KR102428430B1 - 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법 - Google Patents

전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 넓은 통신범위를 보장하는 LPWAN(Low Power Wide Network)에서 데이터 송수신을 보장하기 위하여 다수의 데이터의 송수신 반복(Repetition)을 함에 있어서, 수신측의 복호화과정의 처리부하를 감소시키고, 별도의 반복 횟수에 대한 네고시에이션 없이 수신측의 통신환경에 따라 가변적으로 수신측의 복호화과정의 세팅을 조절함으로써, 수신측 장치의 전력소모를 결과적으로 감소시킬 수 있는, 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법에 관한 것이다.

Description

전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법{Low Power Wide Area Network Communication Method Reducing Power Consumption}
본 발명은 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 넓은 통신범위를 보장하는 LPWAN(Low Power Wide Network)에서 데이터 송수신을 보장하기 위하여 다수의 데이터의 송수신 반복(Repetition)을 함에 있어서, 수신측의 복호화과정의 처리부하를 감소시키고, 별도의 반복 횟수에 대한 네고시에이션 없이 수신측의 통신환경에 따라 가변적으로 수신측의 복호화과정의 세팅을 조절함으로써, 수신측 장치의 전력소모를 결과적으로 감소시킬 수 있는, 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 모든 사물(디바이스)이 인터넷으로 연결되어 상호 직접 통신을 수행하는 것으로, 상호 사물 간의 통신을 통해 사물이 수집하거나 도출한 데이터를 타 사물로 전송하는, 더 나아가 특정 서비스와 타 서비스 혹은 특정 산업과 타 산업이 융합될 수 있도록 하여, 다양한 부가가치를 창출할 수 있다는 점에서 사물인터넷은 차세대 기술 및 인프라로써 주목을 받고 있다.
사물인터넷을 구현하기 위해서는 넓은 통신범위를 가지면서 동시에 전력 소모가 적은 통신망을 필요로 하며, 이를 위해 저전력 광역 통신 네트워크(Low Power Wide Area Network) 통신 기술의 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 현재 저전력 광역 통신 네트워크를 구현하기 위한 대표적인 통신방법에는 기존의 LTE 주파수 대역을 활용하는 LTE-M(Machine Type Communication)과 비면허 대역의 주파수를 사용하는 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)가 있다.
한편, 사물인터넷을 통해 연결되어 있는 디바이스는 다양한 장소 또는 환경에 위치해 있으며, 따라서 상시전원과 연결되어 전원을 지속적으로 공급받지 못하고 배터리에 의해 구동되는 디바이스의 경우 장기적으로 통신을 수행하기 위해서는 소모전력을 최소화하기 위한 방법들이 필요하다.
이와 같은 LPWAN에서는 별도의 외부 전원 공급 없이 장치의 자체 배터리로 동작하는 경우가 많아 저전력동작이 필요하다.
대부분의 LPWAN에서 사용되는 단말은 주로 센서노드로써 센서를 통해 데이터를 수집하기만 하는 대기상태, 데이터를 전송하는 송신상태, 및 데이터전송 결과 및 통신관련 설정 수신을 위한 수신상태의 세 가지 파워모드가 있을 수 있는데, 일반적으로 송신 및 수신상태에 비해 대기상태의 전력소모가 가장 작다.
전력소모를 줄이기 위해 가능한 송신상태 또는 수신상태에 해당하는 시간을 줄이는 것이 필요하다. 송신상태의 경우에는, 송신에 필요한 시간만 송신상태에 해당하는 모드로 동작 후 대기상태로의 모드 전환이 가능하기 때문에 효율적인 전력운용이 가능하나, 수신상태의 경우, 수신완료가 언제 될 지 모른다는 어려움이 있다.
한편, LPWAN에 사용되는 단말은 주로 이동하지 않는 고정형으로 설치된다. 따라서 통신환경의 변화가 크지 않아 이전 통신 때의 통신 환경의 품질 관련한 정보를 활용할 수 있다.
