KR101995160B1 - 대량의 엔드 디바이스를 수용하도록 확산 계수를 엔드 디바이스로 할당하는 무선 통신 시스템 - Google Patents

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한영남
임진택
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한국과학기술원
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Abstract

일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 게이트웨이 및 엔드 디바이스는, 게이트웨이 및 엔드 디바이스 사이의 무선 통신에 사용되는 확산 계수를, 복수의 거리 구간 및 미리 설정된 복수의 확산 계수의 조합에 기초하여 결정할 수 있다. 복수의 거리 구간 및 복수의 확산 계수의 조합은 무선 신호가 성공적으로 전송될 확률을 최대로 하는 조합으로 결정될 수 있다.

Description

대량의 엔드 디바이스를 수용하도록 확산 계수를 엔드 디바이스로 할당하는 무선 통신 시스템{WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM ALLOCATING SPREADING COEFFICIENT TO END DEVICE TO ACCOMMODATE MASSIVE END DEVICES}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 서비스 또는 IoT 네트워크는 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술 또는 네트워크이다. 보다 구체적으로, 무선 통신 또는 무선 네트워크를 이용하여 각종 사물을 연결하는 기술 또는 네트워크를 의미한다. IoT 네트워크는 홈 오토메이션, 유비쿼터스 헬스 케어(Ubiquitous Health Care, u-Health) 등에 적용될 수 있다.
IoT(Internet of the Things) 서비스의 보편적 보급을 위해서는 다양한 센서와 제어 장비의 소량 데이터를 원거리에서 신뢰성 및 보안성을 확보하여 송수신할 수 있어야 한다. LPWA(Low Power Wide Area) 통신 기술은 저속 전송이 용인되고, 광역 커버리지를 필요로 하는 롱 배터리 라이프(Long Battery Life)를 지원하는 소량 데이터 전송에 특화된 IoT 기반 네트워크 기술을 의미한다. LPWA 통신 기술은 낮은 데이터 레이트(일반적으로 초당 10 킬로비트 정도) 및 낮은 레이턴시(일반적으로 수 초 내지 수 분)를 가질 수 있다.
LPWA 네트워크 기술의 대표적인 예로 LoRa 기술을 들 수 있다. LoRa(Long Range Sub-Ghz Module)는 900MHz대 주파수를 사용하는 저전력 원거리 통신 프로토콜이다. LoRa 기술이 적용된 통신 시스템 또는 네트워크는 많은 리피터 및 AP를 요구하지 않으므로, 인프라 구축 비용이 절감될 수 있다. 또한, LoRa 기술이 적용된 통신 시스템 또는 네트워크는 셀룰러 네트워크에 비해 임베디드 애플리케이션을 위한 보다 높은 확장 가능성과 비용 효율성을 제공할 수 있다.
LoRa 기술이 적용된 통신 시스템 또는 네트워크는 엔드 디바이스(End Device, ED), 네트워크 서버 및 어플리케이션 서버 등을 포함할 수 있다. 디바이스는 배터리 소모를 최소화하기 위해 상향링크 위주의 데이터 전송을 수행하며, 일정 주기 단위 등으로 하향링크 데이터를 수신하거나, 하향링크 데이터 수신이 없을 경우, 네트워크 연결을 차단하여 배터리 소모를 최소화할 수 있다.
본 발명은 최대화된 무선 신호의 전송 성공 확률에 기초하여 대량의 엔드 디바이스를 수용하는 무선 통신 시스템 및 상기 무선 통신 시스템에서 수행되는 방법을 제안한다.
일실시예에 따르면, 게이트웨이가 수행하는 통신 방법에 있어서, 상기 게이트웨이의 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간을 결정하는 단계, 상기 셀 영역안의 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리를 식별하는 단계, 상기 엔드 디바이스로, 상기 복수의 거리 구간 중 상기 식별된 거리를 포함하는 거리 구간에 대응하는 파라미터를 할당하는 단계 및 상기 할당된 파라미터에 기초하여, 상기 엔드 디바이스와 무선 통신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 거리 구간은, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 파라미터는, 상기 무선 신호의 전송 성공 확률을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 확산 계수를 포함하는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 결정하는 단계는, 상기 무선 신호의 전송성공확률을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합을 결정하는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 할당하는 단계는, 상기 결정된 조합에 기초하여, 상기 복수의 확산 계수 중에서 상기 식별된 거리 구간을 포함하는 거리 구간에 대응하는 확산 계수를 상기 엔드 디바이스로 할당하는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합은, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 수신 전력이 상기 복수의 확산 계수 각각에 대응하는 수신기 민감도를 초과하는지 여부에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 길이는, 상기 복수의 거리 구간에 대응하는 파라미터 중에서, 상기 게이트웨이로부터 할당된 파라미터에 기초하여 결정되고, 상기 복수의 거리 구간 각각의 길이는, 상기 무선 신호의 길이에 비례하는 상기 무선 신호 및 상기 다른 무선 신호의 충돌 확률에 기초하여 변경되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은, 상기 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 엔드 디바이스가 수행하는 통신 방법에 있어서, 상기 엔드 디바이스에 대응하는 게이트웨이로 상기 엔드 디바이스의 위치와 관련된 정보를 전송하는 단계, 상기 게이트웨이가 상기 전송된 정보에 대응하여 결정한 파라미터를 수신하는 단계 및 상기 수신한 파라미터에 기초하여, 상기 게이트웨이와 무선 통신을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 파라미터는, (1) 상기 엔드 디바이스의 위치로부터 결정되는 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리 및 (2) 상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 파라미터는, 상기 무선 신호의 전송성공확률을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 확산 계수를 포함하는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 파라미터는, 상기 게이트웨이의 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간 및 상기 무선 신호의 전송성공확률을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수의 조합에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 수신하는 단계는, 상기 조합에 기초하여, 상기 복수의 확산 계수 중에서 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리를 포함하는 거리 구간에 대응하는 확산 계수를 수신하는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합은, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 수신 전력이 상기 복수의 확산 계수 각각에 대응하는 수신기 민감도를 초과하는지 여부에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 길이는, 상기 게이트웨이로부터 수신한 파라미터에 기초하여 결정되고, 상기 파라미터를 결정하기 위하여, 상기 게이트웨이가 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리와 비교하는 복수의 거리 구간 각각의 길이는, 상기 무선 신호의 길이에 비례하는 상기 무선 신호 및 상기 다른 무선 신호의 충돌 확률에 기초하여 변경되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은, 상기 게이트웨이의 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 통신 방법이 제공된다.
일실시예에 따르면, 게이트웨이에 있어서, 상기 게이트웨이를 중심으로 하는 셀 영역내의 엔드 디바이스와 무선 통신하는 통신기 및 상기 통신기를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간을 결정하고, 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리를 식별하고, 상기 엔드 디바이스로, 상기 복수의 거리 구간 중 상기 식별된 거리를 포함하는 거리 구간에 대응하는 파라미터를 할당하고, 상기 할당된 파라미터에 기초하여 상기 통신기를 제어함으로써, 상기 엔드 디바이스와 무선 통신을 수행하고, 상기 복수의 거리 구간은, 상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 게이트웨이가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 통신기를 이용하여 상기 엔드 디바이스로 데이터를 전송하는 경우, 상기 데이터를 포함하는 무선 신호의 대역폭을 상기 할당된 파라미터에 기초하여 확산시키는 게이트웨이가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 무선 신호의 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합을 결정하는 게이트웨이가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 결정된 조합에 기초하여, 상기 복수의 확산 계수 중에서 상기 식별된 거리 구간을 포함하는 거리 구간에 대응하는 확산 계수를 상기 엔드 디바이스로 할당하는 게이트웨이가 제공된다.
