KR102181132B1 - 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102181132B1
KR102181132B1 KR1020190160663A KR20190160663A KR102181132B1 KR 102181132 B1 KR102181132 B1 KR 102181132B1 KR 1020190160663 A KR1020190160663 A KR 1020190160663A KR 20190160663 A KR20190160663 A KR 20190160663A KR 102181132 B1 KR102181132 B1 KR 102181132B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
packet
packets
decoding
stage
transmission
Prior art date
Application number
KR1020190160663A
Other languages
English (en)
Inventor
윤지훈
황환웅
Original Assignee
서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울과학기술대학교 산학협력단 filed Critical 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority to KR1020190160663A priority Critical patent/KR102181132B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102181132B1 publication Critical patent/KR102181132B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0045—Arrangements at the receiver end
    • H04L1/0047—Decoding adapted to other signal detection operation
    • H04L1/005—Iterative decoding, including iteration between signal detection and decoding operation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0015—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy
    • H04L1/0019—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy in which mode-switching is based on a statistical approach
    • H04L1/0021—Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff characterised by the adaptation strategy in which mode-switching is based on a statistical approach in which the algorithm uses adaptive thresholds
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/08—Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by repeating transmission, e.g. Verdan system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Probability & Statistics with Applications (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 이 개시된다. 일 실시예에 따른 백스캐터 통신 방법은, 송신 장치로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신하는 단계와, 상기 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 상기 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하는 단계와, 상기 반복 송신 회차마다 생성되는 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행하는 단계와, 상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장하는 단계와, 상기 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성하는 단계와, 상기 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.

Description

패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR BACKSCATTER COMMUNICATION BASED ON ADAPTIVE TRANSMISSION AND COMBINING OF PACKET}
아래 실시예들은 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
주변 후방산란 통신(ambient backscatter communication)은 최근 사물 인터넷(IoT)의 핵심 구성 요소인 소형 디바이스의 전력 소모를 줄이기 위해 대두되었다. 주변 후방산란 통신은 전력 소모가 큰 반송파를 생성하지 않아 초저전력 또는 무전원 통신이 가능하다.
바이스태틱 후방산란 통신(bistatic backscatter communication)은 주변 반송파 신호에 대해여 송신기(tag)가 반사와 흡수를 통해 반송파 신호의 진폭을 두 레벨(high/low)로 변조하여 데이터 비트를 전송하고, 수신기는 특정 임계 값을 이용하여 비트 정보를 수신한다. 바이스태틱 후방산란 통신은 이처럼 간단한 방법으로 구현이 가능하기 때문에 모든 통신 유형(예를 들어, Down link(gateway-to-tag), Up link(tag-to-gateway), tag-to-tag)에 대한 범용 송신기 및 수신기 프레임 워크 제공이 가능하다.
특히, Wi-Fi 액세스 포인트(AP)는 우리 주변에 광범위하게 배치되어있기 때문에 Wi-Fi 신호는 후방산란 통신의 반송파 신호원으로써 매우 용이하다. 또한, 대부분의 핸드헬드 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC 등)는 Wi-Fi 칩이 탑재 되어있기 때문에 Wi-Fi 신호를 반송파 신호원으로 이용하는 태그의 데이터 수집 노드 또는 인터넷 게이트웨이로 사용될 수 있다.
하지만, Wi-Fi 신호는 OFDM(Othogonal Frequency-Division Multiplexing)의 높은 PAPR(Peak-to-Average-Power-Ratio)로 인해 자체의 큰 변동성을 가지고 있다. 따라서 송신기의 진폭 변조를 감지하여 데이터 비트를 디코딩하는 수신기에서 Wi-Fi 반송파가 갖는 자체의 고유한 변동성으로 인해 디코딩 에러가 발생하는 문제가 있다. 송신기는 이러한 문제점을 해소하기 위해서 데이터를 반복적으로 전송한다. 그러나, 전송의 견고성을 강화하기 위해 전송 반복 횟수를 증가시키는 것은 더 긴 채널 시간을 소비하므로, 항상 데이터 처리 성능을 향상시키는 것은 아니다.
실시예들은 디코딩을 위한 최적의 패킷 반복 송신 횟수를 결정하고, 최적의 패킷 반복 송신 횟수에 따라 후방산란 통신(backscatter communication)을 수행함으로써, 주어진 후방산란 통신 환경에서 데이터 처리량(throughput)을 최대화하는 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 백스캐터 통신 방법은, 송신 장치로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신하는 단계와, 상기 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 상기 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하는 단계와, 상기 반복 송신 회차마다 생성되는 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행하는 단계와, 상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장하는 단계와, 상기 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성하는 단계와, 상기 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 최소 패킷 결합 횟수를 저장하는 단계는, 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 성공 횟수가 제1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 실패 횟수를 저장하는 단계와, 상기 디코딩의 연속 실패 횟수가 제2 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 디코딩의 연속 실패 횟수가 상기 제2 임계값 이상인 경우, 제3 반복 송신 횟수가 정의된 제3 스테이지에 대한 정보를 생성하는 단계와, 상기 제3 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 반복 송신 횟수는 상기 제1 반복 송신 횟수보다 클 수 있다.
