KR20200098003A - 적응형 확산인자 제어방법 및 장치 - Google Patents

적응형 확산인자 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

적응형 확산인자 제어방법 및 장치를 개시한다.
본 실시예에 의하면, 송신기로부터 전송된 데이터 패킷의 감지 여부에 따라 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작하고, CAD 모드를 기반으로 송신기의 송신 확산인자를 확인하기 위해 수신기의 확산인자를 제어하여 데이터 패킷의 프리앰블(Preamble)을 검사하며, 프리앰블을 검사할 수 있는 경우 송신 확산인자와 수신 확산인자가 동일한 것으로 간주하고 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신하는 적응형 확산인자 제어방법 및 장치를 제공한다.

Description

적응형 확산인자 제어방법 및 장치{Method and Apparatus for Controlling Adaptive Spreading Factor}
본 실시예는 적응형 확산 인자 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
사물인터넷(IoT: Internet of Things)은 사물끼리 네트워크를 형성하여 온도, 습도, 초음파, 위치 등의 센서정보를 교환하여 인간에게 유용한 서비스를 제공하는 것을 의미한다. 사물인터넷 산업의 발전과 더불어, 사물-사물 간에 소량의 정보를 교환하기 위해 저속, 저가의 네트워크를 요구하는 소물인터넷(IoST: Internet of Small Things)의 개념이 등장했다. 사물인터넷은 LTE와 같은 장거리 네트워크를 구축하였으나, 고가의 단말기 가격으로 인해 소물인터넷에 사용하기에는 적합하지 않아 이에 대안책으로 개발된 것이 LPWA(Low Power Wide Area)이다.
LoRa는 LPWA에 포함된 무선 통신 표준 중 하나이다. LoRa는 주파수 변조 방식으로 CSS(Chirp Spread Spectrum)을 사용한다. CSS 방식은 신호를 전송하기 위해 주파수 대역폭 전체를 사용하기 때문에 채널 잡음에 강하고, 매우 적은 전력을 사용하더라도 다중 경로 감쇠가 적어 메시지의 신뢰성을 보장할 수 있는 장점이 있다.
LoRaWAN은 LoRa의 통신 특성을 실제 사물인터넷에 적용하기 위한 표준이다. LoRaWAN은 LoRa 표준의 물리 계층 위에 새로운 데이터 링크 계층을 정의하여 네트워크 서버와 엔드디베이스 사이에 구현된 스타 토폴로지 네트워크를 포함한다. LoRa의 파라미터 중에서 데이터 속도와 통신 범위에 영향을 미치는 확산 인자(SF: Spreading Factor)가 있다. 확산 인자가 증가할수록, 데이터 속도는 감소하고 통신 범위는 증가한다. 확산 인자는 데이터의 변조 및 복조 방식에도 영향을 미치므로, 송수신기 사이의 확산 인자가 동일해야 정상적인 통신이 가능하다.
현재의 LoRaWAN은 스타 토폴로지 네트워크를 형성하기 때문에 게이트웨이의 멀티 채널 감지 기능은 충돌 회피와 수용력 증가를 위한 효과적인 방법일 수 있다. 그러나 더 나아가 트리 및 메쉬 토폴로지와 같은 멀티 홉 네트워크를 고비용의 멀티 채널 모듈로 구축한다면, 모든 장치들은 다양한 채널과 데이터 속도를 사용할 수 있으나 네트워크의 크기가 증가하면 할수록 네트워크 설치 비용이 급격히 증가한다. 다른 방법으로 저비용의 싱글 채널 모듈을 사용하여 LoRa 멀티 홉 네트워크를 구축할 경우, 확산 인자가 다르면 통신할 수 없는 LoRa 특성에 따라 네트워크 전체의 LoRa 장치들은 하나의 일치된 확산 인자를 사용할 것이므로, 네트워크의 모든 연결에서 동일한 속도로 데이터를 전송하게 되는바 네트워크 연결 상황에 따라 최적의 데이터 전송 속도를 보장할 수 없는 문제가 있다.
