KR102388018B1 - Apparatus for scheduling power transmission and data communication and method therefor - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치는 네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치와, 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치를 포함한다. The apparatus for scheduling power transmission and data communication of the present invention includes a plurality of slave devices for transmitting a joint request message for requesting participation in a network, and a plurality of array antennas, and receives the join request message Then, it includes a master device that dynamically schedules channel resource allocation for power transmission and data communication on a superframe according to the number of slave devices that have transmitted the participation request message.

Figure R1020190152093
Figure R1020190152093

Description

전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치 및 이를 위한 방법{Apparatus for scheduling power transmission and data communication and method therefor}Apparatus for scheduling power transmission and data communication and method therefor

본 발명은 스케줄링 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 전력 및 데이터 전송을 스케줄링하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a scheduling technique, and more particularly, to a method and apparatus for scheduling wireless power and data transmission.

사물인터넷(Internet of Things, IoT)이 주변 환경의 모니터링 및 제어를 위해 다양한 분야로 보편화되고 대규모로 확장됨에 따라 수많은 센서 디바이스가 도처에 사용되고 있으며, 전력 공급 측면에서 상시 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 필요성이 증가하게 되었다. 최근, 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 방법으로 무선충전기술이 접목되고 있다. 최근에는 이동형 디바이스 또는 원거리 IoT 디바이스 무선충전을 위하여 RF(Radio Frequency)를 이용한 충전 기술이 연구되고 있다. 그러나 RF를 이용해 전력을 전송하는 방식은 전송효율이 매우 약하다는 단점이 있다. 최근, RF 무선전력전송의 전송효율을 극복하기 위하여 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술이 소개 되었다. As the Internet of Things (IoT) is widespread and massively expanded into various fields for monitoring and controlling the surrounding environment, numerous sensor devices are being used everywhere, extending the lifespan other than constant power and batteries in terms of power supply. The need for a method has increased. Recently, wireless charging technology has been grafted as a method of extending the lifespan other than power and battery. Recently, a charging technology using RF (Radio Frequency) for wireless charging of a mobile device or a remote IoT device has been studied. However, the method of transmitting power using RF has a disadvantage in that the transmission efficiency is very weak. Recently, in order to overcome the transmission efficiency of RF wireless power transmission, a technique of beamforming power to a specific location has been introduced.

RF 무선전력전송을 통해 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술의 핵심은 전력을 원하는 위치로 정확히 포밍(forming)하여 송신하는 것이다. 따라서 수신단 특정 위치로 전력을 빔포밍하기 위해서는 전력을 보내는 송신단이 수신단의 위치를 알아야 한다. 수신단은 자신의 위치를 전력 송신단에 알려주기 위하여 특정 데이터 신호를 보내어 송신단으로 하여금 위치를 인식하게 한다. 이러한 방법은 retro-reflective 방식의 전력 빔포밍으로 알려져 있다.The core of the technology of beamforming power to a specific location through RF wireless power transmission is to precisely form and transmit power to a desired location. Therefore, in order to beamform power to a specific location of the receiving end, the transmitting end that transmits power needs to know the location of the receiving end. The receiving end sends a specific data signal to inform the power transmitting end of its location so that the transmitting end recognizes the location. This method is known as retro-reflective power beamforming.

기존에는 빔포밍 방식은 단일 수신 디바이스에 전력을 송신하는 구조로 제안되거나, 송신단에서 스케쥴링 기법 없이 전력을 송신하고 최적의 전력이 수신되었을 시 수신단이 그 정보를 송신단에 알려주는 방식으로 전력을 송신하였다. 이러한 방식은 다수의 수신 단말기가 존재할 때 비효율적일 뿐 아니라 채널 리소스를 낭비하게 된다. In the past, the beamforming method was proposed as a structure for transmitting power to a single receiving device, or the transmitting end transmits power without a scheduling technique, and when the optimal power is received, the receiving end informs the transmitting end of the information. . This method is inefficient and wastes channel resources when a large number of receiving terminals exist.

한국공개특허 제10-2011-0125755호 2011년 11월 22일 공개 (명칭: 이동체를 이용한 전력 및 데이터 전송 장치 및 방법)Publication of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0125755 on November 22, 2011 (Title: Apparatus and method for transmitting power and data using a mobile device)

본 발명의 목적은 복수의 전력을 수신하는 슬레이브장치가 하나의 전력을 송신하는 마스터장치로부터 전력을 수신함과 동시에 데이터를 송수신하기 위한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a scheduling method and an apparatus therefor, for a slave device receiving a plurality of powers to receive power from a master device transmitting one power and transmit/receive data at the same time.

또한, 본 발명의 목적은 무선 네트워크 통신에 무선 전력 전송 기술인 빔포밍을 적용하여 슬레이브장치에 전력을 공급하고 동시에 저전력으로 데이터를 송수신할 수 있는 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다. It is also an object of the present invention to provide a scheduling method and an apparatus therefor, capable of supplying power to a slave device and simultaneously transmitting and receiving data with low power by applying beamforming, which is a wireless power transmission technology, to wireless network communication.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치는 네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치와, 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치를 포함한다. An apparatus for scheduling power transmission and data communication according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object includes a plurality of slave devices that transmit a Join Request message for requesting participation in a network; A master device comprising a plurality of array antennas, and upon receiving the participation request message, dynamically scheduling channel resource allocation for power transmission and data communication on a superframe according to the number of slave devices that have transmitted the participation request message include

상기 슈퍼프레임은 마스터 비콘(MB: Master Beacon), 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함한다. The superframe includes a master beacon (MB), a carrier sense multiple access (CSMA), and a channel time allocation (CTA) period.

상기 채널시간할당 구간은 길이가 가변되는 전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터 통신을 위한 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함한다. The channel time allocation section includes a Power Time Allocation (PTA) section for power transmission of variable length and a Data Time Allocation (DTA) section for data communication.

상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하며, 상기 마스터장치는 상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 것을 특징으로 한다. Any one of the plurality of slave devices transmits a power beacon (PB) in a slot allocated to the one slave device in the power time allocation section, and the master device receives the power beacon , identifying the position of the one slave device based on the received phase information of the power beacon, and transmitting power by beamforming to the identified position through the plurality of array antennas.

상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하며, 상기 마스터장치는 상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다. Any one of the plurality of slave devices transmits a data beacon (DB) in a slot allocated to the one slave device in the data time allocation section, and the master device receives the data beacon , identify the position of the one slave device based on the received phase information of the data beacon, and receive data from the slave device by beamforming to the identified position through the plurality of array antennas, or to the slave device It is characterized by transmitting data.

