KR20040051712A - 근거리 무선통신 시스템에서의 인콰이어리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 근거리 무선통신 시스템에서 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법에 있어서, 상기 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 제1 인콰이어리 신호를 수신하면 상기 수신된 신호의 수신강도에 따라 최대 랜덤 엑세스 구간을 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간들로 나누는 제1 과정과, 상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하는지 판단하는 제2 과정과, 상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하면 제2 인콰이어리 신호가 수신되는지 판단하는 제3 과정과, 상기 제2 인콰이어리 신호가 수신되면 인콰이어리 응답신호를 상기 마스터 장치로 전송하는 제4 과정으로 이루어진다.

Description

근거리 무선통신 시스템에서의 인콰이어리 방법{INQUIRY METHOD IN BLUETOOTH SYSTEM}
본 발명은 근거리 무선통신 시스템에서의 인콰이어리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선으로 데이터를 송수신하는 근거리 무선통신 시스템에서 마스터와 슬레이브간의 인콰이어리 방법에 관한 것이다.
요즈음 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 근거리 무선통신 시스템으로서 블루투스(bluetooth) 시스템이 많이 이용되고 있다. 블루투스는 음성데이터, 비디오데이터와 같은 정보를 10 내지 100m내의 거리에서 무선으로 최대 1Mbps 속도로 전송할 수 있는 통신기술이다.
블루투스 통신 방식에 의해 상호 통신을 수행하는 블루투스 기기는 주파수 동기를 맞추기 위해 통신 초기에 인콰이어리(Inquiry)를 수행한다. 인콰이어리란 전송 거리 내에 위치한 블루투스 기기들을 조회하여 각 기기들로부터 여러 가지 정보를 수집하는 과정이다. 블루투스 기기는 상기 인콰이어리와 같은 동작 수행을 통해 통신이 가능한 연결상태를 구성할 수 있다. 이때, 블루투스 기기는 그 역할에 따라 마스터(master)와 슬레이브(slave)로 설정되어 통신을 수행하게 된다. 이러한 과정을 통해 설정된 마스터(master)는 통상적으로 최대 7개의 슬레이브와 데이터 송수신을 수행할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 마스터와 슬레이브 사이의 인콰이어리 과정을 나타내는 신호 흐름도이다. 도 1에서 참조번호 100는 마스터를 나타내며 상기 마스터(100)는 호스트(110)와 호스트 콘트롤러(112)로 구성될 수 있다. 상기 호스트(110)와 호스트 콘트롤러(112)는 통신 인터페이스를 통해 연결된다.
이하 도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 무선통신 시스템에서의 인콰이어리 방법을 설명한다. 하기 설명될 인콰이어리 방법은 국제 표준으로 공지된 기술이다. 호스트(110)는 인콰이어리 과정을 수행하기 위해 도 1의 10단계에서 호스트 콘트롤러(112)에게 인콰이어리 신호를 보낸다. 호스트 콘트롤러(112)는 인콰이어리 신호가 수신되면 도 1의 12단계에서 이에 응답하여 인콰이어리 상태임을 호스트(110)에게 알린 후 도 1의 14단계로 진행한다. 호스트 콘트롤러(112)는 인콰이어리 상태가 되면 도 1의 14단계에서 무선환경으로 인콰이어리 패킷을 계속해서 전송한다. 슬레이브(200)는 무선환경을 통해 상기 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있다. 첫번째 인콰이어리 패킷이 수신되면 슬레이브(200)는 도 1의 16단계에서 0~1023슬롯(slot)의 랜덤 엑세스(randome access)구간을 갖는다. 슬레이브(200)는 0~1023슬롯의 랜덤 엑세스 구간 경과 후에 도 1의 18단계에서 호스트 콘트롤러(112)에서 전송되는 다음 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있다. 만약 랜덤 엑세스 구간 경과 후 인콰이어리 패킷을 수신하게 되면 즉, 두 번째 인콰이어리 패킷을 수신하면 슬레이브(112)는 도 1의 20단계로 진행한다. 슬레이브(112)는 도 1의 20단계에서 FHS(Frequency Hop sychronization) 패킷을 무선환경을 통해 마스터(100)의 호스트 콘트롤러(112)로 전송한다. FHS 패킷은 마스터(100)와 슬레이브(200) 간에 즉, 서로 다른 블루투스 장치들 간에 주파수를 동조하기 위한 정보들을 전달하기 위해 사용되는 패킷이다. 호스트 콘트롤러(112)는 슬레이브(200)로부터 전송된 FHS 패킷을 수신하면 도 1의 22단계에서 호스트(110)에게 FHS 패킷 수신을 알리는 인콰이어리 응답을 한다. 호스트 콘트롤러(112)로부터 인콰이어리 응답이 있으면 호스트(110)는 도 1의 24단계에서 호스트 콘트롤러(112)에게 인콰이어리 취소에 대응된 신호를 전송한다. 호스트(110)로부터 인콰이어리 취소에 대응된 신호에 따라 호스트 콘트롤러(112)는 도 1의 26단계에서 슬레이브(200)로 인콰이어리 패킷 전송을 중단한다. 그리고 나서 호스트 콘트롤러(112)는 도 1의 28단계에서 호스트(110)로 인콰이어리 종료에 대응된 신호를 보낸다. 이에 따라 마스터(100)는 인콰이어리 과정을 종료하게 된다.
