KR20170082413A - 전이중 시스템을 구성하는 기지국, 단말 및 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

전이중 시스템을 구성하는 기지국, 단말 및 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 기지국은, 하나 이상의 단말로 데이터를 전송하는 전송용 RF 통신부, 상기 하나 이상의 단말로부터 데이터를 수신하는 하나 이상의 수신용 RF 통신부, 그리고 상기 전송할 데이터 및 상기 수신된 데이터를 처리하는 데이터 프로세서를 포함하며, 상기 전송용 RF 통신부는 하향 링크 채널에 연결되고, 상기 하나 이상의 수신용 RF 통신부는 상향 링크 채널에 연결되어 전이중 시스템을 구성한다.

Description

전이중 시스템을 구성하는 기지국, 단말 및 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법{BASE STATION, TERMINAL COMPRISING FULL DUPLEX SYSTEM, AND OPERATING METHOD OF BASE STATION IN FULL DUPLEX SYSTEM}

본 발명은 전이중 시스템을 구성하는 기지국, 단말 및 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 2개의 대칭 반이중 통신 방식을 지원하는 WPAN용 RF 칩을 이용하여 구성된 비대칭 전이중 시스템에서, 기지국의 주파수 활용 및 동작 기술에 관한 것이다.

근거리 무선 통신 네트워크 기술인 WPAN(Wireless Personal Area Network)는 저비용(Low Cost)과 저전력(Low power)를 지원하는 무선 통신(Wireless Communication)을 목표로 한다. 따라서, WPAN 기술은 RF 송수신기(RF Transceiver)의 구조를 단순화하기 위하여, 상향 링크(Up-link)와 하향 링크(down-link)를 구분하지 않고, 모두 동일한 무선통신 규격을 사용하는 대칭 반이중(Symmetric Half-Duplex) 통신 방식을 사용하였다.

WPAN 기술은 이와 같이 저전력 동작을 위하여 무선 송신 전력에 제한이 있고, 이로 인하여 무선 통신거리에도 제약이 있었다. 그러나, WPAN은 무선 디바이스간의 메시(Mesh) 라우팅을 통한 멀티 홉(Multi-hop) 통신을 이용하여 통신거리의 제약을 극복하였다.

최근 WPAM 기술은 실내뿐 아니라 실외의 환경으로 그 적용 범위를 넓혀가고 있다. 이때, WPAN의 저비용 및 저전력 특성은 실내의 응용 서비스뿐만 아니라, 실외 환경에서의 환경 모니터링에서도 요구되었다. 이러한 흐름의 변화로 인하여, 저비용 및 저전력만을 생각하던 WPAN 기술에 무선 통신 거리의 확장이라는 요구사항이 늘어가고 있다.

위성 통신이나 이동통신과 같은 전통적인 무선통신에서, 무선 통신 거리의 확장을 위하여 기지국에서는 높은 전력으로 신호를 송출한다. 반면 단말은 통신 거리를 늘리기 위하여, 낮은 전력 및 낮은 전송 속도를 사용하는 비대칭 전이중 시스템(Asymmetric Full Duplex)을 사용한다.

이처럼, 종래의 WPAN 기술은 저비용, 저전력 지원에만 초점을 맞추었고, 이를 위하여 RF 송수신기 구조를 단순화할 수 있는 대칭 반이중(Symmetric Half-Duplex) 통신 방식을 사용하였다. 그리고 이로 인하여 상대적으로 전력 및 계산 능력 등과 같이 큰 능력치를 가진 기지국의 특성을 제대로 살릴 수 없었다.

따라서, 비대칭 전이중 시스템을 이용하여 기지국의 큰 능력치 특성을 발휘할 수 있도록 하는 기술의 필요성이 절실하게 대두된다.

한국 공개 특허 제10-2009-0049329호, 2009년 05월 18일 공개(명칭: 서로 다른 통신 망을 통해 동시에 데이터를 송수신하는방법 및 장치)

본 발명의 목적은 2개의 WPAN RF 칩을 이용하여, 종래의 대칭 반이중 시스템의 한계점을 극복하도록 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 기지국이 전력 제한, 안테나 이득, 출력 신호 세기 등과 같은 여러 장점을 활용할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기지국은, 하나 이상의 단말로 데이터를 전송하는 전송용 RF 통신부, 상기 하나 이상의 단말로부터 데이터를 수신하는 하나 이상의 수신용 RF 통신부, 그리고 상기 전송할 데이터 및 상기 수신된 데이터를 처리하는 데이터 프로세서를 포함하며, 상기 전송용 RF 통신부는 하향 링크 채널에 연결되고, 상기 하나 이상의 수신용 RF 통신부는 상향 링크 채널에 연결되어 전이중 시스템을 구성한다.