통신 환경의 품질에 따라 다양한 전송 속도를 사용하여 전송효율을 높이기 위해 변조순서(Modulation Order)를 다양하게 사용하거나 (QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM, 1024QAM을 혼용), FEC(Forward Error Correction)의 코딩레이트(Coding Rate)을 다양하게 사용할 수 있다.
그러나, LPWAN에서는 넓은 통신범위를 보장해야 하기 때문에 변조순서 는 가장 작은 것으로 코딩 레이트는 가장 높은 것으로 고정하고, 과도할 정도의 반복(repetition, 데이터의 송신시 동일한 데이터를 반복하여 송신하고, 동일한 데이터를 반복하여 수신함)을 사용한다.
종래의 기술에서는, 얼마나 반복(repetition)을 할 지에 대한 정보를 어떻게 취득하는 지에 대한 절차가 필요하기 때문에, 최초 연결 시 정해진 반복 횟수를 이용해 연결하여 관련 정보를 주고 받는 네고시에이션(negotiation) 과정에서 반복(repetition) 횟수를 결정한다.
그러나, 이 경우, 최초 연결 시 어떤 통신 환경인 지 알 수 없으므로 최악의 경우에 대비하여 지원 가능한 최대 반복(repetition) 횟수를 설정해야 한다. 또한. Frame 전송 시간이 최대가 되므로 송수신시간 길어져 전력소모가 심하게 발생할 수 있다. 또한, 반복(Repetition) 횟수를 결정하기 위한 네고시에이션 과정에서의 송수신에 따른 전력소모가 과다하게 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 넓은 통신범위를 보장하는 LPWAN(Low Power Wide Network)에서 데이터 송수신을 보장하기 위하여 다수의 데이터의 송수신 반복(Repetition)을 함에 있어서, 수신측의 복호화과정의 처리부하를 감소시키고, 별도의 반복 횟수에 대한 네고시에이션 없이 수신측의 통신환경에 따라 가변적으로 수신측의 복호화과정의 세팅을 조절함으로써, 수신측 장치의 전력소모를 결과적으로 감소시킬 수 있는, 전력소모를 절감하는 저전력광역 통신방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 수신측 단말기에서 수행되는 저전력광역 통신방법으로서, 프리엠블, 송신측 단말기에서 결정된 임의의 반복횟수로 반복되는 복수의 헤더, 및 상기 반복횟수로 반복되는 복수의 페이로드를 포함하는 데이터프레임을 수신하는 프레임수신단계로서, 상기 헤더에는 상기 반복횟수의 값 및 헤더CRC정보를 포함하고, 상기 페이로드에는 페이로드CRC정보를 포함하는 프레임수신단계; 수신한 상기 프리엠블로부터 상기 데이터프레임의 동기를 획득하는 동기획득단계; 상기 복수의 상기 헤더 중 I개의 헤더를 복호화하는 과정을 I가 1에서부터 점진적으로 증가하도록 반복하여 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 헤더를 복호화하는 과정을 수행하는 헤더복호화단계; 상기 복호화된 헤더로부터 상기 임의의 반복횟수의 값을 확인하는 반복횟수확인단계; 및 상기 확인단계에서 확인된 반복횟수의 값에 따른 복수의 페이로드 전체에 대하여 복호화를 수행하고, 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 페이로드복호화단계;를 포함하는, 저전력광역 통신방법을 제공한다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 헤더복호화단계는, I개의 반복되는 헤더 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제1복조화단계; 복조화된 I개의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제1컴바인단계; 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 헤더정보를 도출하는 제1디코딩단계; 및 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제1CRC체크단계;를 포함하는 I차수의 세부헤더복호화단계를 I가 1에서 점진적으로 증가하도록 반복적으로 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 상기 제1복조화단계, 상기 제1컴바인단계, 상기 제1디코딩단계, 및 상기 제1CRC체크단계를 수행할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 페이로드복호화단계는, 상기 반복횟수확인단계에서 확인된 반복횟수에 따른 복수의 반복되는 페이로드 패킷 전체를 수신하는 페이로드패킷수신단계; 상기 확인된 반복횟수로 반복되는 페이로드 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제2복조화단계; 복조화된 상기 확인된 반복횟수의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제2컴바인단계; 및 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 페이로드정보를 도출하는 제2디코딩단계; 및 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제2CRC체크단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 저전력광역통신방법은, 1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여, 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는,
상기 반복한계업데이트단계는, 2 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값들의 평균으로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트할 수 있다.
