KR20020076596A - 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법에 관한 것으로, 종래의 주파수 호핑을 이용한 블루투스 시스템은 에러가 발생한 패킷에 대해 ARQ를 이용한 재전송만을 요구할 뿐, 다른 패킷 전송시 상기 에러가 발생한 채널을 피하기 위한 아무런 동작을 수행하지 않음으로써, 다음 데이터 전송시에도 같은 주파수 채널에 의한 데이터 전송 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 소정의 트레이닝 기간동안 에러 발생 채널에 대한 정보를 수집하여, 그 에러 발생 채널을 제외한 나머지 채널에 의해서만 새로운 주파수 호핑 시퀀스를 구성한 후, 에러 발생시 상기 새로 구성된 호핑 시퀀스에 의해서 데이터를 전송함으로써, 에러 발생을 최소화하고 그에 따라 데이터 전송속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법{FREQUENCY HOPPING METHOD FOR BLUETOOTH SYSTEM}
본 발명은 블루투스 시스템에서 사용되는 주파수 호핑 기법에 관한 것으로, 특히 전송 에러가 발생하는 주파수 채널에 대한 정보를 수집한 후, 그 에러가 발생한 채널을 제외한 주파수 채널에 의해 호핑 시퀀스를 재구성하여 데이터를 전송할 수 있도록 하는 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법에 관한 것이다.
블루투스 시스템은 2.4GHz ISM(Instrumentation, Science, Medical) 밴드를 이용하는 무선 통신 시스템으로서, 모든 가전제품에 사용될 수 있으며 각 기기의 케이블을 대체하려는 목적에서 나온 통신 시스템이다.
현재는 1Mbps의 데이터 전송속도를 가지고 있으며, 1개의 마스터에 7개의 슬레이브가 동시에 통신이 가능하고, 음성 전송을 위해 사용되는 SCO(Synchronous connection-oriented)채널과, 데이터 전송을 위해 사용되는 ACL(Asynchronous Connection-less)채널이 있다.
여기서, SCO 패킷은 실시간 전송이 이루어져야 하기 때문에 ARQ(Automatic Repeat Request)를 수신할 필요가 없으며 ACL 패킷에 대해서만 ARQ를 수신한다.
또한, 마스터와 슬레이브 간에는 도1에 도시된 바와 같이 패킷 단위의 전송이 수행되며, 각 패킷에는 마스터와 클럭 정보 및 BD_ADDR(Bluetooth Device Address) 전송을 위한 패킷(FHS), 음성 전송을 위한 패킷(HV1, HV2, HV3), 데이터 전송을 위한 패킷(DM/DH) 등이 있다.
한편, 무선 채널 환경에서 주파수 호핑 방식은 DS(Direct Sequence) 방식에 비해 거리에 따른 파워의 차이에 의한 오류(Near-to-far problem)가 발생하지 않으므로 파워 컨트롤에 대한 영향을 적게 받으며, 또한 칩 레이트(Chip Rate)가 적은 특성이 있다.
이러한, 주파수 호핑 방식을 이용하는 블루투스 시스템에서는 1MHz 단위의 79개(또는 23개)의 주파수 호핑 채널을 사용하며, 한 피코넷(PICONET)에서 마스터와 슬레이브는 동일한 주파수 호핑 시퀀스를 갖는다.
도2는 주파수 호핑 방식을 이용한 일반적인 블루투스 시스템의 수신측에서의 ARQ 흐름을 설명하기 위한 순서도이다.
이에 도시된 바와 같이, 수신측 디바이스는 접근코드가 수신되면 그 헤더부분의 어드레스를 참조하여 자신을 액세스(Access)하는 신호인지 아닌지를 판단하여(S11), 아닐 경우에는 패킷 수신을 거부하고(S21) 'NAK(Negative Acknowledge)'신호를 출력하며(S24), 자신을 액세스하는 신호일 경우에는 피코넷(Piconet) 범위의 어드레스(Active member address)인가를 판단한다(S12).
이에 따라, 피코넷 범위의 어드레스가 아니면 ARQ는 별 의미가 없기 때문에 그 전단계의 ARQ(Previous ARQN)를 그대로 출력한다(S21).
그러나, 피코넷 범위의 어드레스일 경우에는 다시 ACL 패킷인가를 판단하여(S13) 아니면 즉시 받아들이고(S17), ACL 패킷인 경우 새로운 패킷인가를 판단하여(S14) 아니면 무시하고(Ignore Payload)(S19) 'ACK'신호를 출력하며(S22), 새로운 패킷인 경우에는 에러체크를 수행한다(S15).
이에 따라, 에러가 없을 경우에는 그 패킷을 받아들이고(S19), ACK 신호를 출력한다(S22). 물론 상기 수신된 패킷은 이제 구(舊)패킷이 되는 것이다(S16).
