KR20150011640A - 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치 및 방법 - Google Patents

전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간의 차를 이용하여, 다수의 대상 중에서 일정한 거리에 있는 대상 단말들만을 선택하는 공간 필터링(filtering) 기술에 관한 방법 및 장치 제시한다. 사용자 단말은 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 주변 단말들에게 음파신호를 상기 주변 단말들에게 전송하고, 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 상기 주변 단말들에게 전송한다. 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신한다. 주변 단말은 사용자 단말로부터 음파신호를 수신하고, 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전송된 전파신호를 사용자 단말로부터 수신한다. 사용자 단말로부터 주변 단말들까지의 음파신호와 전파신호의 수신시간차를 이용하여 대상 단말에 해당하는지 판단하고, 판단정보가 기 설정된 범위에 해당하면 사용자 단말로 응답 신호를 전송한다.

Description

전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치 및 방법 {Method and apparatus for spatial filtering using difference between PROPAGATION Delay of electromagnetic signal and ACOUSTIC signal}
본 발명은 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간의 차를 이용하여, 다수의 대상 중에서 일정한 거리에 있는 대상 단말들만을 선택하는 공간 필터링(filtering) 기술에 관한 것이다.
종래 기술에 따르면, 무선 통신에서 자주 발생하는 문제 중 하나는 다수의 주변 단말들 중에서 통신하고자 하는 피어(peer)를 선택하는 방법일 수 있다. 이러한 문제는 최근 많은 관심이 집중되고 있는 D2D 통신(device-to-device communication; 단말간 직접통신)과 같이 근접 단말간 통신에서 특히 자주 발생할 수 있다.
통신하고자 하는 대상 단말을 선택하는 방법으로 널리 사용되고 있는 방법 중 하나는 블루투스(Bluetooth)를 비롯한 다양한 통신 프로토콜에서 사용하는 스캔 앤 셀렉트(Scan-and-select) 방법이 있다. 스캔 앤 셀렉트(Scan-and-select) 방법은 단말이 주변 단말들을 스캔(scan)하고, 사용자가 스캔(scan)에서 발견된 주변 단말들 목록에서 통신하고자 하는 대상 단말을 선택하는 방식이다. 그러나, 스캔 앤 셀렉트(Scan-and-select) 방법의 경우, 주변 단말들을 스캔(scan)하는데 많은 시간이 걸릴 뿐만 아니라 주변 단말들이 무수히 많은 경우 사용자에게 주어지는 주변 단말들의 목록이 지나치게 길어지는 단점이 있다.
이러한 경우, 통신하고자 하는 대상 단말의 위치 정보를 이용하여, 주변 단말들을 걸러낼 수 있는 공간 필터링 기술을 사용할 수 있다. 그러면, 대상 단말 선택에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있다. 뿐만 아니라 사용자의 번거로움을 크게 완화할 수 있다.
본 발명은 다수의 주변 단말들 중에서, 단말 간 통신을 최소화 하면서, 특정 거리에 있는 주변 단말들만을 구분해 내는 공간 필터링 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법은 사용자 단말이 주변 단말들 중 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 음파신호를 상기 주변 단말들에게 전송하는 단계와, 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 상기 주변 단말들에게 전송하는 단계 및 상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리는 상기 사용자 단말에 미리 저장될 수 있다.
상기 전송시간 지연은 상기 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 결정될 수 있다.
상기 기 설정된 전송시간 지연은 하기 수학식3에 의해 결정되고,
[수학식3]
t = d / Va―d / Ve + To
이때, d는 사용자 단말로부터 각각의 대상 단말까지의 거리, Va 는 음파신호의 전송 속도, Ve 는 전파신호의 전송 속도, To는 전송시간 지연의 옵셋을 나타낼 수 있다.
주변단말들 중 사용자 단말로부터 주변단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 주변 단말이 사용자 단말로부터 음파신호를 수신하는 단계와, 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전송된 전파신호를 사용자 단말로부터 수신하는 단계와, 음파신호와 전파신호의 수신시간 차를 이용하여 대상 단말에 해당하는지 판단하는 단계 및 상기 판단정보가 기 설정된 범위에 해당하면 사용자 단말로 응답 신호를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 단말에 해당하는지 판단하는 단계는 상기 수신한 음파신호와 전파신호의 수신시간차를 이용하여 판단될 수 있다.
