KR102225766B1 - 주파수 이동 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 - Google Patents

주파수 이동 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

주파수 이동 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 백스캐터 통신 방법은, 태그가 신호원으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 상기 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신하는 단계와, 상기 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 상기 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 단계를 포함한다.

Description

주파수 이동 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR BACKSCATTER COMMUNICATION BASED ON FREQUENCY SHIFT}
아래 실시예들은 주파수 이동 기반 백스캐터 통신 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 사물 인터넷(IoT) 분야에서는 사물 인터넷을 위한 송수신기가 소비하는 전력을 줄이기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 이를 위해 사물 인터넷 분야에서는 주변 후방 산란 통신(Ambient Backscatter Communication)이 대두되었다.
주변 후방 산란 통신은 송수신기 간 통신을 수행할 때 주변의 반송파를 이용함으로써 초저전력 또는 무전원 통신이 가능하다. 또한 주변 후방 산란 통신은 이미 많은 곳에 설치된 AP(Access Point)의 신호를 이용하는 기술이므로 추가적인 인프라 구축이 필요하지 않다는 이점 또한 지니고 있다.
주변 후방 산란 통신에서, 송신기는 타겟 채널의 반송파를 반사 또는 흡수하여 타겟 채널의 인접 채널들을 통해 데이터 비트를 송신한다. 하지만, 송신기가 인접 채널들을 통해 데이터 비트를 송신하는 동시간대에 해당 인접 채널들을 통해 다른 반송파들 또는 비콘(beacon) 신호 등이 전송될 수 있다. 또한, 송신기가 전송하려는 데이터 비트보다 반송파의 길이가 짧은 경우 송신기는 데이터 비트를 전부 송신할 수 없게된다. 이러한 경우, 수신기는 데이터 비트의 디코딩 에러가 발생될 수 있다.
실시예들은 태그로부터 복수의 인접 채널들을 통해 전송되는 신호들에 기초하여 디코딩을 수행하여 데이터 비트를 복원함으로써, 인접 채널에 다른 반송파가 존재하더라도 디코딩 에러를 감소시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들은 태그가 전송하는 데이터 비트가 포함된 신호들을 전송 구간별로 비트 레이트(bit rate)를 다르게 전송함으로써, 반송파의 길이에 영향을 보다 적게 받는 백스캐터 통신 기술을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 백스캐터 통신 방법은, 태그가 신호원으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 상기 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신하는 단계와, 상기 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 상기 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 단계를 포함한다.
상기 제1 인접 채널 및 상기 제2 인접 채널 각각은 상기 반송파와는 다른 반송파를 출력하는 신호원 각각에 대응하는 채널일 수 있다.
상기 데이터 비트가 포함된 신호들 각각은, 프리앰블(preamble), FDR(Fast Data Rate) 구간, MDR(Middle Data Rate) 구간 및 LDR(Low Data Rate) 구간으로 구분되어 전송될 수 있다.
상기 데이터 비트가 포함된 신호 각각은, 상기 FDR 구간이 상기 MDR 구간보다 고속의 비트 레이트(bit rate)로 전송되고, 상기 MDR 구간이 상기 LDR 구간보다 고속의 비트 레이트로 전송될 수 있다.
일 실시예에 따른 백스캐터 통신 장치는, 태그가 신호원으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 상기 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신하는 수신기와, 상기 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 상기 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 컨트롤러를 포함한다.
상기 컨트롤러는, 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 곱하여 상기 데이터 비트를 복원하기 위한 복구 신호를 생성하고, 상기 복구 신호에 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원할 수 있다.
상기 제1 인접 채널 및 상기 제2 인접 채널 각각은 상기 반송파와는 다른 반송파를 출력하는 신호원 각각에 대응하는 채널일 수 있다.
상기 데이터 비트가 포함된 신호들 각각은, 프리앰블(preamble), FDR(Fast Data Rate) 구간, MDR(Middle Data Rate) 구간 및 LDR(Low Data Rate) 구간으로 구분되어 전송될 수 있다.
