a)는 링크(14a)를 통해 장치(12c)로 연결될 수 있고, 장치(12a)는 링크(14b)를 통해 장치(12b)로 연결될 수 있다. 네트워크(10)에서 두 장치(12) 간의 통신은 통신 경로에 의해 가능해질 수 있고, 이 통신 경로는 두 통신 장치들(12) 간에 형성된 다수의 링크를 포함할 수 있다. 예를 들면 장치(12d)와 장치(12e)는 장치(12c)와 장치(12a) 간의 링크(14a)와 같은 다수의 중간 장치들 간의 링크를 포함한 (점선에 의해 표시되는) 통신 경로(16a)를 통해 통신할 수 있다. 또한 장치(12f)와 장치(12g)는 장치(12b)와 장치(12a) 간의 링크(14b)와 같이 다수의 중간 장치들 간의 링크를 포함한 (또한 점선으로 표시되는) 통신 경로(16b)를 통해 통신할 수 있다. 각 통신 경로에 형성된 링크(14)와 횡단하는 네트워크 노드(12)는 노드(12)의 특성 및/또는 네트워크(10) 내 노드(12)의 공간 위치에 의존할 수 있다.

네트워크(10)의 구성 및/또는 노드(12)의 특성으로 인하여, 네트워크(10)의 상이한 노드들(12) 간의 통신 경로가 종종 공통 링크를 공유할 수 있다. 예를 들면 링크(14a)는 통신 경로(16a)에 사용될 수 있고, 그리고 장치(12h)와 장치(12i) 간 경로 또는 장치(12j)와 장치(12k) 간의 경로와 같은 네트워크(10)에서의 다른 통신 경로에 또한 사용될 수 있다. 유사하게 링크(14b)는 또한 통신 경로(16b)를 포함한 다수 통신 경로에 사용될 수 있다. 따라서 네트워크(10)에서 소정 링크(예를 들면 14a, 14b)는 다수의 통신 경로를 완성하는데 사용될 수 있고, 레이트 전송 링크(rate transmission links)(14a, 14b)로서 언급될 수 있다. 이러한 고전송율 링크(14a, 14b)는 네트워크(10)에서 소정 링크를 통한 다수의 통신 경로로 인하여 높은 신호 전송량을 언급할 수 있는, 점선(18)에 의해 도시되는 바와 같은 병목현상(bottlenecking)을 일으킬 수 있다.

소정 분할 듀플렉스 기법은 링크를 통해 장치들 간에 양 방향 통신을 가능하게 하는데 사용될 수 있지만, 이러한 기법이 사용될 때조차도 병목현상(18)을 일으킬 수 있다. 예를 들면 공통 스펙트럼을 통해 동시에 신호를 송신하는 결과로 인한 간섭을 피하기 위하여 두 통신 장치의 송수신기들 간에 신호를 시간 다중화하는데 시분할 듀플렉싱을 사용할 수 있다. 그러나 다수의 신호가 고전송율 링크(예를 들면 14a, 14b)를 통해 시간 다중화될 수 있으므로, 네트워크, 특히 보다 복잡한 네트워크에서, 시분할 듀플렉싱으로 인하여 수신 신호에 지연이 있을 수 있다. 더욱이 주파수 분할 듀플렉싱도 상이한 주파수에서 신호를 전송하는데 사용될 수 있다. 유사하게 주파수 스펙트럼이 제한될 수 있고, 고전송율 링크를 통해 다중 전송을 수용하지 못할 수도 있으므로, 주파수 분할 듀플렉싱은 지연 및/또는 간섭을 일으킬 수 있다. 따라서 분할 듀플렉싱 기법이 두 장치 사이를 보다 간단히 연결하기 위하여 작동할 수 있지만, 통신 네트워크(10)에서 병목현상(18)은 통신 지연 및/또는 데이터 손실을 일으킬 수 있다.

본 기법은 DFD를 사용하는 통신 네트워크를 포함한 방법 및 시스템을 제공한다. 통신 네트워크에서 DFD를 적용하기 위한 기법은 하나 이상의 네트워크 장치가 사실상 동일 주파수 및 사실상 동시 전송을 할 수 있게 함으로써 네트워크에서 병목현상을 감소시킬 수 있다. 이러한 기법은 무선 통신(예를 들면 셀룰러 통신), 라디오 통신, 방송, 단거리 P-P(point-to-point) 통신, 무선 센서 네트워크, 그리고 무선 컴퓨터 네트워크 등을 위해 적용될 수 있다. 또한 이러한 기법은 원격통신, 컴퓨터 네트워킹, 전력선 반송 시스템, 연선 또는 동축 케이블 통신, 또는 DSL 통신을 포함한 무선 또는 케이블 기반 통신으로 적용될 수 있다.