상기 거리정보는 상기 음파신호와 전파신호의 수신시간차가 "0"일 경우 대상 단말에 해당하고, 상기 음파신호와 전파신호의 수신시간차가 기 설정된 범위 내에 해당할 경우에도 대상 단말에 해당할 수 있다.
사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리정보를 저장하고 있는 거리정보 측정부와, 주변 단말들이 대상 단말에 해당하는지 판단하기 위해 상기 거리를 이용하여 시간차를 두고 상기 음파신호 및 전파신호를 전송하는 전송부 및
상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들로부터 응답신호를 수신하는 응답신호 수신부를 포함할 수 있다.
상기 전송부는 상기 거리정보, 음파신호 및 전파신호를 전송하는 신호 및 데이터 전송부 및 상기 전파신호를 전송하기 위한 전송시간 지연을 제어하는 전송시간 제어부를 포함할 수 있다.
상기 신호 및 데이터 전송부는 상기 전송시간 제어부에서 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 전송할 수 있다.
상기 전송시간 제어부는 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 음파신호 및 전파신호를 주변 단말들로 전송하기 위한 전송시간 지연을 제어할 수 있다.
상기 응답신호를 수신하는 수신부는 상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신할 수 있다.
사용자 단말이 전송하는 음파신호 및 전파신호를 수신하는 수신부와, 상기 수신된 음파신호와 전파신호를 이용하여 주변 단말 자신이 대상 단말에 해당하는지 판단하는 판단부 및 상기 대상 단말에 해당하는 주변 단말은 사용자 단말로 응답신호를 전송하는 응답신호 전송부를 포함할 수 있다.
상기 판단부는 상기 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차를 구하는 뺄셈부 및 상기 수신시간의 차가 기 설정된 범위 내에 해당하는지 비교하는 비교부를 포함할 수 있다.
상기 비교부는 상기 수신시간의 차가 "0"일 경우 대상 단말에 해당한다고 판단하고, 상기 수신시간차가 기 설정된 범위 내에 해당할 경우에도 대상 단말에 해당한다고 판단할 수 있다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 사용자 단말의 공간 필터링 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 주변 단말들의 공간 필터링 방법의 순서도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 사용자 단말과 주변 단말들을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 주변 단말들의 거리에 따른 전파신호와 음파신호의 수신시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 옵셋을 포함한 전송시간 지연을 갖는 경우 주변 단말들의 거리에 따른 전파신호와 음파신호의 수신시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 사용자 단말의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7은 사용자 단말의 전송부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 주변 단말의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 주변 단말의 판단부의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에서 제안하는 사용자 단말의 공간 필터링 방법의 순서도이다.
110단계에서 사용자 단말은 주변단말들 중 사용자 단말로부터 주변단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 음파신호를 주변 단말들에게 전송할 수 있다. 이때, 사용자 단말은 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리정보를 미리 저장하고 있을 수 있다.
120단계에서 사용자 단말은 주변단말들 중 사용자 단말로부터 주변단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 주변 단말들에게 전송할 수 있다. 상기 기 설정된 전송시간 지연은 수학식1과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식1]
t = d / Va ― d / Ve
이때, d는 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리, Va는 음파의 전송 속도, Ve는 전자파의 전송 속도를 나타낸다. 일반적으로 Ve가 Va보다 매우 크므로 [수학식1]은 [수학식2]와 같이 근사화할 수 있다.
[수학식2]
t = d / Va
상기 [수학식1]에 옵셋 To를 추가 하여 [수학식3]과 같이 일반화할 수 있다.
[수학식3]
t = d / Va ― d / Ve + To
이때, To는 음파신호와 전파신호를 수신하는 주변 단말들이 미리 알고 있는 값일 수 있다. 또한, To는 양수, 음수, 또는 0일 수 있다.
사용자 단말이 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 전송함으로써 주변 단말들 중 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들만이 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간 차가 To가 될 수 있다.
130단계에서 사용자 단말은 110계 및 120단계에서 상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신할 수 있다.