상기 데이터 비트가 포함된 신호 각각은, 상기 FDR 구간이 상기 MDR 구간보다 고속의 비트 레이트(bit rate)로 전송되고, 상기 MDR 구간이 상기 LDR 구간보다 고속의 비트 레이트로 전송될 수 있다.
도 1 내지 도 5는 기존의 주변 후방 산란 통신을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 통신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 통신 장치가 데이터 비트를 복원하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 통신 장치가 데이터 비트가 포함된 신호들을 반복적으로 수신하여 데이터 비트를 복원하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 및 도 11은 태그가 송신하는 데이터 비트가 포함된 신호들의 패킷 구조를 개략적으로 나타낸 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.
도 1 내지 도 5는 기존의 주변 후방 산란 통신을 설명하기 위한 도면이다.
최근 사물 인터넷(IoT) 분야에서는 사물 인터넷을 위한 송수신기가 소비하는 전력을 줄이기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 이를 위해 사물 인터넷 분야에서는 주변 후방 산란 통신(Ambient Backscatter Communication)이 대두되었다.
주변 후방 산란 통신은 사물 인터넷을 위한 송수신기 간 통신을 수행할 때 주변의 반송파를 이용함으로써 초저전력 또는 무전원 통신이 가능하다. 또한 주변 후방 산란 통신은 이미 설치된 AP(Access Point)의 신호를 이용하는 기술이므로 추가적인 인프라 구축이 필요하지 않다는 이점 또한 지니고 있다.
주변 후방 산란 통신은 우리 주변에 존재하는 TV, MF 라디오, LoRa(Long Range) 및 Wi-Fi 등의 반송파를 반사 또는 흡수하여 데이터 비트를 전송한다. 이 중, 주파수 이동 후방 산란 통신(frequency shift backscatter communication)은 태그(tag)가 반송파를 반사 또는 흡수하여 주변의 반송파를 인접 채널로 이동(shift)시킨다. 이후 수신기는 이동(shift)된 채널에서 신호를 On-Off Keying(OOK) 형태로 감지하여 데이터 비트를 수신한다. 예를 들어, 태그가 중심 주파수 2.432GHz인 반송파에 대해서 20MHz로 반사 또는 흡수를 진행하게 되면, 2.432GHz인 반송파에 20MHz 신호가 곱해지는 효과를 얻는다. 이를 통해 중심 주파수가 2.452GHz인 신호가 생성되며 이를 주파수 이동(frequency shift)이라고 한다.
도 1을 참조하면, 태그는 송신하고자 하는 비트가 1인 경우, 타겟 채널(channel 5)을 통해 수신한 반송파(110)를 20MHz로 반사(스위칭)하여 타겟 채널(channel 5)에 인접한 채널 9(channel 9)로 이동(shift)시킨다. 태그는 송신하고자 하는 비트가 0인 경우 흡수 상태를 유지하여 반송파(110)를 이동(shift) 시키지 않는다.
이에 따라 수신기는 인접 채널인 채널 9(Channel 9)에서 신호(150)를 감지하는 경우 비트 1로 비트 정보를 수신한다. 수신기는 인접 채널인 채널 9(Channel 9)에서 신호가 감지되지 않은 경우 비트 0으로 비트 정보를 정의한다. 즉, 수신기는 On-Off Keying(OOK)과 같은 형태로 비트 정보를 수신한다.
이러한 방법을 통해, 주파수 이동 후방 산란 통신은 모든 통신 유형(예를 들어, 다운 링크(gateway-to-tag), 업링크(tag-to-gateway), tag-to-tag)에 대한 범용 태그 프레임 워크 및 수신기 프레임 워크의 제공이 가능하다.