DFD는 두 장치가 반대로 이동하는 신호로부터의 결과인 간섭을 감소시킴으로써 동일 시간 동안에 동일 주파수에서 신호를 송신 및 수신할 수 있게 할 수 있다. 예를 들면 통신 네트워크에서, 공동 위치되거나 또는 연결된 안테나 상의 송신 및 수신 신호 간의 신호 간섭으로 인하여, 결과적으로 수신 신호가 송신 신호를 나타내는 간섭 성분을 포함할 수 있다. 정상 동작 동안에, 수신기 입력포트는 강한 송신 신호와 상당히 약한 수신 신호의 두 신호 성분을 포함할 것이다. 수신된 송신 신호 버전은 통상 소정 왜곡을 겪으므로, 수신기 단부에서 송신 신호의 단순한 감산으로는 간섭을 제거하기에 불충분하다. 송신 신호의 수신된 카피(copy)는 원래 신호의 다중경로 반사 이미지와 같은 영향에 의해 "손상(corrupt)"될 수 있다. 따라서 단순한 감산으로는 수신 신호의 송신 신호 간섭 성분의 변동 크기 및 유형을 설명하지 못할 수 있다.

소정 실시예에서, 소프트웨어 기반 적응 필터(adaptive filter)는 수신기 입력포트에 있는 "손상된" 버전으로 장치의 송신기 입력포트에서의 샘플링된 "클린(clean)" 송신 신호를 시간 및 위상 정렬하기 위하여 네트워크(10)에서 하나 이상의 장치(12) 상에 구현될 수 있다. 이러한 기법은 고속 A/D(analog-to-digital) 변환기 및 소프트웨어 제어 디지털 신호 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 두 개의 14 비트 변환기 및 단일 루프 적응 필터 알고리즘을 사용함으로써, 송신 신호 레벨 아래의 100 dB인 (또는 보다 낮은) 협대역 입력 신호를 디코딩할 수 있다.

도 2는 네트워크(10)에서 하나 이상의 장치(12) 상에 구현될 수 있는 DFD 시스템의 예를 도시한다. DFD 시스템(20)은 송신 안테나(22)와 수신 안테나(24)를 포함할 수 있다. 시스템(20)의 송신기 부분에서, 송신원(송신기 28)으로부터의 신호(26) 부분은 방향성 결합기(30)로 입력되어 송신 신호(26)를 나타내는 감쇠 신호(26a)를 생성하는 반면에, 신호(26b)의 대부분은 송신 안테나(22)로 입력되어 RF 에너지로서 방사된다. 감쇠 신호(26a)는 송신기 입력포트(32)로 입력되어, A/D 변환기(36)에 의해 디지털 신호(34)로 변환된다.

시스템의 수신기 부분에서, 방사된 RF 신호(방사 신호 26b)는 수신 안테나(24)에 수신될 수 있고, 수신기 전단부(38)를 통과하여 수신 신호(40)를 생성할 수 있다. 소정 실시예는 케이블 또는 유선기반 통신을 포함할 수 있고, 케이블 신호는 안테나(24)에 수신되지 않고 수신기 전단부(38)로 직접 전달될 수 있다. 수신기 전단부(38)는 광대역 버퍼 증폭기와 같은 아날로그 증폭기 및/또는 필터를 포함할 수 있다. 수신 신호(40)는 입력 잭과 같은 하드웨어 구성요소를 포함할 수 있는 실시예에서 수신기 입력포트(42)로 입력될 수 있고, A/D 변환기(46)에 의해 디지털 신호(44)로 변환될 수 있다. 실시예에서, 수신 신호(40)와 감쇠 신호(26a)는 단일 A/D 변환기, 예를 들면 고속 14 비트 변환기에 의해, 또는 다중 A/D 변환기에 의해 디지털 신호로 변환될 수 있다. 또한 주 입력 신호(44)로서 언급되는 최종 디지털 수신 신호(44)는 그 후에 합산기(48) 및 적응 필터 탭 가중치 추정기(adaptive filter tap weight estimator)(50)로 입력된다. 또한 기준 신호(34)로도 언급되는 디지털 감쇠 신호(34)는 추정기(50) 및 디지털 적응 필터(52)로 입력된다. 탭 가중치 추정기(50)는 주기적으로 탭 가중치를 디지털 필터(52)로 제공할 수 있다. 디지털 필터(52)는 합산기(48)에게 수신 신호로부터 감산될 수 있는 송신 신호의 추정을 제공하여, 상쇄 신호(54)를 제공할 수 있다.

