KR101957655B1 - 디지털 카오스 협동 네트워크에서 데이터를 전달하는 방법 및 장치 - Google Patents

디지털 카오스 협동 네트워크에서 데이터를 전달하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 디지털 카오스 전송을 협동적으로 네트워킹하는 시스템 및 방법을 교시한다. 본 발명은 생성된 디지털 카오스 시퀀스를 송신측에서 확산 시퀀스로서 이용하는 단계와, 확산 신호를 수신측에서 수신하고 그 신호를 역확산하는 단계와, 수신측에서 신호들을 복구하는 단계와, 디지털 카오스 확산 코드의 저장된 복제를 송신측에서 사용되는 디지털 카오스 확산 코드와 비교하는 단계와, 신호가 미리 규정된 그룹에 속하는지를 미리 정해진 기준에 기초하여 결정하는 단계와, 신호들을 그 그룹 멤버 지정에 기초하여 그룹 멤버에 포워드하는 단계를 포함한다.

Description

디지털 카오스 협동 네트워크에서 데이터를 전달하는 방법 및 장치
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 성명
본 발명은 부분적으로 육군 중소기업 혁신 연구로부터의 허가를 통해 획득된 자금을 이용하여 만들어졌고, 따라서 연방 정부는 본 발명에 소정의 권한을 갖는다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 무선 통신 시스템 및 임베디드 무선 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 디지털 카오스 파형에 디지털 신호 및 디지털 정보를 매립하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 송신기에서 복수의 신호 집성이 있고 수신기에서 복수의 검출이 있는 무선 통신 시스템 및 임베디드 무선 시스템에 관한 것이고, 여기에서 디지털 신호와 디지털 정보는 복수의 디지털 카오스 파형에 매립된다. 또한, 본 발명은 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 것에 관한 것이다.
통신 시스템의 무선 통신 장치는 다른 무선 통신 장치와 직접 또는 간접적으로 통신한다. 직접/점대점 통신의 경우에, 참여하는 무선 통신 장치는 그 수신기 및 송신기를 동일 채널에 동조시키고 그 채널을 통하여 통신한다. 간접 무선 통신의 경우에, 각각의 무선 통신 장치는 지정된 채널을 통해 관련 기지국 및/또는 접근점과 직접 통신한다.
무선 통신에 참여하는 각각의 무선 통신 장치는 내장형 라디오 트랜시버(즉, 송신기 및 수신기)를 포함하거나 관련 라디오 트랜시버에 결합된다. 전형적으로, 송신기는 라디오 주파수(RF) 신호를 송신하기 위한 하나의 안테나를 포함하고, 상기 RF 신호는 수신기의 하나 이상의 안테나에 의해 수신된다. 수신기가 2개 이상의 안테나를 포함할 때, 수신기는 유입되는 RF 신호를 수신하기 위해 안테나 중의 하나를 선택한다. 하나의 안테나를 가진 송신기와 하나의 안테나를 가진 수신기 사이의 이러한 유형의 무선 통신은 단일 출력 단일 입력(SISO) 통신이라고 알려져 있다.
공지된 통신 시스템은 데이터 속도를 감소시킴으로써 SISO 시스템에서 범위 확장을 제공하고, 그 결과 심벌 지속기간을 증가시키고 및/또는 전송 전력을 증가시킨다. 그러나 전송 전력의 증가는 네트워크를 공유하는 다른 사용자에 대한 간섭을 증가시킬 수 있다. 개선된 범위 수신을 위한 양호한 방법은 네트워크 능력을 감소시키지 않는다. SISO WLAN과 같은 대중적인 멀티캐리어 시스템의 경우, 범위 개선은 802.11a/802.11g 신호를 취하고 심벌 속도를 커팅함으로써 달성된다. 구체적으로, 802.11ah는 IEEE 802.11-2007 무선 네트워킹 표준의 보정인 범위 확장이다. 보정의 목표는 특정 채널화의 속도 대 범위 성능을 최적화하는 것이다. 범위 확장을 달성하기 위한 한가지 제안된 방법은 802.11a/802.11g 물리 층을 26 채널로 다운 샘플링하는 것이다. 심벌 클럭이 26에 의해 나누어진 때, 각각의 심벌 지속기간은 104 마이크로초(μsec)로 되고 각 서브캐리어의 대응하는 속도는 12 kbps로 된다. 다른 시스템 파라미터를 동일하게 유지하면(즉, 데이터 캐리어의 수, 주기적인 프리픽스 백분율 등), 신호의 대역폭이 또한 감소되고 수신기에서의 통합 열잡음 전력이 감소된다. 그러므로 802.11a/802.11g와 동일한 전송 전력의 경우에, 열잡음 플로어(floor)는 10*log10(26)만큼 감소된다. 이것은 수신기의 감도에서 14 dB "이득"을 야기하고, 이것은 기존 WLAN의 범위에서 적어도 5배 개선과 동일하다. 데이터 속도에 영향을 주지 않고 특정 응용에 대하여 기존 WLAN의 전송 범위를 증가시키고 높은 접속 환경의 새로운 시장을 다루기 위한 융통성을 추가하는 통신 장치, 시스템 및 방법이 필요하다. 적당한 발명은 다른 인근의 무선 시스템 및 장치의 간섭을 증가시키지 않고 목표 장치의 전송 특성을 개선할 것이다. 그러므로 무선 장치의 간섭에 대하여 네트워크 능력을 감소시키거나 민감성을 증가시키기 않고 범위 수신을 개선하는 방법이 필요하다.
일반적으로 말해서, 802.11a 및 802.11g 또는 "802.11a/g"뿐만 아니라802.11n 표준과 호환되는 전송 시스템은 64 직교 진폭 변조(QAM) 멀티캐리어 배열에 맵핑된 직교 주파수 분할 변조(OFDM) 부호화 심벌을 이용하여 그들의 높은 데이터 전송 속도를 달성한다. 일반적으로, OFDM의 사용은 전체 시스템 대역폭을 다수의 주파수 부대역(sub-band) 또는 채널로 나누고, 각각의 주파수 부대역은 데이터가 변조되는 각각의 서브캐리어와 관련된다. 따라서 OFDM 시스템의 각각의 주파수 부대역은 데이터를 전송하기 위한 독립 전송 채널로서 보여질 수 있고, 이것에 의해 통신 시스템의 전체 스루풋 또는 전송 속도를 증가시킨다. 유사하게, 독립 변조 데이터를 반송하는 완전한 직교 고속 카오스 확산 코드를 포함한 멀티코드 확산 스펙트럼 시스템은 그 전체 스루풋 또는 SISO 시스템의 전송 속도를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 고속 "확산 신호"는 의사 잡음(PN) 또는 의사 랜덤 신호라고 부르는 신호들의 부류에 속한다. 이 부류의 신호들은 다른 PN 시퀀스들이 서로 거의 직교하도록 양호한 자기상관 및 상호상관 특성을 갖는다. 이러한 PN 시퀀스의 자기상관 및 상호상관 특성은 원래의 정보 보유 신호가 송신기에서 확산되게 한다.
전술한 802.11a/802.11g/802.11n 표준뿐만 아니라 802.16a IEEE 표준과 같은 다른 표준들과 호환되는 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신기는 전형적으로 멀티캐리어 OFDM 심벌 인코딩(에러 보정 인코딩 및 인터리빙을 포함할 수 있음)을 수행하고, 인코딩된 심벌을 역고속 퓨리에 변환(IFFT) 기술을 이용하여 시간 도메인으로 변환하며, 신호에서의 디지털-아날로그 변환 및 관습적인 라디오 주파수(RF) 상향변환(upconversion)을 수행한다. 이러한 송신기는 변조되고 상향변환된 신호를 적당한 전력 증폭 후에 하나 이상의 수신기에 전송하여 높은 피크 대 평균 비율(PAR)을 가진 비교적 고속 시간 도메인 신호를 야기한다.
상업용 전기통신 표준 WCDMA 및 CDMA 2000과 호환되는 것과 같은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 무선 통신 시스템에서 사용되는 송신기는 에러 보정, 인터리빙 후에 및 심벌 맵핑 전에 데이터 비트의 고속 확산을 수행한다. 그 후, 디지털 신호는 아날로그 형태로 변환되고 종래의 RF 상향변환법을 이용하여 주파수 변환된다. 모든 DSSS 신호들의 결합 신호들은 적당히 전력 증폭되고 하나 이상의 수신기에 전송된다.
마찬가지로, 전술한 802.11a/802.11g/802.11n 및 802.16a IEEE 표준과 호환되는 무선 통신 시스템에서 사용되는 수신기는 전형적으로 수신된 신호의 RF 하향변환 및 필터링을 수행(이것은 하나 이상의 단계에서 수행될 수 있음)하는 RF 수신 유닛, 및 관심 대상 데이터를 보유하는 OFDM 부호화 심벌을 처리하는 기저대역 프로세서 유닛을 포함한다. 주파수 도메인에서 제시되는 각 OFDM 심벌의 디지털 형태는 수신된 시간 도메인 신호의 기저대역 하향변환, 관습적인 아날로그-디지털 변환 및 고속 퓨리에 변환 후에 복구된다. DSSS를 수신하기 위해 사용되는 수신기는 원래 정보 신호 대역을 복원하기 위한 기저대역 하향변환 후에 높은 신호를 역확산시켜야 하지만, 정보 보유 신호에 대한 고속 신호 비율과 동일한 처리 이득을 산출한다. 그 후, 기저대역 프로세서는 전송된 심벌을 복구하기 위해 복조 및 주파수 도메인 등화(FEQ)를 수행하고, 이 심벌들은 그 다음에 적당한 FEC 디코더, 예를 들면 비터비 디코더로 처리되어 전송 심벌의 가장 가능성 있는 아이덴티티를 추정 또는 결정한다. 그 다음에 심벌들의 복구되고 인지된 스트림이 디코딩되고, 이것은 송신기에 의해 전송되는 원래 신호에 대응하는 복구 신호들의 집합을 생성하기 위해 다수의 공지된 에러 보정 기술을 이용한 디인터리빙 및 에러 보정을 포함할 수 있다.
통신 시스템에서 전파되는 신호들의 수를 더욱 증가시키기 위해 및/또는 각종 전파 경로와 관련된 해로운 영향을 보상하기 위해, 및 이것에 의해 전송 성능을 개선하기 위해, 무선 전송 시스템에서 복수의 송신 및 수신 안테나를 사용하는 것이 공지되어 있다. 그러한 시스템은 일반적으로 다중 입력 다중 출력(MIMO) 무선 전송 시스템이라고 부르고, 특히 802.11n IEEE 표준 및 3GPP LTE 고급 표준용으로 제공된다. 공지된 바와 같이, MIMO 기술의 사용은 분광 효율, 스루풋 및 링크 신뢰도의 상당한 증가를 가져오고, 이러한 장점들은 일반적으로 MIMO 시스템 내의 송신 및 수신 안테나의 수가 증가함에 따라 증가한다.
특히, OFDM을 사용할 때 생성되는 주파수 채널 외에, 특정 송신기와 특정 수신기 사이에서 각종 송신 및 수신 안테나에 의해 형성된 MIMO 채널은 다수의 독립 공간 채널을 포함한다. 공지된 것처럼, 무선 MIMO 통신 시스템은 추가 데이터의 전송을 위해 이러한 공간 채널에 의해 생성된 추가의 차원성을 이용함으로써 개선된 성능(예를 들면, 개선된 전송 능력)을 제공할 수 있다. 물론, 광대역 MIMO 시스템의 공간 채널은 전체 시스템 대역폭에 걸쳐 상이한 채널 조건(예를 들면, 상이한 페이딩(fading) 및 다중 경로 효과)을 경험할 수 있고, 따라서 전체 시스템 대역폭의 상이한 주파수에서(즉, 상이한 OFDM 주파수 부대역에서) 다른 신호대 잡음비(SNR)를 달성할 수 있다. 따라서 특정 레벨의 성능을 위하여 각각의 공간 채널의 상이한 주파수 부대역을 이용하여 전송될 수 있는 변조 심벌당 정보 비트의 수(즉, 데이터 속도)는 주파수 부대역마다 다를 수 있다. DSSS 신호가 전체 채널 대역을 점유함에 반하여, 변조 심벌당 정보 비트의 수(즉, 데이터 속도)는 특정 레벨의 성능을 위하여 각각의 공간 채널의 상이한 DSSS 시퀀스를 이용하여 전송될 수 있다.
