KR20210001940A - 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 톤 신호 수신 방법 및 장치 - Google Patents

동기식 무선 분산 통신 시스템에서 톤 신호 수신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

동기식(synchronous) TDMA(time division multiplexing access) 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 제1 단말의 동작 방법은, 정보 톤 채널(tone channel)의 프레임(frame) 중 제1 부슬롯의 위치를 설정하는 단계; 슬립(sleep) 상태의 상기 제1 단말이 상기 제1 부슬롯에서, 제2 단말로부터 전송되는 제1 정보 톤 신호(tone signal)를 검출하는 단계; 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 상태를 슬립 상태로 유지하고, 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 제1 단말의 상태를 웨이크업(wake up) 상태로 천이하는 단계; 및 상기 웨이크업 상태로 천이한 상기 제1 단말이 미리 설정된 데이터 채널을 통해 상기 제2 단말과 데이터 신호를 송수신하는 단계를 포함하는, 제1 단말의 동작 방법.

Description

동기식 무선 분산 통신 시스템에서 톤 신호 수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR RECEIVING TONE SIGNAL IN SYNCHRONOUS DISTRIBUTED WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS}
본 발명은 동기식 TDMA(time division multiplexing access)를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서의 단말의 동작에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 정보 톤 신호의 수신 설정을 이용한 단말의 소모 전력 절감 방법을 기술한다.
동기식 무선 분산 통신 네트워크는 단말 간 직접 통신 시스템의 한 유형으로, 하나의 단말로부터의 신호는 기지국을 거치지 않고 다른 단말로 직접 전송될 수 있다. 따라서, 동기식 무선 분산 통신 네트워크는 기지국을 포함하지 않을 수 있으며, 동기식 무선 분산 통신 네트워크의 단말들은 기지국의 제어 서비스에 의존하지 않을 수 있다. 따라서 동기식 무선 분산 통신 네트워크를 통해 통신 서비스를 제공하는 경우, 사용자들의 비용 부담은 감소할 수 있다.
동기식 무선 분산 통신 방식은 드론 간 직접 통신, 차량 간 직접 통신, 스마트폰 간 직접 통신, 스마트폰과 사물과의 직접 통신 등과 같이 다양한 분야에 광범위하게 활용될 수 있는 차세대 통신 방식일 수 있다. 동기식 무선 분산 통신 시스템의 일 실시예는, TTAK.KO-06.0484의 규격에 따른 무인 비행 장치(예를 들어, 25kg 이하의 드론) 간의 통신 시스템일 수 있으며, 국제 표준인 ISO/IEC JTC 1/SC 6의 규격에 따른 LADAN(low altitude drone area network)일 수 있다.
일반적으로 LTE와 같은 중앙 제어 방식의 통신은 기지국이 모든 자원을 할당하고 통제한다. 또한, 단말의 슬립 모드 동작도 기지국에 의하여 관리된다. 단말의 이동 통신 모뎀은 기지국의 신호를 간간이 수신하면서, 채널 중 미리 설정된 위치에서 페이징 신호를 수신하고, 웨이크업 상태로 천이하는 퀵 페이징(quick paging) 동작을 수행할 수 있다. 다만, 동기식 무선 분산 통신 네트워크에서는 기지국(제어국)이 존재하지 않아서, 단말들은 스스로 무선 통신 자원을 할당하고 점유해야 하며, 스스로 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이해야 한다.
본 발명은 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 LTE 와 같은 중앙 제어 방식에서 사용되는 퀵 페이징과 유사한 파워 절감 방법을 기술한다. 구체적으로, 본 발명은 정보 톤 수신 설정을 이용한 분산 단말의 파워 절감 동작에 대한 방법을 기술한다. 본 발명이 스마트 폰에 적용되는 경우, 스마트 폰은 LTE 등의 이동통신 모뎀 이외에도 동기식 무선 분산 통신 모뎀을 함께 장착하고 있다는 가정을 하고 있다. 스마트 폰은 LTE 통신 모뎀의 슬립 모드를 수행하는 것 이외에도 독립적으로 동기식 무선 분산 통신 모뎀의 슬립 모드를 추가적으로 수행해야 배터리 소모를 줄일 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 정보 톤 채널을 이용하여 전력 소모를 효과적으로 낮출 수 있는 동기식 TDMA(time division multiple access) 방식을 사용하는 무선 분산 단말의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 동기식(synchronous) TDMA(time division multiplexing access) 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 제1 단말의 동작 방법은, 정보 톤 채널(tone channel)의 프레임(frame) 중 제1 부슬롯의 위치를 설정하는 단계; 슬립(sleep) 상태의 상기 제1 단말이 상기 제1 부슬롯에서, 제2 단말로부터의 제1 정보 톤 신호(tone signal)를 검출하는 단계; 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 상태를 슬립 상태로 유지하고, 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 제1 단말의 상태를 웨이크업(wake up) 상태로 천이하는 단계; 및 상기 웨이크업 상태로 천이한 상기 제1 단말이 미리 설정된 데이터 채널을 통해 상기 제2 단말과 데이터 신호를 송수신하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 정보 톤 채널은, 상기 프레임을 구성하는 부슬롯들 각각에 미리 설정된 의미가 매핑되어 있는 톤 채널이고, 상기 데이터 채널과는 중심 주파수가 다른 채널일 수 있다.
