KR20190003170A

KR20190003170A - Ｃｓｍａ 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20190003170A
Application number: KR1020170083712A
Authority: KR
Inventors: 박성복; 이성민; 장용업
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2019-01-09
Also published as: KR101969365B1

Abstract

본 발명은 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치는, 패킷에 대한 코덱의 샘플 개수를 결정하기 위한 패킷 크기 결정부; 및 반송파 감지 결과에 따라 상기 샘플 개수를 이용하여 송신 패킷의 패킷화를 수행하고, 인접 채널에 동시 운영중인 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 상기 수신 패킷의 수신 구간에 겹치지 않는 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하기 위한 제1 송신 패킷 처리부;를 포함한다.

Description

ＣＳＭＡ 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법{PACKET TRANSMITTING AND RECEIVING APPARATUS AND METHOD FOR AVOIDING CHANNEL INTERFERENCE IN HALF DUPLEX RADIO EQUIPMENT BASED ON CSMA}

본 발명은 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 CSMA 기반의 다채널 반이중 무전기에서 자기망과 타망의 운용정보를 종합하여 송신 패킷의 송신타이밍을 조정함으로써 송/수신 패킷을 시간영역에서 서로 겹치지 않도록 시간 분리하여 채널간 간섭을 회피하기 위한, CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

다채널 무전기는 다수의 무선망을 통해 필요한 정보를 송수신 가능한 기능이 탑재되어 있는 무전기이다. 이로써 사용자는 다수의 무선망을 통해 필요한 정보를 동시에 송수신할 수 있다.

이러한 다채널 무전기는 군 전술환경에서 상황인식 및 임무 수행능력을 크게 향상시킬 수 있는 차세대 전술 무전기로 세계 각국에서 연구가 진행되고 있다. 특히, 차세대 전술 무전기에는 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기반의 다채널 반이중 무전기가 있다.

그런데 CSMA 기반의 다채널 무전기는 각 채널이 사용하는 주파수가 동일 대역(예를 들어, VHF: 30∼108㎒, UHF: 225∼400㎒)에서 운용될 때, 채널별 송수신할 때 채널간 간섭이 발생할 수 있다.

도 1은 다채널 무전기의 동일 대역 동시 운용에 따른 인접채널 간섭영향을 나타낸 도면이다. 도 1은 다채널 무전기가 동일 대역에서 2개 채널이 2개의 무선망을 동시에 운용하고 있는 경우를 나타낸다. 예를 들어, 채널 1에서는 원거리 단말기로부터 미약한 신호가 수신되고, 채널 2에서는 외부로 신호가 송신되는 경우를 가정하자. 이 경우에는 채널 1과 채널 2가 충분한 주파수 이격 거리가 확보되지 않기 때문에 동일한 주파수가 아니더라도, 채널 1의 수신신호가 채널 2의 송신신호에 의해 간섭을 받아 채널 1의 링크가 단절되는 치명적 성능 열화가 발생될 수 있다. 특히, 휴대용(manpack)의 다채널 무전기인 경우에는 채널간 안테나 이격 거리(약 2∼30㎝)가 무전기 본체 크기에 제한되기 때문에 채널간 간섭 영향이 더욱 심각하다.

종래의 다채널 무전기는 필터(예, 필터뱅크)를 이용하여 주파수 이격을 통한 채널간 간섭신호를 억압하여 채널간 간섭 영향을 완화시킨다. 그런데 이러한 방식은 필터뱅크의 대역폭을 최소화하여 주파수 자원 운용성을 어느 정도 향상시킬 수 있으나, 필터의 수가 증가됨으로 인해 무전기의 소형화와 경량화에 한계가 있다. 이와 관련하여, 무전기에서 필터링을 이용하여 간섭신호를 제거하는 기술은 대한민국 특허공개공보 제10-2014-0012496호의 '무전기 간섭신호 제거 장치'에 제안된 바 있다.

따라서, 다채널 무전기는 휴대하기 용이한 소형화와 경량화로 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 채널간 반송파 주파수 이격에 무관하게 채널간 간섭영향을 배제시킬 수 있는 방안이 제안될 필요가 있다.

