KR20160127092A - 데이터 송신 어레인지먼트, 데이터 수신기, 및 그들의 동작을 위한 방법 - Google Patents

데이터 송신 어레인지먼트, 데이터 수신기, 및 그들의 동작을 위한 방법 Download PDF

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KR20160127092A
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프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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Abstract

본 발명의 실시예들은 데이터 송신 어레인지먼트를 제공한다. 데이터 송신 어레인지먼트는, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트에 공급하기 위한 에너지 공급 수단; 데이터 송신 어레인지먼트에 접속된 센서 엘리먼트에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단; 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단; 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단; 및 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들을 송신하도록 구성되는 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 맥락에서, 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단은, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하거나 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －, 그리고/또는 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신하도록 구성된다.

Description

데이터 송신 어레인지먼트, 데이터 수신기, 및 그들의 동작을 위한 방법{Data Transmission Arrangement, Data Receiver, and Method for the Operation Thereof}
본 발명의 실시예들은, 데이터 송신 어레인지먼트(arrangement), 데이터 수신기, 데이터 송신 어레인지먼트 및 데이터 수신기를 포함하는 시스템 뿐만 아니라 그들을 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 추가적인 실시예들은, 자신의 에너지 공급의 관점들에서 자급-자족(self-sufficient)하는 데이터 송신 어레인지먼트에 관한 것이다. 몇몇 실시예들은, 제안된 에너지 공급을 갖는 저전력 송신기들에 대한 무선 송신 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 많은 수의 노드들로부터 기지국으로 작은 양들의 데이터, 예를 들어, 열, 전기 또는 수량계들과 같은 센서 데이터를 송신하기 위해, 라디오 송신 시스템이 이용될 수도 있다. 이러한 맥락에서, 기지국은 많은 수의 노드들을 수용(및 가급적 제어)한다. 통상적으로, 더 많은 컴퓨팅 전력 및 더 복잡한 하드웨어, 즉 일반적으로는 증가된 성능을 갖는 수신기가 또한 기지국에서 이용가능하다. 대부분의 경우들에서 10ppm 또는 그 초과의 주파수 오프셋들을 갖는 편리한 쿼츠(quartz)들이 노드들에서 사용된다.
기지국들과 노드들 사이에서 데이터를 송신하기 위해 다양한 단방향 및 양방향 시스템들이 이미 존재한다. 알려진 시스템은, 예를 들어, DECT(디지털 향상된 코드리스 원격통신들, 즉 라디오 기술에 의한 원격통신들을 위한 국제 표준) 및 RFID(라디오 주파수 식별)이다. 이들 시스템들에 대해 통상적인 것은, 기지국이 가입자가 동기화되는 기준 주파수 및 기준 시간을 특정한다는 것이다. RFID 시스템들에서, RFID 판독기는 시간 윈도우를 특정하며, 그 윈도우는 자신의 방출을 직접적으로 따르고, 그 윈도우 내에서, RFID 트랜스폰더(transponder)들은 그들의 응답을 위한 시점을 임의로 선택한다. 특정된 시간 간격은, 동등한 길이의 시간 슬롯들로 부가적으로 분할된다. 이것은 시간 슬롯 기반(슬롯팅된) 알로하(Aloha) 프로토콜로 지칭된다. 차례로, DECT에서, 시간 슬롯들은, 고정되게 특정된 그리드 내에서 제공된다. 여기서, 기지국은 가입자에게 정확한 시간 슬롯을 할당하며, 상기 가입자는 통신을 위해 그 시간 슬롯을 사용하도록 허용된다. 쿼츠 허용치에 의해 야기된 부정확도로 인해, 시간 슬롯들 사이에 버퍼 시간이 제공되므로, 텔레그램(telegram)들은 서로 중첩하지 않는다.
DE 10 2011 082 098 A1은 배터리-전력공급 데이터 송신기들을 동작시키는 방법을 설명하며, 그 방법에서, 센서 데이터 패킷(텔레그램)은, 송신될 실제 정보보다 작은 적어도 2개의 데이터 패킷들로 분할된다(텔레그램 분할). 텔레그램들은 수 개의 데이터 패킷들(부분적인 패킷들)로 분할된다. 그러한 데이터 패킷(부분적인 패킷)은 홉(hop)으로 지칭된다. 홉 내에서, 수 개의 정보 심볼들이 송신된다. 홉들은, 하나의 주파수 상에서 방출되거나, 수 개의 주파수들에 걸쳐 확산된다(주파수 홉핑). 홉들 사이에서, 어떠한 송신도 수행되지 않는 휴지기(break)들이 존재한다.
데이터 송신기들은 배터리-전력공급될 수도 있을 뿐만 아니라, 그들은, 예를 들어, 이동으로부터 또는 온도 차이들로부터 에너지 수확(harvesting) 엘리먼트를 통해, 예컨대 태양 전지를 통해 환경으로부터 그들의 에너지를 얻을 수도 있다. 예를 들어, 무선 라디오-제어된 스위치들에 대한 EnOcean® 시스템이 알려져 있다.
에너지 수확 방법을 통해, 예를 들어, 광, 온도 차이들 또는 진동들을 통해 환경으로부터 그들의 에너지를 얻는 데이터 송신기들에서, 예를 들어, 에너지의 일정한 공급은 몇몇 환경들에서 가능하지 않을 수도 있다. 동일한 사항은 또한, 배터리-전력공급되지만 제한된 양의 에너지만이 시간 단위마다 인출될 수도 있는 데이터 송신기들에 적용될 수도 있다.
따라서, 본 발명은, 제한된 및/또는 가변 에너지 공급의 이벤트에서도 유용한 데이터의 신뢰가능하고 효율적인 송신을 가능하게 하는 개념을 제공하려는 목적에 기초한다.
이러한 목적은, 청구항 1항에 기재된 바와 같은 데이터 송신 어레인지먼트, 청구항 7항에 기재된 바와 같은 데이터 수신기, 청구항 13항에 기재된 바와 같은 시스템, 청구항 14항에 기재된 바와 같은 방법, 청구항 15항에 기재된 바와 같은 방법, 청구항 16항에 기재된 바와 같은 컴퓨터 프로그램, 및 청구항 17항에 기재된 바와 같은 데이터 송신 어레인지먼트에 의해 달성된다.
본 발명의 실시예들은, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트에 공급하기 위한 에너지 공급 수단; 데이터 송신 어레인지먼트에 접속된 센서 엘리먼트에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단; 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단; 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단; 및 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그(lag)를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들을 송신하도록 구성되는 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단을 포함하는 데이터 송신 어레인지먼트를 제공한다. 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단은, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하거나 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －, 또는 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 실시예들은, 자신의 에너지 공급의 관점들에서 자급-자족하는 데이터 송신 어레인지먼트를 제공한다. 데이터 송신 어레인지먼트는, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트에 공급하기 위한 에너지 공급 수단 － 에너지 공급 수단은, 데이터 송신 어레인지먼트의 환경으로부터 비-라인-전도된(non-line-conducted) 에너지 추출을 위한 에너지 수확 엘리먼트를 포함함 －; 데이터 송신 어레인지먼트에 접속된 센서 엘리먼트에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단; 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단; 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단; 및 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들을 송신하도록 구성되는 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단을 포함한다. 이러한 맥락에서, 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단은, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하거나 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －, 그리고/또는 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신하도록 구성된다.
추가적인 실시예들은, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단 － 데이터 패킷들 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되며, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단은, 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들을 결정하고, 각각의 경우에서 데이터 패킷들의 송신에 의해 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하며, 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단에서 야기된 수신 전력에서의 변화에 기초하여 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 패킷들 각각을 가중하도록 구성됨 －; 및 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 획득하기 위해, 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 수행하도록 구성되는 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하기 위한 수단을 포함하는 데이터 수신기를 제공한다.
추가적인 실시예들은, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단 － 데이터 패킷들 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되며, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단은, 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들을 결정하고, 각각의 경우에서 데이터 패킷들의 송신에 의해 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화(또는 수신 에너지에서의 변화)를 결정하며, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단 내에서 야기되는 수신 전력에서의 그의 변화(또는 수신 에너지에서의 변화)가 대응하는 데이터 패킷들이 디코딩에 적절하도록 선택되는 임계값을 초과하는 수신된 데이터 패킷들로서 데이터 패킷들 중 그 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하도록 구성됨 －; 및 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 결정하기 위해, 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 수행하도록 구성되는 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하기 위한 수단을 포함하는 데이터 수신기를 제공한다.
본 발명은, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 이러한 목적을 위해 충분하다고 가정하면, 표준 송신 전력의 그리고 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해, 채널-코딩된 데이터의 일부를 각각 포함하는 복수의 데이터 패킷들을 송신하는 아이디어에 기초한다. 그러나, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 이러한 목적을 위해 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들 중 (예를 들어, 큐, 송신될 다음의 데이터 패킷에 따라) 막 송신되려고 하는 데이터 패킷은, 이용가능한 전기 에너지의 양에 의존하여, 감소된 송신 전력으로 송신될 것이거나, 송신되지 않을 것이거나 추후의 시점에 송신될 것이다.