전형적인 방식을 이용하는 MIMO-OFDM 통신 시스템에서, 높은 피크 대 평균 전력비(PAPR)는 다중 캐리어 변조에 의해 야기될 수 있다. 즉, 데이터가 MIMO-OFDM 방식에서 다중 캐리어를 이용하여 전송되기 때문에, 최종 OFDM 신호는 각 캐리어의 진폭을 합산함으로써 얻어진 진폭을 갖는다. 높은 PAPR은 캐리어 신호 위상이 건설적으로(제로 위상차) 또는 파괴적으로(±180 위상차) 추가될 때 획득된다. 특히, OFDM 신호는 단일 캐리어 신호가 하는 것보다 더 높은 피크 대 평균 비율(PAPR)(가끔 피크 대 평균 전력비(PAPR)라고도 부름)을 갖는다. 그 이유는 시간 도메인에서 멀티캐리어 신호는 많은 협대역 신호의 합이기 때문이다. 일부 경우에는 이 합이 크고 다른 경우에는 작다. 이것은 신호의 피크치가 평균치보다 실질적으로 더 크다는 것을 의미한다. 유사하게, MIMO-DSSS 방식은 주기적 시퀀스 또는 이진값 시퀀스에 대하여 높은 PAPR을 가질 수 있지만, 카오스 확산 시퀀스는 이러한 특성들의 어느 것도 나타내지 않고, 따라서 SISO 및 MIMO 동작에 대하여 더 좋은 PAPR 성능을 갖는다.
SISO 및 특히 MISO 무선 형태의 통신에서 계속하여 증가하는 의존관계(reliance)는 신뢰성 및 프라이버시 문제를 만든다. 데이터는 송신기로부터 수신기로 신뢰성 있게 전송되어야 한다. 특히, 통신은 잡음, 간섭 및 의도하지 않은 당사자에 의한 차단에 견뎌야 한다.
최근 수년 동안, 초 광대역폭(UWB) 임펄스 라디오(IR) 통신 시스템에서의 관심이 급속히 성장하였다. 이러한 시스템은 극히 낮은 전력 스펙트럼 밀도를 특징으로 하는 초 광대역폭 신호를 산출하는 초단 지속기간 펄스를 이용한다. UWB-IR 시스템은 감소된 복잡도를 저전력 소모, 낮은 검출 확률(LPD), 다중 경로 페이딩에 대한 면역성, 및 다중 사용자 능력과 결합하기 때문에 단거리 무선 통신에 특히 유망하다. 현재의 UWB-IR 통신 시스템은 채널화 목적으로 의사 랜덤 잡음(PN) 코딩을 사용하고 이진수 정보를 인코딩하기 위해 펄스 위치 변조(PPM)를 사용한다.
다른 사람들은 카오스 기반 통신 시스템과 관련하여 펄스의 주기적인 시퀀스를 제안하였다. 추가 작업은 2개의 카오스 시스템의 자기 동기화 특성에 의존하였다. 그러한 시스템에서, 데이터는 가변 시간 지연을 이용하여 펄스열로 변조되고, 송신기에서 사용되는 제너레이터에 매칭되는 카오스 제너레이터를 가진 코히어런트 수신기에 의해 디코딩될 수 있다. 이러한 시스템은 카오스 펄스 위치 변조(CPPM) 방식이라고 업계에 알려져 있다.
이러한 카오스 동적 시스템은 통신 프라이버시 문제를 다루기 위해 제안되었다. 카오스 신호는 넓은 연속 스펙트럼을 나타내고 확산 스펙트럼 응용과 관련하여 연구되었다. 카오스 신호의 불규칙 특성은 차단 및 디코딩을 어렵게 한다. 많은 경우에, 카오스 신호는 전송용으로 사용되는 카오스 신호의 지식을 갖지 않은 수신기에 대한 잡음 및 간섭으로부터 구별할 수 없을 것이다. UWB 시스템과 관련해서, 비주기적(카오스) 코드의 사용은 전송되는 신호의 스펙트럼 특징을 제거함으로써 시스템의 확산 스펙트럼 특성을 향상시킨다. 이것은 더 낮은 차단/검출 확률(LPI/LPD) 및 아마도 다른 사용자에 대한 더 작은 간섭을 야기한다. 이것은 카오스 기반 통신 시스템을 매력적이게 한다.
이러한 매력적인 통신 시스템을 생성하기 위해 카오스 코딩/변조 방법을 개선할 필요성이 남아 있다. 하나의 종래 기술인 마지오(Maggio) 등에게 2005년 4월 15일자 허여된 미국 특허 제6,882,689호에서는 데이터를 인코딩하기 위해 송신기에서 카오스 맵의 상징적 동역학을 활용하는 의사 카오스 코딩/변조 방법을 이용하여 카오스 코딩을 개선하려고 시도한다. 이 방법은 상징적 동역학을 동적 시스템의 진화에 대한 "거친 입자"(coarse-grained) 묘사로서 사용한다. 상태 공간이 구획되고 심벌은 각 구획과 연관된다. 마지오의 발명은 동적 시스템의 궤도를 이용하고 그 궤도를 상징적 시스템으로서 분석한다. 마지오의 종래 기술인 양호한 송신기는 코딩을 위해 디지털 데이터를 수용하고, 디지털 데이터는 카오스 맵에서 규정된 상징적 상태와 동일한 다수의 상태를 가진 콘볼루션 코드로서 작용하는 베르누이 시프트 맵을 근사화하기 위해 시프트 레지스터를 이용하여 카오스 맵에 따라 상징적 상태에 할당된다. 의사 카오스적으로 코딩된 데이터는 아날로그 형태로 변환되고 송신 신호의 동기화 프레임으로 변조된다.
마지오의 종래 기술은 전송된 데이터에 기초하여 작성된 단지 하나의 카오스 맵(예를 들면, 베르누이 시프트 맵)을 이용한다는 점에서 제한이 있다. 맵핑을 베르누이 시프트로 제한함으로써, 각각의 전송시에 반복되는 정보 또는 반복 심벌은 연장된 시구간 동안 파형을 관찰한 후에 인지될 수 있다. 한번 타협하면, 미래의 모든 데이터는 적대적 시스템에 의해 검출 및 디코딩 가능하게 될 것이다.
카오스 코딩/변조 방법에 관한 다른 하나의 종래의 시스템은 본 발명자와 공동으로 발명된 미국 특허 출원 제13/190,478호(이하, "'478 출원"이라고 함)에 설명되어 있고, 이 '478 출원은 인용에 의해 그 전부가 본원에 통합된다. '478 출원의 시스템은 디지털 카오스 확산 시퀀스를 통해 데이터를 무선으로 전송하는 시스템, 장치 및 방법을 교시한다. '478 출원의 시스템은 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스를 구성하여 송신기와 수신기 둘 다의 휘발성 메모리에 저장하는 것을 교시한다. '478 출원의 시스템은 수신기에서 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스를 생성할 필요성을 제거한다. 디지털 정보를 전송하기 위해 사용되는 카오스 확산 시퀀스에 대응하는 정보는 어떤 가오스 확산 코드 시퀀스를 부호화 정보를 검색하기 위해 사용할 것인지 식별하기 위해 수신기에 의해 수신된다. '478 출원의 시스템은 베르누이 시프트 맵에서의 의존관계를 또한 제거하고, 따라서 적대적 시스템에 의한 검출 가능성이 더 낮은 시스템을 교시한다.
비록 '478 출원의 시스템이 종래 기술에서의 많은 문제점을 해결하지만, 이 시스템은 SISO 시스템에 대한 응용성이 제한된다. '478 출원에 개시된 수신기는 다른 사용자 또는 외부 간섭이 있는 경우에도 단일 사용자에 대하여 하나의 데이터 스트림을 검출 및 처리한다. 그러므로 '478 출원은 수신기에서 검출된 복수의 신호를 함께 처리하는 전송 시스템에 대하여 유용하지 않다. 예를 들면, 복수의 신호의 합동 처리는 능력을 증가시키고 MIMO 시스템의 수신율을 향상시킬 수 있다.
일반적으로, 무선 통신에서의 가장 기본적인 이슈는 데이터가 채널을 통하여 얼마나 효율적이고 신뢰성 있게 전송될 수 있는가에 달려 있다. 최근에 적극적으로 연구되고 있는 차세대 멀티미디어 이동 통신 시스템은 음성 기반 서비스를 제공하는 초기 통신 시스템과는 다른, 이미지 및 무선 데이터와 같은 각종 형태의 정보를 처리 및 전송할 수 있는 고속 통신 시스템을 요구한다.
그래서, 종래 기술에 따르면, 범위를 위해 데이터 속도를 희생시키지 않고 증가된 강성을 제공하며 LPI/LPD를 개선하는 시스템 및 방법이 필요하다. 복수의 신호를 검출 및 수신하는 시스템에서 동일한 적극적인 개선을 나타내는 시스템 및 방법이 또한 필요하다.
본 발명은 종래 기술에 없는 개선점을 교시한다. 일 양태에서, 본 발명은 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법을 교시하고, 이 방법은,
a. 수신측에서 복수의 별개의 데이터 신호를 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되고, 상기 송신측에서의 상기 복수의 별개의 데이터 신호 각각의 변조는, 복수의 디지털 카오스 시퀀스를 가진 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되며, 상기 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 생성하는 방법은 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 기록하는 단계와, 기록된 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹이 그룹들 중에서 낮은 상호상관으로 구별되도록 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 상기 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹을 저장하는 단계와, 상기 고정수의 샘플들의 모든 그룹을 그람 슈미트 프로세스(Gram-Schmidt process)를 이용하여 처리하는 단계를 포함한 것임 - 와;
b. 복수의 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호를 각각 복조하는 단계와;
c. 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나가 수신측에 보내지는 것을 검증하고, 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나가 복수의 수신측 그룹 중 다른 수신측 그룹에 보내지는지에 따라서 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나를 처리하는 단계 - 상기 복수의 수신측 그룹은 상기 복수의 별개의 데이터 신호를 그룹 멤버로서 수신하는 수신측을 포함한 것임 - 와;
d. 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 복수가 수신측에 보내지지 않는 것을 검증하는 단계와;
e. 수신측에 보내지지 않은 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호의 집성체를 포함한 새로운 집성된 데이터 신호를 생성하기 위해 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 복수를 집성하는 단계 - 수신측에서의 상기 복수의 별개의 사용자 데이터 신호는 모든 능동적 별개의 사용자 데이터 신호의 검출을 개선하기 위해 무선 매체 및 상호 간섭의 효과를 타파하도록 함께 처리되는 신호임 - 와;
f. 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 집성된 복수를 전송하는 단계 - 상기 전송은 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 수신측에 공지된 지연 및 분열 허용 프로토콜에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되는 것임 - 를 포함한다.
일 양태에서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 상기 수신측에 보내지고, 이들이 고유의 패킷 식별정보(identification)를 가진 단편화된 MAC 페이로드 데이터 유닛(MAC Payload Data Unit, MPDU) 의 적어도 한 부분을 내포하는 것을 표시하도록 태그되며, 상기 MPDU의 나머지 단편은 적어도 하나의 별도의 전송에 의해 상기 수신측에서 수신되고, 상기 MPDU의 나머지 단편은 상기 고유의 패킷 식별정보를 내포한다.
일 양태에서, 상기 단편화된 MPDU 및 상기 MPDU의 나머지 단편은 재조립을 위해 상기 수신측의 MAC 공통 처리 유닛에 도착한다.
일 양태에서, 상기 수신된 단편화된 MPDU는 버퍼링되고, 차례로 나열되고, 상기 MPDU의 나머지 단편과의 재조립을 위해 상기 MAC 공통 처리 유닛까지 포워드(forward)된다.
일 양태에서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하지 않고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측 버퍼로부터 폐기된다.
다른 양태에서, 본 발명은 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법을 교시하고, 이 방법은,
a. 복수의 사용자로부터 발원된 별개의 사용자 데이터 신호를 내포한 복수의 별개의 데이터 신호를 가진 집성 데이터 신호를 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 것임 - 와;
b. 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호를 각각 복조하는 단계 - 상기 데이터 신호의 변조는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 메모리에 기록하는 단계와, 상기 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹이 그룹들 중에서 낮은 상호상관으로 구별되도록 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 상기 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹을 저장하는 단계와, 모든 그룹 세그멘트를 그람 슈미트 프로세스(Gram-Schmidt process)를 이용하여 처리하고, 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 조정된 방식으로 동작시키는 단계를 포함하며, 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 지연 및 분열 허용 프로토콜에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되는 것임 - 와;
c. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 신호 처리하는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호 중의 적어도 하나는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호 중 상기 적어도 하나는 상기 수신측에 보내지고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호가 고유의 패킷 식별정보를 가진 단편화된 MAC 페이로드 데이터 유닛(MAC Payload Data Unit, MPDU) 의 적어도 한 부분을 내포하는 것을 표시하도록 태그되며, 상기 MPDU의 나머지 단편은 적어도 하나의 별도의 전송에 의해 수신되고, 상기 MPDU의 나머지 단편은 상기 고유의 패킷 식별정보를 내포한다.