도3은 종래 블루투스 시스템에 있어서, 송신측에서의 패킷 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이에 도시된 바와 같이 전송할 패킷이 ACL 패킷이 아닐 경우(즉, SCO 패킷일 경우)에는(S41) ARQ 수신여부에 관계없이 항상 새로운 패킷을 전송하고(S46), 만약 전송하고자 하는 패킷이 ACL 패킷일 경우에는 ACK 신호가 수신되었는지를 판단하여(S42) ACK 신호가 수신되지 않으면 플러쉬(Flush) 타임 이내에서 패킷을 재전송하고(S43, S45), 플러쉬 타임을 초과하면 그 패킷을 포기하고 새로운 패킷을 전송한다(S46).
물론, ACK 신호를 수신한 송신측은 전송 시퀀스 넘버(SEQN)를 반전시킴으로써(S44) 새로운 패킷이 전송되는 것을 인지할 수 있게 된다.
상기와 같이 블루투스 시스템에서는 데이터 패킷 송신시 수신측으로부터 전송된 ARQ신호에 따라 ACK신호일 경우에는 새로운 패킷을 전송하지만, NAK신호일 경우에는 보냈던 패킷을 재전송하도록 되어 있다.
이와 같이, 종래의 주파수 호핑을 이용한 블루투스 시스템은 에러가 발생한 패킷에 대해 ARQ를 이용한 재전송만을 요구할 뿐, 다른 패킷 전송시 상기 에러가 발생한 채널을 피하기 위한 아무런 동작을 수행하지 않음으로써, 다음 데이터 전송시에도 같은 주파수 채널에 의한 데이터 전송 에러가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 트레이닝 기간동안 ARQ에 의해 재전송이 요구된 채널에 대한 정보를 수집하여, 다음 패킷 전송시에는 에러가 없는 채널에 의해 호핑 시퀀스를 재구성하고, 그 재구성된 호핑 시퀀스에 의해서 데이터를 전송할 수 있도록 하는 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 블루투스 시스템의 마스터와 슬레이브간 패킷 단위 전송방법을 설명하기 위해 보인 예시도.
도 2는 주파수 호핑 방식을 이용한 일반적인 블루투스 시스템의 수신측에서의 ARQ 흐름을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 종래 블루투스 시스템에 있어서, 송신측에서의 패킷 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 본 발명에 의한 주파수 호핑 시퀀스를 결정하는 방법과 종래의 주파수 호핑 시퀀스를 결정하는 방법을 비교 설명하기 위해 보인 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 블루투스 시스템에 있어서, 송신측에서의 패킷 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 호핑 방식에 의해 데이터를 전송하는 블루투스 시스템에 있어서, 마스터측이 슬레이브측으로 데이터 패킷을 전송한 후 그에 대해 수신된 응답신호가 'NAK(Negative Acknowledge)' 신호이면 에러가 발생된 것으로 판단하여 그 채널 정보를 저장하는 제1단계와; 상기 에러가 플러쉬 타임 이내에서 트레이닝 기간 이내에 발생할 경우 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 패킷 재전송을 수행하고, 트레이닝 기간 이후에 발생할 경우 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해 패킷 재전송을 수행하는 제2단계와; 상기 패킷 전송후 수신된 응답신호가 'ACK(Acknowledge)'일 경우 트레이닝 기간 중이면 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 새로운 패킷을 전송하고, 트레이닝 기간 이후에는 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해 새로운 패킷을 전송하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
일단, 본 발명은 소정 트레이닝 기간동안 전송에러가 발생되는 주파수 채널에 대한 정보를 수집하고, 트레이닝이 완료되면 상기 수집한 정보에 의해 에러없는 채널에 의해서만 새로운 호핑 시퀀스를 구성하고, 그 재구성된 주파수 호핑 시퀀스를 이용하여 데이터를 전송한다.
도4는 본 발명에 의한 주파수 호핑 시퀀스를 결정하는 방법과 종래의 주파수 호핑 시퀀스를 결정하는 방법을 비교 설명하기 위해 보인 예시도이다.
먼저, 도4의 (a)는 종래의 주파수 호핑 시퀀스 결정방법을 설명하기 위한 것으로, 종래에는 79개의 주파수 호핑 채널에 대해서 에러가 자주 발생하는 채널에 대한 구분없이 모든 주파수 채널을 0,2,4,…, 76,78,1,3,5,…,75,77의 순으로 나열한 후, 32개의 주파수 채널을 하나의 세그먼트로 설정하였다.
이렇게 하면, 각 세그먼트는 64MHz로 확산(Spreading)하는 것과 동일한 효과를 얻게 된다.
