KR20180058665A - 동기식 시분할다중접속 시스템에서 톤 채널을 이용한 단말 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기된 무선 분산 통신 환경에서 톤 신호를 이용하여, 잠든 단말을 깨우고, 슬롯 자원의 충돌을 감지하고, 정보를 주고받는 동작을 효율적으로 수행하는 방법을 제안하고 있다.

Description

동기식 시분할다중접속 시스템에서 톤 채널을 이용한 단말 동작 방법 {Operating method of terminal using tone channel in synchronous TDMA systems}

본 발명은 동기식 TDMA를 사용하는 분산 무선 시스템에서 동작하는 것을 가정하며, 톤 신호를 이용한 채널 구성, 자원 할당, 슬립 모드 등에 대한 동작 방법을 기술한다.

주파수가 다른 깨움 톤 신호를 이용하여 잠들어 있는 단말을 깨워서 통신을 수행하는 방법에 대한 것이다. 또한, 톤 신호에 의미를 부여하여 서비스를 제공하는 방법에 대해서도 기술한다. 또한, 주파수가 다른 톤 채널의 신호를 이용하여 슬롯을 재할당 하는 방법도 기술한다.

본 발명은 동기식 TDMA 시스템에서 동작함을 가정한다.

본 발명은 참고 문헌(출원번호 10-2017-0026778, 동기 무선 통신 시스템에서 충돌 회피 방법)에서 기술된 동기식 TDMA 시스템에서 슬롯 할당을 위한 경쟁 방식을 사용하는 환경을 가정하고 있다. 참고 문헌에서 슬롯 할당을 위한 경쟁은 데이터 채널과 주파수가 다른 경쟁 대행 채널에서 수행한다. 또한, 경쟁 대행 채널은 주로 톤 신호를 사용한다. 본 발명은 특히 이 톤 신호와 관련되어 있다. 도 1(a)에서 보면, 데이터 채널이 있고 이 채널과 매핑된 경쟁 톤 채널이 있다. 그리고, 본 발명에 사용되는 깨움 톤 채널과 정보 톤 채널이 있다.

참고 문헌의 기술을 하드웨어로 구현하기 위해서는 데이터 채널과 경쟁 톤 채널이 분리되어 구현되는 것이 일반적이다. 그런데, 이렇게 구현된 톤 채널은 슬롯을 할당할 때, 자기가 할당한 슬롯에서만 사용된다. 따라서, 구현된 하드웨어의 톤 채널 주파수를 약간 바꾸면, 다른 주파수로 톤 신호를 전송할 수 있다. 도 1(b)에 이러한 상황이 나타나 있다. 따라서, 경쟁 대행 채널로 사용되는 톤 송수신 하드웨어를 이용하여, 본 발명에서는 경쟁 톤 신호와는 다른 정보 톤 신호 및 깨움 톤 신호를 이용하는 것에 대하여 기술한다.

톤 신호는 변조되지 않은 신호이기 때문에 하드웨어 구성이 간단하고, 송수신도 구조도 간단하다. 본 발명에서는 톤 신호를 송수신하여 여러 가지 편리한 기능을 동기식 TDMA 시스템에 제공하려고 한다.

동기된TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서, 단말은 이동통신 기지국에 동기를 맞추거나, 혹은 GPS 신호에 동기를 맞출 수 있다. 본 발명에서는 이를 A 동기 방식 및 A 동기 상태라고 부르겠다. 또한, A 동기 단말이 아닌 단말들은 A 동기 단말이 송신하는 신호를 수신하여, 2차적으로 동기를 맞출 수도 있다. 이를 B 동기 방식 및 B 동기 상태라고 부를 수 있다.

동기식 무선 분산 TDMA 통신에서, 평상시에 통신을 거의 사용하지 않는 단말들은 계속 동기를 유지하는 데 드는 비용이 매우 크다. 따라서, 이러한 단말들은 평상시 잠을 자고 있다가 필요에 의해서 깨워지면 그 이후에 B 동기 방식으로 동기를 맞추는 것이 유리하다.

예를 들면, 가전 제품들은 통신을 수행하는 동안 B 동기 방식으로 동작할 수 있다. 가전들은 보통 실내에 있기 때문에, 동기를 맞출 적당한 방법이 없다. 즉, 이동통신 기지국에 동기를 맞출 수도 없고, 실내이기 때문에 GPS 신호를 수신하기도 어렵다.

가전 같은 무선 분산 단말이 B 동기 방식을 사용하면서, 지속적으로 동기 유지하기 위해서는 주기적으로 A 동기 단말의 신호를 수신하여 동기를 보정하여야 한다. 그러나, 이렇게 계속 동기 유지 동작을 수행하면 전력 소모가 커진다. 따라서, 전력 소모를 줄이기 위한 방안이 필요하다. 즉, 동기 유지 동작 조차하지 않은 상태가 필요하다.

따라서, 본 발명에서는 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 동기를 획득할 수단이 없는 분산 단말이 데이터 채널 및 경쟁 채널과는 주파수가 다른 깨움 채널을 이용하여 전력 소모를 효과적으로 낮추면서 작동하는 방법을 제안하고자 한다. 깨움 채널에서 톤 신호를 전송하면 주파수 효율이 좋고, 하드웨어 구현도 간단해진다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, [1]의 경쟁 방식을 사용하는 분산 단말은 이미 톤 신호를 전송하는 하드웨어를 가지고 있다. 따라서 톤 신호를 깨움 채널로 사용하는 것이 효율적이다.

또, 본 발명에서는 톤 채널을 정보를 전달하기 위하여 사용하는 방법을 제시한다. 정보를 전송할 때, 톤의 위치를 정보와 매핑시킬 수 있고, 톤을 수신할 때는 톤의 위치와 수신 파워에서 정보를 추출할 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 톤 채널을 이용하여 정보를 효과적으로 전송하는 방법을 제안한다.

또, 본 발명에서는 통신 자원 충돌이 발생할 경우, 슬롯을 재할당하는 방법도 제안한다. AIS 와 같은 동기식 TDMA 시스템에서 많은 이동 단말들이 각 슬롯을 할당한 후, 이동하면서 생기는 충돌은 주로 주기적 슬롯 재할당으로 방법으로 회피한다. 즉, 같은 슬롯을 점유한 두 단말이 이동하여 가까워지면, 충돌이 발생하기 때문에, 주기적으로 자신이 점유한 슬롯 번호를 바꾸는 것이다. 이러한 기존의 방식은 충돌을 감지하지 못하는 상황에 적합하다. 그러나, 참고 문헌에 기술된 경쟁 대행 채널을 이용하면 충돌을 감지할 수 있다. 이러한 이유로 본 발명에서는 점유한 슬롯에 대해서 충돌을 감지하여 충돌이 발생하면, 충돌 수용 여부를 결정한 후 즉시 다른 슬롯을 재할당 하는 방법을 제안하고자 한다.

위와 같은 제안들은 모두 톤 신호, 톤 채널과 관련된 기술들이며 상기 기술한 바와 같이 하나의 톤 신호 송수신기로 구현이 가능하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 단말이 깨움 톤 채널을 이용하여 전력 소모를 효과적으로 낮추면서 작동하는 방법을 제안하고자 한다.

또다른 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 톤 채널을 이용하여 충돌을 수용하면서 정보를 효과적으로 전송하는 방법을 제안하고자 한다.

또다른 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기식 TDMA 시스템에서 점유한 슬롯에 대해서 충돌을 감지하여 충돌이 발생하면, 충돌 수용 여부를 결정한 후 즉시 다른 슬롯을 재할당 하는 방법을 제안하고자 한다.