일 실시예에 따른 백스캐터 통신 장치는, 송신 장치로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신하는 통신 모듈과, 상기 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 상기 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하고, 상기 반복 송신 회차마다 생성되는 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행하고, 상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장하고, 상기 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성하고, 상기 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 컨트롤러를 포함한다.
도 1 내지 도 7은 기존의 후방산란 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 통신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 14는 통신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 내지 도 18은 통신 시스템과 기존의 후방산란 통신 시스템의 성능을 비교한 실험을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
제1 또는 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 실시예의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 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.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서의 모듈(module)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 특정 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예를 들어 프로세서 또는 마이크로 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
도 1 내지 도 7은 기존의 후방산란 통신을 설명하기 위한 도면이다.
최근 사물 인터넷(IoT)의 핵심 구성 요소인 소형 디바이스의 전력 소모를 줄이기 위해 주변 후방산란 통신(ambient backscatter communication)이 대두되었다. 주변 후방산란 통신은 전력 소모가 큰 반송파를 생성하지 않아 초저전력 또는 무전원 통신이 가능하다. 주변 후방산란 통신은 RFID(Radio Frequency Identification)와 같이 추가적인 인프라 구축이 필요하지 않다는 이점 또한 지니고 있다.
기존의 후방산란 통신 시스템(10)은 AP(110), 송신기(130), 및 수신기(150)를 포함한다. 기존의 후방산란 통신 시스템(10)이 수행하는 기존의 주변 후방산란 통신은, 우리 주변에 존재하는 TV, MF 라디오, LoRa(Long Range) 및 Wi-Fi 등의 반송파 신호를 이용한다. 송신기(130)는 반송파 신호에 대한 반사 또는 흡수를 통해 반송파 신호를 변조하여 수신기(150)로 데이터 비트를 전송한다. 즉, 송신기(130)는 반송파의 진폭, 위상을 변조하며, 수신기(150)는 이러한 변화를 감지하여 데이터 비트를 수신한다.
또한, 기존의 후방산란 통신 시스템(10)이 수행하는 기존의 바이스태틱 후방산란 통신(bistatic backscatter communication)은 송신기(130)의 태그(tag)가 반송파 신호에 대한 반사와 흡수를 통해 반송파 신호의 진폭을 두 레벨(high/low)로 변조하여 데이터 비트를 전송한다. 이때, 수신기(150)는 특정 임계 값을 이용하여 비트 정보를 수신한다. 기존의 바이스태틱 후방산란 통신은 이처럼 간단한 방법으로 구현이 가능하기 때문에 모든 통신 유형(예를 들어, Down link(gateway-to-tag), Up link(tag-to-gateway), tag-to-tag)에 대한 범용 송신기 및 수신기 프레임 워크 제공이 가능하다.
특히, WiFi 신호를 출력하는 AP(110)는 우리 주변에 광범위하게 배치되어있기 때문에 WiFi 신호는 주변 후방산란 통신의 반송파 신호원으로써 매우 용이하다. 또한, 대부분의 핸드헬드 장치(예를 들어, 스마트폰, 태블릿 PC 등)는 WiFi 칩이 탑재 되어있기 때문에 WiFi 신호를 반송파 신호원으로 이용하는 태그의 데이터 수집 노드 또는 인터넷 게이트웨이로 사용될 수 있다.
하지만, WiFi 신호는 OFDM(Othogonal Frequency-Division Multiplexing)의 높은 PAPR(Peak-to-Average-Power-Ratio)로 인해 자체의 큰 변동성을 가지고 있다. 따라서, 수신기(150)는 송신기(130)의 진폭 변조를 감지하여 데이터 비트를 디코딩하므로, Wi-Fi 반송파가 갖는 자체의 고유한 변동성으로 인해 디코딩 에러가 발생할 수 있다. 송신기(130)는 수신기(150)의 디코딩 에러를 해소하기 위해서 패킷을 반복 송신한다. 이후, 수신기(150)는 반복하여 수신한 패킷의 결합을 통하여 WiFi 신호 자체의 변동성을 감소시키고 송신기(130)에 의한 진폭 변조를 보다 명확히 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 송신기(130)가 20 kbps로 1과 0 비트(Wi-Fi frame당 20비트)를 교차하여 전송할 때, 수신기(150)가 전송 횟수에 따라 정규화한 결합 신호를 나타낸다. 이때, 결합이란 수신기(150)에 반복 수신되는 신호에 대한 간단한 누적 합계를 의미한다.
도 2는 수신기(150)가 반복이 없는 단일 패킷을 수신한 경우를 나타낸 도면이다. 도 2를 통해 Wi-Fi 신호의 높은 자체 변동성으로 인하여 송신기(130)의 태그에 의한 변조를 확연히 구분하기 어려운 것을 알 수 있다. 또한, 일반적으로 수신기(150)는 송신기(130)와 수신기(150)의 거리가 멀어지는 경우 송신기(130)의 태그에 의해 변조된 진폭의 크기가 작아지기 때문에 디코딩에 어려움이 있을 수 있다.
