KR102482224B1 - 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말은, 하나 이상의 데이터 블록들 중 한 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호가 수신 엔터티로부터 수신됨이 검출될 때까지 프리엠블과 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 송신하는 송신 유닛과, 상기 송신 유닛에 의해 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 송신되는 상태에서, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록을 포함하는 디지털 송신 신호 및 안테나를 통해 수신한 신호에 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호와 상기 비트 동기화된 수신한 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출할 지 여부를 결정하는 수신 유닛을 포함한다.

Description

통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING AND RECEIVING SIGNAL IN COMMUNICATION SYSTEM}
본 개시는 통신 시스템에서 데이터 블록의 수신에 대한 제어 신호를 송수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 통신 시스템에서는 송신 엔터티와 수신 엔터티 간에 송신된 데이터 블록이 정상적으로 수신되었는지를 확인하기 위하여, 긍정적인 응답(Positive ACKnowledge : Positive ACK) 프로토콜 및 부정적인 응답(Negative ACKnowledge : Negative ACK) 프로토콜 중 하나의 프로토콜을 사용한다. 일 예로, 와이파이(Wi-Fi) 기반의 통신 시스템에서는 도 1과 같이 Positive ACK 프로토콜을 사용한다. 상기 Positive ACK 프로토콜은 잡음(Noise)이 많은 채널 환경에서 유용하게 사용된다. 또한, Wi-Fi 기반의 통신 시스템은 반-이중(Half-Duplex) 구조를 가지며, 송신 엔터티와 수신 엔터티는 서로 채널을 시분할하여 데이터 프레임을 송수신한다.
도 1은 본 개시가 적용되는 통신 시스템에서 Positive ACK 프로토콜을 이용하여 신호를 송수신하는 방법의 일 예를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 통신 시스템에서 송신 엔터티는 제1 데이터 블록(DATA 1)를 수신 엔터티로 송신한 후, 수신 엔터티로부터 상기 제1 데이터 블록의 수신에 대하여 오류(erroer)가 발생되지 않았음을 알리는 ACK 신호(100)를 수신한다. 그리고 송신 엔터티는 제2 데이터 블록(DATA 2)를 수신 엔터티로 송신 한 후, 수신 엔터티로부터 상기 제2 데이터 블록(105)의 수신에 대한 ACK 신호가 인터-프레임 공간(Inter-Frame Space : IFS)동안 수신되지 않은 경우, 제2 데이터 블록의 송신이 실패(Fail) 되었다고 판단하고 제2 데이터 블록을 재송신한다.
상기한 바와 같이, 송신 엔터티는 데이터 블록을 수신 엔터티로 송신한 후, 수신 엔터티로부터 ACK 신호가 수신될 때까지 버퍼(buffer)에 상기 송신한 데이터 블록을 저장하고 있다. 그리고 송신 엔터티는 상기 수신 엔터티로부터 ACK 신호를 수신하면 버퍼에 저장된 데이터를 삭제한다. 또한 수신 엔터티는 송신 엔터티로부터 수신된 데이터 블록에 오류가 발생되지 않은 경우, 상기 수신된 데이터 블록을 상위 계층(layer)으로 전달한다. 이에 따라, 송신 엔터티에서 송신 효율을 높이기 위하여 송신할 데이터 블록의 크기(size)를 증가시키는 경우, 송신 엔터티와 수신 엔터티에서는 데이터 버퍼링(Data Buffering) 및 송신 지연(Latency)이 발생하게 된다.
따라서, 송신 엔터티에서 송신할 데이터 블록의 크기를 증가시키기 않고도 송신 효율을 높일 수 있는 방안이 요구된다. 그리고 송신 엔터티와 수신 엔터티에서 발생되는 데이터 버퍼링 및 송신 지연을 최소화하는 방안이 요구된다.
본 발명은 통신 시스템에서 데이터 블록의 수신에 대한 제어 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 통신 시스템에서 데이터 버퍼링 및 송신 지연을 최소화할 수 있도록, 데이터 블록의 수신에 대한 제어 신호를 송수신하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말은, 하나 이상의 데이터 블록들 중 한 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호가 수신 엔터티로부터 수신됨이 검출될 때까지 프리엠블과 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 송신하는 송신 유닛과, 상기 송신 유닛에 의해 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 송신되는 상태에서, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록을 포함하는 디지털 송신 신호 및 안테나를 통해 수신한 신호에 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호와 상기 비트 동기화된 수신한 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출할 지 여부를 결정하는 수신 유닛을 포함한다.
또한 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말에서 데이터를 송신하는 방법은, 하나 이상의 데이터 블록들 중 한 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호가 수신 엔터티로부터 수신됨이 검출될 때까지 프리엠블과 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 송신하는 과정과, 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 송신되는 상태에서, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록을 포함하는 디지털 송신 신호 및 안테나를 통해 수신한 신호에 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호와 상기 비트 동기화된 수신한 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정과, 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 송신하는 동안, 상기 미리 설정된 신호를 검출하면 상기 하나 이상의 데이터 블록들의 송신을 중단하는 과정을 포함한다.