일실시예에 따르면, 상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은, 상기 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 게이트웨이가 제공된다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템은 최대화된 무선 신호의 전송 성공 확률에 기초하여 대량의 엔드 디바이스를 수용할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 통신 방법을 수행하는 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 확산 계수를 결정하는데 사용되는 확률론적 기하학적 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 신호가 서로 충돌하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 게이트웨이 및 엔드 디바이스가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값에 대응하여 변경되는 거리 구간 및 확산 계수의 관계를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 6은 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 대량 연결성을 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 “~사이에”와 “바로~사이에” 또는 “~에 직접 이웃하는” 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일실시예에 따른 통신 방법을 수행하는 무선 통신 시스템을 도시한 도면이다. 무선 통신 시스템은 하나 이상의 엔드 디바이스(110, 120, 130, 140) 및 하나 이상의 게이트웨이(150)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 엔드 디바이스(110, 120, 130, 140) 및 하나 이상의 게이트웨이(150)는 일실시예에 따른 통신 방법을 수행할 수 있다.
도 1을 참고하면, 무선 통신 시스템의 게이트웨이(150) 및 4개의 예시적인 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140)이 도시된다.
엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140)은 무선 통신을 이용하여 통신할 수 있고, 예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 랩톱 등의 UE(User Equipment)일 수 있다. 게이트웨이(150)는 상기 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140)을 백홀, 네트워크 서버 또는 애플리케이션 서버와 연결할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(150)는 AP(Access Point)일 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템은 첩 확산 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum, CSS) 변조와 같은 단일 채널에 복수의 사용자 또는 복수의 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140)을 수용하는 확산 스펙트럼 다중 접속(spread spectrum multiple access) 기술에 기초하여 무선 신호를 전송할 수 있다. 무선 통신 시스템에 포함된 디바이스(예를 들어, 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 및 게이트웨이(150))는 CSS 변조에 기초하여, 복수의 확산 계수(spreading factor, SF) 중 어느 하나를 이용하여 무선 신호를 생성할 수 있다.
확산 계수는 무선 신호의 스프레딩 코드를 생성할 때 적용될 수 있다. 스프레딩 코드는 무선 신호의 대역폭을 확산시키기 위하여 무선 신호에 적용되는 코드이고, 무선 신호를 생성한 디바이스 또는 채널을 구분하는데 사용될 수 있다. 확산 계수는 무선 신호의 전송 성공 확률을 증가시키기 위하여 무선 신호에 적용될 수 있다.
CSS 변조의 낮은 수신기 민감도는 보다 광범위한 통신 범위를 가능하게 만들 수 있다. 무선 신호가 서로 충돌하는 현상 중 하나인 CSS 간섭이 동일한 확산 계수를 가지는 무선 신호들에서 주로 발생될 수 있다. CSS 간섭은 서로 다른 확산 계수를 가지는 무선 신호들에서 의사 직교(pseudo-orthogonal) 특성을 가질 수 있다. 하나의 게이트웨이(150)에 연결되는 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140)의 개수를 매우 크게 증가시키는 대량 연결성(massive connectivity)을 지원하기 위하여, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에 포함된 디바이스들은 낮은 수신기 민감도 및 CSS 간섭을 고려하여 무선 신호를 전송할 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각에서 무선 신호를 생성하는데 사용되는 확산 계수가, 무선 신호 또는 패킷이 성공적으로 전송될 확률인 패킷 성공 확률(packet success probability, PSP)을 최대화하도록 결정될 수 있다. 무선 신호 또는 패킷이 성공적으로 전송된다는 것은 무선 통신 채널에서 무선 신호 또는 패킷이 다른 무선 신호 또는 패킷의 일정한 중첩에 의한 영향에도 성공할 확률을 의미한다. 예를 들어, 무선 신호 또는 패킷이 충돌에 의해 왜곡되더라도, 무선 신호 또는 패킷을 수신하는 디바이스가 왜곡을 보상하여 데이터를 복원할 수 있다면, 무선 신호 또는 패킷이 성공적으로 전송된 것으로 볼 수 있다. 확산 계수는 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각에 대응하여 결정될 수 있다. 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각에 대응하는 확산 계수는, 대응하는 엔드 디바이스 및 게이트웨이(150) 사이의 거리 및 게이트웨이(150)에 포함된 엔드 디바이스의 개수에 기초하여 결정될 수 있다. 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각에 대응하는 확산 계수는 대량 연결성을 고려한 확률론적 기하학적 구조(stochastic geometry)에 기초하여 결정될 수 있다.
보다 구체적으로, 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각이 무선 신호를 생성하는데 사용하는 확산 계수는, 엔드 디바이스들(110, 120, 130, 140) 각각이 게이트웨이(150)와 이루는 거리가 미리 설정된 복수의 거리 구간들 중 어느 거리 구간에 포함되는지에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(150)가 게이트웨이(150) 및 엔드 디바이스 사이의 거리를 상기 복수의 거리 구간과 비교함으로써, 상기 엔드 디바이스에 대응하는 확산 계수를 결정할 수 있다.
도 1을 참고하면, 게이트웨이(150)를 중심으로 설정된 복수의 거리 구간의 경계값 ds -1, ds, ds +1 및 ds +2가 도시된다. 엔드 디바이스(110) 및 게이트웨이(150)의 거리는 거리 구간 (ds -1, ds)에 포함될 수 있다. 따라서, 엔드 디바이스(110) 및 게이트웨이(150)는 거리 구간 (ds -1, ds)에 대응하는 확산 계수(예를 들어, SFs -1이라 한다)에 기초하여 서로 통신할 수 있다. 엔드 디바이스(140) 및 게이트웨이(150)의 거리는 거리 구간 (ds +1, ds + 2)에 포함될 수 있다. 따라서, 엔드 디바이스(140) 및 게이트웨이(150)는 거리 구간 (ds +1, ds + 2)에 대응하는 확산 계수(예를 들어, 상기 SFs-1과 다른 확산 계수인 SFs + 1)에 기초하여 서로 통신할 수 있다.