이 때, 상기 전송용 RF 통신부 및 상기 수신용 RF 통신부는, 서로 다른 주파수 대역으로 설정된 것일 수 있다.

이 때, 상기 전송용 RF 통신부의 주파수 대역은 상기 수신용 RF 통신부의 주파수 대역보다 높을 수 있다.

이 때, 상기 전송용 RF 통신부의 주파수 대역은 각각의 상기 수신부의 주파수 대역보다 넓을 수 있다.

이 때, 상기 수신용 RF 통신부는, 상기 단말의 개수에 상응하도록 분할된 상기 수신용 RF 통신부의 주파수 대역을 이용할 수 있다.

이 때, 상기 전송할 데이터 및 수신된 데이터의 수신 감도 중에서 적어도 하나를 향상시키기 위한 저잡음 증폭기를 더 포함 할 수 있다.

이 때, 상기 하향 링크 채널은 TDM 방식으로 운영될 수 있다.

이 때, 상기 제1 RF 통신부는, 상기 단말로 상기 하향 링크 채널을 통하여 비콘 신호, 제어 신호 및 데이터 신호를 전송할 수 있다.

이 때, 상기 비콘 신호는, 상기 기지국의 주소, 상기 비콘 신호의 주기, 상기 기지국의 송신 전력, 상기 상향 링크 채널의 개수, 상기 각각의 상향 링크 채널별 주파수 대역, 상기 각각의 상향 링크 채널별 통신 속도 및 상기 상향 링크 채널의 할당 정보 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 상향 링크 채널은 서로 다른 주파수를 사용하는 복수의 주파수 채널을 포함하며, 상기 복수의 주파수 채널들은 TDM 방식으로 운영될 수 있다.

이 때. 상기 제2 RF 통신부는, 상기 상향 링크 채널을 통하여 상기 단말로부터 제어 신호 및 데이터 신호를 수신할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 단말은, 기지국으로부터 데이터를 수신하는 제1 RF 통신부, 상기 기지국으로 데이터를 전송하는 제2 RF 통신부, 그리고 상기 수신된 데이터 및 상기 전송할 데이터를 처리하는 데이터 처리부를 포함하며, 상기 제1 RF 통신부는 하향 링크 채널에 연결되고, 상기 제2 RF 통신부는 상향 링크 채널에 연결되어 전이중 시스템을 구성한다.

이 때, 상기 제1 RF 통신부와 상기 제2 RF 통신부는, 서로 다른 주파수 대역 및 서로 다른 데이터 전송 속도로 설정될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법은, 상기 기지국이 주기적으로 비콘 신호(Beacon)를 하나 이상의 단말로 브로드캐스팅하는 단계, 상기 단말로부터 접속 요청(Association Request)을 수신하는 단계, 상기 단말로 데이터 패킷(Data Request Packet)을 전송하는 단계, 상기 단말로부터 데이터 요청(Data Request)을 수신하는 단계, 상기 단말로 상기 데이터 요청에 상응하는 데이터 응답 패킷(Data Response Packet)을 전송하는 단계, 그리고 상기 단말로부터 감지 데이터(Sensor Device's Data Packet)를 수신하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 기지국은, 전송용 RF 통신부를 통하여 상기 하나 이상의 단말과의 하향 링크 채널과 연결되고, 수신용 RF 통신부를 통하여 상기 하나 이상의 단말과의 상향 링크 채널에 연결될 수 있다.

이 때, 상기 전송용 RF 통신부와 상기 수신용 RF 통신부는 서로 다른 주파수 대역으로 설정될 수 있다.