예를 들어, 대상 단말에 해당하는 주변 단말의 경우 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간 차가 To가 될 수 있다. 이때 To = 0 의 값을 가질 수 있다. 하지만, 구현상의 오차 등으로 인해 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)에 오차가 생길 수 있고, 대상 단말에 해당할 경우에도 음파신호와 전파신호가 정확하게 동시에 수신되지 않을 수 있다. 따라서, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 일정 범위 내((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 들면 해당 주변 단말이 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)만큼 떨어져 있다고 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명에서 제안하는 주변 단말의 공간 필터링 방법의 순서도이다.
도 2을 참조하면, 210단계에서 주변단말은 사용자 단말로부터 음파신호를 수신할 수 있다.
220단계에서 주변 단말은 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)를 이용하여 기 설정한 전송시간 지연 후 전송한 전파신호를 수신할 수 있다.
230단계에서 주변 단말은 210단계 및 220단계에서 수신된 음파신호와 전파신호를 이용하여 주변 단말이 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리에 해당하는 위치에 있는지 판단할 수 있다. 이때, 사용자 단말로부터 주변 단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리에 해당하는지 여부를 판단하기 위해 상기 수신된 음파신호와 전파신호의 수신시간차를 이용하여 판단할 수 있다.
예를 들어, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 큰 주변 단말의 경우, 사용자 단말로부터 대상 단말보다 가까운 거리에 위치할 수 있다. 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 작은 주변 단말의 경우, 사용자 단말로부터 대상 단말보다 먼 거리에 위치할 수 있다.
그리고, 대상 단말에 해당하는 주변 단말의 경우 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간 차가 To일 수 있다. 하지만, 구현상의 오차 등으로 인해 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)에 오차가 생길 수 있고, 대상 단말에 해당할 경우에도 음파신호와 전파신호의 수신시간 차가 정확하게 To가 되지 않을 수 있다. 따라서, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 (To - △t/2) ~ (To + △t/2) 범위 내에 들면 사용자 단말로부터 주변 단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d) 라고 판단할 수 있다.
240단계에서 상기 판단정보가 기 설정된 범위에 해당하는 주변 단말은 사용자 단말로 응답 신호를 전송할 수 있다.
주변 단말들 중 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위 내((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 포함되는 주변 단말은 대상 단말일 수 있다. 음파신호와 전파신호의 수신시간 차가 상기 기 설정된 범위 내((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 포함되는 주변 단말은 상기 해당 단말이 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말일 가능성이 있다는 내용의 응답신호를 사용자 단말에게 전송할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른, 사용자 단말과 주변 단말들을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 사용자 단말(A), 대상 단말(B), 대상 단말(B)을 포함하는 주변 단말들(B, C, D, E, F, G), 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d), 대상 단말이라고 판단할 수 있는 기 설정된 범위(△d)를 나타낼 수 있다.
본 발명에 따르면, 사용자 단말(A)은 단말간의 통신을 최소화하면서 주변 단말들(B~G) 중 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)만큼 떨어진 대상 단말(B)를 선택하는 거리 필터링을 할 수 있다.
사용자 단말(A)은 주변 단말들(B~G) 중 대상 단말(B)를 선택하고자 한다. 이때, 사용자 단말(A)은 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)를 미리 저장하고 있을 수 있다.
본 발명은 음파신호와 전파신호의 전송 속도 차이를 이용하여 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말(B)을 선택할 수 있다. 자세한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 일 실시예에 따른, 주변 단말들(B~G)의 거리에 따른 음파신호와 전파신호의 수신시간의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 세로줄 A~F는 단말들의 위치를 나타낼 수 있다. 따라서, 사용자 단말(A)로부터 주변 단말들(B~G)이 위치한 거리를 알 수 있다.
이때, 410은 음파신호의 전송 시작점을 나타낼 수 있고, 420은 전파신호의 전송 시작점을 나타낼 수 있다. 사용자 단말(A)는 음파신호를 먼저 전송한 후 t = d / Va ― d / Ve 만큼의 전송시간 지연 후 전파신호를 전송할 수 있다. 음파신호의 거리에 따른 수신시간의 관계도는 직선 430로 나타낼 수 있다. 전파신호의 거리에 따른 수신시간의 관계도는 직선 440으로 나타낼 수 있다. 직선 430과 직선 440의 교점 450은 음파신호와 전파신호가 동시에 수신되는 사용자 단말로부터의 거리를 나타낼 수 있다.
