KR102272645B1 - Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents

Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102272645B1
KR102272645B1 KR1020190149362A KR20190149362A KR102272645B1 KR 102272645 B1 KR102272645 B1 KR 102272645B1 KR 1020190149362 A KR1020190149362 A KR 1020190149362A KR 20190149362 A KR20190149362 A KR 20190149362A KR 102272645 B1 KR102272645 B1 KR 102272645B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
slave device
distance
modulation
information
power
Prior art date
Application number
KR1020190149362A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210061606A (ko
Inventor
김동완
하경욱
Original Assignee
동아대학교 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 동아대학교 산학협력단 filed Critical 동아대학교 산학협력단
Priority to KR1020190149362A priority Critical patent/KR102272645B1/ko
Publication of KR20210061606A publication Critical patent/KR20210061606A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102272645B1 publication Critical patent/KR102272645B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive loop type
    • H04B5/0025—Near field system adaptations
    • H04B5/0037—Near field system adaptations for power transfer
    • H04B5/79—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
    • H04L2025/03375—Passband transmission
    • H04L2025/03394—FSK
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006—Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L2025/0335—Arrangements for removing intersymbol interference characterised by the type of transmission
    • H04L2025/03375—Passband transmission
    • H04L2025/03401—PSK

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치는 슬레이브장치로부터 정보를 포함하는 신호를 수신하거나, 슬레이브장치로 전력 및 정보를 포함하는 신호를 전송하기 통신부와, 상기 통신부를 통해 상기 슬레이브장치로부터 신호를 수신하면, 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 이용하여 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 거리추정부와, 상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하고, 상기 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 전력 및 정보를 포함하는 신호를 상기 슬레이브장치로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 적응처리부를 포함한다.