본 발명의 몇 실시예에서는, 상기 저전력광역통신방법은, 1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여 도출되는 제1반복한계; 1 이상의 이전의 수신단계에서의 RSSI 혹은 SNR 정보에 기초하여 도출되는 통신감도가 높을수록 낮게 도출되는 제2반복한계; 및 1 이상의 이전의 수신단계에서의 송수신성공률이 높을수록 낮게 도출되는 제3반복한계;을 기초로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 넓은 통신범위를 보장하는 LPWAN(Low Power Wide Network)에서 데이터 송수신을 보장하기 위하여 다수의 데이터의 송수신 반복(Repetition)을 함에 있어서, 수신측의 복호화과정의 처리부하를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 반복 횟수에 대한 네고시에이션 없이 수신측의 통신환경에 따라 가변적으로 수신측의 복호화과정의 세팅을 조절함으로써, 수신측 장치의 전력소모를 결과적으로 감소시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신측에서는 임의의 반복횟수로 전송하고, 수신측에서는 반복횟수를 모르는 상태에서 디코딩을 수행하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복횟수를 모르는 수신측에서도 최초연결부터 적절한 전송시간을 갖는 프레임을 사용할 수 있고, 반복횟수에 대한 결정을 위한 네고시에이션의 과정없이 데이터 송수신을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복횟수에 대한 블라인드 디텍션(blind detection) 방식으로 디텍팅을 하되, 통신에 따른 연산을 최소화하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신측 단말기의 통신환경에서 일시적인 이상이 생기는 경우에, 자동적으로 디코딩 과정을 줄임으로써, 불필요한 전력소모를 줄이는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력광역 통신방법의 전체적인 과정을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반복횟수에 따른 데이터프레임의 구조를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측의 복호화과정을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더복호화단계의 세부과정을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페이로드복호화단계의 세부과정을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 몇 실시예에 따른 반복한계업데이트단계들을 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력광역 통신방법의 전체적인 과정을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 저전력광역 통신방법은 송신측단말과 수신측단말 사이에서 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수신측 단말기에서 수행되는 저전력광역 통신방법은 프리엠블, 송신측 단말기에서 결정된 임의의 반복횟수로 반복되는 복수의 헤더, 및 상기 반복횟수로 반복되는 복수의 페이로드를 포함하는 데이터프레임을 수신하는 프레임수신단계로서, 상기 헤더에는 상기 반복횟수의 값 및 헤더CRC정보를 포함하고, 상기 페이로드에는 페이로드CRC정보를 포함하는 프레임수신단계(S100); 수신한 상기 프리엠블로부터 상기 데이터프레임의 동기를 획득하는 동기획득단계(S200); 상기 복수의 상기 헤더 중 I개의 헤더를 복호화하는 과정을 I가 1에서부터 점진적으로 증가하도록 반복하여 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 헤더를 복호화하는 과정을 수행하는 헤더복호화단계(S300); 상기 복호화된 헤더로부터 상기 임의의 반복횟수의 값을 확인하는 반복횟수확인단계(S400); 및 상기 확인단계에서 확인된 반복횟수의 값에 따른 복수의 페이로드 전체에 대하여 복호화를 수행하고, 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 페이로드복호화단계(S500); 및 이전의 통신내역에 기초하여 상기 반복한계(N)을 업데이트하는 반복한계업데이트단계(S600)을 포함한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반복횟수에 따른 데이터프레임의 구조를 도시한다.