또한 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템의 무선 통신 단말은, 송수신 유닛과, 송신 엔터티로부터 송신된 프리앰블 및 하나 이상의 데이터 블록들 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록의 수신에 오류가 발생함을 결정하고, 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 송신 엔터티로부터 수신되는 동안 상기 오류가 발생된 데이터 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호를 상기 송신 엔터티로 송신하도록 상기 송수신 유닛을 제어하는 처리유닛을 포함하고, 여기서, 상기 미리 설정된 신호는 비트 동기화를 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스이고, 상기 송신 엔터티로부터 송신된 하나의 데이터 블록이 송신되는 간격 동안 상기 송신 엔터티로 송신되고 상기 비트 동기화를 위해 상기 송신 엔터티에서 데이터 블록에 추가됨을 특징으로 한다.
또한 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템의 단말에서 데이터를 수신하는 방법은, 송신 엔터티로부터 송신된 프리앰블 및 하나 이상의 데이터 블록들 중 적어도 하나를 수신하는 과정과, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록의 수신에 오류가 발생함을 결정하는 과정과, 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 송신 엔터티로부터 수신되는 동안 상기 오류가 발생된 데이터 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호를 송신하는 과정을 포함하고, 여기서, 상기 미리 설정된 신호는 비트 동기화를 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스이고, 상기 송신 엔터티로부터 송신된 하나의 데이터 블록이 송신되는 간격 동안 상기 송신 엔터티로 송신되고 상기 비트 동기화를 위해 상기 송신 엔터티에서 데이터 블록에 추가됨을 특징으로 한다.
도 1은 본 개시가 적용되는 통신 시스템에서 Positive ACK 프로토콜을 이용하여 신호를 송수신하는 방법의 일 예를 나타낸 도면,
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 엔터티와 수신 엔터티 각각에 포함되는 송수신 장치를 간략히 나타낸 도면,
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 송수신 장치의 수신 유닛에 포함된 CDR의 구성의 일 예를 나타낸 도면,
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티(210)에서 Bark 신호를 수신하는 경우의 스펙트럼 변화의 일 예를 나타낸 도면,
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 송수신 장치의 각 유닛에서 출력되는 신호의 일 예를 나타낸 도면,
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티에서 신호를 송수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 수신 엔터티에서 신호를 송수신하는 방법을 나타낸 도면,
도 9은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티 및 수신 엔터티에서 신호를 송수신하는 일 예를 나타낸 도면,
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티와 수신 엔터티에서 관리하는 버퍼의 입출력에 대한 예를 나타낸 도면,
도 11은 종래 신호 송수신 방법과 본 개시의 실시 예에 따른 신호 송수신 방법의 결과를 비교한 그래프.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명의 주요한 요지는 통신 시스템에 포함된 송수신 장치는 제어 신호의 수신 여부를 고려하여 하나의 프리엠블과 복수의 데이터 블록을 포함하는 데이터 프레임을 상대 무선 통신 단말로 송신하고, 상기 송신 유닛에 의해 상기 데이터 프레임이 송신되는 상태에서 안테나를 통해 수신한 신호로부터 상기 제어 신호를 검출하는 것이다.
이를 위해 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치 및 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 신호 송수신 장치 및 방법은 모든 통신 시스템에 적용될 수 있으나, 고속으로 통신을 수행해야 하는 통신 시스템(일 예로, 근접 통신을 지원하는 무선 통신 시스템)에서 더욱 효율적으로 적용될 수 있다. 그리고 상기 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 장치는 무선 통신 단말임을 특징으로 한다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 신호를 송수신하는 방법을 보이고 있다. 여기서, 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템은 데이터 블록의 송수신을 확인하기 위하여, Negative ACK 프로토콜을 사용함을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 송신 엔터티(210)는 데이터 프레임(Data Frame)을 송신할 때, 프리앰블(Preamble) 신호과 복수 개의 데이터 블록(Data0~DataN)을 연속하여 수신 엔터티(230)로 송신한다(250). 그러면, 상기 수신 엔터티(230)에서는 송신 엔터티(210)로부터 송신된 데이터 블록의 수신에 대하여 오류가 발생되었는지 확인하고, 오류가 발생된 경우 응답을 나타내는 제어 신호를 송신 엔터티(210)로 송신한다(270). 여기서, 상기 제어 신호는 특정 주기 신호를 가지며, 이하 바크(Bark) 신호라 정의하여 설명하기로 한다.
이때, 상기 송신 엔터티(210)는 Bark 신호가 언제 송신될 지의 여부에 대하여 알 수 없기 때문에, 데이터 프레임에 포함된 데이터 블록을 연속하여 수신 엔터티(230)로 송신한다. 따라서, 상기 송신 엔터티(210)는 데이터 블록을 송신함과 동시에 수신 엔터티(230)로부터 상기 송신한 데이터 이전에 송신된 데이터 블록에 대한 Bark 신호를 수신하게 된다. 그리고 상기 송신 엔터티(210)가 수신 엔터티(230)로부터 송신된 Bark 신호를 검출하면, 상기 이전에 송신된 데이터 블록의 수신에 대한 오류가 발생되었다고 판단한다. 따라서 송신 엔터티(210)는 이전에 송신된 데이터 블록을 재송신한다. 상기 송신 엔터티(210)에서 Bark 신호를 검출하는 방법은 하기 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 상기 Bark 신호는 수신 엔터티(230)에서 인-밴드(In-Band)를 통해 송신 엔터티(210)로 송신하는 특정 신호이다. 그리고 상기 Bark 신호는 비트(Bit) 동기화를 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않고, 데이터 프레임이 아닌 단순한 주기를 갖는 서명(Signature) 또는 시퀀스(Sequence)임을 특징으로 한다.
