KR101862285B1 - Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘 송신신호를 이용한 모바일 기기의 거리 추정 방법 - Google Patents

Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘 송신신호를 이용한 모바일 기기의 거리 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Bluetooth Low Energy(BLE)를 통한 송신신호를 이용하여 모바일 기기의 거리 추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다중경로 채널환경에서 모바일 기기(수신기)가 Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘(송신기)으로부터 교번 방식을 사용하여 수신한 애드버타이징 패킷(Advetising Packet)으로부터 RSSI(Received signal strength indication, 수신 신호 세기) 값을 측정하고, 이를 기반으로 송수신기 사이의 거리를 추정하는 방식에 관한 것이다.

Description

Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘 송신신호를 이용한 모바일 기기의 거리 추정 방법{Bluetooth Low Energy (BLE) Distance Estimation Method of Mobile Device Using Beacon Transmission Signal}
본 발명은 Bluetooth Low Energy(BLE)를 통한 송신신호를 이용하여 모바일 기기의 거리 추정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 다중경로 채널환경에서 모바일 기기(수신기)가 Bluetooth Low Energy(BLE) 비콘(송신기)으로부터 교번 방식을 사용하여 수신한 애드버타이징 패킷(Advetising Packet)으로부터 RSSI(Received signal strength indication, 수신 신호 세기) 값을 측정하고, 이를 기반으로 송수신기 사이의 거리를 추정하는 방식에 관한 것이다.
근거리 통신 기술인 블루투스 4.0 BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy) 기반의 패킷을 수신하는 모바일 기기(수신기) 사이의 거리를 추정하기 위해서는 RSSI(Received signal strength indication, 수신 신호 세기) 값을 사용하고 있다.
일반적으로, 수신신호 세기(RSSI) 기반의 거리 추정 방식은, 송신기로부터 수신한 수신신호 세기(RSSI) 샘플 값 측정 및 경로 손실 모델(Path Loss Model)의 적용을 통하여 송수신기 사이의 거리를 추정할 수 있다. 상기 경로 손실 모델(Path Loss Model)은 거리에 따른 신호의 경로 손실 정도를 정의할 수 있는 기준이 되는 것이다. 상기 경로 손실 모델((Path Loss Model)의 적용은, 송신기에서는 수신기에서 필요한 특정 기준 거리에서의 신호 세기의 레벨 정보를 미리 측정하여 애드버타이징 패킷(Advertising Packet)에 함께 송신해주고, 이를 수신한 수신기에서는 수신한 정보를 송수신기 간의 거리 추정에 사용할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 거리 추정 방식에는 여러 가지 요인에 의하여 거리 추정 오차가 발생할 수 있다. 우선, 첫째로, 실제 무선 채널의 환경은 시간에 따라 변하는 시변 채널이다. 예를 들어, 사람들의 움직임이 있을 수 있으며, 실내 공간의 배치 변화 혹은 여러 간섭 요인들이 존재할 수도 있다. 따라서, 오프라인에서 한 번의 특정 기준 거리에서의 신호 세기 측정은 채널의 시간에 따라 변하는 상황을 반영할 수 없으므로 오차를 발생시키는 요인이 될 수 있다.
둘째, 일반적으로 사용하는 경로 손실 모델(Path Loss Model)은 실제 채널의 모델이 아니라, 단지 통계적 특성이 실제 채널과 유사한 것이기 때문에 이를 이용하는 거리 추정 방식은 오차를 발생시킬 수 있다.
셋째, 무선 채널 환경에서, 신호가 시공간적으로 강도가 변하는 현상(Multipath Fading, 다중경로 페이딩)은 수신신호 세기(RSSI) 샘플 값을 측정하는데 오차 및 분산을 증가시키는 원인이 될 수 있으며, 무선 채널 환경 특성상 전파가 장애물 등에 막혀 전달이 제대로 이루어지지 않는 현상(Shadowing, 셰도잉)도 존재할 수 있다. 이는 수신신호 세기(RSSI)가 송신기와 수신기 사이의 거리에 따라 선형적으로 감소하는 것이 아니라 셰도잉(Shadowing)과 다중경로 페이딩(Multipath Fading)에 의하여 심한 흔들림 현상을 나타낼 수 있다. (도 1 참고)
실제 무선 채널 환경에서 수신 신호 세기(RSSI)는 셰도잉(Shadowing)이나 다중경로 페이딩(Multipath Fading)의 영향을 받아 급작스런 변화를 나타낼 수 있으며, 이와 같이, 변화의 크기가 심한 수신 신호가 존재하는 경우 거리 추정 성능을 저하시키는 원인이 된다. (도 2 참고)
본 발명은 상기 종래의 문제점에서, 송수신기 간의 거리 추정 오차를 발생시키는 여러 원인 중 다중경로 페이딩(Multipath Fading)로 인한 거리 추정 오차를 감소시키고자 수신신호 세기(RSSI)와 경로 손실 모델(Path Loss Model)을 이용한 거리 추정 기법에서 중요 요인으로 작용하는 평균 경로 손실(Mean Path Loss) 추정의 정확성을 향상시키는 방법을 제안하고자 한다.
수신신호 세기(RSSI) 기반의 거리 추정 시스템은, 송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 통하여 통신 연결하는 통신부; 상기 통신부를 통하여, 상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신부; 상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정부; 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여 상기 페이딩 영향 판단 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단부; 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기에서 입력되는 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기에서 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정부; 상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부에서 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성된다.
상기 페이딩 영향 판단부는, 상기 측정한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI) 차이를 산출하는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출부; 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이와 기 설정된 기준 값을 비교하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 기준 값 비교부; 를 포함하여 구성되며,
상기 기준 값 비교부는, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이내일 경우, 다중경로 페이딩의 영향이 없는 것으로 판단하며, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 상기 다중경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단하고, 상기 판단 결과를 상기 제어부로 출력한다.
상기 제어부는, 상기 기준 값 비교부로부터 입력되는 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부로 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값이 선택적으로 입력되도록 제어한다.
상기 거리 추정부는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부로부터 입력되는 수신신호 세기(RSSI) 값을 저장하는 메모리부; 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부로부터 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받는 입력부; 상기 제어부의 제어 신호에 따라, 상기 메모리에 저장된 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 상기 입력부로부터 입력되는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 중 선택적으로 경로 손실 추정부에 입력하는 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부; 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부로부터 입력되는 현재 페이딩 영향 판단 주기 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기의 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정하는 경로 손실 추정부; 상기 추정된 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 거리 측정부; 를 포함하여 구성된다.
수신신호 세기(RSSI)를 기반으로 하는 송신기와 수신기 간의 거리 추정 방법은 송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 이용하여 통신 연결하는 통신 연결단계;
상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신단계; 상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정단계; 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여, 현재 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단단계; 상기 페이딩 영향 판단에 따라, 상기 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 제어하는 제어단계; 상기 제어에 따라 선택된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정단계; 를 포함하여 구성된다.
