KR20120060016A - 주파수 도약 확산 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법 - Google Patents

주파수 도약 확산 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20120060016A
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Abstract

본 발명은 동일 주파수 대역 내에 존재하는 동/이기종 간섭 신호를 회피하며 신호를 전송하기 위한 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spread Spectrum: 이하 FHSS) 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법에 관한 것이다. FHSS 시스템에 간섭을 유발하는 신호는 크게 두 가지 형태로, 넓은 주파수 대역에서 긴 시간 동안 간섭을 일으키는 주파수 정적(Frequency Static: 이하 FS) 간섭, 짧은 시간 동안 FS 간섭보다 좁은 대역에 대해 간섭을 일으키는 주파수 동적(Frequency Dynamic: 이하 FD) 간섭 신호로 분류될 수 있다. 본 발명은 먼저 간섭 신호를 탐지하고, 탐지된 간섭 신호의 특성에 따라 FHSS 시스템의 도약 주파수 채널을 변경함으로써 동/이기종 간섭 신호를 회피한다. 본 발명은 FHSS 시스템의 전송 성능과의 상호 관계(trade-off)를 고려하여 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하고, 상기 간섭 신호 검출기를 이용하여 다음 주파수 도약 채널을 포함하는 다수 개의 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 순시적으로 추정하여, 간섭 신호가 검출되지 않는 채널을 통해서 신호를 전송함으로써 동일 주파수 대역 내 동/이기종 간섭을 회피한다. 이 때, 상기 주파수 도약 후보 채널들을 FS 간섭 신호의 특성을 고려하여 설정함으로써 FS 간섭 신호의 영향을 최소화한다. 특히, 본 발명은 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들이 검출되는 경우, 이 채널들을 주파수 도약 채널 집합에서 제외할 때와 제외하지 않을 때의 전송성능을 비교하여 주파수 도약 채널 집합을 갱신함으로써, 본 발명은 동/이기종 간섭이 다수 존재하는 환경 하에서도 대역 내 간섭을 효율적으로 회피하여 향상된 전송 성능을 얻을 수 있다.

Description

주파수 도약 확산 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법{apparatus and method for avoidance of co-channel interference in frequency hopping spread spectrum systems}
본 발명은 FHSS 시스템에서 동/이기종 간섭 신호를 회피하며 신호를 전송하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
같은 주파수 대역에서 운용되는 다수의 이/동기종 통신 시스템이 존재하는 경우, 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spread Spectrum: 이하 FHSS) 시스템은 빠른 속도로 주파수 도약 기법을 사용하여 간섭을 회피할 수 있다. 일례로 FHSS 시스템의 일종인 블루투스(Bluetooth)는 초당 1600회의 속도로 대역 내 79개 채널들을 유사 임의한(pseudo-random) 방식으로 주파수를 도약하여 신호를 전송함으로써 대역 내 동/이 기종 간섭의 영향을 줄인다. 그러나 채널 상태 등 운용 환경에 대한 고려없이 주파수 도약 채널을 결정하는 경우, 동일 대역 내에 다수의 간섭신호가 존재할 때 성능이 크게 저하하는 단점이 있다 [1]. 이러한 문제점을 완화하기 위하여, IEEE 802.15.1은 간섭 신호가 존재하는 채널들을 분류하여 적응적으로 주파수 도약 채널을 변경함으로써 동일 대역 내 간섭을 회피한다. 그러나 상기 주파수 도약 기법은 FHSS 시스템의 채널 단위로 주파수 도약 채널을 검사하기 때문에 채널 분류에 소요되는 시간이 길어져 동일 채널 간섭에 대한 대응이 늦다는 단점이 있다 [2]. 뿐만 아니라, 상기 주파수 동적(Frequency Dynamic: 이하 FD) 간섭 신호가 존재하는 채널들을 주파수 도약 채널에서 제외할 경우, 사용 가능한 주파수 도약 채널 수가 현저하게 감소하게 되어 오히려 다른 FD 간섭 신호와의 충돌 확률이 크게 증가되는 문제점이 있다 [3].
