KR20100026913A - 통신환경 내에서 클리어 채널(Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ)을 탐색하는 방법 및 그 시스템. - Google Patents

통신환경 내에서 클리어 채널(Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ)을 탐색하는 방법 및 그 시스템. Download PDF

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Abstract

본 발명은 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 2.4GHz ISM 대역에서 채널간섭이 가장 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색하는 기법에 관한 것으로, 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법에 있어서, 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 상기 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 스펙트럼 센싱하여 판단하는 판단단계; 상기 판단단계에서 검출된 상기 적어도 하나 이상의 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널에 대한 정보를 근거로 상기 통신환경 내에서 상기 특정 무선통신시스템에 대한 채널 상태맵을 구성하는 구성단계; 및 상기 채널 상태맵을 근거로 상기 무선통신채널에 대한 클리어 채널을 선별하는 선별단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
스펙트럼 센싱, 인지무선, 에너지 검출, 특징 검출, 클리어 채널(clear channel), CCA(Clear Channel Assessment)

Description

통신환경 내에서 클리어 채널(Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ)을 탐색하는 방법 및 그 시스템.{The Scheme of The Clear Channel Search Using Spectrum Sensing in 2.4GHz ISM Band and thereof system}
본 발명은 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히, 본 발명은 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 2.4GHz ISM 대역에서 채널간섭이 가장 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 2.4GHz ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역은 비면허 대역으로서, 산업, 과학, 의료 등의 용도로 동일 주파수대역에 대하여 다수의 시스템들이 사용 중에 있으며 향후 더 많은 시스템 및 서비스들이 활용될 것으로 예상되는 주파수대역이다.
현재 2.4GHz ISM 대역에서 제시된 대표적인 무선통신시스템으로는 도 4와 같이, IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN, IEEE802.15.3 WPAN, IEEE802.15.1 Bluetooth, RFID 등으로 다수의 무선통신시스템이 제시되고 있다. 실제적으로 2.4GHz ISM 대역에서 많이 사용되는 시스템으로는 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN, IEEE802.15.1 Bluetooth 등으로 동종 시스템간의 채널간섭 뿐만 아니라 이종 시스템간의 채널간섭이 아주 심각하게 증가하고 있는 상황이다. IEEE802.11b/g WLAN과 IEEE802.15.4 WPAN의 경우 채널접속 방식으로 CSMA/CA 방식을 적용하고 있는데 데이터 전송을 위해 간섭이 작은 채널을 탐색하는 기능으로 CCA(Clear Channel Assessment) 기능이 있다. 그런데 이의 WLAN 및 WPAN의 CCA 기능은 자신의 통신신호에 해당하는 채널신호만을 측정하는 것으로 신호세기 및 신호검출에 의해 클리어 채널을 탐색하고 있다.
이러한 방법은 서비스영역에 WLAN, WPAN, Bluetooth, RFID 등의 무선통신시스템들 중에 단지 하나의 시스템만이 통신하는 경우에는 문제가 없으나, 두 개 이상의 무선통신시스템이 동시에 통신하는 경우 무선통신시스템들간의 채널간섭이 발생하고, 채널간섭을 유발하는 시스템의 주파수 채널 사용 정보를 모르게 되면 클리어 채널을 탐색할 수 없는 상황을 초래하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 자신의 통신신호에 대한 스펙트럼 센싱 뿐만 아니라 2.4GHz ISM 대역에서 통신하는 다른 무선통신시스템의 통신신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행하여 가장 간섭잡음이 작은 클리어 채널을 탐색하는 방안을 제안하고 있다.
본 발명에서는 2.4GHz ISM 대역에서 WLAN, WPAN, Bluetooth, RFID 등이 혼재 하여 통신하는 환경에서 WLAN 및 WPAN 시스템의 랜덤 채널접속을 위해 사용하고자 하는 통신채널을 설정함에 있어 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 가장 간섭이 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색하는 방안을 제안하고자 한다.
본 발명에서는 2.4GHz ISM 대역에서 스펙트럼 센싱하고자 하는 통신신호는 WLAN 및 WPAN 신호이고, 이의 통신신호를 센싱하여클리어채널을 탐색하고 이에 대한 정보를 WLAN의 AP(Access Point)와 WPAN의 PNC(Piconet Coordinator)에 전달하여 초기에 클리어 채널을 탐색하는 시간을 최소화 하고 간섭잡음이 가장 작은 클리어 채널을 탐색하고자 한다.
본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법은 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법에 있어서, 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 스펙트럼 센싱하여 판단하는 판단단계;판단단계에서 검출된 적어도 하나 이상의 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널에 대한 정보를 근거로 통신환경 내에서 특정 무선통신시스템에 대한 채널 상태맵을 구성하는 구성단계; 및 채널 상태맵을 근거로 무선통신채널에 대한 클리어 채널을 선별하는 선별단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
선별단계에 의해서 선별된 클리어 채널에 대한 정보를 특정 무선통신시스템으로 전송하는 전송단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
판단단계는, 스펙트럼 센싱 방식 중 에너지검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하는 에너지 검출 단계; 및 에너지 검출 방식에 의해서 판단되지 않은 무선통신채널에 대하여 스펙트럼 센싱 방식 중 특징검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하는 특징검출 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
판단단계는, 다수의 무선통신시스템 중에서 채널대역폭이 크거나 점유채널이 적은 순으로 무선통신시스템을 선택하는 것이 바람직하다.
구성단계는, 채널상태맵을 구성시 무선통신시스템에 대한 채널번호, 신호검출 여부 또는 신호세기를 포함하는 것이 바람직하다.
구성단계는, 채널상태맵을 구성시 무선통신채널 내에서 신호검출 여부를 근거로 해당 무선통신시스템에 대한 점유채널을 판단하는 것이 바람직하다.
통신환경은 2.4GHz ISM통신대역인 것이 바람직하다.
다수의 무선통신시스템은 WLAN 또는 WPAN을 포함하는 것이 바람직하다.
WLAN은 IEEE802.11b/g인 것이 바람직하다.
WPAN은 IEEE802.15.4인 것이 바람직하다.
전송단계는, 클리어 채널에 대한 정보를 WLAN 중 AP로 보내는 것이 바람직하다.
전송단계는, 클리어 채널에 대한 정보를 WPAN 중 PNC로 보내는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐 색하는 시스템은 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템에 있어서, 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 스펙트럼 센싱하여 판단하는 신호검출부; 판단단계에서 검출된 적어도 하나 이상의 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널에 대한 정보를 근거로 통신환경 내에서 특정 무선통신시스템에 대한 채널 상태맵을 구성하는 채널맵구성부; 및 채널 상태맵을 근거로 무선통신채널에 대한 클리어 채널을 선별하는 클리어 채널 선택부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
클리어채널 선택부에 의해서 선별된 클리어 채널에 대한 정보를 특정 무선통신시스템으로 전송하는 채널정보전송부; 를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 자신의 통신신호에 대한 스펙트럼 센싱 뿐만 아니라 2.4GHz ISM 대역에서 통신하는 다른 무선통신시스템의 통신신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행함으로써 가장 간섭잡음이 작은 클리어 채널을 탐색할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 2.4GHz ISM 대역에서 WLAN, WPAN, Bluetooth, RFID 등이 혼재하여 통신하는 환경에서 WLAN 및 WPAN 시스템의 랜덤 채널접속을 위해 사용하고자 하는 통신채널을 설정함에 있어 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 가장 간섭이 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2.4GHz ISM 대역에서 스펙트럼 센싱하고자 하는 통신신호는 WLAN 및 WPAN 신호이고, 이의 통신신호를 센싱하여클리어채널을 탐색하고 이에 대한 정보를 WLAN의 AP(Access Point)와 WPAN의 PNC(Piconet Coordinator)에 전달함으로써, 초기에 클리어 채널을 탐색하는 시간을 최소화 하고 간섭잡음이 가장 작은 클리어 채널을 탐색할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템을 도시한 블록도이고. 도 2는 본 발명에 다른 채널상태맵을 예시한 도표이고, 도 3은 2.4GHz ISM대역의 무선통신시스템에 대한 통신정보를 예시한 도표이다.
도 1을 참조하면, 도면부호 101은 다수 통신시스템들이 동일한 서비스 영역에 혼재되어 통신시스템들간에 주파수 간섭(채널 간섭)을 유발하고 동일 주파수를 동일 서비스 영역 및 동일 시간대에 사용으로 인하여 패킷충돌이 발생하는 상태를 나타낸다. 본 발명의 실시예에 따른 통신내역 내에서 클리어 채널을 탐색하는 시스템은 상술한 무선통신시스템들이 동일한 서비스 영역 내에 혼재되어 있는 경우 무선통신시스템들에서 이용되는 통신 주파수 간섭을 유발하는 통신환경에서 적용된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법이 적용되는 시스템은 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 무선통신시스템들 간에 동일한 주파수를 통해서 통신이 발생할 때 동일한 서비스영역 또는 동일 시간대에 통신함으로써 패킷의 충돌이 발생하는 통신 환경에서 스펙트럼 센싱을 이용한 클리어 채널을 선택하도록 적용된다.
본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법이 적용된 시스템은 신호검출부(102), 채널맵구성부(103), 클리어채널선택부(104), 채널정보전송부(105)를 포함하여 구성된다.
신호검출부(102)는 통신환경에서 무선통신시스템들에 의해서 점유되는 채널을 검출하는 역할을 수행하낟. 즉, 신호검출부(102)는 통신환경(101)에서 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하고 있기 때문에 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택한다. 그리고 신호검출부는 선택된 통신시스템에 의해서 점유된 채널에 대한 간섭 또는 충돌 여부를 판단한다.
여기서, 통신환경(101)은 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN, IEEE802.15.1 Bluetooth, 그리고 RFID 등의 통신시스템들이 동일한 서비스 영역에 혼재되어 이러한 통신시템들간에 주파수 간섭을 유발하고 동일 주파수를 동일 서비스 영역 및 동일 시간대에 사용으로 인하여 패킷충돌이 발생하는 상태이다.
또, ISM대역의 통신환경(101)은 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN, IEEE802.15.1 Bluetooth, RFID 등이 주로 서비스되고 있지만 이의 통신환경에서 주로 채널간섭 및 패킷충돌을 유발하는 시스템은 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN, IEEE802.15.1 Bluetooth 등이다.
여기서, 신호검출부(102)는 통신환경에서 WLAN 신호 혹은 WPAN 신호를 검출할 것인가 그리고 검출방법으로 에너지 검출(energy detection) 방법인가 아니면 특징 검출(feature detection) 방법인가를 결정한다. 즉, 신호검출부(102)는 스펙트럼 센싱 방식 중 에너지검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하고, 판단된 에너지 검출 방식에 의해서 판단되지 않은 무선통신채널에 대하여 스펙트럼 센싱 방식 중 특징검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단한다.
이때, 신호검출부(102)는 도 3에 예시된 바와 같이, 2.4GHz ISM대역에서 WLAN의 경우에는 채널대역폭이 20MHz 혹은 22MHz으로 3개의 주파수 채널을 갖고 있고, WPAN의 경우에는 채널대역폭이 5MHz으로 16개의 주파수 채널을 갖고 있는 경우, 전체적으로 센싱시간(Sensing Time)을 작게 하기 위하여 상대적으로 채널대역 폭이 큰 WLAN 신호 그리고 검출방법으로는 센싱시간이 짧은 에너지검출방법을 우선적으로 수행하여 WLAN 시스템의 3개의 채널에 대한 에너지검출이 완료된 후에 WLAN 신호의 에너지검출에서 신호가 검출되지 않은 나머지 채널에 대하여 특징검출을 수행한다.
그리고 신호검출부(102)는 WPAN신호에 대한 신호검출과정도 WLAN 신호의 검출과정과 동일하게 16개의 채널에 대해 에너지 검출을 수행한 후에 에너지 검출에서 검출되지 않은 나머지 채널에 대하여 특징검출을 수행한다. 그런데 WPAN 신호검출에서 이미 WLAN 신호검출에서 신호가 검출된 채널과 중첩되는 WPAN 채널들에 대해서는 신호검출을 수행하지 않음으로써 전체적인 스펙트럼 센싱 시간을 짧게 한다.
도 3을 참조하면, 도면상에는 2.4GHz ISM대역의 무선통신시스템(신호)들의 주파수, 대역폭, 채널수, 최대출력, 그리고 간섭영향 등이 표시되는데, 신호검출부(102)는 다수의 무선통신시스템 중에서 채널대역폭이 크거나 점유채널이 작은 순으로 무선통신시스템을 선택할 수 있다. 즉, 신호검출부(102)는 2.4GHz ISM 대역의 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN 등이 동종 시스템간의 채널간섭뿐만 아니라 이종 시스템간의 채널간섭이 아주 심각하게 증가하고 있는 상황인데 이러한 채널환경에서 채널접속의 성능을 향상시키기 위하여 IEEE802.11b/g WLAN 및 IEEE802.15.4 WPAN 신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행하여 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 성능을 향상시키는 효과를 보여주고 있다.
한편, 신호검출부(102)는 신호검출과정에서 검출방법에 따른 임계 치(threshold) 결정은 목표로 하는 오경보확률(False Alarm Probability) 그리고 신호검출을 목표로 하는 최저 수신신호 세기에 의해서 결정한다.
채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 신호검출과정이 완료되면 WLAN 및 WPAN 시스템별 채널상태맵을 구성하게 된다. 채널맵구성부(103)에 의한 채널상태맵은 통신환경에 존재하는 각각 통신시스템별 채널번호에 따라 수신신호세기와 신호검출여부에 대한 정보를 갖게 된다.
도 2를 참조하면, 도면상에는 WLAN 및 WPAN에 대한 채널상태맵을 표시하게 되는데, 채널맵구성부(103)는 채널상태맵의 신호검출여부에 대한 표기는 "0"과 "1"로 표기되는데 "0"인 경우는 신호가 검출되지 않은 경우이고, "1"인 경우는 신호가 검출된 경우이다. 수신신호세기는 해당 채널의 신호세기가 작을수록 주파수 채널간섭이 작은 클리어 채널로 판단한다. 채널 상태맵 구성에 있어서 WLAN 채널과 WPAN 채널 등이 서로 중첩되어 있으므로 WLAN 채널에서 신호검출이 "1"로 판정되면 이의 WLAN채널에 중첩된 WPAN 채널들은 신호검출이 "1"로 판정되는 형태로 채널 상태맵을 구성하게 된다.
클리어채널 선택부(104)는 통신시스템별 클리어 채널 선택과정을 통해 상술된 통신시스템별 채널상태맵 정보를 이용하여 가장 간섭이 작은 채널을 선택하고, 채널정보 전송부(105)는 클리어채널 선택부(104)에서 선택된 클리어 채널을 WLAN의 AP(Access Point)와 WPAN의 PNC(Piconet Coordinator)에 전송하는 과정을 수행하게 된다.
즉, 클리어채널 선택부(104)는 도 2에 도시된 채널상태맵을 근거로 WLAN의 경우 3개의 채널에 대하여 신호검출 여부, 해당 채널의 수신신호세기, 그리고 3개의 채널의 신호검출 여부와 수신신호 세기에 의하여 탐색된 클리어 채널들의 우선순위를 최종적으로 판단한다.
이를 통해, 본 발명은 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 2.4GHz ISM 대역을 이용하는 근거리 통신 시스템에서 가장 간섭이 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색할 수 있다. 그래서, 통신시스템에서 사용하고자 하는 채널의 간섭 및 패킷충돌을 최소화할 수 있다.
한편, 블루투스의 경우 ISM 전체 대역에 대하여 주파수도약 방식으로 통신되고 있으므로 어느 특정대역에 대하여 채널간섭의 발생이 상대적으로 작고 신호검출이 어려운 점이 있음을 감안하여, 본 발명에서는 IEEE802.11b/g WLAN 신호 및 IEEE802.15.4 WPAN 신호에 대해서만 스펙트럼 센싱하여 WLAN 및 WPAN 시스템에서의 클리어 채널을 탐색할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 통신환경에서 클리어 채널을 탐색하는 방법을 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 설명함에 있어서 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널을 탐색하는 방법을 상술한 구성을 갖는 시스템을 예로 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신환경에서 클리어 채널을 탐색하는 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신내역 내에서 클리어 채널을 탐색하는 방법은 무선통신시스템들이 동일한 서비스 영역 내에 혼재되어 있는 경우 무선통신시스템들에서 이용되는 통신 주파수 간섭을 유발하는 통신환경에서 적용된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법을 간략하게 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법은 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 무선통신시스템들 간에 동일한 주파수를 통해서 통신이 발생할 때 동일한 서비스영역 또는 동일 시간대에 통신함으로써 패킷의 충돌이 발생하는 통신 환경에서 스펙트럼 센싱을 이용한 클리어 채널을 선택하도록 적용된다.
우선, 신호검출부(102)는 통신환경(101)에서 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하고 있기 때문에 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택한다. 그리고 신호검출부는 선택된 통신시스템에 의해서 점유된 채널에 대한 간섭 또는 충돌 여부를 판단한다(S10). 즉, 신호검출부(102)는 통신환경에서 WLAN 신호 혹은 WPAN 신호를 검출할 것인가 그리고 검출방 법으로 에너지 검출(energy detection) 방법인가 아니면 특징 검출(feature detection) 방법인가를 결정한다. 그래서, 신호검출부(102)는 스펙트럼 센싱 방식 중 에너지검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하고, 판단된 에너지 검출 방식에 의해서 판단되지 않은 무선통신채널에 대하여 스펙트럼 센싱 방식 중 특징검출 방식으로 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단한다.
예컨데, 신호검출부(102)는 도 3에 예시된 바와 같이, 2.4GHz ISM대역에서 WLAN의 경우에는 채널대역폭이 20MHz 혹은 22MHz으로 3개의 주파수 채널을 갖고 있고, WPAN의 경우에는 채널대역폭이 5MHz으로 16개의 주파수 채널을 갖고 있는 경우, 전체적으로 센싱시간(Sensing Time)을 작게 하기 위하여 상대적으로 채널대역폭이 큰 WLAN 신호 그리고 검출방법으로는 센싱시간이 짧은 에너지검출방법을 우선적으로 수행하여 WLAN 시스템의 3개의 채널에 대한 에너지검출이 완료된 후에 WLAN 신호의 에너지검출에서 신호가 검출되지 않은 나머지 채널에 대하여 특징검출을 수행한다. 그리고, 신호검출부(102)는 WPAN신호에 대한 신호검출과정도 WLAN 신호의 검출과정과 동일하게 16개의 채널에 대해 에너지 검출을 수행한 후에 에너지 검출에서 검출되지 않은 나머지 채널에 대하여 특징검출을 수행한다. 그런데 WPAN 신호검출에서 이미 WLAN 신호검출에서 신호가 검출된 채널과 중첩되는 WPAN 채널들에 대해서는 신호검출을 수행하지 않음으로써 전체적인 스펙트럼 센싱 시간을 짧게 한다.
여기서, 신호검출부(102)는 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 무선통신시스템 중에서 채널대역폭이 크거나 점유채널이 작은 순으로 무선통신시스템을 선택할 수 있다. 즉, 신호검출부(102)는 2.4GHz ISM 대역의 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN 등이 동종 시스템간의 채널간섭뿐만 아니라 이종 시스템간의 채널간섭이 아주 심각하게 증가하고 있는 상황인데 이러한 채널환경에서 채널접속의 성능을 향상시키기 위하여 IEEE802.11b/g WLAN 및 IEEE802.15.4 WPAN 신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행하여 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 성능을 향상시키는 효과를 보여주고 있다.
한편, 신호검출부(102)는 신호검출과정에서 검출방법에 따른 임계치(threshold) 결정은 목표로 하는 오경보확률(False Alarm Probability) 그리고 신호검출을 목표로 하는 최저 수신신호 세기에 의해서 결정한다.
다음, 채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 신호검출과정이 완료되면 WLAN 및 WPAN 시스템별 채널상태맵을 구성하게 된다(S30). 채널맵구성부(103)에 의한 채널상태맵은 통신환경에 존재하는 각각 통신시스템별 채널번호에 따라 수신신호세기와 신호검출여부에 대한 정보를 갖게 된다.
여기서, 채널맵구성부(103)는 도 2에 도시된 바와 같이 채널상태맵의 신호검출여부에 대한 표기는 "0"과 "1"로 표기되는데 "0"인 경우는 신호가 검출되지 않은 경우이고, "1"인 경우는 신호가 검출된 경우이다. 수신신호세기는 해당 채널의 신호세기가 작을수록 주파수 채널간섭이 작은 클리어 채널로 판단한다. 채널 상태맵 구성에 있어서 WLAN 채널과 WPAN 채널 등이 서로 중첩되어 있으므로 WLAN 채널에서 신호검출이 "1"로 판정되면 이의 WLAN채널에 중첩된 WPAN 채널들은 신호검출이 "1"로 판정되는 형태로 채널 상태맵을 구성하게 된다.
이어, 클리어채널 선택부(104)는 통신시스템별 클리어 채널 선택과정을 통해 상술된 통신시스템별 채널상태맵 정보를 이용하여 가장 간섭이 작은 채널을 선택한다(S40). 즉, 클리어채널 선택부(104)는 도 2에 도시된 채널상태맵을 근거로 WLAN의 경우 3개의 채널에 대하여 신호검출 여부, 해당 채널의 수신신호세기, 그리고 3개의 채널의 신호검출 여부와 수신신호 세기에 의하여 탐색된 클리어 채널들의 우선순위를 최종적으로 판단한다.
마지막으로, 채널정보 전송부(105)는 클리어채널 선택부(104)에서 선택된 클리어 채널을 WLAN의 AP(Access Point)와 WPAN의 PNC(Piconet Coordinator)에 전송하는 과정을 수행하게 된다(S50).
한편, 신호검출부(102)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 무선통신시스템 중에서 채널대역폭이 크거나 점유채널이 작은 순으로 무선통신시스템을 선택할 수 있다. 즉, 신호검출부(102)는 2.4GHz ISM 대역의 IEEE802.11b/g WLAN, IEEE802.15.4 WPAN 등이 동종 시스템간의 채널간섭뿐만 아니라 이종 시스템간의 채널간섭이 아주 심각하게 증가하고 있는 상황인데 이러한 채널환경에서 채널접속의 성능을 향상시키기 위하여 IEEE802.11b/g WLAN 및 IEEE802.15.4 WPAN 신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행하여 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 성능을 향상 시키는 효과를 보여주고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신환경에서 클리어 채널을 탐색하는 방법의 일례를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 신호검출부(102)는 통신환경(101)에서 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하고 있기 때문에 다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 선택된 통신시스템에 의해서 점유된 채널에 대한 간섭 또는 충돌 여부를 판단한다. 즉, 신호검출부(102)는 IEEE802.11b/g WLAN 채널에 대한 에너지 검출을 통해 해당 통신 채널에 대한 점유여부를 판단하고(S1), 채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 판단된 결과를 근거로 채널상태맵을 초기화한다(S2). 그리고, 신호검출부(102)는 에너지검출에서 검출되지 않은 채널에 대한 특징검출을 하여 해당 통신 채널에 대한 점유여부를 판단하고(S3), 채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 판단된 결과를 근거로 채널상태맵을 갱신한다(S4). 이러한 방식으로 해당 통신시스템에 대한 채널상태맵을 생성한다. 이처럼 채널대역폭이 크고 채널수가 작은 무선통신시스템에서부터 수행하고 신호를 검출하는데 걸리는 시간, 즉, 센싱시간이 짧은 검출방법부터 먼저 수행한다. 궁극적으로 전체적인 신호검출시간, 즉 스펙트럼 센싱 시간을 짧게 한다.
이후, 신호검출부(102)는 통신환경(101)에서 IEEE802.15.4 WPAN 채널에 대하여 WLAN 신호검출에서 검출되지 않은 채널에 대하여 에너지 검출을 통해 해당 통신 채널에 대한 점유여부를 판단하고(S5), 채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 판단된 결과를 근거로 채널상태맵을 초기화한다(S6). 그리고, 신호검출부(102)는 에너지검출에서 검출되지 않은 채널에 대한 특징검출을 하여 해당 통신 채널에 대한 점유여부를 판단하고(S7), 채널맵구성부(103)는 신호검출부(102)에서 판단된 결과를 근거로 채널상태맵을 갱신한다(S8). 이러한 방식으로 해당 통신시스템에 대한 채널상태맵을 생성한다. 이처럼, 상대적으로 채널대역폭이 큰 WLAN 신호부터 신호검출을 수행하고 이의 해당 채널에 신호가 검출된 것으로 판단되면, WPAN 신호검출에서 이미 신호 검출된 WLAN 채널에 중첩된 WPAN 채널들에 대해서는 신호검출을 수행하지 않음으로써 전체적으로 스펙트럼 센싱시간을 짧게한다.
마지막으로, 클리어채널 선택부(104)는 생성된 채널상태맵 상에서 통신시스템별 클리어 채널 선택과정을 통해 가장 간섭이 작은 채널을 선택하여 마무리 한다.(S9).
또, 신호검출부(102)는 Ad Hoc 네트워크에서 스펙트럼 센싱으로 인하여 센서노드 혹은 디바이스의 전력이 소모되지 않도록 하기 위하여 모든 센서노드(Sensor Node) 혹은 디바이스(Device)에서 스펙트럼 센싱을 수행하는 것이 아니라 WLAN의 AP와 WPAN의 PNC 역할을 갖는 센서노드에서만 스펙트럼 센싱을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 자신의 통신신호에 대한 스펙트럼 센싱 뿐만 아니라 2.4GHz ISM 대역에서 통신하는 다른 무선통신시스템의 통신신호에 대하여 스펙트럼 센싱을 수행함으로써 가장 간섭잡음이 작은 클리어 채널을 탐색할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명은 2.4GHz ISM 대역에서 WLAN, WPAN, Bluetooth, RFID 등이 혼재하여 통신하는 환경에서 WLAN 및 WPAN 시스템의 랜덤 채널접속을 위해 사용하고자 하는 통신채널을 설정함에 있어 스펙트럼 센싱 기술을 이용하여 가장 간섭이 작은 클리어 채널(clear channel)을 탐색할 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2.4GHz ISM 대역에서 스펙트럼 센싱하고자 하는 통신신호는 WLAN 및 WPAN 신호이고, 이의 통신신호를 센싱하여클리어채널을 탐색하고 이에 대한 정보를 WLAN의 AP(Access Point)와 WPAN의 PNC(Piconet Coordinator)에 전달함으로써, 초기에 클리어 채널을 탐색하는 시간을 최소화 하고 간섭잡음이 가장 작은 클리어 채널을 탐색할 수 있는 효과가 있다.
기존의 WLAN 및 WPAN 시스템에서 클리어 채널을 탐색하는 방법은 서비스영역에 WLAN, WPAN, Bluetooth, RFID 등의 시스템들 중에 단지 하나의 시스템만이 통신하는 경우에는 문제가 없으나, 동일한 시간대에 두 개 이상의 시스템이 통신하는 경우 시스템간의 주파수 간섭 및 패킷충돌이 발생하게 되는 바, 본 발명에서는 자신의 통신신호에 대한 스펙트럼 센싱 뿐만 아니라 2.4GHz ISM 대역에서 통신하는 다른 시스템의 통신신호를 스펙트럼 센싱하여 가장 간섭잡음이 작은 최적의 클리어 채널을 탐색하여 패킷충돌을 최소화하고 채널접속 성능을 개선하는 효과가 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 다른 채널상태맵을 예시한 도표이고, 도 3은 2.4GHz ISM대역의 무선통신시스템에 대한 통신정보를 예시한 도표.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신환경에서 클리어 채널을 탐색하는 방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 통신환경에서 클리어 채널을 탐색하는 방법의 일례를 도시한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
101 : 통신환경 102 : 신호검출부
103 : 채널맵구성부 104 : 클리어채널 선택부
105 : 채널정보전송부

Claims (14)

  1. 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법에 있어서,
    다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 상기 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 스펙트럼 센싱하여 판단하는 판단단계;
    상기 판단단계에서 검출된 상기 적어도 하나 이상의 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널에 대한 정보를 근거로 상기 통신환경 내에서 상기 특정 무선통신시스템에 대한 채널 상태맵을 구성하는 구성단계; 및
    상기 채널 상태맵을 근거로 상기 무선통신채널에 대한 클리어 채널을 선별하는 선별단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선별단계에 의해서 선별된 클리어 채널에 대한 정보를 특정 무선통신시스템으로 전송하는 전송단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 판단단계는,
    상기 스펙트럼 센싱 방식 중 에너지검출 방식으로 상기 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하는 에너지 검출 단계; 및
    상기 에너지 검출 방식에 의해서 판단되지 않은 무선통신채널에 대하여 상기 스펙트럼 센싱 방식 중 특징검출 방식으로 상기 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 판단하는 특징검출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 판단단계는,
    다수의 무선통신시스템 중에서 채널대역폭이 크거나 점유채널이 적은 순으로 무선통신시스템을 선택하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 구성단계는,
    상기 채널상태맵을 구성시 무선통신시스템에 대한 채널번호, 신호검출 여부 또는 신호세기를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 구성단계는,
    상기 채널상태맵을 구성시 무선통신채널 내에서 신호검출 여부를 근거로 해당 무선통신시스템에 대한 점유채널을 판단하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 통신환경은 2.4GHz ISM통신대역인 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 다수의 무선통신시스템은 WLAN 또는 WPAN을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 WLAN은 IEEE802.11b/g인 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 WPAN은 IEEE802.15.4인 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채 널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  11. 청구항 2에 있어서,
    상기 전송단계는,
    상기 클리어 채널에 대한 정보를 WLAN 중 AP로 보내는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 전송단계는,
    상기 클리어 채널에 대한 정보를 WPAN 중 PNC로 보내는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 방법.
  13. 다수의 무선통신시스템들이 다수의 무선통신채널을 공유하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템에 있어서,
    다수의 무선통신시스템 중 적어도 하나 이상의 무선통신시스템을 선택하고, 상기 선택된 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널을 스펙트럼 센싱하여 판단하는 신호검출부;
    상기 판단단계에서 검출된 상기 적어도 하나 이상의 무선통신시스템에 의해서 점유된 무선통신채널에 대한 정보를 근거로 상기 통신환경 내에서 상기 특정 무선통신시스템에 대한 채널 상태맵을 구성하는 채널맵구성부; 및
    상기 채널 상태맵을 근거로 상기 무선통신채널에 대한 클리어 채널을 선별하는 클리어 채널 선택부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 클리어채널 선택부에 의해서 선별된 클리어 채널에 대한 정보를 특정 무선통신시스템으로 전송하는 채널정보전송부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신환경 내에서 클리어 채널(Clear Channel)을 탐색하는 시스템.
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