KR101953607B1 - Backscatter system and uplink communication method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 상향링크 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 안테나가 구비된 태그를 이용하여 상향링크 통신에서 전송률을 향상시킬 수 있는 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 상향링크 통신 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근 모든 사물에 인터넷을 연결하는 사물 인터넷, 즉 IOT(Internet of Things) 기술이 주목받고 있다. IOT는 사물에 지능형 인터페이스 및 통신 프로토콜을 제공하여 사물이 네트워크에 통합되도록 하고, 사물 또는 환경의 변화 등을 자율적으로 감지하여 사용자의 요청에 대해 반응하도록 한다.Recently, the Internet of Things (IOT), which connects the Internet to all things, has attracted attention. The IOT provides intelligent interfaces and communication protocols to objects so that objects are integrated into the network, autonomously detects changes in objects or environments, and responds to user requests.
IOT 기술을 실현시키기 위해 요구되는 것으로는 지능형 인터페이스 및 통신 프로토콜의 구현, 그리고 모든 사물에 지능형 인터페이스를 제공하는 것 등이 있다. 그러나 모든 사물에 최신 스마트폰 등에서 사용되는 LTE(Long Term Evolution), 와이파이(Wi-Fi) 프로토콜 등을 지원할 수는 없으며, 무선 통신에 필요한 전력을 주기적으로 배터리를 통해 지원할 수도 없다.What is required to realize IOT technology is the implementation of intelligent interfaces and communication protocols, and the provision of intelligent interfaces to all objects. However, not all things can support LTE (Long Term Evolution), Wi-Fi protocol used in modern smart phones, etc., and the power required for wireless communication can not be periodically supplied through a battery.
이에 최근에는 주변의 Wi-Fi RF 신호를 수집하여 전력을 획득하는 백스캐터(backscatter) 기술과 접목하여 배터리 없는 장치의 정보를 전송하는 Wi-Fi 백스캐터(backscatter) 기술이 주목받고 있다. Wi-Fi 백스캐터 기술은 Wi-Fi AP(Access Point)로부터 전송되는 Wi-Fi 신호를 에너지원으로 통신에 사용함으로써 RFID 태그는 별도의 전력공급 장치 없이 통신할 수 있게 되는 IoT 분야에 유망한 기술이다.In recent years, Wi-Fi backscatter technology has been attracting attention because it is connected with backscatter technology that collects Wi-Fi RF signals and acquires power. Wi-Fi backscatter technology is a promising technology for the IoT field where the Wi-Fi signal transmitted from the Wi-Fi AP (Access Point) is used for communication as an energy source so that the RFID tag can communicate without a separate power supply .
상기 설명한 Wi-Fi 백스캐터 기술은 크게 3가지 기기들로 구성된다. Wi-Fi 신호를 발생시키는 Wi-Fi AP, AP로부터의 신호를 반사하여 자신의 신호를 전송하는 Wi-Fi 태그 그리고 태그의 정보를 수신받는 Wi-Fi 리더로 구성된다.The Wi-Fi backscatter technology described above is largely composed of three devices. A Wi-Fi AP that generates a Wi-Fi signal, a Wi-Fi tag that reflects signals from the AP to transmit its signal, and a Wi-Fi reader that receives the tag information.
Wi-Fi AP와 Wi-Fi 리더는 기존의 Wi-Fi 장치 중 하나이고 이에 따라 Wi-Fi 패킷의 송/수신이 가능하다. 태그는 단지 Wi-Fi AP로부터 발생된 신호를 반사하는 역할을 하게 되며, 신호를 반사시키면 ‘1’ 반사시키지 않으면 ‘0’의 정보를 의미한다. Wi-Fi 리더는 태그로부터 수신된 신호의 전력을 통해 태그에서 어떤 정보를 전송했는지 판단하게 된다. Wi-Fi APs and Wi-Fi readers are one of the existing Wi-Fi devices and therefore can send and receive Wi-Fi packets. The tag only reflects the signal generated from the Wi-Fi AP, and if it reflects the signal, it means '1'. The Wi-Fi reader determines what information has been transmitted from the tag through the power of the signal received from the tag.
그러나, 종래의 Wi-Fi 백스캐터 시스템에서는 태그에서 단일 안테나를 사용하여 ‘1’과‘0’의 정보를 전송하기 때문에, 상향 링크 전송 시 낮은 전송율을 가진다는 단점이 있다. However, in the conventional Wi-Fi backscatter system, since information of '1' and '0' is transmitted using a single antenna in a tag, there is a disadvantage that it has a low data rate in an uplink transmission.
관련 선행기술로는 한국등록특허 제825,362호(2008.04.28 공고)가 있다.A related prior art is Korean Patent No. 825,362 (published on April 28, 2008).
본 발명은 상향 링크 통신에서 데이터 전송률을 높이고, 신호 검출 성능을 향상시킬 수 있는 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 상향링크 통신 방법을 제공하는데 목적이 있다. An object of the present invention is to provide a backscatter system capable of enhancing data transmission rate and signal detection performance in uplink communication and an uplink communication method using the same.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법은, 액세스 포인트는 무선 신호를 브로드캐스팅하는 단계, 무전력 센서 노드는 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사시켜 정보를 전송하는 단계, 리더기는 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 검출된 제1 신호와 추정된 채널정보를 이용하여 나머지 신호를 검출하는 단계를 포함한다. A method for uplink communication using a backscatter system according to an embodiment of the present invention includes the steps of broadcasting a radio signal by an access point and a powerless sensor node transmitting a radio signal through a plurality of antennas The reader detects a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node and transmits the first signal using the estimated first signal and the estimated channel information to the remaining And detecting a signal.