본 발명은 동일 주파수 대역 내에 동/이기종 간섭 신호가 존재하는 환경에서 간섭 신호를 회피하며 신호를 전송하기 위한 FHSS 시스템의 간섭 신호 회피 장치 및 그 방법에 관한 것이며, 기본 개념은 다음과 같다. 본 발명은 먼저 간섭 신호를 탐지하고, 탐지된 간섭 신호의 특성에 따라 FHSS 시스템의 도약 주파수 채널을 변경함으로써 동/이기종 간섭 신호를 회피한다. 본 발명은 간섭 신호의 정검출 확률을 원하는 수준으로 만족시키면서 FHSS 시스템의 전송성능을 최대화하도록 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하고, 상기 간섭 신호 검출기를 이용하여 다음 주파수 도약 채널을 포함하는 다수 개의 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 순시적으로 추정하여, 간섭 신호가 검출되지 않는 채널을 통해서 신호를 전송함으로써 동일 주파수 대역 내 동/이기종 간섭을 회피한다. 이 때, 상기 주파수 도약 후보 채널들을 FS 간섭 신호의 특성을 고려하여 설정함으로써 FS 간섭 신호의 영향을 최소화한다. 특히, 본 발명은 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들이 검출되는 경우, 이 채널들을 주파수 도약 채널 집합에서 제외할 때와 제외하지 않을 때의 전송성능을 비교하여 주파수 도약 채널 집합을 갱신한다. 이를 통해, 본 발명은 동/이기종 간섭 신호가 다수 존재하는 환경 하에서도 대역 내의 동/이기종 간섭 신호를 회피하며 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.
비 면허 대역 내 동/이기종 간섭 신호로 인한 무선 시스템의 성능 저하 현상을 해결하고자 한다.
간섭 신호에 대한 채널 센싱 및 주파수 도약 채널 변경을 통해 간섭 신호를 회피한다.
본 발명이 블루투스 등에 적용되었을 때 종래 기법들에 비해 우수한 성능을 얻을 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시 예에 동/이기종 간섭 신호를 회피하기 위한 FHSS 시스템 간섭 탐지기의 채널 센싱 구성을 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 검출 및 패킷 전송 절차를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주파수 도약 채널 집합 결정 절차를 도시한 도면
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 간섭 신호 검출 시간 및 임계 값 결정 절차를 도시한 도면
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
상기 FHSS 시스템은 M개의 채널을 이용하는 주파수 도약 방식을 사용하여 데이터를 전송한다고 가정하며 이에 사용되는 M개 채널의 중심 주파수는 <수학식 1>과 같다고 정의한다.
Figure pat00001
여기서 M은 도약 채널의 지수(index),
Figure pat00002
은 도약 채널 m의 중심 주파수, d는 인접 채널 간 주파수 간격을 의미한다.
상기 M개의 주파수 도약 채널 집합 내의 i번째 주파수 도약 채널의 지수를
Figure pat00003
라 정의하자. 본 발명에서 FHSS 시스템의 송신부는 채널 i로 신호를 전송하기 전에 에너지 검출기 또는 푸리에 변환 검출기와 같은 상용의 채널 센싱 기법을 통해 도 1과 같이 다음 주파수 도약을 위하여 K개의 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 판단한다. 이 때, 하나의 네트워크(일례로 블루투스의 경우 피코넷)에 속한 모든 기기들은 동일한 K개의 다중 채널을 선택할 수 있어야 하므로, 상기 K개의 다중 채널들은 다중 채널들 간의 중심 주파수 간격을 의미하는 D 값을 기반으로 <수학식 2>와 같이 결정된다.
Figure pat00004
여기서
Figure pat00005
는 x를 y로 나눴을 때의 나머지 값을 의미한다. 이 때, K개 다중 채널 모두에 FD 간섭 신호가 존재할 확률
Figure pat00006
는 <수학식 3>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00007
여기서
Figure pat00008
,
Figure pat00009
는 각각 FHSS 시스템의 슬롯 길이 (일례로 블루투스의 경우 625 us)와 패킷 길이 (일례로 블루투스 DH1 패킷의 경우 366 us)를 나타내며,
Figure pat00010
는 FD 간섭 신호의 개수를 나타낸다.