따라서, 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말(A)로부터 대상 단말까지의 거리(d)만큼의 거리에 위치한 대상 단말(B)은 음파신호와 전파신호를 동시에 수신할 수 있다. 이와 같이 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차를 이용하여 통신하고자 하는 대상 단말(B)를 선택할 수 있다.
하지만, 구현상의 오차 등으로 인해 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리(d)에 추정 오차가 있을 수 있고, 대상 단말에 해당할 경우에도 음파신호와 전파신호가 정확하게 동시에 수신되지 않을 수 있다. 따라서, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위 내(△t)에 들면 상기 두 신호가 동시에 수신되었다고 판단할 수 있다. 이것은, 사용자 단말로부터의 거리가 정확히 d인 대상 단말(B)만을 선택하는 거리 필터링이 아닌, 도 4에 도시된 바와 같이 사용자 단말로부터의 거리가 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 에 포함되는 주변 단말들을 선택하는 거리 필터링일 수 있다.
도 4를 참조하여 예를 들면, 주변 단말 C의 경우, 음파신호를 먼저 수신한 후 전파신호를 수신할 수 있다. 따라서, 주변 단말 C는 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말(B)보다 가까운 거리에 위치한 것을 알 수 있다.
주변 단말들 E, F 그리고 G의 경우, 전파신호를 먼저 수신한 후 음파신호를 수신할 수 있다. 따라서, 주변 단말들 E, F 그리고 G는 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말(B)보다 먼 거리에 위치한 것을 알 수 있다.
반면에, 대상 단말 B의 경우, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 "0"이다. 따라서, 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말임을 알 수 있다.
또한, 주변 단말 D의 경우, 음파신호의 수신시간이 전파신호의 수신시간보다 앞서지만 상기 두 신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위(△t)에 포함된다. 따라서, 주변 단말 D도 사용자 단말(A)로부터의 거리 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 이내에 포함되므로 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말이라고 판단할 수 있다.
도 4에서 설명한 것과 같이 본 발명에 따르면, 주변 단말들(B~G)이 사용자 단말(A)이 전송하는 음파신호와 전파신호를 수신하여 상기 두 신호의 수신시간의 차를 비교할 수 있다. 상기 수신시간의 차를 비교함으로써 주변 단말들(B~G)이 상기 거리 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다. 상기 거리 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 에 포함되는 주변 단말들(B, D)은 사용자 단말(A)에게 응답신호를 전송할 수 있다.
본 발명의 응용 예로써, 단말간 직접 통신에 있어서 사용자 단말이 자신의 단말기를 이용하여 사용자 단말로부터 일정한 거리에 위치한 단말만을 선택하는 경우를 예로들 수 있다. 이 경우, 사용자 단말이 전송한 신호에 대하여 사용자 단말로부터 일정한 거리에 위치한 단말들만 응답할 수 있다. 따라서, 종래기술의 스캔 앤 스캔(scan-and-scan) 방법을 사용하는 경우, 모든 주변 단말들로부터 식별자(ID)를 수신한 뒤 주변 단말들의 식별자를 모두 포함한 목록으로부터 사용자가 통신하고자 하는 대상 단말을 선택해야 했다. 하지만, 본 발명에서는 기 설정된 범위((d - △d/2) ~ (d + △d/2)) 내에 있는 주변 단말들(B, D) 만이 응답 신호를 보내오고 응답 신호를 보내온 단말들 중에서 통신하고자 하는 대상 단말(B)만을 선택할 수 있어, 사용자의 번거로움을 크게 완화할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른, 옵셋을 포함한 전송시간 지연을 갖는 경우 주변 단말들의 거리에 따른 전파신호와 음파신호의 수신시간의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5에서는 본 발명의 일반적인 적용 예를 도시하고 있다.
도 5를 참조하면, 도 4와 마찬가지로 세로줄 A~F는 단말들의 위치를 나타낼 수 있다. 따라서, 사용자 단말(A)로부터 주변 단말들(B~G)이 위치한 거리를 알 수 있다.
이때, 510은 음파신호의 전송 시작점을 나타낼 수 있고, 520은 To 만큼의 옵셋을 포함한 전송시간 지연을 갖는 전파신호의 전송 시작점을 나타낼 수 있다.