동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 분산 단말이 깨움 톤 채널을 이용하여 동작하는 방법은 잠든 단말을 깨우고자 하는 단말이 깨움 톤 신호를 전송하는 단계, 잠든 상태에 있는 단말이 주기적으로 깨어나 미리 정한 시간 동안 깨움 톤 신호를 센싱하는 단계, 센싱의 결과 깨움 톤이 검출되지 않으면, 다시 잠든 상태로 진입하고, 깨움 톤이 검출되면, 검출된 깨움 톤에 시간 동기와 주파수 동기를 맞추고 깨어나는 단계를 포함할 수 있다.

동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 톤 채널을 이용하여 정보를 전송하는 방법은 TDMA 프레임의 슬롯 혹은 부슬롯에 미리 약속된 정보의 의미를 부여하는 단계, 전송할 정보와 관련된 슬롯과 부슬롯에서 톤을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 대행 채널의 부슬롯을 매핑하는 방법은 데이터 채널의 복수 개의 슬롯들을 한 슬롯 그룹으로 정하는 단계, 경쟁 대행 채널의 부슬롯들 중에서 미리 정한 위치에 있는 미리 정한 개수의 부슬롯들을 상기 데이터 채널의 슬롯 그룹에 매핑하는 단계를 포함할 수 있다.

동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 슬롯을 재할당하는 방법은 단말이 데이터 채널에서 자신이 점유한 슬롯과 매핑되는 경쟁 대행 채널의 슬롯에서 경쟁 신호를 전송하는 단계, 경쟁 신호의 전송을 하나 혹은 여러 부슬롯동안 중지하고, 충돌을 감지하기 위한 캐리어 센싱을 수행하는 단계, 캐리어 센싱 결과를 사용하여 충돌 여부를 확인하고 충돌 수용을 결정하는 단계, 충돌 수용 결과가 불수용이면, 본래의 슬롯을 포기하고 다른 빈 슬롯의 재할당을 시도하고, 상기 결과가 수용이면, 충돌을 수용하며 해당 슬롯을 계속 사용하는 단계를 포함할 수 있다.

동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 톤 신호를 이용하여 드론이 착륙장에 착륙하는 방법은 착륙장에 미리 약속된 지점들에 톤 송신기들을 설치하는 단계, TDMA 프레임의 슬롯들 혹은 부슬롯들에, 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤이라는 의미를 부여하는 단계, 착륙장에 설치된 톤 송신기들이 상기 의미가 부여된 부슬롯들에서 톤을 전송하는 단계, 착륙 시도 드론이 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤 신호들을 이용하여 착륙장에 착륙하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 잠든 단말은 깨움 톤 채널을 이용하여 효율적으로 잠에서 깨어나 수신되는 정보를 처리할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 단말이 톤 채널을 이용하여, 통신 자원의 충돌을 수용하면서 정보를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 동기식 TDMA 시스템에서 단말의 이동에 의하여 통신 자원 충돌이 발생할 경우, 충돌 수용 여부를 결정한 후, 빠르게 점유 슬롯을 변경하여 통신 자원의 충돌을 회피할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제안하는 동기식 TDMA 프레임과 채널의 구조 예시도이다.
도 2은 다양한 깨움 톤 신호의 구성 예시도이다.
도 3은 잠든 단말이 깨어나 서비스를 수행하는 순서도이다.
도 4은 잠든 단말이 깨어나 주파수 동기 초기 값을 설정하는 순서도이다.
도 5은 이동 통신에서 단말이 time advanced 값을 이용하여 기지국과 동기화를 수행하는 설명도이다.
도 6은 프레임의 슬롯과 부슬롯에 의미를 부여한 예시도이다.
도 7은 8세에서 13세의 어린이가 10번부터 19번까지의 부슬롯을 랜덤하게 선택하여 톤 신호를 전송하는 예시도이다.
도 8은 방향에 따라서 부슬롯에 의미를 부여한 경우에, 차들이 행동을 나타낸 예시도이다.
도 9는 프레임의 슬롯과 부슬롯에 의미를 부여하는 다양한 방법에 대한 예시도이다.
도 10은 드론이 의미가 부여된 톤 신호들을 이용하여 착륙장에 착륙을 수행하는 예시도이다.
도 11은 두 드론이 같은 슬롯 자원 10번을 할당한 경우에, 자원 충돌이 발생하는 경우와 그렇지 않은 경우의 예시도이다.
도 12는 슬롯 점유를 위한 경쟁 방식과 본 발명에서 점유된 슬롯의 충돌을 감지하는 방법의 예시도이다.
도 13은 두 단말이 같은 슬롯을 점유하여 충돌이 발생한 경우에, 충돌을 수용할 수 있는 상황의 예시도이다.
도 14는 자원 할당 경쟁 수행시, 수신기에서의 신호 지연 시간으로 인한 문제점을 나타내는 예시도이다.
도 15는 자원 할당 경쟁 수행시, 수신기에서의 신호 지연 시간으로 인한 문제점을 해결하기 위하여, 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 매핑시키는 예시도이다.
도 16은 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 매핑시키는 다양한 방법에 대한 예시도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

가전 기기 같은 단말들은 통신을 거의 수행하지 않는다. 그러다가 외부에서 어떤 정보를 요청하거나 명령을 내릴 때에 잠깐 동작한다. 이러한 단말들은 전력 소비를 줄이기 위하여 평소에 잠든 상태에 있어야 한다. 그리고, 외부에서 이를 깨울 때는 깨움 톤을 이용하여 강제로 깨운다.

잠든 단말은 주기적으로 이 깨움 톤을 센싱하여 깨움 톤이 발견되면 깨어나서, 깨움 톤에 시간 동기와 주파수 동기를 맞춘다. 이후, 일정 시간 동안 자신에게 수신되는 신호를 기다리고, 수신되는 신호가 있으면 이를 처리한다. 만약 수신되는 신호가 없으면 다시 잠이 들게 된다.

수신된 신호를 처리한 이후에도 일정 시간이 지나면 잠이 들면 된다. 물론 어떤 서비스의 경우에는 단말이 잠들기 전에 자신을 깨운 단말에게 잠든 상태로 들어가는 것에 대해서 승인을 받아야 한다.

본 발명은 또한, 톤 신호에 의미를 부여하여 서비스 하는 방안을 제안하고 있다. 이렇게 톤 채널에 의미를 부여하면, 충돌이 발생하여도 문제없이 의미를 전달할 수 있다.

이러한 의미 부여 방식은 차량의 유무나 보행자들의 유무를 알리는 데 효과적으로 쓰일 수 있으며, 각 슬롯의 부슬롯들은 진행 방향, 연령대 등의 의미를 추가적으로 알릴 수 있다.

또한, 본 발명은 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 슬롯을 재할당 하는 방법을 제안하고 있다. 슬롯을 재할당할 때, 충돌이 있다고 현재 점유한 슬롯을 무조건 포기하지 않고, 충돌을 수용할 수 있는 여부를 판단한 후에, 충돌을 수용할 수 없는 상황에서만 해당 슬롯 점유를 포기한다. 이렇게 하면, 좀 더 슬롯 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 이하에서는 상술한 바에 기초하여 본 발명에 대해 서술한다.

본 발명은 무선 분산 통신 시스템의 모든 분산 단말이 동기식 TDMA 를 사용함을 전제하고 있다.

본 발명에서는 설명을 위하여 한 프레임은 1초이고, 500 개의 슬롯으로 구성되어 있다고 가정한다. 또한, 부슬롯의 개수는 56 개로 가정한다.