본 실시예는, 송신기로부터 전송된 데이터 패킷의 감지 여부에 따라 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작하고, CAD 모드를 기반으로 송신기의 송신 확산인자를 확인하기 위해 수신기의 확산인자를 제어하여 데이터 패킷의 프리앰블(Preamble)을 검사하며, 프리앰블을 검사할 수 있는 경우 송신 확산인자와 수신 확산인자가 동일한 것으로 간주하고 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신하는 적응형 확산인자 제어방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 통신채널의 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기반으로 송신기로부터 데이터 패킷을 감지하는 데이터 패킷 수신부; 상기 데이터 패킷의 감지 여부를 기반으로 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작시키는 CAD 모드 동작부; 기 설정된 상기 수신기의 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경하는 수신 확산인자 변경부; 상기 CAD 모드를 기반으로 상기 데이터 패킷을 검사하는 데이터 패킷 검사부; 및 상기 데이터 패킷의 검사 결과를 기반으로 상기 데이터 패킷을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치를 제공한다.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 통신채널의 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기반으로 송신기로부터 데이터 패킷을 감지하는 데이터 패킷 수신과정; 상기 데이터 패킷의 감지 여부를 기반으로 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작시키는 CAD 모드 동작과정; 상기 CAD 모드를 기반으로 상기 데이터 패킷을 검사하는 데이터 패킷 검사과정; 및 상기 데이터 패킷의 검사 결과를 기반으로 상기 데이터 패킷 또는 상기 수신기의 수신 확산인자를 제어하는 제어과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 송신기로부터 전송된 데이터 패킷의 감지 여부에 따라 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작하고, CAD 모드를 기반으로 송신기의 송신 확산인자를 확인하기 위해 수신기의 확산인자를 제어하여 데이터 패킷의 프리앰블(Preamble)을 검사하며, 프리앰블을 검사할 수 있는 경우 송신 확산인자와 수신 확산인자가 동일한 것으로 간주하고 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신하는 적응형 확산인자 제어방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 실시예에 의하면, 고가의 멀티 채널 칩을 사용하지 않고 저가의 싱글 채널 칩이 내장된 LoRa 모듈을 사용하여 효과적인 멀티 홉 네트워크를 구축할 수 있는바, 싱글 채널 모듈로 멀티 홉 네트워크를 구축하더라도 링크 별 최적의 데이터 전송 속도를 보장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치를 이용한 로라 네트워크 시스템을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 동작원리인 ASFC-P를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 동작원리인 ASFC-N를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치가 검사 알고리즘을 이용하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
본 실시예에서 '포함'이라는 용어는 명세서 상에 기재된 구성요소, 특징, 단계 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것이지, 하나 또는 복수 개의 구성요소나 다른 특징, 단계 또는 이들을 조합한 것의 존재 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 실시예에서 '확산인자'는 로라 네트워크 시스템 상에서 데이터 전송 속도와 통신 범위에 영향을 주는 값으로, 확산인자값이 증가할 수록 데이터 속도는 감소하고, 통신범위는 증가한다.
도 1은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치를 이용한 로라 네트워크 시스템을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 1을 참조하면, 로라 네트워크 시스템은 송신기(110), 적응형 확산인자 제어장치(120) 및 수신기(130)를 포함한다. 로라 네트워크 시스템에 포함된 구성요소는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
송신기(110)는 수신기(130)로 프리앰블(Preamble)과 알짜 데이터를 포함하는 데이터 패킷을 전송한다. 여기서 프리앰블은 네트워크 상에서 송신기(110)와 수신기(130) 간에 알짜 데이터의 전송 타이밍을 동기화하기 위해 사용되는 신호이다. 프리앰블은 송신기(110)와 수신기(130) 사이 뿐만 아니라 적어도 두 개 이상의 통신 시스템 간에서 사용될 수도 있다. 프리앰블은 수신기(130)가 송신기(110)의 확산인자(SF: Spreading Factor)를 확인하는데 이용된다. 프리앰블에 대해서는 도 3 및 도 4와 관련하여 후술한다.