실시예에서, 디지털 적응 필터(52)와 합산기(48)는 소프트웨어 제어되고, 후방향 적응 필터 탭 추정기 또는 블록 순방향 탭 추정기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 적응 필터/합산기 차이 수식은 다음과 같이 주어진다.

여기서 y(i)는 출력 샘플, r(i)는 (주 입력 신호로도 알려진) 수신기 입력포트 샘플, t(i)는 (기준 입력 신호로도 알려진) 송신기 입력포트 샘플, M은 적응 필터 길이, 그리고 a(k)는 적응 필터 탭 가중치이다. 필터 탭은 다음의 메트릭스 수학식의 해답에 의해 추정될 수 있다:

여기서,

그리고 여기서 N은 필터 탭을 추정하기 위한 송신기 입력포트/수신기 입력포트 샘플의 블록 길이이다.

일단 디지털 필터(52)가 합산기(48)를 사용하여 수신 신호로부터 감산될 수 있는 송신 신호의 추정치를 제공하면, 결과적인 상쇄 신호(54)는 소프트웨어 제어 디지털 수신기(56)로 입력될 수 있고, 임의 적당한 방식으로 더 처리될 수 있다. 상쇄 신호(54)는 일 주파수 또는 채널 상의 신호 송신 및 수신의 결과인 간섭으로부터 비교적 깨끗할 수 있다. 실시예에서, 시스템(20)은 신호(40)를 디지털 적응 필터(52)에 의한 처리없이 수신기(56)로 직접 전달하기 위한 바이패스 스위치(bypass switch)(58)를 포함할 수 있다. 예를 들면 디지털 상쇄가 효과적이지 못할 수 있는 범위까지 손상 또는 열화된 신호(40)의 경우에, 이러한 실시예를 구현할 수 있다.

소정 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같은 DFD 시스템은 통신 네트워크의 하나 이상의 노드 또는 장치로 구현될 수 있다(예를 들면 도 1의 네트워크 10에 구현). DFD 인에이블 노드로서 언급되는 이들 노드 또는 장치는 사실상 동일 주파수및 사실상 동시에 신호를 송신 및 수신할 수 있으면서, 신호 간섭 영향을 감소 및/또는 제거할 수 있다. 시분할 및/또는 주파수 분할 듀플렉싱과 관련된 지연 및/또는 데이터 손실이 또한 감소될 수 있으므로, 이러한 DFD 인에이블 노드는 통신 네트워크에서 병목현상 효과를 감소시킬 수 있다.

도 3의 도면은 DFD 시스템을 어떻게 구현할 수 있는지에 대한 예를 제공한다. 도 3에 도시된 네트워크(60)는 고정 위치를 가진 노드(62)를 포함할 수 있다. 노드(62)가 고정될 수 있으므로, 네트워크(60)를 통한 통신 경로는 비교적 예측가능할 수 있으며, 겹쳐지는 통신 경로의 잠재적 병목현상을 미리 알 수도 있다. 소정 실시예에서, DFD 시스템은 병목현상에 비교적 민감한 링크를 형성하는 노드(62) 상에 구현될 수 있다. 예를 들면 도 1에 관하여 거론한 바와 유사한 이유의 경우, 잠재적 병목현상이 도 3의 네트워크(60)에서 (노드 62a와 노드 62c 간의) 링크(64a)와 (노드 62a와 62b 간의) 링크(64b) 상에 발생할 수 있다.