즉, 도 1과 같이 TDMA 톤 채널의 한 프레임은 500개의 슬롯으로 구성되고, 한 슬롯은 56개의 부슬롯으로 구성이 된다.

무선 분산 시스템 모뎀이 부착된 보통 가전 제품들은 B 동기 방식을 사용한다. 왜냐하면, 이동통신 기지국에 동기를 맞출 수도 없고, 실내이기 때문에 GPS 신호를 수신하기도 어렵기 때문이다. 이렇게 B 동기 방식을 사용하면, 동기 유지를 위하여 주기적으로 A 동기 단말의 신호를 수신하여 동기를 보정하여야 한다.

이러한, 동기 유지 동작은 전력 소모를 증가시킨다. 또한, 대부분의 가전 제품들은 특별한 요청이 있는 경우에만 잠시 통신을 한다. 즉, 하루의 대부분의 시간 동안 별다른 동작을 하지 않는다. 따라서, 특별한 이유 없이 무선 분산 모뎀이 켜져서 지속적으로 A 동기 단말 신호를 이용하여 동기를 추적하고 보정할 이유가 없다. 따라서, 대부분의 가전에 부착된 무선 분산 모뎀은 평상시에 잠든 상태에 있어야 한다.

이동 통신에서는 단말이 잠든 상태라도 적어도 동기 신호는 수신하고 있다. 또한, 이동 통신에서는 잠든 상태에서도 지정된 슬롯에서 깨어나 자신에게 온 메시지가 없는 지 확인한다. 그러나, 가전 같은 무선 분산 단말은 동기 신호 수신 조차 하지 않기 때문에, 현재 슬롯 시간을 알 수 없다. 따라서, 가끔씩 지정된 슬롯에서 깨어나 메시지를 확인할 수 없다. 이와 같이, 무선 분산 단말이 잠든다는 것은 시간 동기와 주파수 동기를 모두 잃어버린다는 뜻이다. 이와 같은 상태에서는 스스로 깨어날 수 있는 방법이 없다.

본 발명에서는 깨우려는 분산 단말이 도 2와 같은 깨움 톤을 전송하여 잠든 단말을 강제로 깨우는 것을 제시한다. 도 2(a)에서는 한 프레임 동안 깨움 톤이 전송되나, 여러 프레임 동안 깨움 톤이 송신될 수도 있으며, 혹은 여러 슬롯 시간 동안 깨움 톤이 송신될 수 있다. 본 실시예에서는 편의상 1초 프레임 동안 깨움 톤 신호가 전송된다고 가정한다. 도 2(a)에서와 같이 깨움 톤은 전체 깨움 톤 시간 동안 지속적으로 송신될 수도 있고, 도 2(b)와 같이 슬롯을 경계로 잠시 송신을 멈추었다가 다시 송신을 재개할 수도 있고, 도 2(c)와 같이 부슬롯을 경계로 잠시 송신을 멈추었다가 다시 송신을 재개할 수도 있다.

도 3에서와 같이, 잠든 상태의 단말은 주기적으로 깨어나 미리 정한 시간 동안 깨움 톤 신호를 센싱한다. 도 2(c)와 같은 깨움 톤의 경우, 잠시 깨어나서 센싱을 하는 시간은 적어도 두 부슬롯 시간보다 같거나 커야 온전한 한 부슬롯 신호를 수신할 수 있다. 도 3에서는 999.9ms 동안 잠들어 있다가, 0.1ms 동안 센싱을 수행한다. 즉, 센싱을 수행하는 시간이 잠자는 시간의 약 1/10000 이다.

잠든 상태에 있는 단말이 깨움 톤을 인식하면, 깨어나게 된다. 이후, 깨움 톤에 주파수 동기 및 시간 동기를 맞추게 된다.

이 때, 깨움 톤의 형태는 부슬롯을 경계로 잠시 송신을 멈추었다가 다시 송신을 재개하는 도 3(c)의 방식이 유리하다. 왜냐하면, 부슬롯 신호에서 부슬롯 종료 시점과 시작 시점을 여러 번 검출하여 평균을 취하면, 부슬롯 시간 동기를 좀 더 정확하게 추정할 수 있기 때문이다. 프레임 동기는 깨움 톤이 프레임 끝에서 끝나면, 이 깨움 톤의 종료 시점으로 알 수가 있다.

깨움 톤을 수신한 단말이 주파수 동기를 맞추는 것은 깨움 톤의 주파수에 동기화 하는 것이다. 이때, 보통 가전 기기의 모뎀은 가격이 싼 VCO(voltage controlled oscillator) 등을 사용할 것이다. 따라서, 가전 기기의 분산 모뎀은 깨어 있는 상황에서 주파수 동기화에 사용되었던 설정 값을 저장한 후, 이를 다시 깨어날 때 주파수 동기 초기 값으로 설정하면, 주파수 동기를 더 빠르게 추정할 수 있다. 이와 같은 절차가 도 4에 나타나 있다.

깨움 톤을 보내는 단말은, 예를 들면, 스마트 폰이거나 집의 분산 통신 허브일 수 있다. 스마트 폰은 보통 이동통신 기지국에 동기를 맞추고 있기 때문에, A 동기 상태를 유지하고 있다. 그러나, 가정의 분산 통신 허브는 A 동기 상태나 B 동기 상태를 유지하기 어렵다. 그런데 허브의 역할을 하려면 보통 깬 상태에서 동기를 유지하고 있어야 한다. 따라서, 가정의 분산 통신 허브는 이동통신 동기 신호를 이용하여 동기를 맞추는 방법이 고려되어야 한다. 이동통신 서비스를 이용하지 않아도, 보통 집 전체에 이동 통신 동기 신호는 잘 전달되기 때문에 이것을 수신하여 이용할 수 있다. 다만, 이동 통신 단말과 같이 TA(time advanced) 정보를 이용하여 더 정밀하게 기지국과 동기를 맞출 수 없기 때문에, 해당 기지국 신호에 대하여 어느 정도의 시간 옵셋이 있는 지를 알 수 있어야 한다. 도 5에 이동통신 단말이 TA를 이용하여 기지국에 송신하는 타이밍도가 나타나 있다. 즉, 기지국의 기준 시간은 이동 통신의 수신 동기에서 TA/2 만큼 앞선 값이다. 그리고, 이 기지국 기준 시간 값을 이용하여 분산 통신에 사용되는 동기를 계산할 수 있다. 즉, 기지국의 기준 시간이 1초 프레임과 얼마큼의 시간 차이가 있는 가를 알면, 분산 통신 동기를 계산할 수 있다.

이 시간 옵셋 TA는 허브 관련 회사에서 각 위치마다 대략적 지연 시간을 미리 계산하여 제공할 수 있다. 사용자는 이 지연 시간을 관련 서버 등에 접속하여 알아낸 후 허브 기기에 세팅할 수 있다. 혹은 서버가 인터넷에 연결된다면, 자신의 위치를 관련 서버에 전송 후, 수신한 지연 시간을 스스로 세팅할 수 있다.

혹은 허브는 자신 주변의 A 동기 상태인 스마트 폰의 TA 값을, 상기 스마트 폰으로부터 전달 받을 수 있다. TA 값은 고정적이므로 주변의 스마트 폰의 TA 값을 한 번만 세팅하면 계속해서 사용이 가능하다. 이를 세팅하는 것은 사용자가 허브 기기에 수동으로 세팅할 수도 있고, 혹은 스마트 폰이 무선 통신으로 허브와 통신하여 자동으로 세팅할 수도 있다.