상기 전력시간할당 구간은 상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)을 포함하며, 상기 전력 슬롯은 전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며, 상기 전력시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다. The power time allocation section includes a plurality of power slots (P-Slot: Power Slot) for the master device to transmit power to the slave device, and the power slot includes a power beacon, power transmission (P_Tx: Power Tx) and a power reception (P_Rx: Power Rx) interval, wherein the length of the power time allocation interval includes a time of the power transmission and power reception interval that is changed according to a request of the slave device, and a power slot allocated to the slave device. It is characterized in that it varies according to the number of

상기 데이터시간할당 구간은 상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함하며, 상기 데이터 슬롯은 데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고, 상기 데이터시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다. The data time allocation section includes a plurality of data slots (D-Slot: Data Slot) for data communication between the master device and the slave device, and the data slots include a data beacon, data transmission (D_Tx: Data Tx) and a data reception (D_Rx: Data_Rx) interval, wherein the length of the data time allocation interval is changed according to the request of the slave device according to the time of the data transmission and data reception interval and the number of data slots allocated to the slave device It is characterized in that it is variable.

상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 상기 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다. Any one of the plurality of slave devices and the master device transmit/receive data to each other without the data beacon in a data slot allocated to the one slave device in the data time allocation section.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법은 마스터장치가 마스터 비콘(MB: Master Beacon) 구간, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 슈퍼프레임의 마스터 비콘 구간에서 마스터 비콘을 전송하는 단계와, 복수의 슬레이브장치가 상기 마스터 비콘을 수신하면, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함하는 상기 채널시간할당 구간 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계를 포함한다. The method for scheduling power transmission and data communication according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is a master device in a master beacon (MB: Master Beacon) section, carrier sensing multiple access (CSMA: Carrier Sense) Transmitting a master beacon in a master beacon section of a superframe including a Mutliple Access section and a Channel Time Allocation (CTA) section, and when a plurality of slave devices receive the master beacon, join Request) transmitting a message, and when the master device receives the participation request message, a Power Time Allocation (PTA) period and data time allocation (PTA) according to the number of slave devices that have transmitted the participation request message ( and dynamically scheduling channel resource allocation for power transmission and data communication on the channel time allocation interval including a Data Time Allocation (DTA) interval.

상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계와, 상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 단계를 더 포함한다. After the step of dynamically scheduling the channel resource allocation, any one of the plurality of slave devices receives power in a power slot (P-Slot) allocated to the one slave device in the power time allocation period. Transmitting a beacon (PB: Power Beacon), and when the master device receives the power beacon, identifying the location of the one slave device based on the received phase information of the power beacon, the master device The method further includes transmitting power by beamforming to the identified position through a plurality of array antennas.

상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계와, 상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 단계를 더 포함한다. After the step of dynamically scheduling the channel resource allocation, any one of the plurality of slave devices performs data in a data slot (D-Slot) allocated to the one slave device in the data time allocation interval. Transmitting a beacon (DB: Data Beacon); when the master device receives the data beacon, identifying the location of the one slave device based on the received phase information of the data beacon; The method further includes receiving data from the slave device or transmitting data to the slave device by beamforming to the identified position through a plurality of array antennas.

상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 단계를 더 포함한다. After the step of dynamically scheduling the channel resource allocation, any one of the plurality of slave devices and the master device mutually interact without a data beacon in the data slot allocated to the one slave device in the data time allocation period. The method further includes transmitting and receiving data.

상기 전력시간할당 구간은 상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯을 포함하며, 상기 전력 슬롯은 전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며, 상기 전력시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다. The power time allocation section includes a plurality of power slots for the master device to transmit power to the slave device, and the power slots include a power beacon, power transmission (P_Tx: Power Tx), and power reception (P_Rx: Power Rx). ) section, wherein the length of the power time allocation section varies according to the time of the power transmission and power reception section that is changed according to the request of the slave device, and the number of power slots allocated to the slave device do it with

상기 데이터시간할당 구간은 상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯을 포함하며, 상기 데이터 슬롯은 데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고, 상기 데이터시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다. The data time allocation section includes a plurality of data slots for data communication between the master device and the slave device, and the data slots include data beacon, data transmission (D_Tx: Data Tx), and data reception (D_Rx: Data_Rx) sections. wherein the length of the data time allocation interval is variable according to the data transmission and data reception interval times that are changed according to the request of the slave device and the number of data slots allocated to the slave device.

본 발명에 따르면, 무선 환경에서 단일 채널을 사용하여 전력을 수신하는 슬레이브장치에 효율적으로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전력을 전송하는 마스터장치는 슬레이브장치로부터 수신된 비콘(beacon)을 통해 변화되는 위상을 산출하여 그 슬레이브장치의 위치를 파악함으로써 해당 슬레이브장치의 위치로 전력과 데이터를 동시에 집중적으로 전송할 수 있다. 그리고 본 발명은 데이터와 전력을 동일 채널에서 전송하는 효율적인 스케줄링을 제시한다. 더욱이, 본 발명은 복수의 슬레이브장치가 존재하는 경우에도 스케줄링에 의해 상호 간섭 없이 전력과 데이터를 주고받을 수 있다. According to the present invention, it is possible to efficiently supply power to a slave device that receives power using a single channel in a wireless environment. In addition, the master device that transmits power calculates the phase changed through a beacon received from the slave device and grasps the location of the slave device, thereby intensively transmitting power and data to the location of the slave device at the same time. . And the present invention proposes efficient scheduling for transmitting data and power in the same channel. Moreover, according to the present invention, even when a plurality of slave devices exist, power and data can be exchanged without mutual interference by scheduling.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력시간할당(PTA) 구간에서 마스터장치와 슬레이브장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터시간할당(DTA) 구간에서 마스터장치와 슬레이브장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치와 복수의 슬레이브장치 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치와 복수의 슬레이브장치 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
1 is a diagram for explaining the configuration of a power transmission and data communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining the structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining the operation of an apparatus for scheduling power transmission and data communication in a master beacon (MB) section and a carrier sensing multiple access (CSMA) section according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the operation of the master device and the slave device in the power time allocation (PTA) section according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining the operation of a master device and a slave device in a data time allocation (DTA) section according to an embodiment of the present invention.
6 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device and a plurality of slave devices according to an embodiment of the present invention.
7 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device and a plurality of slave devices according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of a master device according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of a slave device according to an embodiment of the present invention.

