KR102292721B1 - Ambient backscatter communication system for performance improvement of ambient backscatter communications in cognitive radio environments and methode for performance improvement of ambient backscatter communications in cognitive radio environments by using the same - Google Patents

Ambient backscatter communication system for performance improvement of ambient backscatter communications in cognitive radio environments and methode for performance improvement of ambient backscatter communications in cognitive radio environments by using the same Download PDF

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Abstract

인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템은 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그, 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더 및 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 무선 주파수 송신장치를 포함한다.Provided are a peripheral backscatter communication system for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment, and a method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment using the same. A peripheral backscatter communication system for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention includes a backscatter tag forming a first channel (h T ) with the primary communication system of the cognitive communication system; A backscatter reader forming a second channel (h R ) with the primary communication system and forming a backscatter tag and a third channel (g R ) and a backscatter reader forming a fourth channel (α T ) with the backscatter tag and a radio frequency transmitter forming a fifth channel (α R ).

Description

인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법{AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATION SYSTEM FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS AND METHODE FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS BY USING THE SAME}AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATION SYSTEM FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS AND METHODE FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS BY USING THE SAME}

본 발명은 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 관한 것으로, 상세하게는 인지통신 시스템의 비활성 상태에서 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 낮추고 데이터 전송율을 높일 수 있는 무선 주파수 송신 장치를 포함하는 인지통신 환경에서의 주변 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a peripheral backscatter communication system for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment, and a method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment using the same, and more particularly, to a peripheral backscatter communication system in an inactive state of the cognitive communication system. To a peripheral scattering communication system in a cognitive communication environment including a radio frequency transmitter capable of lowering the bit error rate of the backscattering communication system and increasing the data transmission rate, and a method for improving peripheral backscattering communication performance in a cognitive communication environment using the same.

사물인터넷(IoT, Internet of things) 기술이 급속도로 성장함에 따라 사물인터넷(IoT) 환경을 구축하기 위한 무선 통신 기기의 수도 급증하고 있다.As the Internet of Things (IoT) technology rapidly grows, the number of wireless communication devices for establishing an Internet of Things (IoT) environment is also increasing rapidly.

이로 인해 사물인터넷(IoT) 무선 통신을 위한 주파수 대역의 부족 현상이 매우 심각해지고 있어, 이를 해결하기 위해 대규모 통신을 위한 주파수 효율성 증대에 대한 연구들이 진행되고 있다. Due to this, the shortage of frequency bands for Internet of Things (IoT) wireless communication is becoming very serious.

이러한 연구 중 주변 후방산란 통신 (ambient backscatter communication) 은 추가적인 무선 주파수 자원 없이 기존 RF 신호를 이용하여 통신이 가능한 기술로 주목받고 있으며, 최근 주파수 부족 문제와 함께 배터리 문제도 해결할 수 있는 대안으로 활발히 연구가 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.Among these studies, ambient backscatter communication is attracting attention as a technology that can communicate using existing RF signals without additional radio frequency resources. known to be in progress.

상세하게는, 주변 후방산란 통신 기술에 의하면 태그 내부의 안테나 임피던스 값을 변화시켜 주변 무선 주파수(RF(Radio Frequency)) 신호를 흡수하면 '0'이 변조되고, 주변 무선 주파수 (RF(Radio Frequency)) 신호를 반사하면 '1'이 변조되도록 하여 비트가 전송되므로, 기존 무선 주파수 (RF(Radio Frequency)) 신호를 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 효율적인 주파수 사용이 가능한 장점이 있다. In detail, according to the peripheral backscattering communication technology, when the antenna impedance value inside the tag is changed to absorb the peripheral radio frequency (RF) signal, '0' is modulated, and the peripheral radio frequency (RF (Radio Frequency)) ), the bit is transmitted by modulating '1' when the signal is reflected, so there is an advantage of using an efficient frequency because data is transmitted using an existing radio frequency (RF) signal.

또한, 한정된 주파수 자원의 효율적인 사용을 위한 기술로 무선 인지통신(cognitive radio) 기술이 활발하게 연구되고 있다. 상세하게는, 무선 인지통신(cognitive radio) 기술은 허가 주파수 자원을 사용하는 1차 시스템의 스펙트럼을 2차 시스템에서 감지하여 1차 시스템의 유휴 주파수 대역을 2차 시스템에서 사용하므로 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다.In addition, as a technology for efficient use of limited frequency resources, cognitive radio technology is being actively studied. In detail, the cognitive radio technology detects the spectrum of the primary system using licensed frequency resources in the secondary system and uses the idle frequency band of the primary system in the secondary system, so that the frequency can be used efficiently. known to be possible.