반면, 도 3은 수신기(150)가 수신한 2개의 패킷에 대한 결합 신호이고, 도 4는 수신기(150)가 수신한 11개의 패킷에 대한 결합 신호이다. 도 4를 참조하면, 수신기(150)에 수신된 11개의 패킷에 대한 결합 신호는 송신기(130)의 태그에 의한 진폭 변조가 확연히 구분됨을 알 수 있다. 즉, 수신기(150)가 수신한 패킷이 축적됨에 따라, 후방산란 통신으로 인한 신호 패턴이 보다 명확해져서 비트 에러율(Bit Error Rate, BER)이 낮아질 것으로 예상된다.
도 5는 AP(110) 및 수신기(150)는 고정된 상태에서, 송신기(130)의 태그의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에 따라 변화하는 비트 에러율을 도출하기 위한 실내 실험 모습을 나타낸 도면이다.
또한, 도 6 및 도 7은 도 5의 태그의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에 대해 실내 실험을 통해 도출한 비트 에러율 결과를 나타낸다. 실내 실험은 200 kbps의 태그 비트 레이트를 고려하였다. 실내 실험은 각 태그의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에서 반복 송신 횟수가 0 내지 7(600-0 내지 600-7)로 다양하게 실험되었다. 실내 실험 결과, 도 6에서
Figure 112019125874315-pat00001
이하의 비트 에러율은
Figure 112019125874315-pat00002
로 표시된다. 또한, 실내 실험 결과, 모든 태그의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에서 반복 송신 횟수가 많을수록 항상 비트 에러율이 낮아진다는 것을 알 수 있다. 즉, 태그의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에 따라 다른 비트 에러율을 초래한다.
일반적으로 송신기(130)의 태그가 AP(110) 및 수신기(150) 모두에서 멀어 질수록, 즉 송신기(130)의 태그 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)가 A에서 D로 이동할 때 비트 에러율이 더 높을 수 있다. 따라서, 특정 수준의 비트 에러율을 달성하기 위해, 송신기(130)는 패킷을 다른 위치에서 다른 수로 반복 송신하여야 한다. 그러나, 송신기(130)는 패킷을 반복 송신할 때 추가 채널 시간을 소비한다.
도 7을 참조하면, 송신기(130)는 패킷의 반복 송신 횟수가 증가함에 따라 최대 달성 가능한 데이터 처리량(throughput)이 빠르게 감소하는 것을 알 수 있다. 그러므로, 송신기(130)는 데이터 처리량을 최대화하기 위해 패킷의 반복 송신 횟수를 통신 환경에 따라 조정하는 것이 바람직하다. 그러나, 송신기(130)가 패킷 전송의 견고성을 강화하기 위해 패킷의 전송 반복 횟수를 증가시키는 것은 더 긴 채널 시간을 소비하므로, 항상 수신기(150)의 데이터 처리량을 향상시키는 것은 아니다.
실시예들은 현재 후방산란 통신(backscatter communication) 환경에서 가장 적합한 패킷의 반복 송신 횟수에 따라 통신을 수행함으로써, 후방산란 통신을 수행할 때 데이터 처리량(throughput)을 최대화할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 8 내지 도 17을 참조하여 실시예들을 설명하도록 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
통신 시스템(30)은 신호원(300), 송신 장치(500) 및 통신 장치(700)를 포함한다.
통신 시스템(30)은 현재 후방산란 통신 환경에서 가장 적합한 패킷의 반복 송신 횟수에 따라 통신을 수행함으로써, 데이터 처리량을 최대화할 수 있는 후방산란 통신을 수행할 수 있다.
신호원(300)은 후방산란 통신을 위한 신호인 반송파를 출력할 수 있다. 예를 들어, 신호원(300)은 반송파를 송신 장치(500) 및 통신 장치(700)로 송신할 수 있다.
송신 장치(500)는 태그(tag)를 포함하는 통신을 위한 장치를 의미할 수 있다. 송신 장치(500)는 반송파를 이용하여 후방산란 통신을 수행할 수 있다. 후방산란 통신은 주변 후방산란 통신(ambient backscatter communication) 및/또는 바이스태틱 후방산란 통신(bistatic backscatter communication)포함할 수 있다. 송신 장치(500)는 반송파를 이용하여 복수의 패킷들을 통신 장치(700)로 전송할 수 있다.
송신 장치(500)는 피드백 정보에 포함된 스테이지에 대한 정보를 이용하여 스테이지에 정의된 반복 송신 횟수에 따라 복수의 패킷들을 각각 통신 장치(700)로 반복하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(500)는 스테이지 1에 반복 송신 횟수가 7회로 정의되어 있다면 제1 패킷을 7회 반복 송신하여 총 8개의 제1 패킷을 송신할 수 있다. 송신 장치(500)는 제2 패킷, 제3 패킷 및 제4 패킷등도 동일하게 7회씩 반복 송신하여 각 패킷마다 8개의 패킷을 반복 송신할 수 있다.