상기 페이딩 영향 판단단계는, 상기 측정한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI)의 차이를 산출하는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출단계; 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI)의 차이와 기 설정된 기준 값을 비교하여 다중 경로 페이딩 영향 유무를 판단하는 기준 값 비교단계; 를 포함하여 구성되며,
상기 기준 값 비교단계는, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 내에 존재할 경우, 다중경로 페이딩의 영향이 없는 것으로 판단하며,
상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 상기 다중경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 단계는, 상기 페이딩 영향 판단 결과, 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단된 경우 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력하며, 상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 거리 추정단계는, 상기 제어에 따라 선택된 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정하는 경로 손실 추정단계; 상기 추정된 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 거리 측정단계; 를 포함하여 구성된다.
상기 페이딩 영향 판단 주기는, 상기 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기(Advertising Interval)를 합한 것으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 기 설정된 소정 범위는, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이인 것을 특징으로 하며, 상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이는, 송신기와 수신기 간의 링크 버짓(Link Budget)에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 경로 손실을 추정하는 것은, log-Distance 경로손실 모델을 적용하여 추정하며, 상기 log-Distance 경로손실 모델은,
Figure 112017009021015-pat00001
의 식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.
상기 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 것은,
Figure 112017009021015-pat00002
의 식에 적용하여 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 게시 주기는, 최대 채널의 상관시간(Coherence time) 을 2로 나눈 주기보다 짧게 설정하여 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 거리 추정 방법은, 기존의 거리 추정 시스템에 적용이 용이하며, 다중경로 페이딩(Multipath Fading)에 의한 영향 유무가 판단된 RSSI(수신 신호 세기) 값을 거리 추정에 적용함으로써 환경에 따른 오차 발생을 감소시킬 수 있다. 따라서, 송수신기 간의 보다 정확한 거리 추정이 가능하고, 이를 적용하여 개선된 위치 기반 서비스를 제공할 수 있다.
도 1 및 2는 실제 무선 채널 환경에서의 거리 변화에 따른 경로 손실 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 거리 추정 시스템을 간략하게 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 페이딩 영향 판단 주기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 링크 버짓의 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 거리 추정 방법을 간략하게 도시한 블록도이다.
도 7은 패킷 수신의 실시 예이다.
도 8은 본 발명에 따른 거리 추정 시스템의 동작을 도시한 도면이다..
도 9는 본 발명에 따른 거리 추정 방법의 전체적인 흐름을 나타내는 알고리즘이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 연결 구성을 두고 연결되어 있는 경우를 포함하며, “전기적으로 연결”되어 있는 경우뿐만 아니라 “유무선 네트워크 연결”도 포함할 수 있다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~(하는) 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”만을 의미하지는 않는다. “~(하는) 절차”의 경우도 마찬가지이다.
본 발명에 따른 수신신호 세기(RSSI) 기반의 거리 추정 시스템은,
송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 통하여 통신 연결하는 통신부;
상기 통신부를 통하여, 상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신부;
상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정부;
상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 상기 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단부;
상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기에서 입력되는 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기(Advertising Interval)에서 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정부;
상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부에서 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성될 수 있다.
송신기(100)는, 예를 들어, 근거리 통신 기술인 “블루투스 4.0/4.1/4.2” 규격의 비콘으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 수신기는, 예를 들어, 상기 송신기로부터 송신 신호를 수신하는“블루투스 4.0/4.1/4.2” 규격의 BLE 칩을 내장한 스마트 폰 또는 모바일 기기로 구성될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 거리 추정 시스템을 나타내는 도면이다.
상기 도 3a를 참고하면, 본 발명의 거리 추정 시스템은,
송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 통하여 통신 연결하는 통신부(210);
상기 통신부를 통하여, 상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신부(220);
상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230);
상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여 상기 페이딩 영향 판단 주기(Advertising Interval)의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단부(240);
상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Advertising Interval)에서 입력되는 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기에서 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정부(250);
상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부에서 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어하는 제어부(260); 를 포함하여 구성될 수 있다.
송신기(100)는 수신기(200)로 패킷을 송신하는 구성이다. 이 때, 송신하는 송신 패킷의 Payload에 특정 한 비트를 할당하여 상기 송신 패킷의 파워가 High Power 또는 Low Power 인지의 여부를 알려주는 패킷 파워 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 해당 비트가 “1”이면 High Power, “0”이면 Low Power로 제공할 수 있다.
상기와 같은 패킷 송신 방식은, 예를 들어, iBeacon과 같은 데이터 포맷 형식에 한 비트를 추가함으로써 구현할 수 있다.
통신부(210)는, 상기 송신기(100)와 수신기(200) 간의 통신 연결을 수행하는 구성일 수 있다. 상기 통신은, 예를 들어, 근거리 통신 기술인 블루투스 4.0/4.1/4.2 BLE를 통하여 연결됨으로써, 상기 송신기(예, 비콘)를 이용하여 신호를 주기적으로 송출하면 예를 들어, BLE(Bluetooth Low Energy) 4.0/4.1/4.2 칩을 내장하는 수신기(예, 모바일 기기) 는 상기 신호를 수신(검색)할 수 있다.
패킷 수신부(220)는, 상기 통신부(210)를 통하여 송신기(100)로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 구성일 수 있다.
상기 패킷 수신부(220)는 상기 송신기(100)로부터 패킷 수신 시, 상기 패킷 파워 정보를 함께 수신할 수 있다. 상기 수신한 상기 패킷 파워 정보를 이용하여 현재 게시 주기(Ti)에서 수신하는 패킷이 “High power packet”인지 “Low power packet”인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 패킷 파워 정보는 비트 형태로 제공 받을 수 있다. 상기 수신한 비트가, 예를 들어, “1”이면 High Power, “0”이면 Low Power로 판단할 수 있다. 따라서, 패킷 정보의 정확한 판단을 통하여 송신기(100)로부터 수신하는 게시 주기(Advertising Interval)와 수신한 패킷을 이용하여 추후 설명하는 페이딩 영향을 판단하는 페이딩 영향 판단 주기의 동기를 맞출 수 있다.