사용자 단말(A)는 음파신호를 먼저 전송한 후 d / Va - d / Ve + To 만큼의 전송시간 지연 후 전파신호를 전송할 수 있다. 음파신호의 거리에 따른 수신시간의 관계도는 직선 530로 나타낼 수 있다. 옵셋을 포함하지 않는 전송시간 지연 후 전송된 전파신호의 거리에 따른 수신시간의 관계도는 직선 540으로 나타낼 수 있다. 또한, To 만큼의 옵셋을 포함한 전송시간 지연 후 전송된 전파신호의 거리에 따른 수신시간의 관계도는 직선 550으로 나타낼 수 있다.
직선 530과 직선 540의 교점으로부터 전송시간 지연의 옵셋 To 을 더한 교점 560은 음파신호를 수신한 후 상기 옵셋 To 이후에 전파신호가 수신되는 사용자 단말기로부터의 거리를 나타낼 수 있다. 따라서, 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말(A)로부터 대상 단말까지의 거리(d)만큼의 거리에 위치한 대상 단말(B)은 음파신호를 수신한 후 상기 옵셋 To 이후에 전파신호를 수신할 수 있다.
음파신호와 전파신호의 전송 시작점이 옵셋을 포함한 전송시간 지연을 가지고 전송된 경우, 대상 단말(B)은 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위 내, 즉 (To - △t/2) ~ (To + △t/2) 내에 들면 상기 두 신호가 상기 옵셋 To 만큼의 차이를 갖고 수신되었다고 판단할 수 있다. 이것은, 사용자 단말로부터의 거리가 정확히 d인 대상 단말(B)만을 선택하는 거리 필터링이 아닌, 도 5에 도시된 바와 같이 사용자 단말로부터의 거리가 (d - △d/2) ~ (d + △d/2)에 포함되는 주변 단말들을 선택하는 거리 필터링일 수 있다. 또한, To는 주변 단말들이 모두 알고 있는 값이고, 양수, 음수, 또는 0일 수 있다.
도 5를 참조하여 예를 들면, 주변 단말 C의 경우, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 크다. 따라서, 주변 단말 C는 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말(B)보다 가까운 거리에 위치한 것을 알 수 있다.
주변 단말들 E, F 그리고 G의 경우, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 작다. 따라서, 주변 단말들 E, F 그리고 G는 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말(B)보다 먼 거리에 위치한 것을 알 수 있다.
반면에, 대상 단말 B의 경우, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 To이다. 따라서, 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말임을 알 수 있다.
또한, 주변 단말 D의 경우, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 크지만 상기 두 신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 포함된다. 따라서, 주변 단말 D도 사용자 단말(A)로부터의 거리 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 이내에 포함되므로 사용자 단말(A)이 통신하고자 하는 대상 단말이라고 판단할 수 있다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 사용자 단말의 구성을 나타내는 도면이다.
사용자 단말은 거리정보 측정부(610), 전송부(620), 응답신호 수신부(630)로 구성될 수 있다.
거리정보 측정부(610)는 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리정보를 측정하여 미리 저장할 수 있다. 사용자 단말은 상기 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 전파신호의 전송시간 지연을 결정할 수 있다.
전송부(620)는 음파신호 및 전파신호를 전송할 수 있다. 이때, 전파신호는 음파신호를 전송한 후 상기 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후에 전송될 수 있다. 전송부(620)의 자세한 설명은 도 7을 참조한다.
응답신호 수신부(630)는 상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들로부터 응답신호를 수신할 수 있다. 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 내에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호를 수신할 수 있다.
도 7은 사용자 단말의 전송부(620)의 구성을 나타내는 도면이다.
전송부(620)는 신호 및 데이터 전송부(710), 전송시간 제어부(720)으로 구성될 수 있다.
신호 및 데이터 전송부(710)는 음파신호 및 전파신호를 주변 단말들로 전송할 수 있다.
주변 단말들은 음파신호 및 전파신호를 이용하여 자신과 사용자 단말기까지의 거리가 사용자 단말과 대상 단말기까지의 거리에 해당하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 전송부(620)는 상기 전송시간 제어부(720)에서 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 전송할 수 있다.