자신의 에너지 공급의 관점들에서 자급-자족하는 데이터 송신 어레인지먼트로부터 데이터 수신기로의 통신 채널을 통한 데이터 패킷들의 송신에서, 데이터 패킷들은, 예를 들어, 잡음에 의해, 또는 동일한 또는 유사한 주파수 대역 내에서 데이터 패킷들을 동시에 송신하는 다른 데이터 송신기들에 의해 간섭될 수도 있다.
따라서, 데이터 수신기의 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단은, 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 각각의 경우에서 데이터 패킷들의 송신에 의해, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단에서 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하고, 그리고 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단에서 야기되는 수신 전력에서의 변화에 기초하여 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 패킷들의 각각을 가중하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 실시예들은 데이터 송신 어레인지먼트를 동작시키는 방법을 제공한다. 데이터 송신 어레인지먼트는, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트에 공급하기 위한 에너지 공급 수단을 포함한다. 방법은, 데이터 송신 어레인지먼트에 접속된 센서 엘리먼트에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하는 단계; 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩 단계; 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들로 채널-코딩된 데이터를 분할하는 단계; 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들을 송신하는 단계를 포함한다. 이러한 맥락에서, 상기 복수의 데이터 패킷들의 송신 단계는, 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하는 단계 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －, 또는 에너지 공급 수단에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신하는 단계를 포함한다.
추가적인 실시예들은 데이터 수신기를 동작시키는 방법을 제공한다. 방법은, 데이터 패킷들을 수신하는 단계 － 데이터 패킷들 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되며, 상기 데이터 패킷들의 수신 단계는, 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들을 결정하는 단계, 및 각각의 경우에서 데이터 패킷들의 송신에 의해 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하는 단계를 포함함 －; 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 수신 데이터 스트림의 수신 전력에 야기된 변화에 기초하여 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 패킷들 각각을 가중하는 단계; 및 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 획득하기 위해, 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하는 단계를 포함하며, 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱은, 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 포함한다.
본 발명의 실시예들은 첨부한 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 어레인지먼트의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신기의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 어레인지먼트 및 데이터 수신기를 포함하는 시스템의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 4는, 데이터 패킷들이 송신되는 (시간에 걸쳐 도시된) 송신 채널의 스펙트럼 점유도를 다이어그램으로 도시한다.
도 5a는, 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 사이에 배열된 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시한다.
도 5b는 2개 부분의 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이후에 배열된다.
도 5c는, 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 사이에 배열된 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시하며, 데이터 패킷은 어떠한 주파수 오프셋도 포함하지 않는다.
도 5d는 2개 부분의 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이후에 배열되고, 데이터 패킷은 어떠한 주파수 오프셋도 포함하지 않는다.
도 5e는, 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 사이에 배열된 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시하며, 데이터 패킷은 주파수 오프셋을 포함한다.
도 5f는 2개 부분의 동기화 시퀀스를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분은 데이터 패킷 내에 포함된 데이터 이후에 배열되고, 데이터 패킷은 주파수 오프셋을 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 어레인지먼트를 동작시키는 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신기를 동작시키는 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 실시예들의 후속 설명에서, 동일하거나 동일한 동작들을 갖는 엘리먼트들은, 상이한 실시예들 내에서의 그들의 설명들이 상호 교환가능하도록 도면들에서 동일한 참조 번호들에 의해 지칭될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 어레인지먼트(100)의 개략적인 블록도를 도시한다. 데이터 송신 어레인지먼트(100)는, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 공급하기 위한 에너지 공급 수단(102)을 포함한다.
또한, 데이터 송신 어레인지먼트(100)는, 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공되는 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단(104), 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단(106), 및 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)을 포함한다.
부가적으로, 데이터 송신 어레인지먼트(100)는, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들을 송신하도록 구성되는 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)을 포함한다. 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하거나 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB(또는 1dB, 3dB, 6dB, 9dB, 10dB, 12dB, 15dB, 18dB, 21dB, 24dB 또는 30dB, 40dB)만큼 감소됨 －, 또는 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 예를 들어, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로의 송신을 위해 요구되는 전기 에너지의 양보다 작으면, 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 그것을 송신하도록 구성된다.
실시예들에서, 채널-코딩된 데이터는 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할되므로(그 패킷들 각각은 채널-코딩된 데이터의 일부만을 포함함), 복수의 데이터 패킷들(112)은, 각각, 채널-코딩된 데이터, 또는 채널-코딩된 데이터를 포함하는 텔레그램보다 작으며, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 이러한 목적을 위해 충분하다고 가정하면, 상기 채널-코딩된 데이터는 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신된다. 그러나, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 이러한 목적을 위해 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷은, (에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 상기 추후의 시점에 표준 송신 전력 또는 감소된 송신 전력으로 송신하기에 충분하다고 가정하면) 이용가능한 전기 에너지의 양에 의존하여, 감소된 송신 전력으로 송신될 것이거나, 송신되지 않을 것이거나, 추후의 시점에 송신될 것이다.
에너지 공급 수단(102)은, 예를 들어, 배터리 또는 커패시터와 같은 에너지 저장부를 포함할 수도 있다. 또한, 에너지 공급 수단(102)은, 데이터 송신 어레인지먼트(100)의 환경으로부터 비-라인-전도된 에너지 추출을 위한 에너지 수확 엘리먼트(114)를 포함할 수도 있다. 소형 배터리(버튼 전지) 또는 에너지 수확 엘리먼트(114)를 사용할 경우, 사용자에 의해 소망되는 바와 같은 데이터의 양을 송신하기에 이용가능한 충분치 않은 에너지가 존재할 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들어, 텔레그램의 개별 데이터 패킷들은 생략될 수도 있다.
에너지 수확으로 지칭된 것은, 환경으로부터의 전기 에너지의 추출이며, 즉 환경에 존재하는 (비-전기) 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 것이다. 예를 들어, 에너지 수확 엘리먼트(114)는, 에너지 추출 목적들을 위해, 변형 에너지, 운동 에너지, 열 에너지, 흐름 에너지, 전자기 에너지 또는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성될 수도 있다. 에너지 수확 엘리먼트(114)는, 예를 들어, 태양 전지, 열-전기 생성기, 압전기 크리스탈 또는 펠티에 엘리먼트를 포함할 수도 있다.
또한, 에너지 공급 수단(102)은, 에너지 수확 엘리먼트(114)에 의해 추출된 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장부를 포함할 수도 있다. 에너지 저장부, 예를 들어, 배터리 또는 커패시터는, 짧은 펄스-형(버스트-형) 로드만을 위해 통상적으로 설계되거나 적절하다.
이러한 경우, 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은, 에너지 공급 수단(102)의 에너지 저장부 상의 로드가 감소되기 위해 데이터 패킷들(112)이 송신되는 시간 래그를 선택하도록 구성될 수도 있다. 부가적으로, 수단(108)은, 에너지 공급 수단(102)의 에너지 저장부 상의 로드가 감소되기 위해 채널-코딩된 유용한 데이터가 분할되는 데이터 패킷들(112)의 수를 선택하기 위해 채널-코딩된 유용한 데이터를 분할하도록 구성될 수도 있다.
에너지 저장부 상의 로드는, 데이터 패킷들(112)이 통신 채널을 통해 송신되는 시간 래그에 의해, 그리고 채널-코딩된 유용한 데이터가 분할되는 데이터 패킷들(112)의 수에 의해(그에 따라, 개별 데이터 패킷들의 길이에 의해) 영향을 받거나 제어될 수도 있다.
부가적으로, 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은, 예를 들어, 100kbit/s의 데이터 레이트 대신에, 예를 들어, 50kbit/s 미만, 예를 들어, 40kbit/s, 30kbit/s, 20kbit/s 또는 10kbit/s의 데이터 레이트로 커버리지를 증가시키기 위해 협대역 방식으로 통신 채널을 통해 데이터 패킷들(112)을 송신하도록 구성될 수도 있다. 결과로서, SNR(신호-대-잡음비) 및 그에 따른 커버리지가 또한 데이터 수신기에서 증가할 것이다. 그러나, 이것은, 비트 지속기간 및 그에 따른 비트 당 방출된 에너지가 증가하는 것을 초래하며, 이는, 에너지 저장부 상의 짧은 펄스-형 로드에 대항한다. 그러나, 에너지 저장부 상의 증가된 로드는, 채널-코딩된 데이터가 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할되고 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신된다는 점에서 보상될 수도 있으며, 데이터 패킷들(112) 각각은 (전체) 채널-코딩된 데이터를 포함하는 단일 데이터 패킷(또는 텔레그램)보다 짧다. 예를 들어, 복수의 데이터 패킷들(112) 각각은 20개의 심볼들(또는 30, 40, 또는 50개의 심볼들) 또는 그 미만의 길이를 포함할 수도 있다.