프레임수신단계(S100)는 프리엠블, 송신측 단말기에서 결정된 임의의 반복횟수로 반복되는 복수의 헤더, 및 상기 반복횟수로 반복되는 복수의 페이로드를 포함하는 데이터프레임을 수신하는 프레임수신단계로서, 상기 헤더에는 상기 반복횟수의 값 및 헤더CRC정보를 포함하고, 상기 페이로드에는 페이로드CRC정보를 포함한다.
본 발명에서는 넓은 통신범위를 보정하는 LPWAN 에 대한 통신 방법에 관한 것이다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터 프레임은 동일한 헤더 및 페이로드가 반복되어 구성되어 있다.
도 2의 (A)는 일반적인 데이터 프레임에 해당한다. 이와 같은 데이터 프레임에서는 단일의 프리엠블, 헤더, 및 페이로드를 포함한다.
도 2의 (B)는 반복횟수가 2인 경우에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 프레임에 해당한다. 이와 같은 데이터 프레임에서는 프리엠블 이후에 동일한 헤더가 2회 반복되고, 페이로드가 2회 반복된다.
도 2의 (C)는 반복횟수가 3인 경우에서의 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 프레임에 해당한다. 이와 같은 데이터 프레임에서는 프리엠블 이후에 동일한 헤더가 3회 반복되고, 페이로드가 3회 반복된다.
프리엠블은 수신 시 동기 획득을 위한 용도로서, 동기획득에 대한 정보를 포함하고 있다. 본 발명의 실시예들에서는 프리엠블의 방식은 공지된 다양한 방식이 이용될 수 있다.
헤더는 페이로드를 수신하기 위한 정보를 담고 있으며, 본 발명의 실시예들에서는 반복횟수(헤더 및 페이로드)에 대한 정보도 포함한다.
페이로드는 실제적으로 전송하고자 하는 정보에 대한 데이터를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서는 헤더와 페이로드는 FEC(Forward Error Correction) 코딩블럭(coding block)으로 구성된다. 이 경우, 코딩블럭(Coding block)마다 CRC를 넣어서 수신시 수신 성공 여부를 확인할 수 있게 한다.
반복횟수는 헤더 및 페이로드의 코딩블럭(coding block)단위로 적용한다. 바람직하게는, 헤더와 페이로드는 같은 횟수로 반복을 한다. 최대 반복횟수는 통신시스템이 목표로 하는 가장 최악의 통신 환경에서도 수신 가능할 정도의 값으로 설정할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서는 전술한 바와 같은 별도의 네고시에이션의 과정 없이 통신을 수행하되, 통신 소모 전력을 절감할 수 있다. 바람직하게는, 송신측에서는 최초연결시 통신환경이 최악인 상태를 고려하여, 해당 시스템에서 지원가능한 최대의 반복횟수로 데이터 프레임을 구성하여 송신한다. 이 경우, 본 발명에서는 수신측에서는 반복횟수를 모르는 상태에서, 수신 과정을 수행하고, 이 경우에도 후술하는 바와 같이 연산량을 최소화하여, 수신측에서의 전력소모를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신측의 복호화과정을 개략적으로 도시한다.
동기획득단계(S200)에서는, 프리엠블을 데이터 프레임의 동기를 획득한다.
이후, 헤더복호화단계(S300)에서는 송신측의 데이터 프레임에서 헤더 및 페이로드가 몇 번 반복(repetition)이 되었는지 알 수 없으므로, 최초에 특정값으로 설정되고, 이후 반복한계업데이트단계(S400)에 의하여 업데이트되는 반복한계(N)까지 복호화를 수행하여 CRC 결과를 확인한다. 이후, CRC 성공을 확인하면, 이후 반복횟수확인단계에 의하여 정확한 반복횟수를 복호화된 헤더의 내용을 통해 확인할 수 있다.