전송시간 제어부(720)는 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말기로부터 대상 단말까지의 거리만큼 떨어진 주변 단말들이 음파신호와 전파신호를 동시에 수신할 수 있도록 전파신호의 전송시간 지연을 제어할 수 있다. 상기 전송시간 지연은 수학식1을 이용하여 결정할 수 있다.
[수학식1]
t = d / Va ― d / Ve
이때, d는 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리, Va는 음파의 전송 속도, Ve는 전자파의 전송 속도를 나타낸다. 일반적으로 Ve가 Va보다 매우 크므로 [수학식1]은 [수학식2]와 같이 근사화할 수 있다.
[수학식2]
t = d / Va
상기 [수학식1]에 옵셋 To를 추가 하여 [수학식3]과 같이 일반화할 수 있다.
[수학식3]
t = d / Va ― d / Ve + To
이때, To는 음파신호와 전파신호를 수신하는 주변 단말들이 미리 알고 있는 값일 수 있다. 또한, To는 양수, 음수, 또는 0일 수 있다.
도 8은 본 발명에서 제안하는 주변 단말의 구성을 나타내는 도면이다.
주변 단말은 수신부(810), 판단부(820), 응답신호 전송부(830)로 구성될 수 있다.
수신부(810)는 사용자 단말이 전송하는 음파신호 및 전파신호를 수신할 수 있다. 주변 단말은 상기 수신부(810)에서 수신된 음파신호와 전파신호의 수신시간 차를 이용하여 주변 단말이 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리에 해당하는 위치에 있는지 판단할 수 있다.
판단부(820)는 상기 수신된 음파신호와 전파신호를 이용하여 자신이 대상 단말에 해당하는지 판단할 수 있다. 자세한 설명은 도 9를 참조하여 설명한다.
응답신호 전송부(830)는 판단부(820)가 자신이 대상 단말에 해당한다고 판단한 경우 사용자 단말로 응답신호를 전송할 수 있다.
주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위((d - △d/2) ~ (d + △d/2)) 내에 포함되는 주변 단말만이 음파신호와 전파신호를 기 설정된 범위 내((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 수신할 수 있다. 이것은, 사용자 단말로부터의 거리가 정확히 d인 대상 단말만을 선택하는 거리 필터링이 아닌, 사용자 단말로부터의 거리가 (d - △d/2) ~ (d + △d/2)에 포함되는 주변 단말을 선택하는 거리 필터링일 수 있다. 따라서, 주변 단말들 중 기 설정된 범위((d - △d/2) ~ (d + △d/2)) 안에 해당하는 주변 단말은 사용자 단말로 응답신호를 전송할 수 있다.
도 9는 주변 단말의 판단부(820)의 구성을 나타내는 도면이다.
판단부(820)는 뺄셈부(910), 비교부(920)로 구성될 수 있다.
뺄셈부(910)는 상기 수신부(810)에서 수신된 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차를 구할 수 있다. 상기 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차는 사용자 단말로부터 상기 두 신호를 수신하는 주변 단말까지의 거리에 따라 다를 수 있다.
비교부(920)는 주변단말들 중 사용자 단말로부터 주변단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 상기 수신시간의 차를 이용하여 비교할 수 있다. 그리고, 상기 사용자 단말로부터 자신까지의 거리가 기 설정된 범위 내에 포함되는지 비교할 수 있다. 기 설정된 범위 내에 해당하는 경우 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말에 해당한다고 판단할 수 있다.
예를 들어, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 클 경우, 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말보다 가까운 거리에 위치한 것을 알 수 있다. 이때, To는 기 설정된 옵셋이고, 음파신호와 전파신호를 수신하는 주변 단말이 미리 알고 있는 값일 수 있다. 또한, To는 양수, 음수, 또는 0일 수 있다.
또한, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 작을 경우, 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말보다 먼 거리에 위치한 것을 알 수 있다.
반면에, 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차가 To일 경우, 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말이라고 판단할 수 있다.
또한, 음파신호의 수신시간과 전파신호의 수신시간의 차가 To보다 크거나 작지만 상기 두 신호의 수신시간의 차가 기 설정된 범위((To - △t/2) ~ (To + △t/2))에 포함될 경우, 사용자 단말로부터의 거리 (d - △d/2) ~ (d + △d/2) 이내에 포함되므로 사용자 단말이 통신하고자 하는 대상 단말이라고 판단할 수 있다.