유용한 데이터를 결정하기 위한 수단(104)에 의해 결정된 유용한 데이터는 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된다. 실시예들에서, 센서 엘리먼트(116)는 데이터 송신 어레인지먼트(100)의 일부를 형성할 수도 있거나, 즉 데이터 송신 어레인지먼트(100)는 센서 엘리먼트(116)를 포함할 수도 있다. 센서 엘리먼트(116)는, 온도 센서, 상태 센서, 열, 전기 또는 워터(water) 계량기일 수도 있다. 따라서, 유용한 데이터는 센서값, 상태(예를 들어, 스위치 포지션) 또는 계량 판독일 수도 있다. 유용한 데이터는 1kbit 미만의 데이터의 양을 포함할 수도 있다.
센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된 유용한 데이터는, 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널-코딩을 위한 수단(106)에 의해 채널-코딩될 수도 있다. 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)은, 복수의 데이터 패킷들(112) 각각이 채널-코딩된 데이터의 일부만을 포함하도록 또는 즉, 복수의 데이터 패킷들(112)이 (전체) 채널-코딩된 데이터를 포함하는 단일 데이터 패킷(또는 텔레그램)보다 작도록, 채널-코딩된 데이터를 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할하도록 구성될 수도 있다. 후속하여, 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단(110)은 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신하며; 즉, 홉들로 본 명세서에서 또한 지칭되는 데이터 패킷들(112) 사이에, 어떠한 송신도 수행되지 않는 휴지기들(비-송신 기간들)이 존재한다.
또한, 데이터 패킷들을 송신하기 위한 수단(110)은, 상이한 주파수들로 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신하도록 구성될 수도 있다(주파수 홉핑). 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은, 예를 들어, 수 개의(적어도 2개의) 주파수들에서 동시에 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신할 수도 있고 그리고/또는 복수의 데이터 패킷들(112)의 송신 동안 송신 주파수를 변경 또는 변화시킬 수도 있다.
실시예들에서, 채널-코딩된 데이터를 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할하기 위한 수단(108)은, 데이터 수신기 내에서 데이터 패킷들을 동기화시키기 위해 동기화 시퀀스를 데이터 패킷들 중 적어도 2개에 제공하도록 구성될 수도 있다. 물론, 데이터 송신 어레인지먼트(100)는 또한, 동기화 시퀀스들을 데이터 패킷들에 제공하기 위한 수단(109)을 포함할 수도 있다. 이러한 맥락에서, 채널-코딩된 데이터를 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할하기 위한 수단(108)(또는 동기화 시퀀스들을 데이터 패킷들에 제공하기 위한 수단(109))은, 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 데이터 패킷이 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 다른 데이터 패킷의 동기화 시퀀스의 어레인지먼트로부터 벗어난 동기화 시퀀스의 어레인지먼트를 포함하도록, 적어도 2개의 데이터 패킷들 내의 동기화 시퀀스들의 어레인지먼트를 변경시키도록 구성될 수도 있다.
예를 들어, 채널-코딩된 데이터를 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할하기 위한 수단(108)은, 동기화 시퀀스가 데이터 패킷의 시작부에서 (또는 종료부, 또는 분할 방식으로 시작부 및 종료부에서(도 5b 참조)) 배열되도록 동기화 시퀀스를 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 제 1 데이터 패킷에 제공하며, 동기화 시퀀스가 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 제 2 데이터 패킷 내에 포함된 채널-코딩된 데이터 사이에 배열되도록 동기화 시퀀스를 제 2 데이터 패킷에 제공하도록 구성될 수도 있다.
물론, 채널-코딩된 데이터를 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할하기 위한 수단(108)은 또한, 데이터 수신기 내에서 데이터 패킷들(112)을 동기화시키기 위해 동기화 시퀀스를 데이터 패킷들 각각에 제공하며, 데이터 패킷들(112) 중 적어도 하나의 데이터 패킷이 데이터 패킷들(112) 중 다른 데이터 패킷의 동기화 시퀀스의 어레인지먼트로부터 벗어난 동기화 시퀀스의 어레인지먼트를 포함하도록, 데이터 패킷들(112) 내의 동기화 시퀀스들의 어레인지먼트를 변경시키도록 구성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수신기(200)의 개략적인 블록도를 도시한다. 데이터 수신기(200)는, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)을 포함하며, 데이터 패킷들(112) 각각은 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 따라서, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신된다. 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 각각의 경우에서 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화(또는 수신 에너지에서의 변화)를 결정하기 위해 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들(112)을 결정하며, 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 수신 전력에서의 변화(또는 수신 에너지에서의 변화)에 기초하여 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 패킷들 각각을 가중하도록 구성된다. 또한, 데이터 수신기(200)는, 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 결정하기 위해, 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 수행하도록 구성되는 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(202)을 포함한다.
실시예들에서, 데이터 패킷들은, 예를 들어, 잡음에 의해, 또는 동일하거나 유사한 주파수 대역 내에서 데이터 패킷들을 동시에 송신하는 다른 데이터 송신기들에 의해 데이터 송신 어레인지먼트(100)로부터 데이터 수신기(200)로 통신 채널을 통해 데이터 패킷들(112)의 송신 동안 간섭될 수도 있다. 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 데이터 수신기(200)의 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 각각의 경우에서 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하고, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 수신 전력에서의 변화에 기초하여 데이터 패킷들 각각을 가중하기 위해, 간섭되는 데이터 패킷들을 필터링 아웃하도록 구성되므로, 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 결정하기 위해, 가중에 의존하는 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 수행할 수도 있다. 따라서, 각각의 경우에서 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화가 결정되며, 프로세싱을 위해 또는 프로세싱 동안 데이터 패킷들을 가중하기 위해 사용된다.
수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 더 낮은 가중을 갖는 데이터 패킷들보다 더 높은 가중을 갖는 데이터 패킷들을 채널 디코딩에서 더 많이 고려하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 수신된 데이터 패킷은 가중 방식으로 디코딩에서 고려될 수도 있다. 수신 전력이 높아질수록, 그 데이터 패킷은 디코딩에서 더 많이 가중될 수 있다.
데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 수신 전력에서의 그의 변화가 대응하는 데이터 패킷들이 디코딩에 적절하도록 선택되는 임계값을 초과하는 수신된 데이터 패킷들로서 데이터 패킷들(112)의 그 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 또한, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 수신 전력에서의 그의 변화가 임계값보다 작거나 그와 동일한 데이터 패킷들(112)의 그 데이터 패킷들을 폐기하도록 구성될 수도 있다.
명백하게, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은 또한, 수신 전력에서의 증가한 변화를 갖는 채널 디코딩에서의 데이터 패킷들 모두를 가중에서의 증가로 고려하도록 구성될 수도 있다. 또한, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단(202)은 또한, 수신 전력에서의 변화에 기초하여, 데이터 패킷이 송신되었던 확률을 결정하고, 각각의 경우에서의 확률에 기초하여 데이터 패킷들을 가중하도록 구성될 수도 있다. 물론, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은 또한, 데이터 패킷이 송신되었는지 또는 송신되지 않았는지 및 그 패킷이 후속의 추가적인 프로세싱/채널 디코딩에서 어떤 가중으로 고려되어야 하는지를 결정하기 위해, 수신 데이터 스트림의 상이한 특징, 예를 들어, 스펙트럼 속성들을 평가하도록 구성될 수도 있다.
데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 수신 전력에서의 그의 변화가 대응하는 데이터 패킷들이 디코딩(채널 디코딩)에 적절하도록 선택되는 임계값을 초과하는 수신된 데이터 패킷들로서 데이터 패킷들(112)의 그 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하며, 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단 내에서 야기되는 수신 전력에서의 그의 변화가 임계값보다 작거나 그와 동일한 데이터 패킷들(112) 중 그 데이터 패킷들을 폐기하도록 구성될 수도 있다.
또한, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화에 의해, 데이터 패킷이 송신되었는지 또는 송신되지 않았는지를 결정하고 그리고/또는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화에 의해, 송신된 데이터 패킷이 간섭기와 중첩하는지 또는 중첩하지 않는지를 결정하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 예를 들어, 다른 시점들에서의 수신 시에 수신 전력의 비교에 의하여, 상이한 가입자가 채널(송신 채널) 내에서 송신하고 있는지 또는 송신하고 있지 않은지를 결정하도록 구성될 수도 있다.
부가적으로, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 각각의 데이터 패킷의 송신에 의해 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하기 위해, 각각의 데이터 패킷의 수신 및/또는 각각의 데이터 패킷의 후속 수신 동안, 각각의 데이터 패킷의 수신 이전에 수신 데이터 스트림의 수신 전력을 결정하도록 구성될 수도 있다.