다만, 무선 인지통신(cognitive radio)기술과 주변 후방산란 통신 기술의 상기와 같은 장점에도 불구하고, 무선 인지통신(cognitive radio)환경에서 주변 후방산란 통신시스템은 무선 인지통신(cognitive radio)의 1차 시스템이 유휴 상태일 때 송신 원천 신호 부재로 인하여 데이터를 전송할 수 없어 데이터 전송 성능이 낮아진다는 문제점이 있다.However, despite the above advantages of wireless cognitive radio technology and peripheral backscattering communication technology, the peripheral backscattering communication system in a wireless cognitive radio environment is the primary When the system is in an idle state, there is a problem in that data transmission performance is lowered because data cannot be transmitted due to the absence of a transmission source signal.

(특허문헌1)한국 공개특허공보 제10-2018-0087917호(2018년8월3일 공개)(Patent Document 1) Korean Patent Publication No. 10-2018-0087917 (published on August 3, 2018) (특허문헌2)한국 공개특허공보 제10-2018-0020086호(2018년2월27일 공개)(Patent Document 2) Korean Patent Publication No. 10-2018-0020086 (published on February 27, 2018)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주변 후방산란 통신 시스템을 무선 인지통신 환경에 적용하여 주변 후방산란 통신 시스템의 비트 오류율을 낮추고 데이터 전송률 성능을 향상시킬 수 있는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, by applying the peripheral backscattering communication system to the wireless cognitive communication environment to lower the bit error rate of the peripheral backscattering communication system and improve the data rate performance of the peripheral backscattering communication environment in the cognitive communication environment An object of the present invention is to provide a peripheral backscatter communication system for improving scattering communication performance and a method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment using the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 용이하게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be easily and clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템은, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그; 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더; 및 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 상기 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 제2 무선 주파수 송신장치를 포함한다.A peripheral backscatter communication system for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention, a backscatter tag forming a first channel (h T ) with the primary communication system of the cognitive communication system ; a backscatter reader forming a second channel (h R ) with the primary communication system and forming a backscatter tag and a third channel (g R ); and a second radio frequency transmitter forming a fourth channel (α T ) with the backscatter tag and forming a fifth channel (α R ) with the backscatter reader.

또한, 제2 무선 주파수 송신장치는 주파수 센싱을 통하여, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수를 생성할 수 있다.In addition, the second radio frequency transmitter may generate a second radio frequency through frequency sensing when the primary communication system is in an inactive state.

또한, 제2 무선 주파수 송신장치는, 파워 비콘을 포함할 수 있다.In addition, the second radio frequency transmitter may include a power beacon.

본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법은, 1차 통신 시스템을 포함하는 인지통신 시스템의 인지통신 환경에서 1차 통신 시스템의 활성여부(λ)를 판단하는 단계, 1차 통신 시스템 또는 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 무선 주파수가 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 태그에 수신되는 무선 주파수 수신 단계, 후방 산란 태그에서 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 리더로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송되는 데이터 전송 단계를 포함한다.A method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention comprises the steps of determining whether the primary communication system is active (λ) in the cognitive communication environment of the cognitive communication system including the primary communication system , a radio frequency receiving step in which the radio frequency generated by the second radio frequency transmitter of the primary communication system or the second radio frequency transmitter of the peripheral backscatter communication system is received by the backscatter tag of the peripheral backscatter communication system, the backscatter tag in the peripheral backscatter communication system a data transmission step in which the backscatter modulation bit B(n) is transmitted to the backscatter reader of

또한, 무선 주파수 수신 단계에서, 무선 주파수는 1차 통신 시스템에서 생성된 1차 무선 주파수 및 주변 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함할 수 있고, 1차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신될 수 있으며, 2차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있다.In addition, in the radio frequency reception step, the radio frequency may include a primary radio frequency generated in the primary communication system and a secondary radio frequency generated by the second radio frequency transmitter of the ambient scattering communication system, and the primary radio frequency A frequency may be received by the backscatter tag when the primary communication system is active, and a secondary radio frequency may be received by the backscatter tag when the primary communication system is inactive.

또한, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 상기 후방 산란 태그에 수신된 신호는(y(n))는 아래의 수학식In addition, when the primary communication system is in an inactive state, the signal received by the backscatter tag is (y(n)) by the following equation

Figure 112020026377584-pat00001
Figure 112020026377584-pat00001

으로 결정될 수 있고, x(n)은 2차 무선주파수 송신신호, αR은 제2 무선 주파수 송신장치와 후방 산란 리더의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 후방 산란 태그와 후방 산란 리더 사이의 제3 채널, αT는 제2 무선 주파수 송신장치와 후방 산란 태그 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 잡음일 수 있다.x(n) is the secondary radio frequency transmission signal, α R is the second radio frequency transmitter and the fifth channel of the backscatter reader, η is the antenna efficiency factor, g R is the backscatter tag and backscatter A third channel between the readers, α T may be a fourth channel between the second radio frequency transmitter and the backscatter tag, and ω(n) may be Additive White Gaussian Noise (AWGN) noise.