상기 송신 엔터티(210)와 수신 엔터티(230) 각각은 본 개시의 실시 예에 따라 신호를 송수신하기 위하여, 도 3과 같은 신호 송수신 장치를 포함한다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 통신 시스템에서 송신 엔터티와 수신 엔터티 각각에 포함되는 송수신 장치를 간략히 보이고 있다. 여기서, 상기 송신 엔터티와 수신 엔터티 각각은 무선 통신 단말에 해당된다.
도 3을 참조하면, 송수신 장치는 데이터 블록 또는 Bark 신호를 송신하는 송신 유닛(310)과, 안테나를 통해 데이터 및 Bark 신호 중 적어도 하나의 신호를 수신하여 Bark 신호를 검출하는 수신 유닛(350)을 포함한다.
이때, 상기 송수신 장치가 송신 엔터티(210)에 포함되는 경우, 송신 유닛(310)은 데이터 블록을 송신하고, 수신 유닛(350)은 데이터 블록 및 Bark 신호를 수신하여 Bark 신호만을 검출할 수 있다. 그리고 상기 송수신 장치가 수신 엔터티(230)에 포함되는 경우, 수신 유닛(350)은 데이터를 수신하고, 송신 유닛(310)은 상기 수신된 데이터 블록의 오류 발생 여부에 따라 Bark 신호를 송신할 수 있다.
상기 송신 유닛(310)은 신호 생성부(311), 다중화기(multiplexer, 317), 위상 고정 루프기(phase locked loop, PLL, 321), 곱셈기(multiplier, 319), 저잡음 증폭기(Low noise amplifier, LNA, 323) 및 송신 안테나(325)를 포함한다. 여기서, 상기 신호 생성부(311) 및 다중화기(317)는 제어부와 같은 적어도 하나의 프로세스로 구성될 수 있고, 상기 PLL(321), 곱셈기(319), LNA(323) 및 송신 안테나(325)는 송신부와 같은 적어도 하나의 프로세스로 구성될 수도 있다.
상기 송신 유닛(310)에 포함된 상기 신호 생성부(311) 및 다중화기(317)는 Bark 신호 및 데이터 블록 중 적어도 하나의 신호를 출력한다. 상세하게, 상기 신호 생성부(311)는 타이머(313)와 신호 생성기(315)를 포함한다. 상기 타이머(313)는 수신 유닛(350)이 데이터를 수신하는 시점을 예측하고, 상기 예측된 시점을 Bark 신호를 송신할 시점으로 결정한다. 일 예로, 상기 타이머(313)는 프리앰블 신호와 데이터 블록이 변경되는 구간에서는 Bark 신호가 송신되지 않고 하나의 데이터 블록이 송신되는 구간에 Bark 신호도 송신되도록 Bark 신호의 송신 시점을 결정할 수 있다. 그리고 상기 타이머(313)는 상기 결정된 시점에 Bark 신호가 송신될 수 있도록, Bark 신호의 출력을 제어하는 제어 신호를 다중화기(317)에 입력한다. 상기 신호 생성기(315)는 데이터 블록의 수신에 오류가 발생되었는지를 판단하여, 오류가 발생된 경우 Bark 신호를 생성한다. 이때, 상기 신호 생성기(315)는 수신 유닛(350)의 구조에 따라 다른 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 신호 생성기(315)는 수신 유닛(350)이 디지털 방식으로 Bark 신호를 검출할 수 있도록 구성된 경우 상기 Bark 신호를 시퀀스 신호 또는 저주파 주기 신호로 생성할 수 있다. 다른 예로, 상기 신호 생성기(315)는 수신 유닛(350)이 아날로그 방식으로 Bark 신호를 검출할 수 있도록 구성된 경우 간섭(interference) 신호를 측정할 수 있는 주기 신호를 생성할 수 있다.
상기 다중화기(317)는 타이머(313)로부터 입력받은 제어 신호에 따라 데이터 블록 및 Bark 신호 중 하나의 신호를 곱셈기(319)로 전달한다.
상기 PLL(321), 곱셈기(319), LNA(323) 및 송신 안테나(325)는 상기 다중화기(317)로부터 전달받은 신호를 수신 엔터티(230)로 송신한다. 상세하게, 상기 곱셈기(319)는 PLL(321)로부터 전달받은 주파수 신호와 상기 다중화기(317)로부터 전달받은 신호를 곱하고, 곱한 결과를 LNA(323)로 전달한다. 그러면, 상기 LNA(323)는 상기 곱셈기(319)로부터 전달받은 신호를 증폭하여 송신 안테나(325)를 통해 수신 엔터티(230)로 송신한다.