Figure pat00011
를 상기 K개 다중 채널 모두에 FS 간섭 신호가 존재할 확률이라 하면,
Figure pat00012
는 FS 간섭 신호의 개수 및 D값에 영향을 받게된다. 따라서 본 발명은 채널 센싱을 수행하는 상기 다중 채널들의 주파수 간격
Figure pat00013
를 <수학식 4>와 같이 FS 간섭 신호의 대역폭 W보다 크게 설정함으로써 FS 간섭 신호의 영향을 최소화하도록 한다.
Figure pat00014
이 때, 채널
Figure pat00015
를 통해 FHSS 시스템이 수신한 수신 신호
Figure pat00016
은 <수학식 5>과 같이 표시할 수 있다.
Figure pat00017
이 때, 채널
Figure pat00018
를 통해 수신된 수신 신호의 크기는 에너지 검출기를 사용하는 경우 <수학식 6>와 같이 계산할 수 있다 [4].
Figure pat00019
여기서 L은 간섭 신호 검출을 위한 수신 신호 샘플 개수로
Figure pat00020
로 결정된다 [4]. 이 때,
Figure pat00021
는 샘플링 주파수(sampling frequency),
Figure pat00022
은 시간
Figure pat00023
부터 사용될 간섭 신호 검출기의 검출 시간으로 도 4의 과정을 통해 주기적으로 결정되며,
Figure pat00024
는
Figure pat00025
의 갱신(update) 주기를 나타낸다. 본 발명은 상기 도 2의 201 단계에서 다음 주파수 도약을 위한 K개의 주파수 도약 후보 채널들에 대해, 동일 채널 내 간섭 신호의 존재 여부를 <수학식 7>과 같이 판단한다.
Figure pat00026
여기서
Figure pat00027
은 간섭 신호 존재 여부 판정을 위한 임계 값으로, 원하는 정검출 확률 값을
Figure pat00028
라 하면 <수학식 8>과 같이 결정된다.
Figure pat00029
간섭 신호 검출기가 채널
Figure pat00030
에 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단할 경우에는 다음 (K-1)개 채널들의 간섭 신호 존재 여부와 관계없이 FHSS 시스템의 송신부는 상기 도 2의 202 단계에서 채널
Figure pat00031
을 통해 신호를 전송한다. 그러나 간섭 신호 검출기가 채널
Figure pat00032
에 간섭 신호가 존재한다고 판단할 경우, 상기 도 2의 201 단계로 돌아가 다음 후보 채널
Figure pat00033
의 간섭 신호 존재 여부를 판단하여 채널
Figure pat00034
에 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단될 경우에만 상기 도 2의 202 단계에서 채널
Figure pat00035
으로 신호를 전송하고,
Figure pat00036
일 경우, 다시 상기 도 2의 201 단계로 돌아가 다음 후보 채널에 대해 동일한 과정을 반복한다. FHSS 시스템의 송신부는 상기 과정을 통해 K개 주파수 도약 후보 채널들 중 간섭 신호가 존재하지 않는 채널을 찾아 신호를 전송하며, 만약 K개 모든 주파수 도약 후보 채널들에 간섭 신호가 존재할 경우에는 패킷을 전송하지 않고, i값을 1만큼 증가시킨 후 상기 201 단계로 돌아가 다음 시간에 사용될 K개 주파수 도약 후보 채널들에 대해 동일한 과정을 반복한다.
FHSS 시스템의 수신기는 도 3의 과정을 통해 FHSS 시스템의 송신기로부터 전송된 신호를 수신한다. FHSS 시스템의 수신기는 상기 도 3의 301 단계에서
Figure pat00037
시간동안 상기 K개 주파수 도약 후보 채널들에서 자신이 속한 네트워크 마스터의 식별 코드(access code)를 찾는다. 이 때, 후보 채널
Figure pat00038
에서 자신이 속한 네트워크 마스터의 식별 코드가 발견되면 상기 도 3의 302 단계에서 FHSS 시스템의 수신기는 이 후
Figure pat00039
시간동안 (일례로 블루투스 DH1 패킷의 경우 294 us) 채널
Figure pat00040
을 통해 FHSS 시스템의 송신기로부터 전송된 신호를 수신한다. 상기 과정을 통해 제안 기법은 동일 주파수 대역 내 간섭 신호로 인한 신호를 전송 지연을 최소화하면서 FS 및 FD 간섭 신호가 존재하지 않는 채널을 통해 신호를 전송함으로써 동일 주파수 대역 내 FS 및 FD 간섭을 효율적으로 회피할 수 있다.