잠든 단말은 센싱 결과 깨움 톤이 있다고 판단하면, 깨움 톤을 이용하여 시간 동기와 주파수 동기를 획득하고 깨어나게 된다. 깨어난 직후, 모뎀은 지속적으로 약속된 채널과 슬롯을 미리 정한 시간만큼 수신하여야 한다. 대략 해당 채널의 모든 슬롯을 몇 초간 수신해야 할 것이다. 도 3에서는 5초간 해당 채널의 슬롯을 수신한다.

수신 결과 자신에게 수신된 메시지가 없으면, 다시 잠든 상태로 들어가고, 수신된 메시지가 있으면, 해당 메시지를 처리한다. 예를 들어, 스마트 폰 분산 단말 사용자가 주방에 있는 밥솥을 깨운 후에, 취사가 완료되려면 몇 분이 남았는 지를 물어보는 메시지를 무선 분산 통신으로 전송할 수 있다. 이 때, 잠자는 밥솥을 깨운 것은 스마트 폰이다. 냉장고 분산 단말은 스마트 폰이 전송한 깨움 톤에 의하여 깨어났지만, 자신에게 수신되는 메시지가 없으므로 5 초 뒤에 다시 잠든 상태로 진입한다.

수신 메시지를 처리한 후, 다시 일정 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지를 기다리고, 수신된 메시지가 없으면, 다시 잠든 상태로 들어가고, 수신된 메시지가 있으면, 해당 메시지를 처리하면 된다. 도 3에서는 이 역시 5초를 사용한다.

이 때, 잠든 상태로 다시 들어가는 단계에서 자신을 호출한 단말에게 승인을 받고 잠든 상태에 들어갈 수도 있다. 특히, TV 사용자들은 무선 분산 통신으로 스마트폰에 전송된 TV 프로그램을 한참 동안 살펴보고 명령을 내리기 때문에, TV 에 장착된 분산 통신 단말은 상당히 긴 시간 동안 수신 메시지를 기다리거나 혹은 잠든 상태에 들어가기 위하여 자신을 호출한 단말에게 승인을 받아야 한다. 즉, TV 분산 통신 단말은 잠든 상태 진입 승인을 스마트 폰의 분산 통신 모뎀에게 요청한다. 그러나, 예를 들어, 스마트 폰 사용자가 오랜 시간 동안 TV 가 전송한 편성표 목록을 살펴보고 있다면, 스마트 폰의 응용 프로그램은 TV 의 분산 단말 모뎀이 잠든 상태로 가는 것을 승인하지 않을 것이다. 스마트 폰의 분산 통신 모뎀은 거절 정보를 TV 분산 통신 단말에게 보낼 것이다.

한가지 문제는 가전 기기들 같이 B 동기를 이용하는 단말들은 A 동기 단말들의 신호에 자신의 동기를 맞춘다는 것이다. 따라서, B 동기 단말이 오랜 시간 동안 A 동기 신호를 수신하지 못한다면, B 동기 단말의 자신의 동기를 잃게 된다. 따라서, B 동기 단말은 자신을 호출한 단말에게 동기 유지를 위한 신호 전송을 요청하여 동기를 유지하여야 한다. 이것은 두가지 방법으로 이루어진다. 하나는 가전기기와 스마트 폰이 연결될 경우, 수초에 한 번 정도는 주기적으로 의무적으로 정보를 주고 받는 것이다. 두번째 방법은 스마트 폰 분산 단말은 TV 분산 단말이 계속 동기를 유지할 수 있도록 깨움 톤 채널과는 주파수가 다른 별도의 톤 채널에서 톤 신호를 주기적으로 전송하는 것이다. 그러면, B 동기 단말은 이 주기적 톤 신호를 이용해 동기를 지속적으로 유지할 수 있다.

이와 같이 깨움 톤 신호를 활용하면, 잠든 단말들을 효과적으로 동작시킬 수 있다.

이제부터는 톤채널의 슬롯과 부슬롯에 의미를 부여하는 방법에 대하여 기술한다.

도 1(a)의 모든 TDMA 톤 채널의 한 프레임은 500개의 슬롯으로 구성되고, 한 슬롯은 56개의 부슬롯으로 구성이 된다고 가정한다.

톤 채널을 이용하여 정보를 전달하기 위해서는 먼저 톤채널의 슬롯과 부슬롯에 의미를 부여해야 한다.

예를 들면, 슬롯 0번은 보행자들이 전송하는 신호라는 의미를 부여하고, 또, 슬롯 2번은 차량이 전송하는 신호라는 의미를 부여할 수 있다. 이의 예시도가 도 6(a)에 나타나 있다. 이렇게 슬롯마다 전송되는 신호에 의미를 부여할 수 있다. 신호의 의미는 보행자 존재 알림, 차량 존재 알림, 드론 존재 알림, 선박 존재 알림, 자전거 존재 알림, 비행기 존재 알림, 장난감 존재 알림, 게임기 존재 알림, 경운기 존재 알림, 장애물 존재 알림, 차고 존재 알림, 이착륙장 존재 알림, 차량 실내 알림, 비행기 실내 알림 등등 다양한 의미가 부여될 수 있다.

상기 예에서 슬롯 0번은 보행자들이 전송을 하는 신호이므로 차들은 슬롯 0번을 수신하여 보행자들의 유무를 확인할 수 있다. 보행자 존재를 알릴 때, 슬롯에 신호를 전송하는 방법은 도 6(b)처럼 해당 슬롯 전체에 톤 신호를 전송하는 방법도 있고, 도 6(c) 처럼 일부 부슬롯에 톤 신호를 전송하는 방법도 있다.

또한, 슬롯 0번의 부슬롯에도 의미를 부여할 수 있다. 예를 들어, 도 6(a)와 같이, 부슬롯 0번부터 9번까지는 1~7세의 영유아들이 전송하는 신호로, 부슬롯 10번부터 19번까지는 8~13세의 초등학교 학생이 전송하는 신호로, 부슬롯 20번부터 29번까지는 14~19세의 중고등학교 학생들이 전송하는 신호로, 부슬롯 30번부터 39번까지는 20~65세의 일반 어른들이 전송하는 신호로, 부슬롯 40번부터 49번까지는 65세 이상의 노인들이 전송하는 신호로, 부슬롯 50번부터 55번까지는 장애인들이 전송하는 신호로 의미를 부여할 수 있다.

따라서, 차량은 슬롯 0번을 수신하면서, 해당 신호가 어떤 부슬롯에서 존재하는 가를 보고, 어느 연령대의 사람들이 있는 가를 확인할 수 있으며, 그 수가 많다 적다도 어느 정도 확인할 수 있게 된다. 예를 들어, 아침 학교 등교 시간대에, 초등학생들이 신호등 앞에 있다면, 10번부터 19번 부슬롯 중에 한 부슬롯을 임의로 선택해서 신호를 전송하게 된다. 도 7(a)와 같이, 아이들이 30명 정도로 많다면, 10번부터 19번까지의 부슬롯에 골고루 신호가 전송될 것이다. 그리고, 도 7(b)와 같이, 아이가 세명 정도로 적다면, 10번부터 19번 부슬롯 중의 두 세개의 부슬롯만 신호가 전송될 것이다. 차량은 이를 인지하여 사람의 수와 연령대를 개략적으로 인식할 수 있다.