하지만, 도 2를 참조하면, 태그가 타겟 채널의 인접 채널인 채널 9(Channel 9)를 통해 비트 데이터(150)를 전송하는 동시간에, 채널 9(Channel 9)에 다른 반송파(210)가 존재하는 상황이 발생할 수 있다. 즉, 수신기는 채널 9(channel 9)에 존재하는 데이터 비트가 포함된 신호(150)를 수신하여 디코딩을 수행하는데, 데이터 비트가 포함된 신호(150)를 수신하는 동시간에 채널 9(channel)로부터 다른 반송파(210)를 동시에 수신하는 경우 다른 반송파(210)의 영향으로 수신기의 디코딩 에러가 발생할 수 있다. 이처럼, 주파수 이동 후방 산란 통신의 경우 인접 채널에 다른 반송파가 존재하면 수신기가 태그의 데이터 비트를 온전히 수신하지 못하는 상황이 발생할 수 있다.
도 3을 참조하면, 비콘(beacon) 신호(310 및 350)와 같이 모든 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)에 동시에 신호가 존재하는 경우, 수신기는 인접 채널(channel 1 및 channel 9)들에 존재하는 비콘 신호(310 및 350)로 인하여 디코딩 에러가 발생할 수 있다.
도 4를 참조하면, 주변 후방 산란 통신에서 데이터 비트를 전송하기 위한 반송파의 길이가 모두 같지 않다는 점이 고려되어야 한다. 즉, 신호원이 출력하는 반송파의 길이는 신호원이 전송하는 데이터의 길이에 따라 달라진다. 하지만 태그는 반송파의 길이를 알지 못하기 때문에 중심 주파수 Fc에서 반송파가 검출되면 고정된 크기의 송신 데이터 비트를 송신한다.
태그는 신호원으로부터 데이터 비트를 전송하기에 충분한 길이를 가지는 긴 반송파(410)를 반사 또는 흡수하는 경우, 송신 데이터 비트(430)를 누락(missing) 없이 송신할 수 있다. 수신기는 인접 채널인 채널 1(channel 1) 및 채널 9(channel 9)를 통해 수신 데이터 비트(450)를 수신할 수 있다.
하지만, 도 5를 참조하면, 태그는 신호원으로부터 데이터 비트를 전송하기에는 길이가 부족한 짧은 반송파(415)를 반사 또는 흡수하는 경우, 송신 데이터 비트(435)를 모두 송신하지 못할 수 있다.
수신기는 인접 채널인 채널 1(channel 1) 및 채널 9(channel 9)를 통해 수신 데이터 비트(470)를 수신할 수 있으나, 데이터 비트를 전송하기에는 짧은 반송파(415)로 인하여 누락 데이터 비트(475)가 발생할 수 있다. 수신기는 누락 데이터 비트(475)가 발생하는 경우 디코딩 에러가 발생할 수 있다.
실시예들은 태그로부터 복수의 인접 채널들을 통해 전송되는 신호들에 기초하여 디코딩을 수행하여 데이터 비트를 복원함으로써, 인접 채널에 다른 반송파가 존재하더라도 디코딩 에러를 감소시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 11을 참조하여 실시예들을 설명하도록 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
통신 시스템(10)은 신호원(500), 송신 장치(600) 및 통신 장치(700)를 포함한다.
통신 시스템(10)은 주변 후방 산란 통신을 수행하는 인접 채널에 다른 신호가 존재하더라도 다른 신호를 제거하여 주변 후방 산란 통신을 수행할 수 있다. 즉, 통신 시스템(10)은 인접 채널에 주변 후방 산란 통신을 위한 신호와 다른 신호가 존재하여 발생하는 디코딩 에러를 제거할 수 있다.
통신 시스템(10)은 주변 후방 산란 통신을 위한 반송파의 길이가 주변 후방 산란 통신을 위한 데이터 비트의 길이보다 짧은 경우에도 효율적인 주변 후방 산란 통신을 수행할 수 있다. 즉, 통신 시스템(10)은 반송파의 길이가 전송하려는 데이터 비트가 짧은 경우에도 데이터 비트를 전송할 때 패킷 구간별로 비트 레이트를 다르게 적용하여 효율적인 전송이 가능할 수 있다.
신호원(500)은 주변 후방 산란 통신을 위한 반송파를 출력할 수 있다. 신호원(500)은 복수개로 구현될 수 있다. 신호원(500)은 반송파를 타겟 채널을 통해 송신 장치(600) 및/또는 통신 장치(700)로 송신할 수 있다.