실시예들에서, 데이터 패킷들(112) 각각은, 데이터 수신기(200) 내에서 각각의 데이터 패킷을 동기화시키기 위해 동기화 시퀀스를 제공받을 수도 있다. 이러한 경우, 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들(112)을 결정하기 위해, 동기화 시퀀스들에 기초하여 수신 데이터 스트림 내에 데이터 패킷들(112)을 로케이팅시키도록 구성될 수도 있다. 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 수신된 데이터 패킷들의 동기화 시퀀스들에 기초하는 후속의 추가적인 프로세싱/채널 디코딩을 위해, 수신된 데이터 패킷들의 가중을 적응시키도록 구성될 수도 있다. 또한, 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 수신된 데이터 패킷들의 동기화 시퀀스들에 기초하여, 디코딩에 적절하지 않거나 매우 적절한 그 데이터 패킷들을 결정할 수도 있으며, 상기 수단(204)은, 채널 디코딩 동안 더 낮은 가중을 이용하여 상기 데이터 패킷들을 고려(또는 그 패킷들을 폐기)할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(300)의 개략적인 블록도를 도시한다. 시스템은, 도 1에 도시된 데이터 송신 어레인지먼트(100) 및 도 2에 도시된 데이터 수신기(200)를 포함한다.
도 3에 도시된 시스템(300)은 더 상세히 아래에서 설명될 것이다. 그러나, 후속하는 설명은, 도 1에 도시된 데이터 송신 어레인지먼트(100) 및 도 2에 도시된 데이터 수신기(200)에 동등하게 적용가능하다.
이미 위에서 설명되었던 바와 같이, 데이터 송신 어레인지먼트(100)의 에너지 공급 수단(102)은 에너지 수확 엘리먼트(114)를 포함한다. 에너지 수확 엘리먼트(114)를 통해(또는 에너지 수확 방법에 의해), 예를 들어, 광, 온도 차이들 또는 진동들을 통해 환경으로부터 그들의 에너지를 추출하는 송신기들(100)에서, 일정한 에너지 공급은 특정한 환경들 하에서는 가능하지 않을 수도 있다. 동일한 사항은 또한, 배터리-전력공급되는 데이터 송신 어레인지먼트들(100)에 적용될 수도 있지만, 제한된 양의 에너지만이 시간 단위마다 추출될 수도 있다. 이라한 가변 에너지 공급을 이용하여 작동할 수 있기 위해, 실시예들에서, 채널-코딩된 데이터는 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할되고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신된다. 부가적으로, 데이터 패킷들(112)은, 에너지 공급에 의존하여, 송신되지 않을 수도 있거나, 감소된 송신 전력으로 송신될 수도 있다. 실시예들은 또한, 데이터 송신 어레인지먼트들(100)이 그 후에 미싱 패킷들 또는 간섭된 패킷들에 대해 어떻게 동기화되고 검출(채널-디코딩)되는지의 접근법들을 설명한다. 이것은 특히, 많은 데이터 송신 어레인지먼트들(100)이 동시에 송신하고 서로 간섭하는 경우, 또는 다른 시스템들이 동일한 주파수 대역 내에서 동작하고 그에 따라 간섭하는 경우, 적용된다.
다이어그램에서, 도 4는, 데이터 패킷들이 송신되는 (시간에 걸쳐 도시된) 송신 채널의 스펙트럼 점유도를 도시한다. 간섭기를 검출하기 위해, 본 발명은 초기에, 대략 1kBit/s 또는 그 미만의 유사한 대역폭을 갖는 협대역 간섭기(128)와 1kBit/s보다 큰 대역폭을 갖는 브로드-밴드 간섭기들(130) 사이를 구별한다. 협대역 송신 시스템들이 통상적으로 임의의 텔레그램 분할 방법들(TS)을 사용하지 않으므로, 송신될 데이터 패킷의 송신 지속기간은 텔레그램 분할 방법에서보다 상당히 더 길다. 이것은, 본 발명이 TS 데이터 패킷(112) 이전 및/또는 이후에 수신 전력을 검출함으로써, 다른 데이터 패킷이 다른 송신기 또는 시스템에 의해 송신되는지 또는 송신되지 않는지를 검출할 수도 있기 때문이다. TS 데이터 패킷(112) 이전 및/또는 이후에 동일한 주파수에서 수신 전력이 존재하면, 간섭 신호가 존재할 것이며, TS 데이터 패킷(112)은 디코딩을 위해서는 추가적으로 사용되지 않을 것이다.
협대역 간섭기가 TS 데이터 패킷과 비교하여 주파수 편차를 나타낼 수도 있으므로, 주파수 오프셋으로 인해 간섭기에 의해 실제로 생성되었던 것보다 더 낮은 수신 전력은, TS 데이터 패킷(112)의 송신 주파수 fc에서 수신 전력을 측정함으로써 측정될 수도 있다. 따라서, TS 데이터 패킷(112)의 인접한 주파수 범위들에서 또한 수신 전력을 결정하는 것이 유용할 수도 있다. 이것은 또한, 브로드-밴드 간섭기들(130)에 대해 특히 유리할 수도 있다. 더 높은 데이터 레이트를 갖는 브로드-밴드 간섭기들(130)은 스펙트럼 내에서 더 큰 주파수 대역폭을 점유한다. 그러나, 송신된 데이터 패킷들은, 동일한 양의 데이터가 주어지면, 더 높은 데이터 레이트로 인해 협대역 송신 시스템들과 비교하여 시간에서 상당히 더 짧다. 최악의 경우, 데이터 패킷들은 TS 방법에서 데이터 패킷(112)과 길이에서 동일하거나 더 짧다. 그 후, 어떠한 간섭기도 TS 데이터 패킷(112) 이전 또는 이후에 수신 전력을 측정함으로써 결정될 수 없다는 것이 발생할 수도 있다. 그 후, 브로드-밴드 간섭기는, TS 데이터 패킷(112)에 직접 인접한 주파수 범위들 내에서 TS 데이터 패킷(112) 동안 수신 전력을 측정함으로써 측정될 수도 있다.
실시예들에서, 데이터 송신 어레인지먼트(송신기)(100)는, 텔레그램 분할 방법(TS 방법)에서 제한된 에너지 공급을 이용하여 송신하거나, 즉 채널-코딩된 데이터(텔레그램)는 복수의 데이터 패킷들(112)로 분할되고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신된다. 불충분한 에너지의 이벤트에서, 개별 데이터 패킷들(112)은 송신되지 않거나, 감소된 송신 전력으로 간단히 송신된다. 데이터 수신기(200)에서, 간섭되지 않거나 단지 약간 간섭되는 수신된 데이터 패킷들(패킷들)(112)은, 수신 데이터 스트림으로부터 필터링되며, 채널-디코딩될 수 있다. 간섭되지 않는 데이터 패킷들은, 고려되지 않을 수 있거나, 단지 더 낮은 가중으로 고려될 수 있다. 부가적으로, 데이터 패킷이 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 의해 송신되었는지 또는 송신되지 않았는지 및/또는 어떤 확률 레벨로 송신되었는지 그리고 이러한 데이터 패킷(송신 패킷 또는 서브-패킷)이 간섭되는지 또는 간섭되지 않는지가 데이터 수신기(200) 내에서 결정될 수 있다. 데이터 패킷(송신 패킷)(112)이 간섭되지 않으면, 그 패킷이 사용될 것이고, 그렇지 않으면, 그 패킷이 사용되지 않을 것이거나 더 낮은 가중으로 사용될 것이며, 그에 의해, 채널 디코딩의 결과가 개선될 수 있다. 데이터 패킷들(서브-패킷들)(112)이 통신 채널을 통한 송신 동안 간섭되는지 또는 간섭되지 않는지를 결정하기 위해, 각각의 데이터 패킷들의 수신 이전의 그리고 각각의 데이터 패킷들의 수신에 후속하는 수신 데이터 스트림의 수신 전력은, 데이터 수신기(200) 내에서 측정될 수도 있으며, 서로 그리고 각각의 데이터 패킷들의 수신 에너지(수신된 서브-패킷 에너지)와 상관될 수도 있다. 부가적으로, 간섭은, 특히 동기화 시퀀스들(파일럿들)의 데이터 패킷들(서브-패킷들)(112)에 의해 결정될 수도 있다. 또한, 동일한 주파수 또는 인접한 주파수들에서의 상이한 데이터 패킷들(112)의 수신 에너지들은 비교될 수도 있다. 부가적으로, 각각의 데이터 패킷(서브-패킷)(112) 내의 수신 전력의 연속성이 모니터링될 수도 있다. 예를 들어, EVM(에러 벡터 크기) 측정은, 본 발명이 수신된 성상도(constellation) 포인트가 예상된 성상도 포인트와 매칭하는지 또는 매칭하지 않는지를 검증할 수 있는 수단에 의해 사용될 수 있다. 데이터 패킷들(112)의 짧음으로 인해, 간섭 패킷들이 더 길어지는 확률이 높아진다. 오늘날 사용되는 방법들에서와는 달리, 텔레그램은 인터럽트되며, 이는, 데이터 패킷들(패킷들)(112) 사이에서 간섭 전력을 측정하는 것을 허용한다. 송신 시간들을 정확히 결정하기 위해 양호한 동기화가 요구된다.