또한, 상기와 같은 방식을 통하여, 예를 들어, 상기 송신기(100)로부터 패킷을 수신할 시 페이딩의 영향으로 인하여 High power packet의 파워가 심하게 감쇄된 경우에도 수신하는 패킷이 “High power packet” 인지 혹은 “Low power packet 인지를 정확하게 판단하여 페이딩 영향을 판단하는 페이딩 영향 판단 주기 설정이 가능할 수 있다. 상기 페이딩 영향 판단 주기는 추후 상세히 설명하도록 한다.
상기 게시 주기(Advertising Interval)는, 최대 채널의 상관시간(Coherence Time)을2로 나눈 주기보다 짧게 설정할 수 있다. 따라서, 상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정될 수 있다.(도 6 참고)
예를 들어, 상기 채널의 상관시간(Coherence Tme)은 1/ (Doppler Frequency) 로 산출되는 200ms로 설정될 수 있다.
수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)는, 상기 패킷 수신부(220)에서 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising)의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)는 거리 추정부(250)과 연결되어, 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 상기 거리 측정부(250)로 전송할 수 있다. 이와 같은 동작은 추후 상세히 설명하도록 한다.
페이딩 영향 판단부(240)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 상기 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 페이딩 영향 판단부(240)는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출부(242) 및 기준 값 비교부(244)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수신신호 세기(RSSI) 산출부(242)는, 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 측정한 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI)의 차이를 산출할 수 있다.
상기 기준 값 비교부(244)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출부(242)에서 산출된 수신신호 세기(RSSI)의 차이와 기 설정된 기준 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 비교하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단할 수 있다.
다중 경로 페이딩의 영향 유무 판단은, 예를 들어, 상기 수신신호 세기(RSSI)의 차이가 기 설정된 소정 범위 내에 존재할 경우, 다중 경로 페이딩의 영향이 없는 것으로 판단할 수 있다.
반면, 상기 수신신호 세기(RSSI)의 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 다중 경로 페이딩의 영향으로 인해 수신신호 세기(RSSI)에 변화가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 상기 판단 결과를 제어부(260)로 전달할 수 있다.
상기 페이딩 영향 판단 주기는, 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기(Advertising Interval)를 합한 것으로 설정될 수 있다. 상기 각 게시 주기(Advertising Interval)에는 HPA(High Power Advertising) 패킷 또는 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 존재할 수 있다.
즉, 하나의 페이딩 영향 판단 주기(Ti)는 두 개의 게시 주기로 구성되는 것일 수 있다.
상기 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기를 합한 주기를 페이딩 영향 판단 주기로 설정함으로써 상기 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 두 개의 수신신호 세기(RSSI) 값이 측정될 수 있다.따라서, 상기 각 페이딩 영향 판단 주기에서 산출되는 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단할 수 있다.(도 4 참고)
여기서, 상기 기 설정된 소정 범위는, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이로 설정될 수 있으며, 상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이는, 송신기와 수신기 간의 링크 버짓(Link Budget)에 기반하여 설정되는 것일 수 있다.
상기 링크 버짓(Link Budget)은 무선 통신 시스템의 링크 설계에서 송수신이 완벽하게 이루어지도록 규격을 정하거나 조정하는 작업 또는 그 계산 결과일 수 있다.예를 들면, 규격상의 RSSI(수신신호 세기) 정확성은 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 레벨은 HPA(High Power Advertising) 패킷의 파워 레벨 대비 +-6dB이다. 따라서, 상기 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 레벨과 HPA(High Power Advertising) 패킷의 파워 레벨은 최소 6dB의 차이를 가져야 하며, 최대 값은 수신기의 감도 레벨(Sensitivity Level)로부터 페이딩 마진을 고려하여 결정하는 방식을 사용할 수 있다.
도 5를 참고하면, 예를 들어, 송신기(예, 비콘)가 최대 Tx 파워 레벨(=0dBm, a)로 브로드캐스팅하는 경우에 해당할 수 있으며, 수신기의 감도 레벨(Sensitivity Level, b)은, 열잡음에 의한 노이즈 플로어(Noise Floor)에 고주파 초단(RF Front-end)의 수신기 노이즈 지수와 규격에서 요구하는 비트 오류율(BER=0.1%)을 만족시키기 위한 GFSK(Gaussian Frequency ? Shfit Keying) 수신기의 최소 SNR(신호대잡음비)로부터 결정할 수 있다.
또한, 상기 Tx 파워 레벨(=0dBm, a)과 수신기의 감도 레벨(Sensitivity Level, b) 사이의 구간은 송수신기 간의 Bluetooth Low Energy(BLE) 시스템에 허용 가능한 경로 손실(Path Loss)과 다중경로 페이딩의 마진에 해당할 수 있다. 따라서, 상기 경로 손실(Path Loss)를 10m로 제한하고, HPA(High Power Advertising) 패킷의 파워 레벨을 최대 Tx 파워 레벨(=0dBm)(a)로 설정한다면, LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 레벨은 아래의 식 (1)과 같이 설정될 수 있다.
(식 1)
(Max. Tx Power Level - Path Loss at 10m) < Lower Power Level < (Rx Sensitivity Level + Fading Margin)
거리 추정부(250)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에서 입력되는 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정할 수 있다.
상기 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 가장 최근에 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 수신신호 세기(RSSI) 값이다.
도 3c를 참조하면, 상기 거리 추정부(250)는, 메모리부(251), 입력부(252), 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254), 경로 손실 추정부(256), 거리 측정부(258)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 메모리부(251)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 연결되어, 상기 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기 간격으로 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받아 저장하는 구성일 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 상기 메모리부(251)는 기준 값 비교부(244)의 페이딩 영향 판단에 따라, 상기 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 저장할 수 있다. 또한, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로, 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값으로 갱신하여 저장할 수 있다.
예를 들어, 상기 메모리부(251)와 수신신호 세기(RSSI) 값 측정부(230) 사이에 딜레이 버퍼(Delay Buffer)와 같은 구성을 배치하고, 상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라 상기 딜레이 버퍼의 출력의 온/오프를 제어할 수 있다.
예를 들어, 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 딜레이 버퍼의 출력을 온 상태로 제어하여, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값이 메모리부(251)에 저장된다.
반면, 페이딩 영향 판단을 받은 것으로 판단된 경우, 상기 딜레이 버퍼의 출력을 오프 상태로 제어하여, 상기 페이딩 영향 판단을 받은 것으로 판단된 주기에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값은 메모리부(251)에 저장되지 않는다.
이와 같은 과정을 통하여, 상기 메모리부(251)에는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향 판단을 받지 않은 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 갱신하여 저장할 수 있다.