바람직하게는, 상기 액세스 포인트는 무선 신호를 브로드캐스팅하는 단계 이후, 상기 무전력 센서 노드는 상기 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사하여 프리앰블 비트를 상기 리더기로 전송하는 단계, 상기 리더기는 상기 프리앰블 비트를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. Advantageously, the access point is further configured to: after broadcasting the wireless signal, the powerless sensor node reflecting the wireless signal through the plurality of antennas and transmitting a preamble bit to the reader, And setting a threshold value for discrimination of the information bits using the bits.
바람직하게는, 상기 임계값을 설정하는 단계는, 상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 1비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '1'일 때와 ' 0'일 때 각각에 대해, 전력 크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. Preferably, the step of setting the threshold value includes: when the preamble bits are '1' and '0', when the preamble bits are transmitted by one antenna at each antenna of the powerless sensor node, And a threshold value is set for each of them.
바람직하게는, 상기 임계값을 설정하는 단계는, 상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 2비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때와 ' 00'일 때 각각에 대해 전력크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하고, 상기 프리앰블 비트가 '01'일 때와 ' 10'일 때 각각에 대해 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때의 임계값과 ' 00'일 때의 임계값을 이용하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다. Preferably, the step of setting the threshold value comprises: when transmitting 2 bits at each antenna of the powerless sensor node, when the preamble bits are '11' and '00' And a threshold value when the preamble bit is '11' and a threshold value when the preamble bit is '00', respectively, for each of the preamble bits '01' and '10' And the threshold value is set by using the threshold value.
바람직하게는, 상기 나머지 신호를 검출하는 단계는, 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하는 단계, 상기 액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정하는 단계, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. Advantageously, the step of detecting the residual signal comprises the steps of: detecting a first signal having the highest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node; Estimating channel information from the signal, and calculating a difference signal between the estimated channel information and the signal based on the detected first signal to detect a remaining signal.
바람직하게는, 상기 가장 큰 전력의 제1 신호는, 상기 복수의 신호 각각의 전력 크기를 측정하여 검출 또는 무전력 센서 노드의 각 안테나로부터 수신되는 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여 검출될 수 있다. Advantageously, the first signal of the largest power can be detected by measuring the power magnitude of each of the plurality of signals and using the magnitude of the power of the preamble signal received from each antenna of the detected or null power sensor node.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호는, 상기 제1 신호를 전송한 무전력 센서 노드의 안테나와 리더기 사이에 추정된 채널에 의한 신호와 상기 액세스 포인트와 리더기 간에 추정된 채널에 의한 신호를 포함할 수 있다. Preferably, the estimated channel information and the signal based on the detected first signal are generated by a signal based on an estimated channel between an antenna and a reader of a power-free sensor node that transmits the first signal, Lt; RTI ID = 0.0 > channel. ≪ / RTI >
본 발명의 다른 실시예에 따른 백스캐터 시스템은 무선 신호를 브로드캐스팅하는 액세스 포인트, 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사시켜 정보를 전송하는 무전력 센서 노드, 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 검출된 제1 신호와 추정된 채널정보를 이용하여 나머지 신호를 검출하는 리더기를 포함할 수 있다. A backscatter system according to another embodiment of the present invention includes an access point for broadcasting a radio signal, a power-free sensor node for transmitting information by reflecting the radio signal through a plurality of antennas to which power of different sizes is allocated, And a reader for detecting a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node and detecting a remaining signal using the detected first signal and the estimated channel information.
바람직하게는, 상기 무전력 센서 노드는 상기 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사하여 프리앰블 비트를 상기 리더기로 전송하고, 상기 리더기는 상기 프리앰블 비트를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정할 수 있다. Preferably, the power-free sensor node reflects the radio signal through the plurality of antennas and transmits a preamble bit to the reader, and the reader sets a threshold for discriminating information bits using the preamble bit .
바람직하게는, 상기 리더기는 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정하며, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출할 수 있다. Advantageously, the reader detects a first signal of the highest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node, estimates channel information from the wireless signal received from the access point and the powerless sensor node And the remaining signal can be detected by subtracting the estimated channel information and the signal based on the detected first signal from the received signal.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치는 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나가 구비된 무전력 센서 노드로부터 복수의 신호를 수신하는 수신부, 액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 신호로부터 채널 정보를 각각 추정하는 채널 추정부, 상기 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출하는 신호 검출부를 포함할 수 있다. An apparatus for detecting signals in a backscatter system according to another embodiment of the present invention includes a receiver for receiving a plurality of signals from a powerless sensor node having a plurality of antennas allocated with different powers, A channel estimator for estimating channel information from a signal received from a powerless sensor node, a channel estimation unit for detecting a first signal having the largest power among the plurality of signals, And a signal detector for calculating a difference between the received signal and a remaining signal.
바람직하게는, 상기 장치는 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 프리앰블 신호를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정하는 임계값 설정부를 더 포함할 수 있다. The apparatus may further include a threshold value setting unit configured to set a threshold value for discrimination of information bits using the preamble signal received from the powerless sensor node.
바람직하게는, 상기 임계값 설정부는 상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 1비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '1'일 때와 ' 0'일 때 각각에 대해, 전력 크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정할 수 있다. Preferably, the threshold value setting unit averages all of the power magnitudes when the preamble bits are '1' and '0' when the antennas of the powerless sensor node transmit 1 bit at a time, The threshold value can be set individually.