일 양태에서, 상기 단편화된 MPDU 및 상기 MPDU의 나머지 단편은 재조립을 위해 상기 수신측의 MAC 공통 처리 유닛에 도착한다.
일 양태에서, 상기 수신된 단편화된 MPDU는 버퍼링되고, 차례로 나열되고, 상기 MPDU의 나머지 단편과의 재조립을 위해 상기 수신측의 상기 MAC 공통 처리 유닛까지 포워드된다.
일 양태에서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하지 않고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측 버퍼로부터 폐기된다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법을 교시하고, 이 방법은,
a. 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 데이터 신호를 수신측에서 수신하는 단계와;
b. 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 수신측에서 상기 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 데이터 신호의 변조는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 메모리에 기록하는 단계와, 상기 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹이 그룹들 중에서 낮은 상호상관으로 구별되도록 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 상기 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹을 저장하는 단계와, 모든 그룹 세그멘트를 그람 슈미트 프로세스를 이용하여 처리하는 단계를 포함함 - 와;
c. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리하는 단계와;
d. 무선 매체가 공통 발원 소스로부터의 전송을 모방(mimic)하고 적어도 하나의 제2 수신기에 대한 모든 능동 사용자의 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 상기 무선 매체를 통해 조정된 방식으로 동작시키도록 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 신호 처리하는 단계 - 상기 신호는 처리되고, 상기 제2 수신기에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 지연 및 분열 허용 프로토콜에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되는 것임 - 를 포함한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 데이터를 협동적 무선으로 전송하기 위해 별개의 디지털 카오스 확산 시퀀스를 이용하여 복수의 데이터를 무선으로 전송하는 시스템, 장치 및 방법을 교시한다. 일 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스를 구성 및 저장하는 것을 교시한다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 디지털 카오스 파형은 의도된 응용에 기초하여 선택된다. 예를 들면, 고 비트레이트 및 고전력 신호에 매립된 전력 신호 내에서 극히 낮은 정보 비트레이트의 전송은 단일 피크 자기상관, 낮은 자기상관 사이드로브, 매우 낮은 상호상관, 및 극히 낮은 스펙트럼 밀도를 가진 매우 넓은 스펙트럼 범위를 특징으로 하는 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스를 요구한다. 예로서 베르누이 맵핑, 첸 시스템 또는 이케다 맵과 같은 특수한 디지털 카오스 파형족이 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 복수의 구성된 디지털 카오스 확산 코드는 휘발성 메모리에 저장된다.
단일 그룹 내에서, 휘발성 메모리는 길이가 N인 복수의 구성된 디지털 카오스 확산 시퀀스의 할당을 포함한다. 디지털 카오스 메모리 할당은 동수의 N-길이 디지털 카오스 확산 코드 서브시퀀스를 가진 M개의 그룹으로 구획될 수 있다. 사용자는 저장된 메모리를 색인하는 그룹 ID가 지정된다. 그룹들은 순차적 순서로 색인될 수 있다. 순차적 순서화는 자연수의 공식 순서(예를 들면, 1, 2, 3,...)와 같은 공지의 순서일 수 있다. 그러나 순서화는 연속적일 필요가 없다. 현재 사용자의 색인 번호에 대한 유일한 필요조건은 송신기에서의 선택된 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스와 수신기에서의 검출 및 복구된 인덱스 간에 1:1 대응성을 제공하는 것과 같은 방식으로 송신기와 수신기 둘 다에 저장된 그룹 id p와 관련된 메모리 위치의 p번째 그룹을 차례로 나열하는 것이다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 데이터 페이로드를 개시하고, 프리앰블이 포함될 때 및 미드앰블이 포함될 때, 이들은 복수의 매립 신호가 각각의 구성 신호의 자연적 성능과 간섭하지 않고 하나 이상의 위치에서 검출될 수 있도록 구성된다. 데이터 페이로드는 적어도 하나의 비디지털 카오스 캡슐화 신호와 협동 네트워크 프로토콜의 일부인 적어도 하나의 디지털 카오스 캡슐화 신호를 포함할 수 있다. 프리앰블과 미드앰블은 다음 심벌 기간에 디지털 카오스 시퀀스의 카피를 플리핑하는 부호의 디지털 카오스 시퀀스를 반복함으로써 또한 구성된다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 시퀀스를 저장하는 휘발성 메모리를 포함한 송신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 시퀀스를 저장하는 휘발성 메모리를 포함한 수신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 디지털 카오스 확산 시퀀스를 이용하여 데이터를 전송하는 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복제 기간의 상대적 진폭에 기초하여 네트워크의 프리앰블 및 미드앰블에 제어 정보를 매립하는 방법을 개시한다. 제어 정보는 미리 선택된 디지털 카오스 시퀀스를 이용하여 반송된다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 디지털 카오스 확산 시퀀스에서 사용하기 위한 디지털 카오스 파형을 선택하는 방법을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 단일 안테나 서브시스템으로부터 발원한 디지털 카오스 통신 파형 내에 복수의 이종 통신 신호를 매립하는 방법을 교시한다. 이 양태에 따른 방법은 낮은 차단 확률(LPI) 및 낮은 검출 확률(LPD), 감소된 피크 대 평균 비율(PAPR), 및 증가된 네트워크 시스템 능력을 도입하는 복수의 안테나 요소를 포함할 수 있다.
본 발명은 다수의 디지털 카오스 확산 시퀀스를 통해 데이터 집성체를 무선으로 전송하는 시스템, 장치 및 방법을 교시한다. 일 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 파형 내에 디지털 신호 및 디지털 정보의 데이터 집성을 위해 복수의 선험적으로 구성 및 저장된 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스의 사용을 교시한다. 본 발명과 관련해서, 데이터 집성은 단일 사용자이든 복수 사용자이든 상관없이 수 개의 상이한 데이터 스트림이 수집 또는 집성되고 송신기 또는 수신기에서 단일 페이로드로 함께 처리되는 임의의 방법 또는 기술이다. 그 비제한적인 예로는 적어도 하나의 전송 안테나를 통해 그들의 전송 속도를 높이기 위해 단일 사용자에게 지정되는 복수의 카오스 확산 시퀀스; 특정 시구간 내에 수신된 모든 사용자가 함께 검출되고 적어도 하나의 전송 안테나를 통하여 단일 증강 페이로드로서 함께 포워드(즉, 동기화)되게 하는 협동 네트워크 방식이 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 복수의 디지털 카오스 파형은 의도된 응용 또는 동작에 기초하여 선택된다. 예를 들면, 복수의 디지털 카오스 파형은 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 디지털 신호 및 디지털 정보의 복수의 동시 검출에 의한 능력을 증가시키기 위해 단일 피크 자기상관, 낮은 자기상관 사이드로브, 매우 낮은 상호상관 및 송신기에서의 낮은 PAPR과 같은 특성에 따라 선택될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 복수의 구성된 디지털 카오스 확산 코드는 휘발성 메모리에 저장된다. 구성된 디지털 카오스 확산 코드는 송신기 및 수신기에서 저장될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 단일 그룹 내에서, 휘발성 메모리는 길이가 N인 구성된 디지털 카오스 확산 시퀀스를 저장하는 별개의 그룹 또는 메모리 위치를 포함할 수 있다. 디지털 카오스 확산 시퀀스는 M개의 디지털 카오스 확산 코드 서브시퀀스 그룹으로 구획될 수 있다. 사용자는 저장된 메모리를 색인하는 그룹 ID가 지정된다. 그룹들은 순차적 순서로 색인될 수 있다. 순차적 순서화는 자연수의 공식 순서(예를 들면, 1, 2, 3,...)와 같은 공지의 순서일 수 있다. 그러나 순서화는 연속적일 필요가 없다. 현재 사용자의 색인 번호에 대한 유일한 필요조건은 송신기에서의 선택된 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스와 수신기에서의 검출 및 복구된 인덱스 간에 1:1 대응성을 제공하는 것과 같은 방식으로 송신기와 수신기 둘 다에 저장된 그룹 id p와 관련된 메모리 위치의 p번째 그룹을 차례로 나열하는 것이다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 데이터 페이로드를 개시하고, 프리앰블이 포함될 때 및 미드앰블이 포함될 때, 이들은 복수의 매립 신호가 각각의 구성 신호의 자연적 성능과 간섭하지 않고 하나 이상의 위치에서 검출될 수 있도록 구성된다. 데이터 페이로드는 적어도 하나의 높은 PAPR 신호와 협동 네트워크 프로토콜의 일부인 적어도 하나의 다른 신호를 포함할 수 있다. 프리앰블과 미드앰블은 다음 심벌 기간에 다지털 카오스 시퀀스의 카피를 플리핑하는 부호의 디지털 카오스 시퀀스를 반복함으로써 또한 구성될 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 데이터 페이로드를 개시하고, 프리앰블이 포함될 때 및 미드앰블이 포함될 때, 이들은 집성된 디지털 신호의 일부인 각각의 구성 신호의 도착 시간이 정확히 및 신뢰성 있게 식별될 수 있도록 데이터 페이로드가 복수의 디지털 카오스 파형 내의 각각의 집성된 디지털 신호 및 디지털 정보에 신호 필드 및 심벌 경계기호(sybol delimiter)를 포함시키기 위해 증대될 수 있게끔 구성된다. 신호 필드는 전송 데이터의 디지털 신호 및 디지털 정보의 길이 및 그 속도에 관한 적어도 하나의 정보를 내포하는 수신기의 동작 모드를 구체화한다. 또한, 신호 필드는 보호용의 패리티 정보 및 신호 필드 내의 다른 정보의 검출 에러를 내포한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 전술한 바와 같이 증대된 페이로드를 구비한 송신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 증대된 페이로드를 구비한 수신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 다수의 디지털 신호 및 디지털 정보를 전송하는 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 다수의 디지털 신호 및 디지털 정보를 수신하는 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 다수의 디지털 신호 및 디지털 정보의 증대된 페이로드를 가진 신호의 각각의 도착 시간을 검출할 수 있는 수신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 다수의 디지털 신호 및 디지털 정보의 각각의 신호 필드를 처리하고 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 각각의 디지털 신호 및 디지털 정보를 복구하도록 나머지 수신기 서브시스템을 구성할 수 있는 수신기 시스템을 교시한다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 전술한 바와 같이 다중 사용자 검출을 개선하는 방법을 교시하고, 복수의 디지털 카오스 파형을 가진 수신된 다수의 디지털 신호 및 디지털 정보는 집성되어 전송되는 디지털 신호 및 디지털 정보를 자신을 제외한 모든 사용자의 널 공간(null space)에 투사되는 스트림으로 분리하는 처리를 받는다. 이러한 구획은 역확산(dispreading) 서브시스템에 의한 처리 전에 수신되고 집성되어 전송되는 디지털 신호 및 디지털 정보의 일부인 각각의 식별된 디지털 신호 및 디지털 정보에 대하여 수행된다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 복수의 안테나로부터 발원하는 디지털 카오스 통신 파형 내에 복수의 이종 통신 신호를 집성 및 매립하는 방법을 교시한다. 다중 안테나 시스템의 안테나 요소들은 공동으로 위치될 필요가 없고, 이들은 낮은 차단 확률(LPI) 및 낮은 검출 확률(LPD), 감소된 피크 대 평균 비율(PAPR), 및 증가된 네트워크 시스템 능력을 도입하기 위해 협동적으로 동작하는 것만이 필요하다.
또 다른 양태에 있어서, 본 발명은 무선 전송에서 집성 데이터 신호를 처리하는 방법을 교시하고, 이 방법은,
a. 복수의 사용자로부터 발원된 별개의 사용자 데이터 신호를 내포한 복수의 별개의 데이터 신호를 가진 집성 데이터 신호를 수신측에서 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 것임 - 와;
b. 상기 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 상기 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 복수의 데이터 신호의 각 데이터 신호의 변조는 상기 별개의 카오스 시퀀스를 내포하는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 별개의 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 기록하는 단계와, 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹을 생성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 상기 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 상기 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹을 상기 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹과 동일한 부분공간(subspace)에 걸쳐 있는 정규직교 시퀀스의 그룹으로 변환하는 단계를 포함함 - 와;
c. 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 조정된 방식으로 동작하는 단계 - 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜(disruption tolerant protocol) 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되고, 상기 수신측은 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 네트워크 내의 임의의 다른 수신기와의 조정된 방식으로 동작하는 것임 - 와;
d. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리하는 단계를 포함한다.