데이터 패킷은 프리앰블 및 알짜 데이터를 포함한다. 한편, 데이터 패킷은 최적 확산인자 알림정보를 추가로 포함할 수 있다. 최적 확산인자 알림정보는 송신기(110)가 최적의 확산인자값을 수신기(130)에 알리기 위한 정보로, 송신기(110)와 수신기(130)는 최적 확산인자 알림정보를 이용하여 각각의 확산인자를 변경한다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 송신기(110)로부터 수신기(130)로 전송된 데이터 패킷을 감지한다. 보다 상세하게는, 적응형 확산인자 제어장치(120)는 데이터 패킷을 감지하기 위해 통신 채널의 수신 신호 강도 표시기(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 상시 모니터링한다. 수신 신호 강도 표시기에 표시된 수치는 통신 채널에서 불특정한 신호를 감지한 순간 높은 값으로 변하므로, 이를 기반으로 적응형 확산인자 제어장치(120)는 데이터 패킷을 감지할 수 있다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 데이터 패킷을 감지한 경우, 수신기(130)를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작시킨다. 여기서 CAD 모드는 데이터 패킷의 프리앰블을 감지하기 위한 기능으로, 수신기(130)의 확산인자인 수신 확산인자와 송신기(110)의 확산인자인 송신 확산인자가 동일한 경우에만 프리앰블을 감지할 수 있다. 즉, 송수신기(110, 130)의 확산인자가 서로 동일한 경우에 프리앰블을 감지할 수 있으므로, CAD 모드에서 프리앰블을 감지하였다면 송수신기(110, 130)의 확산인자가 동일한 것을 의미한다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 CAD 모드를 기반으로 프리앰블을 검사하여 송신기(110)의 송신 확산인자를 확인한다. 예컨대, 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경하고, 최대값 또는 최소값으로부터 순차적으로 프리앰블을 검사하여 송신 확산인자를 확인한다(ASFC-P, Adaptive Spreading Factor Control with Preamble Detection). ASFC-P에 대해서는 도 3과 관련하여 후술한다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 송신기(110)로부터 최적 확산인자 알림정보를 감지한 경우 송신 확산인자 및 수신 확산인자를 최적 확산인자로 변경한다(ASFC-N, Adaptive Spreading Factor Control with Notification). ADSC-N에 대해서는 도 4와 관련하여 후술한다.
따라서 적응형 확산인자 제어장치(120)는 싱글 채널 모듈로 멀티 홉 네트워크를 구축한 경우 송수신기(110, 130)의 확산인자를 제어하여 최적의 데이터 전송속도를 제공할 수 있다.
도 1에서 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신기(130) 내부에 탑재된 장치인 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 독립된 하나의 통신 모듈의 형태로 구현될 수 있다.
수신기(130)는 적응형 확산인자 제어장치(120)의 제어에 따라 수신 확산인자를 변경한다. 수신기(130)는 변경된 확신인자를 기반으로 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신한다.
송신기(110) 및 수신기(130)는 기기 간에 네트워크를 기반으로 통신을 수행하는 통신 단말기일 수 있다. 여기서 통신 단말기는 사용자의 조작 또는 명령에 따라 네트워크를 경유하여 데이터를 송수신하는 전자 하드웨어 기기를 의미한다. 통신 단말기는 태블릿 PC(Tablet PC), 랩톱(Laptop), 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 스마트폰(Smart Phone), 개인휴대용 정보단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 및 사물인터넷 디바이스 등 중 어느 하나일 수 있다.
네트워크는 LoRa 표준의 물리 계층 위에 새로운 데이터 링크 계층을 정의하여 네트워크 서버와 엔드디바이스 사이의 스타 토폴로지 네트워크를 구현한 LoRaWAN 네트워크를 의미하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network) 등의 폐쇄형 네트워크, 인터넷(Internet)과 같은 개방형 네트워크뿐만 아니라, CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), GSM(Global System for Mobile Communications), LTE(Long Term Evolution), EPC(Evolved Packet Core), 5 G 등의 네트워크와 향후 구현될 차세대 네트워크 및 클라우드 컴퓨팅 네트워크를 통칭하는 것으로 이해되어야 한다.
도 2는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 구조를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)는 데이터 패킷 수신부(210), CAD 모드 동작부(220), 수신 확산인자 변경부(230), 데이터 패킷 검사부(240), 제어부(250), 알고리즘 생성부(260) 및 알짜 데이터 수신부(270)를 포함한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)의 구성요소는 일 실시예에 따른 것으로 본 실시예를 재현하는데 필수적인 구성요소는 아니고, 일부 구성요소가 추가되거나 변경 또는 삭제될 수 있다.