통신 장치(700)는 복수의 패킷들을 반복 수신하여 현재 후방산란 통신 환경에 가장 적합한 패킷의 반복 송신 횟수를 결정할 수 있다. 통신 장치(700)는 결정된 패킷의 반복 송신 횟수에 대응하는 반복 송신 횟수가 정의된 스테이지에 대한 정보를 피드백 정보로 생성할 수 있다. 즉, 통신 장치(700)는 피드백 정보를 생성함으로써 단순히 적은 반복 송신 횟수를 가지는 다음 스테이지로 이동하기보다, 최적의 반복 송신 횟수를 결정하기 위한 적절한 스테이지로의 이동을 결정할 수 있다. 통신 장치(700)는 피드백 정보를 송신 장치(500)로 전송할 수 있다.
도 9는 도 8에 도시된 통신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
통신 장치(700)는 통신 모듈(710) 및 컨트롤러(750)를 포함할 수 있다.
통신 모듈(710)은 송신 장치(500)로부터 스테이지에 정의된 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(710)은 송신 장치(500)로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신할 수 있다. 통신 모듈(710)은 복수의 패킷들을 컨트롤러(750)로 전송할 수 있다.
통신 모듈(710)은 피드백 정보를 송신 장치(500)로 송신할 수 있다.
컨트롤러(750)는 통신 장치(700)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 컨트롤러(750)는 하나 이상의 코어를 포함하는 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
컨트롤러(750)는 적어도 하나의 동작을 실행하기 위한 인스트럭션들을 실행할 수 있다. 인스트럭션들은 컨트롤러(750)에 구현될(또는 임베디드될) 수 있다.
컨트롤러(750)는 통신 장치(700)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 컨트롤러(750)는 마더보드(motherboard)와 같은 인쇄 회로 기판(printed circuit board(PCB)), 집적 회로(integrated circuit(IC)), 또는 SoC(system on chip)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 애플리케이션 프로세서(application processor)일 수 있다.
컨트롤러(750)는 스테이지에 정의된 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러(750)가 누적 신호를 생성하는 동작에 관하여는 도 13 내지 도 14를 통해 상세히 설명하도록 한다.
컨트롤러(750)는 스테이지에 정의된 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 생성되는 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 생성되는 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행할 수 있다.
컨트롤러(750)는 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩 결과에 기초하여 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 성공 횟수가 제1 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(750)는 디코딩 결과에 기초하여 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 실패 횟수를 저장할 수 있다. 컨트롤러(750)는 연속 실패 횟수가 제2 임계값 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 컨트롤러(750)는 연속 실패 횟수가 제2 임계값 이상인 경우, 제3 반복 송신 횟수가 정의된 제3 스테이지에 대한 정보를 생성할 수 있다. 제3 반복 송신 횟수는 제1 반복 송신 횟수보다 클 수 있다.
컨트롤러(750)는 복수의 패킷들 각각의 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 반복 송신 횟수가 정의된 스테이지에 대한 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 복수의 패킷들 각각의 최초의 반복 송신 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성할 수 있다. 제2 반복 송신 횟수는 제1 반복 송신 횟수보다 작을 수 있다. 제2 반복 송신 횟수는 제1 반복 송신 횟수와 동일할 수 있다. 컨트롤러(750)는 제2 반복 송신 횟수와 제1 반복 송신 횟수가 동일한 경우, 동일한 반복 송신 횟수에 대응하는 스테이지를 최적 스테이지로 결정할 수 있다.
컨트롤러(750)는 복수의 패킷들 각각의 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 반복 송신 횟수가 정의된 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(750)는 제3 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 생성할 수 있다. 컨트롤러(750)는 최적 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 생성할 수 있다.
컨트롤러(750)는 피드백 정보를 통신 모듈(710)로 출력할 수 있다.
도 10 내지 도 14는 통신 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 통신 시스템(30)에서 스테이지(i)에 정의된 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni)의 일 예를 나타낸 도면이다.
통신 시스템(30)은 스테이지(i)마다 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni)를 정의할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(30)은 스테이지 1(i=1)에 반복 송신 횟수를 7회로 정의할 수 있다. 통신 시스템(30)은 스테이지 3(i=3)에 반복 송신 횟수를 5회로 정의할 수 있다.
도 11은 통신 장치(700)가 현재 후방산란 통신 환경에 가장 적합한 패킷의 반복 송신 횟수를 결정하기 위해 이용하는 알고리즘의 일 예이다.
통신 장치(700)는 알고리즘 1(Algorithm 1)을 이용하여 최대 데이터 처리량은 가장 낮지만 디코딩 견고성이 가장 높은 스테이지 1부터 동작을 수행할 수 있다. 통신 장치(700)는 알고리즘 1(Algorithm 1)을 이용하여 스테이지 전환시기 및 어느 스테이지로 전환하는지 여부를 결정할 수 있다. 통신 장치(700)는 알고리즘 1(Algorithm 1)을 이용하여 현재 후방산란 통신 환경에 가장 적합한 패킷의 반복 송신 횟수를 결정할 수 있다.
도 12는 통신 장치(700)가 피드백 정보를 생성하는 동작을 설명하기 위한 순서도이고, 도 13 및 도 14는 통신 장치(700)가 수신한 복수의 패킷들을 통해 누적 신호를 생성하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, 통신 장치(700)는 디코딩의 연속 성공 횟수(s)를 0, 디코딩의 연속 실패 횟수(f)를 0, 현재 패킷 결합 횟수(n)를 0, 스테이지(i)를 1, 결합된 패킷의 누적 신호(Cs)를 Null 값, 및 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))를 Null 값으로 설정할 수 있다(1210).