차량의 경우 2번 슬롯의 부슬롯은 차량의 진행 방향을 표시할 수 있다. 즉, 차들은 자신의 진행 방향을 북쪽부터 시계 방향으로 계산하여 의미를 부여할 수 있다. 예를 들면, 도 8(a)에 보이는 것과 같이, 정북쪽이면 0번 부슬롯 정동쪽이면 14 번 부슬롯, 정남쪽이면 28번 부슬롯, 정서쪽이면 42번 부슬롯을 매핑시키는 것이다. 중간의 부슬롯들도 마찬가지로 매핑된다. 예를 들면, 7번 부슬롯은 북동쪽을 의미하고, 1번은 정북에서 6.43 (=90/14) 도 만큼 동쪽으로 틀어진 방향이다. 이렇게 자신의 진행방향을 표시하게 되면, 보행자들은 차량의 존재와 방향을 알 수 있다.

또한, 차량들도 다른 차들의 존재와 진행 방향을 알 수 있다. 예를 들어, 도 8(b)와 같이, 교차로에서 북쪽으로 진행하다가 동쪽으로 우회전 하려는 차량 A와 동쪽으로 계속 직진하고 있는 차량 B가 있다고 가정하자. 이러한 상황에서 우회전을 하려는 차 A는 정북 방향의 진행방향을 가지고 있고, 동쪽으로 진행하는 차 B는 정동 방향의 진행방향을 가지고 있다. 따라서, 우회전 차량 A는 슬롯 2번의 0번 부슬롯에 신호를 전송하고, 1번부터 55번까지의 부슬롯들의 신호는 수신한다. 우회전 차량 B는 슬롯 2번의 14번 부슬롯에서 신호를 전송하고 나머지 부슬롯들의 신호는 수신한다. 따라서, 두 차는 상대방 신호를 수신할 수 있으며, 어떤 방향인지 알 수가 있다. 즉, 동쪽으로 우회전을 하려는 차량 A는 동쪽에서 오는 차량 B의 존재를 알 수 있다. 또한, 수신 신호 크기를 측정하여, 차량 A와의 개략적 거리를 알 수 있다. 즉, 차량 B 가 점점 차량 A에 가까이 다가 옴에 따라서 차량 B가 송신하는 신호가 점점 크게 수신될 것이다. 따라서, 우회전 차량 A는 다가오는 차량 B를 인식하여 사고를 예방하는데 도움을 받을 수 있다.

슬롯과 부슬롯에 모두 의미를 부여할 수도 있지만, 부슬롯에는 특별한 의미를 부여하지 않고, 슬롯에만 의미를 부여할 수 있다. 이러한 경우, 단말은 랜덤하게 부슬롯을 선택하게 된다. 따라서, 수신 측에서는 신호를 전송하는 단말의 수를 좀 더 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 도 9(a)와 같이 슬롯 하나에 의미를 부여하지 않고, 두개의 슬롯에 같은 의미를 부여할 수도 있다. 또한, 도 9(b)와 같이 슬롯에 의미를 부여하지 않고 부슬롯에만 의미를 부여할 수도 있다. 일반적인 경우, 이러한 의미 부여는 무선 분산 통신 사업자가 수행하게 된다.

이와 같이 톤 채널의 부슬롯에 방향의 의미를 부여하면 여러 가지 편리한 서비스를 제공할 수 있다. 그 중 하나가 드론이 착륙장에 자동으로 착륙하는 것이다. 예를 들어, 드론이 이륙하여 목표 지점까지 자율 운행을 한 후에, 목표 지점에 있는 착륙장에 정확히 자동으로 착륙을 하는 상황을 가정하자. 그리고, 착륙장은 도 10 와 같이 가로 세로 2m 크기의 정사각형이고, 동, 서, 남, 북 방향으로 톤 송신기가 존재하고, 이착륙장 가운데는 깨움 톤 수신기가 존재한다고 가정하자.

드론이 GPS 가 있다고 하더라도, GPS 의 오차는 보통 10m 이상이기 때문에, 도 10 에 보이는 가로 세로 2m 정도의 착륙장에 정확히 착륙할 수가 없다. 도 10의 착륙장은 동, 서, 남, 북 방향에 각각 톤 송신 안테나가 있다. 또, 착륙장 가운데는 네모난 모양의 깨움 톤 수신 안테나가 있다. 따라서, 착륙장 근처에 온 드론은 깨움 톤을 전송하여, 착륙장 분산 단말을 깨우고, 착륙장 분산 단말은 깨어난 즉시 도 10 와 같은 톤 신호를 송신한다고 가정하자. 즉, 정북쪽에 위치한 톤 송신기는 슬롯 3번의 0번 부슬롯에 신호를 보내고, 정동쪽에 위치한 톤 송신기는 슬롯 3번의 1번 부슬롯에 신호를 보내고, 정남쪽에 위치한 톤 송신기는 슬롯 3번의 2번 부슬롯에 신호를 보내고, 정동쪽에 위치한 톤 송신기는 슬롯 3번의 3번 부슬롯에 신호를 보낸다. 그러면, 드론은 상기 네개의 톤 신호를 수신하여 자신이 현재 어떤 위치에 있는 지 계산할 수 있다. 예를 들어, 도 10 에서, 위치 B에 있는 드론은 정남쪽 송신기로부터의 톤 신호를 가장 세게 받고, 정북쪽 송신기로부터의 톤 신호를 가장 약하게 받을 것이다. 따라서 드론은 정북쪽 방향으로 움직여 이착륙장의 가운데 방향으로 이동할 수 있다. 착륙장의 가운데에서는 네 방향의 톤 신호들이 모두 크고 같은 크기로 수신될 것이다.

이제부터는, 참고문헌에서 기술한 슬롯 할당 경쟁을 통하여 슬롯을 점유한 후에, 상기 점유한 슬롯에 충돌이 발생한 경우, 주파수가 다른 경쟁 채널 신호를 이용하여 이를 감지하고, 슬롯을 재할당하는 방법에 대해서 기술한다. 참고문헌에서는 슬롯을 점유하기 위한 경쟁을 수행할 때, 1차로 동기식 CSMA/CA 경쟁을 수행한 후에 2차로 CDAD (collision detection and drop) 방식을 사용하여 슬롯 자원의 충돌을 회피한다. 그러나, 참고문헌의 방식으로 할당한 슬롯도 충돌이 발생할 수 있다.

예를 들어, 무선 분산 통신의 통신 도달 거리가 1km 라고 가정하자. 그리고, 도 11(a)와 같이 드론 A와 B가 슬롯 10번을 할당하여, 자신의 위치를 이 10번 슬롯에서 방송하면서 움직이고 있다고 가정하자. 드론 A에서 드론 B까지의 거리는 3km 이어서, 두 드론은 서로의 존재를 알 수 없다.

이와 같이, 두 단말이 같은 슬롯을 할당한 상황이라도, 서로의 신호를 감지할 수 없을 정도로 멀리 떨어져 있다면, 아무 문제가 없다. 그러나, 도 11(b)와 같이, 두 단말이 이동하여, 서로의 신호를 감지할 수 있을 정도로 가까워지면, 슬롯 10번 자원에서 충돌이 발생한다. 이러한 상황은 선박에서 사용되는 AIS 신호에서도 똑같이 발생한다.

기존의 시스템에서는 이러한 통신 자원 충돌의 감지가 불가능하였다. 왜냐하면, 자신이 점유한 슬롯에서는 송신 동작을 하기 때문에, 수신 동작을 할 수 없기 때문이다. 그러나, 참고문헌에 기술된 시스템은, 도 12(c)와 같이, 점유한 슬롯의 앞 슬롯에서 다른 주파수를 가지는 톤 채널을 이용하여 클리어링 신호를 전송한다. 본 발명은 이 클리어링 신호를 이용하여 충돌을 감지하는 방법을 제안한다.