도 1을 참고하면, 엔드 디바이스(120) 및 엔드 디바이스(130) 각각이 게이트웨이(150)와 이루는 거리들은 동일한 거리 구간(ds, ds + 1)에 포함될 수 있다. 따라서, 엔드 디바이스(120) 및 엔드 디바이스(130)는 동일한 확산 계수(예를 들어, 거리 구간(ds, ds + 1)에 대응하는 확산 계수 SFs)를 사용하여 게이트웨이(150)와 통신할 수 있다. 엔드 디바이스(120, 130)의 무선 신호는 동일한 확산 계수 SFs에 기초하여 생성되므로, CSS 간섭이 발생될 수 있다. 엔드 디바이스(110)의 무선 신호 및 엔드 디바이스(120)의 무선 신호는 서로 다른 확산 계수(각각 SFs -1, SFs)에 기초하여 생성되므로, 의사 직교 특성을 가질 수 있다. 마찬가지로, 엔드 디바이스(140)의 무선 신호 및 엔드 디바이스(120)의 무선 신호는 서로 다른 확산 계수(각각 SFs+1, SFs)에 기초하여 생성되므로, 의사 직교 특성을 가질 수 있다. 엔드 디바이스(110)의 무선 신호 및 엔드 디바이스(140)의 무선 신호 또한 의사 직교 특성을 가질 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 확산 계수를 결정하기 위해 사용되는 거리 구간들은, 게이트웨이(150) 및 게이트웨이(150)와 통신하는 엔드 디바이스들의 확률론적 기하학적 구조(stochastic geometry)에 기초하여 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 확률론적 기하학적 구조는 게이트웨이(150) 및 게이트웨이(150)와 통신하는 엔드 디바이스들을 확률론적으로 분석한 모델로써, 대량 연결성을 고려한 모델일 수 있다. 따라서, 확산 계수는 게이트웨이(150) 및 대응하는 엔드 디바이스 사이의 거리뿐만 아니라, 대량 연결성을 고려하여 결정될 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 확산 계수를 결정하는데 사용되는 확률론적 기하학적 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참고하면, 게이트웨이(210)가 도시된다. 게이트웨이(210)는 RC의 셀 반경을 가지는 것으로 가정한다. 엔드 디바이스(220)를 포함하는 N개의 엔드 디바이스가 게이트웨이(210)의 셀에 포함되는 것으로 가정하고, N은 포와송 랜덤 변수라 가정한다. 게이트웨이(210)가 배치되고 인텐시티
Figure 112018018080875-pat00001
를 가지는 유클리디언 평면에서, 복수의 엔드 디바이스가 균질 포와송 포인트 프로세스(Poisson Point Process, PPP) Ф에 기초하여 배치될 수 있다. 상기
Figure 112018018080875-pat00002
은 포와송 랜덤 변수 N의 평균이다.
게이트웨이(210)에 포함되는 엔드 디바이스들은 확산 계수 SFS를 이용하여 패킷 또는 무선 신호를 전송할 수 있다. 확산 계수 SFS(S
Figure 112018018080875-pat00003
) 의 S는 무선 통신 시스템에서 사용되는 복수의 확산 계수 각각에 할당된 인덱스이다. 전송율, 패킷의 시간 길이, 수신기 민감도가 서로 다른 인덱스별로 다를 수 있다. 예를 들어, 25 바이트 패킷에 대하여, 표 1은 확산 계수 SFs 별 CSS 변조 속성을 나타낸다.
SF s 데이터 레이트
kbps		 패킷 지속시간
ls sec		 수신기 민감도
qs dBm		 SNRs
dB		 거리 구간
m
7 1 5.47 0.036 -123 -6 [d1, d2]
8 2 3.13 0.064 -126 -9 [d2, d3]
9 3 1.76 0.113 -129 -12 [d3, d4]
10 4 0.98 0.204 -132 -15 [d4, d5]
11 5 0.54 0.365 -134.5 -17.5 [d5, d6]
12 6 0.29 0.682 -137 -20 [d6, d7]
표 1을 참고하면, 확산 계수에 따라 데이터 레이트, 패킷 또는 무선 신호의 지속 시간, 수신기 민감도, SNR 등이 달라짐을 알 수 있다. 패킷 또는 무선 신호의 지속 시간은 확산 계수의 크기에 비례할 수 있다.
엔드 디바이스들은 미리 설정된 경합 시간(contention time) Tc내에서 unslotted ALOHA random access protocol에 기초하여 서로 경쟁할 수 있다. unslotted ALOHA random access protocol은 연속적인 시간(즉, 타임 슬롯으로 구분되지 않은 시간)에 기초한 무선 신호 전송 프로토콜로써, 무선 통신 시스템의 디바이스들이 미리 설정된 순서 없이 무선 통신 채널을 경쟁적으로 사용하게 하는 프로토콜이다.
도 3은 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서 무선 신호가 서로 충돌하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 무선 통신 시스템의 복수의 디바이스가 동일한 무선 통신 채널을 사용하는 경우, 무선 통신 채널에서 충돌이 발생될 수 있다.
도 3을 참고하면, 경합 시간 Tc내에서 서로 다른 두 개의 디바이스(즉, 엔드 디바이스 또는 게이트웨이) 각각이 전송한 무선 신호들(310, 320)이 도시된다. 무선 신호들(310, 320)은 시간 영역에서 충돌 오버랩 시간 ts, s' 동안 중첩될 수 있다. 무선 신호들(310, 320) 각각을 생성하는데 사용된 확산 계수를 s' 및 s라 가정한다.
무선 신호들(310, 320) 각각의 길이(또는, 지속 시간)를 ls ' 및 ls라 가정한다. 디바이스들이 unslotted ALOHA random access protocol에 기초하여 무선 신호들(310, 320)을 전송하는 경우, 충돌 오버랩 시간 ts, s'은 어느 디바이스가 무선 신호를 전송하느냐에 종속되지 않고, 무선 신호들(310, 320)의 지속 시간에 종속될 수 있다. 디바이스들 각각은 무선 신호들(310, 320)의 전송을 시작하는 전송 시작 시간 ts를 무작위로 선택할 수 있다. ts는 경합 시간 Tc에 대하여, (0, Tc' = (Tc - ls)) 범위 내에서 선택될 수 있다(ls는 무선 신호의 길이). Tc가 ls 보다 충분히 긴 경우, T c ' T c 일 수 있다.
도 3을 참고하면, Δt는 무선 신호들(310, 320) 각각의 전송 시작 시간 사이의 시간 차이일 수 있다. 즉, Δt = ts - ts'이다. Δt의 확률 밀도 함수 f Δt (t)가 수학식 1과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00004
도 3을 참고하여, t s' < t s < t s ' + l s ' 인 경우, 수학식 1로부터, 충돌 오버랩 시간 ts, s'의 확률 밀도 함수 또한 결정할 수 있다. l s < l s ' 로 가정하면, 충돌 오버랩 시간 ts, s'의 확률 밀도 함수
Figure 112018018080875-pat00005
가 수학식 2와 같이 도출될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00006
수학식 2를 참고하면, δ( )는 Dirac-delta 함수를 의미한다. 수학식 2에서,
Figure 112018018080875-pat00007
는 충돌이 없는 경우에 대응하는 항이고,
Figure 112018018080875-pat00008
는 상대적으로 짧은 지속 시간을 가지는 무선 신호(320)가 상대적으로 긴 지속 시간을 가지는 무선 신호(310)에 포함되는 경우에 대응하는 항이다. 나머지 두 개의 항들(
Figure 112018018080875-pat00009
)은 무선 신호들(310, 320)이 t에서 중첩하는 경우에 대응할 수 있다.