이 때, 상기 단말로부터 접속 요청(Association Request)을 수신하는 단계는, 상기 단말로 보류 데이터 주소(Pending Data Address)를 포함하는 상기 비콘 신호를 전송하는 단계, 상기 단말로 접속 응답 패킷(Association Response Packet)을 전송하는 단계, 그리고 상기 단말로부터 상기 접속 응답 패킷에 대한 확인 응답(ACK) 메시지를 수신 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 단말로 데이터 패킷(Data Request Packet)을 전송하는 단계는, 상기 단말로부터 상기 데이터 패킷에 대한 확인 응답(ACK) 메시지 및 데이터 응답 패킷(Data Response Packet)을 수신하는 단계, 그리고 상기 단말로 상기 데이터 응답 패킷에 대한 확인 응답(ACK) 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 단말로 상기 데이터 요청에 상응하는 데이터 응답 패킷(Data Response Packet)을 전송하는 단계는, 상기 단말로부터 상기 데이터 응답 패킷에 대한 확인 응답(ACK) 메시지를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이 때, 상기 단말로부터 감지 데이터(Sensor Device's Data Packet)를 수신하는 단계는, 상기 단말로 상기 감지 데이터에 대한 확인 응답(ACK) 메시지를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 2개의 WPAN RF 칩을 이용하여, 종래의 대칭 반이중 시스템의 한계점을 극복할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기지국이 전력 제한, 안테나 이득, 출력 신호 세기 등과 같은 여러 장점을 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 전이중 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5 하향 링크와 상향 링크의 주파수 배치를 나타낸 그래프이다.
도 6은 단말의 개수가 복수개인 경우, 상향 링크의 채널 할당을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 하향 링크와 상향 링크의 주파수 운영을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 S410 단계에서 주기적으로 브로드캐스팅되는 비콘 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 S420 단계에서 단말로부터 접속 요청을 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 S430 단계에서 단말로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 S440 단계 및 S450 단계에서 데이터 요청을 수신하고, 데이터 응답 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 S460 단계에서 감지 데이터를 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

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.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비대칭 전이중 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 다른 비대칭 전이중 시스템은 기지국(200) 및 복수의 단말(300A, 300B, 300C)들을 포함한다. 그리고 비대칭 전이중 시스템에서 기지국(200)은 하향 링크(DOWN LINK)(10) 채널을 통하여 단말(300A, 300B, 300C)들로 데이터를 전송한다.

또한, 단말(300A, 300B, 300C)들은 기지국(200)이 사용하는 채널인 하향 링크(10)와 다른 별도의 채널인 상향 링크(UP LINK)(20)을 이용하여 기지국(200)으로 데이터를 전송한다.

이와 같이, 비대칭 전이중 시스템에서 기지국(200) 하향 링크(10)를 이용하여 단말(300A, 300B, 300C)들로 데이터를 전송하고, 단말(300A, 300B, 300C)들은 각각 설정된 상향 링크(20)를 이용하여 기지국(200)으로 데이터를 전송한다. 따라서, 단말(300A, 300B, 300C)들은 다른 단말이 전송하는 데이터를 수신할 수 없으며, 이로 인하여 비대칭 전이중 시스템은 스타형 토폴로지(STAR TOPOLOGY)만을 지원한다.

여기서, 스타형 토폴로지(STAR TOPOLOGY)는 통신에 대한 모든 제어를 중앙의 기지국(200)에서 관리하는 방식으로, 설치 및 단말의 추가가 용이하고, 데이터 오류 발생에 쉽게 대처할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기지국의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 기지국(200)은 전송용 RF 통신부(210), 하나 이상의 수신용 RF 통신부(220A, 220B, 220N), 데이터 프로세서(230) 및 저잡음 증폭기(240A, 240B, 240C, 240(N+1))를 포함한다.

이때, 전송용 RF 통신부(210)과 수신용 RF 통신부(220A, 220B, 220N)는 대칭 반이중 통신 방식(SYMMETRIC HALF-DUPLEX)을 지원하는 WPAN용 RF 칩일 수 있으며, 두 종류의 WPAN 칩을 이용하여 비대칭 전이중 시스템(ASYMMETRIC FULL-DUPLEX)을 구성할 수 있다.

전송용 RF 통신부(210)는 데이터 프로세서(230)로부터 전달받은 전송용 데이터(TX DATA)를 복수의 단말(300A, 300B, 300C)들로 전송하고, 수신용 RF 통신부(220A, 220B, 220N)들은 각각에 상응하는 단말(300A, 300B, 300C)로부터 신호를 수신한다. 여기서, 기지국(200)은 상향 링크와 하향 링크의 주파수 채널 할당을 지원하기 위하여 복수의 수신용 RF 통신부(220A, 220B, 220N)를 구비할 수 있다.