여기서, 상기 제1 부슬롯의 위치는, 상기 제1 단말의 식별 정보를 기초로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 부슬롯의 위치는, 상기 정보 톤 채널에서 상기 정보 톤 신호가 송수신되는 시각 정보를 더 반영하여 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 부슬롯의 위치는, 동기식 TDMA 를 사용하는 상기 무선 분산 통신 시스템에 의해 미리 설정된 위치를 기초로 설정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 부슬롯에서 상기 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 정보 톤 채널에서 미리 설정된 제2 부슬롯을 통해 제2 정보 톤 신호를 상기 제2 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 동기식 TDMA(time division multiplexing access) 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 제1 단말은, 프로세서(processor); 상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 및 상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며, 상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 단말이, 정보 톤 채널(tone channel)의 프레임(frame) 중 제1 부슬롯의 위치를 설정하고; 슬립(sleep) 상태의 상기 제1 단말이 상기 제1 부슬롯에서, 제2 단말로부터의 제1 정보 톤 신호(tone signal)를 검출하고; 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 상태를 슬립 상태로 유지하고, 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 제1 단말의 상태를 웨이크업(wake up) 상태로 천이하고; 그리고, 상기 웨이크업 상태로 천이한 상기 제1 단말이 미리 설정된 데이터 채널을 통해 상기 제2 단말과 데이터 신호를 송수신하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 정보 톤 채널은, 상기 프레임을 구성하는 부슬롯들 각각에 미리 설정된 의미가 매핑되어 있는 톤 채널이고, 상기 데이터 채널과는 중심 주파수가 다른 채널일 수 있다.
여기서, 상기 명령들은, 상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 상기 제1 단말의 식별 정보를 기초로 설정하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 명령들은, 상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 상기 정보 톤 채널에서 상기 정보 톤 신호가 송수신되는 시각 정보를 더 반영하여 설정하는 것을 야기하도록 동작할 수 있다.
여기서, 상기 명령들은, 상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 동기식 TDMA 를 사용하는 상기 무선 분산 통신 시스템에 의해 미리 설정된 위치를 기초로 설정할 수 있다.
여기서, 상기 명령들은, 상기 제1 부슬롯에서 상기 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 정보 톤 채널에서 미리 설정된 제2 부슬롯을 통해 제2 정보 톤 신호를 상기 제2 단말로 전송하는 것을 야기하도록 더 동작할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 동기식 TDMA(time division multiple access) 방식을 사용하는 무선 분산 단말은 프레임을 구성하는 각 슬롯들 혹은 각 부슬롯들에 서로 다른 의미가 부여된 정보 톤 신호를 송수신하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 동기식 TDMA 방식을 사용하는 단말은 단말의 식별 정보를 기초로 부슬롯의 위치(번호)을 설정하고, 설정된 부슬롯 위치에서 정보 톤 신호가 검출될 때만 웨이크업 상태로 천이하며, 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 슬립 상태를 유지하여 전력을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 1은 통신 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 3(a)는 동기식 TDMA(time division multiple access) 프레임의 구조의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3(b)는 동기식 TDMA 채널 대역의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4는 무선 통신 네트워크에서 동기식 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말을 웨이크업하는 동작의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 5는 무선 통신 네트워크에서 동기식 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말을 웨이크업하는 동작의 제2 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6은 무선 통신 네트워크에서 동기식 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말을 웨이크업하는 동작의 제3 실시예를 도시한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 통신 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 통신 네트워크는 제1 단말(user equipment)(110) 및 제2 단말(210)을 포함할 수 있다. 도 1의 통신 네트워크는 동기식 무선 분산 통신 네트워크일 수 있다. 도 1의 동기식 무선 분산 통신 네트워크는 별도의 기지국(base station)을 포함하지 않을 수 있다. 즉, 동기식 무선 분산 통신 네트워크의 단말들은 기지국의 제어 서비스에 의존하지 않을 수 있다.