대한민국 특허공개공보 제10-2014-0012496호(2014.02.03)

본 발명의 목적은 CSMA 기반의 다채널 반이중 무전기에서 자기망과 타망의 운용정보를 종합하여 송신 패킷의 송신타이밍을 조정함으로써 송/수신 패킷을 시간영역에서 서로 겹치지 않도록 시간 분리하여 채널간 간섭을 회피하기 위한, CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치는, 패킷에 대한 코덱의 샘플 개수를 결정하기 위한 패킷 크기 결정부; 및 반송파 감지 결과에 따라 상기 샘플 개수를 이용하여 송신 패킷의 패킷화를 수행하고, 인접 채널에 동시 운영중인 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 상기 수신 패킷의 수신 구간에 겹치지 않는 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하기 위한 제1 송신 패킷 처리부;를 포함한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치는, 자기 채널의 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 제1 동기획득 메시지를 인접 채널의 제2 송신 패킷 처리부로 제공하기 위한 제1 수신 패킷 처리부;를 더 포함한다.

상기 제1 송신 패킷 처리부는, 상기 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 제2 동기획득 메시지가 인접 채널의 제2 수신 패킷 처리부로부터 제공받는다.

상기 패킷 크기 결정부는, 상기 패킷의 페이로드 크기, 상기 패킷의 헤드 크기, 코덱 대역폭, 코덱 샘플링 간격, 전송속도를 이용하여 상기 샘플 개수를 결정한다.

상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는, 선입후출(First In Last Out: FILO) 방식의 메모리에 저장되며, 상기 메모리로부터 시간상으로 항상 최신의 메시지가 인출된다.

상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는, 슬라이딩 윈도우의 크기에 따라 상기 메모리로부터 인출되는 메시지가 결정된다.

상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는, 채널 식별자와 동기획득 시간이 포함된다.

상기 제1 송신 패킷 처리부는, 상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간 이내로 발생하는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우를 구분하여 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정한다.

상기 제1 송신 패킷 처리부는, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우에, 새로운 송신 패킷을 송신하고 이전 송신 패킷을 버린다.

상기 제1 송신 패킷 처리부는, 상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우에, 상기 송신 패킷의 송신 타이밍을 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간으로 결정한다.

본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법은, 패킷에 대한 코덱의 샘플 개수를 결정하는 단계; 반송파 감지 결과에 따라 상기 샘플 개수를 이용하여 송신 패킷의 패킷화를 수행하는 단계; 및 인접 채널에 동시 운영중인 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 상기 수신 패킷의 수신 구간에 겹치지 않는 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 단계;를 포함한다.

상기 송신타이밍을 결정하는 단계는, 상기 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 동기획득 메시지를 제공받는 단계;를 포함한다.

본 발명은 CSMA 기반의 다채널 반이중 무전기에서 자기망과 타망의 운용정보를 종합하여 송신 패킷의 송신타이밍을 조정함으로써 송/수신 패킷을 시간영역에서 서로 겹치지 않도록 시간 분리하여 채널간 간섭을 회피할 수 있다.

또한, 본 발명은 CSMA 기반으로 하지만 채널 간 반송파 주파수 이격에 상관없이 다채널 반이중 무전기에서 동일 밴드에서 2채널 동시에 송/수신 운용할 수 있다.

도 1은 다채널 무전기의 동일 대역 동시 운용에 따른 인접채널 간섭영향을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 적용되는 버스트 패킷 구조를 나타낸 도면,
도 4a 및 4b는 G.729 코덱을 이용한 패킷화를 나타낸 도면,
도 5는 상기 도 4a 및 도 4b의 G.729 코덱을 이용한 패킷화에 따른 패킷 간 휴지기간을 나타낸 도면,
도 6은 동기획득 메시지의 저장 및 관리를 위한 기억장치를 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 과정을 설명하는 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치(이하 "패킷 송수신 장치"라 함, 100)는, CSMA(Carrier Sense Multiple Access)를 기반으로 하는 반이중 무전기(Half-Duplex)에서, 동일 주파수 대역에서 2채널 동시에 음성 패킷으로 버스트 패킷(burst packet)을 송신 및 수신할 때, 반송파 주파수 이격에 상관없이 채널 간 주파수 간섭영향을 회피할 수 있다.