복수의 엔드 디바이스가 게이트웨이로 무선 신호를 전송하는 업링크에서, 게이트웨이가 디코딩해야 할 무선 신호를 참조 무선 신호라 한다. 참조 무선 신호는, 복수의 확산 계수 s'를 가지는 상기 무선 신호를 생성한 엔드 디바이스를 제외한 나머지인 간섭 엔드 디바이스 각각에 대한 SIR(Signal to Interference Ratio)의 집합
Figure 112018018080875-pat00010
(
Figure 112018018080875-pat00011
)로부터 선택된 복수의 SIR을 가질 수 있다. 이 경우, 참조 무선 신호에 대응하는 확산 계수를 s라 할 때에, 참조 무선 신호의 SIR γs , s'은 수학식 3과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00012
수학식 3을 참고하면, r(또는 rk)은 게이트웨이 및 엔드 디바이스(또는 k 번째 간섭 엔드 디바이스) 사이의 거리를 의미한다. P는 복수의 엔드 디바이스 각각의 전송 전력을, g(또는 gk)는 게이트웨이와 거리 r 만큼 이격된 엔드 디바이스(또는 k 번째 간섭 엔드 디바이스) 사이의 Rayleigh fading channel을 의미한다.
Figure 112018018080875-pat00013
는 캐리어 주파수 f 및 광속 c에 대한 Friis transmission equation으로부터 도출될 수 있다. α는 경로 손실 지수를 의미한다.
엔드 디바이스들이 unslotted ALOHA random access protocol에 기초하여 무선 신호들을 전송하는 경우, 무선 신호들은 서로 동기화되지 않을 수 있다. 이 경우, 수학식 3의 간섭 전력 값(interfering power value)은
Figure 112018018080875-pat00014
에 의해 정규화될 수 있다. 만약 채널 코딩이 인터리버를 이용하여 수행되는 경우, 서로 충돌하는 무선 신호들 사이의 간섭 에너지가 분산될 수 있기 때문이다.
게이트웨이에서 확산 계수 s에 기초하여 생성된 참조 무선 신호가 성공적으로 디코딩되기 위해서는, 두 개의 조건을 만족하여야 한다. 상기 두 개의 조건은, 참조 무선 신호의 수신 전력이 수신기 민감도 qs를 초과해야 하는 (조건 1) 및 확산 계수 s'에 기초하여 생성된 다른 무선 신호와의 간섭에 의해 발생된 참조 무선 신호의 SIR이 상대적인 임계치 Ts , s'을 초과(모든 s'에 대하여)해야 하는 (조건 2)이다. Ts , s'은 LoRa의 임계치 매트릭스의 원소에 대응할 수 있다.
무선 통신 시스템이 LoRa에 기초하여 무선 신호를 전송하는 경우, 첩 심볼 지속 시간(chirp symbol duration) Ts는
Figure 112018018080875-pat00015
에 대응할 수 있다. 이 경우, SF는 무선 신호의 확산 계수이고, BW는 무선 신호의 대역폭이다. 따라서, 확산 계수가 1만큼 증가할 때마다, Ts는 2배씩 증가할 수 있다. 결국, Ts의 배수인 무선 신호의 길이 ls는 확산 계수마다 다른 값을 가질 수 있다. 실제로, 첩에 대한 무선 신호의 길이의 증가는 잡음에 대한 강건함을 가져다 주고, 요구되는 SNR 임계치를 낮출 수 있다. 확산 계수 SFs 각각에 대하여, 수신기 민감도 qs는
Figure 112018018080875-pat00016
를 만족할 수 있다. 상기 (-174 dBm)은 열 잡음 밀도이고, NF는 게이트웨이에서 잡음 수치 여백(noise figure margin) (6 dB)을 의미한다. 상기 표 1은 25 바이트 길이의 무선 신호, B = 125 kHz에서 확산 계수 s들 각각에 대한 데이터 레이트, 패킷(또는 무선 신호) 지속 시간, SNR을 나타낸 것이다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 엔드 디바이스가 게이트웨이로 점차 가까워질수록, 수신기 민감도 qs를 만족하는 확산 계수의 크기가 작아질 수 있다. 바꾸어 말하면, 엔드 디바이스가 게이트웨이에서 멀어질수록, 엔드 디바이스는 보다 큰 확산 계수를 이용하여 무선 신호를 생성해야 한다. 바꾸어 말하면, (조건 1)을 만족하기 위한 확산 계수의 경계값이 엔드 디바이스 및 게이트웨이의 거리에 따라 결정될 수 있다.
표 1 및 무선 통신 시스템에서 사용되는 거리 구간은 (조건 1)에 기초하여 결정될 수 있다. 즉, 무선 신호의 수신 전력이 수신기 민감도 qs를 초과하도록, 확산 계수에 대응하는 거리 구간이 결정될 수 있다. 거리 구간들 각각에 대응하는 확산 계수들은, 대응하는 거리 구간내의 거리만큼 진행된 무선 신호의 수신 전력이 수신기 민감도 qs를 초과하게 만드는 확산 계수로 결정될 수 있다.
거리 구간의 크기는 (조건 2)에 기초하여 결정될 수 있다. 보다 구체적으로, 상대적으로 긴 길이의 무선 신호의 개수가 증가하는 것은, 상대적으로 큰 확산 계수를 가지는 무선 신호들의 지속 시간이 길어지기 때문에, 무선 신호들 사이의 충돌 가능성 또는 충돌 확률(즉, 무선 신호들이 서로 중첩되어 전송될 확률)을 높일 수 있다. 이 경우, 동일한 확산 계수 또는 서로 다른 확산 계수를 가지는 무선 신호들 사이의 충돌이 보다 자주 발생될 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 엔드 디바이스들 각각이 사용하는 확산 계수는 상기 (조건 1) 및 (조건 2)를 고려하여 결정된 거리 구간들에 기초하여 결정될 수 있다. 대량 연결성은 (조건 1) 및 (조건 2)를 만족하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균으로 정의될 수 있다. 즉, 모든 확산 계수 s'에 대하여,
Figure 112018018080875-pat00017
및
Figure 112018018080875-pat00018
을 만족할 수 있다. 대량 연결성, 즉, (조건 1) 및 (조건 2)를 만족하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균은 수학식 4에 기초하여 결정될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00019
수학식 4를 참고하면,
Figure 112018018080875-pat00020
는 인디케이터 함수이고,
Figure 112018018080875-pat00021
는 랜덤 변수들 g 및 Is, s'의 공동 확률 밀도 함수(joint PDF)일 수 있다. 수학식 4에서,
Figure 112018018080875-pat00022
이고,
Figure 112018018080875-pat00023
는 게이트웨이로부터 r만큼 떨어진 엔드 디바이스가 확산 계수 SF s에 기초하여 생성된 무선 신호를 전송할 확률이다. 연산자 ∩는 집합들의 교집합을 의미한다. 수학식 4의 (a)는
Figure 112018018080875-pat00024
에 의해 성립된다. 수학식 4의 (b)는 확산 계수가 미리 설정된 거리 구간 [ds, ds + 1]로부터 결정되는 것에 의해 성립된다. 따라서, 거리 구간 [ds, ds + 1]에서,
Figure 112018018080875-pat00025
는 1일 수 있고, 그 외의 거리 구간에서,
Figure 112018018080875-pat00026
는 1일 수 있다.