Description

SWIPT 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법{Apparatus for optimizing received power using adaptive modulation scheme in SWIPT system and method therefor}
본 발명은 수신 전력 최적화 기술에 관한 것으로, 무선 데이터 전달과 무선 전력 전달을 동시에 수행할 수 있는 무선정보전력동시전송(SWIPT: simultaneous wireless information and power transfer) 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
SWIPT(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer) 시스템은 무선으로 정보와 전력을 동시에 전송하는 기법으로 6G 이동통신의 핵심 후보 기술로 꼽히고 있다. SWIPT는 동시에 정보와 에너지를 전송하기에 정보 전송 및 에너지 전송에 있어 효율적이지는 않지만, Internet of Things (IoT) 시스템이 활성화됨에 따라 그 중요도가 계속해서 증대되고 있다. 즉, IoT 시스템과 같이 저전력/낮은 데이터 전송률을 요구하는 경량 시스템에서 SWIPT를 통해 정보/에너지 동시 전달을 통한 배터리 없는 시스템(batteryless system)을 구축할 수 있다.
한국공개특허 제10-2011-0125755호 2011년 11월 22일 공개 (명칭: 이동체를 이용한 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법)
본 발명의 목적은 환경 및 조건에 따라 가변적인 전송방식이 요구되는 SWIPT 시스템에서 적응적 변조를 위해 변조 방식 선택 기준을 제시하고, 가장 효율적인 변조 방식과 이를 통해 SWIPT의 높은 전송 효율을 얻기 위한 적응적 변조 기법을 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치는 슬레이브장치로부터 정보를 포함하는 신호를 수신하거나, 슬레이브장치로 전력 및 정보를 포함하는 신호를 전송하기 통신부와, 상기 통신부를 통해 상기 슬레이브장치로부터 신호를 수신하면, 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 이용하여 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 거리추정부와, 상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하고, 상기 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 전력 및 정보를 포함하는 신호를 상기 슬레이브장치로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 적응처리부를 포함한다.
상기 거리추정부는 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보로 상기 수신된 신호의 진폭 및 상기 슬레이브장치로부터 전송된 신호가 수신될 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나의 정보를 추출하고, 추출된 정보를 기초로 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 것을 특징으로 한다.
상기 적응처리부는 상기 추정된 거리에 따라 상기 슬레이브장치에서 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 추정하고, 복수의 변조 방식 중 상기 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 적응처리부는 상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 상기 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 적응처리부는 상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면, 상기 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 방법은 거리추정부가 상기 슬레이브장치로부터 신호를 수신하는 단계와, 상기 거리추정부가 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하는 단계와, 상기 거리추정부가 상기 추출된 정보를 이용하여 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 단계와, 적응처리부가 상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계와, 상기 적응처리부가 상기 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 전력 및 정보를 포함하는 신호를 상기 슬레이브장치로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 거리추정부가 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하는 단계는 상기 거리추정부가 상기 수신된 신호의 진폭 및 상기 슬레이브장치로부터 전송된 신호가 수신될 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나의 정보를 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는 상기 적응처리부가 상기 추정된 거리에 따라 상기 슬레이브장치에서 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 추정하고, 복수의 변조 방식 중 상기 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는 상기 적응처리부가 상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 상기 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는 상기 적응처리부가 상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면, 상기 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 적응적 변조 기법은 RSSI, ToF, RToF 등을 활용하여 SWIPT 시스템에서 전력을 전송하는 장치와 수신하는 장치간 거리를 추정하고 현재 거리에 따른 적응적 변조 방식을 제공함으로써, 효율적으로 정보 및 전력 동시 전송이 가능하다. 즉, 상황에 맞는 최적의 변조 방식을 선택하여 사용함으로써 데이터 전송률 및 에너지 전송량이 향상된다. 이에 따라, SWIPT 시스템의 효율을 극대화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 전력 최적화를 위한 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 전력 최적화를 위한 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명이 실시예에 따른 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 마스터장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 마스터장치와 슬레이브장치 간의 추정된 거리가 기 설정된 임계치 이상인 경우의 변조 방식을 선택하는 방식을 설명하기 위한 성상도이다.