바람직하게는, 상기 임계값 설정부는 상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 2비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때와 ' 00'일 때 각각에 대해 전력크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하고, 상기 프리앰블 비트가 '01'일 때와 ' 10'일 때 각각에 대해 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때의 임계값과 ' 00'일 때의 임계값을 이용하여 임계값을 각각 설정할 수 있다. Preferably, the threshold setting unit averages all of the power magnitudes when the preamble bits are '11' and '00' when transmitting 2 bits at each antenna of the powerless sensor node, And a threshold value when the preamble bit is '11' and a threshold value when the preamble bit is '00' for each of the preamble bits '01' and '10' Respectively.
바람직하게는, 상기 신호 검출부는 상기 복수의 신호 각각의 전력 크기를 측정하여 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출 또는 무전력 센서 노드의 각 안테나로부터 수신되는 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출할 수 있다. Preferably, the signal detector measures a power level of each of the plurality of signals and detects a first signal having the largest power or a power level of a preamble signal received from each antenna of the powerless sensor node, It is possible to detect the first signal.
바람직하게는, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호는, 상기 제1 신호를 전송한 태그의 안테나와 리더기 사이에 추정된 채널에 의한 신호와 상기 액세스 포인트와 리더기 간에 추정된 채널에 의한 신호를 포함할 수 있다. Preferably, the estimated channel information and the signal based on the detected first signal are transmitted between a signal by an estimated channel between an antenna of a tag that transmits the first signal and a reader, Lt; RTI ID = 0.0 > channel. ≪ / RTI >
본 발명에 따르면, 백스캐터 시스템에서 무전력 센서 노드의 복수의 안테나 각각에 서로 다른 전력을 할당함으로써, 상향 링크 통신 시 데이터 전송률을 향상시키는 효과가 있다. According to the present invention, different power is allocated to each of the plurality of antennas of the powerless sensor node in the backscatter system, thereby improving the data transmission rate in the uplink communication.
또한, 본 발명에 따르면, 무전력 센서 노드가 전력 차이를 두고 신호를 전송함으로써, 전체적으로 전력 소모를 감소시키는 효과가 있다. Further, according to the present invention, the powerless sensor node transmits a signal with a power difference, thereby reducing power consumption as a whole.
또한, 본 발명에 따르면, 리더기가 무전력 센서 노드로부터 수신된 신호들 중에서 가장 큰 전력을 가지는 안테나의 신호를 먼저 검출하고, 먼저 검출된 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출함으로써, 신호 검출 성능은 물론 전송률을 향상시키는 효과가 있다. According to the present invention, a reader first detects a signal of an antenna having the largest power among signals received from a powerless sensor node, and detects a remaining signal using the detected signal first, There is an effect of improving the transmission rate.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다. The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and various effects can be included within the scope of what is well known to a person skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전력 센서 노드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 리더기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 3에 도시된 신호 검출부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템에서 상향 링크 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래의 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 에러 성능 비교를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템에서 무전력 센서 노드의 각 안테나에 와 의 전력이 할당된 경우의 성능 그래프를 나타낸다.
도 8은 종래의 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 전송율을 보여주는 그래프이다. 1 is a diagram illustrating a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a powerless sensor node according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram for explaining a reader according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining the signal detecting unit shown in FIG.
5 is a diagram for explaining an uplink communication method in a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a comparison of error performance between a conventional backscatter system and a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a backscatter system according to an embodiment of the present invention. Wow Of power is allocated to each of the nodes.
8 is a graph showing a data rate of a conventional backscatter system and a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 백스캐터 시스템은 무전력 센서노드(100), 리더기(200), 액세스 포인트(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a backscatter system includes a
액세스 포인트(300)(Access Point;AP)는 일반적인 무선 공유기에 해당될 수 있으며, 주변의 기기에 무선신호(Wi-Fi 패킷)를 전송하여 무선 인터넷 연결을 제공한다. 무선 인터넷이란 통상의 Wi-Fi에 해당될 수 있으며, 액세스 포인트(300)는 Wi-Fi 헬퍼(Helper)로 사용되는 Wi-Fi 무선 공유기를 의미할 수 있다. 물론 무선 인터넷은 반드시 Wi-Fi 개념으로 한정되지 않는다.The access point 300 (Access Point) may correspond to a general wireless router, and transmits a wireless signal (Wi-Fi packet) to peripheral devices to provide a wireless Internet connection. The wireless Internet may be a conventional Wi-Fi, and the