반면, 헤더복호화단계(S300)에서, 반복한계(N)회까지 반복되는 헤더를 컴바인하여 복호화를 하였으나, CRC 성공이 되지 않으면, 최종적으로 헤더 수신 실패로 판단하고, 이 경우, 페이로드복호화단계는 수행되지 않을 수 있따.
구체적으로, 상기 헤더복호화단계는, I개의 반복되는 헤더 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제1복조화단계; 복조화된 I개의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제1컴바인단계; 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 헤더정보를 도출하는 제1디코딩단계; 및 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제1CRC체크단계;를 포함하는 I차수의 세부헤더복호화단계를 I가 1에서 점진적으로 증가하도록 반복적으로 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 상기 제1복조화단계, 상기 제1컴바인단계, 상기 제1디코딩단계, 및 상기 제1CRC체크단계를 수행한다.
이후, 단계 S500에서는 페이로드복호화단계가 수행된다.
전술한 단계 S400에서 헤더수신에 성공하면(헤더 수신에 따른 CRC 성공이 되는 경우), 반복횟수확인단계(S400)을 통하여 수신측에서는 송신한 데이터 프레임에 대하여 정확한 반복(repetition)횟수를 알게 된다.
따라서, 이후 수신측에서는 데이터프레임 내의 페이로드의 시작위치를 알 수 있다. 또한, 페이로드의 반복횟수를 알고 있기 때문에 헤더복호화단계에서와 같이 코딩블럭을 수신할 때마다 복호화 시도를 하는 것이 아니라, 알고 있는 정해진 반복횟수 만큼의 페이로드의 코딩블럭을 모두 수신한 후에, 전체를 컴바인한 후에, 한 번의 디코딩 과정을 통하여, 페이로드를 수신한다.
구체적으로, 상기 페이로드복호화단계는, 상기 반복횟수확인단계에서 확인된 반복횟수에 따른 복수의 반복되는 페이로드 패킷 전체를 수신하는 페이로드패킷수신단계; 상기 확인된 반복횟수로 반복되는 페이로드 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제2복조화단계; 복조화된 상기 확인된 반복횟수의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제2컴바인단계; 및 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 페이로드정보를 도출하는 제2디코딩단계; 및 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제2CRC체크단계;를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤더복호화단계의 세부과정을 개략적으로 도시한다.
상기 헤더복호화단계는, I개의 반복되는 헤더 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제1복조화단계; 복조화된 I개의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제1컴바인단계; 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 헤더정보를 도출하는 제1디코딩단계; 및 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제1CRC체크단계;를 포함하는 I차수의 세부헤더복호화단계를 I가 1에서 점진적으로 증가하도록 반복적으로 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 상기 제1복조화단계, 상기 제1컴바인단계, 상기 제1디코딩단계, 및 상기 제1CRC체크단계를 수행한다.
도 4의 (A)는 첫번째 수신된 헤더에 대하여, 제1복조화단계, 제1디코딩단계; 및 제1CRC체크단계를 수행할 때의 과정을 도시한다. 도 4의 (A)는 I가 1일때에 해당할 수 있다. 도 4의 (A)에서는 제1컴바인단계를 수행하지 않는다.
이후, 제1CRC체크단계에서 CRC성공이 되지 않는 경우에는, 도 4의 (B)에서와 같이 첫번째 수신된 헤더와 두번째로 수신된 헤더 각각에 대하여 제1복조화단계를 수행하고, 이후, 복조화된 2개의 심볼정보를 컴바인하는 제1컴바인단계;를 수행하고, 컴바인된 심볼정보로부터 디코딩을 하는 제1디코딩단계를 수행한 후에, 제1CRC체크단계를 수행한다.
이후, 제1CRC체크단계에서 CRC성공이 되지 않는 경우에는, 도 4의 (C)에서와 같이 첫번째 수신된 헤더, 두번째로 수신된 헤더, 및 세번??로 수신된 헤더 각각에 대하여 제1복조화단계를 수행하고, 이후, 복조화된 3개의 심볼정보를 컴바인하는 제1컴바인단계;를 수행하고, 컴바인된 심볼정보로부터 디코딩을 하는 제1디코딩단계를 수행한 후에, 제1CRC체크단계를 수행한다.