일 양태에 있어서, 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 프리앰블 및 미드앰블에 제어 비트를 포함한다.
다른 양태에 있어서, 본 발명은 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법을 교시하고, 이 방법은,
a. 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 데이터 신호를 수신측에서 수신하는 단계와;
b. 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 상기 수신측에서 상기 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 데이터 신호의 변조는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 메모리에 기록하는 단계와, 상기 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹들이 그룹들 간에 낮은 상호상관으로 구별되도록, 상기 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 모든 그룹 세그멘트를 그람 슈미트 프로세스를 이용하여 처리하는 단계를 포함함 - 와;
c. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리하는 단계와;
d. 공통 발원 소스로부터의 전송을 모방(mimic)하고 적어도 하나의 제2 수신기에 대한 모든 능동 사용자의 전체 네트워크 능력을 개선하는 무선 매체를 통해 조정된 방식으로 동작하도록 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 신호 처리하는 단계 - 상기 제2 수신기에 보내지지 않은 상기 신호 처리된, 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송됨 - 를 포함한다.
일 양태에서, 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 프리앰블 및 미드앰블에 제어 비트를 포함한다.
본 발명의 더 완전한 이해는 이하의 상세한 설명에서 설명되고 첨부 도면에 예시된 발명의 각종 실시형태를 참조함으로써 도출될 수 있고, 도면에 있어서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 표시한다.
도 1은 발명의 각종 실시형태에서 사용될 수 있는 예시적인 다중 입력 다중 출력(MIMO) 무선 전송 시스템을 보인 도이다.
도 2는 발명의 각종 실시형태에서 사용될 수 있는 예시적인 단일 입력 다중 출력(SIMO) 무선 전송 시스템을 보인 도이다.
도 3은 발명의 각종 실시형태에서 사용될 수 있는 다른 예시적인 단일 입력 다중 출력(SIMO) 무선 전송 시스템을 보인 도이다.
도 4는 발명의 각종 실시형태에서 사용될 수 있는 다른 예시적인 MIMO 무선 전송 시스템을 보인 도이다.
도 5는 발명의 각종 실시형태에서 사용될 수 있는 다른 예시적인 MIMO 무선 전송 시스템을 보인 도이다.
도 6은 발명의 각종 실시형태에 따른 예시적인 무선 송신기를 보인 도이다.
도 7은 발명의 각종 실시형태에 따른 예시적인 무선 수신기를 보인 도이다.
도 8은 발명의 각종 실시형태에 따른 예시적인 디지털 카오스 시퀀스 구성 방법의 흐름도이다.
도 9는 발명의 각종 실시형태에 따른 예시적인 수신기 동기화 처리를 보인 도이다.
도 10은 발명의 각종 실시형태에 따른 예시적인 패킷 형성 실시형태를 보인 도이다.
도 11은 발명의 예시적인 널 공간 프로세서 서브시스템 실시형태를 보인 도이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하기 위해 사용될 수 있는 전형적인 셀 또는 그룹 배치(1200)를 보인 도이다.
도 13은 그룹 A, 그룹 B 및 그룹 C를 가진 예시적인 그룹 배치(1300) 실시형태를 보인 도이다.
발명의 예시적인 실시형태 및 최상 모드의 간단한 설명은 첨부 도면 및 흐름도를 참조한다. 비록 이러한 예시적인 실시형태는 당업자가 발명을 실시할 수 있을 정도로 충분히 구체적으로 설명되지만, 다른 실시형태가 실현될 수 있고 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 논리적 및 기계적 변화가 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서 여기에서의 설명은 단지 설명 목적으로 제시되고 제한하는 것이 아니다. 예를 들면, 임의의 방법 또는 공정 설명에서 인용되는 단계들은 임의의 순서로 실행될 수 있고 제시되는 순서로 제한되지 않는다.
본 발명은 기능 블록 컴포넌트 및 각종 처리 단계와 관련하여 여기에서 설명될 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능을 수행하도록 구성된 임의 수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트에 의해 실현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서 또는 다른 제어 장치의 제어하에 각종 기능을 수행할 수 있는 각종 집적회로(IC) 컴포넌트(예를 들면, 메모리 요소, 처리 요소, 논리 요소, 룩업테이블 등)를 이용할 수 있다. 유사하게, 본 발명의 소프트웨어 요소들은 C, C++, 자바, 코볼(COBOL), 어셈블러, 펄(PERL) 등과 같은 임의의 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있고, 각종 알고리즘은 데이터 구조, 오브젝트, 프로세스, 루틴 또는 다른 프로그래밍 요소들의 임의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 데이터 전송, 시그널링, 데이터 처리, 네트워크 제어 등을 위한 임의 수의 종래 기술을 이용할 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 또한, 본 발명은 자바스크립트, VB스크립트 등과 같은 스크립팅 언어를 가진 보안 이슈를 검출 또는 예방하기 위해 사용될 수 있다. 암호 기법의 기본적인 소개에 대해서는 "적용된 암호기법: 프로토콜 알고리즘 및 C의 소스 코드"(Applied Cryptography: Protocols Algorithms, And Source Code In C)의 명칭으로 브루스 쉬나이더(Bruce Schneider)가 기고하고 존 윌리 앤드 손스(john Wiley & Sons)에 의해 발행된 문서(제2판, 1996)를 참조하고, 이 문서는 인용에 의해 본원에 통합된다.
여기에서 도시하고 설명하는 특정 구현예들은 본 발명 및 그 최상 모드를 설명하는 것이고, 어떻게든 본 발명의 범위를 제한하는 의도가 없다는 것을 이해하여야 한다. 사실, 간결하게 하기 위해, 종래의 무선 데이터 전송, 송신기, 수신기, 변조기, 기지국, 데이터 전송 개념 및 시스템의 다른 기능 양태(및 시스템의 개별적 동작 요소의 컴포넌트)는 여기에서 구체적으로 설명하지 않을 수 있다. 또한, 본 명세서에 포함된 각종 도면에 나타나는 연결 선들은 각종 요소들 간의 예시적인 기능 관계 및/또는 물리적 결합을 표시하는 것으로 의도된다. 많은 대안적인 또는 추가적인 기능 관계 또는 물리적 접속이 실제 전자 거래 또는 파일 전송 시스템에서 나타날 수 있다는 점에 또한 주목해야 한다.
당업자라면 이해하고 있는 바와 같이, 본 발명은 방법, 데이터 처리 시스템, 데이터 처리 장치 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구체화될 수 있다. 따라서 본 발명은 전체적으로 소프트웨어 실시형태, 전체적으로 하드웨어 실시형태 또는 소프트웨어와 하드웨어의 양태를 결합한 실시형태의 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 발명은 기억 매체로 구체화되는 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드를 가진 컴퓨터 판독가능 기억 매체에서 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 하드 디스크, CD-ROM, 광학 기억 장치, 자기 기억 장치 등을 포함한 임의의 적당한 컴퓨터 판독가능 기억 매체를 이용할 수 있다.
예시적인 실시형태의 설명을 단순화하기 위해, 본 발명은 단일 입력 단일 출력(SISO), 및 단일 입력 다중 출력(SIMO), 다중 입력 단일 출력(MISO), 다중 입력 다중 출력(MIMO) 무선 전송 시스템과 같은 다중 수신 안테나 시스템과 함께 사용될 수 있는 것으로서 설명된다. 예를 들면, 본 발명은 SISO DSSS 시스템 및 MIMO DSSS 시스템과 함께 또한 사용될 수 있다.
본 발명의 많은 응용들이 공식화될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 예를 들면, 본 발명은 임의의 종래의 무선 통신 매체를 쉽게 하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 여기에서 설명하는 네트워크는 인터넷, 인트라넷, 익스트라넷, WAN, WLAN, WPAN, HAN, 애드호크 네트워크, 모바일 애드호크 네트워크(MANET), 위성 통신(SATCOM)등과 같은 데이터 교환 또는 사업 거래를 위한 임의의 시스템을 포함할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명이 사용될 수 있는 MIMO 무선 시스템(100)의 예시적인 블록도이다. 예시적인 MIMO 무선 시스템(100)은 데이터 소스(101)(정보 신호(101))를 수신하여 그 데이터 소스(101)를 전송 채널(116)을 통해 수신기(104)에 전송하는 송신기(102)를 포함할 수 있다. 송신기(102)는 데이터 소스(101)를 수신하여 그 데이터 소스(101)를 데이터 소스(101)의 별개의 스트림으로 분할하는 신호 스플리터(104)를 포함할 수 있다. 데이터 소스(101)의 각각의 별개의 스트림은 복수의 인코더(106a-n)에 의해 독립적으로 수신되고 인코딩될 수 있다. 송신기(102)는 인코딩된 데이터 소스를 수신하여 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호를 생성하기 위해 상기 인코딩된 데이터 소스를 카오스 변조하는 복수의 카오스 변조기(108a-n)를 포함할 수 있다. 각각의 인코딩된 데이터 소스 신호는 디지털 카오스 확산 코드를 이용하여 디지털식으로 변조되고 확산된다. 일 실시형태에서, 각각의 인코딩된 데이터 소스 신호는 뒤에서 더 자세히 설명하는 바와 같이 디지털 카오스 시퀀스 메모리로부터 검색된 디지털 카오스 확산 코드에 의해 디지털식으로 변조되고 확산된다. 다른 예시적인 실시형태에서, 송신기(102)는 스플리터(104)를 포함하지 않을 수 있다. 대안적으로, 데이터 소스(101)는 인코더(106a-n)에 제공될 수 있다.
복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호는 그 다음에 공간 맵퍼(110)에 의해 공간적으로 맵핑된다(예를 들면, 복수의 공간 채널을 통해 확산된다). 공간적으로 맵핑된 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호는 그 다음에 복수의 안테나(114a-n)를 거쳐 통신용의 복수의 공간 채널(116)을 통해 상기 공간적으로 맵핑된 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호를 전송하기 전에 복수의 무선 주파수 발진기 시스템(112a-n)에 제공될 수 있다.
상기 공간적으로 맵핑된 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호는 복수의 안테나(118a-n)에서 수신기(104)에 의해 수신될 수 있다. 상기 공간적으로 맵핑된 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호는 복수의 무선 주파수 수신 시스템(120a-n)을 이용하여 채널(116)로부터 복구될 수 있다. RF 수신기 시스템(120a-n)은 채널(116)을 통해 전송된 신호로부터 합산형 카오스 변조 데이터 소스 신호를 복구할 수 있다. 예를 들면, RF 수신기 시스템(120a-n)은 업계에 공지된 바와 같이 무선 채널로부터 데이터 신호를 복구하는 임의의 종래의 방법을 이용하여 채널(116)을 통해 전송된 신호로부터 합산형 카오스 변조 데이터 소스 신호를 복구할 수 있다. 예를 들면, RF 수신기 시스템(120a-n)은 전송된 신호를 기저대역 아날로그 형식으로 하향 변환하고 상기 기저대역 아날로그 신호를 기저대역 이산 신호로 변환함으로써 상기 전송된 신호를 복구할 수 있다.
수신기(104)는 채널에 의해 생성된 상기 공간적으로 맵핑된 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호를 분리하는 MIMO 등화기(122)를 또한 포함할 수 있다. MIMO 등화기(122)는 수신된 기저대역 변조 신호를 생성하기 위해 각각의 채널 진폭의 추정치 및 상기 공간적으로 맵핑된 변조 데이터 소스 신호가 횡단하는 각 경로와 관련된 위상 특성에 따라 상기 채널 신호를 분리할 수 있다. 상기 수신된 기저대역 변조 신호는 그 다음에 데이터 소스 신호 채널에 따라 복수의 카오스 복조기(124a-n)에 의해 카오스 복조될 수 있다. 복수의 카오스 복조된 데이터 소스 신호는 그 다음에 복수의 디코더(126a-n)에 의해 디코딩될 수 있다. 복수의 디코딩된 카오스 복조 데이터 소스 신호는 그 다음에 복수의 데이터 소스 신호를 단일 병합 신호로 결합하는 신호 병합기(128)에 의해 병합될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 병합된 신호는 데이터 소스(101)의 카피일 수 있다. 수신기(104)는 병합된 신호를 데이터 싱크(130)에 제공할 수 있다.