또한, 주변 후방 산란 태그에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 아래의 수학식 In addition, the signal (z(n)) from which the interference is removed by applying the channel-based continuous interference cancellation technique estimated from the signal (y(n)) received by the peripheral backscatter tag is expressed by the following equation

Figure 112020026377584-pat00002
Figure 112020026377584-pat00002

으로 결정될 수 있고, 완벽 채널추정에 대해

Figure 112020026377584-pat00003
일 수 있다.can be determined as , and for perfect channel estimation
Figure 112020026377584-pat00003
can be

또한, 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임은 훈련구간 및 데이터구간을 포함하고, 데이터 구간은 감지구간, 채널추정구간과 데이터 전송구간을 포함할 수 있다.In addition, the data frame of the peripheral backscattering communication system may include a training section and a data section, and the data section may include a detection section, a channel estimation section, and a data transmission section.

또한, 후방 산란 변조 비트(B(n))는, 후방 산란 리더에서 훈련구간 동안 1차 통신 시스템에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정될 수 있다.In addition, the backscatter modulation bit (B(n)) is calculated using the preamble transmitted from the primary communication system during the training period in the backscatter reader when the value of the backscatter modulation bit (B(n)) is 0. When the 1 average received energy (Φ 0 ) and the backscattering modulation bit (B(n)) value are 1, it can be estimated as the second average received energy (Φ 1 ).

또한, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 제1 평균 수신 에너지(Φ0)은 아래의 수학식 In addition, when the primary communication system is in an inactive state, the first average received energy (Φ 0 ) is expressed by the following equation

Figure 112020026377584-pat00004
Figure 112020026377584-pat00004

으로 결정될 수 있고,can be determined as

제2 평균 수신 에너지(Φ1)은 아래의 수학식The second average received energy (Φ 1 ) is expressed by the following equation

Figure 112020026377584-pat00005
Figure 112020026377584-pat00005

으로 결정될 수 있다.can be determined as

본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 인지통신 시스템(1)의 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수 송신장치(30)가 작동되어 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있으므로 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시킬 수 있다.According to the peripheral backscatter communication system 100 according to an embodiment of the present invention, when the primary communication system of the cognitive communication system 1 is in an inactive state, the second radio frequency transmitter 30 is operated to operate the backscatter modulation bit Since (B(n)) can be transmitted, it is possible to improve the ambient backscatter communication performance.

본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 의하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템이 불활성 상태일 때도 제2 무선 주파수 생성 장치에 의하여 데이터를 중단없이 송수신 할 수 있고 연속간섭제거 기법에 의하여 비트 오류율을 줄일 수 있어 효율적인 주변 후방 산란 통신을 할 수 있다.According to the method for improving peripheral backscattering communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention, data can be transmitted and received without interruption by the second radio frequency generating device even when the primary communication system of the cognitive communication system is in an inactive state. In addition, the bit error rate can be reduced by the continuous interference cancellation technique, so that efficient peripheral backscatter communication can be performed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 상세하게 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.1 is a diagram schematically illustrating a peripheral backscatter communication system in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating a method of peripheral backscattering communication in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed flowchart illustrating a method of peripheral backscattering communication in the cognitive communication environment of FIG. 2 .
4 is a diagram illustrating a data frame of a peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a data transmission method of a peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention.
6 is an image comparing bit error rates between the peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention and the conventional peripheral backscattering communication system.
7 is an image comparing data rates of a peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention and a conventional peripheral backscattering communication system.
8 is an image comparing bit error rates between the peripheral backscatter communication system and the conventional peripheral backscatter communication system when the activity of the primary communication system according to an embodiment of the present invention is 0.5.
9 is an image comparing data rates of a peripheral backscattering communication system and a conventional peripheral backscattering communication system when the activity of the primary communication system according to an embodiment of the present invention is 0.5.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.It should be understood that although first, second, etc. are used to describe various elements, components, and/or sections, these elements, components, and/or sections are not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component, or sections from another. Accordingly, it goes without saying that the first element, the first element, or the first section mentioned below may be the second element, the second element, or the second section within the spirit of the present invention.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and/or "made of" refers to a referenced component, step, operation and/or element of one or more other components, steps, operations and/or elements. The presence or addition is not excluded.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.

이때, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 처리 흐름도 도면들의 각 구성과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.In this case, the same reference numerals refer to the same elements throughout the specification, and it will be understood that each configuration of the process flowchart drawings and combinations of the flowchart drawings may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be embodied on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions performed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment are not described in the flowchart configuration(s). It creates a means to perform functions.