실시 예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 사용자 단말이 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는 단말들을 선택하기 위해 음파신호를 상기 주변 단말들에게 전송하는 단계;
    사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 상기 주변 단말들에게 전송하는 단계; 및
    상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 사용자 단말로부터의 거리가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신하는 단계
    를 포함하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리는,
    상기 사용자 단말에 미리 저장되어 있는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전송시간 지연은,
    상기 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 결정되는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기 설정된 전송시간 지연은 하기 수학식3에 의해 결정되고,

    [수학식3]
    t = d / Va - d / Ve + To

    이때, d는 사용자 단말로부터 각각의 대상 단말까지의 거리, Va 는 음파신호의 속도, Ve 는 전파신호의 속도, To 는 전송시간 지연의 옵셋인
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  5. 주변 단말이 사용자 단말로부터 음파신호를 수신하는 단계;
    사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 기 설정된 전송시간 지연 후 전송된 전파신호를 수신하는 단계;
    사용자 단말로부터 주변 단말들까지의 음파신호와 전파신호의 수신시간차를 이용하여 대상 단말에 해당하는지 판단하는 단계; 및
    상기 판단정보가 기 설정된 범위에 해당하면 사용자 단말로 응답 신호를 전송하는 단계
    를 포함하는 전파와 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 대상 단말에 해당하는지 판단하는 단계는,
    상기 수신한 음파신호와 전파신호의 수신시간차를 이용하여 판단되는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거리정보는,
    상기 음파신호와 전파신호의 수신시간차가 "0" 일 경우 대상 단말에 해당하고, 상기 음파신호와 전파신호의 수신시간차가 기 설정된 범위 내에 해당할 경우에도 대상 단말에 해당하는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 방법.
  8. 사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리정보를 저장하고 있는 거리정보 측정부;
    주변 단말들이 대상 단말에 해당하는지 판단하기 위해 상기 거리를 이용하여 시간차를 두고 상기 음파신호 및 전파신호를 전송하는 전송부; 및
    상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들로부터 응답신호를 수신하는 응답신호 수신부
    를 포함하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 전송부는,
    상기 거리정보, 음파신호 및 전파신호를 전송하는 신호 및 데이터 전송부; 및
    상기 전파신호를 전송하기 위한 전송시간 지연을 제어하는 전송시간 제어부
    를 포함하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 신호 및 데이터 전송부는,
    상기 전송시간 제어부에서 기 설정된 전송시간 지연 후 전파신호를 전송하는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전송시간 제어부는,
    사용자 단말로부터 대상 단말까지의 거리를 이용하여 음파신호 및 전파신호를 주변 단말들로 전송하기 위한 전송시간 지연을 제어하는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 응답신호를 수신하는 수신부는,
    상기 음파신호와 전파신호를 수신한 주변 단말들 중 상기 주변 단말들이 수신한 음파신호와 전파신호의 수신시간차가 기 설정된 범위 안에 해당하는 주변 단말들로부터 응답 신호들을 수신하는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  13. 사용자 단말이 전송하는 음파신호 및 전파신호를 수신하는 수신부;
    상기 수신된 음파신호와 전파신호를 이용하여 주변 단말이 대상 단말에 해당하는지 판단하는 판단부; 및
    상기 대상 단말에 해당하는 주변 단말은 사용자 단말로 응답신호를 전송하는 응답신호 전송부
    를 포함하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 음파신호와 전파신호의 수신시간의 차를 구하는 뺄셈부; 및
    상기 수신시간의 차를 이용하여 사용자 단말로부터 주변 단말까지의 거리가 사용자 단말로부터 대상단말까지의 거리에 해당하는지 비교하는 비교부
    를 포함하는 전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 비교부는,
    상기 수신시간의 차가 "0"일 경우 대상 단말에 해당한다고 판단하고, 상기 수신시간차가 기 설정된 범위 내에 해당할 경우에도 대상 단말에 해당한다고 판단하는
    전파신호와 음파신호의 전송 지연 시간 차를 이용한 공간 필터링 장치.
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