스플리터(104), 인코더(106a-n), 공간 맵퍼(110), MIMO 등화기(122), 디코더(126a-n), 신호 병합기(128), RF 발진기 시스템(112a-n) 및 RF 수신 시스템(120a-n)은 종래의 구성이고 업계에 공지된 것처럼 동작할 수 있다. 카오스 변조기(108a-n) 및 복조기(124a-n)의 동작 및 구성은 뒤에서 더 자세히 설명한다.
도 2는 본 발명이 사용될 수 있는 SIMO 무선 전송 시스템(200)의 일 실시형태의 예를 보인 것이다. 도 2에 도시된 것처럼, 수신기(104)는 단일 안테나(214)를 가진 송신기(202)와 통신한다. 송신기(202)는 송신기(102)에 있는 것과 유사한 요소들을 내포하고 전술한 것과 유사한 동작을 갖는다. 예를 들면, 스플리터(204), 인코더(206a-n), 카오스 변조기(208a-n), RF 발진기 시스템(212) 및 안테나(214)는 스플리터(104), 인코더(106a-n), 카오스 변조기(108a-n), RF 발진기 시스템(112a-n), RF 수신 시스템(120a-n) 및 안테나(114a-n)와 관련하여 설명한 것과 유사한 구성 및 동작을 갖는다. 특히 데이터 소스(201)(정보 신호(201))는 데이터 소스의 별개의 스트림으로 분할된다. 데이터 소스의 복수의 별개의 스트림은 복수의 인코딩된 데이터 소스 신호를 생성하기 위해 복수의 인코더(206a-n)에 의해 수신된다. 복수의 카오스 변조기(208a-n)는 상기 인코딩된 데이터 소스 신호를 수신 및 카오스 변조하여 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호를 생성한다. 각각의 인코딩된 데이터 소스 신호는 디지털 카오스 확산 코드를 이용하여 디지털식으로 변조되고 확산된다. 일 실시형태에서, 각각의 인코딩된 데이터 소스 신호는 뒤에서 더 자세히 설명하는 바와 같이 디지털 카오스 시퀀스 메모리로부터 검색된 디지털 카오스 확산 코드에 의해 디지털식으로 변조되고 확산된다.
복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호는 그 다음에 RF 발진기 시스템(212)에 제공되기 전에 신호 합산기(210)에서 합산될 수 있다. 송신기(202)는 그 다음에 상기 합산된 카오스 변조 데이터 소스 신호를 안테나(214)를 통해 전송할 수 있다. 송신기(202)는 상기 합산된 카오스 변조 데이터 소스 신호를 통신 채널(216)을 통해 전송할 수 있다. 카오스 변조 데이터 소스 신호는 안테나(118a-n)에서 수신기(104)에 의해 수신될 수 있다. 상기 합산된 카오스 변조 데이터 소스 신호는 복수의 RF 수신기 시스템(120a-n)에 의해 수신될 수 있다. RF 수신기 시스템(120a-n)은 도 1과 관련하여 설명한 것과 유사한 방식으로 채널(216)을 통해 전송된 신호로부터 상기 합산된 카오스 변조 데이터 소스 신호를 복구할 수 있다. 카오스 등화기(218)는 복수의 합산된 카오스 변조 데이터 소스 신호를 수신하여 전송 패킷에 따라 상기 데이터 소스 신호를 재조립할 수 있다.
도 3은 본 발명이 사용될 수 있는 다른 SIMO 무선 전송 시스템(300)의 다른 예를 보인 것이다. SIMO 무선 전송 시스템(300)에 따르면, 송신기(202)는 도 2와 관련하여 설명한 것과 유사한 구성 및 동작을 갖고, 수신기(304)는 도 2와 관련하여 설명한 것과 유사한 동작 및 구성을 갖는다. 도 3의 수신기(304)는 복수의 디코딩된 카오스 복조 데이터 소스 신호를 다른 별도의 위치에 있을 수 있는 복수의 데이터 싱크(103a-n)에 제공할 수 있다.
대안적인 실시형태에서, 수신기(304)는 복수의 독립 수신기를 포함할 수 있고, 각각의 수신기는 카오스 복조기(124)를 포함할 수 있다. 유사하게, 송신기(202)는 복수의 독립 송신기를 포함할 수 있고, 각각의 송신기는 카오스 변조기(208a-n)를 포함할 수 있다.
도 4는 MIMO 무선 전송 시스템(100)을 더 자세히 보인 것이다. 전술한 바와 같이, 카오스 변조기(108a-n)는 데이터 소스 신호를 카오스 변조하여 복수의 카오스 변조 데이터 소스 신호를 생성한다. 도 4에 도시된 것처럼, 카오스 변조기(108a-n)는 심벌 맵퍼(402a) 및 카오스 확산기(404a)를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 카오스 변조기(108a-n)는 심벌 맵퍼(402a-n)를 포함하지 않을 수 있다. 심벌 맵퍼(406a-n)는 스크램블러, 차동 인코더, 심벌 생성기 등과 같은 종래의 송신기 컴포넌트를 포함한 종래의 심벌 맵퍼일 수 있다. 심벌 맵퍼(406a-n)는 또한 각각의 신호를 카오스 확산기(404a-n)에 전송한다. 카오스 확산기(404a-n)는 상기 데이터 소스 신호를 도 8에 도시된 방법을 이용하여 형성된 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스를 이용하여 변조할 수 있다. 카오스 변조기(108a)는 데이터 소스 신호가 공간적으로 맵핑(공간 맵퍼(402))되기 전에 상기 데이터 소스 신호를 카오스 변조하고, 카오스 변조 데이터 소스 신호는 안테나(114a-n)를 통해 수신기(104)에 전송되기 전에 상향변환(RF 발진기 시스템(112a-n))될 수 있다.
도 4에 따르면, 수신기(104)는 송신기(102)에 의해 전송된 데이터 소스 신호를 수신한다. 데이터 소스 신호는 RF 수신기 시스템(120a-n)에서 하향변환되고 MIMO 등화기(122)에 제공될 수 있다. MIMO 등화기(122)는 데이터 소스 신호를 공간 채널(즉, 채널(111))에 따라 분리하고, 상기 전송된 심벌을 복구하여 그 신호를 카오스 복조기(124a-n)에 제공한다. 수신기(104)의 일 실시형태에서, 카오스 복조기(124a-n)는 심벌 디맵퍼(406a-n)와 카오스 역확산기(408a-n)를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 카오스 복조기(124a-n)는 심벌 디맵퍼(406a-n)를 포함하지 않을 수 있다. 카오스 역확산기(408a-n)는 뒤에서 설명하는 바와 같이 데이터 소스 신호를 역확산하기 위해 디지털 카오스 시퀀스 코드를 이용한다. 카오스 역확산 신호는 그 다음에 데이터 소스 신호의 전송된 별개의 스트림을 복구하기 위해 심벌 디맵퍼(406a-n)에 의해 심벌 디맵핑될 수 있다.
도 5는 송신기(102)의 다른 실시형태를 보인 것이다. 도시된 것처럼 송신기(102)는 스플리터(104)를 포함하지 않을 수 있다. 이 실시형태에서, 송신기(102)는 공간 맵퍼(110)를 포함하지 않을 수 있다. 대안적으로, 데이터 소스(101)는 인코더(106a-n)에 제공될 수 있다. 또 다른 실시형태에서, 데이터 소스 신호(101a-n)는 카오스 확산기(404a-n)에서 카오스 확산되고, 수신기(104)에 전송되기 전에 RF 발진기 시스템(112a-n)에 제공될 수 있다. 수신기(104)는 수신된 데이터 소스 신호를 도 4와 관련하여 설명한 것과 유사한 방식으로 처리한다.
도 6은 발명에서 유용한 송신기(102)의 다른 예시적인 실시형태를 보인 것이다. 도 6에 따르면, 송신기(102)는 채널 인코더(106), 심벌 맵퍼(402), 멀티플렉서(604), RF 발진기 시스템(112)를 포함하고, 상기 채널 인코더(106), 심벌 맵퍼(402), 멀티플렉서(604) 및 RF 발진기 시스템(112)은 업계에 공지된 전통적인 요소이다. 그러므로 이들의 구성 및 동작은 간략히 하기 위해 여기에서 설명하지 않는다.
송신기(102)는 데이터 소스 신호(101)를 수신하고 채널 인코더(106)에서 시퀀스를 채널 인코딩한다. 데이터 소스 신호(101)는 비트, 심벌 또는 샘플링된 아날로그 파형일 수 있다. 카오스 확산 코드 시퀀스(이것의 구성은 도 8과 관련하여 뒤에서 설명함)는 카오스 확산 코드 시퀀스 메모리(606)에서 메모리에 저장된다. 발명의 대안적 실시형태에서, 카오스 확산 코드 시퀀스는 데이터 소스 신호를 인코딩하지 않고 카오스 확산 시퀀스로서 사용될 수 있다. 카오스 확산은 채널 코딩 없이 발생할 수 있다. 카오스 확산은 비트, 심벌 또는 샘플 아날로그 파형을 디지털 카오스 파형으로 변환하고, 그 정보는 디지털 카오스 파형의 진폭 및 위상에 매립된다(매립 데이터).
본 발명에 따르면, 카오스 변조기(108)는 프리앰블 및 미드앰블을 가진 데이터 페이로드를 생성할 때 카오스 확산 시퀀스를 이용한다. 프리앰블과 미드앰블은 복수의 매립 신호가 각각의 구성 신호의 기본 성능과 간섭없이 하나 이상의 위치에서 검출되도록 구성될 수 있다. 데이터 페이로드는 적어도 하나의 카오스 변조 신호와, 협동 네트워크 프로토콜의 일부인 적어도 하나의 다른 신호(카오스 변조될 수도 있고 변조되지 않을 수도 있음)를 포함할 수 있다. 프리앰블과 미드앰블은 다음의 연장된 심벌 기간에서 디지털 카오스 시퀀스의 카피를 플리핑하는 부호의 디지털 카오스 시퀀스를 반복함으로써 또한 구성될 수 있다.
예시적인 일 실시형태에서, 데이터 페이로드는 각각의 집성된 디지털 신호에 신호 필드와 심벌 경계기호를 포함시키기 위해 데이터 페이로드를 증대시키도록 구성될 수 있는 프리앰블과 미드앰블을 포함한다. 증대된 데이터 페이로드는 복수의 디지털 카오스 파형 내에 디지털 정보를 포함할 수 있고, 그래서 상기 집성된 디지털 신호의 일부인 각 구성 신호의 도착 시간이 정확하게 및 신뢰성 있게 식별될 수 있다. 신호 필드부는 디지털 신호의 적어도 하나의 길이 정보 및 나머지 페이로드의 데이터 속도 스킴(scheme) 정보를 수신기에 알린다. 또한, 신호 필드는 신호 필드 내의 다른 정보의 에러들을 검출하고 그 에러들로부터 보호하기 위한 패리티 정보를 내포할 수 있다.
카오스 변조기(108)의 동작 중에, 데이터 소스 신호는 예를 들면 확산기(602)를 이용하여 카오스 시퀀스 메모리(606)에 저장된 카오스 확산 시퀀스에 의해 확산된다. 카오스 확산 시퀀스는 프리앰블(608) 및 미드앰블(610)의 생성 시에 사용될 수 있다. 카오스 변조기(108)에 의해 생성된 페이로드는 도 10과 관련하여 설명하는 바와 같이 심벌 경계기호(612) 및 신호 필드(614)를 포함하도록 증대될 수 있다.
도 6은 카오스 변조기(108)(또는 카오스 변조기(208)) 중의 임의의 하나를 더 자세히 도시한다. 도 6에 따르면, 송신기(102)는 전술한 것과 동작이 유사한 채널 인코더(106) 및 심벌 맵퍼(402)를 포함할 수 있다. 카오스 변조기(108)는 업계에 공지된 전통적 요소인 믹서(602, 616), 멀티플렉서(604), RF 발진기 시스템(112) 및 안테나(114)를 포함할 수 있다. 그러므로 이들의 구성 및 동작은 간결하게 하기 위해 여기에서 설명하지 않는다.
동작 중에, 송신기(102)는 인코더(106)에서 데이터 소스 신호를 수신하고, 인코더(106)는 상기 데이터 소스 신호를 채널 인코딩한다. 데이터 소스 신호는 비트, 심벌 또는 샘플링된 아날로그 파형과 같은 임의의 정보 보유 신호일 수 있다.
카오스 확산 시퀀스(이것의 구성은 도 8과 관련하여 뒤에서 설명함)는 카오스 확산 시퀀스 메모리(606)에서 메모리에 저장된다. 발명의 대안적 실시형태에서, 카오스 확산 시퀀스는 정보 신호를 인코딩하지 않고 확산 시퀀스로서 사용될 수 있다. 카오스 확산은 비트, 심벌 또는 샘플 아날로그 파형을 디지털 카오스 파형으로 변환하고, 그 정보는 디지털 카오스 파형의 진폭 및 위상에 매립된다(매립 데이터).