도 5는 마스터장치와 슬레이브장치 간의 추정된 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우의 변조 방식을 선택하는 방식을 설명하기 위한 성상도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 SWIPT 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 및 정보 전송을 위한 통신 시스템의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신 전력 최적화를 위한 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수신 전력 최적화를 위한 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 통신 시스템은 마스터장치(master, 10) 및 슬레이브장치(slave, 20)를 포함한다. 마스터장치(10)는 하나 이상의 슬레이브장치(20)로 무선으로 전력 및 정보를 동시에 전송하거나, 하나 이상의 슬레이브장치(20)로부터 정보를 수신할 수 있다. 하나 이상의 슬레이브장치(20)로 전력 및 정보를 동시에 전송하거나, 하나 이상의 슬레이브장치(20)로부터 정보를 수신하기 위하여 마스터장치(10)은 복수의 배열 안테나를 포함한다. 이러한 마스터장치(10)는 상시 전원이 연결되어 있는 AP(Access Point)와 같은 디바이스가 될 수 있다.
슬레이브장치(20)는 에너지수집모듈(EH: energy harvesting) 및 정보송수신모듈(ID/IT: information decoding/information transmission)을 포함한다. 에너지수집모듈(EH)은 마스터장치(10)로부터 에너지를 수신하기 위한 것이다. 또한, 정보송수신모듈(ID/IT)은 마스터장치(10)로부터 정보를 수신하거나, 마스터장치(10)로 정보를 전송하기 위한 것이다. 이러한 슬레이브장치(20)는 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 등을 예시할 수 있다.
이러한 슬레이브장치(20)는 도 1과 같이, 시간 분할 기법을 이용하거나, 도 2와 같이, 경로 분할 기법을 이용하여 무선으로 전력(Power) 및 정보(Information)를 수신할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 슬레이브장치(20)는 하드웨어 스위치를 통해 수신되는 신호를 시간적으로 분할하고, 분할된 시간에 따라 하드웨어 스위치가 제1 시간(T1)에 슬레이브장치(20)의 안테나와 에너지수집모듈(EH)을 연결하면, 에너지수집모듈(EH)이 전력을 수신하고, 하드웨어 스위치가 제1 시간(T1)과 다른 시간인 제2 시간(T2)에 안테나와 정보송수신모듈(ID/IT)을 연결하면, 정보송수신모듈(ID/IT)이 정보를 수신할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 슬레이브장치(20)의 전력분배기(power divider)는 서로 다른 경로 전력 및 에너지를 전달할 수 있다. 즉, 전력분배기(power divider)를 통해 제1 경로(a)를 통해 안테나와 에너지수집모듈(EH)을 연결되고, 제1 경로(a)와 다른 경로인 제2 경로(1-a)를 통해 안테나와 정보송수신모듈(ID/IT)이 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 경로(a)를 통해 에너지수집모듈(EH)이 전력을 수신하고, 제2 경로(1-a)를 통해 정보송수신모듈(ID/IT)이 정보를 수신할 수 있다.
한편, 슬레이브장치(20) 또한 마스터장치(10)로 정보를 전송할 수 있다. 그러면, 마스터장치(10)는 슬레이브장치(20)로부터 정보를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 마스터장치(10)는 슬레이브장치(20)로부터 신호를 수신하면, 수신된 신호를 기초로 마스터장치(10)와 슬레이브장치(20) 간 거리를 추정하고, 추정된 거리에 따라 변조 방식을 적응적으로 적용하여 전력 및 정보를 해당 슬레이브장치(20)로 전송한다.
그러면, 전술한 바와 같이 적응적으로 변조 방식을 변경하여 전력 및 정보를 전송하는 마스터장치(10)에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명이 실시예에 따른 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 마스터장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 마스터장치(10)는 통신부(100), 저장부(200) 및 제어부(300)를 포함한다.
통신부(100)는 슬레이브장치(20)와 통신하기 위한 수단이다. 즉, 통신부(100)는 슬레이브장치(20)로부터 정보를 포함하는 신호를 수신하거나, 슬레이브장치(20)로 전력 및 정보를 포함하는 신호를 전송한다. 통신부(100)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭하는 RF(Radio Frequency) 송신기(Tx) 및 수신되는 신호를 저 잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하는 RF 수신기(Rx)를 포함할 수 있다. 그리고 통신부(100)는 송신되는 신호를 변조하고, 수신되는 신호를 복조하는 모뎀(Modem)을 포함한다. 통신부(100)는 슬레이브장치(20)로부터 정보를 포함하는 신호를 수신하여 수신된 신호를 제어부(300)로 전달하고, 제어부(300)로부터 정보를 포함하는 신호를 전달받으면, 제어부(300)의 적응처리부(320)의 제어에 따라 복수의 변조 방식 중 어느 하나의 변조 방식에 따라 정보를 변조하고, 이를 슬레이브장치(20)로 전송할 수 있다.
저장부(200)는 마스터장치(10)의 동작에 필요한 프로그램 및 데이터를 저장하는 역할을 수행한다. 특히, 저장부(200)는 마스터장치(10)가 관장하는 복수의 슬레이브장치(20) 각각의 추정된 위치를 저장할 수 있다. 이러한 슬레이브장치(20)의 추정된 위치는 슬레이브장치(20)로부터 신호를 수신한 후, 위치가 새로운 위치가 추정되면 갱신될 수 있다.