전술한 바와 같은 종래 기술에서의 마스터(100)와 슬레이브(200)간의 인콰이어리 과정에 따르면 슬레이브(200)는 랜덤 엑세스 구간(0~1023 슬롯)을 한번만 사용할 수 있다. 또한, 슬레이브(200)는 랜덤 엑세스 구간(0~1023 슬롯) 후, 마스터(100)로부터 송신되는 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있는 기회도 한번으로 고정되어있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 슬레이브(200)는 랜덤 엑세스 구간 이후에 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있는 기회가 제한되어져 있기 때문에 정확히 한번에 인콰이어리 과정을 수행해야 한다. 만약, 슬레이브(200)가 랜덤 엑세스 구간 이후에 인콰이어리 패킷을 수신하지 못한다면 마스터(100)와 슬레이브(200)간의 동기를 맞추기 위한 인콰이어리가 다시 처음부터 이루어져야 한다. 상기한 바와 같이 인콰이어리가 다시 처음부터 이루어지면 마스터(100)와 슬레이브(200)의 파워가 그만큼 더 소모되고, 블루투스 기기간에 무선연결을 설정함에 있어서 인콰이어리를 수행하기 위해서만 적어도 10초 이상의 긴 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 근거리 무선통신 시스템에서 무선연결을 설정함에 있어서 인콰이어리를 수행하는데 걸리는 시간을 줄이기 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 근거리 무선통신 시스템에서 마스터와 슬레이브 간의 인콰이어리 수행 시 수신강도를 이용하여 슬레이브의 랜덤 엑세스 구간을 효율적으로 나눔으로써 슬레이브가 랜덤 엑세스 구간 이후 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있는 확률을 증가시키고 인콰이어리를 수행하는데 걸리는 시간을 줄이기 위한 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 근거리 무선통신 시스템에서 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법에 있어서, 상기 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 제1 인콰이어리 신호를 수신하면 상기 수신된 신호의 수신강도에 따라 최대 랜덤 엑세스 구간을 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간들로 나누는 제1 과정과, 상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하는지 판단하는 제2 과정과, 상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하면 제2 인콰이어리 신호가 수신되는지 판단하는 제3 과정과, 상기 제2 인콰이어리 신호가 수신되면 인콰이어리 응답신호를 상기 마스터 장치로 전송하는 제4 과정으로 이루어진다.