일 실시예에서, DFD 설비는 병목현상이 일어날 것 같은 링크의 노드 상에 구현될 수 있다. 예를 들면 DFD 시스템은 노드(62a, 62b, 62c) 상에 구현될 수 있어, 신호는 사실상 동일 주파수 및 사실상 동시에 링크(64a, 64b)를 통해 노드(62a-c)로부터/로 송신 및 수신될 수 있다. 이러한 DFD 설비는 도 2에 관하여 거론한 시스템(20)과 유사할 수 있다. 소정 실시예에서, DFD를 가능하게 하는 다른 시스템 구성을 또한 사용할 수 있다. DFD 설비를 가진 노드(62a-c)는 DFD 인에이블 노드(62a-c)로서 언급될 수 있고, DFD 인에이블 노드(62a-c) 간의 링크는 DFD 링크(64a, 64b)로서 언급될 수 있다. 단지 노드(62a-c)가 도 3에서 DFD 인에이블될 수 있지만, 소정 실시예에서 DFD 설비는 고전송율 링크(예를 들면 링크 64a, 64b)를 지원하는 임의 및/또는 모든 노드(62) 상에 설치될 수 있다. 예를 들면 통신 네트워크는 다수의 상이한 노드, 링크 및 통신 경로를 가질 수 있고, 네트워크의 구성 및 노드 위치에 따라 네트워크를 통해 상이한 병목현상이 일어날 수 있다. 소정 실시예에서, DFD 설비는 임계 전송율보다 높게 신호를 송신하는 링크를 지원하는 모든 노드 상에 설치될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 네트워크(60)의 임의 적당한 프로세서(66)는 네트워크(60)에서 통신 경로를 구성하고, 그리고/또는 DFD 인에이블 노드의 동작을 제어하는데 사용될 수 있다.

또한 DFD 시스템은 상이한 구성을 가진 통신 네트워크상에 구현될 수 있다. 예를 들면 도 3의 네트워크(60)가 메시 구성을 나타내지만, 도 4의 네트워크(70)는 성형(star) 구성의 네트워크 노드(72)를 나타낸다. 네트워크(70)가 하나 이상의 노드(72)를 가질 수 있는데, 노드의 각각은 네트워크(70) 내 하나 이상의 통신 장치(76)를 링크시키는 서브네트워크를 형성하는 중앙 노드일 수 있다. 또한 둘 이상의 노드(72)가 (예를 들면 링크 74를 통해) 함께 연결될 수 있어, 일 노드(72a)로 연결된 일 장치(76a)는 다른 노드(72b)로 링크된 다른 장치(76b)와 통신할 수 있다. 일 노드(72a)로 연결된 장치(76)는 다른 노드(72b 및/또는 72c)로 연결된 장치와 통신할 수 있으므로, 네트워크(70)에서 다수 통신 경로는 링크(74a, 74b)를 통해 신호를 송신하는 것을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 중앙 노드(72)는 DFD 인에이블될 수 있고, DFD 인에이블 노드(72a, 72b, 72c) 사이의 링크(74a, 74b)는 DFD 링크일 수 있다. 프로세서(78)와 같은 하나 이상의 프로세서는 노드(72a-c)에서 DFD 동작을 제어하기 위하여, 그리고/또는 통신 경로를 제어하기 위하여 노드(72a-c)와 통신할 수 있다. 거론한 바와 같이, DFD 링크(74a, 74b)를 통해 신호를 송신하기 위해 DFD 시스템을 구현하는 일은 분할 듀플렉싱 기법과 관련된 데이터 손실 및/또는 지연을 감소시킬 수 있다.

소정 실시예에서 도 3을 다시 참조하면, 네트워크(60)에서 두 노드(예를 들면 노드 62a, 62b)가 신호를 송신 및 수신하기 위해 (예를 들어 링크 64b를 통해) DFD를 사용할 때, 제 3 노드(62d)가 DFD 모드로 동작중이 아닐 지라도, 제 3 노드(예를 들면 노드 62d)는 또한 두 DFD 인에이블 노드들 간에 전송을 액세스할 수 있다. 예를 들면 노드(62d)는 노드(62a)와 노드(62b) 간의 두 통신 부분을 레코딩할 수 있다. 통신을 레코딩할 수 있는 링크(64d)는 DFD 링크가 아닐 수도 있고, 노드(62d)에 수신된 신호는 DFD 없이 노드(62a)의 송신만을 포함할 수 있다. 현재 DFD 기법을 사용함으로써, 노드(62b)의 전송은 또한 노드(62a)로부터 손상된 송신을 추정하고, 레코딩된 통신으로부터 이를 감산함으로써 사용가능하게 될 수 있으므로, 노드(62d)는 노드(62b)로부터 송신되어 노드(62a)에 수신된 신호뿐만 아니라 노드(62a)로부터 송신되어 노드(62b)에 수신된 신호의 모두를 액세스할 수 있다.