이와 같은 과정을 제1CRC체크단계에서 성공하거나 혹은 I가 반복한계(N)에 도달할 때까지 수행한다. 이와 같은 방식을 통하여, 반복횟수가 적용되어 있고, 반복횟수를 모르는 수신된 데이터프레임의 헤더를 복호화하되, 연산량을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 페이로드복호화단계의 세부과정을 개략적으로 도시한다.
전술한 헤더복호화단계에서 CRC성공이 된 경우에는 반복횟수확인단계가 수행된다.
이후, 상기 페이로드복호화단계는, 상기 반복횟수확인단계에서 확인된 반복횟수에 따른 복수의 반복되는 페이로드 패킷 전체를 수신하는 페이로드패킷수신단계; 상기 확인된 반복횟수로 반복되는 페이로드 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제2복조화단계; 복조화된 상기 확인된 반복횟수의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제2컴바인단계; 및 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 페이로드정보를 도출하는 제2디코딩단계; 및 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제2CRC체크단계;를 포함한다.
도 5에서와 같이, 본 발명의 페이로드복호화단계에서는 확인된 반복횟수에 기반하여, 페이로드를 모두 받은 후에, 이에 대해 제2복조화단계, 제2컴바인단계, 및 제2디코딩단계를 통하여, 페이로드를 복호화함으로써, 페이로드의 복호화에서 소모되는 연산량을 절감할 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇 실시예에 따른 반복한계업데이트단계들을 도시한다.
LPWAN에서는 기본적으로 광대역을 지원하기 위하여, 매우 많은 횟수의 반복(repetition)을 사용한다. 따라서, 헤더복호화단계(S300)에서 시스템에서 허용하는 최대 반복횟수(반복한계(N))만큼의 컴바인과 디코딩을 시도하면 매우 많은 시간과 전력소모가 발생할 수 있다.
특히, 수신측 단말의 환경이 고정되어 있는 경우에, 해당 수신측에서 일시적으로 이상이 발생하는 경우에(실제로 많은 복조화를 수행한다고 하더라도 통신이 되지 않는 환경), 반복한계(N)가 고정되어 있다면, 불필요한 전력소모를 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 헤더복호화단계에서 반복한계(N)에 해당하는 최대 수신 시도 횟수를 조절하여 필요한 만큼의 횟수만큼만 복호화를 시도하고, 헤더복호화단계의 결과를 미리 판단한다.
바람직하게는, 상기 저전력광역통신방법은, 1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여, 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 더 포함한다.
가장 간단한 실시예에서는 직전의 I값(헤더의 복호화가 성공했을 때 사용된 헤더의 반복값)을 현재 통신의 반복한계(N)로 업데이트하거나, 이전 날의 동일한 시간대의 I값을 현재 통신의 반복한계(N)로 업데이트할 수 있따.
더욱 바람직하게는, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 상기 반복한계업데이트단계는, 2 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값들의 평균으로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트한다.
도 6의 (A)에는 N+1차의 수신에서, 이전의 N차, N-1차, N-2차의 I값에 해당하는 AN, AN-1, AN-2 의 평균값으로 반복한계(N)을 설정하여, 헤더디코딩단계를 수행한다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 다양한 통신환경적 요소를 고려하여, 반복한계(N)을 결정한다.
구체적으로, 상기 저전력광역통신방법은, 1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여 도출되는 제1반복한계; 상기 1 이상의 이전의 수신단계 혹은 현재에서의 RSSI 혹은 SNR 정보에 기초하여 도출되는 통신감도가 높을수록 낮게 도출되는 제2반복한계; 및 1 이상의 이전의 수신단계에서의 송수신성공률이 높을수록 낮게 도출되는 제3반복한계;을 기초로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 더 포함한다.