게이트웨이와 연결된 모든 엔드 디바이스들에 대하여, 무선 통신 시스템의 평균 시스템 PSP인
Figure 112018018080875-pat00027
는 수학식 5와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00028
은 상수이므로,
Figure 112018018080875-pat00029
를 최대화하는 것은 대량 연결성을 최대화하는 것이라 할 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00030
수학식 5의 PSPS(r)은 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00031
수학식 6의 부등식 (a)는, 비조건부 확률이 조건부 확률보다 큰 사실에 의해 성립될 수 있다. 주어진 조건이 모든 확산 계수 s'에 대한 γs,s '에서 분자의 최소 값을 제한하기 때문에, 비조건부 확률이 조건부 확률보다 클 수 있다. 수학식 6의 부등식 (b)는 Fortuin, Kastelynm, Ginibre(FKG) 부등식에 의해 성립될 수 있다.
균질 포와송 포인트 프로세스(PPP)에서,
Figure 112018018080875-pat00032
에 대하여
Figure 112018018080875-pat00033
라 한다. an은 n 번째 엔드 디바이스가 활성화되었을 때에 1이고, 그렇지 않은 경우, 0일 수 있다. 이 경우, 모든 n에 대하여,
Figure 112018018080875-pat00034
이면
Figure 112018018080875-pat00035
일 수 있다.
수학식 3으로부터, 간섭을 발생시키는 엔드 디바이스의 개수가 증가할수록, γs, s'은 감소할 수 있다. 즉,
Figure 112018018080875-pat00036
에 대하여,
Figure 112018018080875-pat00037
가 성립할 수 있다. 따라서,
Figure 112018018080875-pat00038
및
Figure 112018018080875-pat00039
인 경우,
Figure 112018018080875-pat00040
을 만족하므로, 확산 계수 s'에 대한 이벤트
Figure 112018018080875-pat00041
는 감소 이벤트일 수 있다. 바꾸어 말하면, 상기 이벤트들은 양의 상관 관계(positively correlated)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 이벤트들이 참일 가능성(likelihood)은,
Figure 112018018080875-pat00042
가 증가할수록 감소하고,
Figure 112018018080875-pat00043
가 감소할수록 증가할 수 있다. 따라서, 이 이벤트들에 FKG 부등식을 적용함으로써, (조건 2)의 하한선(lower bound)이 결정될 수 있다.
수학식 6의 마지막 줄로부터, 확산 계수 s' 각각에 대한 SIR 보완적 누적 분포 함수(complementary cumulative distribution function, CCDF)는 수학식 7과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00044
수학식 7의 (a)는 g가 exp(1) 이하라는 사실에 의해 성립될 수 있다. 이 경우, 간섭 Is, s'의 라플라스 변환
Figure 112018018080875-pat00045
는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00046
수학식 8에서,
Figure 112018018080875-pat00047
를 만족할 수 있다. 수학식 8의 (a)는 ts, s', gk 및 rk간의 독립성 및 g가 exp(1) 이하라는 사실에 의해 성립될 수 있다. 수학식 8의 (b)는 확산 계수 s'을 사용하는 모든 엔드 디바이스들에 대하여 ts, s'이 서로 독립적이라는 점에 의해 성립될 수 있다.
수학식 8에 포와송 포인트 프로세스(PPP)의 균질성의 probability generating functional을 이용하여, 간섭 Is, s'의 라플라스 변환
Figure 112018018080875-pat00048
는 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00049
ts, s'의 랜덤 변수(수학식 2)를 적용함으로써, 수학식 9의
Figure 112018018080875-pat00050
에 대한 폐쇄 형태 식(closed form)을 수학식 10과 같이 획득할 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00051
수학식 10과 함께, 수학식 9의 적분이 분석적 해석기(analytical solver)를 사용하여 얻을 수 있는 일반 해를 가질 수 있다. 이 경우, 수학식 9를 수학식 7에 대입한 다음,
Figure 112018018080875-pat00052
과 함께 수학식 6에 대입하여, 수학식 5의 하한선(lower bound)이 결정될 수 있다. 수학식 5의 폐쇄 형태 식(closed form)을 얻기 위하여, 리만 합계가 적용될 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 엔드 디바이스 및 게이트웨이는 수학식 5를 최대화하는 거리 구간 [ds, ds + 1]를 결정할 수 있다. 수학식 6의 하한선 및 수학식 5의 차이는 작을 수 있고, 확인될 수 있다. 수학식 6을 단순화하기 위하여, 서로 다른 확산 계수들에 기초하여 생성된 무선 신호들 사이의 간섭을 무시하기로 한다. 그리고, 큰 경합 시간 Tc로 인해, ts, s' = 0인 확률 이벤트만이 수학식 2에서 고려된 것으로 가정한다. 또한, exp(-x)를 (1-x)로 근사하는 경우,
Figure 112018018080875-pat00053
를 최대화하는 것은 수학식 11과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00054
수학식 11에서 각 변수들의 의미는 표 2와 같을 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00055
 무선 신호(또는 패킷) 성공 확률의 평균 값 (=대량 연결성)
Figure 112018018080875-pat00056
 확산 계수를 결정하는 기준이 되는 거리 구간의 경계값들(도 1 등 참고)
Figure 112018018080875-pat00057
 게이트웨이의 셀 반경
S 확산 계수의 개수 또는 거리 구간들의 계수
P 엔드 디바이스의 전송 전력
Figure 112018018080875-pat00058
 경로 손실 모델의 참조값
Figure 112018018080875-pat00059
 경로 손실 모델에서 감쇄계수
Figure 112018018080875-pat00060
 확산 계수 s에 대응하는 수신기 민감도
Figure 112018018080875-pat00061
 게이트웨이와 연결된 엔드 디바이스의 개수의 평균 값
Figure 112018018080875-pat00062
 엔드 디바이스의 평균 밀도 (
Figure 112018018080875-pat00063
)
Figure 112018018080875-pat00064
 확산 계수 s에 기초하여 생성된 무선 신호(또는 패킷)의 시간 길이
Figure 112018018080875-pat00065
 경합 시간의 길이
수학식 11에서, 모든 확산 계수 s에 대해,
Figure 112018018080875-pat00066
이고,
Figure 112018018080875-pat00067
이고,
Figure 112018018080875-pat00068
로 고정된 값이다. δ는 경로 손실 모델에서 특이점(singular point)를 무시하도록 설정된다. 수학식 11의 첫번째 괄호(
Figure 112018018080875-pat00069
)는 (조건 1)과 관련된 것이고, 두번째 괄호(
Figure 112018018080875-pat00070
)는 (조건 2)와 관련된 것일 수 있다.
수학식 11에서, 간섭을 야기하는 한 개의 간섭 엔드 디바이스가 (조건 2)의 확률을 평균적으로
Figure 112018018080875-pat00071
까지 줄일 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00072
는 unslotted ALOHA protocol에서 슬롯들을 균일하게 임의로 선택하는 것에서 비롯될 수 있다. 따라서,
Figure 112018018080875-pat00073
를 최대화하는 것은 확산 계수 범위들을 결정하고 확산 계수들을 엔드 디바이스 각각에 할당하는 것에 대응할 수 있다.