도 3에서 수신 유닛(350)은 수신 안테나(351), LNA(323), 클락 및 데이터 복구(Clock and Data Recovery : CDR)(355), 아날로그 디지털 변환부(Analog Digital Converter, ADC)(357), 디지털 제거부(363) 및 신호 검출부(369)를 포함한다. 여기서, 수신 유닛(350)은 실시 예에 따라서 상기 ADC(357) 및 디지털 제거부(363) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 상기 수신 안테나(351)와 LNA(323)는 수신부와 같은 적어도 하나의 프로세스로 구성될 수 있고, CDR(355), ADC(357), 디지털 제거부(363) 및 신호 검출부(369)는 제어부와 같은 적어도 하나의 프로세스로 구성될 수도 있다.
상기 수신 안테나(351)와 LNA(323)는 Bark 신호 및 데이터 블록 중 적어도 하나의 신호를 수신한다. 이때, 상기 Bark 신호는 상대측 엔터티로부터 수신될 수 있고, 상기 데이터는 상대측 엔터티로부터 수신되거나 또는 내부 송신 유닛(310)으로부터 입력받을 수 있다.
상세하게, 상기 LNA(353)은 수신 안테나(351)를 통해 수신된 Bark 신호 및 데이터 중 적어도 하나의 신호를 CDR(355)로 전달한다.
상기 CDR(355), ADC(357), 디지털 제거부(363) 및 신호 검출부(369)는 상기 LNA(353)로부터 전달받은 신호에서 송신 유닛(310)의 다중화기(317)로부터 출력된 신호를 제거하여 Bark 신호를 검출한다. 상세하게, 상기 CDR(355)은 LNA(353)로부터 전달받은 신호에 포함된 비트(bit)를 동기화한다. 이때, 상기 CDR(355)은 Bark 신호는 저주파 신호이므로 송신되는 데이터에 대해서만 비트 동기화를 수행할 수 있다. 일 예로, 본 개시의 실시 예에 따른 수신 유닛(350)은 상대측 엔터티로부터 Bark 신호가 수신되면, Bark 신호와 동시에 송신 유닛(310)으로부터 데이터도 수신할 수 있다. 즉 상기 CDR(355)에는 Bark 신호와 데이터 블록이 동시에 입력될 수 있다. 이때, Bark 신호가 프리앰블을 포함하는 경우 데이터와 간섭이 발생하게 되므로, 수신 유닛(350)은 Bark 신호에 비트 동기화를 위한 프리앰블이 포함되어 있는 경우 신호를 정상적으로 수신할 수 없다. 따라서, 본 개시의 실시 예에서는 프리앰블을 포함하지 않는 저주파 신호인 Bark 신호를 이용한다. 이에 CDR(355)에서는 데이터 프레임에 포함된 프리앰블과 데이터에 대해서만 비트 동기화를 수행하고, Bark 신호에 대해서는 비트 동기화를 수행하지 않을 수 있다. 그리고 상기 CDR(355)은 비트 제거부(363) 또는 ADC(357)로 신호를 출력할 수 있다. 여기서, 상기 CDR(355)이 ADC(357)로 신호를 출력하는 실시 예는 하기 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
그리고 비트 조정기(359)는 송신 유닛(310)의 다중화기(317)로부터 데이터 블록을 전달받고, CDR(355)로부터 신호를 전달받는다. 상기 비트 조정기(359)는 상기 CDR(355)로부터 전달받은 신호에 지연이 발생되었을 수도 있으므로, 피드백 루프(Feedback Loop)를 이용하여 상기 다중화기(317)로부터 입력된 데이터(이하, 제1 신호)와 상기 CDR(355)로부터 전달받은 신호(이하, 제2 신호) 간의 비트 위치를 보정한다. 이에 상기 비트 조정기(359)는 서로 비트가 조정된 제1 신호 및 제2 신호를 가감기(361)로 전달한다. 상기 가감기(361)는 상기 비트 조정기(359)로부터 전달받은 제1 신호 및 제2 신호를 서로 감산하고, 감산된 신호를 LPF(365)로 전달한다. 여기서, 상기 수신 유닛(350)이 상대 엔터티로부터 Bark 신호를 수신한 경우, 상기 감산된 신호는 Bark 신호일 수 있다.
상기 CDR에서 Bark 신호에 대한 비트 동기화는 수행하지 않았으므로, 가감기(361)로부터 전달받은 감산된 신호(즉, Bark 신호)에서 글리치(Glitch)가 발생될 수 도 있다. 그리고 상대측 엔터티에서 수신 유닛(350)에 Bark 신호를 송신할 때 무선 환경에 따라 잡음이 포함되어 있을 수도 있다. 따라서, 본 개시의 실시 예에서는 상기 Bark 신호에 포함된 Glitch 및 잡음 신호를 제거하기 위하여 LPF(365)를 이용한다. 즉, LPF는 상기 가감기(361)로부터 전달받은 감산된 신호에서 저주파 대역의 주파수 신호만을 통과시켜 신호 검출기(367)로 전달한다. 상기 신호 검출기(367)는 전달받은 신호에 따라서 Bark 신호에 해당하는 주기 신호를 검출한다. 여기서, 상기 신호 검출기(367)는 상관기로 구성되어 Bark 신호에 해당하는 주기 신호를 검출할 수 있다.