상기 과정을 통해 신호를 전송함으로써 얻을 수 있는 FHSS 시스템의 전송 성능은 <수학식 9>와 같다.
Figure pat00041
여기서
Figure pat00042
는 전송 신호의 비트 수,
Figure pat00043
와
Figure pat00044
는 간섭 신호 검출 시간에 따른 간섭 신호의 오검출 및 정검출 확률을 나타내며,
Figure pat00045
와
Figure pat00046
는 간섭 신호 검출 시간 내에 간섭 신호가 존재하지 않을 경우와 존재할 경우의 평균 신호 전송 시간으로 각각 <수학식 10> 및 <수학식 11>과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00047
Figure pat00048
여기서 q와
Figure pat00049
은 각각 채널 잡음과 간섭 신호로 인한 FHSS 시스템의 신호 전송 오율, 그리고
Figure pat00050
은 K개 다중 후보 채널 모두에 FS 또는 FD 간섭 신호가 존재할 확률을 나타낸다.
상기 도 2의 방식은 주파수 도약 채널 내 존재하는 동/이기종 간섭 신호들을 순시적으로 회피함으로써 FHSS 시스템의 전송 성능을 향상시킨다. 그러나 FS 간섭 신호는 FHSS 시스템의 도약 채널 보다 넓은 주파수 대역에서 비교적 긴 시간 동안 간섭을 일으키는 특성 때문에 FHSS 시스템이 신호를 전송하는데 지연 문제를 유발하여 전송 효율을 저하시킨다. 본 발명은 이 같은 신호 전송 지연 문제를 해결하기 위하여 시간
Figure pat00051
마다 주기적으로 지난 주기 기간
Figure pat00052
동안의 간섭 신호 검출율(interference signal detection ratio: 이하 ISDR)과 신호 전송 오율 값을 기반으로 시간
Figure pat00053
부터 사용된 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00054
에서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 검출한다. 이 후, 본 발명은 도 4의 과정을 통해 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 주파수 도약 채널 집합에서 제외할 것인지의 여부를 판단하고, 시간
Figure pat00055
부터 사용할 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00056
을 갱신한다.
를 집합
Figure pat00058
내 채널들 중에서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들의 집합이라 할 때, 집합
Figure pat00059
에서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 제외한 주파수 도약 채널들의 집합
Figure pat00060
는 <수학식 12>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00061
기술상의 편의를 위해,
Figure pat00062
를 집합
Figure pat00063
내 i번째 채널의 지수, 시간 구간
Figure pat00064
동안 측정된 채널
Figure pat00065
의 ISDR 값을 <수학식 13>과 같이 표현되는
Figure pat00066
이라 정의하자
Figure pat00067
여기서
Figure pat00068
와
Figure pat00069
는 각각 시간 구간
Figure pat00070
동안 채널
Figure pat00071
에 대한 채널 센싱 수행 횟수와 채널
Figure pat00072
에서의 간섭 신호 검출 횟수를 나타낸다. 이 때,
Figure pat00073
내 채널들의 평균 ISDR 값은 <수학식 14>와 같이 나타낼 수 있으며,
Figure pat00074
간섭 신호 검출 시간
Figure pat00075
내에 FD 간섭 신호가 존재할 확률
Figure pat00076
는 간섭 신호 검출기의 센싱 성능을 고려하여 <수학식 15>와 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00077
이를 이용하여 대역 내 FD 간섭 신호의 개수를 상기 도 4의 401 단계에서 <수학식 3>으로부터 <수학식 16>과 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00078
따라서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 제외한 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00079
와 제외하지 않은 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00080
에서 얻을 수 있는 FHSS 시스템의 전송성능은 <수학식 3>으로부터 각각 <수학식 17> 및 <수학식 18>와 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00081
Figure pat00082
여기서
Figure pat00083
은 시간 구간
Figure pat00084
동안 측정된 평균 ISDR 값을 나타낸다. 이를 바탕으로 주파수 도약 채널 집합 결정기는 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00085
과
Figure pat00086
를 사용하는 경우의 전송 성능을 비교하여, 시간 부터 사용할 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00088
을 상기 도 4의 402 단계에서 <수학식 19>과 같이 갱신한다.