카오스 시퀀스 메모리(606)에 저장된 디지털 카오스 시퀀스는 도 8의 디지털 카오스 시퀀스 생성 방법에 따라 구성된다. 디지털 카오스 확산 코드 시퀀스는 네이티브 아날로그 카오스 회로를 기록함으로써 구성될 수 있다. 대안적으로, 디지털 카오스 시퀀스는 결정론의 컴퓨터 시뮬레이트 비선형 동역학을 기록하고 기록된 신호를 세그멘트화함으로써 구성될 수 있다(단계 802). 기록된 세그멘트는 연속적인 샘플들이 독립적으로 나타나도록 샘플링되고, 미리 규정된 길이 및 가변량의 세그멘트는 낮은 상호상관을 갖는다(단계 804). 그 다음에 샘플들이 메모리에 저장될 수 있다(단계 806). 샘플링 속도 또는 샘플링 주기는 변하거나 불규칙하게 될 수 있지만, 취해지는 샘플들의 수는 특정 확산 인수에 대하여 고정되고, 확산 인수에 대하여 임의 수의 샘플로 될 수 있다. 본 발명에 따르면, 세그멘트들이 양자화된다(단계 810). 그 다음에, 기록된 세그멘트들의 평균치가 감산되고 기록된 세그멘트들이 정상화된다(단계 812). 시퀀스의 정상화는 자기상관 피크가 양자화 에러 때문에 1(unity)에서 또는 1 부근에서 생성되게 한다.
본 발명에 따른 불규칙한 샘플링 간격은 예를 들면 피보나치(Fibonacci) 수, 루카스(Lucas) 수, 페린(Perrin) 수 또는 임의의 의사 난수 생성기와 같은 공지의 시퀀스 생성기의 모듈로 카운팅에 의해 결정될 수 있다. 디지털 시스템의 반도체 기술로 쉽게 구현하기 위해, 진폭은 코드 시퀀스들 사이의 최대 허용 상호상관(1/2L, 여기에서 L은 각각의 샘플 진폭에 의해 표시하기 위해 사용되는 비트의 수임)에 기초하여 유한 레벨로 양자화될 수 있다. 디지털 카오스 시퀀스의 독립 세그멘트는 함께 그룹화되어 정보 보유 통신 신호 또는 트레이닝 신호를 전송하기 위한 벡터 범위(vector span)를 형성한다. n차원 부분공간(subspace)에서의 임의의 신호는 n차원의 정규직교 기저에 대한 신호의 투사에 대응하는 스칼라의 n튜플로 고유하게 표시될 수 있다는 것이 수학계에서 잘 알려져 있다. 디지털 카오스 처리의 최종 단계는 독립적 디지털 카오스 세그멘트를 원래 세그멘트와 동일한 부분공간에 걸쳐 있는 직교 시퀀스의 그룹으로 변환하는 것이다. 이 처리는 그람 슈미트 직교화 프로세스를 이용하여 수행될 수 있다.
카오스 시퀀스 메모리(606)(및 도 7의 카오스 복제 메모리(706))는 휘발성 메모리일 수 있다. 카오스 메모리(606/706)는 디지털 카오스 확산 코드의 그룹들이 서로 독립적으로 저장되도록 구획될 수 있다. 예를 들면, 별개의 그룹들은 그룹이 사용될 응용에 따라 조직될 수 있다. 전형적인 응용은 점 대 점 동작 및/또는 점 대 다점 동작에 대한 VoIP(voice over IP) 능력, 비디오 능력 및 데이터 능력을 요구하는 임의의 무선 응용을 포함한다. 그룹 내측에서, 휘발성 메모리는 디지털 카오스 시퀀스 코드를 저장하기 위한 슬롯으로 추가로 구획된다. 슬롯은 디지털 카오스 시퀀스의 부분집합을 저장하기 위한 복수의 서브슬롯으로 추가로 구획될 수 있다.
카오스 시퀀스 메모리(606)가 디지털 카오스 확산 시퀀스로 완전히 채워진 때, 전체 메모리(606)는 그람 슈미트 프로세스를 받을 수 있다. 전체 메모리(606)는 정규직교화 프로세스를 받을 수 있다. 대안적 실시형태에서, 독립적 디지털 카오스 세그멘트들은 원래 세그멘트와 동일한 부분공간에 걸쳐 있는 정규직교 시퀀스의 그룹으로 변환될 수 있다.
패킷 형성을 위한 본 발명의 양호한 실시형태는 도 10에 도시되어 있다. 이 예시적인 실시형태에서, 수신기에서의 샘플 속도는 20MHz를 목표로 하고 칩핑 속도는 송신기에서 4 Mcps로 제안된다. 인접 시스템들 간의 최소 중심 주파수 공간은 5MHz일 것이다. 프레임 구조는 동일한 2밀리초(ms)의 지속기간을 갖는 5개의 서브프레임으로 나누어지는 10ms의 라디오 프레임일 수 있다. 이러한 서브프레임은 임의의 사용자를 위한 전송 또는 수신 슬롯으로서 구성될 수 있다.
수퍼 프레임은 프레임들 간에 2ms 갭 공간을 갖고서 연속적으로 전송되는 수 개의 프레임으로 구성된다. 전송되는 각 프레임은 프리앰블 트레이닝 시퀀스, 미드앰블 트레이닝 시퀀스 및 데이터 페이로드로 구성된다. 프레임 구조의 융통성은 특정 응용에 대한 다수의 다른 실시형태를 수용할 수 있다. 이 실시형태에서, 충분한 트레이닝 정보가 안전하게 및 신뢰성 있게 포함된다.
잘 알려진 바와 같이, 성공적 무선 설계의 핵심은 충분한 트레이닝 정보를 통합하여 패킷의 도착을 인지하고, 심벌 경계를 정렬하고, 채널 특성을 추정하고, 주파수 오프셋을 보정하는 것이다. 헤더 필드는 수신기의 구성 상태를 규정하는 10 심벌 프리앰블과 48 심벌 신호 필드를 포함한다. 트레이닝 시퀀스는 차동 카오스 시프트 키잉(differential chaos shift keying, DCSK)을 이용하여 변조되고 미리 정해진 횟수만큼 반복되며, 도 6에서는 9회가 사용된다. 각각의 반복은 정상 DCSK 기술에 따라 1 또는 -1로 변조된다. 변조 입력은 패킷의 나머지에 대한 제어 정보가 매립된 +1과 -1의 교대 수열일 수 있다. 프리앰블과 미드앰블은 수신기에서의 동기화를 돕기 위해 데이터보다 훨씬 더 높은 자신들의 파워를 가질 수 있다. 예를 들면, 일 실시형태는 데이터 샘플에 대한 상대적 파워의 3dB 부스트를 이용한다. 이것은 프레임의 과도하게 부담스러운 오버헤드 없이 높은 검출 확률을 가능하게 한다. 만일 총 오버헤드가 프레임의 지속기간 동안 10% 이하이면, 파워 부스트가 없는 경우에 비하여 0.79 신호 파워만을 희생하면서 수신기에서 검출 및 동기화의 상당한 개선을 달성할 수 있다. 각각의 심벌은 스루풋 및 은밀함에 대한 응용 필요조건에 따라서 16칩 내지 4000칩의 범위일 수 있는 미리 정해진 길이의 카오스 시퀀스를 포함한다. 신호 필드는 시퀀스 패턴의 의사 난수(pn) 생성기를 초기화하기 위해 사용되는 6비트 스크램블링 시드를 포함한다. pn의 레지스터의 상태는 26개의 저장된 시퀀스 중의 어느 것이 선택되는지, 또는 선택적으로 카오스족의 어떤 시퀀스가 현재 심벌에 대하여 전송되어야 하는지 결정한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 전통적인 MIMO WLAN 전송에서의 문제점을 해결한다. 즉, 802.11x 호환 시스템과 같은 종래의 시스템은 간섭, 무선 충돌, 및 비의도적인 당사자의 방해를 받기 쉽다. 본 발명은 복수의 안테나 시스템으로 전송되는 동일한 주파수 채널 대역폭을 점유하는 디지털 카오스 통신 파형에 복수의 정보 보유 통신 신호를 집성 및 매립하는 시스템 및 방법에 의해 이 문제들을 해결한다. 디지털 카오스는 카오스 신호를 샘플링함으로써 생성된 파형일 수 있고, 이때 카오스 신호는 결정론적 비선형 동역학에 의해 결정된다. 뒤에서 설명하는 바와 같이 본 발명에 따라 생성된 디지털 카오스 시퀀스는 발명의 각종 실시형태에 따라 확산 시퀀스로서 사용된다.
송신기에 의해 전송된 신호는 도 7의 수신기(104)에 의해 수신된다. 수신기(104)는 전송된 데이터 소스 신호에 매립된 데이터를 복구한다. 발명의 일 양태에 따르면, 송신기(102)에서 데이터 소스 신호를 확산하기 위한 확산 코드로서 사용되는 카오스 시퀀스 메모리(606)에 저장된 디지털 카오스 시퀀스는 카오스 복제 메모리(306)에 저장된 디지털 카오스 시퀀스와 비교된다. 전술한 바와 같이, 카오스 복조기(124)는 카오스 복제 메모리(706)에 저장된 디지털 카오스 시퀀스의 복제를 역확산 코드로서 이용한다.
도 7은 디지털 카오스 파형을 수신하는 수신기(104)의 예시적인 실시형태를 보인 것이다. 수신기(104)는 전송된 신호를 수신하기 위한 안테나(118), 관심 대역 내에 있지 않은 신호를 거절하기 위한 채널 필터(702), 디지털 처리를 위해 아날로그 신호를 샘플링 및 양자화하기 위해 사용되는 아날로그-디지털(A/D) 컨버터(704)를 포함한다. 카오스 복제 메모리(706)는 송신기(102)의 카오스 시퀀스 메모리(606)에 저장된 디지털 카오스 파형의 정확한 복제를 제공한다. 패킷 검출(708) 동작은 적어도 하나의 패킷이 도착할 때를 결정하기 위해 수행된다. 정합 필터(708)는 적어도 하나의 신호에 대한 심벌 타이밍을 복구하기 위해 사용된다. 채널 추정기(712)는 다중경로 페이딩에 기인하는 파형의 왜곡을 추정 및 보상하기 위해 사용될 수 있다. 도플러 보정(714)은 발진기 드리프트 및 이동성에 기인하는 주파수 오프셋을 추정 및 보정하기 위해 사용될 수 있다. 수신기(104)는 송신기에 의해 보내진 맵핑 심벌을 추정하기 위한 심벌 검출 장치(716), 정보 심벌을 복구하기 위한 심벌 D-맵 룩업테이블(718), 및 원래의 전송된 비트(722)를 복구하기 위한 채널 디코더(720)을 또한 포함할 수 있다. 복구된 정보 비트(722)는 하나 이상의 데이터 싱크(도시 생략됨)에 제공될 수 있다.
수신기(104)는 전송된 신호를 수신하여 그 신호로부터 매립 데이터를 복구한다. 양호한 실시형태에서는 2개의 공통 수신기 모드가 있다는 점에 주목한다. 제1 모드에서, 카오스 복제 메모리(706)에 의한 고속 증식은 A/D(704)의 동작 직후에 발생한다. 이 실시형태는 샘플링된 아날로그 파형이 정보 보유 신호일 때 양호하다. 제2 모드에서, 카오스 복제 메모리(706)에 의한 고속 증식은 심벌 검출(716) 동작 전 및 도플러 보정(714) 및 채널 추정(712) 동작 후에 발생한다. 이 실시형태는 정보 보유 신호, 비트 또는 심벌일 때 최상으로 적합하다. 어느 구성도 비트 또는 심벌의 형태로 정보 보유 신호에 대하여 작용한다. 그러나 제2 모드는 최상의 성능을 갖고 제1 모드는 전력 소모가 더 낮다. 고속 디지털 카오스 시퀀스를 역확산한 후에, 수신기 동작은 802.11x, WCDMA 또는 CDMA 2000용의 상업적 표준 수신기에 의해 수행되는 동작의 전형이고, 그 설명은 간결성을 위해 생략한다.