제어부(300)는 마스터장치(10)의 전반적인 동작 및 마스터장치(10)의 내부 블록들 간 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 데이터 처리 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 기본적으로, 마스터장치(10)의 각 종 기능을 제어하는 역할을 수행한다. 제어부(300)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit), DSP(Digital Signal Processor) 등을 예시할 수 있다.
제어부(300)는 거리추정부(310) 및 적응처리부(320)를 포함한다.
거리추정부(310)는 통신부(100)를 통해 슬레이브장치(20)로부터 데이터를 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
그러면, 거리추정부(310)는 수신된 신호로부터 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출한다.
이때, 거리추정부(310)는 수신된 신호에서 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정하기 위한 정보로 신호가 수신되었을 때의 그 신호의 진폭 및 신호가 슬레이브장치(20)로부터 전송된 후, 수신되었을 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나를 추출한다. 예컨대, 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정하기 위한 정보는 RSSI(Received Signal Strength Indicator), ToF(Time of Flight), RToF(Return Time of Fight) 등이 될 수 있다.
그런 다음, 거리추정부(310)는 추출된 정보를 이용하여 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정한다. 모든 슬레이브장치(20)가 동일한 전력을 사용하여 신호를 전송하는 경우, 마스터장치(10)가 수신한 신호의 진폭은 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 비례한다. 이에 따라, 거리추정부(310)는 예컨대, RSSI와 같은 신호의 진폭을 통해 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리를 추정할 수 있다.
또한, 모든 슬레이브장치(20)가 동일한 전력을 사용하여 신호를 전송하는 경우, 신호가 슬레이브장치(20)로부터 전송된 후, 마스터장치(10)가 수신할때까지 소요된 시간은 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 비례한다. 이에 따라, 거리추정부(310)는 예컨대, ToF, RToF 등과 같은 소요 시간을 통해 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리를 추정할 수 있다.
적응처리부(320)는 거리추정부(310)가 추정한 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 따라 변조 방식을 선택한다. 그런 다음, 적응처리부(320)는 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 정보 및 전력을 포함하는 신호를 슬레이브장치(20)로 전송하도록 통신부(100)를 제어한다.
그러면, 보다 상세히, 본 발명의 실시예에 따른 적응처리부(320)의 변조 방식을 선택하는 방식에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 마스터장치와 슬레이브장치 간의 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상인 경우의 변조 방식을 선택하는 방식을 설명하기 위한 성상도이다. 도 5는 마스터장치와 슬레이브장치 간의 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만인 경우의 변조 방식을 선택하는 방식을 설명하기 위한 성상도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 슬레이브장치(20)는 임계치 이상의 전력을 수신한 경우에만 충전이 가능하다. 이에 따라, 최소 수신 전력 레벨은 슬레이브장치(20)의 전력 충전을 위해 슬레이브장치(20)가 수신해야 하는 최소한의 전력을 의미한다.
한편, 마스터장치(10)는 최소 수신 전력 레벨에 추가로 마스터장치(10)가 전력을 전송했을 때 슬레이브장치(20)에 도달하기 전에 겪게되는 감쇠를 더 고려해야한다. 이는 마스터장치(10)는 상기한 최소 수신 전력 레벨에 추가로 채널 감쇠에 따라 줄어드는 전력을 더 고려하여 전력을 전송해야 한다는 것을 의미한다. 채널 감쇠는 마스터장치(10)와 슬레이브장치(20) 간의 거리가 증가할수록 증가한다. 이에 따라, 적응처리부(320)는 거리추정부(310)가 추정한 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리를 고려하여 가급적 많은 심벌이 최소 수신 전력 레벨 이상의 전력을 가지도록 하는 변조 방식을 선택하는 것이 바람직하다.
도 4 및 도 5에서
Figure 112019119191040-pat00001
는 채널 감쇠에 따라 줄어드는 전력을 고려하여 슬레이브장치(20)의 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 나타낸다. 채널 감쇠가 마스터장치(10)와 슬레이브장치(20) 간의 거리가 증가할수록 증가하기 때문에 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00002
또한 마스터장치(10)와 슬레이브장치(20) 간의 거리가 증가할수록 증가한다. 따라서 적응처리부(320)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 거리추정부(310)가 추정한 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 따라 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00003
을 산출할 수 있다. 이에 따라, 적응처리부(320)는 복수의 변조 방식 중 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택할 수 있다.
따라서 적응처리부(320)는 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택할 수 있다. 반면, 적응처리부(320)는 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면, 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택할 수 있다.