한편, 송신 엔터티(210)에서 Bark 의 검출을 온/오프(On/Off) 신호로만 검출할 경우, 수신 신호 세기(Received Signal Strength Indication : RSSI)나 CDR(355)에 포함된 전압 제어 발진기(Voltage Controlled Oscillator : VCO)에서 출력되는 간섭 신호로부터 Bark 신호를 검출할 수 있다. CDR(355)에서 출력되는 간섭 신호로부터 Bark 신호를 검출하는 방법의 일 예는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 송수신 장치의 수신 유닛에 포함된 CDR의 구성의 일 예를 보이고 있다.
도 4를 참조하면, CDR(355)은 PLL을 포함한다. 상기 PLL은 위상 비교기(401), LPF(403), 증폭기(405) 및 전압 제어 발진기(Voltage Control Oscillator)(407)를 포함한다.
상기 위상 비교기(401)는 입력된 신호의 주파수 및 위상과, VCO(407)로부터 전달받은 발진 주파수 및 위상을 비교하여 그 오차에 비례한 직류 전압을 발생한다. 그리고 상기 LPF(403) 및 증폭기(405)는 상기 발생된 오차 전압을 저역 필터링한 후 증폭하여 출력한다. 이에 따라 PLL은 입력된 신호의 주파수와 VCO(407)로부터 전달받은 주파수를 일치시키는 회로로, 입력된 신호의 주파수와 VCO(407)의 입력 전압은 비례관계를 가지게 된다.
만약 정상적으로 송신 엔터티(210)에서 수신 엔터티(230)로 데이터를 송신하는 도중에, 캐리어 주파수와 다른 주파수인 fc_bark의 주파수를 가지는 Bark 신호를 수신하게 되면, 도 5와 같이 입력되는 주파수에 간섭 신호가 포함되는 것처럼 스펙트럼이 변하게 된다.
상기 fc_bark 주파수는 다음과 <수학식 1>과 같은 관계로 정의할 수 있다.
<수학식 1>
fc_bark-fcarrier > Kvco*LSBADC
상기 <수학식 1>에서 fc_bark은 Bark 신호의 중심주파수를 의미하고, fcarrier는 정상 무선 신호의 중심주파수의미하고, Kvco는 VCO 전압 이득(Voltage Gain)을 의미하며, LSBADC는 ADC의 최소 비트에 대한 전압 진폭(Voltage Amplitude)를 의미한다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티(210)에서 Bark 신호를 수신하는 경우의 스펙트럼 변화의 일 예를 보이고 있다.
도 5에는 CDR(355)의 동작에 따른 VCO(407)의 입력 전압의 변화와 Bark 신호의 송신에 따른 전압 변화가 나타나있다. 이러한 전압 변화(주파수 스펙트럼의 변화)에 해당하는 신호는 상기 ADC(357)로 입력되어 디지털 신호로 변환된다. 따라서 신호 검출부(369)는 상기 변환에 의해 획득한 신호로부터 Bark 신호를 검출할 수 있다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 송수신 장치의 각 유닛에서 출력되는 신호의 일 예를 보이고 있다.
도 6에서(a)는 데이터 블록을 송수신하는 신호이고,(c)는 Bark 신호임을 가정한다. 만약 송신 엔터티(210)에 포함된 수신 유닛(350)에 Bark 신호가 송신되지 않은 경우, 디지털 제거부(363)는 다중화기(317)로부터 신호(a)를 전달으므로, 신호(a)에서 수신 안테나(351)로부터 수신된 신호(a)를 감산하여 신호(b)를 출력할 수 있다. 반면, 상기 송신 엔터티(210)에 포함된 수신 유닛(350)에 신호(c)가 송신되는 경우, 상기 수신 안테나(351)는 신호(a)와 신호(c)를 동시에 수신한다. 이 경우, 상기 디지털 제거부(363)는 수신 안테나에서 동시에 수신된 신호(a)와 신호(c)를 합산한 신호에서, 다중화기(317)로부터 전달받은 신호(a)를 감산하여 신호(d)를 출력할 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티에서 신호를 송수신하는 방법을 보이고 있다.
도 7을 참조하면, 송신 엔터티(210)의 송신 유닛(310)은 하나의 데이터 프레임에 포함된 데이터 블록을 연속하여 송신한다(701). 일 예로, 상기 송신 엔터티(210)는 제1 데이터 블록을 송신한 후, 제2 데이터 블록을 송신하고 있음을 가정한다.
그리고 수신 유닛(350)은 안테나를 통해 신호를 수신한다(703). 즉, 수신 유닛(350)은 안테나를 통해 송신 유닛(310)으로부터 제2 데이터 블록을 전달받고, 동시에 수신 엔터티(230)로부터 상기 제2 데이터 블록 이전에 송신된 제1 신호의 수신에 대한 Bark 신호를 수신한다.