액세스 포인트(300)는 무선 신호(ex, Wi-Fi 패킷)를 주변에 브로드캐스트(broadcast)한다. 이에 따라 무선 신호는 리더기(200) 및 무전력 센서노드(100)에 모두 전송된다. The
무전력 센서 노드(100)는 미세 전력으로 동작하며 배터리가 없기 때문에 Wi-Fi와 같이 전력 소모가 많은 무선 통신이 어렵지만, 리더기(200)를 매개로 하여 인터넷에 연결될 수 있으며 이를 통해 사물 인터넷의 구현이 가능하게 된다.Since the
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.The
일반적인 백스캐터 시스템에서 리더기(200)는 무전력 센서 노드(100)에게 하향 링크(Down Link)를 통해 정보를 전송 또는 요청할 수 있고, 무전력 센서노드(100)는 그에 대한 응답을 상향 링크(Up Link)를 통해 리더기(200)로 전송할 수 있다.In a typical backscatter system, the
본 발명의 실시예의 경우, 상향 링크(Uplink)에서 데이터 전송률을 향상시키기 위하여, 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나를 가지는 무전력 센서노드(100)를 포함한다. 무전력 센서 노드(100)는 복수의 안테나를 가지므로, 신호의 송수신 경로 상에 다중의 채널 환경이 존재하게 된다.In the embodiment of the present invention, to improve the data rate in the uplink, the power-
또한, 무전력 센서노드(100)는 복수의 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당하고, 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나를 통해 액세스 포인트(300)로부터 수신받은 무선 신호를 반사시켜 정보를 전송한다. 즉, 무전력 센서노드(100)는 리더기(200)로 보낼 정보를 액세스 포인트(300)로부터 받은 무선 신호에 실어 전송한다. 이때, 무전력 센서 노드(100)는 동일한 신호를 복수의 안테나를 통해 리더기(200)로 전송할 수 있다. The
리더기(200)는 액세스 포인트(300)로부터 수신한 무선 신호를 무전력 센서노드(100)가 읽을 수 있는 신호로 변조하여 전송할 수 있으며, 이를 통해 무전력 센서 노드(100)에 인터넷 연결성을 제공함으로써 사물 인터넷이 구현될 수 있다. 이러한 리더기(200)는 통상의 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드, 노트북 등과 같이 무선 인터넷 기능(Wi-Fi 기능)이 내장된 사용자 단말에 해당될 수 있다.The
리더기(200)에는 액세스 포인트(300)가 전송한 무선 신호와 무전력 센서노드(100)가 반사시킨 무선 신호가 함께 수신될 수 있는데, 리더기(200)는 액세스 포인트(300)와 무전력 센서노드(100)로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정한다. 즉, 리더기(200)는 두 가지의 경로(액세스 포인트~리더기, 액세스 포인트~무전력 센서노드~리더기)를 통하여 수신한 무선 신호를 이용하여 두 가지 경로를 포함한 채널 정보를 추정할 수 있다. The
리더기(200)는 무전력 센서노드(100)의 복수의 안테나로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 추정된 채널정보와 제1 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출한다. 즉, 리더기(200)는 액세스 포인트(300)와 무전력 센서노드(100)로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정하고, 무전력 센서 노드(100)로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출한다. 무전력 센서 노드(100)는 전력 차이를 두고 동일한 신호를 전송하므로, 리더기(200)는 전력 크기가 서로 다른 복수의 동일한 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출할 수 있다. 이때, 리더기(200)는 무전력 센서 노드(100)로부터 수신되는 복수의 신호 각각의 전력 크기를 측정하여, 가장 전력 크기가 큰 제1 신호를 선택할 수 있다. 또한, 리더기(200)는 상향 링크 통신 이전에, 무전력 센서노드(100)의 각 안테나로부터 수신한 각 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여, 전력 크기가 가장 큰 제1 신호를 검출할 수도 있다. 전력 크기가 가장 큰 제1 신호가 검출되면, 리더기(200)는 추정된 채널 정보와 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출할 수 있다. The
상술한 바와 같이 리더기(200)는 가장 전력이 큰 안테나로부터 전송된 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출하므로, 무전력 센서 노드(100)의 복수의 안테나로부터 전송된 신호를 모두 검출할 필요가 없고, 이로 인해 신호 검출 성능이 향상되는 효과가 있다. As described above, the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무전력 센서 노드를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a powerless sensor node according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무전력 센서노드(100)는 복수의 안테나(110)에 서로 다른 전력을 할당하는 전력 할당부(120)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the
무전력 센서 노드(100)는 복수의 안테나(110)를 가지므로, 신호의 송수신 경로 상에 다중의 채널 환경이 존재하게 된다.Since the
전력 할당부(120)는 복수의 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당하여, 각 안테나가 서로 다른 크기의 전력으로 신호를 전송하도록 한다. 이때, 무전력 센서노드(100)의 전력 소모량을 고려하여 각 안테나에 할당되는 전력을 미리 세팅하는 것이 바람직하므로, 전력 할당부(120)는 서로 다른 크기의 전력이 할당된 안테나를 미리 세팅할 수 있다. The
무전력 센서노드(100)는 백스캐터 기술을 통해 전력을 사용하므로, 전력 제한이 있다. 따라서, 무전력 센서노드(100)의 복수의 안테나에 적합한 전력을 할당할 필요가 있고, 이러한 필요로 각 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당할 수 있다.
예를 들어, 제1 안테나 및 제2 안테나가 구비된 경우, 전력 할당부(120)는 제1 안테나에 , 제2 안테나에 의 전력을 할당할 수 있다. For example, when the first antenna and the second antenna are provided, the
이처럼, 무전력 센서노드(100)는 전력 차이를 두고 신호를 전송함으로써, 전체적으로 전력 소모를 감소시킬 수 있다. 이때, 복수의 안테나를 통해 백스캐터링이 동시에 이루어진다.As described above, the
도 3은 본 발명의 일 실시에에 따른 리더기의 구성을 나타낸 도면, 도 4는 도 3에 도시된 신호 검출부를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a reader according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining a signal detector shown in FIG.
도 3을 참조하면, 리더기(200)는 수신부(미도시), 임계값 설정부(210), 채널 추정부(220), 신호 검출부(230)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
수신부는 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나가 구비된 무전력 센서 노드로부터 복수의 신호를 수신한다. 여기서, 수신부는 예컨대, 안테나일 수 있다. The receiving unit receives a plurality of signals from the powerless sensor node having a plurality of antennas to which power of different sizes is allocated. Here, the receiving unit may be, for example, an antenna.