또한 일 실시예에서, DFD 인에이블된 통신 네트워크를 위해 RTS(request-to-send)와 CTS(clear-to-send)기법과 같은 MAC(medium access control) 기법을 또한 적용할 수 있다. 예를 들면 각 DFD 인에이블 노드는 요청 노드(requesting node)(62e)로부터 피요청 노드(requested node)(62f)로의 전송을 개시하기 위해 RTS 신호를 송신 및 수신할 수 있다. 요청 노드(62e)는 RTS를 상이한 노드(예를 들면 62c, 62a)로 송신함으로써 통신을 개시할 수 있고, RTS 송신은 RTS가 피요청 노드(62f)에 도달할 때까지 네트워크(60)를 통해 송신될 수 있다. 하나 이상의 노드들 간의 DFD로 인하여, 신호는 동일 링크를 따라 두 방향으로 전송될 수 있으므로, RTS 신호는 하나 또는 두 방향으로 전송될 수 있다. 예를 들면 일 실시예에서, 피요청 노드(62f)는 요청 노드로부터 RTS를 수신하고, 요청 노드(62e)로부터의 송신을 수신하기 시작하기 위하여 CTS RRTS(clear-to-send return-request-to-send) 신호를 송신할 수 있고, 요청 노드(62e)가 피요청 노드(62f)로부터 송신을 동시에 수신하도록 요청할 수 있다. 요청 노드(62e)는 피요청 노드(62f)의 CTS RRTS로 CTS를 송신하거나, 또는 요청 노드(62e)가 이미 상이한 노드로부터 수신중이라면 CTS RRTS를 거부(deny)할 수 있다. 이러한 기법은 도 3 및 도 4에 도시된 구성뿐만 아니라 릴레이(relay) 네트워크, 트리(tree) 네트워크 및/또는 링(rings)을 포함한 임의 적당한 네트워크 구성상에 구현될 수 있다.

또한 DFD 시스템은 무선 네트워크에 사용될 수 있고, 여기서 (예를 들면 데이터율, 오류율, 감지된 송신 음질 등에 의해 특징지어진) 링크 품질은 동적일 수 있다. 예를 들면 통신 무선 장치의 위치 변경은 장치들 간의 통신 경로의 링크 품질을 변경시킬 수 있다. 링크 품질이 동적일 수 있는 실시예에서, DFD 인에이블 노드는 항상 DFD 모드로 동작하는 것이 아닐 수 있다. 예를 들면 (예를 들면 시분할 듀플렉싱 및/또는 주파수 분할 듀플렉싱을 사용하는) 종래의 동작 모드는 DFD 동작 모드에 비하여 저전력 및/또는 비용을 사용하지만 수용가능한 품질을 종종 수행할 수 있다.

소정 실시예에서, DFD 인에이블 노드(62)를 가진 네트워크는 디폴트 동작 모드와 같은 종래 듀플렉싱 기법을 사용할 수 있고, 잠재적 DFD 링크(예를 들면 링크 64a 및 64b)는 잠재적 DFD 링크를 지원하는 노드(예를 들면 노드 62a-c)가 DFD 동작 모드로 전환될 수 있을 때 및/또는 이의 여부를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 또한 네트워크(60)에서 소정 DFD가 DFD 모드에서 동작하도록 전환될 수 있는 반면에, 다른 잠재적 DFD 링크가 여전히 종래 모드로 동작할 수 있다. 예를 들면 DFD 인에이블 노드(62a, 62c)는 링크(64a)에서 DFD를 위한 DFD 모드로 동작하도록 전환될 수 있다. 그러나 노드(62b)는 종래 모드로 동작을 계속할 수 있고, 신호는 종래 DFD 기법을 사용하여 링크(64b) 상으로 전송될 수 있다.

노드가 DFD 동작 모드로 전환될 수 있는 때 및/또는 이의 여부에 대한 결정은 하나 이상의 QoS(quality of service) 속성을 기반으로 할 수 있다. 예를 들면 QoS는 데이터율, 패킷 손실율, 지연, 비트 오류율 등과 같은 소정 인자에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 인자는 감지되는 통신 품질을 보다 낮출 수 있다. 또한 상이한 인자는 상이한 유형의 통신(예를 들면 데이터 전송, 음성 통신)에서 신호 열화도 및 유형을 변경시킬 수 있다. 소정 실시예에서, 도 2의 프로세서(66)와 같은 통신 네트워크에서의 적당한 프로세서가 링크 품질 및/또는 추정 감지된 통신품질을 결정하기 위해 신호 세기 메트릭 및/또는 음성 품질 메트릭을 포함한 메트릭을 사용할 수 있다. 프로세서(66)는 다양한 신호 품질 메트릭을 기반으로 노드의 동작 모드를 전환하는 때 및/또는 이의 여부를 결정함으로써 상이한 노드의 동작 모드를 제어할 수 있다.