상기 딜레이 버퍼를 제어하는 구성인 제어부(260)는 추후 상세히 설명하도록 한다.
상기 입력부(252)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받는 구성일 수 있다.
상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)는, 상기 메모리부(251)와 입력부(252)와 연결되어, 제어부(260)의 제어 신호에 따라 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값과 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값 중 선택하여 경로 손실 추정부(256)로 입력하는 구성일 수 있다.
예를 들면, 상기 제어부(260)에서 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택하는 제어 신호를 수신한 경우, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)는 메모리부(251)에 저장된 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 읽어온 후, 상기 경로 손실 추정부(256)로 입력할 수 있다.
반면, 상기 제어부(260)에서 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택하는 제어 신호를 수신한 경우, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)는 입력부(252)에 입력된 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 읽어온 후, 상기 경로 손실 추정부(256)로 입력할 수 있다.
상기 경로 손실 추정부(256)는, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)로부터 입력되는 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정할 수 있다.
상기 입력되는 수신신호 세기(RSSI) 값은, 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값일 수 있다.
여기서, 상기 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로, 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기를 의미할 수 있다.
즉, 상기 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값은, 현재 주기(Ti)를 기준으로, 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 의미할 수 있다.
상기 경로 손실(Path Loss) 추정은, 예를 들어, log-Distance 경로 손실 모델을 적용하여 추정할 수 있다. 상기 log-Distance 경로 손실 모델은, 실내 및 실외 환경에 적합한 모델로써, 이를 이용함으로써 거리 추정의 오차를 최소화할 수 있다.
상기 log-Distance 경로 손실 모델을 아래 수식 (식 2)와 같다.
(식 2)
Figure 112017009021015-pat00003
상기 (식 2)에서 N과 Xs는 실제 채널에 환경에 따라 변화하는 값일 수 있다.
상기 거리 측정부(258)는, 상기 경로 손실 추정부(256)에서 추정한 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정할 수 있다.
상기 송신기(100)와 수신기(200) 간의 거리 측정은, 예를 들어, 상기 log-Distance 경로 손실 모델 적용 시, 아래의 (식 3)을 이용하여 측정할 수 있다.
(식 3)
Figure 112017009021015-pat00004
이상, 설명한 바와 같이 상기 페이딩 영향 판단부(240)와 거리 추정부(250)가 수행하는 전체적인 과정을 아래의 수식 (식 4) ~ (식 7)과 같이 표현할 수 있다.
(식 4)
Figure 112017009021015-pat00005
(식 5)
Figure 112017009021015-pat00006
(식 6)
Figure 112017009021015-pat00007
(식 7)
Figure 112017009021015-pat00008
Figure 112017009021015-pat00009
제어부(260)는, 상기 페이딩 영향 판단부(240)의 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부(250)에서 현재 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 주기의 수신신호 세기(RSSI)을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 제어하는 구성일 수 있다.
상기 제어부(260)는, 예를 들어, 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩의 영향이 있는 것으로 판단된 판단 결과를 수신한 경우, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)가 경로 손실 추정부(256)로 이전 주기(Ti-n) 수신신호 세기(RSSI) 값 을 입력하도록 제어하는 이전 주기(Ti-n) 수신신호 세기 제어신호를 출력할 수 있다.
반면, 예를 들어, 상기 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)가 경로 손실 추정부(256)로 현재 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력하도록 제어하는 현재 주기(Ti) 수신신호 세기 제어신호를 출력할 수 있다.
즉, 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 이전 주기(Ti-n) 수신신호 세기 제어신호 또는 현재 주기(Ti) 수신신호 세기 제어신호를 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)로 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어부(260)는 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 결과를 수신한 경우, 상기 제어부(260)는 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 메모리부(251) 사이에 구성된 딜레이 버퍼에 온 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 상기 딜레이 버퍼 출력이 온 상태로 변환하여, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력될 수 있다.
반면, 상기 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩 영향을 받은 것으로 판단된 결과를 수신한 경우, 딜레이 버퍼에 오프 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 상기 딜레이 버퍼 출력이 오프 상태로 변환하여, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 상기와 같이, 제어부(260)가 딜레이 버퍼를 제어함으로써, 상기 메모리부(251)에는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향 판단을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값이 저장될 수 있다.
이와 같은 과정을 수행함으로써, 송신기(100)로부터 신호를 수신할 시 다중 경로 페이딩의 영향을 받아 변화가 발생한 수신신호 세기(RSSI) 값을 상기 송신기와 수신기 사이의 거리 측정에 사용하지 않음으로써, 상기 수신신호 세기(RSSI)를 이용한 송수신기 간의 거리 추정에서 발생하는 오차를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 수신신호 세기(RSSI)를 이용한 송수신기 간의 거리 측정 방법을 간략하게 도시한 블록도이다.
상기 도 6 a를 참조하면, 송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 이용하여 통신 연결하는 통신 연결단계(S100);
상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신단계(S200);
상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정단계(S300);
상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Advertising Interval)의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단단계(S400);
상기 페이딩 영향 판단에 따라, 상기 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 제어하는 신호를 출력하는 제어신호 출력단계(S500);
상기 출력된 제어신호에 따라 선택한 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정단계(S600); 를 포함하여 구성될 수 있다.
통신 연결단계(S100)는, 송신기(100)와 수신기(200) 간의 통신 연결을 수행하는 단계일 수 있다. 상기 통신은, 예를 들어, 근거리 통신 기술인 블루투스 4.0/4.1/4.2 BLE를 통하여 연결됨으로써, 상기 송신기(예, 비콘)를 이용하여 신호를 주기적으로 송출하면 예를 들어, BLE(Bluetooth Low Energy) 4.0/4.1/4.2 칩을 내장하는 수신기(예, 모바일 기기) 는 상기 신호를 수신(검색)할 수 있다.
상기 송신기(100)는 수신기(200)로 패킷을 송신하는 구성이다. 이 때, 송신하는 송신 패킷의 Payload에 특정 한 비트를 할당하여 상기 송신 패킷의 파워가 High Power 또는 Low Power인지의 여부를 알려주는 패킷 파워 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 해당 비트가 “1”이면 High Power, “0”이면 Low Power로 제공할 수 있다.
상기와 같은 패킷 송신 방식은, 예를 들어, iBeacon과 같은 데이터 포맷 형식에 한 비트를 추가함으로써 구현할 수 있다.
패킷 수신단계(S200)는, 수신기(200)에서 송신기(100)로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 단계일 수 있다.