도 1은 종래 기술에 따른 근거리 무선통신 시스템에서의 인콰이어리 방법을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터와 슬레이브의 블록 구성도
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터와 슬레이브 간의 인콰이어리 방법을 설명하기 위한 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인콰이어리 수행 시 슬레이브의 동작 제어 흐름도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마스터와 슬레이브의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 마스터(300)는 호스트(302)와 호스트 콘트롤러(304)로 구성될 수 있다. 상기 호스트(302)와 호스트 콘트롤러(304)는 통신 인터페이스(HCI:Host Controller Interface)를 통해 연결된다. 여기서 호스트(110)는 예컨대 노트북, 핸드폰, 프린터 등과 같은 각종 통신 단말기가 적용될 수 있다. 호스트 컨트롤러(304)는 호스트(110)로부터 요구된 신호를 처리하고, 무선환경을 통해 수신된 신호를 처리한다. 본 발명의 실시 예에 따르면 마스터(300)는 인콰이어리 패킷을 통해 자신의 구동 주파수를 무선환경 즉, 채널(공기(air))상으로 송출하는 인콰이어리를 수행한다. 한편, 슬레이브(350)들은 채널을 통해 상기 마스터(300)의 마스터(300)의 인콰이어리 패킷 즉, 구동 주파수를 수신받아 마스터(300)와 동기를 맞출 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따르면 슬레이브(350)는 마스터(300)로부터 전송된 인콰이어리 패킷 수신 시 수신강도를 계산하고 상기 수신강도를 이용한다. 따라서 마스터(300)와 슬레이브(350)간의 인콰이어리를 수행하는데 걸리는 시간을 줄이도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마스터와 슬레이브 간의 인콰이어리 과정을 나타내는 신호 흐름도이다.
이하 도 2 내지 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 마스터(300)와 슬레이브(350)간의 인콰이어리 과정을 설명한다. 호스트(300)는 인콰이어리 과정을 수행하기 위해 도 3의 30단계에서 호스트 콘트롤러(350)에게 인콰이어리 신호를 보낸다. 호스트 콘트롤러(304)는 인콰이어리 신호가 수신되면 도 3의 32단계에서 이에 응답하여 인콰이어리 상태임을 호스트(302)에게 알린 후 도 3의 34단계로 진행한다. 호스트 콘트롤러(304)는 인콰이어리 상태가 되면 도 3의 34단계에서 무선환경 즉 채널(공기)로 인콰이어리 패킷을 계속 전송한다. 슬레이브(350)는 무선환경을통해 상기 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있다. 첫번째 인콰이어리 패킷이 수신되면 슬레이브(350)는 도 3의 36단계에서 상기 수신된 인콰이어리 패킷의 수신강도(RSSI:Receive Signal Strength Indication)를 계산하고 도 3의 38단계로 진행한다. 슬레이브(350)는 도 3의 38단계에서 상기 계산된 수신강도에 따라 콘스탄트(constant)값을 결정한다. 예를 들면, 슬레이브(350)는 만약 상기 계산된 수신강도가 0dBm이면 콘스탄트값을 1로 결정하고, 계산된 수신강도가 -40dBm이면 콘스탄트값을 4로 결정할 수 있다. 또한, 수신강도가 -70dBm이면 콘스탄트값을 7로 결정할 수 있다. 상기한 바와 같이 콘스탄트값이 결정되면 슬레이브(350)는 도 3의 40단계에서 랜덤 엑세스 구간의 간격을 1023/콘스탄트값 슬롯으로 결정한다. 즉, 최대 랜덤 엑세스 구간(1023 슬롯)을 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간들(1023/콘스탄트값 슬롯)들로 나눈다. 예컨대 슬레이브(350)는 결정된 콘스탄트값이 5이면 상기 최대 랜덤 엑세스 구간인 1023 슬롯을 5개의 분할-랜덤 엑세스 구간들인 1023/5=200 슬롯들로 나눈다. 그리고 랜덤 엑세스 구간의 간격이 결정되면 슬레이브(350)는 도 3의 42단계로 진행하여 1023/콘스탄트값 슬롯 간격동안 랜덤 엑세스 구간을 소정횟수 만큼 반복하여 사용한다. 소정횟수는 1~콘스탄트값 이내의 횟수이다. 