Figure pat00089
이 때, 상기 <수학식 19>의 조건
Figure pat00090
는 <수학식 20>과 같이 변환할 수 있다.
Figure pat00091
여기서
Figure pat00092
은 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 주파수 도약 채널 집합에서 제외할지 여부를 결정하기 위한 임계 값으로 <수학식 17>와 <수학식 18>을 <수학식 19>에 대입하여 <수학식 21>과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00093
이 후, 본 발명은 상기 도 4의 과정을 통해 갱신된 주파수 도약 채널 집합
Figure pat00094
을 기반으로 간섭 신호의 정검출 확률을 원하는 수준으로 만족시키면서 FHSS 시스템의 전송성능을 최대화하기 위해 시간
Figure pat00095
부터 사용될 간섭 신호 검출기의 검출 시간
Figure pat00096
및 임계 값
Figure pat00097
을 도 5와 같이 결정한다. 검출 시간
Figure pat00098
을 길게 하면 정검출 확률을 높이고 오검출 확률을 낮출 수 있지만, 검출 시간 내 간섭 신호의 존재 확률이 증가한다는 단점이 있다. 반대로 검출 시간
Figure pat00099
을 짧게 하면 검출 시간 내 간섭 신호의 존재 확률이 감소됨으로써 FHSS 시스템의 전송성능이 증대되는 장점이 있지만, 정검출 확률이 낮아지고 오검출 확률이 높아진다는 단점이 있다. 본 발명은 이 같은 간섭 신호 검출기의 검출 성능과 FHSS 시스템의 전송성능 간의 상호 관계를 바탕으로, FHSS 시스템의 전송성능을 최대화하기 위한 간섭 신호 검출기의 임계 값 및 간섭 신호 검출 시간을 결정한다.
본 발명은 상기 도 5의 501 단계에서 간섭 신호 검출 시간
Figure pat00100
에 대한 간섭 신호 존재 확률을 <수학식 22>과 같이 추정할 수 있다.
Figure pat00101
이 후, 본 발명은 상기 도 5의 502 단계에서 간섭 신호 검출 시간
Figure pat00102
로부터 얻을 수 있는 FHSS 시스템의 전송성능을 <수학식 23>와 같이 추정할 수 있으며,
Figure pat00103
상기 추정 결과를 바탕으로 본 발명은 상기 도 5의 503 단계에서 시간
Figure pat00104
부터 사용할 간섭 신호 검출기의 간섭 신호 검출 시간 및 임계 값을 각각 <수학식 24> 및 <수학식 25>과 같이 결정한다.
Figure pat00105
Figure pat00106
이 후, 본 발명은 상기 도 2의 201 단계로 돌아가 상기 도 4의 과정을 통해 결정된 주파수 도약 채널 집합으로 신호를 전송할 때, 상기 도 5의 과정을 통해 결정된 간섭 신호 검출 시간 및 간섭 신호 검출을 위한 임계 값을 기반으로, 다음 주파수 도약 채널을 통한 신호의 전송 가능 여부를 판단하여 간섭 신호가 존재하지 않는 채널을 통해서 신호를 전송함으로써 동일 주파수 대역 내 동/이기종 간섭을 효율적으로 회피한다. 이 때, 본 발명은 송신기와 수신기 간 거리 증가에 따른 성능 저하를 막기 위해 상기 도 2의 201 단계로 돌아가 상기 도 4의 과정을 통해 결정된 주파수 도약 채널 집합으로 신호를 전송할 때, 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들만을 고려하여 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들의 신호 대 잡음 비(Signal-to-noise power ratio: SNR)값
Figure pat00107
을 추정하여 다음 주기에서의 송신 전력 값
Figure pat00108
을 <수학식 26>와 같이 결정한다.