기지국(200)은 단말(300)에 비하여 저비용, 저전력에 대한 자유도를 가진다. 따라서, 기지국(200)은 하향 링크에서의 링크 버짓(LINK BUDGET)을 향상시키기 위하여 저잡음 증폭기(240A)을 사용하거나, 단말들로부터 수신된 신호에 대한 수신 감도(RECEIVE SENSITIVITY)를 향상시키기 위하여, 저잡음 증폭기(240B, 240C, 240(N+1))를 사용할 수 있다.

하향 링크에 연결된 저잡음 증폭기(240A)는 링크 버짓을 향상시키기 위하여 출력 신호를 증폭시킨다. 송신 안테나에서 적절한 최대 전력으로 신호를 방출해야, 단말(300A, 300B, 300C)들이 위치한 곳까지 전파가 도달할 수 있다. 따라서, 전송용 RF 통신부(210)와 연결된 송신단의 저잡음 증폭기(240A)는 전송용 데이터를 증폭(POWER AMPLIFICATION) 시키고, 전송용 RF 통신부(210)는 증폭된 전송용 데이터를 복수의 단말(300A, 300B, 300C)들로 전송하여, 단말(300A, 300B, 300C)들이 위치한 곳까지 전송용 데이터가 도달할 수 있도록 한다.

또한, 상향 링크 각각의 채널에 상응하도록 연결된 저잡음 증폭기(240B, 240C, 240(N+1))들은 각각의 단말(300A, 300B, 300C)들로부터 수신된 신호의 잡음을 제거하고, 수신된 신호의 세기를 증폭시킨다. 외부에서 수신된 신호는 크기가 매우 작으며, 잡음을 포함하고 있다. 따라서, 기지국(200)은 수신용 RF 통신부(220A, 220B, 220N)와 연결된 수신단의 저잡음 증폭기(240B, 240C, 240(N+1))를 이용하여 잡음을 최소화하면서 수신된 신호의 크기를 증폭(LOW NOISE AMPLIFICATION) 할 수 있다.

그리고 데이터 프로세서(230)는 단말(300A, 300B, 300C)들로 전송할 신호(TX DATA) 및 단말(300A, 300B, 300C)들로부터 수신된 신호(RX DATA)를 처리한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 단말의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 3과 같이, 단말(300)은 제1 RF 통신부(310), 제2 RF 통신부(320) 및 데이터 처리부(330)를 포함한다.

제1 RF 통신부(310)는 기지국(200)으로 데이터를 전달하고, 제2 RF 통신부(320)는 기지국(200)으로부터 데이터를 수신한다. 이때, 제1 RF 통신부(310)와 제2 RF 통신부(320)는 서로 다른 주파수 대역 및 서로 다른 데이터 전송 속도로 설정되어 있다.

또한, 제1 RF 통신부(310)와 제2 RF 통신부(320)는 대칭 반이중 통신 방식을 지원하는 WPAN용 RF 칩일 수 있으며, 두 종류의 WPAN 칩을 이용하여 비대칭 전이중 시스템(ASYMMETRIC FULL-DUPLEX)을 구성할 수 있다.

그리고 데이터 처리부(330)는 기지국(200)으로부터 수신된 데이터 및 기지국(200)으로 전송할 데이터를 처리한다.

이하에서는 도 4 내지 도 12 통하여 본 발명의 일실시예에 따른 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국에 의해 수행되는 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법을 나타낸 순서도이다.

먼저, 기지국(200)은 주기적으로 비콘 신호를 브로드캐스팅한다(S410).

기지국(200)은 단말(300)로 데이터를 전송하는 하향 링크(DOWN LINK)와 단말(300)로부터 데이터를 수신하는 상향 링크(UP LINK)에 서로 다른 주파수를 사용한다.

도 5 하향 링크와 상향 링크의 주파수 배치를 나타낸 그래프이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 기지국(200)이 하나의 단말(300)과 통신을 수행하는 경우, 기지국(200)은 하향 링크에 상응하는 주파수와 상향 링크에 상응하는 주파수를 구분하여 통신한다.