즉, 본 발명에서는 참고문헌에서 기술된 경쟁 톤 채널을 이용하여 충돌을 감지하는 방법을 제안한다. 참고문헌에서 설명한 CDAD와 본 발명이 다른 점은, 본 발명은 점유한 슬롯에 대한 경쟁 톤 신호를 부슬롯 0번부터 지속적으로 전송한다는 점이다. 또, 제안하는 발명은 충돌이 감지되어도, 충돌을 허용할 수 있는 옵션이 있다. 도 12(a)와 도 12(b)에 제안하는 충돌 감지 방식과 참고문헌에 기술된 CDAD 방식의 차이가 나타나 있다.

도 12(a) 에서 CDAD는 슬롯을 점유하기 위한 충돌 경쟁 수행 시에 사용된다. 도 12(a) 는 단말 A, C, D 가 1차 동기식 CSMA/CA 경쟁에서 모두 2번 부슬롯을 선택한 상황을 가정하고 있다. 이후, 단말 A, C, D는 3번 부슬롯부터 55번 부슬롯 중에서 한 부슬롯을 선택하는 2차 경쟁 CDAD를 수행한다. 단말 A, C, D 는 각각 54, 6, 4 번 부슬롯을 선택하였고, 54번 부슬롯을 선택한 단말 A 가 승리하여 슬롯 s를 점유한다.

일단 단말이 슬롯을 점유하면, 참고문헌에 기술된 슬롯 클리어링을 수행한다. 슬롯 클리어링은 부슬롯 ‘0’번에서만 클리어링 톤 신호를 전송하는 방법도 있고, 도 12(c) 와 같이 슬롯 s-1 의 모든 부슬롯에서 지속적으로 경쟁 톤 신호를 전송하는 방법도 있다. 실시간으로 충돌을 감지하기 위해서는 도 12(c)의 방법이 사용된다. 도 12(c) 에서, 데이터 채널의 슬롯 s 를 점유한 단말 A는 경쟁 톤 채널의 슬롯 s-1 에서 지속적으로 경쟁 톤 신호를 전송한다.

도 12(b)는 단말 A, C, D 가 서로 멀리 떨어져서 같은 슬롯 s 를 할당하여 사용하고 있다가 점차 가까워져서 서로를 감지할 수 있게 된 상태, 즉 충돌이 발생한 상태에서의 동작 방법을 보여준다. 즉, 단말 A, C, D 는 모두 슬롯 s 를 할당한 상태이다. 단말 A, C, D 는 데이터 채널에서 자신이 점유한 슬롯과 매핑되는 경쟁 대행 채널의 슬롯에서 경쟁 신호를 전송한다. 그리고, 이 경쟁 신호의 전송을 하나 혹은 여러 부슬롯 동안 중지하고, 충돌을 감지하기 위한 캐리어 센싱을 수행한다. 이 캐리어 센싱 결과를 사용하여 충돌 여부를 확인하고, 충돌 수용을 결정한다. 단말 D는 이 충돌 수용 결과가 불수용이어서 본래의 슬롯을 포기하고 다른 빈 슬롯의 재할당을 시도하고, 단말 A, C는 상기 결과가 수용이어서, 충돌을 수용하며 해당 슬롯을 계속 사용한다.

이와 같이 본 발명에서는 충돌이 감지된 이후에도 그 충돌을 수용할 수 있다고 판단하는 경우에는 해당 슬롯을 포기하지 않는다. 즉, 다른 단말의 톤 신호가 감지되어도, 통신에 문제가 없다면, 충돌을 허용하는 옵션을 가진다. 물론, 충돌을 전혀 허용하지 않는 것도 하나의 옵션이 될 수 있다.

도 13에 보이는 것처럼, 단말 1과 단말 2가 슬롯 10번을 모두 점유하고 있다. 단말 1와 단말 2의 통신 링크 A는 슬롯 10번을 사용하고, 단말 2와 단말 4의 통신 링크 B도 역시 슬롯 10번을 사용한다. 따라서, 단말 1과 단말 2는 슬롯 10에서 슬롯 자원의 충돌이 발생하고 있으며, 상기 기술한 방식으로 충돌을 감지할 수 있다. 그러나, 단말 1과 3 의 경로 손실과 단말 2와 4의 경로 손실이 30dB 정도로 매우 작고, 단말 1과 2는 경로 손실이 60dB 정도로 크기 때문에, 충돌이 있지만, 두 통신 링크는 모두 정상적으로 작동하게 된다. 예를 들면, 통신 링크 A에서, 단말 1은 단말 3의 신호를 -40dBm 으로 수신하고, 단말 1은 단말 2의 신호를 -70dBm 으로 수신한다. 따라서, SIR이 30dB 가 되므로, 통신 링크 A는 슬롯 10번에서 신호를 송수신하는 것에 문제가 없다.

이와 같이, 실제 충돌이 감지되어도 무조건 슬롯을 재할당하지 않고, 실제 통신 링크에 문제가 생길 경우에만 슬롯을 재할당하는 것이 더 효율적이다.

충돌을 허용하는 기준의 예는 다음과 같다. 단말 1은 나와 통신하는 단말 3의 수신 신호 파워 값에서 미리 정한 마진을 뺀 파워 값을 계산하고, 충돌을 일으키는 신호의 수신 파워 값이 상기 계산된 값보다 더 큰 경우에만 슬롯을 재할당한다. 여기서, 미리 정한 마진은 복조시 필요한 신호대 잡음비 값에 약간의 추가 마진을 더한 값으로 결정한 수 있다.

예를 들어, 단말 3의 수신 레벨이 -40dBm 이고, 복조의 required SNR 이 10 dB, 추가 마진이 5dB 이면, 미리 정한 총 마진은 15 dB 가 된다. 따라서, 슬롯 10에서 충돌을 일으키는 신호가 -55 dBm 보다 더 큰 파워 값인 경우에 이를 충돌로 인정할 수 있다. 여기서, 상대방의 신호 파워는 톤의 센싱을 수행하는 부슬롯에서 측정할 수 있다.

도 7에서 단말들의 송신 파워는 모두 -10dBm 이라고 가정하자. 그러면, 도 7에서 각 링크의 경로 손실이 30dB 이므로, 3번 단말의 신호는 1번 단말에게 -40dBm 으로 수신된다. 그리고, 2번 단말의 신호는 1번에서 -70dBm 으로 수신된다. 따라서, 충돌을 일으키는 신호가 -55dBm 보다 작으므로 1번 단말은 충돌을 감지해도 지속적으로 3번 단말과 슬롯 10번으로 통신할 수 있다.

이와 같이, 충돌을 감지한 경우에도 무조건 슬롯을 포기하지 않고, 각 단말의 통신 상황에 맞게 충돌을 허용하면, 슬롯 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있다.

마지막으로 본 발명에서 효율적인 캐리어 센싱을 위해, 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 매핑시키는 다양한 방법을 제시한다. 왜냐하면, 다양한 톤 채널의 동작에 있어, 캐리어 센싱은 매우 중요하기 때문이다. 이론상으로는 [1]에서 제안한 구성과 본 발명에서 제안한 방식에 문제가 없다. 그러나, 실제 구현에서는 수신 신호를 신호 처리하는데 시간이 상당히 필요하다. 이러한 수신 신호 처리 시간을 고려하면, 기존의 구성은 하드웨어 구현상 문제가 될 수 있다.