예컨대 콘스탄트값이 1이라면 슬레이브(350)는 1023/1=1023 슬롯의 분할-랜덤 엑세스 구간을 1번 사용할 수 있다. 한편, 콘스탄트값이 5라면 슬레이브(350)는 1023/5=200 슬롯의 분할 - 랜덤 엑세스 구간을 0~1023 슬롯간격 동안 5번 반복하여 사용할 수 있다. 슬레이브(350)는 상기한 바와 같은 0~1023/콘스탄트값 슬롯의 분할 - 랜덤 엑세스 구간을 소정횟수 만큼 사용 후 도 3의 44단계에서 호스트 콘트롤러(350)로부터 전송된 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있다. 슬레이브(350)는 인콰이어리 패킷을 수신하면 도 3의 46단계에서 FHS 패킷을 무선환경을 통해 마스터(300)의 호스트 콘트롤러(304)로 전송한다. FHS 패킷은 마스터(300)와 슬레이브(350) 간에 즉, 서로 다른 블루투스 장치들 간에 주파수를 동조하기 위한 정보들을 전달하기 위해 사용되는 패킷이다. 호스트 콘트롤러(304)는 슬레이브(350)로부터 전송된 FHS 패킷을 수신하면 도 3의 48단계에서 호스트(302)에게 FHS 패킷 수신을 알리는 인콰이어리 응답을 한다. 호스트 콘트롤러(304)로부터 인콰이어리 응답이 있으면 호스트(302)는 도 3의 50단계에서 호스트 콘트롤러(304)에게 인콰이어리 취소에 대응된 신호를 전송한다. 호스트(302)로부터 인콰이어리 취소에 대응된 신호에 따라 호스트 콘트롤러(304)는 도 3의 52단계에서 슬레이브(350)로 인콰이어리 패킷 전송을 중단한다. 그리고 나서 호스트 콘트롤러(304)는 도 3의 54단계에서 호스트(302)에 인콰이어리 종료에 대응된 신호를 보낸다. 이에 따라 마스터(300)는 인콰이어리 과정을 종료하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인콰이어리 수행 시 슬레이브(350)의 동작 제어 흐름도이다.
이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 상기한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 마스터(300)와 슬레이브(350)간의 인콰이어리 과정 수행 시 슬레이브(35)의 동작을 상세히 설명한다.
슬레이브(350)는 도 4의 400단계에서 첫 번째 인콰이어리 패킷이 수신되는지 판단한다. 만약 도 2의 34단계에서 도시된 바와 같이 마스터(300)로부터 첫번째 인콰이어리 패킷이 수신되면 슬레이브(350)는 도 4의 402단계로 진행하여 마스터(300)로부터 수신된 첫 번째 인콰이어리 패킷 신호의 수신강도를 계산한다. 수신강도는 슬레이브(350)에 수신되는 신호의 크기를 알 수 있는 값으로서 일반적으로 수신강도가 클 경우에는 수신신호의 수신 확률이 크다. 반면, 수신강도가 작을 경우에는 무선환경 등의 장애요인으로 인해 수신신호의 수신 확률이 작다. 수신된 첫 번째 인과이어리 패킷 신호의 수신강도를 계산하고 나면 슬레이브(350)는 도 4의 404단계로 진행한다. 슬레이브(350)는 도 4의 404단계에서 상기 계산된 수신강도의 크기에 따라 콘스탄트값을 결정한다. 상기 콘스탄트값은 1023 슬롯간격의 랜덤 엑세스 구간을 수신강도에 따라 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간으로 나누어 사용하기 위한 값으로써 인콰이어리 패킷 수신확률을 증가시킬 수 있다. 상기 콘스탄트 값은 인콰이어리 패킷 신호의 수신강도의 크기가 크면 작은 값으로 결정되고, 수신강도의 크기가 작으면 큰 값으로 결정된다. 예를 들면, 슬레이브(350)는 상기 계산된 수신강도가 0dBm이면 콘스탄트값을 1로 결정하고, 계산된 수신강도가 -40dBm이면 콘스탄트값을 4로 결정할 수 있다. 또한, 수신강도가 -70dBm이면 콘스탄트값을 7로 결정할 수 있다. 즉, 수신강도가 작을수록 무선환경 등의 장애요인으로 인해 수신신호의 수신확률이 작으므로 콘스탄트값은 크게 결정된다. 신호의 수신강도 크기에 따라 콘스탄트값을 결정하고 나면 슬레이브(350)는 도 4의 406단계에서 랜덤 엑세스 구간의 간격을 1023/콘스탄트값 슬롯으로 결정한다. 즉, 최대 랜덤 엑세스 구간 1023 슬롯을 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간들 1023/콘스탄트값 슬롯들로 나눈다. 예컨대 수신강도에 따라 결정된 콘스탄트값이 1이면 슬레이브(350)는 최대 랜덤 엑세스 구간인 023 슬롯을 1023/1=1023 슬롯의 하나의 분할 -랜덤 엑세스 구간으로 결정한다. 