기지국(200)이 사용하는 하향 링크는 단말(300)이 데이터를 전송하기 위하여 사용하는 상향 링크에 비하여 높은 주파수 및 넓은 주파수 대역을 사용한다. 일반적으로 기지국(200)은 전원에 대한 제약이 없어 높은 출력으로 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 기지국(200)은 높은 이득을 갖는 안테나를 사용할 수 있으므로, 넓은 대역폭으로 데이터를 전송할 수 있다.

반면, 단말(300)은 전원의 제약으로 인하여, 높은 출력의 데이터 전송이 어렵고, 설치 및 비용의 문제로 높은 이득을 가지는 안테나의 사용이 어렵다. 따라서 단말(300)은 링크 버짓을 만족시키기 위하여 상대적으로 좁은 대역폭을 사용하여 데이터를 전송한다.

따라서, 하향 링크는 상향 링크에 비하여 높은 주파수를 사용하고, 주파수 대역의 폭도 상향 링크에 비하여 넓은 주파수 대역을 사용한다.

도 6은 단말의 개수가 복수개인 경우, 상향 링크의 채널 할당을 설명하기 위한 그래프이다.

도 6과 같이, 기지국(200)이 복수의 단말(300)들과 통신을 수행하는 경우, 상향 링크는 별도의 채널이 요구된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 기지국(200)은 단말(300)의 개수(N)에 상응하도록 상향 링크의 주파수 대역을 분할하고, 분할된 주파수 대역을 이용하여 각각의 단말(300)로부터 데이터를 수신한다.

그리고 도 7은 하향 링크와 상향 링크의 주파수 운영을 설명하기 위한 도면이다.

도 7에 나타낸 것처럼, 기지국(200)은 하향 링크를 이용하여 주기적으로 복수의 단말(300)들로 비콘 신호 및 데이터를 전송한다. 이때, 하향 링크는 하나의 채널을 시간적으로 나누어 사용하는 시분할 다중 방식(TDM, TIME DIVISION MULTIPLEXING)으로 운영된다.

그리고 기지국(200)이 복수의 단말(300)들로 브로드캐스팅하는 비콘 신호(BEACON)는 하향 링크 및 비대칭 전이중 시스템에 대한 정보를 포함한다. 비콘 신호는 기지국의 MAC 주소(BASE STATION MAC ADDRESS)를 포함하는 기지국 정보(BASE STATION INFORMATION), 비콘 주기(BEACON INTERVAL)을 포함하는 비콘 정보(BEACON INFORMATION), 송신 전력(TX POWER)을 포함하는 하향 링크 정보(DOWN LINK INFORMATION)를 포함한다.

또한, 비콘 신호는 상향 링크 채널의 수(NUMBER OF UP LINK CHANNEL), 각각의 상향 링크 채널에 상응하는 주파수 대역(FREQUENCY BAND FOR　EACH UP LINK CHANNEL) 및 각각의 상향 링크 채널에 상응하는 데이터 전송 속도(DATA RATE FOR EACH UP LINK CHANNEL)를 포함하는 상향 링크 정보(UP LINK INFORMATION)와 상향 링크 할당 정보(UP LINK ALLOCATION INFORMATION)를 포함한다.

그리고 기지국(200)은 기지국(200)과 단말(300)들 사이에 요구되는 관리 및 제어 기능 수행을 위한 제어 신호(CONTROL DATA)를 하향 링크를 통하여 복수의 단말(300)들로 전송할 수 있으며, 기지국(200)은 하향 링크를 통하여 단말(300)로 데이터(DATA)를 전송한다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상향 링크는 단말(300)의 개수에 상응하도록 분할되며, 각각의 분할된 상향 링크들은 서로 다른 주파수 채널을 사용한다. 또한, 각각의 주파수 채널은 시분할 다중 방식(TDM, TIME DIVISION MULTIPLEXING)으로 운영된다.

기지국(200)은 복수의 단말(300A, 300B, 300C)들로부터 각각의 단말(300)에 상응하는 상향 링크를 통하여 제어 신호(CONTROL DATA) 및 데이터(DATA)를 수신한다. 여기서, 제어 신호는 기지국(200)과 해당 상향 링크에 상응하는 단말(300) 사이에 요구되는 관리 및 제어 기능 수행을 위한 것이고, 데이터는 해당 단말(300)이 기지국(200)으로 전송하고자 하는 것이다.