그리고 수신 유닛(350)은 상기 수신된 신호에서 제2 데이터 블록을 제거한다(705). 이로부터 상기 수신 유닛(350)은 상기 수신된 신호에서 특정 주기를 갖는 Bark 신호만을 검출할 수 있다(707). 따라서, 송신 엔터티(210)의 송신 유닛(310)은 상기 제2 데이터 블록 이전에 송신된 제1 데이터를 재송신한다(709).
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 수신 엔터티에서 신호를 송수신하는 방법을 보이고 있다.
도 8을 참조하면, 수신 엔터티(230)의 수신 유닛(350)은 송신 엔터티(210)로부터 데이터 블록을 수신한다(801). 그리고 수신 엔터티(230)의 송신 유닛(310)은 상기 데이터 블록의 수신에 대한 오류가 발생되는지를 판단한다(803). 만약 상기 송신 유닛(310)은 상기 데이터 블록의 수신에 대한 오류가 발생되지 않은 경우 수신된 데이터 블록을 상위 계층으로 전달하고(813), 상기 데이터 블록의 수신에 대한 오류가 발생된 경우 Bark 신호를 생성한다(805). 이때, 상기 Bark 신호는 저주파 대역에서 특정 주기를 가지며, 프리앰블을 포함하지 않도록 생성된다.
그리고 상기 송신 유닛(310)은 상기 송신 엔터티(210)에서 다음 데이터 블록이 출력되는 시점과 동일한 시점에 상기 Bark 신호가 출력될 수 있도록 Bark 신호를 송신할 시점을 결정한다(807). 상기 송신 유닛(310)은 상기 결정된 시점에 상기 생성된 Bark 신호를 송신 엔터티(210)로 송신한다. 그리고 상기 수신 유닛(350)은 송신 엔터티(210)로부터 정상적으로 수신하지 못한 데이터 블록을 재수신한다(811).
도 9은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티(210) 및 수신 엔터티(230)에서 신호를 송수신하는 일 예를 보이고 있다.
도 9를 참조하면, 송신 엔터티(210)는 제1 데이터 프레임(901)에 포함된 프리앰블 신호(P) 및 복수 개의 데이터 블록(D0 내지 D16)을 연속하여 송신한다. 그리고 송신 엔터티(210)는 IFS와 핑(Ping) 구간을 고려하여 제2 데이터 프레임(901)을 송신한다. 이때, 상기 송신 엔터티(210)가 8번째 데이터 블록(D8)를 송신하였으나 수신 엔터티(230)에서 8번째 데이터 블록의 수신에 오류가 발생되었을 경우, 상기 송신 엔터티(210)는 9번째 데이터 블록(D9)를 송신하는 시점에 수신 엔터티(230)로부터 Bark 신호(900)를 수신할 수 있다. 그러면 상기 송신 엔터티(210)는 9번째 데이터 블록과 Bark 신호가 결합된 신호에서 상기 9번째 데이터 블록을 제거하여 Bark 신호만을 검출할 수 있다. 이에 따라 상기 송신 엔터티(210)는 9번째 데이터 이전에 송신된 8번째 데이터 블록의 수신에 오류가 발생되었음을 확인하고, 상기 8번?? 데이터 블록을 수신 엔터티(230)로 재송신할 수 있다.
도 10은 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티(210)와 수신 엔터티(230)에서 관리하는 버퍼의 입출력에 대한 예를 보이고 있다.
도 10을 참조하면, 송신 엔터티(210)는 수신 엔터티(230)로 첫번째 데이터 블록(Data 0)를 송신하고 두번째 데이터 블록(Data1)를 송신한 이후, Bark 신호가 수신되지 않으면, 버퍼에서 첫번째 데이터를 삭제한다(Buffer Clear). 그리고 상기 수신 엔터티(230)는 첫번째 데이터 블록(Data 0)의 수신에 대한 오류가 발생되지 않은 경우 상기 첫번째 데이터를 버퍼에 저장하고 있지 않고 바로 상위 계층으로 전달한다(Buffer-Out).
이후, 상기 송신 엔터티(210)는 제3 데이터 블록(Data2)를 송신함과 동시에 Bark 신호를 수신하는 경우, 제2 데이터 블록(Data 1)의 수신에 대한 오류가 발생되었다고 판단한다. 이에 상기 송신 엔터티(210)는 제2 데이터 블록(Data 1)와 제3 데이터 블록(Data 2)를 재송신하고(1005, 1007), 제4 데이터 블록(Data 3)를 송신한 시점에 Bark 신호가 수신되지 않으면 버퍼에서 제2 데이터를 삭제한다(1009). 그리고 수신 엔터티(230)는 제2 데이터 블록 내지 제4 데이터 블록(Data 1 내지 Data 3) 각각의 수신에 대한 오류가 발생지 않았다고 판단될 때마다 해당 데이터를 상위 계층으로 전달한다(1011 내지 1015).
따라서 본 개시의 실시 예에 따른 송신 엔터티(210)와 수신 엔터티(230)는 데이터 블록을 송신함과 동시에 Bark 신호를 수신하므로 작은 데이터 크기에서도 송신 효율을 높게 유지할 수 있고, 불필요한 데이터를 버퍼에 저장하지 않도록 하므로 송신 지연을 감소시키고 저전력으로 구현될 수 있다.