임계값 설정부(210)는 무전력 센서 노드와의 초기 통신 과정에서 무전력 센서 노드가 보내게 되는 프리앰블 신호의 수신 전력을 활용하여 임계값을 설정한다. 프리앰블 신호는 무전력 센서 노드와 리더기(200) 간에 기 약속된 신호, 쉽게 말해 미리 알고 있는 신호를 의미한다. The threshold
무전력 센서 노드는 실질적인 상향 링크 통신 이전에, 리더기(200)로 프리앰블(preamble) 신호를 전송하고, 임계값 설정부(210)는 무전력 센서 노드로부터 수신한 프리앰블 신호를 기초로 임계값을 설정한다. 즉, 무전력 센서 노드는 서로 다른 크기의 전력이 할당된 복수의 안테나를 통해 무선신호를 반사시켜 프리앰블 신호를 리더기(200)로 전송한다. 그러면, 임계값 설정부(210)는 프리앰블 신호를 이용하여 각 안테나에 실리는 정보 비트의 판별을 위한 각각의 임계값을 설정할 수 있다. The powerless sensor node transmits a preamble signal to the
임계값 설정부(210)는 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 1비트씩 정보를 전송하는 경우, 프리앰블 비트가 '1'일 때와 ' 0'일 때 각각에 대해, 동일 인덱스의 서브 캐리어 간의 전력 크기를 비교하고, 비교에 의해 선택된 전력 크기들을 모두 평균하여 임계값을 설정할 수 있다. When transmitting information by 1 bit in each antenna of the powerless sensor node, the threshold
예를 들어, 프리앰블 비트가 '10101010'인 경우, 임계값 설정부(210)는 아래 기재된 수학식 1을 이용하여 임계값()을 산출할 수 있다. For example, when the preamble bit is '10101010', the
여기서, 는 임계값이고, 는 프리앰블 비트에 해당하는 전력 크기일 수 있다. here, Is a threshold value, May be a power magnitude corresponding to a preamble bit.
또한, 임계값 설정부(210)는 무전력 센서노드(100)의 각 안테나에서 2비트씩 정보를 전송하는 경우, 프리앰블 비트가 '11'일 때와 ' 00'일 때 각각에 대해 전력크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하고, 프리앰블 비트가 '01'일 때와 ' 10'일 때 각각에 대해 프리앰블 비트가 '11'일 때의 임계값과 ' 00'일 때의 임계값을 이용하여 임계값을 각각 설정할 수 있다.In addition, when transmitting information by 2 bits in each antenna of the power-
예를 들어, 프리앰블 비트가 '10101010'이고, 무전력 센서노드(100)의 각 안테나가 2비트씩 전송하는 경우, 임계값 설정부(210)는 아래 기재된 수학식 2를 이용하여 임계값을 산출할 수 있다. For example, if the preamble bit is '10101010' and each antenna of the
채널 추정부(220)는 액세스 포인트와 무전력 센서노드로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정한다. 즉, 채널 추정부(220)는 두 가지의 경로(액세스 포인트~리더기, 액세스 포인트~무전력 센서노드~리더기)를 통하여 수신한 무선 신호를 이용하여 두 가지 경로를 포함한 채널 정보를 추정할 수 있다. The
예를 들어, 무전력 센서노드에 제1 안테나 및 제2 안테나를 구비된 경우, 채널 추정부(220)는 제1 안테나와 리더기 간의 채널1(htr1), 제2 안테나와 리더기 간의 채널2(htr2)를 추정할 수 있다. For example, when the power-free sensor node is provided with a first antenna and a second antenna, the
신호 검출부(230)는 무전력 센서 노드의 복수의 안테나로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 추정된 채널정보와 제1 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출한다. 즉, 신호 검출부(230)는 무전력 센서 노드로부터 수신받은 신호들의 전력 크기를 측정하고, 측정된 전력 크기가 가장 큰 제1 신호를 검출한다. 이때, 신호 검출부(230)는 상향 링크 통신 이전에, 무전력 센서노드의 각 안테나로부터 수신한 각 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여, 전력 크기가 가장 큰 제1 신호를 검출할 수도 있다. 가장 큰 전력의 제1 신호가 검출되면, 신호 검출부(230)는 추정된 채널 정보와 제1 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출할 수 있다. The
이하, 무전력 센서 노드가 두 개의 안테나를 구비한 경우 신호 검출부(230)가 신호를 검출하는 방법에 대해 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a method in which the
리더기(200)는 액세스 포인트와 무전력 센서 노드로부터 무선 신호를 수신한다. 따라서, 리더기(200)가 수신한 모든 신호(yreader(t))는 아래 기재된 수학식 3과 같은 신호일 수 있다. The
여기서, (t)는 리더기에서 수신받은 신호, 는 액세스 포인트로부터 발생한 신호, har(t)는 액세스 포인트와 리더기 사이의 채널, hat(t)는 액세스 포인트와 무전력 센서노드(100) 사이의 채널, htr1 은 무전력 센서노드의 제1 안테나와 리더기 사이의 채널, htr2 은 무전력 센서노드의 제2 안테나와 리더기 사이의 채널, 는 평균이 '0'이고 분산이 인 AWGN(Additive White Gaussian Noise)잡음을 의미한다. AP신호는 액세스 포인트로부터 수신한 신호이고, 태그신호는 무전력 센서노드 각각의 안테나로부터 수신한 신호일 수 있다. 는 무전력 센서 노드의 각각의 안테나에서 신호를 반사시킬 때 '1', 신호를 반사시키지 않을 때 '0'으로, 그 값은 임계값을 통해 판단될 수 있다. 예를 들어, 무전력 센서 노드가 하나의 패킷 당 하나의 비트를 전송하는 경우, 리더기(200)는 무전력 센서 노드가 백스캐터링한 신호의 크기(전력 크기)를 기 설정된 임계값과 비교하여, 임계값 이상이면 '1'의 비트, 임계값 미만이면 '0'의 비트로 를 판단할 수 있다. 또한, 무전력 센서노드가 하나의 패킷 당 두개의 비트를 전송하는 경우, 리더기(200)는 무전력 센서노드의 각 안테나로부터 수신한 신호의 전력 크기를 임계값과 비교하여, 가 '00', '01', '10' 또는 '11'인지 판단할 수 있다. here, (t) is the signal received by the reader, The second signal, h ar (t) is between the access between the point and the reader channel, h at (t) is the access point and the