한편, 콘스탄트값이 5이면 슬레이브(350)는 최대 랜덤 엑세스 구간인 1023 슬롯을 5개의 1023/5=200 슬롯으로 나눈다. 즉, 슬레이브(350)는 콘스탄트값이 클수록 최대 랜덤 엑세스 구간을 여러개로 나눌 수 있다. 최대 랜덤 엑세스 구간을 하나 이상의 분할-랜덤 엑세스 구간들인 1023/콘스탄트값 슬롯들으로 결정하고 나면 슬레이브(350)는 도 4의 408단계에서 1023/콘스탄트값 슬롯동안 분할 - 랜덤 엑세스를 사용한다. 예컨대 슬레이브(350)는 미리 결정한 1023/5=200 슬롯동안 분할 - 랜덤 엑세스를 사용한다. 상기 분할 - 랜덤 엑세스를 1023/콘스탄트값 슬롯동안 사용하고 나면 슬레이브(350)는 도 4의 410단계에서 두번째 인콰이어리 패킷이 수신되는지 판단한다. 만약 두 번째 인콰이어리 패킷이 수신되면 슬레이브(350)는 도 4의 412단계에서 FHS패킷을 무선환경으로 송출한다. 한편, 두 번째 인콰이어리 패킷이 수신되지 않으면 슬레이브(350)는 도 4의 414단계로 진행하여 최대 랜덤 엑세스 구간인 1023슬롯이 초과되는지 판단한다. 상기 최대 랜덤 엑세스 구간이 초과되었으면 슬레이브(350)는 도 4의 416단계로 진행하여 인콰이어리를 재시도한다. 만약 최대 랜덤 엑세스 구간이 초과되지 않았으면 도 4의 408단계로 되돌아간다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 마스터와 슬레이브 간의 인콰이어리 과정 수행시 슬레이브는 인콰이어리 패킷의 수신강도를 이용하여 랜덤 엑세스 구간의 간격을 결정한다. 즉, 슬레이브는 수신강도를 이용하여 기존의 1023 슬롯만큼 사용하던 최대 랜덤 엑세스 구간을 하나 이상의 분할-랜덤 엑세스 구간들로 나누어 여러번 사용가능하게 한다. 따라서 슬레이브는 분할 - 랜덤 엑세스 구간(0~1023/콘스탄트값)후, 마스터로부터 송신되는 인콰이어리 패킷을 수신할 수 있는 기회를 늘릴 수 있다. 즉, 인콰이어리 패킷의 수신확률을 높일 수 있다. 이로 인해 마스터와 슬레이브간의 인콰이어리 과정에 걸리는 시간을 상당히 줄일 수 있고, 마스터와 슬레이브의 파워를 절약할 수 있으며 사용자의 동작 대기 시간을 줄일 수 있다.

Claims (6)

  1. 근거리 무선통신 시스템에서 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법에 있어서,
    상기 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 제1 인콰이어리 신호를 수신하면 상기 수신된 신호의 수신강도에 따라 최대 랜덤 엑세스 구간을 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간들로 나누는 제1 과정과,
    상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하는지 판단하는 제2 과정과,
    상기 분할 - 랜덤 엑세스 구간이 경과하면 제2 인콰이어리 신호가 수신되는지 판단하는 제3 과정과,
    상기 제2 인콰이어리 신호가 수신되면 인콰이어리 응답신호를 상기 마스터 장치로 전송하는 제4 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 과정 후,
    상기 제2 인콰이어리 신호가 수신되지 않으면 상기 최대 랜덤 엑세스 구간이 초과되는지 판단하는 제5 과정과,
    상기 최대 랜덤 엑세스 구간이 초과되지 않으면 제2 과정을 수행하는 제6 과정을 포함함을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 과정은,
    상기 슬레이브 장치가 상기 마스터로부터 제1 인콰이어리 신호를 수신하면 상기 수신된 신호의 수신강도에 따라 소정값을 결정하는 단계와,
    상기 최대 랜덤 엑세스 구간을 상기 소정값을 이용하여 하나 이상의 분할 - 랜덤 엑세스 구간으로 나누는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최대 랜덤 엑세스 구간은 1023슬롯임을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인콰이어리 신호는 인콰이어리 패킷임을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인콰이어리 응답 신호는 에프에이치에스 패킷임을 특징으로 하는 마스터 장치와 슬레이브 장치간의 인콰이어리 방법.
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