에러 보호 코드들에 대해, 수신된 심볼들이 간섭되는지 또는 간섭되지 않는지 그리고 어느 정도까지 간섭되는지를 아는 것이 매우 유리하다. 간섭되는 심볼들 내의 정보를 사용하는 것보다 그것을 폐기하는 것이 훨씬 더 양호할 수도 있다. 통신 엔지니어링에서, 정보의 신뢰도를 표시하는 LogLikelihoodRations에서의 설명이 존재한다. 어떤 심볼들이 간섭되는지가 정확히 알려지는 경우, 콘볼루션 코드들, 리드 솔로몬 코드들 또는 터보 코드들과 같은 에러 보호 코드들은, 예를 들어, 간섭되지만 간섭되는 것으로 알려지지는 않은 심볼들과 비교하여 더 많은 양의 미싱 심볼들을 갖는 텔레그램들을 재저장(패킷들을 수신)할 수도 있다. 수신된 정보가 얼마나 신뢰가능한지를 결정하기 위해, 실시예들에서, 데이터는 홉(또는 데이터 패킷들)(112) 동안 뿐만 아니라 그의 약간 이전 및 약간 이후에 기록된다. 상기 이전/이후 정보는 또한, 심볼 신뢰도를 추정하기 위해 사용된다. 예를 들어, 수신 주파수에서의 평균 전력 레벨과 비교하여 수신 주파수에서의 전력 레벨이 그 이전 및 이후에 높으면, 예를 들어, 다른 송신기들에 의해 야기된 간섭기들에 의한 간섭의 강도가 추정될 수도 있다.
시스템(300)이 하나의 수신기(200)만을 포함하고 주파수 홉핑을 사용하면, 홉들(데이터 패킷들)(112) 사이에 비-송신 기간들을 가지며, 간섭기가 활성중인지 또는 활성중이지 않은지를 검출하기 위해 데이터 수신기(300)에서 상기 기간들을 전체적으로 또는 부분적으로 이용하는 것이 이러한 목적을 위해 필요하다. 이것은, TS 방법에 의해 적용되며, 설명된 방법에서 평가된다. 이러한 방식으로, 본 발명은, 수신된 심볼들이 간섭되는지 또는 간섭되지 않는지 그리고 어느 정도까지 간섭되는지를 추정 또는 검출할 수도 있으며, 사용될 수 있다. 극도의 경우에서, TS 수신기(200)는, 간섭되지 않을 가능성이 매우 많은 그 데이터 패킷들(서브-패킷들)(112)만을 취할 것이다.
텔레그램이 계속 송신되면, 특히 TS 방법에 의해 인에이블링된 작은 데이터 패킷들(서브-패킷들)(112)에 대해, 유용한 신호의 전력과 유사하거나 유용한 신호의 전력보다 훨씬 작은 전력을 나타내는 간섭기들이 어디에 중첩하고, 그에 따라, 상기 유용한 신호와 간섭하는지를 검출하는 것은 용이하게 가능하지는 않을 것이다(여기서, 신호 레벨이 강하게 증가하므로, 강한 간섭기들은 검출하는데 더 용이하고, 이것은 또한 유용한 신호가 수신되고 있는 동안 또한 확인될 수 있음). 따라서, 간섭되는 텔레그램 심볼들은, 용이하게 폐기되거나 간섭되는 것으로 인식될 수 없다. 제한된 양의 송신 에너지만이 이용가능하면, TS 방법이 송신을 위해 사용될 것이며, 따라서, 송신 시스템의 성능 능력은, 어떠한 송신 에너지도 비-송신 기간들에서 소비되지 않으므로 증가될 것이지만, 수신기(200)는, 여기서 채널의 상태, 즉 간섭기들이 활성중인지 또는 활성중이지 않은지를 확인할 수 있을 것이다. 데이터 패킷(부분적인 패킷)(112) 그 자체가 더 작아지게 되고 따라서, 데이터 패킷(부분적인 패킷)(112)의 지속기간 동안 채널 상태가 변하는, 즉 간섭기가 송신하기를 시작하는 확률을 감소시키므로, 텔레그램이 데이터 패킷들(부분적인 패킷들)(112)로 더 많이 분할될수록, 채널 상태가 데이터 패킷(부분적인 패킷)(112)에 대해 더 정밀하게 추정될 수 있다. 에너지 수확 전류 소스를 사용하는 센서 노드들에 대해, TS 방법은 매우 유리한 방식으로 적용될 수 있다. 한편, 더 적은 에너지가 임시로 저장될 필요가 있는 더 작은 패킷들이 송신될 수 있다(DE 10 2011 082 098 A1 참조). 한편, 어떠한 송신 에너지도 현재 이용가능하지 않으면, 홉(112)을 간단히 송신하지 않거나 그것을 감소된 전력으로 송신하는 것이 가능하다. 예를 들어, 실제 홉 시간 슬롯 이전/이후에서 채널 상의 송신 에너지를 비교함으로써, 이것이 행해진다. 이를 위해, 홉(112)이 도달해야 하는 시간 슬롯 이전의 신호 전력 Pv, 홉(112)이 도달해야 하는 시간 슬롯 동안의 신호 전력 Pw, 및 홉(112)이 도달해야 하는 시간 슬롯 이후의 신호 전력 Pn이 측정될 수도 있다. Pw가 Pv 및 Ph보다 더 높으면, 데이터 송신 어레인지먼트가 홉(또는 데이터 패킷)(112)을 송신한다고 데이터 수신기(200)가 가정하는 것이 안전할 것이다.
데이터 송신 어레인지먼트(100)(센서 노드)가 송신하지 않는 하나의 홉만이 존재하면, 데이터 수신기(200)는 이것(데이터 송신 어레인지먼트(100)가 송신을 수행하지 않는 가급적 확률만)을 인지하고, 순방향 에러 정정에서 이러한 정보를 사용할 수 있을 것이다. 순방향 에러 정정이 사용되거나, 또는 훨씬 더 상세하게는 소위 삭제 코드가 사용되면(이들은, 정보의 미싱 부분들을 매우 양호하게 처리할 수 있는 코드들이고; 일반적인 콘볼루션 코드들 뿐만 아니라 파운틴 코드(Fountain code)와 같은 특정한 코드들이 여기서 사용될 수 있음), 데이터 수신기(200)는, 충분한 양의 다른 심볼들이 수신되면, 텔레그램(수신 패킷)을 재구성할 수 있을 것이다. 수신기(200)가 충분한 심볼들을 가지면, 수신기는 디코딩하기를 시도할 수 있다.
송신된 텔레그램을 검출하기 위해(즉, 홉핑 패턴의 주파수 및/또는 시점을 발견하기 위해), 검출의 적절한 민감도가 주어지면, (동기화 정보를 포함하는 전용 홉들이 사용되면) 모든 동기화 홉들 및/또는 파일럿들을 갖는 모든 데이터 홉들을 수신하는 것이 전적으로 필요하지는 않다. 검출 임계치 및 충분한 수의 동기화 홉들 또는 파일럿들을 갖는 데이터 홉들의 방출을 적절히 선택함으로써, 검출은 또한, 에너지-관련 이유들 때문에 다수의 홉들(112)을 송신하는 것이 방지되는 송신 어레인지먼트들(100)(센서 노드들)을 수용할 수도 있다. 여기서 중요한 것은, 홉(112)이 스스로 검출에 충분하지 않다는 것이며; 수 개의 홉들(112)은, 데이터 홉들 내의 파일럿들 또는 동기화 홉들의 수신 패턴에 의해 텔레그램을 검출하기 위해 평가된다.
후속하는 것은, 동기화의 간략화 및/또는 개선의 설명이다.
홉들(112) 중 일부 또는 모두에서, 동기화 패턴(싱크 패턴)(소위 파일럿 심볼들)이 송신될 수 있다. 실시예들에서, 싱크 패턴은 파일럿들의 2개 또는 그 초과의 상이한 어레인지먼트들에 의해 교번된다.
도 5a는, 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 사이에 배열되는 동기화 시퀀스(162)를 갖는 데이터 패킷(112)의 간략도(홉 아키텍처 a))를 도시한다. 도 5a는 복소 벡터 표현으로 데이터 패킷(112)(수신 신호)을 도시한다.
도 5b는 2개 부분의 동기화 시퀀스(162a 및 162b)를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷(112)의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분(162a)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분(162b)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이후에 배열된다(홉 아키텍처 b)). 도 5b는 복소 벡터 표현으로 데이터 패킷(112)(수신 신호)을 도시한다.
도 5a에 도시된 동기화 시퀀스의 어레인지먼트에 대해, 주파수 오프셋으로 인한 위상이 파일럿 심볼들 사이에서 그렇게 매우 많이는 변하지 않으므로, 주파수 오프셋의 이벤트에서 동기화가 더 용이하게 수행될 수 있다. 도 5b에 도시된 동기화 시퀀스의 어레인지먼트에 대해, 주파수 오프셋은, 위상이 더 확연한 정도로 변하므로, 더 양호하게 추정될 수도 있다.