도 8은 S410 단계에서 주기적으로 브로드캐스팅되는 비콘 신호를 설명하기 위한 도면이다.

도 8과 같이, 기지국(200)은 하향 링크를 통하여 단말(300)로 비콘 신호(BEACON)를 주기적으로 전송한다.

다시 도 4에 대하여 설명하면, 기지국(200)은 단말(300)로부터 접속 요청을 수신한다(S420).

도 9는 S420 단계에서 단말(300)로부터 접속 요청을 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9와 같이, 기지국(200)으로부터 비콘 신호(BEACON)를 수신한 단말(300)은 비콘 정보를 파싱하고(PARSING BEACON INFORMATION), 상향 링크 채널을 설정한다(SETTING THE UP LINK CHANNEL). 그리고 단말(300)은 기지국(200)으로 접속 요청을 전송한다(SENDING ASSOCIATION REQUEST).

단말(300)로부터 접속 요청(ASSOCIATION REQUEST)를 수신한 기지국(200)은 하향 링크를 통하여 단말(300)로 보류 데이터 주소를 포함하는 비콘 신호(BEACON)를 전송한다(BEACON WITH PENDING DATA ADDRESS).

비콘 신호를 수신한 단말(300)은 기지국(200)이 접속 응답 패킷을 전송하기 전까지 보류 데이터를 기다리고(WAITING PENDING DATA), 기지국(200)은 하향 링크를 통하여 단말(300)로 접속 응답 패킷을 전송한다(ASSOCIATION REQUEST PACKET).

접속 응답 패킷을 수신한 단말(300)은 접속 응답 데이터를 파싱하고(PARSING ASSOCIATION RESPONSE DATA), 접속 응답 데이터를 이용하여 상향 링크를 설정한다(SETTING THE UP LINK CHANNEL BY USING ASSOCIATION RESPONSE DATA). 그리고 단말(300)은 기지국으로 ACK를 전송한다(SENDING ACK).

다시 도 4에 대하여 설명하면, 기지국(200)은 단말로 데이터 패킷을 전송한다(S430).

도 10은 S430 단계에서 단말로 데이터 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

주기적으로 브로드캐스팅되는 비콘 신호(BEACON)를 수신한 단말(300)은 보류 데이터 주소를 체크한다(CHECK THE PENDING DATA ADDRESS). 그리고 단말(300)은 감지 장치(SENSOR DEVICE)를 찾지 못한 경우, 다음 비콘 신호(BEACON)가 수신될 때까지 수면(SLEEP)모드에 진입한다.

반면, 단말(300)이 기지국(200)으로부터 보류 데이터 주소를 포함하는 비콘 신호를 수신한 경우(BEACON WITH PENDING DATA ADDRESS), 단말(300)은 보류 데이터 주소를 체크한다. 또한, 단말(300)은 감지 장치를 찾은 경우, 데이터 패킷을 기다린다. 이때, 단말(300)은 보류 데이터를 대기한다(WAITING PENDING DATA).

그리고 기지국(200)이 단말(300)로 데이터 패킷을 전송하면(DATA REQUEST PACKET), 단말(300)은 수신된 데이터 패킷을 파싱하고(PARSING DATA REQUEST PACKET), ACK와 데이터 응답 패킷을 준비하며(PREPARING DATA RESPONSE PACKET WITH ACK), 기지국(200)으로 ACK와 데이터 응답 패킷을 전송한다(SENDING DATA RESPONSE PACKET WITH ACK).

ACK와 데이터 응답 패킷을 수신한 기지국(200)은 데이터 응답 패킷을 파싱하고(PARSING DATA RESPONSE PACKET), ACK와 비컨 신호를 준비하여(PREPARING BEACON WITH ACK), 단말(300)로 전송한다(SENDING BEACON WITH ACK). 그리고 ACK와 비컨 신호를 수신한 단말(300)은 데이터 패킷 전송 프로세스를 종료한다(DATA PACKET SENDING PROCESS TERMINATED).

또한, 도 4와 같이, 기지국(200)은 단말(300)로부터 데이터 요청을 수신한다(S440).