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. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors should develop their own inventions in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term for explanation. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

본 발명은 단일 채널에서 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 디바이스 등의로의 전력(Power) 전송 및 데이터 통신을 위한 최적 자원할당 스케쥴링에 관한 것이다. 본 발명은 동일한 채널 상에서 전력을 수신하는 다수의 수신단 디바이스가 하나의 전력 송신단으로부터 전력을 수신함과 동시에 데이터를 송수신하기 위한 스케줄링 메카니즘 방안을 제안한다. 이를 통하여 본 발명은 수신단 디바이스의 전력을 공급하고, 다수의 수신단 디바이스의 정보(데이터)를 동시에 전달할 수 있다. 특히, 본 발명은 하나의 전력 송신단이 동일한 채널에서 전력 수신단에 전력과 데이터를 동시에 전송함으로써, 다수개의 수신단으로 구성된 네트워크에서 효율적인 저전력 무선 통신을 수행하고 최종적으로는 네트워크 수명을 연장시킬 수 있다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 일대다 통신 구조로 전력을 전송하는 하나의 마스터(master)장치(100)와 전력을 수신하는 복수의 슬레이브(slave)장치(200)를 포함한다. 마스터장치(100)는 빔포밍을 위한 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상시 전원이 연결되어 있는 디바이스가 될 수 있다. 슬레이브장치(200)는 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 등을 예시할 수 있다. The present invention relates to optimal resource allocation scheduling for power transmission and data communication from a single channel to a mobile phone, a wearable device, a sensor device, and the like. The present invention proposes a scheduling mechanism method for a plurality of receiving end devices that receive power on the same channel to transmit and receive data while receiving power from one power transmitting end. Through this, the present invention can supply power to the receiving end device and simultaneously transmit information (data) of a plurality of receiving end devices. In particular, according to the present invention, since one power transmitter simultaneously transmits power and data to the power receiver on the same channel, it is possible to perform efficient low-power wireless communication in a network composed of a plurality of receivers and ultimately extend the network lifespan. Then, a system for power transmission and data communication according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a diagram for explaining the configuration of a power transmission and data communication system according to an embodiment of the present invention. 1, the system according to the embodiment of the present invention includes one master device 100 for transmitting power in a one-to-many communication structure and a plurality of slave devices 200 for receiving power. include The master device 100 includes a plurality of array antennas for beamforming, and may be a device to which power is always connected. The slave device 200 may be exemplified by a mobile phone, a wearable device, a sensor, or the like.

본 발명은 마스터장치(100)가 빔포밍을 통해 슬레이브장치(200)에 전력을 공급하고, 이와 동시에 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200) 간에 저전력 데이터 통신을 수행하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF: Superfame) 상에서 스케줄링을 수행한다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF)에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다. According to an embodiment of the present invention, the master device 100 supplies power to the slave device 200 through beamforming and at the same time performs low-power data communication between the master device 100 and the slave device 200. Scheduling is performed on a superframe (SF: Superfame) according to Then, a superframe (SF) according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a diagram for explaining the structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF: Superfame)은 마스터 비콘(MB: Master Beacon) 구간, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함한다. Referring to FIG. 2 , a superframe (SF: Superfame) according to an embodiment of the present invention includes a master beacon (MB) section, a carrier sense multiple access (CSMA) section, and a channel time assignment (CTA). : Channel Time Allocation) section.

마스터 비콘(MB) 구간은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)로 마스터 비콘(MB: Master Beacon)을 브로드캐스트로 전송하는 구간이다. The master beacon (MB) section is a section in which the master device 100 transmits a master beacon (MB) to the plurality of slave devices 200 by broadcast.

반송파감지다중접속(CSMA) 구간은 마스터 비콘(MB) 구간에서 마스터 비콘(MB)을 수신한 슬레이브장치(200)가 마스터장치(100)로 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 구간이다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200)로부터 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신할 수 있다. 그러면, 마스터장치(100)는 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)의 수에 따라 슈퍼프레임(SF)의 채널시간할당(CTA) 구간 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링할 수 있다. The carrier sensing multiple access (CSMA) section is a section in which the slave device 200 that has received the master beacon (MB) in the master beacon (MB) section transmits a Join Request message to the master device 100 . Accordingly, the master device 100 may receive a Join Request message from the plurality of slave devices 200 in the carrier sensing multiple access (CSMA) section. Then, the master device 100 dynamically allocates channel resources for power transmission and data communication in the channel time assignment (CTA) section of the superframe (SF) according to the number of slave devices 200 that have transmitted the participation request message. can be scheduled.

채널시간할당(CTA) 구간은 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 구간이다. 마스터장치(100)는 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치(200) 각각에 대해 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원을 할당한다. 이러한 채널시간할당(CTA) 구간은 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함한다. The channel time allocation (CTA) period is a period for power transmission and data communication. The master device 100 allocates channel resources for power transmission and data communication to each of the slave devices 200 that have transmitted the participation request message. The channel time allocation (CTA) period includes a power time allocation (PTA) period and a data time allocation (DTA) period.

여기서, 전력시간할당(PTA) 구간은 마스터장치(100)가 슬레이브장치(200)로 전력을 전송하기 위한 구간이다. 이러한 전력시간할당(PTA) 구간은 전력 전송을 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power-Slot)을 포함한다. 또한, 데이터시간할당(DTA) 구간은 마스터장치(100)가 슬레이브장치(200) 상호간에 데이터 통신을 위한 구간이다. 이러한 데이터시간할당(DTA) 구간은 데이터 전송을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함한다. Here, the power time allocation (PTA) section is a section for the master device 100 to transmit power to the slave device 200 . This power time allocation (PTA) period includes a plurality of power slots (P-Slot: Power-Slot) for power transmission. In addition, the data time allocation (DTA) section is a section for data communication between the master device 100 and the slave devices 200 with each other. The data time allocation (DTA) period includes a plurality of data slots (D-Slots) for data transmission.

이와 같이, 본 발명은 종래의 슈퍼프레임과 달리 전력을 전송을 위한 전력 슬롯(P-Slot)을 따로 할당하는 점에서 구조적으로 차이가 현저하다. 또한, 본 발명은 슈퍼프레임(SF) 상에서 네트워크의 동기화를 위한 비콘인 마스터 비콘(MB) 이외에 전력을 수신하는 슬레이브장치(200)의 위치를 알려주기 위한 전력 비콘(PB: Power Beacon)과 데이터 전송 및 수신 요청을 위한 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 추가적으로 사용한다. As described above, the present invention is structurally different from the conventional superframe in that a power slot (P-Slot) for power transmission is separately allocated. In addition, the present invention transmits data and a power beacon (PB) for informing the location of the slave device 200 that receives power in addition to the master beacon (MB), which is a beacon for network synchronization on the superframe (SF). and a data beacon (DB: Data Beacon) for a reception request is additionally used.

마스터 비콘(MB) 구간은 마스터 비콘(MB)이 전송되는 구간이다. 마스터 비콘(MB)은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)로 브로드캐스트 방식으로 전송하는 비콘이다. 이러한 마스터 비콘(MB)은 마스터장치(100)와 동일한 네트워크 내에 위치한, 즉, 마스터장치(100)의 전송 범위 내에 위치한 복수의 슬레이브장치(200)의 동기를 맞추는 역할을 수행한다. 마스터 비콘(MB)은 채널시간할당(CTA) 구간의 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간에 할당된 슬롯들(P-Slot, D-Slot)에 대한 정보인 슬롯 정보를 가진다. 구체적으로, 슬롯 정보는 슬롯 개수, 슬롯 당 시간, SUT(Slot Unit Time), 슬롯 당 슬레이브 ID를 포함한다. 슬롯 정보에 포함된 슬롯 개수, 슬롯 당 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 가변적으로 변경될 수 있다. The master beacon (MB) section is a section in which the master beacon (MB) is transmitted. The master beacon MB is a beacon that the master device 100 transmits to the plurality of slave devices 200 in a broadcast manner. The master beacon MB serves to synchronize the plurality of slave devices 200 located within the same network as the master device 100 , that is, located within the transmission range of the master device 100 . The master beacon (MB) is information about the slots (P-Slot, D-Slot) allocated to the power time allocation (PTA) period and the data time allocation (DTA) period of the channel time allocation (CTA) period. have Specifically, the slot information includes the number of slots, a time per slot, a slot unit time (SUT), and a slave ID per slot. The number of slots included in the slot information and the time per slot may be variably changed according to the request of the slave device 200 .