도 11은 종래 신호 송수신 방법과 본 개시의 실시 예에 따른 신호 송수신 방법의 결과를 비교한 그래프이다. 도 11은 데이터 크기에 따른 송신 효율을 나타낸 그래프로, 참조번호 1110은 본 개시의 실시 예에 따른 신호 송수신 방법을 적용한 경우의 그래프이고, 참조번호 1130은 종래 신호 송수신 방법을 적용한 경우의 그래프이다.
도 11에 나타난 바와 같이, 참조번호 1110의 그래프가 참조번호 1130의 그래프에 비하여, 데이터 크기가 작아도 높은 송신 효율을 나타냄을 확인할 수 있다.
이러한 송신 효율에 따라 본 개시의 실시 예에 따른 Bark 신호는 다중 단말(Multi Station)에서 송신을 요청(TX Request)하는 용도로 사용 할 수 있다. N개의 단말이 서로 통신하고 있을 때, 일반적으로 캐리어 센싱(Carrier Sensing) 방법을 사용한다. 하지만, 무선 채널(Air Channel)을 하나의 단말이 독점할 경우 다른 단말은 TX Request를 할 수 없다. 그러나 본 개시의 실시 예에서와 같이 하나의 단말이 데이터 블록을 송신하고 있을 때, 다른 단말이 Bark 신호에 ID를 포함하여 송신하면, Bark 신호를 검출한 단말들은 송신(TXing)을 멈추고 송신을 요청한 단말에게 송신 기회(Transmission Opportunity : TXOP)를 전달할 수 있다. 예를 들어 사물 인터넷(Internet of Things : IOT) 기기가 주기적으로 데이터 송신하고 싶을 때, 무선 채널의 사용 유무에 상관없이 우선순위(Priority)가 가장 높은 신호로 데이터를 송신할 수 있다. 이러한 방법은 IOT 기기의 구조 단순화와 소비전력 감소에 효과적이다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 통신 시스템의 단말에 있어서,
    하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호가 수신 엔터티로부터의 수신 신호에서 검출될 때까지 프리앰블과 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 상기 수신 엔터티로 송신하는 송신 유닛과,
    상기 송신 유닛에 의해 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 수신 엔터티로 송신되는 동안, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 상기 하나의 데이터 블록을 포함하며 상기 송신 유닛에서 생성된 디지털 송신 신호 및 안테나를 통해 상기 수신 엔터티로부터 수신한 수신 신호에 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호를 상기 비트 동기화된 수신 신호로부터 제거하여 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 수신 유닛을 포함하며,
    상기 미리 설정된 신호는 상기 비트 동기화 동작을 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스 신호이고, 상기 하나의 데이터 블록들이 상기 수신 엔터티로 송신되는 간격 동안 상기 수신 엔터티로부터 수신되고, 상기 비트 동기화 동작을 위해 상기 송신 유닛에서 상기 하나 이상의 데이터 블록들에 추가된 것임을 특징으로 하는 단말.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 유닛은,
    상기 수신 신호의 주파수 스펙트럼 변화를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출함을 특징으로 하는 단말.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수신 유닛은,
    상기 수신 엔터티로부터의 수신 신호의 상기 주파수 스펙트럼 변화에 대응하여 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하기 위한 전압 레벨을 제어하는 전압 제어 오실레이터(voltage controlled oscillator, VCO)와,
    상기 전압 제어 오실레이터에 의해 제어되는 상기 전압 레벨을 디지털 신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환부와,
    상기 아날로그/디지털 변환부에 의해 출력되는 상기 변환된 디지털 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 검출부를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 수신 유닛은,
    상기 수신 엔터티로부터의 수신 신호를 디지털 수신 신호로 변환하고, 상기 디지털 송신 신호를 이용하는 것에 의해 상기 변환한 디지털 수신 신호에서 상기 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 수신 신호로부터 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호를 제거하는 디지털 제거부를 더 포함하며,
    상기 검출부는 상기 디지털 제거부의 출력 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 단말.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출부는,
    상기 아날로그/디지털 변환부에 의해 출력되는 디지털 신호 또는 상기 디지털 제거부에 의해 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호가 제거된 디지털 수신 신호로부터 글리치(glitch) 또는 잡음(noise)을 제거하는 저역 통과 필터(low pass filter, LPF)를 포함함을 특징으로 하는 단말.
  7. 제1항에 있어서, 상기 송신 유닛은,
    상기 하나 이상의 데이터 블록들을 상기 수신 엔터티로 송신하는 중에, 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 것에 응답하여 상기 하나 이상의 데이터 블록들의 송신을 중단하고, 상기 검출된 미리 설정된 신호에 해당하는 적어도 하나의 데이터 블록을 재송신한 후, 상기 중단하였던 하나 이상의 데이터 블록들의 송신을 재개함을 특징으로 하는 단말.