Figure pat00109
여기서
Figure pat00110
은 목표 SNR 값을 나타내며,
Figure pat00111
과
Figure pat00112
는 시스템의 최소, 최대 가능 송신 전력 값을 의미한다. 이를 통해 본 발명은 송신기와 수신기 사이의 거리 값에 관계 없이 송신 전력 값을 결정하여 원하는 성능을 얻을 수 있다. 이를 바탕으로 본 발명은 동/이기종 간섭 신호가 다수 존재하는 환경 하에서도 대역 내 동/이기종 간섭 신호를 회피하며 효율적으로 신호를 전송할 수 있다.
본문에 첨언하였음

Claims (11)

  1. FHSS 시스템에서 동일 대역 내에 존재하는 동/이기종 간섭신호를 회피하며 신호를 송수신하는 방법 및 그 장치에 있어서,
    간섭 신호의 특성을 고려하여 주파수 도약 채널 집합과 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하는 방법 및 결정부와,
    상기 결정된 간섭 신호 검출기를 이용하여 다음 주파수 도약에 사용될 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 검출하는 방법 및 검출부와,
    상기 주파수 도약 후보 채널들 중 간섭 신호 검출부로부터 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단되는 채널을 통해서 신호를 전송하는 방법 및 전송부와,
    상기 주파수 도약 후보 채널들 중 신호가 전송된 채널을 찾아 전송된 신호를 수신하는 방법 및 수신부와,
    상기 다수의 주파수 도약 후보 채널들 중 신호가 전송된 채널을 찾아 신호를 전송할 때 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들의 신호대 잡음 비 값을 이용하여 송신 전력 제어를 수행하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법 및 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 간섭 신호의 특성을 고려하여 주파수 도약 채널 집합과 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하는 방법 및 결정부는,
    대역 내 간섭 신호의 개수를 추정하는 방법 및 추정부와,
    상기 추정된 간섭 신호의 개수를 바탕으로 주파수 도약 채널 집합을 결정하는 방법 및 결정부와,
    상기 추정된 간섭 신호 개수와 상기 결정된 주파수 도약 채널 집합으로부터 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하는 방법 및 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 대역 내 간섭 신호의 개수를 추정하는 방법 및 추정부는,
    시간
    Figure pat00113
    마다 주기적으로 지난 추정 시간
    Figure pat00114
    부터 사용된 주파수 도약 채널 집합
    Figure pat00115
    과 간섭 신호 검출 시간
    Figure pat00116
    에 따른 간섭 신호 존재 확률 값으로부터 동일 대역 내 간섭 신호의 개수를 <수학식 1>와 같이 추정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    <수학식 1>
    Figure pat00117

    여기서 W와
    Figure pat00118
    는 각각 FS 간섭 신호의 대역폭 및 개수,
    Figure pat00119
    은
    Figure pat00120
    에서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 제외한 주파수 도약 채널 집합,
    Figure pat00121
    ,
    Figure pat00122
    는 각각 FHSS 시스템의 신호 길이(일례로 블루투스 DH1 패킷의 경우 366 us)와 슬롯 길이(일례로 블루투스의 경우 625 us)를 나타내며,
    Figure pat00123
    는 간섭 신호 검출 시간에 따른 간섭 신호 존재 확률로 <수학식 2>과 같이 나타낼 수 있다.