이러한 패킷 송수신 장치(100)는 필터를 이용하여 간섭 신호를 억압하는 것이 아니라, 각 채널에서 송신 패킷과 수신 패킷이 시간 영역에서 서로 겹치지 않도록 할당된 시간이 분리되는 송신 패킷의 크기를 결정하고 수신 패킷의 동기획득 시간을 고려하여 송신 패킷의 송신 타이밍을 조정한다.

여기서는 설명의 편의상 패킷 송수신 장치(100)가 2채널 동일대역에서 동시에 패킷을 송신 및 수신하는 경우에 대해 설명하지만, 이에 한정되지 않고 패킷 송수신 장치(100)가 다채널을 동일대역에서 동시에 패킷을 송신 및 수신하는 경우에도 적용할 수 있다.

이를 위해, 패킷 송수신 장치(100)는 제1 및 제2 패킷 크기 결정부(110a, 110b), 제1 및 제2 수신 패킷 처리부(120a, 120b), 제1 및 제2 송신 패킷 처리부(130a, 130b)를 포함하며, 각 구성요소를 채널별로 구성한다. 즉, 제1채널에 대한 구성요소는 제1 패킷 크기 결정부(110a), 제1 수신 패킷 처리부(120a), 제1 송신 패킷 처리부(130a)가 해당되며, 제1채널의 이웃채널인 제2채널에 대한 구성요소는 제2 패킷 크기 결정부(110b), 제2 수신 패킷 처리부(120b), 제2 송신 패킷 처리부(130b)가 해당된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1채널 및 제2채널에 대한 구성요소는 서로 대응되어 중복된다. 여기서는 제1채널에 대한 구성요소를 설명하며, 이를 제2채널에 대한 구성요소 설명으로 갈음한다.

사용자는 단일 무전기를 이용하여 제1채널을 통해 음성을 송신함(즉, Push To Talk : PTT ON)과 동시에, 제2채널을 통해 음성을 수신하는 경우를 가정한다. 즉, 제1채널을 통해 PTT ON을 하면, 제1채널의 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 CSMA 기반의 자기망에 대한 송신 가용성을 확인할 뿐만 아니라, 타망에서 운영중인 제2 패킷 수신 처리부(120b)로부터 전송되는 동기획득 메시지(Sync Done MSG)를 이용하여 제1채널의 송신 패킷 시간구간이 제2채널의 수신 패킷 시간구간이 겹치지 않도록 음성 패킷화와 송신 타이밍을 조정한다.

먼저, 제1 패킷 크기 결정부(110)에 대해 설명한다.

제1 패킷 크기 결정부(110a)는 송신 및 수신 패킷의 시간을 분리할 수 있는 송신 패킷 간 휴지기간을 확보하는 기능을 제공한다. 즉, 제1 패킷 크기 결정부(110a)는 송신 및 수신 패킷의 시간 분리를 위한 충분한 송신 패킷 간 휴지기간을 확보하기 위해, 코덱의 샘플 개수를 조정하여 패킷화 과정을 수행한다.

도 3은 본 발명에 적용되는 버스트 패킷 구조를 나타낸 도면이다. 도 3의 버스트 패킷(10)은 데이터 전송에서 1단위로 취급되는 연속 신호로서, 프리앰블(preamble, 11)과 데이터(data, 12)가 포함된다. 여기서, 프리앰블은(11)은 동기획득을 위한 정보로 이용된다. 버스트 패킷(10)은 VoIP(Voice over Internet Protocol) 패킷으로 사용되는 경우에, 데이터(12)는 패킷 헤드(Packet Head, 12a)와 음성 페이로드(Payload, 12b)로 구성된다. 이러한 버스트 패킷(10)은 전송속도, 변조방식, 코덱 타입 등에 따라 패킷 간 휴지기간이 결정된다.