시간 도메인 상 마스터 비콘(MB) 구간 이후, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간이 존재한다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간은 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 네트워크 형성을 위한 구간이다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 네트워크 참여 의사를 나타내는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한다. 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신함으로써, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)를 확인할 수 있다. 그러면, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)의 수에 따라 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)가 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간 각각에서 전력과 데이터를 송수신할 수 있도록 스케줄링을 통해 슬롯, 즉, 전력 슬롯(P-Slot: Power-Slot) 및 데이터 슬롯(D-Slot)을 할당한다. 이후, 마스터장치(100)는 할당된 슬롯 정보를 담아 참여요청(Joint Request)에 대한 응답을 슬레이브장치(200)로 전송하여 슬레이브장치(200)가 네트워크에 참여할 수 있다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간 내에서 전술한 과정이 반복되어 네트워크 형성이 완료된다. After the master beacon (MB) section in the time domain, there is a Carrier Sense Multiple Access (CSMA) section. The carrier sensing multiple access (CSMA) section is a section for forming a network between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 . In the carrier sensing multiple access (CSMA) section, the plurality of slave devices 200 transmits a Join Request message indicating the intention to participate in the network to the master device 100 . The master device 100 may check the slave device 200 that has transmitted the Join Request message by receiving the Join Request message. Then, in the master device 100, the slave device 200 that has transmitted the Join Request message according to the number of the slave devices 200 that has transmitted the Join Request message transmits the power time allocation (PTA) period. A slot, that is, a power slot (P-Slot: Power-Slot) and a data slot (D-Slot), is allocated through scheduling so that power and data can be transmitted/received in each of the DTA and DTA periods. Thereafter, the master device 100 transmits a response to the Joint Request with the allocated slot information to the slave device 200 so that the slave device 200 can participate in the network. In the carrier sensing multiple access (CSMA) section, the above-described process is repeated to complete network formation.

시간 도메인 상 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 이후, 채널시간할당(CTA) 구간이 존재한다. 채널시간할당(CTA) 구간은 전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터 송수신을 위한 데이터시간할당(DTA) 구간으로 구성된다. 목적에 따라 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간의 순서는 변경될 수 있다. 전력 전송이 우선시되어야 할 경우에는 채널시간할당(CTA) 구간 상에서 전력시간할당(PTA) 구간을 앞에 배치할 수 있고, 데이터 전송이 우선시되어야 할 경우에는 데이터시간할당(DTA) 구간을 먼저 배치할 수 있다. 또한 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간의 시간은 할당된 슬레이브장치(200)에게 전송하고자 하는 전력 및 슬레이브장치(200)와 통신하고자 하는 데이터의 양에 따라 매 슈퍼프레임(SF) 마다 가변될 수 있다. After the Carrier Sense Multiple Access (CSMA) period in the time domain, there is a Channel Time Allocation (CTA) period. The channel time allocation (CTA) section includes a power time assignment (PTA) section for power transmission and a data time assignment (DTA) section for data transmission and reception. Depending on the purpose, the order of the power time allocation (PTA) period and the data time allocation (DTA) period may be changed. When power transmission is to be given priority, the power time assignment (PTA) section can be placed in front of the channel time assignment (CTA) section. there is. In addition, the time of the power time assignment (PTA) section and the data time assignment (DTA) section is determined in each superframe ( SF) may vary.

전력시간할당(PTA) 구간은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)에 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot)으로 구성될 수 있으며, 전력 슬롯(P-Slot)은 전력 비콘(PB) 구간과 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 구간 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간으로 구성될 수 있다. 전력 비콘(PB) 구간에서 전력 비콘(PB)이 전송되며, 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 마스터장치(100)가 전력을 포밍할 위치를 인식할 수 있도록 전력 비콘(PB)을 전송한다. 전력 비콘(PB)은 해당 슬레이브장치(200)의 위치를 인식할 수 있는 위상 정보를 포함한다. 마스터장치(100)는 전력 비콘(PB)의 정보를 수신하여 각각의 송신 안테나로부터 입사되는 신호의 위상을 추출하거나, 위치인식 알고리즘(예컨대, MUSIC 알고리즘 등)을 수행하여 전력을 빔포밍할 슬레이브장치(200)의 위치의 위치를 파악할 수 있다. 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 구간 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간의 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 달라질 수 있으므로 전력 슬롯(P-Slot)의 시간은 가변될 수 있다. The power time allocation (PTA) section may consist of a plurality of power slots (P-Slot) for the master device 100 to transmit power to a plurality of slave devices 200, and the power slot (P-Slot) is It may be composed of a power beacon (PB) section, a power transmission (P_Tx: Power Tx) section, and a power reception (P_Rx: Power Rx) section. In the power beacon (PB) section, the power beacon (PB) is transmitted, and the slave device 200 transmits the power beacon (PB) to the master device 100 so that the master device 100 can recognize the position where the power is to be formed. send. The power beacon PB includes phase information for recognizing the location of the corresponding slave device 200 . The master device 100 receives the information of the power beacon PB and extracts the phase of the signal incident from each transmit antenna, or performs a position recognition algorithm (eg, MUSIC algorithm, etc.) to perform beamforming of power. The position of the position of (200) can be grasped. Since the time of the power transmission (P_Tx: Power Tx) section and the power receiving (P_Rx: Power Rx) section may vary according to the request of the slave device 200 , the time of the power slot (P-Slot) may be varied.