수학식 11의 α가 정수가 아닌 경우, 수학식 11은 제한된 변화를 가지는 비선형 프로그래밍(nonlinear programming, NLP) 문제가 될 수 있다. 이 경우, 수학식 11은 전역 최적화 해석기(global optimization solver)에 기초하여 해결될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420)가 수행하는 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4의 동작은 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420)의 프로세서 또는 통신기에 의해 수행될 수 있다. 통신기는 무선 통신을 위한 안테나, 인코더, 디코더 및 모뎀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4를 참고하면, 단계(421)에서, 엔드 디바이스(420)는 자신의 위치를 게이트웨이(410)로 전송할 수 있다. 엔드 디바이스(420)는 주기적으로 엔드 디바이스(420)의 위치와 관련된 정보를 게이트웨이(410)로 전송할 수 있다. 엔드 디바이스(420)가 상기 정보를 전송하는 주기는 상대적으로 긴 주기일 수 있다. 엔드 디바이스(420)의 위치와 관련된 정보는, 절대적 위치로써, 예를 들어, 엔드 디바이스(420)의 GPS에 의해 획득된 엔드 디바이스(420)의 지리적 좌표를 포함할 수 있다. 또는, 엔드 디바이스(420)의 위치와 관련된 정보는, 상대적 위치로써, 게이트웨이(410) 와의 거리를 포함할 수 있다. 엔드 디바이스(420)가 게이트웨이(410)로 전송하는 정보는 (1) 엔드 디바이스(420)의 위치와 관련된 정보 및 (2) 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 채널 정보를 전송할 수 있다.
도 4를 참고하면, 엔드 디바이스(420)의 위치를 획득한 게이트웨이(410)는, 단계(411)에서, 게이트웨이(420)는 복수의 거리 구간 및 복수의 거리 구간 각각에 대응하는 확산 계수의 조합을 결정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 확산 계수는 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420)가 송수신하는 무선 신호 또는 패킷의 스프레딩 코드와 관련된 파라미터일 수 있다.
표 1에서 예시한 바와 같이, 확산 계수를 이용하여 생성된 무선 신호의 수신 전력에 대한 임계치로써, 무선 신호가 성공적으로 디코딩되기 위한 기준치(예를 들어, 수신기 민감도 qs)가 확산 계수에 대응하여 결정될 수 있다. 확산 계수에 대응하는 거리 구간은, 확산 계수에 따라 결정되는 무선 신호의 길이 및 무선 신호의 길이에 비례하여 증가하는 무선 신호들 사이의 충돌 확률에 기초하여 결정될 수 있다.
게이트웨이(410)는 수학식 11을 만족하는 d2 내지 ds에 기초하여, 복수의 거리 구간들을 결정할 수 있다. 게이트웨이(410)는 결정된 거리 구간 및 수학식 11을 이용하여, PSP를 최대로 만드는 수신기 민감도 qs, 무선 신호의 길이 ls에 대응하는 확산 계수를 복수의 거리 구간별로 결정할 수 있다.
게이트웨이(410)는 게이트웨이(410)를 중심으로 생성되는 셀 영역을 결정된 거리 구간에 대응하는 복수의 동심원으로 구분할 수 있다. 복수의 동심원들의 중심은 게이트웨이(410)에 대응하고, 복수의 동심원들의 반지름은 수학식 11을 만족하는 d2 내지 ds로 결정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 동심원은 도 2에 도시된 바와 유사하게 셀 영역을 구분할 수 있다.
도 4를 참고하면, 엔드 디바이스(420)의 위치를 획득한 게이트웨이(410)는, 단계(412)에서, 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 거리를 식별할 수 있다. 게이트웨이(410)는 엔드 디바이스(420)로부터 수신한 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 채널 정보에 기초하여, 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 통신 품질을 식별할 수 있다. 식별된 통신 품질이 게이트웨이(410)가 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 상대적 위치를 식별하는데 이용될 수 있다. 게이트웨이(410)는 채널 정보 및 엔드 디바이스(420)와의 거리에 기초하여, 통신 품질이 저해되는 정도를 결정할 수 있다. 통신 품질이 저해되는 정도는 엔드 디바이스(420)에 할당될 확산 계수를 결정하는데 활용될 수 있다.
단계(413)에서, 게이트웨이(410)는 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 거리에 기초하여, 엔드 디바이스(420)에 대응하는 확산 계수를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 게이트웨이(410)는 복수의 거리 구간에 대응하는 복수의 동심원으로 구분되는 셀 영역에서, 엔드 디바이스(420)가 위치하는 동심원에 기초하여, 엔드 디바이스(420)에 대응하는 거리 구간을 식별할 수 있다. 게이트웨이(410)는 식별된 거리 구간에 대응하는 확산 계수를 엔드 디바이스(420)로 할당할 수 있다.
바꾸어 말하면, 게이트웨이(410)는 엔드 디바이스(420) 및 게이트웨이(410) 사이의 거리를 단계(411)에서 결정된 복수의 거리 구간과 비교하여, 엔드 디바이스(420)에 대응하는 거리 구간 및 상기 거리 구간에 대응하는 확산 계수를 결정할 수 있다. 결정된 확산 계수는 엔드 디바이스(420)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 확산 계수는 다음 채널 리포트(next channel report)와 함께 엔드 디바이스(420)로 전송될 수 있다. 따라서, 엔드 디바이스(420)의 위치가 변경되는 경우, 엔드 디바이스(420)의 위치와 관련된 정보를 게이트웨이(410)로 주기적으로 전송할 때마다, 확산 계수가 업데이트될 수 있다. 더 나아가서, 결정된 확산 계수는 게이트웨이(410)에 저장되거나, 게이트웨이(410)의 통신기를 조절 또는 제어하기 위해 사용될 수 있다.
확산 계수의 업데이트가 완료된 이후, 단계(430)에서, 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420)는 결정된 확산 계수에 기초하여 무선 신호를 송신하거나 또는 수신할 수 있다. 즉, 게이트웨이(410)는 단계(413)에서 결정된 확산 계수에 기초하여, 엔드 디바이스(420)로 송신하는 무선 신호를 생성하거나 또는 인코딩할 수 있다. 게이트웨이(410)의 무선 신호를 수신한 엔드 디바이스(420)는 단계(413)에서 결정된 확산 계수에 기초하여 수신한 무선 신호를 디코딩할 수 있다. 반대로, 엔드 디바이스(420)는 단계(413)에서 결정된 확산 계수에 기초하여, 게이트웨이(410)로 송신하는 무선 신호를 생성하거나 또는 인코딩할 수 있다. 엔드 디바이스(420)의 무선 신호를 수신한 게이트웨이(410)는 단계(413)에서 결정된 확산 계수에 기초하여 수신한 무선 신호를 디코딩할 수 있다.
종합하면, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420)는, 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420) 사이의 무선 통신에 사용되는 확산 계수를, 복수의 거리 구간 및 미리 설정된 복수의 확산 계수의 조합에 기초하여 결정할 수 있다. 복수의 거리 구간 및 복수의 확산 계수의 조합은 무선 신호가 성공적으로 전송될 확률을 최대로 하는 조합으로 결정될 수 있다.