통신 장치(700)는 스테이지(i)에 정의된 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신할 수 있다(1215). 예를 들어, 통신 장치(700)는 스테이지(i)가 i=1이므로, 스테이지 1에 정의된 반복 송신 횟수인 7회만큼 패킷을 반복 수신할 수 있다. 즉, 도 13을 참조하면, 통신 장치(700)는 총 7회차의 복수의 패킷들(1310 내지 1340)에 대한 반복 수신을 통해 제1 패킷(1310)을 총 8개(1310-0 내지 1310-7), 제2 패킷(1320)을 총 8개(1320-0 내지 1320-7), 제3 패킷(1330)을 총 8개(1330-0 내지 1330-7), 제4 패킷(1340)을 총 8개(1340-0 내지 1340-7) 수신할 수 있다.
통신 장치(700)는 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하고, 현재 패킷 결합 횟수(n)에 1을 더할 수 있다(1220). 통신 장치(700)는 단계 1220을 반복하는 경우 이전 회차인 n-1회차 누적 신호(Cs*)에 현재 회차인 n회차에 수신한 패킷의 신호(Rs)를 결합하여 n회차 누적 신호(Cs)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 14를 참조하면, 통신 장치(700)는 반복 송신 0회차에 최초로 수신된 제1 패킷(1310-0)과 반복 송신 1회차에 수신된 제1 패킷(1310-1)을 결합하여 1회차 누적 신호(1410-1)를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 1회차 누적 신호(1410-1)에 2회차에 수신된 제1 패킷(1310-2)을 결합하여 2회차 누적 신호(1410-2)를 생성할 수 있다. 이처럼, 통신 장치(700)는 n-1회차 누적 신호(1410-(n-1))에 n회차에 수신된 제1 패킷(1310-n)을 결합하여 n회차 누적 신호(1410-n)를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 단계 1220에 대한 동작을 제2 패킷(1320), 제3 패킷(1330) 및 제4 패킷(1340)에 관하여도 동일하게 수행하여 n회차 누적 신호를 패킷마다 각각 생성할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값인지 여부를 판단할 수 있다(1225).
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값이 아닌 경우 단계 1265를 수행할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값인 경우, 반복 송신 회차마다 생성되는 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행할 수 있다(1235). 예를 들어, 통신 장치(700)는 제1 패킷(1310)의 1회차 누적 신호 내지 4회차 누적 신호(1410-1 내지 1410-4)에 대하여 각각 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 통신 장치(700)는 제2 패킷(1320)의 1회차 누적 신호 내지 4회차 누적 신호(미도시)에 대하여 각각 디코딩을 수행할 수 있다. 즉, 통신 장치(700)는 패킷별로, 반복 송신 회차별로 누적 신호에 대한 디코딩을 수행할 수 있다.
통신 장치(700)는 누적 신호에 대한 디코딩을 성공한 경우, 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값인지 여부를 판단할 수 있다(1240).
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값인 경우, 현재 패킷 결합 횟수(n)를 k 값(k)으로 설정할 수 있다. 통신 장치(700)는 k 값(k)을 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))로 설정할 수 있다. 통신 장치(700)는 디코딩의 연속 성공 횟수(s)에 1을 더하고, 디코딩의 연속 실패 횟수(f)를 0으로 설정할 수 있다(1245).
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 설정된 값이 Null 값이 아닌 경우, 현재 패킷 결합 횟수(n)가 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(1265).
통신 장치(700)는 현재 패킷 결합 횟수(n)가 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni) 이상인 경우, 디코딩의 연속 성공 횟수(s)가 제1 임계값(S) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(1250). 예를 들어, 제1 임계값(S)은 연속 성공 횟수의 임계값을 의미할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩의 연속 성공 횟수(s)가 제1 임계값(S) 이상인 경우, 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값(m*)을 결정할 수 있다. 통신 장치(700)는 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값(m*)에 대응하는 반복 송신 횟수가 정의된 스테이지(i)에 대한 정보를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 디코딩의 연속 성공 횟수(s)를 0으로 설정하고, 현재 패킷 결합 횟수(n)를 0으로 설정할 수 있다. 통신 장치(700)는 현재 회차에 생성한 누적 신호(Cs)를 Null 값으로 설정하고, 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))를 Null 값으로 설정할 수 있다(1260). 예를 들어, 통신 장치(700)는 제1 임계값(S)이 4로 설정되는 경우, 복수의 패킷들(1310 내지 1340)의 각 회차의 누적 신호들에 대한 디코딩이 4번 연속 성공하고(s=4), 제1 패킷(1310)의 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(1))가 2, 제2 패킷(1310)의 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(2))가 2, 제3 패킷(1310)의 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(3))가 3, 제4 패킷(1310)의 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(4))가 2일 때, 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값(m*)을 3으로 결정할 수 있다. 또한, 통신 장치(700)는 m*=3에 대응하는 Ni=3인 스테이지(i) 3에 대한 정보를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 생성할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩의 연속 성공 횟수(s)가 제1 임계값(S) 이상이 아닌 경우, 현재 패킷 결합 횟수(n)를 0, 결합된 패킷의 신호(Cs)를 Null 값으로 설정할 수 있다(1255). 통신 장치(700)는 단계 1255에 대한 동작을 수행한 후 단계 1215부터 다시 순차적으로 동작을 수행할 수 있다.