상기 패킷 수신단계(S200)는, 상기 송신기(100)로부터 패킷 수신 시 패킷 파워 정보를 함께 수신할 수 있다. 상기 수신한 패킷 파워 정보를 이용하여 현재 게시 주기에서 수신하는 패킷이 “High power packet”인지 “Low power packet”인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 패킷 파워 정보는 비트 형태로 제공 받을 수 있다. 상기 수신한 비트가, 예를 들어, “1”이면 High Power, “0”이면 Low Power로 판단할 수 있다. 따라서, 패킷 정보의 정확한 판단을 통하여 송신기(100)로부터 수신하는 게시 주기(Advertising Interval)와 수신한 패킷을 이용하여 페이딩 영향을 판단하는 페이딩 영향 판단 주기의 동기를 맞출 수 있다.
또한, 상기와 같은 방식을 통하여, 예를 들어, 상기 송신기(100)로부터 패킷을 수신할 시 페이딩의 영향으로 인하여 High power packet의 파워가 심하게 감쇄된 경우에도 수신하는 패킷이 “High power packet” 인지 혹은 “Low power packet 인지를 정확하게 판단하여 페이딩 영향을 판단하는 페이딩 영향 판단 주기 설정이 가능할 수 있다.
상기 게시 주기(Advertising Interval)는, 최대 채널의 상관시간(Coherence Time)을2로 나눈 주기보다 짧게 설정할 수 있다. 따라서, 상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정될 수 있다.(도 6 참고)
예를 들어, 상기 채널의 상관시간(Coherence Tme)은 1/ (Doppler Frequency) 로 산출되는 200ms로 설정될 수 있다.
수신신호 세기(RSSI) 측정단계(S300)는, 상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 단계일 수 있다.
페이딩 영향 판단단계(S400)는, 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여, 현재 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 단계일 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상기 페이딩 영향 판단단계(S400)는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출단계(S410) 및 기준 값 비교단계(S420)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출단계(S410)는, 측정된 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI)의
차이를 상기 페이딩 영향 판단 주기의 주기 간격으로 산출할 수 있다.
상기 기준 값 비교단계(S420)는, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI)의 차이와 기 설정된 소정 범위를 비교하여 다중 경로 페이딩 영향 유무를 판단하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 상기 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 내에 존재할 경우, 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단할 수 있다.
반면, 상기 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단할 수 있다. 이 때, 상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단되면, 예를 들어, 제어부(260)로 상기 판단 결과를 전송할 수 있다.
상기 페이딩 영향 판단 주기는, 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기(Advertising Interval)를 합한 것으로 설정될 수 있다. 상기 각 게시 주기(Advertising Interval)에는 HPA(High Power Advertising) 패킷 또는 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 존재할 수 있다.
즉, 하나의 페이딩 영향 판단 주기(Ti)는 두 개의 게시 주기로 구성되는 것이다.
따라서, 상기 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기를 합한 주기를 페이딩 영향 판단 주기로 설정함으로써 상기 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 두 개의 수신신호 세기(RSSI) 값이 측정될 수 있다.따라서, 상기 각 페이딩 영향 판단 주기에서 산출되는 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단할 수 있다.(도 4 참고)
여기서, 상기 기 설정된 소정 범위는, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이로 설정될 수 있으며, 상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이는, 송신기와 수신기 간의 링크 버짓(Link Budget)에 기반하여 설정되는 것일 수 있다. (도 5, 식 1 참고)
상기 링크 버짓(Link Budget)은 무선 통신 시스템의 링크 설계에서 송수신이 완벽하게 이루어지도록 규격을 정하거나 조정하는 작업 또는 그 계산 결과일 수 있다.예를 들면, 규격상의 RSSI(수신신호 세기) 정확성은 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 레벨은 HPA(High Power Advertising) 패킷의 파워 레벨 대비 +-6dB이다. 따라서, 상기 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 레벨과 HPA(High Power Advertising) 패킷의 파워 레벨은 최소 6dB의 차이를 가져야 하며, 최대 값은 수신기의 감도 레벨(Sensitivity Level)로부터 페이딩 마진을 고려하여 결정하는 방식을 사용할 수 있다.
제어신호 출력단계(S500)는, 상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 제어하는 신호를 출력하는 단계일 수 있다.
에를 들면, 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
반면, 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단된 경우, 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어신호 출력단계(S500)는, 페이딩 영향 판단을 받지 않은 것으로 판단된 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값의 저장을 제어하는 제어신호를 출력할 수 있다. 설명의 이해를 위하여, 본 발명의 시스템을 들어 설명하면, 상기 제어부(260)에서 수행할 수 있다. 상기 제어부(260)는 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 결과를 수신한 경우, 상기 제어부(260)는 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 메모리부(251) 사이에 구성된 딜레이 버퍼에 온 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 상기 딜레이 버퍼 출력이 온 상태로 변환하여, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력될 수 있다.
반면, 상기 기준 값 비교부(244)에서 다중 경로 페이딩 영향을 받은 것으로 판단된 결과를 수신한 경우, 딜레이 버퍼에 오프 신호를 출력할 수 있다. 따라서, 상기 딜레이 버퍼 출력이 오프 상태로 변환하여, 상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)에서 메모리부(251)로 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 상기와 같이, 제어부(260)가 딜레이 버퍼를 제어함으로써, 상기 메모리부(251)에는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향 판단을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값이 저장될 수 있다.
여기서, 상기 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)는, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향 판단을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기를 의미할 수 있다.
즉, 상기 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 의미할 수 있다.
거리 추정단계(S600)는, 상기 출력된 제어 신호에 따라 선택된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 단계일 수 있다.
도 6c를 참조하면, 상기 거리 추정단계(S600)는 제어신호 수신단계(S610), 수신신호 세기(RSSI) 값 선택단계(S620), 경로 손실 추정단계(S630) 및 거리 측정단계(S640)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어신호 수신단계(S610)는, 상기 제어신호 출력단계(S500)에서 출력된 제어신호를 수신하는 단계일 수 있다. 상기 수신하는 제어신호는, 예를 들어, 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기 값을 선택하도록 하는 제어신호 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)의 수신신호 세기 값을 선택하도록 하는 제어신호일 수 있다.
상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택단계(S620)는, 상기 수신한 제어신호에 해당하는 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택하여 거리 추정에 사용할 수 있도록 하는 단계일 수 있다.
예를 들어, 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택하는 제어신호를 수신한 경우, 메모리부(251)에 저장된 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기 값을 선택하여 거리 추정부(260)로 입력할 수 있다.