신호 검출부(230)는 무전력 센서 노드의 복수의 안테나를 통해 수신되는 복수의 신호 중에서 전력이 가장 큰 제1 신호()를 검출한다. 즉, 신호 검출부(230)는 무전력 센서 노드로부터 수신받은 신호들의 전력 크기를 측정하고, 전력 크기가 가장 큰 안테나로부터 전송된 제1 신호()를 검출할 수 있다. The
가장 큰 전력의 제1 신호가 검출되면, 신호 검출부(230)는 제1 신호와 액세스 포인트와 리더기간에 추정된 채널, 전력이 가장 큰 안테나의 신호를 전송한 제1 안테나와 리더기간에 추정된 채널에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 두번째 신호를 검출할 수 있다. 즉, 신호 검출부는 아래 기재된 수학식 4를 이용하여 제2 신호(y2(t))를 검출할 수 있다. When the first signal of the largest power is detected, the
여기서, yreader(t)는 리더기가 수신한 모든 신호(수학식 1에 해당하는 신호), 는 먼저 검출된 제1 신호, 는 액세스 포인트와 리더기 간에 추정된 채널, 는 액세스 포인트와 태그 간에 추정된 채널, 태그의 제1 안테나와 리더기 사이에 추정된 채널을 의미할 수 있다. 는 액세스 포인트와 리더기간에 추정된 채널에 의한 신호, 는 태그의 제1 안태나와 리더기 간에 추정된 채널에 의한 신호를 의미한다. Here, y reader (t) represents all the signals received by the reader (corresponding to Equation (1)), The first signal detected first, Is an estimated channel between the access point and the reader, Is the estimated channel between the access point and the tag, And may be an estimated channel between the first antenna of the tag and the reader. A signal due to the channel estimated by the access point and the reader period, Denotes a signal due to a channel estimated between the first mode of the tag and the reader.
수학식 4에서 액세스 포인트에 의한 간섭신호를 고려하기 위해 액세스 포인트와 리더기간에 추정된 채널에 의한 신호를 기 수신된 신호에서 차연산 할 수 있다. .In Equation (4), the signal due to the channel estimated by the access point and the interrogator can be subtracted from the received signal to account for the interference signal caused by the access point. .
상기와 같이 신호 검출부(230)는 가장 전력이 큰 안테나로부터 전송된 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출하므로, 무전력 센서노드의 복수의 안테나로부터 전송된 신호를 모두 검출할 필요가 없고, 이로 인해 신호 검출 성능이 향상되는 효과가 있다. As described above, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템에서 상향 링크 통신 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining an uplink communication method in a backscatter system according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 액세스 포인트(300)는 무선신호를 브로드캐스팅한다(S510). 즉, 액세스 포인트(300)는 무선 신호를 주변의 리더기(200)와 무전력 센서 노드(100)로 전송한다. Referring to FIG. 5, the
단계 S510이 수행되면, 무전력 센서노드(100)는 구비된 복수의 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당하여 무선 신호를 반사시킨다(S520). 즉, 무전력 센서노드(100)는 액세스 포인트(300)로부터 수신한 무선신호에 리더기(200)에 보낼 정보를 실어 리더기(200)에 전송할 수 있다. When step S510 is performed, the
단계 S520이 수행되면, 리더기(200)는 무전력 센서노드(100)로부터 수신되는 복수의 신호들의 채널 정보를 각각 추정하고(S530), 복수의 수신 신호 중에서 가장 큰 전력을 가지는 신호를 선택한다(S540). 즉, 무전력 센서노드(100)는 서로 다른 크기의 전력으로 신호를 전송하므로, 리더기(200)는 가장 큰 전력의 신호를 선택할 수 있다. 이때, 리더기(200)는 수신 신호에 포함된 프리앰블의 전력 크기를 활용하여 가장 큰 전력의 신호를 선택할 수 있다.When step S520 is performed, the
여기서는, 채널 추정 후, 신호를 선택하는 것으로 설명하였으나, 단계 S530과 단계 S540의 순서는 바뀌어도 무방하다. Although it has been described herein that the signal is selected after the channel estimation, the order of steps S530 and S540 may be changed.