통신 장치(700)는 누적 신호에 대한 디코딩을 실패한 경우, 현재 패킷 결합 횟수(n)가 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(1270).
통신 장치(700)는 현재 패킷 결합 횟수(n)가 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni) 이상이 아닌 경우, 단계 1215로 돌아가 다시 순차적으로 동작을 수행할 수 있다.
통신 장치(700)는 현재 패킷 결합 횟수(n)가 스테이지(i)에서의 반복 송신 횟수(Ni) 이상인 경우, 디코딩의 연속 성공 횟수(s)를 0으로 설정하고, 디코딩의 연속 실패 횟수(f)에 1을 더할 수 있다(1275).
통신 장치(700)는 디코딩 성공시의 최소 패킷 결합 횟수(m(s))에 Null 값을 설정할 수 있다(1280).
통신 장치(700)는 디코딩의 연속 실패 횟수(f)가 제2 임계값(F) 이상인지 여부를 판단할 수 있다(1285). 예를 들어, 제2 임계값(F)은 연속 실패 횟수의 임계값을 의미할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩의 연속 실패 횟수(f)가 제2 임계값(F) 이상이 아닌 경우 단계 1215로 돌아가 다시 순차적으로 동작을 수행할 수 있다.
통신 장치(700)는 디코딩의 연속 실패 횟수(f)가 제2 임계값(F) 이상인 경우 현재 스테이지에서 1을 뺀 값(i-1)과 1 중에서 큰 값에 대응하는 스테이지(i)를 설정할 수 있다(1290). 예를 들어, 통신 장치(700)는 현재 스테이지가 3이고(i=3), i-1=2이므로, 대응하는 스테이지(i)는 스테이지 2로 설정될 수 있다. 통신 장치(700)는 스테이지 2에 대한 정보를 포함하는 피드백 정보를 생성할 수 있다.
통신 장치(700)는 피드백 정보를 송신 장치(500)로 전송할 수 있다. 송신 장치(500)는 피드백 정보에 포함된 스테이지에 정의된 반복 송신 횟수에 따라 반복하여 패킷을 송신할 수 있다.
도 15 내지 도 18은 통신 시스템과 기존의 후방산란 통신 시스템을 비교하기 위한 성능 실험의 결과를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 성능 실험에 대한 설정을 나타낼 수 있다. AP(110) 및 신호원(300)과 수신기(150), 통신 장치(700)는 각각 Ettus USRP(N210 및 N310)로 구현될 수 있고, 이를 통해 WiFi 신호를 각각 생성하고 수신할 수 있다. AP(110) 및 신호원(300)과 수신기(150) 및 통신 장치(700)는 2 미터 떨어져 위치할 수 있다. 성능 실험은 7 개의 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)를 통해 결과를 도출할 수 있다. 위치 M은 AP(110) 및 신호원(300)과 수신기(150) 및 통신 장치(700)사이의 중간 지점에서 5cm 떨어져 위치할 수 있다. 위치 A와 위치 -A는 위치 M과 1 미터 떨어져 있을 수 있다. 다른 위치는 인접한 각 위치와 0.5m 떨어져 있을 수 있다. 7개의 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)는 지상에서 0.5m 높이일 수 있다.
송신기(130) 및 송신 장치(500)의 USRP는 10ms마다 패킷을 생성하고 전송할 수 있다. 각 패킷은 64
Figure 112019125874315-pat00003
물리 계층 헤더와 이에 따르는 1528 바이트의 MAC 프레임으로 구성될 수 있다. 패킷은 1.4Mbps 길이의 9Mbps 비트 레이트 (QPSK 변조 및 3/4 코드 레이트)로 전송될 수 있다. 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 USRP는 2.432GHz의 중심 주파수에서 작동할 수 있다. 수신기(150) 및 통신 장치(700)의 USRP는 각각 10MHz의 샘플링 속도(중간 계산 부하의 경우)에서 2개의 안테나를 통해 수신된 패킷의 I/Q 신호를 캡처하고,
Figure 112019125874315-pat00004
절차에 따라 전처리하여 다양성으로 인한 통신 거리가 확장될 수 있다.
데이터 1과 0을 구별하기 위한 임계값은 수신된 패킷의 신호 강도에 대한 평균으로 설정될 수 있다. 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그는 AP(110) 또는 신호원(300)으로부터 출력되는 반송파의 반사 및 흡수를 위해 Analog Devices의 RF 스위치 ADG902를 사용하여 구현될 수 있다. 송신기(130) 및 송신 장치(500)는 정보 비트를 1과 0을 교대로 생성하고 FM0 코딩을 사용하여 코딩할 수 있다 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그는 코딩 된 비트를 200kbps로 전송할 수 있다. 성능 실험에서 스테이지에 따른 반복 송신 횟수는 도 7에 정의된 값을 사용할 수 있다.