반면, 현재 주기(Ti) 수신신호 세기 값을 선택하는 제어신호를 수신한 경우, 상기 입력부(252)에 입력된 현재 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기 값을 선택하여 거리 추정부(260)로 입력할 수 있다.
상기 경로 손실(Path Loss) 추정단계(S630)는, 상기 제어신호 출력단계(S620)에서 입력되는 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정하는 단계일 수 있다.
여기서, 상기 입력된 수신신호 세기 값은 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값일 수 있다.
상기 경로 손실 추정은, 예를 들어, log-Distance 경로 손실 모델을 적용하여 추정할 수 있다. (식 2 참조)
상기 거리 측정단계(S640)는, 상기 추정된 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 단계일 수 있다. 상기 거리 측정은, 예를 들어, log-Distance 경로 손실 모델 적용 시 (식 3)에 적용하여 송수신기 간의 거리를 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 송수신기 간의 거리 측정 시스템의 동작을 도시한 도면이다.
상기 도 8을 참조하면, 우선, 수신기(200)는 패킷 수신부(220)를 통하여 송신기(100)로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신할 수 있다. (S100, S200)
상기 패킷을 수신한 후, 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)는, 상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정할 수 있다. (S300)
여기서, 수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)는 거리 추정부(250)와 두 개의 경로로 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 경로를 통하여 상기 거리 추정부(250)의 메모리부(261)로 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정되는 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력할 수 있으며, 또 다른 하나의 경로를 통하여 상기 거리 추정부(250)의 입력부(262)로 현재 주기(Ti)에서 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력할 수 있다.
즉, 상기 메모리부(261)에는 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 저장할 수 있고, 상기 입력부(262)는 현재 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받는 구성일 수 있다.
상기 수신신호 세기(RSSI) 값을 측정한 후, 상기 페이딩 영향 판단부(240)는 상기수신신호 세기(RSSI) 측정부(230)와 연결된 두 개의 경로를 통하여 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받을 수 있다. 따라서, 상기 입력 받은 두 개의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 상기 수신신호 세기(RSSI)의 차이를 산출할 수 있으며, 상기 산출한 수신신호 세기(RSSI) 차이를 이용하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단할 수 있다.
예를 들어, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값이 소정의 범위 내에 존재할 경우, 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단할 수 있다.
반면, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값이 소정의 범위 이상일 경우, 상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단하고, 상기 판단 결과를 제어부(260)로 전송할 수 있다. (S410, S420)
상기 제어부(260)는, 수신한 판단 결과에 따라, 거리 추정에 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI)와 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI)를 선택적으로 사용할 수 있도록 제어신호를 출력할 수 있다.
예를 들어, 상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 제어부(260)는 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)가 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 경로 손실 추정부(256)로 입력하도록 제어할 수 있다.
반면, 상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단된 판단 결과를 수신한 경우, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)가 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 경로 손실 추정부(256)로 입력하도록 제어할 수 있다.(S500)_
따라서, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)는 제어부(260)의 제어에 따라, 이전 주기(T-i)의 수신신호 세기와 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기 값 중 선택적으로 경로 손실 추정부(256)로 입력할 수 있다.
여기서, 상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부(254)는 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기 값을 선택하는 제어신호를 수신할 경우, 상기 메모리부(251)에 저장된 이전 주기(T-i)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 읽어 들여 입력할 수 있고, 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택하는 제어신호를 수신한 경우, 상기 입력부(252)에 입력된 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값을 읽어 들여 입력할 수 있다.(S610, S620)
상기 거리 손실 추정부(256)는 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 경로 손실 추정을 할 수 있으며(S630), 상기 거리 측정부(258)는 상기 추정된 경로 손실을 이용하여 송신기와 수신기 간의 거리를 측정할 수 있다.(S640)
여기서, 상기 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값이다.
도 9는 본 발명에 따른 거리 추정의 전체적인 흐름도이다.
상기 도 9를 참조하면, S10 단계는, 송신기(100)와 수신기(200) 간의 통신 연결을 통하여 상기 수신기(200)는, 송신기(100)로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신할 수 있다.
또한, 상기 게시 주기(Advertising Interval)는, 최대 채널의 상관시간(Coherence time) 을 2로 나눈 주기보다 짧게 설정될 수 있다. 따라서, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정되는 것일 수 있다. (도 7 참고)
S20 단계는, 상기 S10 단계에서 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기마다 측정하는 단계일 수 있다.
상기 각 수신신호 세기(RSSI)를 측정한 후, 상기 측정한 수신신호 세기(RSSI)의 차이 값을 산출할 수 있으며, 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이 값과 기 설정된 소정 범위를 이용하여 페이딩 영향 판단 주기마다 각 주기의 다중경로 페이딩의 영향 유무를 판단(S30)할 수 있다.
예를 들면, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 값의 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 다중 경로 페이딩의 영향으로 인하여 수신신호 세기(RSSI)의 변화가 있는 것으로 판단하고, S32 및 S40 단계와 같이, 송수신기 간의 거리 추정에 현재 주기(Ti)의 수신신호 세기(RSSI) 값이 아닌 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 적용할 수 있다.
반면, 상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 값의 차이가 기 설정된 소정 범위 내에 존재하는 경우에는, S34 및 S40단계와 같이, 송수신기 간의 거리 추정에 현재 주기(Ti)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값을 적용할 수 있다.
여기서, 상기 이전 주기(Ti-n)의 수신신호 세기(RSSI) 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기(Ti)를 기준으로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기(Ti-n)에 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값이다.
따라서, 이와 같이, 송신기로부터 신호를 수신할 시 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 수신신호 세기(RSSI) 값을 제거하여 송신기와 수신기 간의 거리 추정에 사용(S40)함으로써, 상기 다중경로 페이딩의 영향으로 인한 수신신호 세기(RSSI)의 변화로 발생하는 거리 추정의 오차를 감소시킬 수 있다.
100: 송신기
200: 수신기
210: 통신부
220: 패킷 수신부
230: 수신신호 세기(RSSI) 측정부
240: 페이딩 영향 판단부
250: 거리 추정부
260: 제어부