더욱이 노드가 종래 모드로부터 DFD 모드로 전환하여야 하는지 및/또는 언제 전환하여야 하는지를 결정하는 일은 또한 비용적 고려사항을 포함할 수 있다. 예를 들면 음성 통신이 데이터 전송에 비해 낮은 신호 품질(예를 들면 보다 높은 에러율)을 더 수용할 수 있고, 따라서 소정 신호 품질 메트릭은 선택 처리에서 음성 통신에서의 비용만큼 더 비중있게 가중치가 매겨지지 않을 수도 있다. 이러한 신호 품질 메트릭은 예를 들어 데이터 전송과 같이 오류를 덜 받아들이는 통신을 위한 선택 처리에서 보다 더 무겁게 가중치가 매겨질 수 있다. 소정 실시예에서, 프로세서(66)는 동작 모드가 스위치와 관련된 비용을 기반으로 DFD 인에이블 노드(62)에서 전환 여부 및/또는 전환될 수 있는 때를 결정할 수 있다. 또한 소정 실시예에서, QoS 결정은 맞춤화될 수 있으며, 장치 사용자는 사용자의 통신을 기반으로 DFD 또는 종래 동작 모드에 대한 선택 처리를 맞춤화 할 수 있다. 예를 들면 사용자는 통신 유형 또는 액세스 기술 유형을 기반으로 바람직한 소정 신호 품질 레벨을 선택할 수 있거나, 또는 수용가능한 링크 비용의 경계를 설정할 수 있다.

소정 실시예에서, DFD는 모바일 네트워크 노드로서 불리는 모바일 노드를 가진 통신 네트워크를 위한 사실상 모든 노드에서 구현될 수 있다. 모바일 네트워크 노드의 공간 위치가 통신 동안에 끊임없이 변할 수 있으므로, 병목현상을 예측하기가 더욱 어려울 수 있다. 따라서 모바일 네트워크 노드를 가진 네트워크에서, DFD 설비는 (예를 들면 고정된 네트워크 노드를 가진 네트워크와 비교하여) 보다 큰 수의 노드에, 또는 사실상 네트워크의 모든 노드 또는 장치에 설치될 수 있다.

소정 실시예에서, 모바일 네트워크 노드는 디폴트(default)에 의해 종래 듀플렉싱 모드로 동작할 수 있고, 링크 품질을 기반으로 DFD 동작 모드로 전환할 수 있다. 도 5에 도시된 흐름도는 통신 네트워크에서 네트워크 노드를 위한 동작 모드(예를 들면 DFD 또는 그외)를 제어하기 위한 처리(80)를 도시한다. 실시예에서, 네트워크(60)의 임의 적당한 프로세서(예를 들면 도 2의 네트워크 60에서 프로세서 66)가 노드 동작을 제어하는데 사용될 수 있다. 통신 경로에서 링크 노드는 종래 모드로 동작을 시작할 수 있다(블록 82). 통신을 통해, 네트워크 또는 적당한 프로세서(66)는 노드가 종래 동작 모드로부터 DFD 동작 모드로 전환 여부 및/또는 전환할 수 있는 때를 결정하기 위해 링크를 모니터링할 수 있다(블록 84). 링크를 모니터링하는 단계(블록 84)는 DFD 동작 모드에서 예상 성능(expected performance)을 추정하기 위해 링크의 매개변수(parameter)를 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 매개변수는 RSSI(received signal strength indication), 수신 SNR(signal-to-noise ratio), 그리고 채널 역학 등을 포함할 수 있다. 네트워크가 예상 성능이 임계치보다 크다고 결정할 때(블록 86), 링크 노드는 DFD 모드로 동작하도록 전환될 수 있다(블록 88). 소정 실시예에서, 프로세서는 먼저 일 노드의 일 DFD 송신기로부터 또 다른 노드의 DFD 수신기로 테스트 데이터를 송신할 수 있다. 프로세서는 수신된 테스트 데이터를 분석할 수 있고, 수신된 테스트 데이터가 예상 DFD 성능과 유사한 품질인지의 여부를 결정할 수 있다. 테스트가 성공적인 경우(예를 들면 수신 데이터가 소정 임계치에 도달한다면), DFD 설비는 노드 상에서 활성화될 수 있다.