또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 구성들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 구성들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 구성들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.It should also be noted that in some alternative embodiments it is also possible for the functions recited in the configurations to occur out of order. For example, it is possible that two configurations shown one after another may in fact be performed substantially simultaneously, or that the configurations may sometimes be performed in the reverse order according to the corresponding function.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating a peripheral backscatter communication system in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)은 제1 무선 주파수 송신 장치(1a) 및 제2 무선 주파수 송신 장치(30)와 채널(hp)을 형성하여 제1 무선 주파수를 수신하는 제1 무선 주파수 수신 장치(1b)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the primary communication system 1 of the cognitive communication system forms a channel h p with the first radio frequency transmitter 1a and the second radio frequency transmitter 30 to form a first radio frequency It may include a first radio frequency receiving device (1b) for receiving.

또한, 본 발명의 일 실시예이 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방In addition, peripheral backscattering for improving peripheral backscattering communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention

산란 통신 시스템(100)은 후방 산란 태그(10), 후방 산란 리더(20) 및 제2 무선 주파수 송신 장치를 포함할 수 있다.The scattering communication system 100 may include a backscatter tag 10 , a backscatter reader 20 , and a second radio frequency transmitter.

후방 산란 태그(10)는 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)과 제1 채널(hT)을 형성할 수 있다.The backscatter tag 10 may form a first channel (h T ) with the primary communication system 1 of the cognitive communication system.

또한, 후방 산란 리더(20)는 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그(10)와 제3 채널(gR)을 형성할 수 있다.In addition, the backscatter reader 20 may form the primary communication system 1 and the second channel (h R ) of the cognitive communication system, and form the backscatter tag 10 and the third channel (g R ). .

또한, 제2 무선 주파수 송신장치(30)는 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성할 수 있다.In addition, the second radio frequency transmitter 30 may form a backscatter tag and a fourth channel (α T ) and form a backscatter reader and a fifth channel (α R ).

본 발명의 일 실시예에 따른 제2 무선 주파수 송신장치(30)는 1차 통신 시스템이 유휴 상태(이하 비활성 상태라고 함)일 때, 제2 무선 주파수를 생성할 수 있다.The second radio frequency transmitter 30 according to an embodiment of the present invention may generate a second radio frequency when the primary communication system is in an idle state (hereinafter referred to as an inactive state).

본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 1차 통신 시스템이 비활성 상태여서 데이터를 전송할 수 없는 환경이 되면 제2 무선 주파수 송신장치(30)를 이용하여 제2 무선 주파수가 생성될 수 있다. 이렇게 제2 무선 주파수 송신장치(30)에 의하여 생성된 제2 무선 주파수는 제4 채널(αT)을 통하여 후방산란 태그(10)에 수신되어 후방 산란 변조 비트(B(n))이 후방 산란 리더(20)로 전송될 수 있다.According to the peripheral backscattering communication system 100 according to an embodiment of the present invention, when the primary communication system is in an inactive state and an environment in which data cannot be transmitted, the second radio frequency transmitter 30 is used to can be created. In this way, the second radio frequency generated by the second radio frequency transmitter 30 is received by the backscatter tag 10 through the fourth channel α T and the backscatter modulation bit B(n) is backscattered. may be transmitted to the reader 20 .

본 발명의 일 실시에에 따른 무선 주파수 송신장치(30)는 파워 비콘을 포함할 수 있다.The radio frequency transmitter 30 according to an embodiment of the present invention may include a power beacon.

결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 인지통신 시스템(1)의 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 이를 주파수 센싱 기반으로 감지하고 제2 무선 주파수 송신장치(30)가 작동되어 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있으므로 주변 후방 산란 통신 성능을 향상 시킬 수 있다. After all, according to the peripheral backscattering communication system 100 according to an embodiment of the present invention, when the primary communication system of the cognitive communication system 1 is in an inactive state, it is detected based on frequency sensing and the second radio frequency transmitter ( 30) can be activated to transmit backscatter modulation bits B(n), thereby improving ambient backscatter communication performance.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of peripheral backscattering communication in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법은 1차 통신 시스템(1)의 활성여부(λ)를 판단하는 단계(S110), 후방 산란 태그 무선 주파수 수신 단계(S120) 및 후방 산란 리더 후방 산란 변조 비트 수신 단계(S130)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention includes determining whether the primary communication system 1 is active (λ) (S110), a backscatter tag It may include a radio frequency receiving step (S120) and a backscattering reader backscattering modulation bit receiving step (S130).

후방 산란 태그 무선 주파수 수신 단계(S120)에서 1차 통신 시스템(1) 또는 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치(30)에서 생성된 무선 주파수가 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 후방 산란 태그(10)에 수신될 수 있다.In the backscattering tag radio frequency receiving step (S120), the radio frequency generated by the primary communication system 1 or the second radio frequency transmitter 30 of the surrounding backscattering communication system is the backscattering of the surrounding backscattering communication system 100. It may be received by the scattering tag 10 .