도 14 에 이러한 상황이 잘 나타나 있다. 단말 A, B 가 슬롯 5번을 할당하기 위한 1차 경쟁 즉, 동기식 CSMA/CA를 벌이고 있다. 도 14(a)에서, 단말 A는 1차 경쟁에서 부슬롯 4번을 선택하고, 단말 B는 부슬롯 5번을 선택하였다. 그러면, 참고문헌에 기술된 이론상 단말 A 가 경쟁에서 승리해야 한다. 즉, 단말 B는 캐리어 센싱을 0번 부슬롯에서 4번 부슬롯까지 수행한 결과, 부슬롯 4번에서 단말 A의 경쟁 톤 신호를 검출하여 경쟁에서 지게 된다. 그러나, 경쟁 톤 채널의 수신 신호가 아날로그 필터로 처리되는데 한 부슬롯 시간이 소요된다고 가정하면, 상황은 달라진다. 도 14(b) 에서 보이는 것처럼, 단말 B는 부슬롯 4번에서 단말 A가 송신한 톤 신호를 부슬롯 4번에서 검출할 수 없다. 상기 신호는 필터 지연에 의하여 부슬롯 5번에서 검출되기 때문이다. 즉, 단말 B는 부슬롯 4번 까지 캐리어 센싱한 결과 슬롯이 비어 있다고 판단하고, 경쟁 톤 신호를 부슬롯 5번부터 송신한다. 이후, 단말 A와 단말 B가 모두 데이터 채널의 슬롯 5번에서 신호를 전송하게 되므로, 통신 자원의 충돌이 발생한다.

이와 같은 문제는 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 매핑시키는 방법을 바꾸어서 해결할 수 있다. 도 15와 도 16에 이러한 매핑의 예들이 보여진다. 도 15(a)는 데이터 채널의 슬롯 2개씩을 짝지어서 캐리어 센싱 그룹으로 지정하는 것을 보여준다. 예를 들어, 데이터 채널의 슬롯 4번과 5번이 하나의 슬롯 그룹이고, 이에 매핑된 경쟁 톤 채널의 슬롯 그룹은 슬롯 2번과 슬롯 3번이다. 경쟁 톤 채널의 슬롯 그룹은, 도 15(a) 에 보이는 것처럼, 112개의 부슬롯들로 구성되어 있고, 데이터 채널의 슬롯 4번과 5번에 대한 부슬롯이 하나씩 차례로 짝을 이루고 있다. 상기 경쟁 톤 채널의 슬롯 2번과 3번으로 구성된 슬롯 그룹에서, 0번 부슬롯은 데이터 채널의 슬롯 4번의 첫번째 부슬롯에 매핑되고, 1번 부슬롯은 데이터 채널의 슬롯 5번의 첫번째 부슬롯에 매핑되고, 2번 부슬롯은 데이터 채널의 슬롯 4번의 두번째 부슬롯에 매핑되고, 3번 부슬롯은 데이터 채널의 슬롯 5번의 두번째 부슬롯에 매핑되는 식이다.

따라서, 부슬롯 신호를 수신하는데, 한 부슬롯 시간이 필요하더라도 문제가 없다. 도 15(b) 를 보면, 도 14(b)에서 발생한 하드웨어 신호 지연으로 인한 문제가 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 도 15(b)에서도 도 14(b)와 같이 수신 신호 처리에 1 부슬롯 만큼 시간이 걸린다고 가정한다. 따라서, 단말 A는 부슬롯 번호 1, 3, 5, 7 에서 캐리어 센싱을 수행하고, 단말 B는 부슬롯 번호 1, 3, 5, 7, 9 에서 캐리어 센싱을 수행한다. 여기서, 수신 신호 처리에 1 부슬롯이 걸린다고 가정했으므로, 이것은 단말 A 가 0, 2, 4, 6 에서 캐리어 센싱을 수행하고, 단말 B가 0, 2, 4, 6, 8 에서 캐리어 센싱을 수행하는 것을 의미한다. 단말 A는 캐리어 센싱 결과 채널이 비어 있으므로 곧바로 8번 부슬롯에서 신호를 전송한다. 8번 부슬롯은 데이터 채널의 4번 슬롯의 4번 부슬롯에 해당한다. 단말 A 가 8번 부슬롯에서 전송한 톤 신호는 단말 B 에게 9번 부슬롯에서 검출된다. 도15(b) 에서, 단말 B는 9번 부슬롯에서 캐리어 센싱을 수행하여 이 신호를 검출할 수 있다. 따라서, 단말 B는 자원 할당 경쟁에서 진 것으로 판단하고, 슬롯 4번에서 자신의 신호를 전송하지 않는다.

이와 같이, 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 적절히 매핑시킴으로써, 신호 처리 지연 시간으로 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 상기 예시 외에도, 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 톤 채널의 슬롯을 매핑시키는 방법은 다양하게 존재한다. 도 16(a)는 경쟁 톤 채널의 2번과 3번 슬롯에 있는 부슬롯들의 일부를 경쟁에 사용하지 않는 예를 보여준다. 도 16(b) 는 데이터 채널의 슬롯 4번과 6번이 하나의 슬롯 그룹이고, 이에 매핑된 경쟁 톤 채널의 슬롯은 0번과 1번이다. 도 16(c) 는 데이터 채널의 슬롯 4번과 5번과 6번과 7번이 하나의 슬롯 그룹이고, 이에 매핑된 경쟁 톤 채널의 슬롯은 0번과 1번과 2번과 3번이다. 도 16(d)는 도 16(c)의 상황에 맞는 여러 가지 부슬롯 구성을 보여준다. 다양한 매핑 방법이 있지만, 공통적인 점은 데이터 채널의 슬롯 복수 개를 한 슬롯 그룹으로 묶고, 해당 슬롯 그룹 보다 앞에 있는 경쟁 대행 채널의 부슬롯들 중에서 미리 정한 위치에 있는 미리 정한 개수의 부슬롯들을 상기 데이터 채널의 슬롯에 매핑시킨다는 것이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

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Claims (20)