보다 구체적으로, 게이트웨이(410)는 게이트웨이(410)의 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수를 랜덤 변수로 모델링한 다음, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값, 상기 평균 값에 대응하는 엔드 디바이스의 밀도, 미리 설정된 복수의 확산 계수와 관련된 파라미터(예를 들어, 무선 신호의 시간 길이, 수신기 민감도 등) 등을 조절하여, 무선 신호가 성공적으로 전송될 확률을 최대로 하는 복수의 거리 구간 및 복수의 확산 계수의 조합을 결정할 수 있다. 예를 들어, 게이트웨이(410)는 표 2에 열거된 파라미터 중 적어도 하나를 조합하여, 수학식 11을 만족하는 복수의 거리 구간 및 복수의 확산 계수의 조합을 결정할 수 있다.
엔드 디바이스(420)가 등록하는 과정에서, 또는 엔드 디바이스(420)가 자신의 위치를 전송할 때마다, 게이트웨이(410)는 결정된 상기 조합에 기초하여, 엔드 디바이스(420)에 대응하는 확산 계수를 결정할 수 있다. 결정된 확산 계수는 엔드 디바이스(420)로 전송될 수 있다. 게이트웨이(410)가 복수의 엔드 디바이스와 연결되는 경우, 게이트웨이(410)는 복수의 엔드 디바이스 각각에 대응하는 확산 계수를 테이블 또는 데이터 베이스에 기초하여 관리할 수 있다. 결정된 확산 계수는 게이트웨이(410) 및 엔드 디바이스(420) 사이에서 전달되는 무선 신호를 생성하는데 활용될 수 있다.
이하에서는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템을 시뮬레이션한 결과를, 확산 계수를 다른 방식으로 할당하는 무선 통신 시스템과 비교한 실험 결과를 설명한다. 실험에서, 경로 손실 지수는 2.7(suburban scenario에 대응함)이고, f는 867 MHz(유럽의 LoRa 기술에 사용되는 주파수)인 것으로 가정한다. 엔드 디바이스의 개수는 100 개 내지 100 개 사이에서 변하는 것으로 가정한다. 게이트웨이의 셀 반경 RC는 45 km인 것으로 가정한다. 엔드 디바이스의 전송 파워는 14 dBm이고, 경합 시간 TC는 60초인 것으로 가정한다. 미리 설정된 확산 계수 및 확산 계수와 관련된 파라미터는 표 1에 대응하는 것으로 가정한다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템과 비교되는 나머지 세 개의 무선 통신 시스템들 각각은, (1) 복수의 확산 계수 각각에 대응하는 거리 구간들이 균등한 크기를 가지는 방식(Equal-Interval-Based(EIB) scheme)(예를 들어, 거리 구간 [ds, ds+1]에서, dS +1 - dS = RC/S로 균등하게 분할함), (2) 셀 영역에서 복수의 거리 구간들로 분할되는 영역의 넓이를 서로 일치시키는 방식(Equal-Area-Based(EAB) scheme)(예를 들어, 거리 구간 [ds, ds + 1]에서,
Figure 112018018080875-pat00074
를 만족함) 및 (3) 엔드 디바이스의 위치와 상관 없이 확산 계수를 임의로 할당하는 방식(Random scheme)에 기초하여 확산 계수를 엔드 디바이스로 할당한다.
도 5는 일실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00075
)에 대응하여 변경되는 거리 구간 및 확산 계수의 관계를 설명하기 위한 예시적인 그래프(500)이다.
도 5를 참고하면, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템이 상기 실험에서 결정한 거리 구간 및 확산 계수의 조합이, EIB scheme 및 EAB scheme 각각을 따른 무선 통신 시스템들의 거리 구간 및 확산 계수의 조합과 함께 도시된다. EIB scheme 및 EAB scheme에서, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00076
)과 관계없이, 엔드 디바이스에 할당되는 확산 계수는 엔드 디바이스 및 게이트웨이 사이의 거리에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, EIB scheme을 따르는 무선 통신 시스템에서, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00077
)이 400인지 또는 1800인지와 관계없이, 게이트웨이로부터 20km만큼 떨어진 엔드 디바이스는 확산 계수 SF8을 할당받을 수 있다.
일실시예에 따른 무선 통신 시스템은, 엔드 디바이스 및 게이트웨이 사이의 거리가 변경되지 않더라도, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00078
)에 따라 엔드 디바이스에 할당되는 확산 계수를 변경할 수 있다. 도 5를 참고하면, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00079
)이 400에서 1800으로 변경되는 경우, 게이트웨이로부터 20km만큼 떨어진 엔드 디바이스가 할당받는 확산 계수는 SF8에서 SF7로 변경될 수 있다.
셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00080
)이 증가할수록, (조건 2)를 만족시키기 위하여(또는, 무선 신호들의 충돌을 감소시키기 위하여), 게이트웨이는 가장 낮은 확산 계수 SF7이 할당되는 거리 구간의 크기를 증가시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 셀 안에 존재하는 엔드 디바이스들의 개수의 평균 값(
Figure 112018018080875-pat00081
)이 큰 경우, (조건 1)과 관련된 확률을 증가시키는 것보다 (조건 2)와 관련된 확률을 증가시키는 것이
Figure 112018018080875-pat00082
의 최대화에 상대적으로 큰 영향을 미칠 수 있다.
도 6은 일실시예에 따른 무선 통신 시스템의 대량 연결성을 설명하기 위한 예시적인 그래프(600)이다. 무선 통신 시스템의 몬테 카를로 시뮬레이션 및 수학적 분석 결과가 수학식 6의 하한선과 관련하여 도 6에 도시된다.
도 6을 참고하면, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템이 다른 방식을 이용하여 확산 계수를 엔드 디바이스로 할당하는 다른 무선 통신 시스템보다 대량 연결성 관점에서 보다 뛰어남을 알 수 있다.
Figure 112018018080875-pat00083
인 경우, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템은 810 개의 엔드 디바이스가 (조건 1) 및 (조건 2)를 만족할 수 있다. 이는 EAB scheme을 따르는 무선 통신 시스템보다 22% 향상된 대량 연결성을 달성하는 것으로 볼 수 있다.