하기 표 1은 음성 패킷에서 이용되는 VoIP 코덱 종류를 나타낸다. 일반적으로, 송신 패킷 간 휴지기간은 전송속도(즉, 변조방식)이 정해지면 음성 페이로드 크기로 결정된다.

코덱	알고리즘	대역폭(Bandwidth) (Kbps)	압축시간 (㎳)	샘플링 간격 (㎳)
G.711	PCM	64	0.75	10
G.723.1	ACELP	5.3	20	30
G.723.1	MPC-MLQ	6.3	20	30
G.726	ADPCM	16, 24, 32	10	10
G.728	LD-CELP	16	3.5	15
G.729	CS-ACELP	8	10	10

도 4a 및 4b는 G.729 코덱을 이용한 패킷화를 나타낸 도면이다. 여기서, 패킷 헤드(12a)는 Ethernet(12a-1), IP(12a-2), UDP(12a-3), RTP(12a-4), CRC(12a-5)가 포함되며, VoIP 통신을 위해 기본적으로 필요한 패킷의 크기가 58바이트(byte)이다. 또한, 페이로드(12b)는 G.729 코덱을 사용하여 2개의 샘플로 구성하는 경우에 크기가 20바이트(byte)이므로(도 4a 참조), VoIP 한 패킷의 크기는 78byte/20㎳이다. 마찬가지로, 페이로드(12b)는 G.729 코덱을 사용하여 6개의 샘플로 구성하는 경우에 크기가 60바이트(byte)이므로(도 4b 참조), VoIP 한 패킷의 크기는 118byte/20㎳이다.

도 5는 상기 도 4a 및 도 4b의 G.729 코덱을 이용한 패킷화에 따른 패킷 간 휴지기간을 나타낸 도면이다.

여기서는 전송속도 64kbps이고, 이진 위상 변조를 적용한 경우에 순수 VoIP 데이터만 고려한 경우를 나타낸다. 도 5에서는 코덱의 샘플 개수가 조정되면 송신 및 수신 패킷의 시간 분리를 위한 충분한 패킷 간 휴지기간이 확보될 수 있음을 나타낸다.

제1 패킷 크기 결정부(110a)는 코덱의 샘플 개수를 결정한다. 즉, 제1 패킷 크기 결정부(110a)는 코덱의 샘플을 몇 개까지 수집하는지를 결정하는 기능을 담당한다. 이 경우, 제1 패킷 크기 결정부(110a)는 '패킷 사이 휴지기간'(Tm)(㎳)이 '패킷 전송 소요시간'(Tb)(㎳)보다 크게 결정될 수 있게 코덱의 샘플 개수를 결정한다.

여기서, '패킷 사이 휴지기간'(Tm)(㎳)은 패킷의 페이로드 크기(Φ)(byte)와 패킷 전송 소요시간(Tb)(㎳)의 곱으로 나타낼 수 있다. 즉, Tm＝Φ＊Tb, Φ＞1과 같다.

도 5를 참조하면, 샘플 개수가 2개인 경우에는 패킷 A와 B(21, 22) 간 휴지 기간이 20㎳이고 패킷 A(21)의 송신기간이 9.75㎳이고, 샘플 개수가 6개인 경우에는 패킷 C와 D(23, 24) 간 휴지 기간이 60㎳이고 패킷 C(23)의 송신기간이 14.75㎳이다.

제1 패킷 크기 결정부(110a)는 아래 수학식 1에 따라 모으는 샘플의 개수를 결정한다.

여기서, 'Sn'은 코덱에서 발생하는 샘플을 모으는 총 개수이고, 'Φ'는 패킷의 페이로드 크기(byte)이며, 'Oh'는 패킷의 헤드 크기(byte)이며, 'Cb'는 코덱 대역폭(kbps)이고, 'Cst'는 코덱 샘플링 간격(㎳)이며, 'Tr'은 전송속도(kbps)이다.

다음으로, 제1 수신 패킷 처리부(120a)에 대해 설명한다. 여기서, 제1 수신 패킷 처리부(120a)는 설명의 편의상 하나의 구성으로 설명하였으나, 후술할 S1 내지 S3에 대응되는 각각의 구성으로 구성되는 것도 가능하다.