도 11은 S440 단계 및 S450 단계에서 데이터 요청을 수신하고, 데이터 응답 패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 11과 같이, 기지국(200)으로부터 주기적으로 브로드캐스팅된 비콘 신호(BEACON)를 수신한 단말(300)은 데이터 요청을 준비하고(PREPARING DATA REQUEST), 감지 장치의 데이터 타임슬롯을 기다린다(WAITING FOR SENSOR DEVICE'S DATA TIMESLOT).

그리고 기지국(200)은 단말(300)로부터 데이터 요청(DATA REQUEST)을 수신하고, 단말(300)로 보류 데이터 주소가 포함된 비콘 신호(BEACON WITH PENDING DATA ADDRESS)를 전송한다.

비콘 신호를 수신한 단말(300)은 보류 데이터 주소를 확인하고(CHECK THE PENDING DATA ADDRESS), 감지 장치의 주소를 찾은 경우, 데이터 패킷을 기다린다(IF FOUND SENSOR DEVICE'S ADDRESS THEN WAIT DATA PACKET). 또한, 단말(300)은 보류 데이터를 기다린다(WAITING PENDING DATA).

다음으로 기지국(200)은 단말(300)로 데이터 응답 패킷을 전송한다(S450).

도 11과 같이, 기지국(200)이 단말(300)로 데이터 응답 패킷(DATA RESPONSE PACKET)을 전송하면, 단말(300)은 데이터 응답 패킷을 파싱하고(PARSING DATA RESPONSE PACKET), ACK 전송을 준비한다(PREPARING SENDING ACK). 또한 단말(300)은 감지 장치의 데이터 타임 슬롯을 기다리며(WAITING FOR SENSOR DEVICE'S DATA TIMESLOT), 기지국(200)으로 ACK를 전송한다.

마지막으로, 기지국(200)은 단말(300)로부터 감지 데이터를 수신한다(S460).

도 12는 S460 단계에서 감지 데이터를 수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 12와 같이, 단말(300)은 데이터 패킷을 준비하고(PREPARING DATA PACKET)고, 감지 장치의 데이터 타임 슬롯을 기다린다(WAITING FOR SENSOR DEVICE'S DATA TIMESLOT)

그리고 감지 장치로부터 데이터를 수신한 단말(300)은 감지 장치의 데이터 패킷(SENSOR DEVICE'S DATA PACKET)을 기지국(200)으로 전송한다. 또한, 단말(300)은 ACK가 포함된 비콘 신호(BEACON WITH ACL)를 기지국(200)으로부터 수신하며, 데이터 패킷 전송 프로세스를 종료한다(DATA PACKET SENDING PROCESS TERMINATED).

이와 같이, 본 발명에 따른 기지국 및 단말은 2개의 대칭 반이중 통신 방식을 지원하는 WPAN 용 RF 통신부(RF TRANSCEIVER)를 이용하여 비대칭 전이중 시스템을 구성할 수 있다. 이를 통하여 종래의 대칭 반이중 시스템의 한계점을 극복할 수 있으며, 종래에 효율적으로 활용되지 못한 기지국의 전력 제한, 안테나 이득, 출력 신호 세기 등과 같은 여러 장점을 활용할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 전이중 시스템을 구성하는 기지국, 단말 및 전이중 시스템에서 기지국의 동작 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10: 하향 링크
20: 상향 링크
200: 기지국
210: 전송용 RF 통신부
220A, 220B, 220N: 수신용 RF 통신부
230: 데이터 프로세서
240A, 240B, 240C, 240(N+1): 저잡음 증폭기
300, 300A, 300B, 300C: 단말
310: 제1 RF 통신부
320: 제2 RF 통신부
330: 데이터 처리부

Claims (1)

1. 하나 이상의 단말로 데이터를 전송하는 전송용 RF 통신부,
   상기 하나 이상의 단말로부터 데이터를 수신하는 하나 이상의 수신용 RF 통신부, 그리고
   상기 전송할 데이터 및 상기 수신된 데이터를 처리하는 데이터 프로세서를 포함하며,
   상기 전송용 RF 통신부는 하향 링크 채널에 연결되고,
   상기 하나 이상의 수신용 RF 통신부는 상향 링크 채널에 연결되어 전이중 시스템을 구성하는 기지국.
   

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