    <수학식 2>
    Figure pat00124

    여기서 는 목표 정검출 확률,
    Figure pat00126
    은 간섭 신호 검출 시간에 따른 오검출 확률을 나타내며,
    Figure pat00127
    은 시간 구간
    Figure pat00128
    동안 측정된
    Figure pat00129
    내 채널들의 평균 FD 간섭 신호 검출율을 의미한다.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 추정된 간섭 신호의 개수를 바탕으로 FHSS 시스템의 주파수 도약 채널 집합을 결정하는 방법 및 결정부는,
    상기 주파수 도약 채널
    Figure pat00130
    과
    Figure pat00131
    를 사용하여 얻을 수 있는 FHSS 시스템의 전송 성능을 각각
    Figure pat00132
    과
    Figure pat00133
    이라 할 때, 이들 두 값을 비교하여 시간
    Figure pat00134
    에 사용할 주파수 도약 채널 집합
    Figure pat00135
    을 <수학식 3>와 같이 주기적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    <수학식 3>
    Figure pat00136

    여기서
    Figure pat00137
    는 집합
    Figure pat00138
    내 채널들 중에서 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들의 집합을 나타내며, 상기 <수학식 3>의 갱신 조건은 일례로 <수학식4>와 같이 변환하여 실장할 수 있다.
    <수학식4>
    Figure pat00139

    여기서
    Figure pat00140
    은 시간 구간
    Figure pat00141
    동안 측정된
    Figure pat00142
    내 채널들의 평균 간섭 신호 검출율을 나타내며,
    Figure pat00143
    은 FS 간섭 신호가 존재하는 채널들을 주파수 도약 채널 집합에서 제외할지 여부를 결정하기 위한 임계 값으로 <수학식 5> 및 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있는
    Figure pat00144
    과
    Figure pat00145
    값을 <수학식 3>에 대입하여 <수학식 7>과 같이 결정할 수 있다
    <수학식 5>
    Figure pat00146

    <수학식 6>
    Figure pat00147

    여기서 K는 채널 센싱이 수행되는 주파수 도약 후보 채널들의 개수를 나타낸다.
    <수학식 7>
    Figure pat00148
  5. 제 2항에 있어 상기 간섭 신호 개수 및 주파수 도약 채널을 바탕으로 간섭 신호 검출기의 변수를 결정하는 방법 및 결정부는,
    시간
    Figure pat00149
    부터 시작하는 간섭 신호 검출기의 검출 시간
    Figure pat00150
    과 임계 값
    Figure pat00151
    을 간섭 신호의 정검출 확률을 원하는 수준으로 만족시키면서 FHSS 시스템의 전송성능을 최대화하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치. 일례로
    Figure pat00152
    과
    Figure pat00153
    를 각각 <수학식 8> 및 <수학식 9>과 같이 결정할 수 있다.
    <수학식 8>
    Figure pat00154

    <수학식 9>
    Figure pat00155

    여기서
    Figure pat00156
    ,
    Figure pat00157
    는 수신 신호 샘플들의 개수를 결정하는 샘플링 주파수(sampling frequency),
    Figure pat00158
    는 간섭 신호 대 잡음 비(interference-to-noise power ratio: 이하 INR),
    Figure pat00159
    는 전송 신호의 비트 수,
    Figure pat00160
    는 간섭 신호 검출 시간 내에 간섭 신호가 존재하지 않을 경우의 평균 신호 전송 시간,
    Figure pat00161
    는 가산성(additive) 가우시안 잡음의 분산 값을 나타내며,
    Figure pat00162
    는 간섭 신호 검출 시간에 대한 간섭 신호 존재 확률의 추정 값으로 <수학식 10>과 같이 나타낼 수 있다.
    <수학식 10>
    Figure pat00163
  6. 제 1항에 있어 상기 결정된 간섭 신호 검출기를 이용하여 다음 주파수 도약에 사용될 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 검출하는 방법 및 검출부는,
    다음 주파수 도약에 사용될
    Figure pat00164
    개의 주파수 도약 후보 채널을 결정하는 방법 및 결정부와,
    상기 결정된
    Figure pat00165
    개 주파수 도약 후보 채널들에 대해 간섭 신호의 존재를 순시적으로 검출하는 방법 및 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
  7. 제 6항에 있어 다음 주파수 도약에 사용될 K개의 주파수 도약 후보 채널을 결정하는 방법 및 결정부는,
    FHSS 시스템의 주파수 도약 채널 집합 내
    Figure pat00166
    번째 주파수 도약 채널의 지수를
    Figure pat00167
    라 정의할 때, k번째 주파수 도약에 사용될 K개의 주파수 도약 후보 채널의 지수
    Figure pat00168
    를 FS 간섭 신호의 특성을 고려하여 결정하는 특징으로 하는 방법 및 장치. 일례로
    Figure pat00169
    는 FS 간섭 신호의 대역폭을 고려하여 <수학식 11>와 같이 결정할 수 있다.