  8. 통신 시스템의 단말에서 데이터를 송신하는 방법에 있어서,
    하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호가 수신 엔터티로부터의 수신 신호에서 검출될 때까지 프리앰블과 상기 하나 이상의 데이터 블록들을 상기 수신 엔터티로 송신하는 과정과,
    상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 수신 엔터티로 송신되는 동안, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 상기 하나의 데이터 블록을 포함하는 디지털 송신 신호 및 안테나를 통해 상기 수신 엔터티로부터 수신한 수신 신호에 비트 동기화 동작을 수행하고, 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호를 상기 비트 동기화된 수신 신호로부터 제거하여 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정과,
    상기 하나 이상의 데이터 블록들을 송신하는 동안, 상기 미리 설정된 신호를 검출하면 상기 하나 이상의 데이터 블록들의 송신을 중단하는 과정을 포함하며,
    상기 미리 설정된 신호는 상기 비트 동기화 동작을 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스 신호이고, 상기 하나의 데이터 블록들이 상기 수신 엔터티로 송신되는 간격 동안 상기 수신 엔터티로부터 수신되고, 상기 비트 동기화 동작을 위해 상기 단말에서 전송되는 상기 하나 이상의 데이터 블록들에 추가된 것임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정은,
    상기 수신 신호의 주파수 스펙트럼 변화를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정임을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정은,
    상기 수신 신호의 상기 주파수 스펙트럼 변화에 대응하여 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하기 위한 전압 레벨을 제어하는 과정과,
    상기 제어에 따른 상기 전압 레벨을 디지털 신호로 변환하는 과정과,
    상기 변환된 디지털 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  11. 삭제
  12. 제8항에 있어서, 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정은,
    상기 수신 신호를 디지털 수신 신호로 변환하고, 상기 디지털 송신 신호를 이용하는 것에 의해 상기 변환한 디지털 수신 신호에서 상기 비트 동기화 동작을 수행하고 상기 비트 동기화된 디지털 수신 신호로부터 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호를 제거하는 과정과,
    상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호가 제거된 디지털 수신 신호를 기반으로 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 미리 설정된 신호를 검출하는 과정은,
    상기 변환된 디지털 신호 또는 상기 비트 동기화된 디지털 송신 신호가 제거된 디지털 수신 신호로부터 글리치(glitch) 또는 잡음(noise)을 제거하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 중단하였던 하나 이상의 데이터 블록들의 송신을 재개하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 데이터 송신 방법.
  15. 통신 시스템의 무선 통신 단말에 있어서,
    송수신 유닛과,
    송신 엔터티로부터 송신된 프리앰블 및 하나 이상의 데이터 블록들 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록의 수신에 오류가 발생함을 결정하고, 상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 송신 엔터티로부터 수신되는 동안 상기 오류가 발생된 데이터 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호를 상기 송신 엔터티로 송신하도록 상기 송수신 유닛을 제어하는 처리유닛을 포함하고,
    여기서, 상기 미리 설정된 신호는 비트 동기화를 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스이고, 상기 송신 엔터티로부터 송신된 하나의 데이터 블록이 송신되는 간격 동안 상기 송신 엔터티로 송신되고 상기 비트 동기화를 위해 상기 송신 엔터티에서 데이터 블록에 추가됨을 특징으로 하는 단말.
  16. 제15항에 있어서, 상기 송수신 유닛은,
    각 데이터 블록이 수신 엔터티에 수신되는 시점을 고려하여 송신되는 상기 미리 설정된 신호의 송신 시점을 결정하고, 상기 결정된 송신 시점에서 상기 미리 설정된 신호를 송신함을 특징으로 하는 단말.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 미리 설정된 신호는 주기를 갖는 서명(signature) 신호 또는 시퀀스(sequence) 신호임을 특징으로 하는 단말.
  18. 통신 시스템의 단말에서 데이터를 수신하는 방법에 있어서,
    송신 엔터티로부터 송신된 프리앰블 및 하나 이상의 데이터 블록들 중 적어도 하나를 수신하는 과정과,
    상기 하나 이상의 데이터 블록들 중 하나의 데이터 블록의 수신에 오류가 발생함을 결정하는 과정과,
    상기 하나 이상의 데이터 블록들이 상기 송신 엔터티로부터 수신되는 동안 상기 오류가 발생된 데이터 블록의 부정적인 응답(negative acknowledgement)에 대한 미리 설정된 신호를 송신하는 과정을 포함하고,
    여기서, 상기 미리 설정된 신호는 비트 동기화를 위한 프리앰블 신호를 포함하지 않는 시퀀스이고, 상기 송신 엔터티로부터 송신된 하나의 데이터 블록이 송신되는 간격 동안 상기 송신 엔터티로 송신되고 상기 비트 동기화를 위해 상기 송신 엔터티에서 데이터 블록에 추가됨을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 미리 설정된 신호를 송신하는 과정은,
    각 데이터 블록이 수신 엔터티에 수신되는 시점을 고려하여 송신되는 상기 미리 설정된 신호의 송신 시점을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 송신 시점에서 상기 미리 설정된 신호를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 미리 설정된 신호는 주기를 갖는 서명(signature) 신호 또는 시퀀스(sequence) 신호임을 특징으로 하는 데이터 수신 방법.
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