또한, 후방 산란 리더 후방 산란 변조 비트 수신 단계(S130)에서 후방 산란 태그(10)에서 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 후방 산란 리더(20)로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있다.In addition, the backscattering modulation bit B(n) is transmitted from the backscattering tag 10 to the backscattering reader 20 of the surrounding backscattering communication system 100 in the backscattering reader backscattering modulation bit receiving step S130. can be

도 3은 도 2의 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 상세하게 나타낸 흐름도이다.FIG. 3 is a detailed flowchart illustrating a method of peripheral backscattering communication in the cognitive communication environment of FIG. 2 .

무선 주파수는 1차 통신 시스템(1)에서 생성된 1차 무선 주파수 및 주변 산란 통신 시스템(100)의 제2 무선 주파수 송신장치(30)에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함할 수 있다.The radio frequency may include a primary radio frequency generated by the primary communication system 1 and a secondary radio frequency generated by the second radio frequency transmitter 30 of the ambient scattering communication system 100 .

1차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있고, 2차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있다.The primary radio frequency may be received at the backscatter tag when the primary communication system is active, and the secondary radio frequency may be received at the backscatter tag when the primary communication system is inactive.

도 3을 참고하면, 1차 통신 시스템의 활성 상태 판단 단계(S210)에서 1차 통신 시스템(1)이 활성 상태로 판단되면, 후방 산란 태그(10)에서 1차 무선 주파수를 수신(S220)할 수 있다. 이렇게 수신된 1차 무선 주파수가 수신되면 후방 산란 태그(10)에서 1차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 변조 비트(B(n))을 송신(S230)할 수 있다. 송신된 후방 산란 변조 비트(B(n))는 후방 산란 리더(20)에 수신(S240)되어 데이터 전송이 될 수 있다.Referring to FIG. 3 , when it is determined that the primary communication system 1 is active in the active state determination step S210 of the primary communication system, the backscatter tag 10 receives the primary radio frequency (S220). can When the received primary radio frequency is received, the backscattering tag 10 may transmit the backscatter modulation bit B(n) using the primary radio frequency (S230). The transmitted backscattering modulation bit B(n) may be received ( S240 ) by the backscattering reader 20 to be data transmission.

또한, 1차 통신 시스템의 활성 상태 판단 단계(S210)에서 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태로 판단되면 제2 무선 주파수 송신 장치(30)에서 제2 무선 주파수가 송신(S250)될 수 있다. 후방 산란 태그(10)에서는 2차 무선 주파수를 수신(S260)하고 2차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 변조 비트(B(n))를 송신(S270)할 수 있다. 이렇게 송신된 후방 산란 변조 비트(B(n))는 후방 산란 리더(20)에 수신(S280)되어 데이터 전송이 될 수 있다.In addition, when it is determined that the primary communication system 1 is in an inactive state in the step of determining the active state of the primary communication system ( S210 ), the second radio frequency may be transmitted from the second radio frequency transmission device 30 ( S250 ). . The backscatter tag 10 may receive the secondary radio frequency (S260) and transmit the backscatter modulation bit B(n) using the secondary radio frequency (S270). The transmitted backscattering modulation bit B(n) may be received (S280) by the backscattering reader 20 to be data transmission.

여기서, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 후방 산란 태그(10)에 수신된 신호는(y(n))는 수학식 1으로 결정될 수 있다. Here, when the primary communication system 1 is in an inactive state, the signal received by the backscattering tag 10 (y(n)) may be determined by Equation (1).

Figure 112020026377584-pat00006
Figure 112020026377584-pat00006

여기서, x(n)은 2차 무선 주파수의 송신신호, αR은 제2 무선 주파수 송신장치(30)와 후방 산란 리더(20)의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 후방 산란 태그(10)와 후방 산란 리더(20) 사이의 제3 채널, αT는 제2 무선 주파수 송신장치(30)와 후방 산란 태그(10) 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)이다.Here, x(n) is a secondary radio frequency transmission signal, α R is a fifth channel of the second radio frequency transmitter 30 and the backscatter reader 20, η is an antenna efficiency factor, and g R is backscattering. The third channel between the tag 10 and the backscattering reader 20, α T is the fourth channel between the second radio frequency transmitter 30 and the backscattering tag 10, ω(n) is additive white It is Gaussian Noise (AWGN: Additive White Gaussian Noise).

또한, 후방 산란 태그(10)에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 수학식 2에 의해 결정될 수 있다. In addition, the signal z(n) from which the interference is removed by applying the channel-based continuous interference cancellation technique estimated from the signal y(n)) received by the backscatter tag 10 can be determined by Equation 2 have.