카오스 변조기(108) 및 복조기(124)는 무선 근거리 통신망(LAN), 무선 개인 영역 통신망(PAN), 무선 홈 영역 통신망(HAN) 또는 도시 영역 통신망(MAN) 시스템, 위성 전화 시스템, 또는 소정 범위의 거리에서 단방향 또는 양방향 통신을 통합한 다른 유형의 라디오 또는 마이크로파 주파수 시스템의 일부로서 구현될 수 있다. 본 발명은 예를 들면 단일 캐리어 주파수 도메인 등화(SCFDE), 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 또는 직교 주파수 분할 다중화(OFDM)와 같은 각종의 신호 변조 및 복조를 이용할 수 있다. 그러나 본 명세서에서는 단순히 발명의 설명을 쉽게 하기 위해 SIMO 및 MIMO 통신 시스템 또는 송신기와 수신기를 포함한 시스템과 관련하여 설명한다. 무선 채널(711)의 모든 유사한 컴포넌트들은 서로에 대하여 유사한 설명을 또한 갖는다.
본 발명의 송신기는 전송 안테나 어레이의 각 안테나로부터 상이한 신호들을 전송하고, 각각의 신호는 수신측에서 수신 안테나 어레이의 대응하는 안테나에 의해 수신된다. 여기에서 설명하는 각종 송신기는 데이터 소스 신호를 집성 신호로서 전송할 수 있고, 모든 전송 신호의 집성으로서 또는 신호의 일부의 집성으로서 수신될 수 있다. 모든 신호들은 1회 전송되고 수신기는 수신기의 카오스 복제 메모리에 저장된 카오스 확산 시퀀스 확산 코드의 복제를 이용하여 상기 집성 신호를 복조한다.
도 9는 전송된 데이터 소스 신호에 매립된 데이터를 복구하는 방법(900)을 보인 것이다. 데이터를 복구할 때, 수신기(104)는 전송된 신호를 복구하고 도 9에 도시된 하기의 단계에 의해 데이터 신호를 복구한다. 수신기가 유효 패킷의 도착을 검출할 때까지 패킷을 계속적으로 조사한다(단계 902). 패킷의 검출은 프리앰블 구조를 활용하는 자유 실행 상관(패킷 검출(708))의 출력에 기초를 둔다. 패킷의 유효성은 도 10에 도시된 신호 필드의 주기적 용장성 체크(CRC)에 의해 결정된다. 패킷이 유효하다고 선언된 후에, 프리앰블을 이용하여 2개의 동기화 처리, 즉 심벌 타이밍 추정 및 보정(단계 904)과 주파수 추정 및 보정(단계 906)을 수행한다. 정합 필터 또는 정합 필터(710)들의 뱅크를 이용하여 타이밍 에러를 추정하고 적당한 보정이 수신기 타이밍에서 이루어진다. 별도의 상관기는 예컨대 도플러 보정(714)과 같은 주파수 에러를 추정하기 위해 사용되고 적당한 보정이 기저대역 수신 신호에 적용된다. 채널 추정은 프리앰블로부터의 트레이닝 심벌에 기초하여 미리 계산된 콘볼루션 행렬을 이용하여 계산된다. 프리앰블이 변하지 않는 한 변하지 않기 때문에 오프라인으로 역시 계산될 수 있는 이 행렬의 의사 역(pseudo inverse)은 채널 탭(채널 추정기(712))의 최소 평균 제곱 추정치를 계산하기 위해 사용된다(단계 908). 평균화는 프리앰블과 미드앰블 둘 다에서 트레이닝 심벌의 반복에 기초하여 처리 단계 902, 904, 906 및 908 각각에 대하여 가능하다. 그 다음에 페이로드가 처리될 수 있다(단계 910). 예를 들면, 페이로드의 처리는 심벌 검출(심벌 검출(720)), 심벌 맵핑(심벌 D-맵(718)), 페이로드의 채널 코딩 또는 디코딩(채널 디코더(720)) 및 페이로드에 내포된 정보 비트(722)의 복구를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명에서 설명하는 통신 시스템에서 유용할 수 있는 예시적인 널 공간 프로세서 서브시스템의 실시형태를 보인 도이다. 이 예시적인 서브시스템에 따르면, 복구될 신호("선택된 i번째 사용자 데이터") 및 나머지 신호("나머지 사용자 데이터")는 널 공간 프로세서에서 승산된다(선택된 i번째 사용자 데이터에 대응하는 i번째 선택된 사용자에 대한 널 공간은 나머지 사용자 데이터 신호를 내포한 신호를 생성한다). 그 다음에 나머지 사용자 데이터 신호는 선택된 i번째 사용자 데이터가 출력되도록 선택된 i번째 사용자 데이터 및 나머지 사용자 데이터로부터 감산된다. 일부 예에서, 선택된 i번째 사용자 데이터 출력은 나머지 사용자 데이터로부터의 잔여 신호와 함께 나타날 수 있다. 그 다음에 선택된 i번째 사용자 데이터는 전술한 바와 같이 i번째 사용자 데이터를 복구하기 위한 i번째 사용자 카오스 코드를 식별하기 위해 선택된 i번째 사용자 데이터를 이용하여 복구될 수 있다.
본 발명의 디지털 카오스 시스템 및 방법은 네트워크 능력을 향상시키기 위해 조정된 전송이 바람직한 무선 전송에서의 동작에 적합하다. 이러한 시스템은 가끔 엄격히 조정된 노드 또는 접근점들 간에 복수의 거래를 요구한다. 조정됨으로써, 네트워크 내의 각 노드(수신기)의 전송 프로토콜이 네트워크 내의 제2 수신 노드와 소정 관계로 조직되어 후속 전송이 네트워크의 필요조건에 따라 효율적으로 된다. 효율적으로 됨으로써, 노드 대 노드 전송은 노드의 필요조건 또는 전송 매체의 필요조건에 따라 최적화된다. 일 예로, 효율성의 개선은 네트워크 스루풋의 개선을 포함할 수 있다. 조정된 노드는 하나의 노드 또는 노드들의 그룹이 네트워크 내의 하나의 노드 또는 노드들의 그룹으로부터 수신된 전송에 의존하는 전송 프로토콜을 포함하게 할 수 있다. 복수의 노드가 전송 수신에 의존하는 경우에, 복수 노드의 전송 프로토콜은 네트워크 또는 전송 매체의 최적화를 보장하기 위해 협력적으로 통신할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수 전송의 경우에, 복수 전송은 타협된 데이터 전송의 기회 또는 데이터 전송의 충돌 기회를 증가시킬 수 있다. 발명의 일 실시형태에서, 조정된 노드는 네트워크 내의 하나 이상의 다른 노드에 대한 전송 프로토콜의 지식을 포함할 수 있다. 대안적으로, 하나의 노드 또는 노드들의 그룹으로부터의 전송의 조정은 네트워크 또는 그룹 외측의 노드로부터 수신된 전송에 의존할 수 있다. 다른 특정 실시형태에서, 무선 매체를 통한 조정된 전송 또는 조정된 노드는 다른 노드와 통합된 하나의 노드로부터의 전송이 다음 전송 기회(Txop)에 또는 수신측에 공지된 지연 및 분열 허용 프로토콜에 의해 특정된 시간 내에 발생할 수 있다.
여기에서 설명하는 디지털 카오스 파형은 네트워크 스루풋을 개선하면서 데이터 전송을 보장하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 이종 무선 네트워크를 통한 조정된 다점 전송 및 수신은 동일 셀(예를 들면, "그룹")에서 동작하는 이종 전송점, 접근점 또는 노드들의 집합을 포함하고, 셀 또는 상호 배타적 셀들을 동시에 또는 조정된 방식으로 중첩한다. 조정된 다점 전송은 무선 네트워크에서, 특히 셀룰러 네트워크 또는 노드들의 그룹, 접근점 또는 사용자의 주어진 셀이 엣지에서 또는 그 부근에서 스루풋 및 서비스 품질을 증가시키기 위해 사용될 수 있다.
본 발명과 함께 사용될 수 있는 전형적인 협동 네트워크는 사물 인터넷(IoT)이다. IoT는 기계 또는 기계의 부품인 장치들 중에서 데이터의 상호접속 및 자율 교환을 말한다. IoT는 전형적으로 예를 들면 기계 대 기계(M2M) 통신을 지원하도록 사용될 수 있다. M2M은 인간 상호작용을 필요로 하지 않는 장치들 간의 데이터 통신으로서 규정된다. 이것은 장치와 서버 사이, 또는 직접 또는 네트워크를 통한 장치 대 장치의 데이터 통신일 수 있다. M2M 서비스의 예로는 보안, 추적, 지불, 스마트 그리드 및 원격 관리/모니터링 등이 있다. 따라서 본 발명에 따른 조정된 네트워크는 조정된 네트워크의 장치, 노드 또는 멤버들 간의 자율적인 데이터 교환을 포함할 수 있다.
여기에서 사용하는 바와 같이, 단일 셀에 속하는 노드는 단일 그룹의 "멤버"로서 설명될 수 있다. 일부 경우에, 무선 전송의 조정을 쉽게 하기 위해, 멤버들은 하나의 그룹 또는 2개 이상의 그룹에 속하는 멤버로서 설명될 수 있다. 특정 멤버에 의해 수신된 신호들은 신호 프리앰블 또는 미드앰블 정보에 따라 또한 처리될 수 있다.
여기에서 사용하는 바와 같이, 조정된 다점 시스템은 MIMO 시스템일 수 있고, 멤버들은 송신기 및 수신기 둘 다에서 복수의 안테나를 이용할 수 있다. 본 발명은 "다중 사용자 다중 입력 다중 출력" 또는 "MU-MIMO" 시스템에 또한 유용할 수 있다. 여기에서 사용하는 바와 같이, MU-MIMO 시스템은 가용 안테나가 복수의 독립 그룹 멤버, 접근점 및 독립 라디오 단말에 걸쳐 퍼져 있는 무선 통신 시스템이고, 여기에서 각 멤버는 1개 또는 복수의 안테나를 갖는다. 본 발명은 종래의 SISO(단일 입력 단일 출력), SIMO(단일 입력 다중 출력), MISO(다중 입력 단일 출력) 시스템 또는 업계에 공지된 다른 유사한 시스템과 함께 또한 사용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하기 위해 사용될 수 있는 전형적인 셀 또는 그룹 배치(1200)를 보인 도이다. 그룹 배치(1200)는 멤버 A1-An을 가진 그룹 A를 포함할 수 있다. 유사하게 그룹 B는 멤버 B1-Bn을 포함할 수 있다. 도시된 예에서, 그룹 멤버 B3는 그룹 B의 멤버이면서 동시에 그룹 A의 멤버이다. 발명의 설명을 쉽게 하기 위해, 멤버가 2개 이상의 그룹에 속할 때, 그 멤버는 그룹 배치(1200)에서 도시된 A/B3와 같이 양측 그룹 지정자에 의해 지정될 수 있다.
도 13은 그룹 A, 그룹 B 및 그룹 C를 가진 그룹 배치(1300)의 예시적인 실시형태를 보인 것이다. 그룹 배치(1300)의 복수의 그룹이 겹쳐진 것으로 도시되어 있지만, 그룹들은 상호 배타적일 수 있다. 멤버가 2개 이상의 중첩 그룹에 속할 때, 그 멤버는 중첩 그룹 중의 어느 하나에 보내진 디지털 카오스 신호를 수신하여 처리할 수 있다. 그러한 예에서, 멤버는 여기에서 다중 그룹 멤버라고 부를 수 있다. 도시된 배치에서 멤버 A/B3는 멤버 B3가 그룹 A에도 또한 속한다는 것을 표시한다.
그룹 배치(1300)는 하나의 디지털 카오스 신호가 멤버들 간에 전송될 때 발생하는 무선 전송을 또한 도시한다. 예를 들면, 디지털 카오스 신호가 디지털 카오스 프리앰블에 어떻게 보내지는가에 따라서 멤버 A6는 디지털 카오스 신호를 멤버 A2, A5 또는 An에 전송할 수 있고; 멤버 C1은 디지털 카오스 신호를 C8에 전송할 수 있으며; B3는 디지털 카오스 신호를 B1, B4 또는 B9에 전송할 수 있다. 디지털 카오스가 다중 그룹 멤버에 의해 수신되는 경우에, 수신 멤버는 디지털 카오스 신호를 그 수신 멤버가 속하는 대응하는 그룹 멤버에 전송할 수 있다. 이것은 의도된 그룹 멤버가 별도의 중첩 멤버에 속하는 경우에도 적용될 수 있다. 중첩에 의해, 2개 이상의 그룹은 적어도 하나의 그룹 멤버를 공유한다. 도시된 그룹 배치(1300)에서, 그룹 A는 그룹 C와 중첩하고, 그룹 A는 그룹 B와 중첩한다.