송신 장치(600)는 태그(tag)를 포함한 통신 장치를 의미할 수 있다. 송신 장치(600)는 태그의 반사/흡수(스위칭)을 통해 반송파를 이동시켜 주변 후방 산란 통신을 수행할 수 있다. 송신 장치(600)는 반송파에 대해 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 데이터 비트가 포함된 신호들을 통신 장치(700)로 송신할 수 있다.
송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 타겟 채널에 인접한 복수의 인접 채널들을 통해 송신할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(600)는 중심 주파수가 Fc인 반송파에 대해서 이동(shift)하고자 하는 주파수 Fs로 이동시킬 수 있다. 중심 주파수 Fc의 신호와 이동(shift)하고자 하는 주파수 Fs의 신호는 송신 장치(600)에 포함된 태그의 스위칭(반사/흡수)을 통해 시간 도메인에서 곱(multiply)해지는 효과를 얻을 수 있다. 시간 도메인에서 서로 다른 두 주파수 성분의 곱은 삼각 공식(Trigonometric formula)에 의해 고유한 특성을 지닐 수 있다. 즉, 주파수가 Fc인 신호에 주파수가 Fs인 신호가 곱해지는 경우 주파수 도메인에서 주파수 Fc를 중심으로 Fc-Fs와 Fc+Fs 양쪽으로 모두 인접 채널들이 생성될 수 있다. 송신 장치(600)는 스위칭으로 인해 생성되는 Fc-Fs와 Fc+Fs 양쪽 채널, 즉 복수의 인접 채널들을 통해 데이터 비트가 포함된 신호들을 송신할 수 있다. 또한, 송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 반복하여 송신할 수 있다.
송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 각각 프리앰블(preamble), FDR(Fast Data Rate) 구간, MDR(Middle Data Rate) 구간 및 LDR(Low Data Rate) 구간으로 구분된 패킷으로 송신할 수 있다. 송신 장치(600)는 FDR 구간, MDR 구간 및 LDR 구간을 송신할 때 각 구간별로 비트 레이트를 다르게 하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호를 전송하는 경우 FDR 구간을 MDR 구간보다 고속의 비트 레이트(bit rate)로 전송할 수 있다. 송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호를 전송하는 경우 MDR 구간을 LDR 구간보다 고속의 비트 레이트로 전송할 수 있다. 송신 장치(600)는 태그(tag)로 구현될 수 있다.
통신 장치(700)는 복수의 인접 채널들을 통해 수신된 신호들에 기초하여 디코딩을 수행하여 송신 장치(600)가 송신한 데이터 비트를 복원할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(700)는 인접 채널들을 통해 데이터 비트가 포함된 신호들을 수신할 수 있다. 통신 장치(700)는 인접 채널들을 통해 수신된 신호들에 기초하여 인접 채널들로부터 수신된 신호들과 동시에 수신된 다른 반송파들을 소거하여 데이터 비트를 복원할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 통신 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
통신 장치(700)는 수신기(710) 및 컨트롤러(750)를 포함할 수 있다.
수신기(710)는 송신 장치(600)가 신호원(500)으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신할 수 있다. 수신기(710)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 컨트롤러(750)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 수신기(710)는 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호를 컨트롤러(750)로 출력할 수 있다.
컨트롤러(750)는 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 데이터 비트를 복원할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(750)는 제1 신호 및 제2 신호를 곱하여 데이터 비트를 복원하기 위한 복구 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤러(750)는 복구 신호에 디코딩을 수행하여 데이터 비트를 복원할 수 있다.
도 8은 통신 장치가 데이터 비트를 복원하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
신호원(500)은 타겟 채널인 채널 5(channel 5)를 통해 반송파(810)를 전송할 수 있다.
송신 장치(600)는 전송할 데이터 비트가 1인 경우 반송파(810)를 이동(shift)하여 인접 채널들(channel 1 & channel 9)을 통해 데이터 비트가 포함된 신호를 전송할 수 있다.