Figure 112020026377584-pat00007
Figure 112020026377584-pat00007

여기서, 완벽 채널 추정을 가정하면

Figure 112020026377584-pat00008
으로 연속간섭제거(SIC(Successive Interference Cancellation))을 이용하여 온전하게 간섭을 제거할 수 있다.Here, assuming perfect channel estimation
Figure 112020026377584-pat00008
As a result, interference can be completely removed using SIC (Successive Interference Cancellation).

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.4 is a diagram illustrating a data frame of a peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a flowchart illustrating a data transmission method of a peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 데이터 프레임(200)은 훈련구간(210) 및 데이터구간1(221)에서 데이터구간n(22n)을 포함하는 데이터구간(220)을 포함할 수 있다.4 and 5, the data frame 200 of the peripheral backscattering communication system 100 according to an embodiment of the present invention is a data section n (22n) in the training section 210 and the data section 1 (221). ) may include a data section 220 including

여기서, 각 데이터 구간은 감지구간(221a), 채널추정구간(221b) 및 데이터 전송구간(221c)을 포함할 수 있다.Here, each data section may include a detection section 221a, a channel estimation section 221b, and a data transmission section 221c.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 후방 산란 변조 비트(B(n))는, 후방 산란 리더(20)에서 훈련구간(210) 동안 1차 통신 시스템(1)에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the backscattering modulation bit (B(n)) is calculated using the preamble transmitted from the primary communication system 1 during the training period 210 in the backscattering reader 20 . When the backscattering modulation bit (B(n)) value is 0, the first average received energy (Φ 0 ) and when the backscattering modulation bit (B(n)) value is 1, the second average received energy (Φ 1 ) can be estimated.

여기서, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 제1 평균 수신 에너지(Φ0)는 수학식 3으로 결정될 수 있다.Here, when the primary communication system 1 is in an inactive state, the first average received energy (Φ 0 ) may be determined by Equation (3).

Figure 112020026377584-pat00009
Figure 112020026377584-pat00009

또한, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 제2 평균 수신 에너지(Φ1)는 수학식 4로 결정될 수 있다.Also, when the primary communication system 1 is in an inactive state, the second average received energy Φ 1 may be determined by Equation (4).

Figure 112020026377584-pat00010
Figure 112020026377584-pat00010

본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 비트 오류율(Pb)은 수학식 5로 결정될 수 있다. The bit error rate (P b ) of the peripheral backscattering communication system 100 according to an embodiment of the present invention may be determined by Equation (5).

Figure 112020026377584-pat00011
Figure 112020026377584-pat00011

또한, 본 발명의 일 실시에에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 비트 전송율(RB)은 수학식 6으로 결정될 수 있다.Further, the bit rate of around backscatter communication system 100 in accordance with one embodiment of the present invention (R B) can be determined by equation (6).

Figure 112020026377584-pat00012
Figure 112020026377584-pat00012

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.6 is an image comparing bit error rates of the peripheral backscattering communication system according to an embodiment of the present invention and the conventional peripheral backscattering communication system, and FIG. An image comparing the data rates of ambient backscatter communication systems.

도 6 및 도 7에 의하면 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 0.9, 0.75, 0.5, 0.25, 0.1로 설정되었을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 방법에 의한 비트 오류율과 데이터 전송률을 알 수 있다. 6 and 7, when the activity υ of the primary communication system 1 is set to 0.9, 0.75, 0.5, 0.25, 0.1, the bit by the peripheral backscattering communication method according to an embodiment of the present invention You can see the error rate and data transfer rate.

상세하게는, 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 감소함에 따라 종래 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율은 변화가 없고, 1차 통신 시스템(1)의 낮은 활성도로 인해 종래 주변 후방 산란 시스템의 데이터 전송률이 급격하게 저하되는 것을 알 수 있다. In detail, as the activity υ of the primary communication system 1 decreases, the bit error rate of the conventional peripheral backscattering communication system does not change, and due to the low activity of the primary communication system 1, the conventional peripheral backscattering It can be seen that the data transfer rate of the system is rapidly reduced.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의한 주변 후방 산란 통신 방법에 의하면 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태 일 때, 1차 통신 시스템(1)의 활성도가 감소함에 따라 연속간섭제거로 비트 오류율을 감소시키고 제2 무선 주파수 생성장치(30)에서 생성된 2차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 비트(B(n))를 연속적으로 전송할 수 있으므로 데이더 전송률을 향상 시킬 수 있다. On the other hand, according to the peripheral backscattering communication method by the peripheral backscattering communication system 100 according to an embodiment of the present invention, when the primary communication system 1 is in an inactive state, the activity of the primary communication system 1 is As it decreases, the bit error rate is reduced by continuous interference cancellation, and the backscattered bits B(n) can be continuously transmitted using the secondary radio frequency generated by the second radio frequency generator 30, so the data transmission rate is reduced. can be improved

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.8 is an image comparing bit error rates of a peripheral backscatter communication system and a conventional peripheral backscatter communication system when the activity of the primary communication system according to an embodiment of the present invention is 0.5, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention It is an image comparing the data rate of the peripheral backscattering communication system and the conventional peripheral backscattering communication system when the activity of the primary communication system is 0.5 according to .