따라서, 도 5a에 도시된 동기화 시퀀스의 어레인지먼트는, 예를 들어, 상관에 의해 초기 동기화를 수행하기 위해 더 양호하게 사용될 수도 있는 반면, 도 5b에 도시된 동기화 시퀀스의 어레인지먼트는 주파수 추정을 수행하기 위해 더 양호하게 사용될 수도 있다. 정확한 주파수 오프셋의 정보는, 다른 것들 중에서도 효율적인 타입들의 변조의 이용을 가능하게 한다.
파일럿들이 또한 채널 등화를 위해 사용될 수도 있다. (예를 들어, MSK(최소 시프트 키잉) 변조, 주파수-시프트 키잉의 특정한 방법) 위상 변조만을 요구하는 간단한 등화가 사용되면, 파일럿들이 상이하게 배열된다는 사실은 장애가 되지 않는데, 이는 상기 파일럿들이 위상 추정에 대해 관련되지 않기 때문이다.
실시예들에서, 홉들(112) 내에서 파일럿들의 포지션들 뿐만 아니라 파일럿 그 자체들을 변경시키는 것이 가능하다. 협소한 스펙트럼 범위만을 점유하는 파일럿 패턴(어레인지먼트보다는 파일럿들의 콘텐츠)이 사용되면, 상기 파일럿 패턴은, 넓은 스펙트럼 범위를 점유하는 파일럿 패턴에 대한 것보다는 더 적은 컴퓨팅 비용에 의해 발견될 수도 있다. 예를 들어, 수 개의 홉들(112)에서, 동일한 파일럿들이 사용되면, 그 파일럿들은, 소위 이동 합계(moving sum)를 통해 거의 없는 컴퓨팅 비용에 의하여 발견될 수도 있다. 그러나, 정확한 동기화 시간을 결정하는 것은, 그러한 파일럿 패턴을 이용해서는 용이하게 가능하지 않다. 그 후, 동기화 시간을 더 정확하게 결정하기 위해, 더 넓은 스펙트럼 범위를 갖는 적절한 파일럿 패턴이 다른 홉들(112)에서 사용될 것이다. 이러한 맥락에서, 파일럿들이 또한 또는 어쨌든 채널 등화를 위해 사용되므로, 어떠한 부가적인 에너지도 동기화에 대해 낭비되지 않을 수도 있다.
동기화를 위해, 알려진 홉핑 패턴이 사용되므로, 하나의 단일 홉(112) 뿐만 아니라 수 개의 홉들을 고려하는 것이 가능하다.
이를 위해, 주파수가 홉들(112)에 걸쳐 변하지 않거나 작은 정도로만 변한다고 가정해야 한다. 동기화를 더 강인하게 하기 위해, 채널 상태의 제안된 추정이 사용된다.
후속하는 것은, 동기화 시퀀스들(파일럿들)을 분할하는 이점들의 더 상세한 설명이다.
오실레이터들 내에 존재하는 부정확도들로 인해, 송신기(100)와 수신기(200) 사이에 주파수 오프셋이 발생한다. 10ppm의 오실레이터에서, 이러한 주파수 오프셋은 868MHz의 송신 주파수에서 이미 대략 ± 8.7 kHz에 달한다. 약술된 본 출원에서의 경우와 같이, 본 발명이, 예컨대 1kHz의 심볼 레이트를 이용하여 매우 협대역인 신호들을 송신하면, 예를 들어, 심볼 레이트는, 수신 신호가 송신 신호와 관련하여 시프티되는 주파수의 훨씬 아래에 이미 있을 것이다.
그럼에도, 신호들을 검출할 수 있기 위한 하나의 접근법은, 수신기가 수 개의 인접한 협대역 주파수 대역들에서 동시에 수신하고, 송신기의 신호를 발견하기를 시도하는 것으로 구성된다.
도 5c는, 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 사이에 배열된 동기화 시퀀스(162)를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷(112)의 개략도를 도시하며(홉 아키텍처 a)), 데이터 패킷(112)(수신 신호)은 어떠한 주파수 오프셋도 나타내지 않는다. 도 5c에서 관측될 수 있는 바와 같이, 수신 신호(112)는, 송신기(100) 및 수신기(200)가 위상-동기화된 방식으로 동작하지 않으므로, 홉 아키텍처 a)(도 5a)에 따라 송신 신호와 비교하여 위상 시프트를 나타낸다.
부가적으로, 도 5c는 복소 벡터 표현의 상관 시퀀스(140), 동기화 시퀀스(162)의 곱(142) 및 상관 시퀀스(140)의 곱(142), 및 개별 곱들의 합산에 대응하는 상관 결과(144)를 표현한다.
임의의 주파수 오프셋 없는 경우(도 5c)에서의 신호 홉 아키텍처 a)가 파일럿 주파수와 직접 상관되면, 높은 상관 피크는 정확한 시간 대응의 이벤트를 초래할 것이다. 이러한 상관 피크는, 홉(112)이 여기서 송신된다는 것을 검출하기 위하여 수신기(200)에 의해 사용될 수도 있고, 그리고/또는 수신기(200)는 이를 검출하기 위해 수 개의 홉들(112)의 상관 피크들의 결합을 사용할 수도 있다.
도 5d는 2개 부분의 동기화 시퀀스(162a 및 162b)를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷(112)의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분(162a)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분(162b)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이후에 배열되며(홉 아키텍처 b)), 데이터 패킷(112)(수신 신호)은 어떠한 주파수 오프셋도 나타내지 않는다. 도 5c와의 유사성에 의해, 도 5d에 도시된 수신 신호(112)는 또한, 송신기(100) 및 수신기(200)가 위상-동기화된 방식으로 동작하지 않으므로, 홉 아키텍처 b)(도 5b)에 따라 송신 신호와 비교하여 위상 시프트를 나타낸다.
부가적으로, 도 5d는 각각의 경우의 복소 벡터 표현의 2개-부분의 상관 시퀀스(140a 및 140b), 동기화 시퀀스들(162a 및 162b)의 곱(142a) 및 상관 시퀀스(140a 및 140b)의 곱(142b), 및 개별 곱들의 합산에 대응하는 상관 결과(144)를 표현한다.
아래에서 더 상세히 설명될 바와 같이, 주파수 오프셋이 송신기(100)와 수신기(200) 사이에서 발생하면, 수신 신호로부터 상관 시퀀스로의 개별 곱들이 위상에서 서로 벗어날 것이므로, 상관 피크는 감소할 것이다.
도 5e는, 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 사이에 배열된 동기화 시퀀스(162)를 이용한 데이터 패킷(112)의 개략도를 도시하며(홉 아키텍처 a)), 데이터 패킷(112)(수신 신호)은 파수 오프셋을 포함한다.
부가적으로, 도 5e는 복소 벡터 표현의 상관 시퀀스(140), 동기화 시퀀스(162)의 곱(142) 및 상관 시퀀스(140)의 곱(142), 및 개별 곱들의 합산에 대응하는 상관 결과(144)를 표현한다.
도 5e에서 관측될 수 있는 바와 같이, 이러한 경우의 상관 피크는 약간 더 작아지게 된다. 따라서, 파일럿 어레인지먼트는 주파수 오프셋에 대해 강인하다. 따라서, 수신기(200)는, 더 적은 주파수들 상에서 송신 신호를 동시에 탐색할 필요가 있다.
그러나, 주파수 오프셋에 대한 강인성은 또한, 단점을 동시에 표현한다. 주파수 오프셋이 강한 효과를 실제로는 갖지 않으므로, 상기 파일럿들을 이용하여 실제 주파수 오프셋을 매우 양호하게 추정하는 것은 가능하지 않다. 주파수 오프셋이 정확하게 추정될 수 없으면, 이것은, 정확한 정정을 이용하는 것보다 부정확한 주파수 오프셋이 증가할 때 많은 변조 타입들이 더 불량한 성능 능력을 나타낼 것이므로, 그들의 디코딩에 불리하다. 주파수 오프셋의 정확한 추정이 필요한 것은 이러한 정확한 정정을 위한 것이다.
도 5f로부터 관측될 수 있는 바와 같이, 상관 피크의 가능한 가장 높은 편차가 주파수 오프셋에 대해 발생하므로, 이것은 홉 아키텍처 b)의 파일럿 어레인지먼트에서 상이하다.
도 5f는 2개 부분의 동기화 시퀀스(162a 및 162b)를 이용한 복소 벡터 표현에서의 데이터 패킷(112)의 개략도를 도시하며, 동기화 시퀀스의 제 1 부분(162a)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이전에 배열되고, 동기화 시퀀스의 제 2 부분(162b)은 데이터 패킷(112) 내에 포함된 데이터(160) 이후에 배열되며(홉 아키텍처 b)), 데이터 패킷(112)(수신 신호)은 어떠한 주파수 오프셋도 나타내지 않는다.