거론한 바와 같이, DFD 모드에서 동작(블록 88)은 둘 이상의 노드들 간에 데이터의 동시적 송신 및 수신을 포함할 수 있다. 데이터는 선택 주파수에서 무선 신호 전송을 통해 정보를 통신하는데 적당한 비트 데이터, 음성 데이터 또는 임의 유형의 데이터를 포함할 수 있다. 더욱이 정보에 부가적으로, 전송된 데이터는 또한 다른 신호를 포함할 수 있다. 소정 실시예에서, 일 노드로부터 다른 노드로 전송된 정보를 보호할 수 있는 마스킹 신호(masking signal)가 DFD 통신 동안에 송신될 수 있다. 예를 들면 제 1 및 제 2 노드는 통신할 수 있고, 적어도 제 2 노드는 DFD 모드로 동작중일 수 있다. 제 1 노드는 제 2 노드로 정보를 전송할 수 있고, 제 2 노드는 제 1 노드가 송신중인 채널을 통해 마스킹 신호를 동시에 송신할 수 있다. 마스킹 신호는 잠재적 도청자에게 예측불가일 수 있고, 제 1 노드에 의해 송신된 정보와 거의 동일한 평균 스펙트럼 컨텐츠를 가질 수 있다. 또한 제 2 노드가 마스킹 신호를 알 수 있으므로, 제 2 노드는 원래 송신된 정보를 검색하기 위해 제 1 노드에 수신된 신호로부터 마스킹 신호를 제거할 수 있다.

링크의 노드가 DFD 모드에서 동작중일 때(블록 88), 네트워크는 DFD 모드의 링크 성능을 계속 모니터링할 수 있다(블록 90). DFD 링크 모니터링 단계(블록 90)는 RSSI, SNR, 채널 역학, 디코딩 알고리즘으로부터의 메트릭, 디코딩 데이터의 오류율 측정, 디코딩 데이터의 APP(a posterior probability) 추정, 또는 임의 다른 메트릭 또는 매개변수를 분석하는 단계를 포함할 수 있다. DFD 성능이 임계치 이하로 떨어지거나, 또는 DFD 성능이 임계치 이하로 떨어질 것으로 예상된다면, DFD 동작은 종료될 수 있고, 종래 동작이 복원될 수 있다(블록 94).

본 발명의 단지 소정 특징이 여기에 도시 및 기술되었지만, 당업자는 다수의 변형 및 변경을 할 수 있을 것이다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 포함되는 모든 이러한 변형 및 변경을 포함하려 한다.