데이터시간할당(DTA) 구간은 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200) 간 데이터 전송 및 수신을 위한 다수개의 데이터 슬롯(D-Slot)으로 구성될 수 있으며, 데이터 슬롯(D-Slot)은 데이터 비콘(DB) 구간, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 구간 또는 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간으로 구성될 수 있다. 데이터 비콘(DB) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 전송되며, 데이터 비콘(DB)은 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)가 데이터를 주고받기 위한 비콘이며, 슬레이브장치(200)에서 마스터장치(100)로 전송된다. 데이터 비콘(DB)도 전력 비콘(PB)과 마찬가지로 슬레이브장치(200)의 위치를 알 수 있는 정보, 예컨대, 위상 정보를 포함한다. 마스터장치(100)는 전력 전송과 마찬가지로, 데이터 비콘(DB)에 담긴 위상 정보로 슬레이브의 위치를 계산하여 빔포밍을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 마스터가 빔포밍함에 따라 신호대잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 커지고, 일반적인 데이터 전송 방법에 비해 더 작은 전력을 사용하여 슬레이브장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 더 작은 전력으로 데이터를 수신할 수 있다. 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 구간 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간의 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 달라질 수 있으므로 데이터 슬롯(D-Slot)의 시간은 고정적이지 않다. 마스터장치(100) 또는 슬레이브장치(200)는 데이터 슬롯(D-Slot) 내에서 데이터 전송(D_Tx) 및 데이터 수신(D_Rx)을 모두 수행하거나 데이터 전송(D_Tx) 또는 데이터 수신(D_Rx)만을 수행할 수 있다. 슬레이브장치(200)가 전송해야할 데이터가 많을 경우, 필요에 따라 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)에서 데이터 비콘(DB)을 제외한 나머지 시간을 모두 데이터 전송(D_Tx) 구간으로만 사용할 수도 있다. 이에 상응하여 마스터장치(100)는 데이터 슬롯(D-Slot)에서 데이터 비콘(DB) 구간을 제외한 나머지 시간동안 데이터 수신(D_Rx)만을 수행할 수 있다. 슈퍼프레임(SF)은 시간이 지남에 따라 반복되며 네트워크 상황에 따라 전력시간할당(PTA) 구간와 데이터시간할당(DTA) 구간의 시간은 동적으로 변할 수 있다.The data time allocation (DTA) section may consist of a plurality of data slots (D-Slot) for data transmission and reception between the master device 100 and the slave device 200, and the data slot D-Slot is a data It may consist of a beacon (DB) section, a data transmission (D_Tx: Data Tx) section, or a data reception (D_Rx: Data_Rx) section. A data beacon (DB) is transmitted in the data beacon (DB) section, and the data beacon (DB) is a beacon for the master device 100 and the slave device 200 to exchange data, and from the slave device 200 to the master device is sent to (100). Like the power beacon PB, the data beacon DB also includes information for identifying the location of the slave device 200, for example, phase information. Like power transmission, the master device 100 may transmit data through beamforming by calculating the position of the slave using the phase information contained in the data beacon DB. As the master beamforms, a signal-to-noise ratio (SNR) increases, and data can be transmitted to the slave device 200 using less power than a general data transmission method. Accordingly, the slave device 200 may receive data with less power. Since the time of the data transmission (D_Tx: Data Tx) section and the data receiving (D_Rx: Data_Rx) section may vary according to the request of the slave device 200 , the time of the data slot (D-Slot) is not fixed. The master device 100 or the slave device 200 performs both data transmission (D_Tx) and data reception (D_Rx) in the data slot (D-Slot), or performs only data transmission (D_Tx) or data reception (D_Rx). can When the slave device 200 has a lot of data to be transmitted, the remaining time except for the data beacon DB in the data slot D-Slot allocated to the slave device 200 may be used only as the data transmission (D_Tx) period if necessary. . Correspondingly, the master device 100 may only perform data reception (D_Rx) for the remaining time in the data slot (D-Slot) except for the data beacon (DB) section. The superframe SF is repeated over time, and the time of the power time allocation (PTA) period and the data time allocation (DTA) period may be dynamically changed according to network conditions.

다음으로, 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. Next, operations of the master device 100 and the slave device 200 in the master beacon (MB) section and the carrier sensing multiple access (CSMA) section will be described. 3 is a diagram for explaining the operation of an apparatus for scheduling power transmission and data communication in a master beacon (MB) section and a carrier sensing multiple access (CSMA) section according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 마스터장치(100)는 마스터 비콘(MB) 구간에서 주변의 인접한 복수의 슬레이브장치(200)로 동기화를 위한 마스터 비콘(MB)을 브로드캐스트 방식으로 전송한다. 슬레이브장치(200)는 수신한 마스터 비콘(MB)을 통해 네트워크에 동기화하고, 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 네트워크에 참여하고자 마스터로 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한다. 마스터는 수신된 참여요청(Joint Request) 메시지를 통해 네트워크에 참여된 슬레이브 수를 확인하고 스케줄링을 통해 슬레이브장치(200) 별로 슬롯(P-Slot, D-Slot)을 채널시간할당(CTA) 구간에 할당한다. 이에 따라, 채널시간할당(CTA) 구간 내에 할당된 슬롯(P-Slot, D-Slot)을 통해 전력 전송과 데이터 송수신이 이루어진다. Referring to FIG. 3 , the master device 100 transmits the master beacon MB for synchronization to a plurality of adjacent slave devices 200 in the master beacon MB section in a broadcast manner. The slave device 200 synchronizes with the network through the received master beacon (MB), and transmits a Join Request message to the master to participate in the network in the carrier sensing multiple access (CSMA) section. The master checks the number of slaves participating in the network through the received Join Request message, and assigns slots (P-Slot, D-Slot) for each slave device 200 to the channel time allocation (CTA) section through scheduling. allocate Accordingly, power transmission and data transmission/reception are performed through slots (P-Slot, D-Slot) allocated within the channel time allocation (CTA) period.

다음으로, 채널시간할당(CTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 이때, 채널시간할당(CTA) 구간의 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간을 구분하여 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력시간할당(PTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터시간할당(DTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. Next, operations of the master device 100 and the slave device 200 in the channel time allocation (CTA) section will be described. At this time, the operation of the master device 100 and the slave device 200 will be described by dividing the power time assignment (PTA) section and the data time assignment (DTA) section of the channel time assignment (CTA) section. 4 is a view for explaining the operation of the master device 100 and the slave device 200 in the power time allocation (PTA) section according to an embodiment of the present invention. 5 is a diagram for explaining the operations of the master device 100 and the slave device 200 in the data time allocation (DTA) section according to an embodiment of the present invention.

도 4 및 도 5는 각각 슈퍼프레임(SF)의 채널시간할당(CTA) 구간 내 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간에서의 비콘, 전력, 데이터 전송을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 마스터비콘(MB), 전력 비콘(PB) 및 데이터 비콘(DB)의 총 3가지 비콘이 사용된다. 도 4의 전력시간할당(PTA) 구간에서 전력 비콘(PB)이 사용되며, 도 5의 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용된다. 4 and 5 show beacon, power, and data transmission in a power time assignment (PTA) section and a data time assignment (DTA) section in a channel time assignment (CTA) section of a superframe (SF), respectively. In the embodiment of the present invention, a total of three beacons are used: a master beacon (MB), a power beacon (PB), and a data beacon (DB). The power beacon PB is used in the power time allocation (PTA) section of FIG. 4 , and the data beacon DB is used in the data time assignment (DTA) section of FIG. 5 .