1. 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 분산 단말이 깨움 톤 채널을 이용하여 동작하는 방법은
   잠든 단말을 깨우고자 하는 단말이 깨움 톤 신호를 전송하는 단계;
   잠든 상태에 있는 단말이 주기적으로 깨어나 미리 정한 시간 동안 깨움 톤 신호를 센싱하는 단계;
   상기 센싱의 결과 깨움 톤이 검출되지 않으면, 다시 잠든 상태로 진입하고, 깨움 톤이 검출되면, 상기 검출된 깨움 톤에 시간 동기와 주파수 동기를 맞추고 깨어나는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
2. 제 1항에 대하여,
   상기 깨어난 후 약속된 채널과 슬롯을 미리 정한 시간만큼 수신하는 단계;
   수신 결과 자신에게 수신된 메시지가 없으면, 다시 잠든 상태로 들어가고, 수신된 메시지가 있으면, 상기 수신한 메시지를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 수신한 메시지를 처리한 후, 다시 미리 정한 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지를 기다리는 단계;
   상기 미리 정한 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지가 없으면, 다시 잠든 상태로 들어가고, 수신되는 메시지가 있으면, 해당 메시지를 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작.
4. 제 2항에 대하여,
   상기 수신한 메시지를 처리한 후, 다시 미리 정한 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지를 기다리는 단계;
   상기 수신 결과, 자신 수신된 메시지가 없으면, 자신을 깨운 단말에게 잠든 상태 진입에 대한 요청을 하는 단계;
   상기 요청에 대하여 호출 단말이 잠든 상태 진입에 대한 승인 여부를 잠든 상태 진입을 요청한 단말에게 전송하는 단계;
   상기 잠든 상태 진입 요청 단말은 요청에 대한 승인 여부를 수신한 결과가 승인이면, 잠든 상태로 진입하고, 상기 수신한 결과가 거절이면 다시 미리 정한 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지를 기다리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
5. 제 2항에 대하여,
   수신된 메시지를 처리한 후, 다시 일정 시간 동안 자신에게 수신되는 메시지를 기다리는 단계;
   상기 일정 시간을 기다리다가 자신의 동기가 유지를 위하여 자신을 깨운 단말에게 신호 전송을 요청하는 단계;
   상기 요청에 의하여 깨운 단말이 동기 유지를 위한 신호를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
6. 제 1항에 대하여,
   상기 깨움 단말이 깨움 톤 신호를 전송한 후, 깨움 톤 채널과 다른 주파수의 채널에서 동기 유지를 위한 톤 신호를 주기적으로 전송하는 단계;
   상기 주기적으로 전송되는 톤 신호를 이용하여, 깨어난 단말이 동기를 지속적으로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
7. 제 1항에 있어서,
   깬 상태에 있는 단말이 깨움 톤 신호를 전송하는 단계에서,
   깨어나는 단말이 프레임 시간 동기를 알 수 있도록, 깨움 톤 신호를 프레임의 끝에서 종료하는 깨움 톤 신호 전송 방법.
8. 제 1항의 검출된 깨움 톤에 시간 동기와 주파수 동기를 맞추고 깨어나는 단계에서 있어서,
   상기 깨어날 때의 주파수 동기 초기 값을, 이전에 깨어 있는 상황에서 주파수 동기화에 사용되었던 설정 값으로 세팅하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
9. 제 1항에 대하여,
   깬 상태에 있는 단말이 깨움 톤 신호를 전송하는 단계를 수행하기에 앞서서,
   상기 깨움 톤 신호를 전송하는 단말이 시간 및 주파수 동기를 이동 통신 기지국 신호를 수신하여 맞추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
10. 제 9항에 있어서,
    단말이 시간 동기를 이동 통신 기지국 신호를 수신하여 맞추는 단계에 있어서,
    상기 이동 통신 기지국에서 상기 단말의 위치까지의 전파 지연 시간을 알려주는 서버에 접속하여 상기 전파 지연 시간 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신한 전파 지연 시간 정보를 이용하여 시간 동기를 맞추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
11. 제 9항에 있어서,
    단말이 시간 동기를 이동 통신 기지국 신호를 수신하여 맞추는 단계에 있어서,
    상기 이동 통신 기지국에서 상기 단말까지의 전파 지연 시간을 주변의 이동 통신 단말이 계산한 time advanced 값을 전달받아 계산하는 단계;
    상기 전달받은 time advanced 정보를 이용하여 시간 동기를 맞추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 단말 동작 방법.
12. 동기식 TDMA 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 톤 채널을 이용하여 정보를 전송하는 방법은
    TDMA 프레임의 슬롯 혹은 부슬롯에 미리 약속된 정보의 의미를 부여하는 단계;
    전송할 정보와 관련된 슬롯과 부슬롯에서 톤을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 전송 방법.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 TDMA 프레임의 슬롯과 부슬롯에 미리 약속된 정보의 의미를 부여하는 단계에 있어서,
    상기 약속된 정보의 의미는 보행자 존재 알림, 차량 존재 알림, 드론 존재 알림, 선박 존재 알림, 자전거 존재 알림, 비행기 존재 알림, 장난감 존재 알림, 게임기 존재 알림, 경운기 존재 알림, 장애물 존재 알림, 차고 존재 알림, 이착륙장 존재 알림, 차량 실내 알림, 비행기 실내 알림 등임을 특징으로 하는 정보 전송 방법.
14. 제 12항에 있어서,
    상기 TDMA 프레임의 슬롯과 부슬롯에 미리 약속된 정보의 의미를 부여하는 단계에 있어서,
    부슬롯에 미리 약속된 의미를 부여하는 방법은
    전체 부슬롯을 몇 개의 부슬롯 그룹으로 나누는 단계;
    각 부슬롯 그룹에 의미를 부여하는 단계임을 특징으로 하는 부슬롯 의미 부여 방법.
15. 동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 대행 채널의 부슬롯을 매핑하는 방법은
    데이터 채널의 복수 개의 슬롯들을 한 슬롯 그룹으로 정하는 단계;
    상기 경쟁 대행 채널의 부슬롯들 중에서 미리 정한 위치에 있는 미리 정한 개수의 부슬롯들을 상기 데이터 채널의 슬롯 그룹에 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 채널의 슬롯과 경쟁 대행 채널의 부슬롯 매핑 방법.
16. 동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 슬롯을 재할당하는 방법은
    단말이 데이터 채널에서 자신이 점유한 슬롯과 매핑되는 경쟁 대행 채널의 슬롯에서 경쟁 신호를 전송하는 단계;
    상기 경쟁 신호의 전송을 하나 혹은 여러 부슬롯동안 중지하고, 충돌을 감지하기 위한 캐리어 센싱을 수행하는 단계;
    상기 캐리어 센싱 결과를 사용하여 충돌 여부를 확인하고 충돌 수용을 결정하는 단계;
    상기 충돌 수용 결과가 불수용이면, 본래의 슬롯을 포기하고 다른 빈 슬롯의 재할당을 시도하고, 상기 결과가 수용이면, 충돌을 수용하며 해당 슬롯을 계속 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬롯 재할당 방법.
17. 제 16항의 캐리어 센싱 결과를 사용하여 충돌 여부를 확인하고 충돌 수용을 결정하는 방법은
    캐리어 센싱 결과 충돌 여부를 확인하는 단계;
    상기 센싱 결과가 충돌일 때, 상기 센싱한 수신 파워에서 미리 정한 마진을 더한 값이, 허용 수신 파워보다 더 작으면 충돌을 수용하고, 그렇지 않으면 충돌을 수용하지 않는 것을 특징으로 하는 슬롯 재할당 방법.
18. 제 17항의 허용 수신 파워를 결정하는 방법은
    상기 센싱을 하는 슬롯에서 자신과 통신하는 단말이 전송하는 신호의 수신 파워 값을 허용 수신 파워로 정하는 것을 특징으로 하는 슬롯 재할당 방법.
19. 동기식 TDMA 무선 분산 시스템에서 톤 신호를 이용하여 드론이 착륙장에 착륙하는 방법은
    착륙장에 미리 약속된 지점들에 톤 송신기들을 설치하는 단계;
    TDMA 프레임의 슬롯들 혹은 부슬롯들에, 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤이라는 의미를 부여하는 단계;
    상기 착륙장에 설치된 톤 송신기들이 상기 의미가 부여된 부슬롯들에서 톤을 전송하는 단계;
    상기 착륙 시도 드론이 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤 신호들을 이용하여 착륙장에 착륙하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 착륙장에서의 드론의 착륙 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 착륙 시도 드론이 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤 신호들을 이용하는 방법은
    상기 착륙 시도 드론이 상기 톤 송신기들이 전송하는 톤 신호들을 수신하여 상기 톤 신호들의 수신 파워들을 측정하는 단계;
    상기 측정한 수신 파워들을 이용하여 상기 드론이 착륙장과 자신의 상대적 위치를 계산하는 단계;
    상기 계산된 상대적 위치를 이용하여 착륙을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 착륙장에서의 드론의 착륙 방법.

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