단계 S540이 수행되면, 리더기(200)는 추정된 채널정보와 검출된 신호를 이용하여 나머지 신호를 검출한다(S550). 즉, 리더기(200)는 검출된 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출할 수 있다. 이때, 리더기(200)는 액세스 포인트(300)에 의한 간섭신호를 고려하기 위해 액세스 포인트(300)와 리더기(200)간에 추정된 채널에 의한 신호를 기 수신된 신호에서 차 연산할 수 있다. When step S540 is performed, the
도 6은 종래의 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 에러 성능 비교를 나타낸 그래프이다. 성능비교는 무전력 센서노드(100)와 리더기 사이의 거리가 1m, 3m, 5m인 상황이고, 태그의 각 안테나에 와 의 전력이 할당된 경우이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 백스캐터 시스템에서 더 큰 전력을 할당한 첫 번째 안테나의 성능은 기존 백스캐터 시스템보다 우수하지만, 더 적은 전력을 할당한 두 번째 안테나의 성능은 기존 백스캐터 시스템보다 성능이 열화 된 것을 알 수 있다.6 is a graph showing a comparison of error performance between a conventional backscatter system and a backscatter system according to an embodiment of the present invention. In the performance comparison, the distance between the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 백스캐터 시스템에서 태그의 각 안테나에 와 의 전력이 할당된 경우의 성능 그래프를 나타낸다. 도 5에 비해 각각의 안테나에서의 전력 차이가 더 크기 때문에 첫 번째 안테나의 신호검출 성능이 향상된 것을 알 수 있다.FIG. 7 is a block diagram of a backscatter system according to an embodiment of the present invention. Wow Of power is allocated to each of the nodes. It can be seen that the signal detection performance of the first antenna is improved because the power difference in each antenna is larger than in FIG.
도 8은 종래의 백스캐터 시스템과 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 시스템의 전송율을 보여주는 그래프이다. 도 8을 참조하면, 종래의 백스캐터 시스템에 비해 다중 안테나를 사용함으로써 더 높은 전송율을 가지는 것을 알 수 있다. 8 is a graph showing a data rate of a conventional backscatter system and a backscatter system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, it can be seen that a higher data rate is obtained by using multiple antennas as compared with the conventional backscatter system.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.The above-described embodiments of the present invention can be embodied in a general-purpose digital computer that can be embodied as a program that can be executed by a computer and operates the program using a computer-readable recording medium.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 를 포함한다.The computer readable recording medium includes a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), optical reading medium (e.g., CD ROM, DVD, etc.).
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
100 : 무전력 센서 노드
110 : 안테나
120 : 전력 할당부
200 : 리더기
210 : 임계값 설정부
220 : 채널 추정부
230 : 신호 검출부
300 : 액세스 포인트100: No power sensor node
110: antenna
120: Power allocation unit
200: reader
210: threshold value setting unit
220: channel estimation unit
230: Signal detector
300: access point
Claims (16)
무전력 센서 노드는 복수의 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당하고, 상기 복수의 안테나 각각이 상기 할당된 서로 다른 크기의 전력으로 상기 무선 신호를 반사시켜 정보를 전송하는 단계; 및
리더기는 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 검출된 제1 신호와 추정된 채널정보를 이용하여 나머지 신호를 검출하는 단계
를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
The access point broadcasting a radio signal;
The powerless sensor node allocates power of different magnitudes to a plurality of antennas and each of the plurality of antennas reflects the wireless signal with the allocated power of different sizes to transmit information; And
The reader detects a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node and detects a remaining signal using the detected first signal and the estimated channel information
And transmitting the uplink data to the base station.
상기 액세스 포인트는 무선 신호를 브로드캐스팅하는 단계 이후,
상기 무전력 센서 노드는 상기 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사하여 프리앰블 비트를 상기 리더기로 전송하는 단계; 및
상기 리더기는 상기 프리앰블 비트를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the access point is configured to, after broadcasting the wireless signal,
Wherein the powerless sensor node reflects the radio signal through the plurality of antennas and transmits a preamble bit to the reader; And
Wherein the reader further comprises a step of setting a threshold for discrimination of information bits using the preamble bit.
상기 임계값을 설정하는 단계는
상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 1비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '1'일 때와 ' 0'일 때 각각에 대해, 전력 크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
3. The method of claim 2,
The step of setting the threshold value
The thresholds are set by averaging all the power magnitudes when the preamble bits are '1' and when the preamble bits are '0', when the antennas of the powerless sensor node transmit 1 bit at a time, Uplink communication method using a backscatter system.
상기 임계값을 설정하는 단계는
상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 2비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때와 ' 00'일 때 각각에 대해 전력크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하고, 상기 프리앰블 비트가 '01'일 때와 ' 10'일 때 각각에 대해 상기 프리앰블 비트가 '11'일 때의 임계값과 ' 00'일 때의 임계값을 이용하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
3. The method of claim 2,
The step of setting the threshold value
And a threshold value is set by averaging all the power magnitudes when the preamble bits are '11' and when the preamble bits are '00' in each antenna of the powerless sensor node, Is set to a threshold value when the preamble bit is '11' and a threshold value when the preamble bit is '00' for each of '01' and '10' Uplink communication method using CATAR system.
상기 나머지 신호를 검출하는 단계는,
상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하는 단계;
상기 액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
The method according to claim 1,
The step of detecting the remaining signal comprises:
Detecting a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node;
Estimating channel information from a wireless signal received from the access point and the powerless sensor node; And
And calculating a difference between the estimated channel information and the detected first signal based on the received signal to detect a remaining signal.
상기 가장 큰 전력의 제1 신호는
상기 복수의 신호 각각의 전력 크기를 측정하여 검출 또는 무전력 센서 노드의 각 안테나로부터 수신되는 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여 검출되는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
6. The method of claim 5,
The first signal of the largest power
And detecting the power level of each of the plurality of signals and detecting the power level of the preamble signal received from each antenna of the detected or null power sensor node.
상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호는,
상기 제1 신호를 전송한 무전력 센서 노드의 안테나와 리더기 사이에 추정된 채널에 의한 신호와 상기 액세스 포인트와 리더기 간에 추정된 채널에 의한 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템을 이용한 상향링크 통신 방법.
6. The method of claim 5,
And the estimated channel information and the signal based on the detected first signal,
And a signal based on a channel estimated between a reader and an antenna of a powerless sensor node that transmits the first signal and a channel estimated between the access point and the reader. Communication method.