다음, 도4의 (b)는 본 발명에 의한 주파수 호핑 시퀀스 결정방법을 설명하기 위한 것으로, 종래와 달리 에러가 발생한 주파수 호핑 채널(실시예에서는 2,4,3...)을 제외한 나머지 채널에 의해서만 세그먼트를 구성하도록 한다.
이에 따라, 본 발명은 종래에 비해 에러에 더 강한 효과를 얻게 된다.
도5는 본 발명에 의한 블루투스 시스템에 있어서, 송신측에서의 패킷 전송 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
이에 도시한 바와 같이 패킷 전송후 수신된 응답신호가 'NAK' 신호이면 그 주파수 채널에 에러가 발생한 것을 의미하는 것으로, 그 에러가 발생한 주파수 채널을 저장하고(S61, S62), 상기 발생된 에러가 플러쉬 타임 이내이면(S63) 다시 트레이닝(Training) 기간인지를 판단한다(S64).
이에 따라, 플러쉬 타임 이내이면서 트레이닝 기간일 경우에는 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해(S65) 패킷 재전송을 수행하고(S67), 플러쉬 타임 이내이지만 트레이닝 기간이 아닐 경우에는 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해(S66) 패킷 재전송을 수행한다(S67).
다음, 패킷 전송후 수신된 응답신호가 'ACK'일 경우나 또는 'NAK'가 수신되어 플러쉬 타임을 초과할 경우에는 다시 트레이닝 기간인지 여부를 판단하여(S69), 트레이닝 기간 중이면 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해(S70) 새로운 패킷을 전송하고(S72), 트레이닝 기간이 지났을 경우에는 상기 트레이닝 기간 동안에 검출된 에러 채널을 제외하여 구성한 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해(S71) 새로운 패킷을 전송한다(S72).
여기서, 트레이닝은 에러가 발생하는 주파수 호핑 채널에 대한 정보를 저장하기 위한 기간으로서, 새로운 주파수 호핑 시퀀스를 재구성하기 위한 에러정보 수집 과정이다.
따라서, 트레이닝(Tranining) 기간 동안에는 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 데이터 패킷을 전송하며, 그 기간동안 수집된 에러발생 채널 정보를 이용하여 주파수 호핑 시퀀스를 재구성하고, 트레이닝이 끝나면 상기 에러발생 채널을 제외하여 새롭게 재구성된 주파수 호핑 시퀀스를 통해 데이터 전송 및 재전송이 이루어지도록 한다.
즉, 종래의 경우에는 에러가 자주 발생되는 채널을 이용해 데이터를 전송함으로써, 연속 에러가 발생할 경우 패킷 재전송 이외에는 별다른 대책이 없었으나, 본 발명에서는 에러가 발생되지 않는 채널만으로 구성된 새로운 호핑 시퀀스에 의해 패킷을 재전송 하거나, 다음의 새로운 패킷을 전송함으로써 에러 발생을 방지하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법은 소정의 트레이닝 기간동안 에러 발생 채널에 대한 정보를 수집하여, 그 에러 발생 채널을 제외한 나머지 채널에 의해서만 새로운 주파수 호핑 시퀀스를 구성한 후, 에러 발생시 상기 새로 구성된 호핑 시퀀스에 의해서 데이터를 전송함으로써, 에러 발생을 최소화하고 그에 따라 데이터 전송속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 주파수 호핑 방식에 의해 데이터를 전송하는 블루투스 시스템에 있어서, 마스터측이 슬레이브측으로 데이터 패킷을 전송한 후 그에 대해 수신된 응답신호가 'NAK(Negative Acknowledge)' 신호이면 전송 에러가 발생된 것으로 판단하여 그 채널 정보를 저장하는 제1단계와; 상기 에러가 플러쉬 타임 이내에서 트레이닝 기간 이내에 발생할 경우 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 패킷 재전송을 수행하고, 트레이닝 기간 이후에 발생할 경우 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해 패킷 재전송을 수행하는 제2단계와; 상기 패킷 전송후 수신된 응답신호가 'ACK(Acknowledge)'일 경우 트레이닝 기간 중이면 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 새로운 패킷을 전송하고, 트레이닝 기간 이후에는 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해 새로운 패킷을 전송하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전송 에러가 플러쉬 타임을 초과해서 발생할 경우에는 그 에러발생 패킷을 포기한 후, 트레이닝 기간 이내에서는 기존의 주파수 호핑 시퀀스에 의해 다음의 새로운 패킷을 전송하고, 트레이닝 기간 이후에는 새로운 주파수 호핑 시퀀스에 의해 다음의 새로운 패킷을 전송하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 새로운 주파수 호핑 시퀀스는 'NAK' 응답신호 수신시 저장되었던 호핑 채널을 제외한, 나머지 에러가 발생되지 않았던 채널만으로 구성한 것을 특징으로 하는 블루투스 시스템의 주파수 호핑 방법.
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