Claims

통신 네트워크에서 통신을 관리하는 방법으로서,
분할 듀플렉싱(division duplexing) 기법을 사용하여 상기 네트워크에서 제 1 네트워크 노드를 동작시키는 단계와,
상기 제 1 네트워크 노드의 전송의 매개변수를 모니터링하는 단계와,
상기 모니터링된 매개변수에 기초하여, DFD(division free duplexing) 동작에 대한 예상 성능(expected performance)을 추정하는 단계와,
제 2 네트워크 노드로부터 상기 제 1 네트워크 노드로 테스트 신호를 송신하는 단계와,
상기 제 1 네트워크 노드에서 수신된 상기 테스트 신호가 상기 DFD 동작에 대한 예상 성능과 실질적으로 유사하거나, 또는 이보다 나은지의 여부를 판정하는 단계와,
상기 추정된 DFD 동작에 대한 예상 성능이 임계 성능 레벨에 도달하는 경우에, DFD 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드를 동작시키기 위하여, 상기 분할 듀플렉싱 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드를 동작시키는 것을 중지하는 단계 - 상기 DFD 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드를 동작시키기 위하여, 상기 분할 듀플렉싱 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드를 동작시키는 것을 중지하는 단계는 상기 테스트 신호가 상기 DFD 동작에 대한 예상 성능과 실질적으로 유사하거나, 또는 이보다 나은지의 여부에 또한 기초하는 - 를 포함하는
통신 관리방법.
제 1 항에 있어서,
DFD 성능을 판정하기 위하여, 상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)가 상기 DFD 기법을 사용하여 동작(88)중인 동안에 상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)의 전송을 모니터링하는 단계(90)와,
상기 DFD 성능이 임계 성능 레벨 이하로 떨어질 때, 상기 분할 듀플렉싱 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)를 동작(94)시키기 위하여, 상기 DFD 기법을 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)를 동작(88)시키는 것을 중지하는 단계를 포함하는
통신 관리방법.
제 2 항에 있어서,
상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)가 상기 DFD 기법을 사용하여 동작(88)중인 동안에 상기 제 1 네트워크 노드(12, 62)의 전송을 모니터링하는 단계(90)는 RSSI(received signal strength indication), SNR(signal-to-noise ratio), 채널 역학, 디코딩 알고리즘으로부터의 메트릭, 디코딩 데이터의 오류율 측정, 디코딩 데이터의 APP(a posterior probability) 추정, 및 전송 품질과 관련된 임의의 다른 메트릭 또는 매개변수 중 하나 이상을 측정하는 단계를 포함하는
통신 관리방법.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 네트워크 노드의 전송의 매개변수를 모니터링하는 단계는, 상기 제 1 네트워크 노드로부터의 RSSI, 수신 SNR, 그리고 채널 역학 중의 하나 이상을 분석하는 단계를 포함하는
통신 관리방법.
제 1 항에 있어서,
상기 DFD 기법은,
아날로그 주 신호(analog primary signal)(40)를 수신하는 단계와,
송신기로부터 아날로그 기준 신호(analog reference signal)(26)를 수신하는 단계와,
상기 아날로그 주 신호(40)를 디지털 주 신호(44)로 변환하는 단계와,
상기 아날로그 기준 신호(26)를 디지털 기준 신호(34)로 변환하는 단계와,
디지털 적응 필터(digital adaptive filter)(52)에 의해 상기 디지털 기준 신호(34)를 처리하는 단계 － 상기 디지털 적응 필터(52)는 출력을 제공하기 위해 상기 디지털 적응 필터(52)의 필터 가중치(50)를 결정하기 위한 입력으로서 상기 디지털 기준 신호(34)와 상기 디지털 주 신호(44)를 사용함 － 와,
디지털 상쇄 신호(digital cancelled signal)(54)를 생성하기 위해, 상기 디지털 주 신호(44)로부터 상기 디지털 적응 필터(52)의 출력을 감산하는(48) 단계를 포함하는
통신 관리방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 네트워크 노드로부터 제 2 네트워크 노드로 RTS(request-to-send) 신호를 송신하는 단계와,
상기 제 2 네트워크 노드(12b)로부터 상기 제 1 네트워크 노드(12a)로 CTS RRTS(clear-to-send return-request-to-send) 신호를 송신하는 단계 － 상기 제 2 네트워크 노드(12b)는 상기 DFD 기법을 사용하여 동작중임 － 와,
상기 CTS RRTS 신호에 응답하여 데이터를 상기 제 1 네트워크 노드(12a)로부터 상기 제 2 네트워크 노드(12b)로 송신하는 단계와,
상기 CTS RRTS 신호에 응답하여 상기 제 1 네트워크 노드로부터 상기 제 2 네트워크 노드로 거부(deny) 신호 또는 CTS 신호를 송신하는 단계를 포함하는
통신 관리방법.
제 7 항에 있어서,
상기 제 1 네트워크 노드(12a)가 CTS 신호를 송신할 때, 데이터를 상기 제 2 네트워크 노드(12b)로부터 상기 제 1 네트워크 노드(12a)로 송신하는 단계를 포함함으로써, 상기 제 1 네트워크 노드(12)로부터 상기 제 2 네트워크 노드(12b)로의 데이터 송신은 상기 제 2 네트워크 노드(12b)로부터 상기 제 1 네트워크 노드(12a)로의 데이터 송신과 실질적으로 동시에 발생하는
통신 관리방법.
제 1 항에 있어서,
제 2 네트워크 노드(12b)로부터 상기 제 1 네트워크 노드(12a)에서 제 1 주파수의 입력 데이터 신호를 수신하는 단계와,
상기 제 1 주파수에서 마스킹 신호(masking signal)를 송신하는 단계와,
상기 수신된 입력 데이터 신호로부터 상기 마스킹 신호를 제거하는 단계를 포함하는
통신 관리방법.
제 1 항에 있어서,
제 2 네트워크 노드(62b)에 연결된 제 3 네트워크 노드(62d)를 사용하여 상기 제 1 네트워크 노드(62a)와 상기 제 2 네트워크 노드(62b) 간의 통신을 레코딩하는 단계를 포함하고,
상기 레코딩된 통신은 상기 제 1 네트워크 노드로부터 상기 제 2 네트워크 노드로의 제 1 송신과, 상기 제 2 네트워크 노드로부터 상기 제 1 네트워크 노드로의 제 2 송신(64d)을 포함하는
통신 관리방법.