데이터 패킷 수신부(210)는 통신채널의 RSSI를 기반으로 송신기(110)로부터 수신기(130)로 전송된 데이터 패킷을 감지한다. 보다 상세하게는, 데이터 패킷 수신부(210)는 통신채널의 RSSI에 표시된 값이 급증하는 순간 데이터 패킷이 감지된 것으로 판단한다.
데이터 패킷 수신부(210)는 무선 통신을 이용하여 송수신기(110, 130)와 데이터를 송수신하기 위한 모듈로 구현될 수 있으며, 본 실시예에 따른 데이터 패킷 수신부(210)는 송신기(110)로부터 프리앰블과 알짜 데이터를 포함하는 데이터 패킷을 수신한다. 한편, 데이터 패킷 수신부(210)는 최적 확산인자 알림정보가 데이터 패킷에 포함된 경우, 최적 확산인자 알림정보를 수신하였음을 수신 확산인자 변경부(230)로 통지한다.
CAD 모드 동작부(220)는 데이터 패킷의 감지 여부를 기반으로 수신기(130)를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작하도록 제어한다. CAD 모드는 데이터 패킷의 프리앰블 구간에서 송신기(110)의 확산인자를 확인하기 위한 모드를 의미한다.
CAD 모드가 송신 확산인자를 확인하기 위해서는 데이터 패킷의 프리앰블을 감지해야 하는데, 프리앰블을 감지하기 위해서는 송신 확산인자가 수신 확산인자와 동일한 경우에만 가능하다. 즉, CAD 모드가 프리앰블을 감지하여 송신 확산인자를 검사할 수 있는 경우, 송신 확산인자와 수신 확산인자는 동일한 값이라고 판단될 수 있다.
수신 확산인자 변경부(230)는 기 설정된 수신기(130)의 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경한다. 이는 수신기(130)의 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경하여 확산인자 값을 순차적으로 증가 또는 감소시켜 검사대상이 되는 확산인자 값을 누락하지 않기 위함이다. 한편, 확산인자는 최소값으로 7, 최대값으로 12를 갖는다.
수신 확산인자 변경부(230)는 후술할 알고리즘 생성부(260)에서 수신 확산인자가 최대값 또는 최소값에 해당하지 않는 것으로 확인한 경우, 기 생성된 감소 알고리즘 또는 증가 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 변경한다. 예컨대, 수신 확산인자 변경부(230)는 감소 알고리즘을 기반으로 최대값 12부터 최소값 7까지 순차적으로 수신 확산인자를 변경한다. 또한, 수신 확산인자 변경부(230)는 증가 알고리즘을 기반으로 최소값 7부터 최대값 12까지 순차적으로 수신 확산인자를 변경한다.
수신 확산인자 변경부(230)는 송신기(110)로부터 데이터 패킷에 포함된 최적 확산인자 알림정보를 수신하는 경우, 송신기(110)로 최적 확산인자 알림정보를 수신하였음을 통지한다. 송신기(110)는 수신 확산인자 변경부(230)로부터 수신 통지를 받고, 기 설정된 송신 확산인자를 최적 확산인자로 변경한다. 한편, 수신 확산인자 변경부(230)는 송신기(110)로부터 데이터 패킷에 포함된 최적 확산인자 알림정보를 수신하는 경우, 기 설정된 수신 확산인자를 최적 확산인자로 변경한다. 따라서, 송신기(110)와 수신기(130)는 모두 확산인자를 최적 확산인자로 변경하여 원활히 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
데이터 패킷 검사부(240)는 CAD 모드를 기반으로 데이터 패킷에 포함된 프리앰블(Preamble)의 검사 가능 여부를 확인한다. 전술한 바와 같이, 데이터 패킷 검사부(240)에서 프리앰블을 검사할 수 있는 경우, 송수신기(110, 130)의 확산인자가 동일한 것으로 판단할 수 있다.