송신 장치(600)는 전송할 데이터 비트가 0인 경우 반송파(810)를 이동(shift) 하지 않을 수 있다. 인접 채널들(channel 1 & channel 9)은 신호가 존재하지 않아 아이들(idle) 상태일 수 있다.
통신 장치(700)는 인접 채널들(Channel 1 & Channel 9)이 아이들 상태인 경우, 인접 채널들(Channel 1 & Channel 9)에서 노이즈 플로어(noise floor)만을 수신할 수 있다. 노이즈 플로어(noise floor)는 신호의 세기가 0에 가깝지만 0은 아닌 신호를 의미할 수 있다.
예를 들어, 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)이 모두 아이들 상태인 때, 통신 장치(700)는 송신 장치(600)가 반송파(810)를 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)로 이동(shift)한 경우, 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)을 통해 노이즈 플로어 보다 강한 신호를 수신할 수 있다. 통신 장치(700)는 노이즈 플로어 이상의 강도를 가진 신호를 수신하는 경우 이를 비트 1로 판별할 수 있다.
통신 장치(700)는 송신 장치(600)가 반송파(810)를 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)로 이동(shift)하지 않은 경우, 통신 장치(700)가 인접 채널들(channel 1 및 channel 9)에서 수신하는 신호의 강도는 노이즈 플로어 수준일 수 있다. 통신 장치(700)는 노이즈 플로어 수준의 강도인 신호를 수신하는 경우 이를 비트 0으로 판별할 수 있다.
다른 예를 들어, 통신 장치(700)는 인접 채널들(channel 1과 channel 9)을 통해 데이터 비트가 포함된 신호들(830 및 840)과 반송파들(835 및 845)을 동시에 수신할 수 있다. 즉, 송신 장치(600)가 데이터 비트가 포함된 신호들을 인접 채널인 채널 1(channel 1)을 통해 전송하는 동시간에 채널 1(channel 1)에 반송파(835)가 존재한다면, 통신 장치(700)는 반송파(835)가 존재하는 시간 동안 채널 1(channel 1)을 통해 반송파(835)가 가지는 강도의 신호만을 수신할 수 있다.
따라서, 송신 장치(600)가 데이터 비트 “0”을 전송하기 위해 타겟 채널(channel 5)의 신호를 이동(shift)하지 않아도 채널 1(channel 1)을 통해 신호를 수신하는 통신 장치(700)는 노이즈 플로어 이상의 강한 신호를 수신할 수 있다. 즉, 통신 장치(700)는 채널 1(channel 1)을 통해 수신된 반송파(835)를 비트 1로 판별할 수 있다.
통신 장치(700)는 채널 1(channel 1)에 반송파(835)가 존재하는 동시간대에 채널 9(channel 9)에서 노이즈 플로어 수준의 신호를 수신할 수 있다. 통신 장치(700)는 이러한 점을 이용하여 채널 1(channel 1)을 통해 수신된 제1 신호(830 및 835) 및 채널 9(channel 9)를 통해 수신된 제2 신호(840 및 845)의 곱(multiply)으로 반송파들(835 및 845)에 의해 모두 비트 1로 판별된 비트 데이터를 노이즈 플로어 수준으로 감소시킬 수 있다. 따라서, 통신 장치(700)는 인접 채널들(channel 1과 channel 9)로 부터 수신한 제1 신호(830 및 835) 및 제2 신호(840 및 845)의 곱을 이용한 디코딩으로 비트 0을 검출할 수 있다. 즉, 통신 장치(700)는 타겟 채널인 채널 5(channel 5)의 인접 채널들(channel 1 및 channel 9) 중 하나의 채널에 반송파가 존재하는 경우에도 송신 장치(600)가 송신하는 데이터 비트를 온전히 수신할 수 있다.
통신 장치(700)는 제1 인접 채널을 통해 수신한 제1 신호 및 제2 인접 채널을 통해 수신한 제2 신호의 곱(Multiply)을 통해 복구 신호(850)를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 복구 신호에 디코딩을 수행하여 복원된 데이터 비트(860)를 생성할 수 있다.