Claims (18)

  1. 수신신호 세기(RSSI) 기반의 거리 추정 시스템에 있어서,
    송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 통하여 통신 연결하는 통신부;
    상기 통신부를 통하여, 상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신부;
    상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정부;
    상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여 상기 페이딩 영향 판단 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단부;
    상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부와 연결되어, 현재 페이딩 영향 판단 주기에서 입력되는 상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기에서 입력된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정부;
    상기 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부에서 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 수신신호 세기(RSSI) 값이 입력되는 것을 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되며,

    상기 게시주기(Advertising Interval)는, 최대 채널의 상관시간(Coherence time)을 2로 나눈 주기보다 짧게 설정하여 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정되는 것을 특징으로 하고,
    상기 페이딩 영향 판단 주기는, 상기 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기(Advertising Interval)을 합한 것으로 구성되는 것을 특징으로 하며,

    상기 거리 추정부는, 상기 수신신호세기(RSSI) 측정부로부터 입력되는 수신신호세기(RSSI) 값을 저장하는 메모리부; 를 포함하여 구성되고,
    상기 메모리부에 저장되는 수신신호세기 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기를 기준으로 가장 최근에 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 수신신호세기 값인 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 페이딩 영향 판단부는,
    상기 측정한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising)패킷의 수신신호 세기(RSSI) 차이를 산출하는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출부;
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이와 기 설정된 기준 값을 비교하여 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 기준 값 비교부; 를 포함하여 구성되며,