데이터 패킷 검사부(240)는 프리앰블 검사시간이 기 설정된 임계시간을 초과한 경우 프리앰블을 검사할 수 없는 것으로 판단하고, 프리앰블의 검사 결과를 제어부(250)로 전송한다. 데이터 패킷 검사부(240)는 임계시간을 기반으로 프리앰블의 검사 여부를 판단하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(250)는 데이터 패킷의 검사 결과를 기반으로 데이터 패킷을 제어한다. 보다 상세하게는, 제어부(250)는 데이터 패킷 검사부(240)가 프리앰블을 검사할 수 있는 경우, 알짜 데이터를 수신하기 위한 데이터 수신 제어정보를 알짜 데이터 수신부(270)로 전송하고, 데이터 패킷 검사부(240)가 프리앰블을 검사할 수 없는 경우, 검사 알고리즘을 생성하기 위한 알고리즘 생성 제어정보를 알고리즘 생성부(260)로 전송한다.
알고리즘 생성부(260)는 제어부(250)의 알고리즘 생성 제어정보에 따라 수신 확산인자를 확인하고, 수신 확산인자의 최대값 또는 최소값에 따라 데이터 패킷의 검사 알고리즘을 생성하여 수신 확산인자 변경부(230)로 전송한다. 검사 알고리즘은 수신 확산인자의 최대값으로부터 순차적으로 감소하는 감소 알고리즘 및 최소값으로부터 순차적으로 증가하는 증가 알고리즘을 포함한다.
보다 상세하게는, 알고리즘 생성부(260)는 수신 확산인자가 최대값인 경우, 데이터 패킷 검사부(240)가 프리앰블을 검사할 수 있을 때까지 수신 확산인자의 값을 1씩 감소하여 프리앰블의 검사를 반복하는 감소 알고리즘을 생성한다. 또한, 알고리즘 생성부(260)는 수신 확산인자가 최소값인 경우, 데이터 패킷 검사부(240)가 프리앰블을 검사할 수 있을 때까지 수신 확산인자의 값을 1씩 증가하여 프리앰블의 검사를 반복하는 증가 알고리즘을 생성한다.
알고리즘 생성부(260)는 기 생성한 검사 알고리즘이 존재하는 경우, 제어부(250)로부터 제어정보를 수신하면 수신 확산인자 변경부(230)가 검사 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 변경하도록 제어부(250)의 알고리즘 생성 제어정보를 전달한다. 수신 확산인자 변경부(230)는 알고리즘 생성부(260)로부터 알고리즘 생성 제어정보를 전달받으면, 이를 기 생성된 검사 알고리즘을 이용하여 수신 확산인자를 변경하라는 메시지로 판단하고, 기 존재하는 검사 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 변경한다.
알짜 데이터 수신부(270)는 제어부(250)의 데이터 수신 제어정보에 따라 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신한다. 데이터 패킷은 알짜 데이터 앞에 붙어 송신기(110)의 확산인자를 파악하기 위한 프리앰블과 전송하고자 하는 내용이 담긴 알짜 데이터를 포함한다. 데이터 패킷은 경우에 따라 최적 확산인자 알림정보를 추가로 포함할 수도 있다.
싱글 채널 로라 장치가 프레임을 전송할 때, 기존의 단일 확산인자를 사용하는 방법과 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)를 사용하는 ToA(Time on Air)를 계산하면 데이터 전달 지연 시간을 계산할 수 있다. 로라 모뎀 계산 도구를 이용하여 대역폭 500kHz, CR(Coding Rate) 4/5, 프리앰블 길이 6 심볼, 헤더 및 CRC(Cyclical Redundancy Check) 사용으로 설정한 후 계산한 ToA(ms)는 [표 1]과 같다.
Figure pat00001
[표 1]을 참조하면 6심볼의 프리앰블 길이와 100byte의 페이로드 크기로 구성된 패킷을 단일 확산인자 12 네트워크에서 전송했을 때의 ToA는 845.8ms이다. 반면, 동일한 패킷을 확산인자 9 네트워크에서 전송했을 때의 ToA는 136.4ms이다. 따라서, 사용자는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)를 이용하면 단일 확산인자를 이용하는 경우보다 더 빠르게 데이터를 송수신할 수 있다.