복수의 안테나에 서로 다른 크기의 전력을 할당하고, 상기 복수의 안테나 각각이 상기 할당된 서로 다른 크기의 전력으로 상기 무선 신호를 반사시켜 정보를 전송하는 무전력 센서 노드; 및
상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 검출된 제1 신호와 추정된 채널정보를 이용하여 나머지 신호를 검출하는 리더기
를 포함하는 백스캐터 시스템.
An access point for broadcasting a wireless signal;
A power-free sensor node that allocates power of different sizes to a plurality of antennas, and each of the plurality of antennas reflects the wireless signal with the allocated power of different sizes to transmit information; And
A reader for detecting a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node and detecting a remaining signal using the detected first signal and the estimated channel information,
/ RTI >
상기 무전력 센서 노드는 상기 복수의 안테나를 통해 상기 무선 신호를 반사하여 프리앰블 비트를 상기 리더기로 전송하고,
상기 리더기는 상기 프리앰블 비트를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the powerless sensor node reflects the radio signal through the plurality of antennas and transmits a preamble bit to the reader,
Wherein the reader sets a threshold value for discriminating information bits using the preamble bits.
상기 리더기는
상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 무선 신호로부터 채널 정보를 추정하며, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템.
9. The method of claim 8,
The reader
Detecting a first signal having the largest power among a plurality of signals received from the powerless sensor node, estimating channel information from a radio signal received from the access point and the powerless sensor node, And a difference signal detecting unit for detecting a difference between the first signal and the second signal.
액세스 포인트와 상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 신호로부터 채널 정보를 각각 추정하는 채널 추정부; 및
상기 복수의 신호 중에서 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하고, 상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호를 기수신된 신호에서 차 연산하여 나머지 신호를 검출하는 신호 검출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
A receiver for receiving a plurality of signals from a powerless sensor node provided with a plurality of antennas having different sizes of power;
A channel estimator for estimating channel information from a signal received from the access point and the power-free sensor node; And
A signal detector for detecting a first signal having the largest power among the plurality of signals and calculating a difference between the estimated channel information and a signal based on the detected first signal on the basis of the received signal,
And a detector for detecting the signal in the backscatter system.
상기 무전력 센서 노드로부터 수신되는 프리앰블 신호를 이용하여 정보 비트의 판별을 위한 임계값을 설정하는 임계값 설정부를 더 포함하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
12. The method of claim 11,
And a threshold value setting unit for setting a threshold value for discriminating information bits using the preamble signal received from the powerless sensor node.
상기 임계값 설정부는
상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 1비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 신호의 비트가 '1'일 때와 ' 0'일 때 각각에 대해, 전력 크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
13. The method of claim 12,
The threshold value setting unit
When the bits of the preamble signal are '1' and '0', the power magnitudes are all averaged to set a threshold value when transmitting the 1 bit by each antenna of the powerless sensor node A device for signal detection in a backscatter system.
상기 임계값 설정부는
상기 무전력 센서 노드의 각 안테나에서 2비트씩 전송하는 경우, 상기 프리앰블 신호의 비트가 '11'일 때와 ' 00'일 때 각각에 대해 전력크기들을 모두 평균하여 임계값을 각각 설정하고, 상기 프리앰블 신호의 비트가 '01'일 때와 ' 10'일 때 각각에 대해 상기 프리앰블 신호의 비트가 '11'일 때의 임계값과 ' 00'일 때의 임계값을 이용하여 임계값을 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
13. The method of claim 12,
The threshold value setting unit
When the bits of the preamble signal are '11' and '00', the threshold values are respectively set by averaging the power magnitudes for each of the antennas of the powerless sensor node, A threshold value when the bit of the preamble signal is '11' and a threshold value when the bit of the preamble signal is '00' are respectively set for each of the bits when the bits of the preamble signal are '01' and '10' Wherein the backscattering system comprises:
상기 신호 검출부는
상기 복수의 신호 각각의 전력 크기를 측정하여 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출 또는 무전력 센서 노드의 각 안테나로부터 수신되는 프리앰블 신호의 전력 크기를 이용하여 가장 큰 전력의 제1 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
12. The method of claim 11,
The signal detector
Detecting the first signal of the largest power by measuring the power magnitude of each of the plurality of signals or detecting the first signal of the largest power using the power magnitude of the preamble signal received from each antenna of the powerless sensor node A device for signal detection in a backscatter system.
상기 추정된 채널 정보와 상기 검출된 제1 신호에 의한 신호는,
상기 제1 신호를 전송한 무전력 센서 노드의 안테나와 리더기 사이에 추정된 채널에 의한 신호와 상기 액세스 포인트와 리더기 간에 추정된 채널에 의한 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 백스캐터 시스템에서 신호 검출을 위한 장치.
12. The method of claim 11,
And the estimated channel information and the signal based on the detected first signal,
And a signal based on a channel estimated between the reader and the antenna of the powerless sensor node that transmitted the first signal and a channel estimated between the access point and the reader. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170110459A KR101953607B1 (en) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | Backscatter system and uplink communication method using the same |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101953607B1 true KR101953607B1 (en) | 2019-03-05 |
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ID=65760198
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101953607B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101714975B1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-03-10 | 세종대학교산학협력단 | Wi-Fi backscatter system and method for improving communication performance using the same |
KR101733340B1 (en) * | 2016-01-22 | 2017-05-08 | 세종대학교산학협력단 | Backscatter system based on MIMO and uplink communication method using the same |
-
2017
- 2017-08-30 KR KR1020170110459A patent/KR101953607B1/en active IP Right Grant
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