도 4를 참조하면, 전력시간할당(PTA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200) 각각은 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot) 서 전력을 요청하기 위해 전력 비콘(PB)을 마스터장치(100)로 전송한다. 마스터장치(100)는 수신된 전력 비콘(PB)에 포함된 위상 정보를 사용하여 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 복수의 배열 안테나를 통해 해당 위치로 빔포밍하여 집중적으로 전력을 전송한다. 이때, 빔포밍된 위치에서 전력을 수신하는 슬레이브장치(200)와 인접한 슬레이브장치(200)는 슬롯이 할당되지 않았기 때문에 모두 수신 모드로 동작한다. 따라서 해당 슬레이브장치(200)는 수신 모드를 통해 약한 전력을 수신할 수 있다. 4, in the power time allocation (PTA) period, each of the plurality of slave devices 200 transmits a power beacon PB to the master device 100 in order to request power in the allocated power slot (P-Slot). ) is sent to The master device 100 uses the phase information included in the received power beacon PB to determine the location of the slave device 200, and transmits power intensively by beamforming to the corresponding location through a plurality of array antennas. . At this time, the slave device 200 receiving power at the beamforming position and the adjacent slave device 200 operate in the reception mode because slots are not allocated. Accordingly, the corresponding slave device 200 may receive weak power through the reception mode.

도 5를 참조하면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 데이터 송수신을 위해 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 마스터장치(100)는 데이터 비콘(DB)를 통해 위상을 계산하여 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 복수의 배열 안테나를 통해 파악된 위치의 슬레이브장치(200)를 향해 빔포밍한다. 그런 다음, 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)는 데이터시간할당(DTA) 구간 내에 할당된 데이터 슬롯(D-Slot) 동안 데이터 전송(D_Tx) 또는 데이터 수신(D_Rx)을 수행한다. Referring to FIG. 5 , in a data time allocation (DTA) period, the slave device 200 transmits a data beacon DB to the master device 100 for data transmission/reception. The master device 100 calculates the phase through the data beacon DB to determine the position of the slave device 200 , and performs beamforming toward the slave device 200 at the position identified through the plurality of array antennas. Then, the master device 100 and the slave device 200 perform data transmission (D_Tx) or data reception (D_Rx) during the data slot (D-Slot) allocated within the data time allocation (DTA) period.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다. Next, one-to-many communication between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 according to an embodiment of the present invention will be described. 6 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between the master device 100 and a plurality of slave devices 200 according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 네트워크에는 하나의 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200)가 존재할 수 있고, 네트워크 상황에 따라 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 슬롯(P-Slot, D-Slot)의 개수 및 슬롯(P-Slot, D-Slot) 당 시간은 가변적일 수 있다. Referring to FIG. 6 , one master device 100 and a plurality of slave devices 200 may exist in the network, and slots (P-Slot, D-Slot) allocated to each slave device 200 according to network conditions. ) and the time per slot (P-Slot, D-Slot) may be variable.

마스터장치(100)는 시작과 동시에 동기화를 위해 슈퍼프레임(SF)의 가장 처음에서 마스터 비콘(MB)을 전방향으로 전송한다. 마스터 비콘(MB)을 수신한 복수의 슬레이브(200)는 마스터장치(100)의 네트워크에 참여하기 위해 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 참여요청(Joint Request) 메시지를 마스터장치(100)로 전송한다. 마스터장치(100)는 수신되는 참여요청(Joint Request) 메시지를 통해 슬레이브장치(200)의 개수를 파악한다. 이후, 마스터장치(100)는 스케줄링을 통해 네트워크에 참여된 각 슬레이브장치(200)를 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간 내 어느 슬롯(P-Slot, D-Slot)에 할당할지 결정한다. 그런 다음, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지에 대한 응답으로 스케줄링에 따라 할당한 슬롯 정보를 슬레이브장치(200)로 전송한다. 이로써, 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200)가 네트워크를 형성한다. The master device 100 transmits the master beacon (MB) omnidirectionally from the very beginning of the superframe (SF) for synchronization at the same time as the start. The plurality of slaves 200 receiving the master beacon (MB) transmit a Join Request message to the master device 100 in the carrier sensing multiple access (CSMA) section to participate in the network of the master device 100 . do. The master device 100 detects the number of slave devices 200 through the received Join Request message. Thereafter, the master device 100 assigns each slave device 200 participating in the network through scheduling to any slot (P-Slot, D-Slot) in the power time allocation (PTA) period and the data time allocation (DTA) period. Decide whether to allocate Then, the master device 100 transmits the slot information allocated according to the scheduling to the slave device 200 in response to the Join Request message. Accordingly, the master device 100 and the plurality of slave devices 200 form a network.

반송파감지다중접속(CSMA) 구간 이후, 채널시간할당(CTA) 구간이 시작되며, 채널시간할당(CTA) 구간 중 전력시간할당(PTA) 구간이 시작될 수 있다. 전력시간할당(PTA) 구간에서는 네트워크에 참여된 슬레이브장치(200)가 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)에서 마스터장치(100)로 전력 비콘(PB)을 전송함으로써 전력 전송을 요청하고, 뒤이어 전력을 수신한다. 마스터장치(100)는 전력 비콘(PB)을 통해 위상을 계산하여 전력 전송을 요청한 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 빔포밍을 통해 해당 위치로 전력을 전송할 수 있다. 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 전력 슬롯(P-Slot)의 개수 및 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 가변적으로 변경될 수 있다. After the carrier sensing multiple access (CSMA) period, a channel time allocation (CTA) period may start, and a power time allocation (PTA) period of the channel time allocation (CTA) period may start. In the power time allocation (PTA) section, the slave device 200 participating in the network requests power transmission by transmitting a power beacon (PB) to the master device 100 in the power slot (P-Slot) to which it is allocated, It then receives power. The master device 100 may calculate the phase through the power beacon PB to determine the location of the slave device 200 that has requested power transmission, and transmit power to the corresponding location through beamforming. The number and time of power slots (P-Slots) allocated to each slave device 200 may be variably changed according to a request of the slave device 200 .