    상기 기준 값 비교부는,
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이내일 경우, 다중경로 페이딩의 영향이 없는 것으로 판단하며,
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 상기 다중경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단하고, 상기 판단 결과를 상기 제어부로 출력하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 기준 값 비교부로부터 입력되는 페이딩 영향 판단 결과에 따라, 상기 거리 추정부로 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값이 선택적으로 입력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 거리 추정부는,
    상기 수신신호 세기(RSSI) 측정부로부터 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 입력 받는 입력부;
    상기 제어부의 제어 신호에 따라, 상기 메모리에 저장된 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 상기 입력부로부터 입력되는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 중 선택적으로 경로 손실 추정부에 입력하는 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부;
    상기 수신신호 세기(RSSI) 값 선택부로부터 입력되는 현재 페이딩 영향 판단 주기 또는 이전 페이딩 영향 판단 주기의 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정하는 경로 손실 추정부;
    상기 추정된 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 거리 측정부; 를 포함하여 구성되며,

    상기 메모리부는, 현재 페이딩 영향 판단 주기를 기준으로, 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기에 측정된 수신신호세기 값으로 갱신하여 저장하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 기 설정된 소정 범위는, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이인 것을 특징으로 하며,
    상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이는, 송신기와 수신기 간의 링크 버짓(Link Budget)에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 경로 손실을 추정하는 것은,
    log-Distance 경로손실 모델을 적용하여 추정하며,

    상기 log-Distance 경로손실 모델은,
    Figure 112017009021015-pat00010

    의 식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 것은,
    Figure 112017009021015-pat00011

    의 식에 적용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 시스템.
  10. 수신신호 세기(RSSI)를 기반으로 하는 송신기와 수신기 간의 거리 추정 방법에 있어서,
    송신기와 BLE(Bluetooth Low Energy)를 이용하여 통신 연결하는 통신 연결단계;
    상기 송신기로부터 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷을 게시 주기(Advertising Interval) 간격으로 교번하여 수신하는 패킷 수신단계;
    상기 수신한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 각 수신신호 세기(RSSI) 값을 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 측정하는 수신신호 세기(RSSI) 측정단계;
    상기 측정된 수신신호 세기(RSSI) 값들을 이용하여, 현재 페이딩 영향 판단 주기의 각 주기마다 다중 경로 페이딩의 영향 유무를 판단하는 페이딩 영향 판단 단계;
    상기 페이딩 영향 판단에 따라, 상기 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값과 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 선택적으로 사용하여 거리 추정을 하도록 제어하는 제어단계;
    상기 제어에 따라 선택된 수신신호 세기(RSSI) 값을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 추정하는 거리 추정단계;
    를 포함하여 구성되며,

    상기 게시주기(Advertising Interval)는, 최대 채널의 상관시간(Coherence time)을 2로 나눈 주기보다 짧게 설정하여 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷이 동일한 채널의 특성을 겪도록 설정되는 것을 특징으로 하고,
    상기 페이딩 영향 판단 주기는, 상기 각 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 게시 주기(Advertising Interval)을 합한 것으로 구성되는 것는 특징으로 하며,

    상기 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호세기 값은, 현재 페이딩 영향 판단 주기를 기준으로 페이딩 영향을 받지 않은 것으로 판단된 가장 최근의 이전 주기에 측정된 수신신호세기 값인 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 페이딩 영향 판단단계는,
    상기 측정한 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 수신신호 세기(RSSI)의 차이를 산출하는 수신신호 세기(RSSI) 차이 산출단계;
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI)의 차이와 기 설정된 기준 값을 비교하여 다중 경로 페이딩 영향 유무를 판단하는 기준 값 비교단계; 를 포함하여 구성되며,

    상기 기준 값 비교단계는,
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 내에 존재할 경우, 다중경로 페이딩의 영향이 없는 것으로 판단하며,
    상기 산출된 수신신호 세기(RSSI) 차이가 기 설정된 소정 범위 이상일 경우, 상기 다중경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 페이딩 영향 판단 결과, 다중 경로 페이딩의 영향을 받은 것으로 판단된 경우 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력하며,
    상기 다중 경로 페이딩의 영향을 받지 않은 것으로 판단된 경우 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 거리 추정에 사용하도록 하는 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 거리 추정단계는,
    상기 제어에 따라 선택된 이전 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값 또는 현재 페이딩 영향 판단 주기의 수신신호 세기(RSSI) 값을 이용하여 경로 손실(Path Loss)을 추정하는 경로 손실 추정단계;
    상기 추정된 경로 손실(Path Loss)을 기반으로 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 거리 측정단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  14. 삭제
  15. 청구항 11항에 있어서,
    상기 기 설정된 소정 범위는, HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이인 것을 특징으로 하며,
    상기 HPA(High Power Advertising) 패킷과 LPA(Low Power Advertising) 패킷의 파워 차이는, 송신기와 수신기 간의 링크 버짓(Link Budget)에 기반하여 설정되는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 경로 손실을 추정하는 것은,
    log-Distance 경로손실 모델을 적용하여 추정하며,

    상기 log-Distance 경로손실 모델은,
    Figure 112017009021015-pat00012

    의 식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 송신기와 수신기 간의 거리를 측정하는 것은,
    Figure 112017009021015-pat00013

    의 식에 적용하여 측정하는 것을 특징으로 하는 송수신기 간의 거리 추정 방법.
  18. 삭제
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US11462064B2 (en) 2019-08-26 2022-10-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Distance measurement apparatus and distance measurement method

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US20150373749A1 (en) 2014-06-24 2015-12-24 Nokia Corporation Method, apparatus, and computer program product for improving security for wireless communication

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