제1 수신 패킷 처리부(120a)는 자기 채널(즉, 제1채널)의 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 동기획득 메시지를 인접 채널(즉, 제2채널)의 제2 송신 패킷 처리부(130b)로 제공하는 기능을 제공한다. 즉, 제2 송신 패킷 처리부(130b)는 제1 수신 패킷 처리부(120a)로부터 전송된 동기획득 메시지를 이용하여 송신 패킷의 타이밍을 결정한다. 이때, 제2 송신 패킷 처리부(130b)는 제2채널을 통해 송신 패킷을 송신하고자 할 때, 제1채널의 수신 패킷에 대한 간섭을 회피하기 위해 송신 패킷의 타이밍을 결정한다.

제1 수신 패킷 처리부(120a)는 'PTT OFF' 상태에 송신측 수신 패킷이 수신되는 경우(즉, 송신측 PTT ON 상태)에(S1), 수신 패킷의 프리앰블을 이용하여 심볼 타이밍 추정 및 반송파 복원을 통해 동기획득(Sync Done)을 수행한다. 이에 근거하여, 제1 수신 패킷 처리부(120a)는 제어메시지 복원(즉, CRC 확인 등)을 성공적으로 수행하면(S2), '제1 동기획득 메시지'를 생성 및 저장하여 제2 송신 패킷 처리부(130a)로 제공한다(S3). 여기서, 제1 동기획득 메시지는 채널 식별자(channel ID)와 동기획득 시간(Tsd_n)이 포함된다. 예를 들어, 채널 식별자가 'Cid', 동기획득 시간(Tsd_n)가 'YYMMDDHHM㎳SSS'이면, 제1 동기획득 메시지는 'CidYYMMDDHHM㎳SSS'라 할 수 있다.

또한, 제1 수신 패킷 처리부(120a)는 제1 동기획득 메시지를 저장 및 관리하기 위한 기억장치(도 6 참고)를 구비하여 제1 동기획득 메시지를 제2 송신 패킷 처리부(130a)로 제공할 수 있다.

도 6은 동기획득 메시지의 저장 및 관리를 위한 기억장치를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하여 설명하면, 제1 동기획득 메시지를 저장 및 관리하기 위한 기억장치(30)는, 선입후출(First In Last Out: FILO) 방식의 메모리로서, 시간상으로 항상 최신의 동기획득 메시지가 인출된다.

이와 같이 기억장치(30)는 '동기획득 메시지 1'(31) 내지 '동기획득 메시지 3'(33)를 시간 순서대로 저장한다. 그리고 기억장치(30)는 가장 먼저 저장된 '동기획득 메시지 1'(31)이 가장 나중에 인출되고, 가장 나중에 저장된 '동기획득 메시지 3'(33)이 가장 먼저 인출된다. 제1 동기획득 메시지는 '동기획득 메시지 1'(31) 내지 '동기획득 메시지 3'(33)를 통칭한다. 이처럼 제2 송신 패킷 처리부(130a)는 기억장치(30)로부터 최신의 제1 동기획득 메시지를 인출하여 송신 패킷의 송신 타이밍을 결정한다.

전술한 바와 같이, 제1 수신 패킷 처리부(120a)는 제2 송신 패킷 처리부(130b)로 제1채널에서 수신 패킷의 제1 동기획득 메시지를 제공하는 기능을 담당한다. 즉, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패킷의 송신 타이밍을 결정하기 위해 제2 수신 패킷 처리부(120b)로부터 제공되는 제2 동기획득 메시지를 이용해야 한다. 따라서, 제2 수신 패킷 처리부(120b)는 제2채널에서 수신 패킷의 동기획득 시간을 제1 송신 패킷 처리부(130a)로 제공한다.

그리고 제1 송신 패킷 처리부(130a)에 대해 설명한다. 여기서, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 설명의 편의상 하나의 구성으로 설명하였으나, 후술할 S4 내지 S10에 대응되는 각각의 구성으로 구성되는 것도 가능하다.