부가적으로, 도 5f는 각각의 경우의 복소 벡터 표현의 2개-부분의 상관 시퀀스(140a 및 140b), 동기화 시퀀스들(162a 및 162b)의 곱(142a) 및 상관 시퀀스(140a 및 140b)의 곱(142b), 및 개별 곱들의 합산에 대응하는 상관 결과(144)를 표현한다.
따라서, 주파수 오프셋은 매우 양호하게 추정될 수도 있으며; 주파수 오프셋의 이벤트에서, 홉 아키텍처 a)를 이용한 것보다 훨씬 더 작은 상관 피크가 초래될 것이다.
종래 기술과 비교한 개선들 및 장점들은, 수신기가 주파수 오프셋을 여전히 정확히 추정할 수 있으면서, (더 낮은) 컴퓨팅 전력으로 이러한 송신 신호(112)를 검출할 수 있다는 것으로 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 어레인지먼트(100)를 동작시키는 방법(400)의 흐름도를 도시한다. 데이터 송신 어레인지먼트(100)는, 전기 에너지를 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 공급하기 위한 에너지 공급 수단(102)을 포함한다. 방법은, 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하는 단계(402); 채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 유용한 데이터의 채널 코딩 단계(404); 1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들(112)로 채널-코딩된 데이터를 분할하는 단계(406); 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷들(112)을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신하는 단계(408)를 포함한다. 상기 복수의 데이터 패킷들(112)의 송신 단계(408)는, 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하는 단계 － 감소된 송신 전력은 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －, 및/또는 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신하는 단계를 포함한다.
도 7은 데이터 수신기(200)를 동작시키는 방법(500)의 흐름도를 도시한다. 방법(500)은, 데이터 패킷들(112)을 수신하는 단계(502)를 포함하며, 데이터 패킷들(112) 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되고 있으며, 상기 데이터 패킷들(112)의 수신 단계(502)는, 수신 데이터 스트림 내에서 데이터 패킷들(112)을 결정하는 단계, 및 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 각각의 경우에서 야기되는 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하는 단계를 포함한다. 또한, 방법(500)은, 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해 야기된 수신 전력에서의 변화에 기초하여, 추가적인 프로세싱을 위해 데이터 패킷들 각각을 가중하는 단계(504)를 포함한다. 부가적으로, 방법(500)은, 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하는 단계(506)를 포함하며, 여기서, 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱 단계는, 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 획득하기 위해, 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 채널 디코딩을 포함한다.
본 발명의 실시예들은, 송신 신뢰도를 작은 정도로만 제한하면서, 각각의 경우에서 이용가능한 에너지로 송신 어레인지먼트(100)의 송신 동작을 적응시키는 것을 허용한다. 데이터 수신기(200)는, 주파수 오프셋을 정확히 추정하면서 더 적은 컴퓨팅 전력에 의해 이러한 송신 신호를 동기화시킬 수도 있다.
실시예들은, 에너지 수확을 포함하는 데이터 송신 어레인지먼트들(저전력 송신기들)(100)에 대한 무선 방법에 관한 것이며, 여기서, 송신될 데이터는 작은 데이터 패킷들(서브-패킷들)(112)로 분할된다. 불충분한 에너지 공급의 이벤트에서, 개별 데이터 패킷들(112)은, 감소된 전력으로 방출될 수도 있거나, 전혀 방출되지 않을 수도 있다. 데이터 수신기(200)는, 데이터 패킷들(112)이 미싱하거나 간섭되는 때를 인식하며, 채널 디코딩의 결과를 개선시키기 위해 그들을 폐기할 것이다.
실시예들은, 많은 수의 데이터 송신 어레인지먼트들(노드들)(100)로부터 데이터 수신기(기지국)(200)를 향해 작은 양들의 데이터, 예를 들어, 열, 전기 또는 워터 계량들로부터 기원하는 데이터와 같은 센서 데이터를 송신하기 위한 시스템(300)에 관한 것이다. 데이터 수신기(기지국)(200)은, 많은 수의 송신 어레인지먼트들(노드들)(100)을 수신(그리고 가급적 제어)한다. 더 많은 컴퓨팅 전력 및 그에 따른 더 복잡한 하드웨어, 즉 일반적으로는 증가된 성능 능력을 갖는 수신기(202)가 또한, 데이터 수신기(기지국)(200) 내에서 이용가능하다. 대부분의 경우들에서 5pp, 10ppm 또는 그 초과의 주파수 오프셋들을 갖는 편리한 쿼츠들이 송신 어레인지먼트들(노드들)(100)에서 사용된다. 실시예들은, 애플리케이션의 다른 분야들에 또한 전달될 수도 있는 무선 송신 방법에 관한 것이다.
몇몇 양상들이 디바이스의 맥락 내에서 설명되더라도, 상기 양상들이 또한, 디바이스의 블록 또는 구조적인 컴포넌트가 대응하는 방법 단계 또는 방법 단계의 특성으로서 또한 이해되도록 대응하는 방법의 설명을 표현한다는 것이 이해될 것이다. 그와의 유사성에 의해, 방법 단계와 관련하여 또는 방법 단계로서 설명된 양상들은 또한, 대응하는 디바이스의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특성의 설명을 표현한다. 방법 단계들 중 몇몇 또는 모두는, 마이크로프로세서, 프로그래밍가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 디바이스에 의해(또는 하드웨어 디바이스를 사용하는 동안) 수행될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 가장 중요한 방법 단계들 중 몇몇 또는 수개는 그러한 디바이스에 의해 수행될 수도 있다.
특정한 구현 요건들에 의존하면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 구현은, 각각의 방법이 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력하거나 실제로 협력할 수도 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들이 저장된 디지털 저장 매체, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루-레이 디스크, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 FLASH 메모리, 하드 디스크 또는 임의의 다른 자기 또는 광학 메모리를 사용하는 동안 달성될 수도 있다. 이것은, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독가능할 수도 있기 때문이다.
따라서, 본 발명에 따른 몇몇 실시예들은, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법이 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 포함하는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수도 있으며, 프로그램 코드는, 컴퓨터 프로그램 물건이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우 방법들 중 임의의 방법을 수행하기에 효과적이다.
예를 들어, 프로그램 코드는 또한, 머신-판독가능 캐리어 상에 저장될 수도 있다.
다른 실시예들은, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 상기 컴퓨터 프로그램은 머신 판독가능 캐리어 상에 저장된다. 즉, 따라서, 본 발명의 방법의 실시예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
따라서, 본 발명의 방법들의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체, 또는 컴퓨터-판독가능 매체)이다.
따라서, 본 발명의 방법의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 표현하는 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스는, 예를 들어, 데이터 통신 링크를 통해, 예를 들어, 인터넷을 통해 전달되도록 구성될 수도 있다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하도록 구성 또는 적응되는 프로세싱 수단, 예를 들어, 컴퓨터, 또는 프로그래밍가능 로직 디바이스를 포함한다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 인스톨된 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 적어도 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 수신기에 송신하도록 구성된 장치 또는 시스템을 포함한다. 송신은, 예를 들어, 전자적이거나 광학적일 수도 있다. 수신기는, 예를 들어, 컴퓨터, 모바일 디바이스, 메모리 디바이스 또는 유사한 디바이스일 수도 있다. 디바이스 또는 시스템은, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램을 수신기에 송신하기 위한 파일 서버를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로그래밍가능 로직 디바이스(예를 들어, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이, 즉 FPGA)는, 본 명세서에 설명된 방법들의 기능들 중 몇몇 또는 모두를 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 임의의 방법을 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수도 있다. 일반적으로, 몇몇 실시예들에서, 방법들은 임의의 하드웨어 디바이스에 의해 수행된다. 상기 하드웨어 디바이스는, 컴퓨터 프로세서(CPU)와 같은 임의의 보편적으로 적용가능한 하드웨어일 수도 있거나, ASIC와 같이 방법에 특정한 하드웨어일 수도 있다.
위에서-설명된 실시예들은 단지 본 발명의 원리들의 예시를 표현할 뿐이다. 당업자들이 본 명세서에 설명된 어레인지먼트들 및 세부사항들의 임의의 변형들 및 변화들을 인식할 것이 이해된다. 이것은, 본 발명이 실시예들의 설명 및 논의에 의해 본 명세서에서 제시되었던 특정한 세부사항들보다는 다음의 청구항들의 범위에 의해서만 제한되도록 의도되기 때문이다.