도 4의 (가)는 16-PSK의 성상도이고, 도 4의 (나)는 16-QAM의 성상도이다. 전송되는 전력의 크기는 신호의 진폭에 비례하며 슬레이브장치(20)에 도달되는 전력은 거리에 따라 감쇠하기 때문에 임계치(D_Thr) 보다 먼 거리에 슬레이브장치(20)가 위치하는 경우, 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00004
은 증가한다.
이에 따라, 도 4의 (가)를 살펴보면, PSK의 경우, 모든 심벌이 슬레이브장치(20)의 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00005
미만이기 때문에 이러한 심벌들이 전송된다면, 슬레이브장치(20)는 정보만 수신할 수 있으며, 실질적으로 슬레이브장치(20)는 전력을 충전할 수 없다. 이는 FSK의 경우에도 마찬가지로 적용된다. 반면, 도 4의 (나)를 살펴보면, QAM의 경우, 성상도 상에서 일부 심벌(a1, a2, a3, a4)은 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00006
을 초과하기 때문에 슬레이브장치(20)는 정보를 수신할 수 있을 뿐만 아니라, 일부 심벌(a1, a2, a3, a4)의 경우, 전력을 충전할 수도 있다. 이러한 점을 고려하였을 때, 적응처리부(320)는 가급적 많은 심벌이 최소 수신 전력 레벨 이상의 전력을 가지도록 하기 위해 복수의 변조 방식 중 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식인 QAM을 선택하는 것이 바람직하다.
도 5의 (다)는 16-PSK의 성상도이고, 도 5의 (라)는 16-QAM의 성상도이다. 전송되는 전력의 크기는 신호의 진폭에 비례하며 슬레이브장치(20)에 도달되는 전력은 거리에 따라 감쇠하기 때문에 임계치(D_Thr) 보다 가까운 거리에 슬레이브장치(20)가 위치하는 경우, 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00007
은 감소한다.
이에 따라, 도 5의 (다)를 살펴보면, PSK의 경우, 모든 심벌이 슬레이브장치(20)의 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00008
을 초과하기 때문에 이러한 심벌들이 전송된다면, 슬레이브장치(20)는 모든 심벌에서 전력 및 정보를 수신할 수 있다. 이는 FSK의 경우에도 마찬가지로 적용된다.
반면, QAM의 경우, 성상도 상에서 일부 심벌(b1, b2, b3, b4)은 최소 수신 전력 레벨
Figure 112019119191040-pat00009
미만이기 때문에 슬레이브장치(20)는 일부 심벌(b1, b2, b3, b4)을 수신한 경우 해당 심벌(b1, b2, b3, b4)을 통해 정보를 수신할 수 있으나, 전력을 충전할 수 없다. 이러한 점을 고려하였을 때, 적응처리부(320)는 가급적 많은 심벌이 최소 수신 전력 레벨 이상의 전력을 가지도록 하기 위해 복수의 변조 방식 중 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식인 PSK(FSK)을 선택하는 것이 바람직하다.
다음으로, SWIPT 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 SWIPT 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제어부(300)의 거리추정부(310)는 S110 단계에서 통신부(100)를 통해 슬레이브장치(20)로부터 데이터를 포함하는 신호를 수신할 수 있다. 이에 따라, 거리추정부(310)는 S120 단계에서 수신된 신호로부터 슬레이브장치(20)까지의 거리 추정을 위한 정보를 추출한다. 여기서, 슬레이브장치(20)까지의 거리 추정을 위한 정보는 신호가 수신되었을 때의 그 신호의 진폭 및 신호가 슬레이브장치(20)로부터 전송된 후, 마스터장치(10)가 수신할 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나를 포함한다. 보다 구체적으로, 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정하기 위한 정보는 RSSI(Received Signal Strength Indicator), ToF(Time of Flight), RToF(Return Time of Fight) 등을 예시할 수 있다.
다음으로, 거리추정부(310)는 S130 단계에서 앞서(S120) 추출된 정보를 이용하여 슬레이브장치(20)까지의 거리를 추정한다. 마스터장치(10)가 수신한 신호의 진폭은 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 비례하며, 슬레이브장치(20)로부터 전송된 신호를 마스터장치(10)가 수신할 때까지 소요된 시간은 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 비례한다. 따라서 거리추정부(310)는 예컨대, RSSI와 같은 신호의 진폭 및 예컨대, ToF, RToF 등과 같은 소요 시간 중 적어도 하나를 통해 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리를 추정할 수 있다.
마스터장치(10)와 슬레이브장치(20) 간의 거리를 추정한 후, 적응처리부(320)는 S140 단계에서 거리추정부(310)가 추정한 마스터장치(10)와 해당 슬레이브장치(20) 간의 거리에 따라 변조 방식을 선택한다. 이때, 거리추정부(310)는 추정된 거리에 따라 슬레이브장치(20)에서 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 추정하고, 복수의 변조 방식 중 최소 에너지 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택한다. 보다 구체적으로, 적응처리부(320)는 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택할 수 있다. 반면, 적응처리부(320)는 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면, 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택할 수 있다.
전술한 바와 같이, 변조 방식이 선택되면, 적응처리부(320)는 S150 단계에서 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 정보 및 전력을 포함하는 신호를 슬레이브장치(20)로 전송하도록 통신부(100)를 제어한다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
10: 마스터장치
20: 슬레이브장치
100: 통신부
200: 저장부
300: 제어부
310: 거리추정부
320: 적응처리부