도 3은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 동작원리인 ASFC-P를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 송신기(110)의 송신 확산인자는 9이고, 수신기(130)의 수신 확산인자는 12이다. 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)는 송신기(110)로부터 전송된 프리앰블을 에너지 디텍션(Energy Detection)으로 감지한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자를 최소값인 7로 변경한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자 7로 프리앰블을 감지하고, 감지되지 않는 경우 검사 알고리즘으로서 증가 알고리즘을 생성한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 증가 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 8로 변경하여 프리앰블을 감지한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자 8로 프리앰블을 감지하고, 감지되지 않는 경우 기 생성된 증가 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 9로 변경하여 프리앰블을 감지한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자 9로 프리앰블을 감지하고, 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신한다. 즉, ASFC-P는 송수신기(110, 130)에 기 설정된 확산인자 값이 서로 다른 경우에 사용할 수 있는 방법이다.
도 4는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치의 동작원리인 ASFC-N를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 송신 확산인자 및 수신 확산인자는 모두 12이고, 최적 확산인자는 9이다. 송신기(110)는 최적 확산인자 알림정보를 포함한 데이터 패킷을 수신기(130)로 전송한다. 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)는 최적 확산인자 알림정보를 감지하고, 송신기(110)에 최적 확산인자 알림정보를 감지하였음을 통지한다. 송수신기(110, 130)는 최적 확산인자 9로 변경하고, 알짜 데이터를 수신한 뒤, 다시 기 설정된 확산인자 12로 변경된다. ASFC-N은 ASFC-P와 달리 기 설정된 확산인자 12로 데이터를 송수신해도 문제되지 않으나, 최적 확산인자로 동시에 변경하여 데이터를 송수신함으로써 보다 빠른 데이터 송수신을 지원할 수 있다.
도 5는 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 적응형 확산인자 제어장치(120)는 송신기(110)로부터 프리앰블 및 알짜 데이터를 포함하는 데이터 패킷을 수신 대기한다(S502). 적응형 확산인자 제어장치(120)는 RSSI를 기반으로 데이터 패킷을 감지한다(S504).
적응형 확산인자 제어장치(120)는 데이터 패킷을 감지한 경우, 수신기(130)를 CAD 모드로 동작하도록 제어한다(S506). 단계 S506에서 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신기(130)를 CAD 모드로 동작하도록 하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 데이터 패킷에 포함된 프리앰블을 감지하기 위한 다른 모드도 이용할 수 있다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 단말기의 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경한다(S508). 단계 S508에서 적응형 확산인자 제어장치(120)는 최적 확산인자 알림정보를 수신한 경우, 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값이 아니라 최적 확산인자로 변경할 수도 있다.
적응형 확산인자 제어장치(120)는 CAD 모드를 기반으로 데이터 패킷에 포함된 프리앰블 구간을 검사한다(S510). 적응형 확산인자 제어장치(120)는 프리앰블을 감지하는 경우(S512), 송신 확산인자와 수신 확산인자가 동일한 것으로 판단하고, 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신한다(S516).
적응형 확산인자 제어장치(120)는 프리앰블 감지를 하지 못한 경우(S512), 검사 알고리즘을 생성하고 검사 알고리즘에 따라 수신 확산인자를 변경한다(S514).
도 5에서는 단계 S502 내지 단계 S514를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 5에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 6은 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치가 검사 알고리즘을 이용하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자의 최대값 또는 최소값을 확인한다(S602).
적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자가 최대값 또는 최소값에 해당하는 경우(S604), 프리앰블을 검사하기 위한 검사 알고리즘을 생성한다(S606). 단계 S606에서 검사 알고리즘은 전술한 바와 같이 증가 알고리즘 또는 감소 알고리즘을 포함한다. 적응형 확산인자 제어장치(120)는 단계 S606에서 생성한 검사 알고리즘에 따라 수신 확산인자를 변경한다(S608).
적응형 확산인자 제어장치(120)는 수신 확산인자가 최대값 또는 최소값에 해당하지 않는 경우(S604), 기 생성된 검사 알고리즘을 기반으로 수신 확산인자를 변경한다(S610).