복수의 슬레이브장치(200)에 대한 전력시간할당(PTA) 구간이 종료되면, 데이터시간할당(DTA) 구간이 시작될 수 있다. 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 각 슬레이브장치(200)가 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)에서 마스터장치(100)로 데이터 송수신을 위한 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 마스터장치(100)는 데이터 비콘(DB)의 위상 정보를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 데이터 비콘(DB)에 의해 빔포밍하여 데이터가 전송되므로 슬레이브장치(200)의 전력 소비가 감소해 저전력으로 통신할 수 있다. 데이터시간할당(DTA) 구간에서 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 데이터 슬롯(D-Slot)의 개수 및 시간 또한 가변적으로 변경될 수 있다. 복수의 슬레이브장치(200)에 대한 데이터시간할당(DTA) 구간이 종료되면, 새로운 슈퍼프레임(SF)이 시작되며, 전술한 과정이 반복된다. When the power time allocation (PTA) period for the plurality of slave devices 200 ends, the data time allocation (DTA) period may start. In the data time allocation (DTA) period, each slave device 200 transmits a data beacon DB for data transmission/reception to the master device 100 in a data slot (D-Slot) to which it is allocated. The master device 100 may perform beamforming through phase information of the data beacon DB. Accordingly, since data is transmitted by beamforming by the data beacon DB, the power consumption of the slave device 200 is reduced and communication can be performed with low power. In the data time allocation (DTA) period, the number and time of data slots (D-Slots) allocated to each slave device 200 may also be variably changed. When the data time allocation (DTA) period for the plurality of slave devices 200 ends, a new superframe SF starts, and the above-described process is repeated.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다. 전술한 도 6의 실시예에 따르면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용된다. 도 7의 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용되지 않을 수 있다. 즉, 도 7의 실시예는 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)을 사용하지 않는 슈퍼프레임(SF) 구조를 사용한 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신의 예를 나타낸다. Next, one-to-many communication between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 according to another embodiment of the present invention will be described. 7 is a timing diagram for explaining one-to-many communication between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 according to another embodiment of the present invention. According to the embodiment of FIG. 6 described above, the data beacon DB is used in the data time allocation (DTA) period. According to another embodiment of the present invention of FIG. 7 , the data beacon DB may not be used in the data time allocation (DTA) period. That is, the embodiment of FIG. 7 shows one-to-many communication between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 using a superframe (SF) structure that does not use a data beacon (DB) in the data time allocation (DTA) section. shows an example of

도 6의 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 슬레이브장치(200)의 위상 정보가 포함된 데이터 비콘(DB)을 사용하여 빔포밍이 이루어지고, 빔포밍을 통해 전력 감소에 효율적인 데이터 전송 및 수신이 이루어졌다. 반면에, 도 7의 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 데이터 비콘(DB)을 사용하지 않고 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간에 데이터 전송 및 수신이 이루어진다. 이러한 도 7의 실시예에 따르면, 데이터 비콘(DB) 전송 측면에서 사용되는 전력 소모의 감소와 더욱 긴 데이터 전송(D_Tx) 및 데이터 수신(D_Rx) 시간을 할당할 수 있다. 하지만 빔포밍을 통한 데이터 전송이 아니므로 SNR이 작아지고 이에 따라 상대적으로 전송 가능 거리가 감소할 수 있다. In the data time allocation (DTA) section of FIG. 6, beamforming is performed using a data beacon DB including phase information of the slave device 200, and data transmission and reception are performed efficiently for power reduction through beamforming. lost. On the other hand, in the data time allocation (DTA) section of FIG. 7 , data transmission and reception are performed between the master device 100 and the plurality of slave devices 200 without using the data beacon DB. According to the embodiment of FIG. 7 , it is possible to reduce power consumption used in terms of data beacon (DB) transmission and allocate longer data transmission (D_Tx) and data reception (D_Rx) times. However, since the data is not transmitted through beamforming, the SNR may be reduced, and thus the transmittable distance may be relatively reduced.

전술한 바와 같이, 복수의 슬레이브장치(200)가 하나의 마스터장치(100)로부터 전력을 수신하기 위해서는 적절한 스케쥴링이 필요하다. 본 발명은 단일 혹은 복수의 복수의 슬레이브장치(200)와 하나의 마스터장치(100)가 단일 채널을 통하여 전력을 송신하고 데이터를 송수신 할 때 효율적인 스케줄링 방법을 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 RF 무선전력전송 기술을 사용하여 예컨대, 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 등의 슬레이브장치(200)는 전력 공급이 가능한 제한적인 곳에 위치하지 않더라도 RF 도달 거리 내에 위치한다면, 하나의 동일한 채널에서 빔포밍을 통해 전력 수신이 가능하다. 또한, 계속해서 변화되는 위상을 계산함으로써 위치가 고정적인 슬레이브장치(200)뿐만 아니라 지속적으로 위치가 변하는 유동적인 슬레이브장치(200)에도 무선 전력 전송이 가능하다. As described above, appropriate scheduling is required for the plurality of slave devices 200 to receive power from one master device 100 . The present invention provides an efficient scheduling method when a single or a plurality of slave devices 200 and one master device 100 transmit power and transmit/receive data through a single channel. Using the RF wireless power transmission technology according to the present invention, for example, the slave device 200 such as a mobile phone, a wearable device, a sensor, etc. is located within the RF reach even if it is not located in a place where power supply is limited. It is possible to receive power through beamforming. In addition, by calculating the continuously changing phase, wireless power transmission is possible not only to the slave device 200 having a fixed position but also to the flexible slave device 200 having a continuously changing position.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100) 및 슬레이브장치(200) 각각의 무선 전력 및 데이터 전송을 스케줄링하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method of scheduling wireless power and data transmission of each of the master device 100 and the slave device 200 according to an embodiment of the present invention will be described. First, a method for scheduling power transmission and data communication of the master device 100 according to an embodiment of the present invention will be described. 8 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of the master device 100 according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 마스터장치(100)는 S110 단계에서 마스터 비콘(MB)을 전송하여 동기화를 수행하고, S120 단계에서 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S130 단계에서 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신되는지 여부를 판단한다. Referring to FIG. 8 , the master device 100 performs synchronization by transmitting a master beacon (MB) in step S110, and waits for reception of a Join Request message in step S120. Accordingly, the master device 100 determines whether a join request message is received in step S130.

상기 판단 결과, 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신되면, 마스터장치(100)는 S140 단계로 진행하여 전력 및 데이터 전송을 스케줄링한다. 즉, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신하여 슬레이브장치(200)의 수를 확인한 후, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)가 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간 각각에서 전력 및 데이터를 송수신할 수 있도록 슬롯을 할당한다. As a result of the determination, when a Join Request message is received, the master device 100 proceeds to step S140 to schedule power and data transmission. That is, the master device 100 receives the Join Request message and confirms the number of slave devices 200, and then the slave device 200 that has transmitted the Join Request message transmits the power time allocation (PTA). ) and a slot is allocated to transmit and receive power and data in each of the data time allocation (DTA) intervals.

이어서, 마스터장치(100)는 S150 단계에서 전력 비콘(PB) 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S160 단계에서 전력 비콘(PB) 수신 여부를 확인한다. 상기 확인 결과, 전력 비콘(PB)을 수신하면, 마스터장치(100)는 S170 단계에서 전력 비콘(PB)에 포함된 위상 정보로부터 슬레이브장치(200)의 위치를 산출하고, 산출된 위치를 향하여 빔포밍하여 전력을 전송한다. Next, the master device 100 waits for power beacon (PB) reception in step S150. Accordingly, the master device 100 checks whether the power beacon (PB) is received in step S160. As a result of the check, when receiving the power beacon PB, the master device 100 calculates the position of the slave device 200 from the phase information included in the power beacon PB in step S170, and beams toward the calculated position. Forming to transmit power.