Claims (17)

  1. 데이터 송신 어레인지먼트(arrangement)(100)로서,
    전기 에너지를 상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 공급하기 위한 에너지 공급 수단(102);
    상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단(104);
    채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 상기 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단(106);
    1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들(112)로 상기 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108); 및
    상기 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)을 포함하며,
    상기 송신하기 위한 수단(110)은, 상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 상기 데이터 패킷들(112)을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그(time lag)를 가지면서 통신 채널을 통해 상기 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신하도록 구성되고;
    상기 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은,
    - 상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하거나 － 상기 감소된 송신 전력은 상기 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －; 또는
    - 상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 상기 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않거나 지연을 갖고 송신
    하도록 구성되는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 수단(102)은, 상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)의 환경으로부터 비-라인-전도된(non-line-conducted) 에너지 추출을 위한 에너지 저장부 또는 에너지 수확(harvesting) 엘리먼트(114)를 포함하는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 에너지 공급 수단(102)은, 상기 에너지 수확 엘리먼트(114)에 의해 추출된 에너지를 저장하기 위한 에너지 저장부를 포함하며,
    상기 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)은, 상기 에너지 공급 수단(102)의 에너지 저장부 상의 로드가 감소되도록 상기 데이터 패킷들(112)이 송신되는 시간 래그를 선택하도록 구성되는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 수확 엘리먼트(114)는, 에너지를 생성하기 위해, 변형 에너지, 운동 에너지, 열 에너지, 전자기 에너지 또는 광 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성되는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)은, 데이터 수신기(200)에서 상기 데이터 패킷들(112)을 동기화시키기 위해 각각의 경우에서 동기화 시퀀스를 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 적어도 2개의 데이터 패킷들에 제공하도록 구성되고,
    상기 복수의 데이터 패킷들(112)로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)은, 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 하나의 데이터 패킷이 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 다른 데이터 패킷의 동기화 시퀀스의 어레인지먼트로부터 벗어난 동기화 시퀀스의 어레인지먼트를 포함하도록, 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들에서 동기화 시퀀스들의 어레인지먼트를 변경시키도록 구성되는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 패킷들(112) 각각은 20개의 심볼들 또는 그 미만의 길이를 포함하는, 데이터 송신 어레인지먼트.
  7. 데이터 수신기(200)로서,
    데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) － 상기 데이터 패킷들(112) 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되며, 상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 수신 데이터 스트림 내에서 상기 데이터 패킷들(112)을 결정하고, 상기 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 각각의 경우에서 야기되는 상기 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하며, 그리고 수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)에서 야기된 상기 수신 전력에서의 변화에 기초하여, 추가적인 프로세싱을 위해 상기 데이터 패킷들 각각을 가중하도록 구성됨 －; 및
    상기 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하기 위한 수단(204)을 포함하며,
    상기 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하기 위한 수단(204)은, 상기 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 획득하기 위해, 상기 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 상기 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 수행하도록 구성되는, 데이터 수신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 더 낮은 가중을 갖는 데이터 패킷들보다 더 높은 가중을 갖는 데이터 패킷들을 상기 채널 디코딩에서 더 많이 고려하도록 구성되는, 데이터 수신기.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기되는 상기 수신 전력에서의 변화가 대응하는 데이터 패킷들이 디코딩에 적절하도록 선택되는 임계값을 초과하는 그 수신된 데이터 패킷들로서 상기 데이터 패킷들(112) 중 그 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하도록 구성되고;
    상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 상기 데이터 패킷들을 수신하기 위한 수단 내에서 야기되는 상기 수신 전력에서의 변화가 상기 임계값보다 작거나 상기 임계값과 동일한 상기 데이터 패킷들(112) 중 그 데이터 패킷들을 폐기하도록 구성되는, 데이터 수신기.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 상기 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화에 의해, 데이터 패킷이 송신되는지 또는 데이터 패킷이 송신되지 않는지를 결정하도록 구성되며; 그리고/또는
    상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 상기 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화에 의해, 송신된 데이터 패킷이 간섭기에 의해 중첩되는지 또는 중첩되지 않는지를 결정하도록 구성되는, 데이터 수신기.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷들 각각은, 상기 데이터 수신기(200) 내에서 각각의 데이터 패킷을 동기화시키기 위한 동기화 시퀀스를 제공받으며,
    상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202)은, 상기 수신 데이터 스트림 내에서 상기 데이터 패킷들을 결정하기 위해 상기 동기화 시퀀스들에 기초하여 상기 수신 데이터 스트림 내에 상기 데이터 패킷들을 로케이팅시키도록 구성되는, 데이터 수신기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱을 위한 수단(204)은, 상기 수신된 데이터 패킷들의 동기화 시퀀스들에 기초하는 채널 디코딩을 위해 상기 수신된 데이터 패킷들의 가중을 적응시키도록 구성되는, 데이터 수신기.
  13. 시스템(300)으로서,
    청구항 제 1 항 내지 청구항 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 데이터 송신 어레인지먼트(100); 및
    청구항 제 7 항 내지 청구항 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 데이터 수신기(200)를 포함하는, 시스템.
  14. 데이터 송신 어레인지먼트(100)를 동작시키는 방법(400)으로서,
    상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)는, 상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 전기 에너지를 공급하기 위한 에너지 공급 수단(102)을 포함하며,
    상기 방법(400)은,
    상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하는 단계(402);
    채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 상기 유용한 데이터의 채널 코딩 단계(404);
    1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들(112)로 상기 채널-코딩된 데이터를 분할하는 단계(406); 및
    상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 표준 송신 전력으로 각각의 상기 데이터 패킷들(112)을 송신하기에 충분하다고 가정하면, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 상기 복수의 데이터 패킷들을 송신하는 단계(408)를 포함하며;
    상기 복수의 데이터 패킷들(112)의 송신 단계(408)는,
    - 상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 감소된 송신 전력으로 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하면, 감소된 송신 전력으로 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하는 단계 － 상기 감소된 송신 전력은 상기 표준 송신 전력과 비교하여 최대 40dB만큼 감소됨 －; 또는
    - 상기 에너지 공급 수단(102)에 의해 제공될 수 있는 전기 에너지의 양이 상기 각각의 데이터 패킷을 송신하기에 충분하지 않으면, 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 막 송신되려고 하는 데이터 패킷을 송신하지 않는 단계, 또는 지연을 갖고 송신하는 단계를 포함하는, 데이터 송신 어레인지먼트를 동작시키는 방법.
  15. 데이터 수신기(200)를 동작시키는 방법(500)으로서,
    데이터 패킷들(112)을 수신하는 단계(502) － 상기 데이터 패킷들(112) 각각은, 1보다 작은 코드 레이트를 갖고, 시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 송신되고 있으며, 상기 데이터 패킷들(112)의 수신 단계(502)는, 수신 데이터 스트림 내에서 상기 데이터 패킷들(112)을 결정하는 단계, 및 상기 데이터 패킷들(112)의 송신에 의해 각각의 경우에서 야기되는 상기 수신 데이터 스트림의 수신 전력에서의 변화를 결정하는 단계를 포함함 －;
    수신된 데이터 패킷들을 획득하기 위해, 상기 데이터 패킷들(112)을 수신하기 위한 수단(202) 내에서 야기된 상기 수신 전력에서의 변화에 기초하여, 추가적인 프로세싱을 위해 상기 데이터 패킷들 각각을 가중하는 단계(504); 및
    상기 수신된 데이터 패킷들을 추가적으로 프로세싱하는 단계(506)를 포함하며,
    상기 수신된 데이터 패킷들의 추가적인 프로세싱 단계는, 상기 데이터 패킷들 내에 포함된 유용한 데이터를 획득하기 위해, 상기 수신된 데이터 패킷들의 가중에 의존하는 상기 수신된 데이터 패킷들의 채널 디코딩을 포함하는, 데이터 수신기를 동작시키는 방법.
  16. 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행되는 경우, 청구항 제 14 항 또는 청구항 제 15 항에 기재된 방법을 수행하기 위한 상기 컴퓨터 프로그램.
  17. 데이터 송신 어레인지먼트(100)로서,
    상기 데이터 송신 어레인지먼트(100)에 접속된 센서 엘리먼트(116)에 의해 제공된 유용한 데이터를 결정하기 위한 수단(104);
    채널-코딩된 데이터를 획득하기 위해 상기 유용한 데이터의 채널 코딩을 위한 수단(106);
    1보다 작은 코드 레이트를 갖는 복수의 데이터 패킷들(112)로 상기 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108); 및
    시간 래그를 가지면서 통신 채널을 통해 상기 복수의 데이터 패킷들(112)을 송신하도록 구성되는 데이터 패킷들(112)을 송신하기 위한 수단(110)을 포함하며,
    상기 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)은, 데이터 수신기(200)에서 상기 데이터 패킷들(112)을 동기화시키기 위해 각각의 경우에서 동기화 시퀀스를 상기 복수의 데이터 패킷들(112) 중 적어도 2개의 데이터 패킷들에 제공하도록 구성되고,
    상기 복수의 데이터 패킷들(112)로 채널-코딩된 데이터를 분할하기 위한 수단(108)은, 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 하나의 데이터 패킷이 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들 중 다른 데이터 패킷의 동기화 시퀀스의 어레인지먼트로부터 벗어난 동기화 시퀀스의 어레인지먼트를 포함하도록, 상기 적어도 2개의 데이터 패킷들에서 동기화 시퀀스들의 어레인지먼트를 변경시키도록 구성되는, 데이터 송신 어레인지먼트.
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