도 9는 통신 장치가 데이터 비트가 포함된 신호들을 반복적으로 수신하여 데이터 비트를 복원하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
비콘 신호(910 및 940)는 모든 채널에 동시에 존재할 수 있다. 따라서 통신 장치(700)는 도 8에 설명한 방법으로도 비콘 신호(910 및 940)를 제거하지 못할 수 있다.
통신 장치(700)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 중복하여 수신할 수 있다. 통신 장치(700)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 각각의 수신 시점에 따라 곱하여 복수의 복구 신호들(920 및 950)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 통신 장치(700)는 제1 시점에 수신한 신호들을 곱하여 제1 복구 신호(920)를 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 제2 시점에 수신한 신호들을 곱하여 제2 복구 신호(950)를 생성할 수 있다.
통신 장치(700)는 복수의 복구 신호들(920 및 950)을 디코딩하여 복수의 데이터 비트들(930 및 960)을 생성할 수 있다. 통신 장치(700)는 복수의 데이터 비트들(930 및 960)을 AND 연산하여 비콘 신호(910 및 940)에 의해 오류가 발생한 비트가 제거된 최종 데이터 비트(970)를 생성할 수 있다.
도 10 및 도 11은 태그가 송신하는 데이터 비트가 포함된 신호들의 패킷 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
송신 장치(600)는 데이터 비트가 포함된 신호들을 프리앰블(preamble; 1031), FDR(Fast Data Rate) 구간(1033), MDR(Middle Data Rate) 구간(1035) 및 LDR(Low Data Rate) 구간(1037)으로 구분된 패킷(1030)으로 생성할 수 있다. 송신 장치(600)는 패킷(1030)을 통신 장치(700)로 송신할 수 있다.
송신 장치(600)가 도 10에 도시된 바와 같이 패킷(1030)보다 긴 반송파(1010)를 스위칭하여 패킷(1030)을 송신하는 경우, 통신 장치(700)는 송신 장치(600)가 송신한 데이터 비트를 모두 수신할 수 있다. 하지만, 송신 장치(600)는 반송파의 길이를 매 송신 때 마다 알지 못할 수 있다.
송신 장치(600)는 패킷(1030)보다 짧은 반송파(1110)를 스위칭하여 패킷(1030)을 송신하는 경우, 패킷(1030)을 모두 송신하지 못할 수 있다. 즉, 송신 장치(600)가 송신하는 패킷의 길이가 타겟 채널(channel 5)를 통해 전송되는 반송파(1110)의 길이보다 긴 경우 통신 장치(700)가 데이터 비트를 모두 수신하지 못하는 데이터 누락(missing, 1155)이 발생할 수 있다.
송신 장치(600)는 반송파의 길이를 모르는 상황에서, 짧은 반송파로도 전송이 가능한 패킷의 앞쪽 구간은 고속의 비트 레이트로 송신하고, 짧은 반송파로 인해 누락될 수 있는 패킷 뒤쪽의 구간은 낮은 비트 레이트를 이용하여 디코딩 성능을 보상할 수 있다.
예를 들어, 송신 장치(600)는 FDR 구간(1033), MDR 구간(1035) 및 LDR 구간(1037) 별로 다른 비트 레이트를 적용하여 패킷(1030)을 송신할 수 있다. 예를 들어, 송신 장치(600)는 패킷(1030)의 앞쪽인 FDR 구간(1033)에서 고속의 비트 레이트를 통해 더 많은 비트 데이터를 포함시켜 패킷(1030)을 송신할 수 있다. 송신 장치(600)는 패킷(1030)의 구간 별로 비트 레이트에 차등을 두어 패킷(1030)을 송신함으로써, 반송파의 길이가 충분하지 않은 경우에도 데이터 비트의 누락을 보상할 수 있다. 즉, 송신 장치(600)는 패킷(1030)보다 짧은 반송파(1110)로도 높은 비트 레이트로써 비트 데이터를 송신하여 신호 결합 확률을 향상시킬 수 있다.