도 12 및 도 13의 실시형태와 관련하여 설명한 디지털 카오스 신호는 도시된 그룹 중의 임의의 하나 또는 모든 그룹의 외측으로부터 수신될 수 있다는 점에 주목하여야 한다. 예를 들면, 디지털 신호 S1은 그룹 A의 외측에서 생성되지만, 그룹 멤버 A2에 의해 수신되는 것으로 도시되어 있다. 유사하게, 디지털 카오스 신호 S2는 그룹 C의 외측에서 생성되지만, 그룹 멤버 C8에 의해 수신되는 것으로 도시되어 있다. 반대로, 디지털 카오스 신호 S3는 그룹 멤버 B7에 의해 그룹 B에서 생성되고 그룹 멤버 Bn에 의해 수신되는 것으로 도시되어 있다.
본 발명에 따른 전형적인 조정된 전송에 있어서, 그룹 멤버들은 무선 매체를 공유하는 모든 사용자의 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 조정된 방식으로 동작한다. 조정된 방식에 의해, 신호들은 무선 매체의 왜곡적 영향 및 상호 간섭을 타파하도록 함께 처리되어 모든 능동적인 별개의 사용자 데이터 신호의 검출을 개선한다. 그룹 멤버들은 특정 그룹에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리한다. 그룹 멤버는 특정 그룹에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리할 수 있고, 여기에서 수신측(예를 들면, 수신 멤버)에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 수신측에 공지된 지연 및 분열 허용 프로토콜에 의해 특정된 시간에 무선 매체를 통해 재전송된다. 예를 들면, 지연 및 분열 허용 프로토콜은 네트워크가 우주 통신이나 행성간 규모에서 발생하는 것과 같은 극단적인 거리에서 효과적으로 동작하도록 될 수 있다. 반면에, 디지털 카오스 신호가 보내지지 않은 수신 그룹 멤버에 의해 디지털 카오스 신호가 수신되는 경우, 수신 그룹 멤버는 신호를 종료하고 신호가 전혀 포워드되지 않을 수 있다.
도 13을 이용하는 전형적인 예에서, 데이터 신호 S4는 그룹 멤버 B9에 보내지지만 다중 그룹 멤버 A3(예를 들면, A/B3)에 의해 수신될 수 있다. 이 예에서 그룹 멤버 A3는 데이터 신호가 그룹 멤버 B9에 보내진 것을 표시하는 별개의 사용자 데이터 신호를 추출할 수 있다. 그룹 멤버 A3가 또한 그룹 B의 멤버(예를 들면, B3)이기 때문에, 그룹 멤버 A3는 신호를 그룹 B에 전송할 수 있다. 더 구체적으로, A3는 신호를 그룹 멤버 B9에 전송할 수 있다.
일부 경우에, 다른 그룹의 그룹 멤버가 서로 근접해 있을 때, 수신 그룹 멤버는 수신 신호의 제1 단편을 수신하고, 수신 신호의 제2 단편이 수신 그룹 멤버에 의해 수신되는 시간까지 수신 신호의 전송을 시간 지연할 수 있다.
당업자라면 본 발명이 DSSS 인코딩 방식을 구현하는 임의의 장치에서 활용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 전술한 설명은 본 발명의 특정 실시형태와 관련된다. 그러나 전술한 장점들 중의 일부 또는 전부를 달성하면서 전술한 실시형태에 대하여 다른 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 명백하다. 그러므로 첨부된 특허 청구범위의 목적은 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 그러한 모든 변형예 및 수정예를 망라하는 것으로 한다.

Claims (18)

  1. 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호(digital chaos signal)를 협동적으로 네트워킹하는 방법에 있어서,
    a. 수신측에서 복수의 별개의 데이터 신호를 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되고, 상기 송신측에서의 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호의 변조는, 복수의 디지털 카오스 시퀀스를 가진 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되며, 상기 디지털 카오스 시퀀스를 생성하는 방법은, 비선형 동역학(non-linear dynamics)을 가진 무특색 파형을 기록하는 단계와, 상기 기록된 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹들이 그룹들 간에 낮은 상호상관으로 구별되도록, 상기 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 고정수의 샘플들의 모든 그룹들을 그람 슈미트 프로세스(Gram-Schmidt process)를 이용하여 처리하는 단계를 포함한 것임 - 와;
    b. 복수의 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 상기 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호를 복조하는 단계와;
    c. 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나가 상기 수신측에 보내지는 것임을 검증하고, 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나가 복수의 수신측 그룹들 중 다른 수신측 그룹에 보내지는지에 따라서 상기 별개의 사용자 데이터 신호 중 적어도 하나를 처리하는 단계 - 상기 복수의 수신측 그룹들은 상기 복수의 별개의 데이터 신호를 수신하는 수신측을 그룹 멤버로서 포함한 것임 - 와;
    d. 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 복수가 상기 수신측에 보내지지 않는 것임을 검증하는 단계와;
    e. 상기 수신측에 보내지지 않은 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호의 집성체(aggregation)를 포함한 새로운 집성된 데이터 신호를 생성하기 위해 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 복수를 집성하는 단계 - 상기 수신측에서의 상기 복수의 별개의 사용자 데이터 신호는 모든 능동적 별개의 사용자 데이터 신호의 검출을 개선하기 위해 무선 매체 및 상호 간섭의 효과를 타파하도록 함께 처리되는 신호임 - 와;
    f. 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 복수의 별개의 사용자 데이터 신호 중 집성된 복수를 전송하는 단계 - 상기 전송은, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되는 것임 - 를 포함한 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 수신측에 공지되고, 네트워크 관리자 또는 코디네이터에 의해 전달된, 선험적으로 미리 규정된 사용자 그룹들 중의 적어도 하나에 속하는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 상기 수신측에 보내지고, 이들이 고유의 패킷 식별정보(identification)를 가진 단편화된 MAC 페이로드 데이터 유닛(MAC Payload Data Unit, MPDU) 의 적어도 한 부분을 내포하는 것을 표시하도록 태그되며, 상기 MPDU의 나머지 단편은 적어도 하나의 별도의 전송에 의해 상기 수신측에서 수신되고, 상기 MPDU의 나머지 단편은 상기 고유의 패킷 식별정보를 내포한 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단편화된 MPDU 및 상기 MPDU의 나머지 단편은 재조립을 위해 상기 수신측의 MAC 공통 처리 유닛에 도착하는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수신된 단편화된 MPDU는 버퍼링되고, 차례로 나열되고, 상기 MPDU의 나머지 단편과의 재조립을 위해 상기 MAC 공통 처리 유닛까지 포워드(forward)되는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하지 않고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측 버퍼로부터 폐기되는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  7. 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법에 있어서,
    a. 복수의 사용자로부터 발원된 별개의 사용자 데이터 신호를 내포한 복수의 별개의 데이터 신호를 가진 집성 데이터 신호를 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 것임 - 와;
    b. 상기 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 데이터 신호의 변조는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 메모리에 기록하는 단계와, 상기 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹들이 그룹들 간에 낮은 상호상관으로 구별되도록 상기 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 모든 그룹 세그멘트를 그람 슈미트 프로세스를 이용하여 처리하고, 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 조정된 방식으로 동작하는 단계를 포함하며, 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되는 것임 - 와;
    c. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 신호 처리하는 단계를 포함한 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호 중의 적어도 하나는, 수신측에 공지되고, 네트워크 관리자 또는 코디네이터에 의해 전달된, 선험적으로 미리 규정된 사용자 그룹들 중의 적어도 하나에 속하는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호 중의 적어도 하나는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호 중 상기 적어도 하나는 상기 수신측에 보내지고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호가 고유의 패킷 식별정보를 가진 단편화된 MAC 페이로드 데이터 유닛(MAC Payload Data Unit, MPDU) 의 적어도 한 부분을 내포하는 것을 표시하도록 태그되며, 상기 MPDU의 나머지 단편은 적어도 하나의 별도의 전송에 의해 수신되고, 상기 MPDU의 나머지 단편은 상기 고유의 패킷 식별정보를 내포한 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 단편화된 MPDU 및 상기 MPDU의 나머지 단편은 재조립을 위해 상기 수신측의 MAC 공통 처리 유닛에 도착하는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 수신된 단편화된 MPDU는 버퍼링되고, 차례로 나열되고, 상기 MPDU의 나머지 단편과의 재조립을 위해 상기 수신측의 상기 MAC 공통 처리 유닛까지 포워드되는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 상기 수신측과 동일한 사용자 그룹에 속하지 않고, 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는 수신측 버퍼로부터 폐기되는 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  13. 무선 전송에서 집성 데이터 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    a. 복수의 사용자로부터 발원된 별개의 사용자 데이터 신호를 내포한 복수의 별개의 데이터 신호를 가진 집성 데이터 신호를 수신측에서 수신하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 것임 - 와;
    b. 상기 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 상기 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 복수의 데이터 신호의 각 데이터 신호의 변조는 상기 별개의 카오스 시퀀스를 내포하는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 별개의 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 기록하는 단계와, 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹을 생성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 상기 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 상기 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹을 상기 독립적 디지털 카오스 세그멘트의 그룹과 동일한 부분공간(subspace)에 걸쳐 있는 정규직교 시퀀스의 그룹으로 변환하는 단계를 포함함 - 와;
    c. 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 조정된 방식으로 동작하는 단계 - 상기 수신측에 보내지지 않은 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜(disruption tolerant protocol) 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송되고, 상기 수신측은 무선 매체를 공유하는 모든 사용자에 대한 전체 네트워크 능력을 개선하기 위해 네트워크 내의 임의의 다른 수신기와의 조정된 방식으로 동작하는 것임 - 와;
    d. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리하는 단계를 포함한 집성 데이터 신호 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 무특색 파형은 네이티브 아날로그 카오스 파형, 비주기적 파형, 또는 결정론적 맵핑 특성이 있는 컴퓨터 시뮬레이트된 비선형 동역학 중 적어도 하나인 것인 집성 데이터 신호 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 프리앰블 및 미드앰블에 제어 비트를 포함한 것인 집성 데이터 신호 처리 방법.
  16. 무선 전송을 통해 디지털 카오스 신호를 협동적으로 네트워킹하는 방법에 있어서,
    a. 송신측에서 별개의 카오스 시퀀스로 변조되는 복수의 별개의 데이터 신호를 수신측에서 수신하는 단계와;
    b. 별개의 사용자 데이터 신호를 추출하기 위해 상기 수신측에서 상기 복수의 별개의 데이터 신호를 복조하는 단계 - 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 변조는 생성된 디지털 카오스 시퀀스 데이터베이스를 이용하여 수행되고, 상기 디지털 카오스 시퀀스의 생성은, 비선형 동역학을 가진 무특색 파형을 메모리에 기록하는 단계와, 상기 무특색 파형을 버퍼링하는 단계와, 상기 버퍼링된 무특색 파형의 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들을 샘플링하는 단계와, 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 그룹들이 그룹들 간에 낮은 상호상관으로 구별되도록, 상기 데이터베이스의 엔트리를 형성하기 위해 특정 확산 인수에 대한 고정수의 샘플들의 다양한 수의 그룹들을 저장하는 단계와, 모든 그룹 세그멘트를 그람 슈미트 프로세스를 이용하여 처리하는 단계를 포함함 - 와;
    c. 특정 그룹 부류에 대한 멤버쉽 또는 비멤버쉽에 따라 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 처리하는 단계와;
    d. 공통 발원 소스로부터의 전송을 모방(mimic)하고 적어도 하나의 제2 수신기에 대한 모든 능동 사용자의 전체 네트워크 능력을 개선하는 무선 매체를 통해 조정된 방식으로 동작하도록 상기 추출된 별개의 사용자 데이터 신호를 신호 처리하는 단계 - 상기 제2 수신기에 보내지지 않은 상기 신호 처리된, 추출된 별개의 사용자 데이터 신호는, 집성되고, 시간 정렬되고, 다음 전송 기회(Txop)에 또는 상기 수신측에 공지된 분열 허용 프로토콜 및 지연에 의해 특정된 시간 내에 무선 매체를 통해 재전송됨 - 를 포함한 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 무특색 파형은 네이티브 아날로그 카오스 파형, 비주기적 파형, 또는 결정론적 맵핑 특성이 있는 컴퓨터 시뮬레이트된 비선형 동역학 중 적어도 하나인 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 각 데이터 신호는 상기 복수의 별개의 데이터 신호의 프리앰블 및 미드앰블에 제어 비트를 포함한 것인 디지털 카오스 신호의 협동적 네트워킹 방법.
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