도 6에서는 단계 S602 내지 단계 S610을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 6에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 6은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 송신기 120: 적응형 확산인자 제어장치
130: 수신기 210: 데이터 패킷 수신부
220: CAD 모드 동작부 230: 수신 확산인자 변경부
240: 데이터 패킷 검사부 250: 제어부
260: 알고리즘 생성부 270: 알짜 데이터 수신부

Claims (10)

  1. 통신채널의 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기반으로 송신기로부터 데이터 패킷을 감지하는 데이터 패킷 수신부;
    상기 데이터 패킷의 감지 여부를 기반으로 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작시키는 CAD 모드 동작부;
    기 설정된 상기 수신기의 수신 확산인자를 최대값 또는 최소값으로 변경하는 수신 확산인자 변경부;
    상기 CAD 모드를 기반으로 상기 데이터 패킷을 검사하는 데이터 패킷 검사부; 및
    상기 데이터 패킷의 검사 결과를 기반으로 상기 데이터 패킷을 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신하는 알짜 데이터 수신부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 수신 확산인자를 확인하고, 상기 수신 확산인자의 최대값 또는 최소값에 따라 상기 데이터 패킷의 검사 알고리즘을 생성하여 상기 수신 확산인자 변경부로 전송하는 알고리즘 생성부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷 검사부는,
    상기 CAD 모드를 기반으로 상기 데이터 패킷에 포함된 프리앰블(Preamble)의 검사 가능 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 데이터 패킷 검사부는,
    상기 프리앰블 검사시간이 기 설정된 임계시간을 초과한 경우 상기 프리앰블을 검사할 수 없는 것으로 판단하고, 상기 프리앰블의 검사 결과를 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 데이터 패킷 검사부가 상기 프리앰블을 검사할 수 있는 경우, 상기 알짜 데이터를 수신하기 위한 제어정보를 상기 알짜 데이터 수신부로 전송하고,
    상기 데이터 패킷 검사부가 상기 프리앰블을 검사할 수 없는 경우, 상기 검사 알고리즘을 생성하기 위한 제어정보를 상기 알고리즘 생성부로 전송하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 알고리즘 생성부는,
    상기 수신 확산인자가 최대값인 경우, 상기 데이터 패킷 검사부가 상기 프리앰블을 검사할 수 있을 때까지 상기 수신 확산인자의 값을 1씩 감소하여 상기 프리앰블의 검사를 반복하는 감소 알고리즘을 생성하고,
    상기 수신 확산인자가 최소값인 경우, 상기 데이터 패킷 검사부가 상기 프리앰블을 검사할 수 있을 때까지 상기 수신 확산인자의 값을 1씩 증가하여 상기 프리앰블의 검사를 반복하는 증가 알고리즘을 생성하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 수신 확산인자 변경부는,
    상기 알고리즘 생성부에서 상기 수신 확산인자가 최대값 또는 최소값에 해당하지 않는 것으로 확인한 경우, 기 생성된 상기 감소 알고리즘 또는 상기 증가 알고리즘을 기반으로 상기 수신 확산인자를 변경하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신 확산인자 변경부는,
    송신기로부터 데이터 패킷에 포함된 최적 확산인자 알림정보를 수신하는 경우, 기 설정된 수신 확산인자를 최적 확산인자로 변경하고, 상기 송신기에 상기 최적 확산인자 알림정보의 수신을 통지하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어장치.
  9. 통신채널의 RSSI(Received Signal Strength Indicator)를 기반으로 송신기로부터 데이터 패킷을 감지하는 데이터 패킷 수신과정;
    상기 데이터 패킷의 감지 여부를 기반으로 수신기를 CAD(Channel Activity Detection) 모드로 동작시키는 CAD 모드 동작과정;
    상기 CAD 모드를 기반으로 상기 데이터 패킷을 검사하는 데이터 패킷 검사과정; 및
    상기 데이터 패킷의 검사 결과를 기반으로 상기 데이터 패킷 또는 상기 수신기의 수신 확산인자를 제어하는 제어과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어정보에 따라 상기 데이터 패킷에 포함된 알짜 데이터를 수신하는 알짜 데이터 수신과정; 및
    상기 제어부의 제어정보에 따라 상기 수신 확산인자의 값을 증가 또는 감소하여 상기 데이터 패킷 검사부로 전송하는 수신 확산인자 전송과정
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응형 확산인자 제어방법.
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