각 성능 실험에 대해 생성된 총 패킷 수는 500개이며, 수신된 각 패킷은 14,000 개의 신호 샘플로 표시될 수 있다. 성능 실험에 대한 성능 지표는 코딩 된 비트의 비트 오류율(BER) 및 데이터 처리량(throughput)으로 나타낼 수 있다.
도 16을 참조하면, 도 16은 통신 장치(700)의 스테이지 이동으로 인한 거리에 따른 처리량 변화(700a)와, 수신기(150)의 고정적인 패킷 반복 송신 횟수에 의한 거리에 따른 데이터 처리량의 변화(0회 내지 7회)를 나타낸 그래프이다. 측정된 데이터 처리량은 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그가 위치 A(0 m)에서 D(1.5m)로 이동하는 동안의 값일 수 있다. 송신기(130)의 태그 위치 A의 비트 오류율이 도 6에서와 같이 0에 가깝기 때문에 0m에서의 처리량은 최대 달성 가능한 처리량으로 볼 수 있다. 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그 위치 A에서 반복 송신 횟수가 많을수록 비트 오류율이 이미 0에 가깝고 데이터 처리량이 낮아지는 것을 알 수 있다. 하지만, 패킷의 더 많은 반복 송신은 채널 시간의 소비만 증가시킬 수 있다. 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그 위치가 멀어질수록 모든 반복 송신 사례의 처리량이 점차 감소하는 것을 알 수 있다.
송신기(130) 및 송신 장치(500)가 수행하는 패킷의 반복 송신 횟수가 많을수록 데이터 처리량이 감소하여 통신 범위가 길어질 수 있다. 이는, 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 거리가 멀어 질수록 반복으로 인한 이득(gain)이 더 긴 채널 시간 소비의 페널티보다 더 많이 증가하기 때문일 수 있다. 즉, 통신 장치(700)의 데이터 처리량(700a)은 수신기(150)의 고정적인 패킷 반복 송신 횟수에 의한 거리에 따른 데이터 처리량의 변화(0회 내지 7회) 사례의 범위를 밀접하게 따르는 것으로 나타날 수 있다.
도 17은 도 15의 모든 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그 위치(-B, -A, M, A, B, C, 및 D)에서의 평균 데이터 처리량 결과를 나타낼 수 있다. 도 17에 도시 된 바와 같이, 통신 장치(700)의 데이터 처리량(700b)은 고정된 반복 송신 횟수들(0회 내지 7회) 중 가장 데이터 처리량이 좋은 반복 송신 횟수를 제외하고, 모든 위치에서 가장 높은 데이터 처리량을 나타낼 수 있다.
즉, B를 제외한 위치에서, 최적의 고정 반복 송신 사례에 대한 통신 장치(700)의 데이터 처리량 차이는 송신기(130) 및 송신 장치(500)의 태그 위치 -A, M 및 A에서 2% 미만이고, 다른 위치에서 10% 미만일 수 있다. 통신 장치(700)의 데이터 처리량은 위치 B에서 두번째 최상의 반복 송신 횟수(1회)의 경우보다 처리량이 32% 더 높게 나타날 수 있다.
도 18을 참조하면, 도 18은 송신기(130) 및 송신 장치(500) 태그의 위치 C에서 0회, 1회, 3회 및 7회 반복 송신에 대한 정규화 된 신호 강도의 분포를 나타낼 수 있다. 신호 강도는 평균 및 단위 분산이 0이 되도록 정규화될 수 있다. 따라서 신호 강도 0은 디코딩 임계값으로 간주할 수 있다. 반복 없이, 서로 다른 비트 데이터의 신호 강도 분포는 서로 많이 겹칠 수 있다.
데이터 1과 0의 일부 신호 강도는 각각 음과 양으로 나타나므로 잘못된 디코딩 결과와 높은 비트 오류율을 초래할 수 있다. 그러나 더 많은 반복이 적용될수록 데이터 1과 0은 더 뚜렷한 신호 강도 분포를 가질 수 있다. 마지막으로, 패킷의 7회 반복 송신으로, 데이터 1의 거의 모든 신호 강도 값은 양이고, 데이터 0의 대부분의 값은 음이 될 수 있다. 데이터 1과 0의 신호 강도 분포는 서로 거의 겹치지 않을 수 있다.
결론적으로, 통신 시스템(30)은 채널 시간의 최저 소비량에서 비트 오류율이 향상되도록 패킷의 반복 송신 횟수를 결정하여 다양한 통신 조건에서 항상 높은 처리량을 달성할 수 있다. 또한, 도 15 내지 도 18에서 살펴본 바와 같이, 성능 실험은 통신 시스템(30)이 모든 고려 조건에서 최적의 데이터 처리 성능을 달성한다는 것을 입증한 것일 수 있다. 즉, 통신 시스템(30)은 더 긴 통신 범위, 고차 변조 등의 다른 기법과 결합하거나 확장하여 전체적인 성능을 높일 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.