제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패킷의 처리요구가 발생할 경우(즉, PTT ON)에(S4), CSMA 기반으로 자기 채널(즉, 제1채널)의 반송파 감지를 통한 자기망의 채널 가용성(availability)을 확인하고(S5 내지 S6), 인접 채널(즉, 제2채널)의 수신 패킷 수신 상태를 확인한다(S8).

구체적으로, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 CSMA 기반으로 자기망에 다른 사용자가 제1채널의 주파수(f1)를 사용하는지를 확인하는 반송파 감지 기능을 이용하여 자기망의 채널 가용성을 확인한다(S5).

이때, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 자기망에서 반송파가 감지되면, 다른 사용자가 제1채널의 주파수(f1)를 이용하고 있으므로, CSMA 프로토콜에 따라 임의 지연(Random Backoff)을 수행한 후 반송파 감지 기능을 다시 시도한다(S6). 반면에, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 자기망에서 반송파가 감지되지 않으면, 제1 패킷 크기 결정부(110a)에 의해 정의된 코덱의 샘플 개수에 따라 송신 패킷의 패킷화를 수행한다(S7).

제1 송신 패킷 처리부(130a)는 제2 수신 패킷 처리부(120b)의 기억장치로부터 최신의 제2 동기획득 메시지를 인출하여 수신 패킷의 동기획득 시간을 분석 및 확인한다(S8).

여기서, 송신 패킷의 처리요구가 발생한 시점(즉, PTT ON 시점)으로부터 시간상 상당히 오래된 제2 동기획득 메시지는, 제2채널에서 수신 패킷의 수신 상태를 확인하는데 필요하지 않은 정보이다. 이러한 제2 동기획득 메시지는 제2채널에서 수신 패킷의 동기획득 시간을 분석 및 확인하는데 필요하지 않다. 따라서, 제2채널 수신 패킷의 동기획득 시간에 유효성을 갖는 슬라이딩 윈도우(sliding window)의 크기는, 버스트 에러 무선환경의 특성상 패킷 통신에서 한두개 정도의 패킷이 누락되는 경우가 있으므로 이를 고려하여 결정된다. 이로써, 제2 동기획득 메시지는 슬라이딩 윈도우의 크기에 따라 기억장치(30)로부터 인출되는 메시지가 결정된다.

아울러, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 수신 패킷의 영향을 받아 송신 패킷의 송신타이밍(즉, 송신 개시시간)이 최대 지연시간(즉, 송신 패킷 사이의 휴지기간)을 초과하는 경우에, 지연시간 동안에 패킷화가 이루어지므로 새로운 패킷을 송신하여 송/수신 동시 운영시 지연시간이 추가됨으로 인해 송신 패킷 사이의 휴지기간을 초과하지 않도록 한다.

이와 같이 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 자기망과 타망의 운용정보를 종합하여 송신 패킷의 송신타이밍을 조정함으로써 CSMA 방식이지만 송/수신 패킷을 시간영역에서 서로 겹치지 않도록 시간분리하여 채널간 간섭을 원천적으로 배제할 수 있다(S9 및 S10).

도 7 내지 도 9는 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 과정을 설명하는 도면이다.

제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패키의 처리요구가 발생할 경우(PTT ON)에, 송신 패킷의 송신타이밍은 다음과 같이 결정된다. 즉, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 인접 채널(즉, 제2채널)의 제2 동기획득 메시지로부터 확인되는 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 송신 패킷의 송신타이밍(즉, 송신 개시시간)을 결정한다.

도 7 내지 도 9에 도시된 변수는 다음과 같은 의미가 있다.

'Tc'는 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간이다.

'Ts'는 송신 패킷의 송신 개시시간이다.

'Tsd-n'는 인접 채널의 기억장치에 저장된 최신 수신 패킷(즉, n번째 수신 패킷)의 동기획득 시간이다.

'Tw'는 동기획득 시간(Tsd-n)의 유효성을 위한 슬라이딩 윈도우의 크기이다.

'Tb'는 패킷의 전송 소요시간이다.