    <수학식 11>
    Figure pat00170
    여기서
    Figure pat00171
    는 x를 y로 나눴을 때의 나머지 값, D는 FS 간섭 신호의 영향을 최소화하기 위해 결정된 다중 채널들 간의 중심 주파수 간격을 나타낸다.
  8. 제 6항에 있어 상기 결정된 K개 주파수 도약 후보 채널에 대해 간섭 신호의 존재 여부를 순시적으로 검출하는 방법 및 검출부는,
    채널
    Figure pat00172
    로 신호를 전송하기 전에 상기 청구항 6의 <수학식 11>와 같이 결정된 K개의 주파수 도약 후보 채널들에 대해, 상용의 채널 센싱 기법을 통해 동일 채널 내 간섭 신호의 존재 여부를 상기 청구항 5의 간섭 신호 검출 시간과 임계 값 을 사용하여 순시적으로 검출하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
  9. 제 1항에 있어 상기 다수의 주파수 도약 후보 채널 중 간섭 신호 검출부로부터 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단되는 채널을 통해서 신호를 전송하는 방법 및 전송부는,
    상기 청구항 8에서 간섭 신호 검출기가 채널
    Figure pat00173
    에 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단할 경우에는 다음 (K-1)개 채널들의 간섭 신호 존재 여부와 관계없이 채널
    Figure pat00174
    로 신호를 전송하고, 간섭 신호 검출기가 채널
    Figure pat00175
    에 간섭 신호가 존재한다고 판단할 경우에는 채널
    Figure pat00176
    의 간섭 신호 존재 여부를 판단하여 채널
    Figure pat00177
    에 간섭 신호가 존재하지 않는다고 판단할 경우에만 FHSS 시스템의 송신부가 채널
    Figure pat00178
    으로 신호를 전송하는 등, 상기 과정을 반복하여 K개 주파수 도약 후보 채널들 중 간섭 신호가 존재하지 않는 첫번째 채널을 찾아 신호를 전송하며, 만약 상기 K개 주파수 도약 후보 채널들이 모두 간섭 신호에 영향을 받고 있다고 판단될 경우 다음 주파수 도약 시간까지 신호를 전송하지 않는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
  10. 제 1항에 있어 상기 다수의 주파수 도약 후보 채널들 중 신호가 전송된 채널을 찾아 전송된 신호를 수신하는 방법 및 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 방법 및 장치는,
    Figure pat00179
    시간동안 상기 K개 주파수 도약 후보 채널들에서 자신이 속한 네트워크 마스터의 식별 코드(access code)를 찾고, 후보 채널
    Figure pat00180
    에서 상기 식별 코드가 발견될 경우, 이 후
    Figure pat00181
    시간동안 (일례로 블루투스 DH1 패킷의 경우 294 us) 채널
    Figure pat00182
    을 통해 FHSS 시스템의 송신기로부터 전송된 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
  11. 제 1항에 있어 상기 다수의 주파수 도약 후보 채널들 중 신호가 전송된 채널을 찾아 신호를 전송할 때 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들의 신호대 잡음 비 값을 이용하여 송신 전력 제어를 수행하는 방법 및 장치는,
    상기 청구항 9의 과정을 통해 결정된 주파수 도약 채널 집합으로 신호를 전송할 때, 간섭 신호가 존재하지 않는 채널들의 신호 대 잡음 비 값
    Figure pat00183
    을 추정하여 다음 주기에서의 송신 전력 값
    Figure pat00184
    을 <수학식 12>와 같이 결정하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치.
    <수학식 12>
    Figure pat00185
    여기서
    Figure pat00186
    은 목표 SNR 값을 나타내며,
    Figure pat00187
    과
    Figure pat00188
    는 시스템의 최소, 최대 가능 송신 전력 값을 의미한다.
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