상기 제1반복한계는 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 이전의 수신과정에서 CRC성공이 되었을 때의 I값 단일 혹은 복수의 I값의 평균 등에 해당할 수 있다.
제2반복한계는 RSSI 혹은 SNR 값에 기초하여 결정되는 반복한계에 해당한다. 이와 같은 제2반복한계도 단일의 RSSI, SNR 값에 의하여 결정되거나. 혹은 복수의 RSSI, SNR 값의 평균값으로부터 통신감도 정보를 도출하고, 통신감도가 양호할수록 제2반복한계를 감소시키는 형태로 결정된다.
제3반복한계는 1 이상의 이전의 수신단계에서의 송수신성공률(바람직하게는, 수신 성공률)이 높을수록 낮게 도출된다. 도 3에 도시된 바와 같이 헤더복호화단계에서 반복한계까지 수행됨에도 불구하고 CRC성공이 되지 않거나, 혹은 페이로드복호화단계에서는 CRC 성공이 되지 않는 경우에는 데이터 프레임의 수신을 실패로 판단한다.
제3반복한계는 기설정된 과거의 수신시도(예를들어 100회) 중 성공한 수신시도(예를들어 80호)에 기초하여 도출된 수신성공률(80%)로부터 도출되는 반복한계 정보에 해당한다. 이와 같은 제3반복한계는 수신성공률이 높을수록 기설정된 규칙에 따라 낮게 설정된다.
본 발명의 일 실시예에서는, 제1반복한계, 제2반복한계, 및 제3반복한계의 평균값으로 현재 혹은 미래의 차수의 수신과정에서의 반복한계를 업데이트한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 넓은 통신범위를 보장하는 LPWAN(Low Power Wide Network)에서 데이터 송수신을 보장하기 위하여 다수의 데이터의 송수신 반복(Repetition)을 함에 있어서, 수신측의 복호화과정의 처리부하를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 별도의 반복 횟수에 대한 네고시에이션 없이 수신측의 통신환경에 따라 가변적으로 수신측의 복호화과정의 세팅을 조절함으로써, 수신측 장치의 전력소모를 결과적으로 감소시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 송신측에서는 임의의 반복횟수로 전송하고, 수신측에서는 반복횟수를 모르는 상태에서 디코딩을 수행하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복횟수를 모르는 수신측에서도 최초연결부터 적절한 전송시간을 갖는 프레임을 사용할 수 있고, 반복횟수에 대한 결정을 위한 네고시에이션의 과정없이 데이터 송수신을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 반복횟수에 대한 블라인드 디텍션(blind detection) 방식으로 디텍팅을 하되, 통신에 따른 연산을 최소화하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수신측 단말기의 통신환경에서 일시적인 이상이 생기는 경우에, 자동적으로 디코딩 과정을 줄임으로써, 불필요한 전력소모를 줄이는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (6)

  1. 수신측 단말기에서 수행되는 저전력광역 통신방법으로서,
    프리엠블, 송신측 단말기에서 결정된 임의의 반복횟수로 반복되는 복수의 헤더, 및 상기 반복횟수로 반복되는 복수의 페이로드를 포함하는 데이터프레임을 수신하는 프레임수신단계로서, 상기 헤더에는 상기 반복횟수의 값 및 헤더CRC정보를 포함하고, 상기 페이로드에는 페이로드CRC정보를 포함하는 프레임수신단계;
    수신한 상기 프리엠블로부터 상기 데이터프레임의 동기를 획득하는 동기획득단계;
    상기 복수의 상기 헤더 중 I개의 헤더를 복호화하는 과정을 I가 1에서부터 점진적으로 증가하도록 반복하여 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 헤더를 복호화하는 과정을 수행하는 헤더복호화단계;
    상기 복호화된 헤더로부터 상기 임의의 반복횟수의 값을 확인하는 반복횟수확인단계;
    상기 확인단계에서 확인된 반복횟수의 값에 따른 복수의 페이로드 전체에 대하여 복호화를 수행하고, 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 페이로드복호화단계; 및
    1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여, 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 포함하는, 저전력광역 통신방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 헤더복호화단계는,