'Tm'는 패킷 사이의 휴지기간이다.

'Tp'는 패킷 내 프리앰블 전송 소요시간이다.

'Td'는 패킷 내 데이터 전송 소요시간이다.

'Te'는 동기획득 시간(Tsd_n) 기반의 수신 패킷(즉, Tsd_n 또는 Tsd_(n+1))의 수신 예상 종료시간이다. 여기서, 'Te'는 'Te＝Tsd_(n+1)＋Td'를 만족하고, 'Tsd_(n+1)'는 'Tsd_(n+1)＝Tsd_n＋Tm＋Tb'를 만족한다.

먼저, 도 7은 송신 패킷의 송신 개시시간이 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우에, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 아래 표 2와 같이 송신 패킷의 송신타이밍을 결정한다.

IF((Tc－(Tsd_n＋Td)) > Tw) //수신 패킷이 없는 경우
Ts＝Tc
else IF(((Tc－(Tsd_n＋Td))＞(Φ－1)*Tb)
Ts＝Tc
else IF(Tsd_n < Tc－(Tb＋Tm)) //수신 패킷 손실이 발생한 경우
{IF((Tc－(Tsd_(n＋1)＋Td)) > (Φ－1)*Tb)
Ts＝Tc
else
}

상기 표 2에서, '수신 패킷이 없는 경우'와 '수신 패킷 손실이 발생한 경우'에는 모두 'Ts=Tc'이다. 즉, 송신 패킷의 송신 개시시간 'Ts'는 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간 'Tc'가 된다. 이에 따라, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패킷의 송신 타이밍(즉, 송신 개시시간)을 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간으로 결정한다.

다음으로, 도 8은 송신 패킷의 송신 개시시간이 수신 패킷에 영향을 받아 최대 시간 지연(즉, Tm) 이내로 발생하는 경우에, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 아래 표 3과 같이 송신 패킷의 송신타이밍을 결정한다.

else IF(((Tc - (Tsd_n + Td)) < 0) //수신 패킷이 수신중인 경우
Ts = Tsd_n + Td
else IF(Te < Tc + Tm)
Ts = Te
else IF(Tsd_n < (Tc-(Tb+Tm))) //수신 패킷 손실이 발생한 경우
{IF((Tc - (Tsd_(n+1) + Td)) < 0)
Ts = Tsd_(n+1) + Td
else IF ((Te + Tm + Tb) < (Tc + Tm))
Ts = Te + Tm + Tb
else
}

상기 표 3에서, '수신 패킷이 수신중인 경우'에는 'Ts=Tsd_n+Td' 또는 'Ts=Te'이고, '수신 패킷 손실이 발생한 경우'에는 'Ts=Tsd_(n+1)+Td' 또는 'Ts=Te+Tm+Tb'이다. 이에 따라, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패킷의 송신 타이밍(즉, 송신 개시시간)을 상기 표 3의 경우를 확인하여 수신 패킷의 영향에 의한 간섭을 회피 가능하게 결정한다.

마지막으로, 도 9는 송신 패킷의 송신 개시시간이 수신 패킷에 영향을 받아 최대 시간 지연(즉, Tm)을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우에, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 아래 표 4와 같이 송신 패킷의 송신타이밍을 결정한다.

else IF(Te > Tc + Tm)
Ts = Te //n+1번째 송신 패킷을 송신하고 이전 패킷은 버림
else IF(Tsd_n < (Tc-(Tb+Tm))) //수신 패킷 손실이 발생한 경우
{IF ((Te + Tm + Tb) > (Tc + Tm))
Ts = Te + Tm + Tb //n+1번째 송신 패킷을 송신하고 이전 패킷은 버림
else
}