송신 장치(600)는 패킷(1030)보다 긴 반송파(1010)로만 전달이 가능한 패킷(1030)의 뒤쪽은 저속의 비트 레이트로 전송할 수 있다. 즉, 송신 장치(600)는 신호 결합 확률이 낮은 패킷(1030)의 뒤쪽을 저속의 비트 레이트로 설정함으로써, 하나의 비트가 갖는 구간을 길게 확보할 수 있다.
송신 장치(600)는 반송파의 길이가 짧아도, 데이터 비트가 포함된 신호를 패킷(1030)으로 여러 번 반복해서 통신 장치(700)에 전송하기 때문에, 비트 레이트가 저속으로 설정된 패킷(1030)의 구간도 통신 장치(700)가 수신할 수 있도록 전송할 수 있다.
통신 장치(700)는 송신 장치(600)가 패킷(1030)을 구간별로 비트 레이트의 차등을 두어 송신하기 때문에 반송파의 변동성에 대하여 더욱 강인한 디코딩 성능을 가질 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 (10)

  1. 태그가 신호원으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 상기 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신하는 단계; 및
    상기 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 상기 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복원하는 단계는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 곱하여 상기 데이터 비트를 복원하기 위한 복구 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 복구 신호에 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 단계
    를 포함하는, 백스캐터 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인접 채널 및 상기 제2 인접 채널 각각은 상기 반송파와는 다른 반송파를 출력하는 신호원 각각에 대응하는 채널인
    백스캐터 통신 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 비트가 포함된 신호들 각각은,
    프리앰블(preamble), FDR(Fast Data Rate) 구간, MDR(Middle Data Rate) 구간 및 LDR(Low Data Rate) 구간으로 구분되어 전송되는
    백스캐터 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 비트가 포함된 신호 각각은,
    상기 FDR 구간이 상기 MDR 구간보다 고속의 비트 레이트(bit rate)로 전송되고,
    상기 MDR 구간이 상기 LDR 구간보다 고속의 비트 레이트로 전송되는
    백스캐터 통신 방법.
  6. 태그가 신호원으로부터 출력된 반송파에 대한 주파수 이동(frequency shift)을 수행하여 전송되는 데이터 비트가 포함된 신호들을 상기 반송파가 전송되는 타겟 채널에 인접한 제1 인접 채널 및 제2 인접 채널을 통해 수신하는 수신기; 및
    상기 제1 인접 채널을 통해 수신된 제1 신호 및 상기 제2 인접 채널을 통해 수신된 제2 신호에 기초하여 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 제1 신호 및 상기 제2 신호를 곱하여 상기 데이터 비트를 복원하기 위한 복구 신호를 생성하고,
    상기 복구 신호에 디코딩을 수행하여 상기 데이터 비트를 복원하는, 백스캐터 통신 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 인접 채널 및 상기 제2 인접 채널 각각은 상기 반송파와는 다른 반송파를 출력하는 신호원 각각에 대응하는 채널인,
    백스캐터 통신 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 데이터 비트가 포함된 신호들 각각은,
    프리앰블(preamble), FDR(Fast Data Rate) 구간, MDR(Middle Data Rate) 구간 및 LDR(Low Data Rate) 구간으로 구분되어 전송되는
    백스캐터 통신 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 데이터 비트가 포함된 신호 각각은,
    상기 FDR 구간이 상기 MDR 구간보다 고속의 비트 레이트(bit rate)로 전송되고,
    상기 MDR 구간이 상기 LDR 구간보다 고속의 비트 레이트로 전송되는
    백스캐터 통신 장치.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01238338A (ja) * 1988-03-18 1989-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 信号処理回路
US20170373892A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 University Of Massachusetts Systems and methods for backscatter communication
WO2019158196A1 (en) * 2018-02-14 2019-08-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Technique for backscattering transmission

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01238338A (ja) * 1988-03-18 1989-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 信号処理回路
US20170373892A1 (en) * 2016-06-23 2017-12-28 University Of Massachusetts Systems and methods for backscatter communication
WO2019158196A1 (en) * 2018-02-14 2019-08-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Technique for backscattering transmission

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