도 8 및 도 9에 의하면 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 0.5일 때, 채널 추정 오류가 발생했을 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 방법에 의한 비트 오류율과 데이터 전송률을 알 수 있다.8 and 9, when the activity (υ) of the primary communication system 1 is 0.5, the bit error rate by the peripheral backscattering communication method according to an embodiment of the present invention when a channel estimation error occurs You can see the data transfer rate.

여기서, 추정된 채널은

Figure 112020026377584-pat00013
로 나타낼 수 있고, △는 가우시안 채널 추정 오류를 의미한다. 즉, △~CN(0, σ2)이며 σ2가 0.01, 0.1, 0.3, 0.5로 증가함에 따라 채널 추정 오류가 증가한다. Here, the estimated channel is
Figure 112020026377584-pat00013
It can be expressed as , and Δ means a Gaussian channel estimation error. That is, Δ~ CN (0, σ 2 ), and the channel estimation error increases as σ 2 increases to 0.01, 0.1, 0.3, 0.5.

도 8 및 도 9를 참고하면 종래 주변 후방 산란 통신 시스템은 채널 추정 오류에 따른 변화가 없지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의한 주변 후방 산란 통신 방법에 의하면 채널 추정 오류가 증가함에 따라 비트 오류율이 증가하고, 데이터 전송률은 감소함을 알 수 있다.8 and 9, the conventional peripheral backscatter communication system does not change due to channel estimation error, but according to the peripheral backscatter communication method by the peripheral backscatter communication system 100 according to an embodiment of the present invention, the channel It can be seen that as the estimation error increases, the bit error rate increases and the data rate decreases.

본 발명의 일 실시예에 의하면 채널 추정 오류가 0.5일 경우, 완벽한 채널추정을 가정할 때보다 통신 성능이 떨어지지만, 종래 주변 후방산란 통신 시스템보다 높은 통신 성능을 보여주는 것을 알 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the channel estimation error is 0.5, communication performance is lower than when a perfect channel estimation is assumed, but it can be seen that the communication performance is higher than that of the conventional peripheral backscattering communication system.

결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 의하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템이 불활성 상태일 때도 제2 무선 주파수 생성 장치에 의하여 데이터를 중단없이 송수신 할 수 있고 연속간섭제거 기법에 의하여 비트 오류율을 줄일 수 있어 효율적인 주변 후방 산란 통신을 할 수 있다. After all, according to the method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment according to an embodiment of the present invention, data is transmitted and received without interruption by the second radio frequency generating device even when the primary communication system of the cognitive communication system is in an inactive state. It can be done and the bit error rate can be reduced by the continuous interference cancellation technique, so that efficient peripheral backscatter communication can be achieved.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be embodied in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

100: 주변 후방 산란 통신 시스템
10: 후방 산란 태그 20: 후방 산란 리더
30: 제2 무선 주파수 송신 장치 1: 1차 통신 시스템
1a: 제1 무선 주파수 송신 장치 1b: 제1 무선 주파수 수신 장치100: ambient backscatter communication system
10: backscatter tag 20: backscatter reader
30: second radio frequency transmitter 1: primary communication system
1a: first radio frequency transmitting device 1b: first radio frequency receiving device

Claims (10)