상기 표 4에서, 'n+1번째 송신 패킷을 송신하고 이전 패킷을 버리는 경우'에는 'Ts=Te'이고, '수신 패킷 손실이 발생하고, n+1번째 송신 패킷을 송신하고 이전 패킷을 버리는 경우'에는 'Ts=Te+Tm+Tb'이다. 이에 따라, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 송신 패킷의 송신 타이밍(즉, 송신 개시시간)을 상기 표 4의 경우를 확인하여 수신 패킷의 영향에 의한 간섭을 회피 가능하게 결정한다. 이 경우, 제1 송신 패킷 처리부(130a)는 모든 경우에 새로운 송신 패킷(즉, n+1번째 송신 패킷)을 송신하고 이전 패킷(즉, n번째 송신 패킷)을 버린다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

110a, 110b : 제1 및 제2 패킷 크기 결정부
120a, 120b : 제1 및 제2 수신 패킷 처리부
130a, 130b : 제1 및 제2 송신 패킷 처리부

Claims

패킷에 대한 코덱의 샘플 개수를 결정하기 위한 패킷 크기 결정부; 및
반송파 감지 결과에 따라 상기 샘플 개수를 이용하여 송신 패킷의 패킷화를 수행하고, 인접 채널에 동시 운영중인 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 상기 수신 패킷의 수신 구간에 겹치지 않는 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하기 위한 제1 송신 패킷 처리부;
를 포함하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 1 항에 있어서,
자기 채널의 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 제1 동기획득 메시지를 인접 채널의 제2 송신 패킷 처리부로 제공하기 위한 제1 수신 패킷 처리부;를 더 포함하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 송신 패킷 처리부는,
상기 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 제2 동기획득 메시지가 인접 채널의 제2 수신 패킷 처리부로부터 제공받는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 패킷 크기 결정부는,
상기 패킷의 페이로드 크기, 상기 패킷의 헤드 크기, 코덱 대역폭, 코덱 샘플링 간격, 전송속도를 이용하여 상기 샘플 개수를 결정하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는,
선입후출(First In Last Out: FILO) 방식의 메모리에 저장되며, 상기 메모리로부터 시간상으로 항상 최신의 메시지가 인출되는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는,
슬라이딩 윈도우의 크기에 따라 상기 메모리로부터 인출되는 메시지가 결정되는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 동기획득 메시지는,
채널 식별자와 동기획득 시간이 포함되는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 송신 패킷 처리부는,
상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간 이내로 발생하는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우를 구분하여 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 송신 패킷 처리부는,
상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우에, 새로운 송신 패킷을 송신하고 이전 송신 패킷을 버리는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제1 송신 패킷 처리부는,
상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우에, 상기 송신 패킷의 송신 타이밍을 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간으로 결정하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 장치.
패킷에 대한 코덱의 샘플 개수를 결정하는 단계;
반송파 감지 결과에 따라 상기 샘플 개수를 이용하여 송신 패킷의 패킷화를 수행하는 단계; 및
인접 채널에 동시 운영중인 수신 패킷의 동기획득 시간을 이용하여 상기 수신 패킷의 수신 구간에 겹치지 않는 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 단계;
를 포함하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 송신타이밍을 결정하는 단계는,
상기 수신 패킷에 대한 동기획득 시간이 확인 가능한 동기획득 메시지를 제공받는 단계;를 포함하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 동기획득 메시지는,
선입후출(First In Last Out: FILO) 방식으로 저장되어 시간상으로 항상 최신의 메시지가 인출되는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 동기획득 메시지는,
슬라이딩 윈도우의 크기에 따라 인출되는 메시지가 결정되는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 송신타이밍을 결정하는 단계는,
상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간 이내로 발생하는 경우, 상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우를 구분하여 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 송신타이밍을 결정하는 단계는,
상기 수신 패킷에 영향을 받아 상기 송신 패킷 사이 휴지기간을 초과하여 새로운 송신 패킷을 처리하는 경우에, 새로운 송신 패킷을 송신하고 이전 송신 패킷을 버리는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 송신타이밍을 결정하는 단계는,
상기 수신 패킷에 영향을 받지 않아 시간 지연이 발생하지 않는 경우에, 상기 송신 패킷의 송신 타이밍을 상기 송신 패킷의 송신타이밍을 결정하는 현재시간으로 결정하는 CSMA 기반의 반이중 무전기에서 채널 간섭을 회피하는 패킷 송수신 방법.