Claims (10)

  1. 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치에 있어서,
    슬레이브장치로부터 정보를 포함하는 신호를 수신하거나, 슬레이브장치로 전력 및 정보를 포함하는 신호를 전송하기 통신부;
    상기 통신부를 통해 상기 슬레이브장치로부터 신호를 수신하면, 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 이용하여 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 거리추정부; 및
    상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하고, 상기 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 전력 및 정보를 포함하는 신호를 상기 슬레이브장치로 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 적응처리부;를 포함하되,
    상기 거리추정부는
    상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보로
    상기 수신된 신호의 진폭 및 상기 슬레이브장치로부터 전송된 신호가 수신될 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나의 정보를 추출하고,
    추출된 정보를 기초로 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적응처리부는
    상기 추정된 거리에 따라 상기 슬레이브장치에서 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 추정하고,
    복수의 변조 방식 중 상기 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적응처리부는
    상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 상기 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적응처리부는
    상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면,
    상기 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 장치.
  6. 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 방법에 있어서,
    거리추정부가 슬레이브장치로부터 신호를 수신하는 단계;
    상기 거리추정부가 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하는 단계;
    상기 거리추정부가 상기 추출된 정보를 이용하여 상기 슬레이브장치까지의 거리를 추정하는 단계;
    적응처리부가 상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계;
    상기 적응처리부가 상기 선택된 변조 방식에 따라 변조를 수행하여 전력 및 정보를 포함하는 신호를 상기 슬레이브장치로 전송하는 단계;를 포함하되,
    상기 거리추정부가 수신된 신호로부터 슬레이브장치까지의 거리를 추정하기 위한 정보를 추출하는 단계는
    상기 거리추정부가 상기 수신된 신호의 진폭 및 상기 슬레이브장치로부터 전송된 신호가 수신될 때까지 소요된 시간 중 적어도 하나의 정보를 추출하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는
    상기 적응처리부가 상기 추정된 거리에 따라 상기 슬레이브장치에서 전력 충전을 위해 요구되는 최소 수신 전력 레벨을 추정하고, 복수의 변조 방식 중 상기 최소 수신 전력 레벨 이상인 진폭을 가지는 심벌이 가장 많은 변조 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는
    상기 적응처리부가
    상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 이상이면, 상기 변조 방식으로 구상진폭변조(QAM, Quadrature Amplitude Modulation) 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 추정된 거리에 따라 변조 방식을 선택하는 단계는
    상기 적응처리부가
    상기 추정된 거리가 기 설정된 임계치(D_Thr) 미만이면,
    상기 변조 방식으로 주파수편이변조(FSK, Frequency Shift Keying) 또는 위상편이변조(PSK, Phase Shift Keying) 방식을 선택하는 것을 특징으로 하는
    수신 전력 최적화를 위한 방법.
KR1020190149362A 2019-11-20 2019-11-20 Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법 KR102272645B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149362A KR102272645B1 (ko) 2019-11-20 2019-11-20 Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190149362A KR102272645B1 (ko) 2019-11-20 2019-11-20 Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210061606A KR20210061606A (ko) 2021-05-28
KR102272645B1 true KR102272645B1 (ko) 2021-07-05

Family

ID=76140310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190149362A KR102272645B1 (ko) 2019-11-20 2019-11-20 Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102272645B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220338122A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Qualcomm Incorporated Resource configuration for radio frequency energy-harvesting

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102656409B1 (ko) 2022-05-13 2024-04-12 한국해양과학기술원 다중 셀 다중 유저 swipt mimo 네트워크를 위한 스케줄링 장치 및 방법
KR102656410B1 (ko) 2022-05-30 2024-04-12 한국해양과학기술원 정보 및 전력의 동시 무선 전송을 위한 수신 안테나 분할 장치 및 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206045A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無線通信システム及び無線機

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101055004B1 (ko) * 2003-07-31 2011-08-05 파나소닉 주식회사 무선 송신 장치 및 변조 방식의 선택 방법
JP2008118380A (ja) * 2006-11-02 2008-05-22 Samsung Electronics Co Ltd 通信装置、及び通信方法
KR101672736B1 (ko) 2010-05-14 2016-11-04 삼성전자주식회사 이동체를 이용한 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206045A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 無線通信システム及び無線機

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220338122A1 (en) * 2021-04-16 2022-10-20 Qualcomm Incorporated Resource configuration for radio frequency energy-harvesting
US11653304B2 (en) * 2021-04-16 2023-05-16 Qualcomm Incorporated Resource configuration for radio frequency energy-harvesting

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210061606A (ko) 2021-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102272645B1 (ko) Swipt 시스템에서 적응적 변조 기법을 이용한 수신 전력 최적화를 위한 장치 및 이를 위한 방법
WO2021031662A1 (zh) 一种反向散射通信方法及相关设备
KR101147551B1 (ko) 피어-투-피어 네트워크들에서의 간섭하는 수신기 장치로부터의 세 개의 레이트 보고들에 기초한 순차 간섭 제거를 위한 방법 및 장치
KR102194490B1 (ko) 무선 통신 시스템에서 스케줄링 방법 및 장치
KR101548536B1 (ko) 복수의 단말에서 간섭 정렬 스킴에 따라 통신하는 타겟 단말을 선택하는 네트워크 장치 및 그 방법
EP3193474B1 (en) Radio frequency processing device and method
US20170111887A1 (en) Apparatus and method for controlling operation of user equipment based on interference characteristic in communication system
EP2471324B1 (en) Repeater gain control method and apparatus
US20210226832A1 (en) Non-coherent backscatter communications over ambient-based wireless source
KR20130063940A (ko) 단말과 기지국 간의 상향 링크 동기화 방법
CN101730298A (zh) 一种控制移动终端选择天线的方法、系统及基站
WO2009014284A1 (en) United afec and method thereof, and tdd radio repeater apparatus using the same
CN102932808A (zh) 高速场景信号发送方法及直放站
CN113810981A (zh) 用于在无线通信系统中降低接收数据的功耗的装置和方法
US10348522B2 (en) Device and method for detecting transmission signal
KR101697431B1 (ko) 다중안테나 송신 장치 및 이의 에너지 수확 방법
JP2005012684A (ja) 通信装置
KR102358613B1 (ko) 채널추정오류와 비신뢰적 중계 노드가 있는 무선통신시스템의 보안 성능 향상을 위한 재밍 파워 선택 시스템 및 그 방법
KR101694065B1 (ko) 인접 기지국을 활용하는 협력 통신 시스템 및 그것을 이용한 협력 통신 방법
KR101694066B1 (ko) 프리 코딩을 통한 협력 통신 시스템 및 그것을 이용한 협력 통신 방법
CN111492695B (zh) 用户设备及其无线通信方法
US8121562B2 (en) Transmitter and hybrid communication method for capacity optimization and outage minimization
KR102319683B1 (ko) 무선 통신 시스템에서의 피드백 정보 선택 방법 및 장치
KR102141007B1 (ko) 간헐적 간섭 환경에서 기회적 데이터 전송 시스템 및 데이터 전송 방법
US11784751B1 (en) List size reduction for polar decoding

Legal Events

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