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.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 송신 장치로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신하는 단계;
    상기 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 상기 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하는 단계;
    상기 반복 송신 회차마다 생성되는 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행하는 단계;
    상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장하는 단계;
    상기 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성하는 단계 및
    상기 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 백스캐터 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최소 패킷 결합 횟수를 저장하는 단계는,
    상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 성공 횟수가 제1 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계
    를 포함하는 백스캐터 통신 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩의 연속 실패 횟수를 저장하는 단계; 및
    상기 디코딩의 연속 실패 횟수가 제2 임계값 이상인지 여부를 판단하는 단계
    를 더 포함하는 백스캐터 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 디코딩의 연속 실패 횟수가 상기 제2 임계값 이상인 경우, 제3 반복 송신 횟수가 정의된 제3 스테이지에 대한 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제3 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 제3 반복 송신 횟수는 상기 제1 반복 송신 횟수보다 큰
    백스캐터 통신 방법.
  5. 송신 장치로부터 제1 스테이지에 정의된 제1 반복 송신 횟수에 따라 각각 반복하여 송신되는 복수의 패킷들을 수신하는 통신 모듈; 및
    상기 제1 반복 송신 횟수의 반복 송신 회차마다 상기 복수의 패킷들 각각에 대응하는 패킷을 결합하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호를 생성하고, 상기 반복 송신 회차마다 생성되는 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대해 디코딩을 수행하고, 상기 디코딩 결과에 기초하여 상기 복수의 패킷들 각각의 누적 신호에 대한 디코딩이 연속하여 성공하기 시작하는 최소 패킷 결합 횟수를 저장하고, 상기 최소 패킷 결합 횟수 중에서 가장 큰 값에 대응하는 제2 반복 송신 횟수가 정의된 제2 스테이지에 대한 정보를 생성하고, 상기 제2 스테이지에 대한 정보가 포함된 피드백 정보를 상기 송신 장치로 전송하는 컨트롤러
    를 포함하는 백스캐터 통신 장치.
KR1020190160663A 2019-12-05 2019-12-05 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 KR102181132B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190160663A KR102181132B1 (ko) 2019-12-05 2019-12-05 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190160663A KR102181132B1 (ko) 2019-12-05 2019-12-05 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102181132B1 true KR102181132B1 (ko) 2020-11-20

Family

ID=73697189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190160663A KR102181132B1 (ko) 2019-12-05 2019-12-05 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102181132B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100929936B1 (ko) * 2007-11-20 2009-12-04 한국과학기술원 다중 전송 속도를 이용하는 통신 시스템에서 채널 환경에따른 전송 속도 선택 방법
JP2009296635A (ja) * 1998-11-05 2009-12-17 Qualcomm Inc 効率的な反復復号処理
KR101272138B1 (ko) * 2008-12-22 2013-06-07 퀄컴 인코포레이티드 포스트 디코딩 소프트 간섭 제거

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009296635A (ja) * 1998-11-05 2009-12-17 Qualcomm Inc 効率的な反復復号処理
KR100929936B1 (ko) * 2007-11-20 2009-12-04 한국과학기술원 다중 전송 속도를 이용하는 통신 시스템에서 채널 환경에따른 전송 속도 선택 방법
KR101272138B1 (ko) * 2008-12-22 2013-06-07 퀄컴 인코포레이티드 포스트 디코딩 소프트 간섭 제거

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7417548B2 (en) Adjusting RFID waveform shape in view of signal from an RFID tag
CN106664510A (zh) 用于反向散射通信的接收器
JP4699359B2 (ja) 適応技術を用いたデータ伝送の性能の向上
Rezaei et al. Coding techniques for backscatter communications—A contemporary survey
De Donno et al. Listening to tags: Uplink RFID measurements with an open-source software-defined radio tool
KR102183960B1 (ko) 빔 정교화 방법 및 통신 장치
US20120163259A1 (en) Apparatuses and methods for saving power in paging operations
US10129789B2 (en) Methods for encoding and decoding frames in a telecommunication network
Mi et al. CBMA: Coded-backscatter multiple access
He et al. Guardrider: Reliable WiFi backscatter using reed-Solomon codes with QoS guarantee
US20110148585A1 (en) Passive rfid system and method
CN102106094B (zh) 接收数据值的确定
JP2007306474A (ja) 無線通信機
US8705451B2 (en) Apparatus and method for switching MIMO modes in a wireless communication system
Song et al. Exploiting channel polarization for reliable wide-area backscatter networks
KR102181132B1 (ko) 패킷의 적응적 전송 반복 및 결합 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템
KR20150069496A (ko) 다중 라디오 환경에서 에너지 효율이 높은 파라미터 선택 방법 및 장치
Hoang et al. On the design of NOMA-enhanced backscatter communication systems
Durgin Balanced codes for more throughput in RFID and backscatter links
Lu et al. Continuous wireless link rates for internet of things
KR101697431B1 (ko) 다중안테나 송신 장치 및 이의 에너지 수확 방법
US20230244883A1 (en) Method and system for backscatter communication using pre-defined templates
Zhang et al. Energy-efficient Dual-codebook–based backscatter communications for wireless powered networks
US9197341B2 (en) Method, apparatus, and logic for wireless data transmission
JP4979561B2 (ja) 電子タグ装置、電子タグシステム及び電子タグの多元接続方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant