KR20100121119A - 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

상기 전파환경 측정 시스템은, 사전 설정된 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경 측정 필드에 송신하는 데이터 프레임 송신 수단; 상기 데이터 프레임 송신 수단으로부터 송신된 상기 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 재전송하는 복수의 단말; 상기 단말에서 재전송된 재전송 데이터 프레임을 수신하는 복수의 데이터 프레임 수신 수단; 및 상기 복수의 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신된 상기 재전송 데이터 프레임을 분석하여 전파환경을 판단하는 데이터 분석 수단을 포함할 수 있다.

전파환경, 단말, 지그비, 무선통신, 패킷 에러율, 수신신호 강도 지시값(RSSI)

Description

무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING RADIO WAVE PROPAGATIPN ENVIRONMENT USING WIRELESS COMMUNICATION}

본 발명은 전파환경 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전파환경 측정에 사용되는 단말에 케이블을 이용하여 전파환경 측정 장비들을 연결하지 않고서도 동시에 여러 위치에서 전파환경을 측정할 수 있는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전파환경을 측정하는 기술은 크게 실내 전파환경 측정을 위한 기술과 실제 여러종류의 간섭 신호들이 존재하는 필드에서 전파환경을 측정하는 기술로 구분할 수 있다.

통상 실내 전파환경 측정 기술은 주로 무반사실을 통하여 이뤄진다. 통상 신호원으로서 네트워크 장비(예를 들어, Agilent 8753 등)를 사용하여 안테나의 방사 이득을 측정하여 전파 특성을 평가하거나, 네트워크 장비(예를 들어, Agilent 8960 등)를 이용하여 단말의 공기(Air) 상태에서의 전파 특성을 평가 하는 방식 등이 알려져 있다. 그러나 이와 같은 방식은 전자파 차폐가 되는 챔버내에서 측정이 가능한 방식으로 외부 전파 환경의 방해를 원천적으로 제거하여 단말기 또는 안테나의 순수한 전파 특성을 평가하기 위한 목적으로 시행된다. 따라서, 실내 전파환경 측정 기술은 여러 종류가 전자파가 혼입되는 일반적인 필드에서는 적용하기 어려운 문제가 있다.

또한, 통상의 필드에서의 전파 환경 측정 기술로서, 스펙트럼 분석기를 이용하는 방식이 알려져 있다. 이러한 스펙트럼 분석기를 사용한 기술은 수신신호 강도 측정 방법으로 어느 정도 검증된 시험 방법이지만 한번에 하나의 지점에서만 이루어질 수 있어 측정위치 변화 또는 측정시간 변화에 따라 전파 환경이 상이하게 변경될 수 있는 필드에서는 일관된 측정 결과를 획득하기 불가능한 문제가 있다.

본 발명은, 전파환경 측정 대상이 되는 필드 내 다양한 위치의 전파환경을 동시에 실행할 수 있으며, 전파환경 측정에 사용되는 계측 장비들과 단말의 케이블 연결시 발생하는 케이블의 영향을 제거할 수 있는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,

사전 설정된 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경 측정 필드에 송신하는 데이터 프레임 송신 수단;

상기 데이터 프레임 송신 수단으로부터 송신된 상기 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 재전송하는 복수의 단말;

상기 단말에서 재전송된 재전송 데이터 프레임을 수신하는 복수의 데이터 프레임 수신 수단; 및

상기 복수의 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신된 상기 재전송 데이터 프레임을 분석하여 전파환경을 판단하는 데이터 분석 수단을 포함하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템을 제공한다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 사전 설정된 무선 통신 방식은 지그비(ZigBee) 방식일 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 데이터 분석 수단은, 상기 데이터 프레임 송신 수단에서 송신된 데이터 프레임과 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신된 상기 재전송 데이터 프레임을 비교하여 패킷 에러율을 산출함으로써 무선환경을 판단할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 복수의 단말은 수신하는 데이터 프레임의 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 산출하고 상기 수신신호 강도 지시값을 상기 재전송 데이터 프레임에 포함하여 전송할 수 있다. 이 실시형태에서, 상기 데이터 분석 수단은, 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신한 재전송 데이터 프레임에 포함된 상기 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 이용하여 전파환경을 판단할 수 있다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단의 개수는 상기 복수의 단말의 개수보다 적은 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 복수의 단말과 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단은 강전계가 유지될 수 있는 거리에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,

사전 설정된 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경 측정 필드에 송신하는 단계;

상기 전파환경 측정 필드에 존재하는 복수의 단말 각각이 상기 데이터 프레임 송신 수단으로부터 송신된 상기 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 재전송하는 단계;

상기 단말에서 재전송된 재전송 데이터 프레임을 수신하는 단계; 및

상기 수신된 재전송 데이터 프레임을 분석하여 전파환경을 판단하는 단계를 포함하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 전파환경을 측정하는 필드에 배치된 단말에 직접 케이블을 이용하여 측정장비를 연결하지 않으므로, 전파특성에 따라 발생할 수 있는 측정장비용 케이블에 의한 영향을 원천적으로 제거할 수 있다. 또한, 측정 시간과 측정위치 변화에 따른 전파환경의 변화를 실시간으로 동시에 검출함으로써 측정 데이터의 신뢰도를 높이고 측정 시스템 사용자의 측정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템은, 데이터 프레임 송신 수단(11)과, 복수의 단말(21-26)과, 복수의 데이터 프레임 수신 수단(31-33)과, 데이터 분석 수단(41)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 데이터 프레임 송신 수단(11)은, 사전 설정된 무선 통신 방식을 이용하여 상기 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경을 측정하기 위한 필드에 송신한다. 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)은 상기 데이터 프레임을 생성하기 위한 신호원(111)을 포함할 수 있다. 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)은 데이터 프레임을 수신하는 기능을 갖지 않는 송신 전용 통신 장치로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 단말(21-26)은 전파환경을 측정하기 위한 필드 내의 임의의 위치에 배치되어 상기 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)으로부터 송신된 상기 데이 터 프레임을 각각 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 다시 전송한다. 예를 들어, 상기 복수의 단말(21-26)은 자신이 수신한 데이터 프레임에 자신이 재전송함을 나타내기 위한 표시(예를 들어 데이터 프레임의 헤더에 자신의 ID 표시)만을 추가하여 재전송한다. 이는 이후 데이터 프레임 수신 수단(12)이 재전송된 데이터 프레임을 수신하고 이를 데이터 분석 수단(41)에서 분석할 때 어느 단말에서 재전송된 데이터 프레임인지 확인할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단(31-33)은 상기 복수의 단말(21-26)에서 송신되는 재전송 데이터 프레임을 수신한다. 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단(31-33)은 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)과 유사하게 데이터 송신을 하지 않고 수신만 전담하는 수신전용 통신 장치로 구현되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 송신 전용 또는 수신 전용 장치로 구현하는 것은 불필요한 송수신 통신 장애 등이 발생하여 전파환경 측정에 오류가 발생하는 것을 방지하기 위해서 이다. 또한, 상기 단말(21-26)이 수신한 데이터 프레임이 데이터 프레임 송신 수단(11)이 송신한 원래의 데이터 프레임과 서로 오차가 발생하는 정도를 정확하게 파악하여야 정확한 전파환경의 측정이 가능하므로, 상기 데이터 프레임 수신 수단(31-33)은 상기 단말(21-26)에서 송신하는 재송신 데이터 프레임을 오류없이 수신하여야 한다. 따라서, 상기 단말(21-26)과 상기 데이터 프레임 수신 수단(31-33) 사이에는 강전계가 유지되어야 한다. 이를 위해 상기 데이터 프레임 수신 수단(31-33)은 복수개 로 구현되는 것이 바람직하며, 시스템의 복잡도를 지나치게 증가시키지 않기 위해 상기 단말(21-26)의 개수보다 적은 개수로 구현되는 것이 바람직하다.

상기 데이터 분석 수단(41)은 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)에서 송신된 원래의 데이터 프레임과 상기 데이터 프레임 수신 수단(31-33)에서 수신된 재전송 데이터 프레임을 상호 비교하여 각 단말이 배치된 위치에 대한 전파환경을 파악한다.

상기 데이터 분석 수단(41)은 크게 두가지 방식으로 전파환경을 파악할 수 있다. 먼저, 상기 데이터 프레임 송신 수단(11)에서 송신된 원래의 데이터 프레임과 상기 데이터 프레임 수신 수단(31-33)에서 수신된 재전송 데이터 프레임을 상호 비교하여 상기 단말(21-26)이 수신한 데이터 프레임의 패킷 에러율을 산출하여 각 단말의 위치에 대한 전파 환경을 파악할 수 있다.

다음으로, 상기 단말(21-26)이 데이터 프레임을 수신할 때 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 산출하게 하고, 이 수신신호 강도 지시값을 재전송하는 데이터 프레임에 포함시켜 전송하도록 한다. 상기 데이터 분석 수단(41)은, 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단(31-33)에서 수신한 재전송 데이터 프레임에 포함된 상기 수신신호 강도 지시값을 이용하여 그 크기에 따라 전파환경을 판단할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템의 작용 효과를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 방법의 플로차트이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 사전 설정된 전파환경 측정의 대상이 되는 필드에 복수의 단말(21-26)을 배치하고, 전파환경 측정에 사용될 데이터 프레임이 신호원(111)에서 생성되고, 데이터 프레임 송신수단(11)은 전파환경 측정 대상이 되는 필드에 데이터 프레임을 전송한다(S11). 상기 데이터 프레임의 전송은 사전 설정된 무선통신 방식, 예를 들어 지그비(ZigBee) 방식의 무선통신으로 이루어질 수 있으며, 상기 데이터 프레임은 지그비 방식에서 정의된 데이터 프레임 구조를 따를 수 있다. 또한, 각 단말(21-26)은 지그비 방식의 무선통신을 가능하게 하는 무선통신 칩셋을 구비할 수 있다.

이어, 전파환경 측정 대상이 되는 필드 내의 임의의 위치에 배치된 각각의 단말(21-26)은 상기 데이터 프레임 송신수단(11)이 송신한 데이터 프레임을 수신한다(S12). 각 단말(21-26)은 자신이 배치된 위치의 전파환경에 따라 수신한 상기 데이터 프레임의 패킷 에러율이나 수신신호 강도 지시값(RSSI)가 차이가 난다. 예를 들어, 다른 간섭이 없는 우수한 전파환경에 배치된 단말서는 패킷 에러율이 내무 낮고 수신신호 강도 지시값이 높게 나타날 수 있다. 반대로 열악한 전파환경에서는 패킷 에러율이 높게 나타나고 수신신호 강도 지시값이 낮게 나타난다. 도 2에서는 총 N개의 단말이 사용되는 예를 설명하는 것이다.

이어, 상기 단말(21-26)에서는 수신한 데이터 프레임을 그대로 전파환경 측 정 필드로 재전송한다(S13). 재전송되는 재전송 데이터 프레임에는 어느 단말에서 재전송된 것인지에 대한 정보와 각 단말에 수신될 때의 수신신호 강도 지시값에 대한 정보가 더 포함될 수 있다. 각 단말(21-26)은 수신한 데이터 프레임을 그대로 재전송하므로, 전파환경에 따라 오차가 발생한 경우 그 오차를 그대로 포함하게 된다.

이어, 복수의 데이터 프레임 수신수단(31-33)은 상기 단말(21-26)에서 재전송된 데이터 프레임을 수신한다(S14). 단말(21-26)에서 데이터 프레임 수신수단(31-33) 사이의 무선통신에서 오류가 발생하지 않도록 강전계가 유지되어야 한다. 이를 위해, 단말과의 강전계를 유지할 수 있는 거리 내에 복수의 데이터 프레임 수신수단(31-33)이 복수개 배치될 수 있다. 한편, 시스템의 복잡도 증가를 막기 위해 상기 복수의 데이터 프레임 수신수단(31-33)의 수는 상기 단말(21-26)의 수보다 적은 것이 바람직하다.

상기 단계(S11) 내지 단계(S14)는 사전 설정된 측정 회수가 될 때 까지 반복될 수 있다(S15).

이어, 데이터 분석 수단(14)에서 복수회 수신된 각 단말(21-26)의 재전송 데이터 프레임을 이용하여 각 단말이 배치된 위치의 전파환경을 판단하기 위한 파라미터들을 생성하고 그에 따라 전파환경이 어떠한 상태인지 결정할 수 있다. 예를 들어, 상기 데이터 분석 수단(14)은, 최초에 신호원(111)에서 생성된 데이터 프레임과 비교하여 패킷 에러율을 산출함으로써 각 단말이 배치된 위치의 전파환경을 파악할 수 있다. 또한, 각 단말(21-26)의 재전송 데이터 프레임에 포함된 수신신호 강도 지시값의 크기를 이용하여 각 단말이 배치된 위치의 전파환경을 파악할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전파환경을 측정하는 필드에 배치된 단말에 직접 케이블을 이용하여 측정장비를 연결하지 않으므로, 전파특성에 따라 발생할 수 있는 측정장비용 케이블에 의한 영향을 원천적으로 제거할 수 있다. 또한, 측정 시간과 측정위치 변화에 따른 전파환경의 변화를 실시간으로 동시에 검출함으로써 측정 데이터의 신뢰도를 높이고 측정 시스템 사용자의 측정 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 방법의 플로차트이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

11: 데이터 프레임 송신수단 21-26: 단말

31-33: 데이터 프레임 수신수단 41: 데이터 분석 수단

Claims (10)

1. 사전 설정된 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경 측정 필드에 송신하는 데이터 프레임 송신 수단;

   상기 데이터 프레임 송신 수단으로부터 송신된 상기 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 재전송하는 복수의 단말;

   상기 단말에서 재전송된 재전송 데이터 프레임을 수신하는 복수의 데이터 프레임 수신 수단; 및

   상기 복수의 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신된 상기 재전송 데이터 프레임을 분석하여 전파환경을 판단하는 데이터 분석 수단을 포함하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 사전 설정된 무선 통신 방식은 지그비(ZigBee) 방식인 것을 특징으로 하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 데이터 분석 수단은, 상기 데이터 프레임 송신 수단에서 송신된 데이터 프레임과 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신된 상기 재전송 데이터 프레임을 비교하여 패킷 에러율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 단말은 수신하는 데이터 프레임의 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 산출하고 상기 수신신호 강도 지시값을 상기 재전송 데이터 프레임에 포함하여 전송하며,

   상기 데이터 분석 수단은, 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단에서 수신한 재전송 데이터 프레임에 포함된 상기 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 이용하여 전파환경을 판단하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단의 개수는 상기 복수의 단말의 개수보다 적은 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 복수의 단말과 상기 복수의 데이터 프레임 수신 수단은 강전계가 유지될 수 있는 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
7. 사전 설정된 무선 통신 방식에서 정의된 데이터 프레임을 전파환경 측정 필드에 송신하는 단계;

   상기 전파환경 측정 필드에 존재하는 복수의 단말 각각이 상기 데이터 프레임 송신 수단으로부터 송신된 상기 데이터 프레임을 수신하고, 수신된 상기 데이터 프레임을 상기 전파환경 측정 필드에 재전송하는 단계;

   상기 단말에서 재전송된 재전송 데이터 프레임을 수신하는 단계; 및

   상기 수신된 재전송 데이터 프레임을 분석하여 전파환경을 판단하는 단계를 포함하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 사전 설정된 무선 통신 방식은 지그비(ZigBee) 방식인 것을 특징으로 하는 무선통신 방식을 이용한 전파환경 측정 방법.
9. 제7항에 있어서,

   상기 전파환경을 판단하는 단계는, 상기 송신된 데이터 프레임과 상기 수신된 재전송 데이터 프레임을 비교하여 패킷 에러율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 방법.
10. 제7항에 있어서,

    상기 복수의 단말은 수신하는 데이터 프레임의 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 산출하고 상기 수신신호 강도 지시값을 상기 재전송 데이터 프레임에 포함하여 전송하며,

    상기 전파환경을 판단하는 단계는, 상기 수신한 재전송 데이터 프레임에 포함된 상기 수신신호 강도 지시값(RSSI: Received Signal Strength Indicator)을 이용하여 전파환경을 판단하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.

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