확률론적 기하학적 구조에 기초한 unslotted ALOHA에서, 엔드 디바이스가 업링크로 전송을 시도할 때에, 일실시예에 따른 무선 통신 시스템은 평균 시스템 PSP를 최대화하는 최적화 문제에 기초하여 엔드 디바이스가 사용할 확산 계수를 결정할 수 있다. 확률론적 기하학적 구조에서 엔드 디바이스가 무선 신호를 전송하는 상황을 고려하여, 평균 시스템 PSP에 대한 하한선이 결정될 수 있다. 게이트웨이는 트래픽 또는 엔드 디바이스별로 확산 계수를 적절히 할당함으로써, 평균 시스템 PSP 및 복수의 엔드 디바이스들의 대량 연결성을 최대화할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 엔드 디바이스
120: 엔드 디바이스
130: 엔드 디바이스
140: 엔드 디바이스
150: 게이트웨이

Claims (16)

  1. 게이트웨이가 수행하는 통신 방법에 있어서,
    상기 게이트웨이의 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간을 결정하는 단계;
    상기 셀 영역안의 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리를 식별하는 단계;
    상기 엔드 디바이스로, 상기 복수의 거리 구간 중 상기 식별된 거리를 포함하는 거리 구간에 대응하는 파라미터를 할당하는 단계; 및
    상기 할당된 파라미터에 기초하여, 상기 엔드 디바이스와 무선 통신을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 거리 구간은,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 무선 신호의 전송 성공 확률 또는 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 확산 계수를 포함하는 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 무선 신호의 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합을 결정하는 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합은,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 수신 전력이 상기 복수의 확산 계수 각각에 대응하는 수신기 민감도를 초과하는지 여부에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 길이는,
    상기 복수의 거리 구간에 대응하는 파라미터 중에서, 상기 게이트웨이로부터 할당된 파라미터에 기초하여 결정되고,
    상기 복수의 거리 구간 각각의 길이는,
    상기 무선 신호의 길이에 비례하는 상기 무선 신호 및 상기 다른 무선 신호의 충돌 확률에 기초하여 변경되는 통신 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은,
    상기 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  7. 엔드 디바이스가 수행하는 통신 방법에 있어서,
    상기 엔드 디바이스에 대응하는 게이트웨이로 상기 엔드 디바이스의 위치와 관련된 정보를 전송하는 단계;
    상기 게이트웨이가 상기 전송된 정보에 대응하여 결정한 파라미터를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 파라미터에 기초하여, 상기 게이트웨이와 무선 통신을 수행하는 단계
    를 포함하고,
    상기 파라미터는,
    (1) 상기 엔드 디바이스의 위치로부터 결정되는 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리 및 (2) 상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 무선 신호의 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 확산 계수를 포함하는 통신 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 게이트웨이의 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간 및 상기 무선 신호의 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수의 조합에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합은,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 수신 전력이 상기 복수의 확산 계수 각각에 대응하는 수신기 민감도를 초과하는지 여부에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호의 길이는,
    상기 게이트웨이로부터 수신한 파라미터에 기초하여 결정되고,
    상기 파라미터를 결정하기 위하여, 상기 게이트웨이가 상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리와 비교하는 복수의 거리 구간 각각의 길이는,
    상기 무선 신호의 길이에 비례하는 상기 무선 신호 및 상기 다른 무선 신호의 충돌 확률에 기초하여 변경되는 통신 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은,
    상기 게이트웨이의 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 통신 방법.
  13. 게이트웨이에 있어서,
    상기 게이트웨이를 중심으로 하는 셀 영역내의 엔드 디바이스와 무선 통신하는 통신기; 및
    상기 통신기를 제어하는 프로세서
    를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 셀 영역을 구분하는 복수의 거리 구간을 결정하고,
    상기 엔드 디바이스 및 상기 게이트웨이 사이의 거리를 식별하고,
    상기 엔드 디바이스로, 상기 복수의 거리 구간 중 상기 식별된 거리를 포함하는 거리 구간에 대응하는 파라미터를 할당하고,
    상기 할당된 파라미터에 기초하여 상기 통신기를 제어함으로써, 상기 엔드 디바이스와 무선 통신을 수행하고,
    상기 복수의 거리 구간은,
    상기 엔드 디바이스의 무선 신호가 상기 엔드 디바이스를 제외한 다른 엔드 디바이스의 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률에 기초하여 결정되는 게이트웨이.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 통신기를 이용하여 상기 엔드 디바이스로 데이터를 전송하는 경우, 상기 데이터를 포함하는 무선 신호의 대역폭을 상기 할당된 파라미터에 기초하여 확산시키는 게이트웨이.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무선 신호의 대역폭을 증가시키기 위하여 상기 무선 신호에 적용되는 미리 설정된 복수의 확산 계수 및 상기 복수의 거리 구간의 조합을 결정하는 게이트웨이.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 무선 신호가 상기 다른 무선 신호와 중첩되지 않게 전송될 확률은,
    상기 셀 영역에 존재하는 엔드 디바이스의 개수에 대응하는 랜덤 변수의 평균값에 기초하여 결정되는 게이트웨이.
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KR102201665B1 (ko) * 2019-11-12 2021-01-14 조선대학교산학협력단 장애 극복이 가능한 LoRaWAN 통신 방법 및 그 시스템
KR102396399B1 (ko) * 2020-11-26 2022-05-12 한국과학기술원 LoRa 환경에서 릴레이 제어 장치 및 방법
JP2023067414A (ja) * 2021-11-01 2023-05-16 ダイキン工業株式会社 通信装置、通信システム、通信方法、及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070118255A (ko) * 2005-03-31 2007-12-14 가부시키가이샤 엔티티 도코모 송신장치, 수신장치, 이동통신 시스템, 및 송신제어방법
US20080144493A1 (en) * 2004-06-30 2008-06-19 Chi-Hsiang Yeh Method of interference management for interference/collision prevention/avoidance and spatial reuse enhancement
US20160261306A1 (en) * 2015-03-03 2016-09-08 Semtech Corporation Communication device and method in the cellular band
US20180024828A1 (en) * 2015-02-17 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Method for wirelessly updating firmware in a wide area network

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101820915B1 (ko) * 2011-04-26 2018-03-08 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 간섭 제거를 이용한 등화 장치 및 방법
EP3002884B1 (en) * 2014-09-30 2018-04-18 Semtech Corporation Wireless communication method
US9253727B1 (en) * 2015-05-01 2016-02-02 Link Labs, Inc. Adaptive transmission energy consumption

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080144493A1 (en) * 2004-06-30 2008-06-19 Chi-Hsiang Yeh Method of interference management for interference/collision prevention/avoidance and spatial reuse enhancement
KR20070118255A (ko) * 2005-03-31 2007-12-14 가부시키가이샤 엔티티 도코모 송신장치, 수신장치, 이동통신 시스템, 및 송신제어방법
US20180024828A1 (en) * 2015-02-17 2018-01-25 Robert Bosch Gmbh Method for wirelessly updating firmware in a wide area network
US20160261306A1 (en) * 2015-03-03 2016-09-08 Semtech Corporation Communication device and method in the cellular band

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
O. Georgiou, U. Raza, "Low power wide area network analysis: Can LoRa scale?" in IEEE Wireless Commun. Lett., pp.162-165, Jan. 2017. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102201665B1 (ko) * 2019-11-12 2021-01-14 조선대학교산학협력단 장애 극복이 가능한 LoRaWAN 통신 방법 및 그 시스템
KR102396399B1 (ko) * 2020-11-26 2022-05-12 한국과학기술원 LoRa 환경에서 릴레이 제어 장치 및 방법
JP2023067414A (ja) * 2021-11-01 2023-05-16 ダイキン工業株式会社 通信装置、通信システム、通信方法、及びプログラム
JP7299521B2 (ja) 2021-11-01 2023-06-28 ダイキン工業株式会社 通信装置、通信システム、通信方法、及びプログラム

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