인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그;
상기 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 상기 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더; 및
상기 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 상기 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 제2 무선 주파수 송신장치; 를 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.a backscatter tag forming a primary communication system and a first channel (h T ) of a cognitive communication system;
a backscatter reader forming a second channel (h R ) with the primary communication system and forming a third channel (g R ) with the backscatter tag; and
a second radio frequency transmitter forming a fourth channel (α T ) with the backscatter tag and forming a fifth channel (α R) with the backscatter reader; Ambient backscatter communication system for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제2 무선 주파수 송신장치는 주파수 센싱을 통하여,
상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수를 생성하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.According to claim 1,
The second radio frequency transmitter through frequency sensing,
An ambient backscatter communication system for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment that generates a second radio frequency when the primary communication system is in an inactive state. 제1항에 있어서,
상기 제2 무선 주파수 송신장치는,
파워 비콘을 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.According to claim 1,
The second radio frequency transmitter,
An ambient backscatter communication system for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment including a power beacon. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 환경에서,
상기 1차 통신 시스템의 활성여부를 판단하는 단계;
상기 1차 통신 시스템 또는 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 무선 주파수가 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 태그에 수신되는 무선 주파수 수신 단계;
상기 후방 산란 태그에서 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 리더로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송되는 데이터 전송 단계를 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.In the ambient backscatter communication system environment for improving the ambient backscatter communication performance in the cognitive communication environment of any one of claims 1 to 3,
determining whether the primary communication system is active;
a radio frequency reception step in which the radio frequency generated by the second radio frequency transmitter of the primary communication system or the peripheral backscatter communication system is received by a backscatter tag of the peripheral backscatter communication system;
A method for improving peripheral backscatter communication performance in a cognitive communication environment, comprising a data transmission step of transmitting a backscatter modulation bit (B(n)) from the backscatter tag to a backscatter reader of the surrounding backscatter communication system. 제4항에 있어서,
상기 무선 주파수 수신 단계에서,
상기 무선 주파수는,
상기 1차 통신 시스템에서 생성된 1차 무선 주파수 및 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 상기 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함하고,
상기 1차 무선 주파수는 상기 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신되고,
상기 2차 무선 주파수는 상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신되는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.5. The method of claim 4,
In the radio frequency reception step,
The radio frequency is
a primary radio frequency generated by the primary communication system and a secondary radio frequency generated by the second radio frequency transmitter of the surrounding backscatter communication system;
the primary radio frequency is received by the backscatter tag when the primary communication system is active;
The secondary radio frequency is received by the backscatter tag when the primary communication system is in an inactive state, ambient backscatter communication performance improvement method in a cognitive communication environment. 제5항에 있어서,
상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 상기 후방 산란 태그에 수신된 신호는(y(n))는 아래의 수학식
Figure 112021034201007-pat00014

으로 결정되고,
x(n)은 상기 2차 무선 주파수의 송신신호, αR은 상기 제2 무선 주파수 송신장치와 상기 후방 산란 리더의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 상기 후방 산란 태그와 상기 후방 산란 리더 사이의 제3 채널, αT는 상기 제2 무선 주파수 송신장치와 상기 후방 산란 태그 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 잡음인 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.6. The method of claim 5,
When the primary communication system is in an inactive state, the signal received by the backscattering tag (y(n)) is expressed by the following equation
Figure 112021034201007-pat00014

is determined by
x(n) is the second radio frequency transmission signal, α R is the second radio frequency transmitter and the fifth channel of the backscatter reader, η is an antenna efficiency factor, g R is the backscatter tag and the backscatter tag A third channel between the scattering readers, α T is a fourth channel between the second radio frequency transmitter and the backscatter tag, and ω(n) is Additive White Gaussian Noise (AWGN) noise. A method for improving ambient backscatter communication performance in the environment. 제6항에 있어서,
상기 후방 산란 태그에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 아래의 수학식
Figure 112020026377584-pat00015

으로 결정되고,
완벽 채널추정에 대해
Figure 112020026377584-pat00016
인 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.7. The method of claim 6,
The signal (z(n)) from which interference is removed by application of the channel-based continuous interference cancellation technique estimated from the signal (y(n)) received by the backscattering tag is obtained by the following equation
Figure 112020026377584-pat00015

is determined by
About perfect channel estimation
Figure 112020026377584-pat00016
A method for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment. 제4항에 있어서,
주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임은,
훈련구간 및 데이터구간을 포함하고, 상기 데이터 구간은 감지구간, 채널추정구간 과 데이터 전송구간을 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.5. The method of claim 4,
The data frame of the ambient backscatter communication system is:
A method for improving peripheral backscattering communication performance in a cognitive communication environment including a training section and a data section, wherein the data section includes a detection section, a channel estimation section, and a data transmission section. 제8항에 있어서,
상기 후방 산란 변조 비트(B(n))는,
상기 후방 산란 리더에서 상기 훈련구간 동안 상기 1차 통신 시스템에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 상기 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 상기 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정되는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.9. The method of claim 8,
The backscatter modulation bit (B(n)) is,
When the value of the backscatter modulation bit (B(n)) calculated using the preamble transmitted from the primary communication system during the training period in the backscatter reader is 0, the first average received energy (Φ 0 ) and the When the backscatter modulation bit (B(n)) value is 1, it is estimated as the second average received energy (Φ 1 ). A method for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment. 제9항에 있어서,
상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때,
상기 제1 평균 수신 에너지(Φ0)는 아래의 수학식
Figure 112020026377584-pat00017

으로 결정되고,
제2 평균 수신 에너지(Φ1)는 아래의 수학식
Figure 112020026377584-pat00018

으로 결정되는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능 향상 방법.10. The method of claim 9,
When the primary communication system is inactive,
The first average received energy (Φ 0 ) is expressed by the following equation
Figure 112020026377584-pat00017

is determined by
The second average received energy (Φ 1 ) is expressed by the following equation
Figure 112020026377584-pat00018

A method for improving ambient backscatter communication performance in a cognitive communication environment determined by
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