    I개의 반복되는 헤더 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제1복조화단계; 복조화된 I개의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제1컴바인단계; 상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 헤더정보를 도출하는 제1디코딩단계; 및 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제1CRC체크단계;를 포함하는 I차수의 세부헤더복호화단계를 I가 1에서 점진적으로 증가하도록 반복적으로 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 상기 제1복조화단계, 상기 제1컴바인단계, 상기 제1디코딩단계, 및 상기 제1CRC체크단계를 수행하는, 저전력광역 통신방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 페이로드복호화단계는,
    상기 반복횟수확인단계에서 확인된 반복횟수에 따른 복수의 반복되는 페이로드 패킷 전체를 수신하는 페이로드패킷수신단계;
    상기 확인된 반복횟수로 반복되는 페이로드 각각에 대하여 복조화하여 각각의 심볼정보를 획득하는 제2복조화단계;
    복조화된 상기 확인된 반복횟수의 심볼정보를 컴바인하여 단일의 심볼정보를 획득하는 제2컴바인단계; 및
    상기 단일의 심볼정보를 디코딩하여 페이로드정보를 도출하는 제2디코딩단계; 및 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 제2CRC체크단계;를 포함하는, 저전력광역 통신방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 반복한계업데이트단계는,
    2 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값들의 평균으로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는, 저전력광역 통신방법.
  6. 수신측 단말기에서 수행되는 저전력광역 통신방법으로서,
    프리엠블, 송신측 단말기에서 결정된 임의의 반복횟수로 반복되는 복수의 헤더, 및 상기 반복횟수로 반복되는 복수의 페이로드를 포함하는 데이터프레임을 수신하는 프레임수신단계로서, 상기 헤더에는 상기 반복횟수의 값 및 헤더CRC정보를 포함하고, 상기 페이로드에는 페이로드CRC정보를 포함하는 프레임수신단계;
    수신한 상기 프리엠블로부터 상기 데이터프레임의 동기를 획득하는 동기획득단계;
    상기 복수의 상기 헤더 중 I개의 헤더를 복호화하는 과정을 I가 1에서부터 점진적으로 증가하도록 반복하여 수행하되, 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응할 때까지 혹은 I가 기설정된 반복한계(N)에 도달할 때까지 헤더를 복호화하는 과정을 수행하는 헤더복호화단계;
    상기 복호화된 헤더로부터 상기 임의의 반복횟수의 값을 확인하는 반복횟수확인단계; 및
    상기 확인단계에서 확인된 반복횟수의 값에 따른 복수의 페이로드 전체에 대하여 복호화를 수행하고, 복호화된 페이로드정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 페이로드CRC정보에 상응하는 지 여부를 판단하는 페이로드복호화단계;를 포함하고,
    상기 저전력광역통신방법은,
    1 이상의 이전의 수신단계에서의 상기 복호화된 헤더정보로부터 도출되는 CRC정보가 상기 헤더CRC정보에 상응하여, 상기 헤더복호화단계가 종료될 때의 상기 I값에 기초하여 도출되는 제1반복한계;
    1 이상의 이전의 수신단계에서의 RSSI 혹은 SNR 정보에 기초하여 도출되는 통신감도가 높을수록 낮게 도출되는 제2반복한계; 및
    1 이상의 이전의 수신단계에서의 송수신성공률이 높을수록 낮게 도출되는 제3반복한계;을 기초로 상기 반복한계(N)의 값을 업데이트하는 반복한계업데이트단계를 더 포함하는, 저전력광역 통신방법.
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WO2019026421A1 (ja) * 2017-08-04 2019-02-07 ソニー株式会社 無線通信装置、無線通信方法および無線通信システム

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