다음으로, 마스터장치(100)는 S180 단계에서 데이터 비콘(DB) 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S190 단계에서 데이터 비콘(DB) 수신을 확인한다. 상기 확인 결과, 데이터 비콘(DB)을 수신하면, 마스터장치(100)는 S200 단계에서 데이터 비콘(DB)에 포함된 위상 정보로부터 슬레이브장치(200)의 위치를 산출하고, 산출된 위치를 향하여 빔포밍하여 데이터를 수신하거나, 전송한다. Next, the master device 100 waits for data beacon (DB) reception in step S180. Accordingly, the master device 100 confirms the data beacon (DB) reception in step S190. As a result of the check, when receiving the data beacon DB, the master device 100 calculates the position of the slave device 200 from the phase information included in the data beacon DB in step S200, and beams toward the calculated position. Forming to receive or transmit data.

전술한 바와 같은 S110 단계 내지 S200 단계의 마스터장치(100)의 동작은 마스터장치(100)가 비활성화되거나, 종료될 때까지 반복된다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치(200)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치(200)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. The operations of the master device 100 in steps S110 to S200 as described above are repeated until the master device 100 is deactivated or terminated. Next, a method for scheduling power transmission and data communication of the slave device 200 according to an embodiment of the present invention will be described. 9 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of the slave device 200 according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 슬레이브장치(200)는 S210 단계에서 마스터 비콘(MB)을 수신을 위해 대기한다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 S220 단계에서 마스터 비콘(MB) 수신 여부를 확인한다. 상기 확인 결과, 마스터 비콘(MB)을 수신하면, 슬레이브장치(200)는 S230 단계에서 시간 도메인 상 전력시간할당(PTA) 구간 내에서 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)인지 여부를 확인한다. Referring to FIG. 9 , the slave device 200 waits to receive the master beacon MB in step S210 . Accordingly, the slave device 200 checks whether the master beacon (MB) is received in step S220. As a result of the check, when receiving the master beacon (MB), the slave device 200 checks whether it is an allocated power slot (P-Slot) within a time domain power time allocation (PTA) interval in step S230. .

S230 단계의 확인 결과, 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)이면, 슬레이브장치(200)는 S240 단계에서 마스터장치(100)로 전력 비콘(PB)을 전송한다. 그런 다음, 슬레이브장치(200)는 S250 단계에서 전력 수신을 위해 대기한다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 S260 단계에서 전력 수신 여부를 확인한다. As a result of checking in step S230 , if it is an allocated power slot (P-Slot), the slave device 200 transmits a power beacon PB to the master device 100 in step S240. Then, the slave device 200 waits for power reception in step S250. Accordingly, the slave device 200 checks whether power is received in step S260.

S260 단계의 확인 결과, 전력을 수신하면, 슬레이브장치(200)는 S270 단계에서 시간 도메인 상 데이터시간할당(DTA) 구간 내에서 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)인지 여부를 확인한다. As a result of the check in step S260, when power is received, the slave device 200 checks whether it is an allocated data slot (D-Slot) in the time domain data time allocation (DTA) interval in step S270 .

S270 단계의 확인 결과, 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)이면, 슬레이브장치(200)는 S280 단계에서 마스터장치(100)로 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 그런 다음, 슬레이브장치(200)는 S290 단계에서 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot) 동안 데이터를 전송하거나, 수신한다. As a result of checking in step S270 , if the data slot D-Slot is assigned to itself, the slave device 200 transmits the data beacon DB to the master device 100 in step S280 . Then, the slave device 200 transmits or receives data during the data slot (D-Slot) allocated to it in step S290.

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. Meanwhile, the method according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a program readable by various computer means and recorded in a computer readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks ( magneto-optical media) and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include not only machine language wires such as those generated by a compiler, but also high-level language wires that can be executed by a computer using an interpreter or the like. Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

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. Although the present invention has been described above using several preferred embodiments, these examples are illustrative and not restrictive. As such, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made in accordance with the doctrine of equivalents without departing from the spirit of the present invention and the scope of rights set forth in the appended claims.

100: 마스터장치
200: 슬레이브장치
100: master device
200: slave device

Claims (14)

전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치에 있어서,
네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치; 및
복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 마스터 비콘(MB: Master Beacon), 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치;를 포함하되,
상기 채널시간할당 구간은
길이가 가변되는 전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터 통신을 위한 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함하고,
상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하는 경우,
상기 마스터장치는 상기 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하며,
상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하는 경우,
상기 마스터장치는 상기 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는
전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
An apparatus for scheduling power transmission and data communication, comprising:
a plurality of slave devices for transmitting a Join Request message for requesting network participation; and
It includes a plurality of array antennas, and when the participation request message is received, a master beacon (MB: Master Beacon), a carrier sense multiple access (CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) depending on the number of slave devices that have transmitted the participation request message and a master device for dynamically scheduling channel resource allocation for power transmission and data communication on a superframe including a channel time allocation (CTA) section;
The channel time allocation section is
Including a power time allocation (PTA: Power Time Allocation) section and a data time allocation (DTA: Data Time Allocation) section for data communication for which the length is variable,
When one of the plurality of slave devices transmits a power beacon (PB) in a slot allocated to the one slave device in the power time allocation period,
The master device identifies the location of the one slave device based on the phase information of the power beacon, and transmits power by beamforming to the identified location through the plurality of array antennas,
When any one of the plurality of slave devices transmits a data beacon (DB) in a slot allocated to the one slave device in the data time allocation period,
The master device identifies the location of the one slave device based on the phase information of the data beacon, and receives data from the slave device by beamforming to the identified location through the plurality of array antennas, or the slave device Transmitting data to the device, characterized in that
A device for scheduling power transmission and data communication.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전력시간할당 구간은
상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)을 포함하며,
상기 전력 슬롯은
전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며,
상기 전력시간할당 구간의 길이는
상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
According to claim 1,
The power time allocation section is
The master device includes a plurality of power slots (P-Slot: Power Slot) for transmitting power to the slave device,
The power slot is
Includes power beacon, power transmission (P_Tx: Power Tx) and power reception (P_Rx: Power Rx) sections,
The length of the power time allocation section is
The time of the power transmission and power reception period, which is changed according to the request of the slave device, and the number of power slots allocated to the slave device.
A device for scheduling power transmission and data communication.
제1항에 있어서,
상기 데이터시간할당 구간은
상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함하며,
상기 데이터 슬롯은
데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고,
상기 데이터시간할당 구간의 길이는
상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
According to claim 1,
The data time allocation section is
A plurality of data slots (D-Slot: Data Slot) for data communication between the master device and the slave device,
The data slot is
Includes data beacon, data transmission (D_Tx: Data Tx) and data reception (D_Rx: Data_Rx) sections,
The length of the data time allocation section is
The time of the data transmission and data reception period changed according to the request of the slave device and the number of data slots allocated to the slave device, characterized in that it is variable.
A device for scheduling power transmission and data communication.
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