제1 단말(110)은 제2 단말(210)로 전송할 프레임이 존재하는 경우 해당 프레임을 제2 단말(210)에 직접 전송할 수 있고, 제2 단말(210)로부터 프레임을 직접 수신할 수 있다. 즉, 제1 단말 (110) 및 제2 단말(210)은 단말 간 직접(device to device, D2D) 통신을 통해 프레임을 송수신할 수 있다.
앞서 설명된 통신 네트워크를 구성하는 통신 노드(예를 들어, 단말 등)는 TDMA(time division multiple access) 기반의 통신 프로토콜 등을 지원할 수 있다.
통신 노드 중에서 단말은 터미널(terminal), 액세스 터미널(access terminal), 모바일 터미널(mobile terminal), 스테이션(station), 모바일 스테이션(mobile station), 노드(node), 다바이스(device) 등으로 지칭될 수 있다. 통신 노드는 다음과 같은 구조를 가질 수 있다.
도 2는 통신 시스템을 구성하는 통신 노드의 일 실시예를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 통신 노드(200)는 적어도 하나의 프로세서(210), 메모리(220) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(230)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(200)는 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250), 저장 장치(260) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(270)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. 다만, 통신 노드(200)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(270)가 아니라, 프로세서(210)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(210)는 메모리(220), 송수신 장치(230), 입력 인터페이스 장치(240), 출력 인터페이스 장치(250) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.
프로세서(210)는 메모리(220) 및 저장 장치(260) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(210)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(220) 및 저장 장치(260) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(220)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
본 발명은 동기식 TDMA를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 동작하는 것을 가정하며, 예를 들어 데이터 채널과 톤 채널이 함께 존재하는 통신 시스템에서 동작하는 것을 가정한다. 데이터 채널과 톤 채널은 중심 주파수가 다르며, 따라서 일반적인 하드웨어들을 통해 구현하는 경우, 각 채널 별로 독립적인 RF 모듈이 필요하다. 톤 채널은 경쟁 톤 채널과 정보 톤 채널과 깨움 톤 채널과 혼합 톤 채널의 네 종류로 구성될 수 있다. 본 발명은 정보 톤 채널 혹은 혼합 톤 채널 혹은 경쟁 톤 채널에서 활용될 수 있다. 단, 네 가지 타입의 톤 채널 모두 톤 채널의 일부 슬롯 구간이 정보 톤 슬롯으로 구성되어 있어야 본 발명의 적용이 가능하다.
동기식 무선 분산 통신 모뎀은 예를 들어, 스마트 폰에 장착될 수 있다. 이 경우, 스마트 폰은 자신의 이동 통신 모뎀에 대한 슬립 모드 동작을 수행하여 배터리 소모를 줄인다. 이와 동시에 동기식 무선 분산 통신 모뎀도 본 발명이 제안하는 슬립 모드를 수행하여 배터리 소모를 줄일 수 있다.
도 3(a)는 동기식 TDMA(time division multiple access) 프레임의 구조의 일 실시예를 도시한 개념도이고, 도 3(b)는 동기식 TDMA 채널 대역의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3(a) 내지 도 3(b)을 참조하면, 동기식 무선 분산 통신 네트워크의 단말들은 데이터 채널, 경쟁 톤 채널 및 정보 톤 채널을 통해 다른 단말과의 통신을 수행할 수 있다. 데이터 채널과 경쟁 톤 채널은 서로 매핑될 수 있다. 즉, TDMA를 사용하는 동기식 무선 분산 통신 시스템에서 단말들은 데이터 채널에 맵핑된 경쟁 톤 채널 상에서 전송 기회를 획득하기 위한 경쟁을 수행할 수 있으며, 경쟁 톤 채널에 맵핑된 데이터 채널을 통해 데이터 신호를 전송할 수 있다, 그리고 정보 톤 채널은 데이터 채널 및 경쟁 톤 채널과 독립적으로 별도의 정보를 전송하기 위한 채널일 수 있다. 즉, 정보 톤 채널의 슬롯 및/또는 부슬롯은 미리 설정된 의미와 매핑될 수 있으며, 서로 다른 슬롯 및/또는 부슬롯을 통해 전송되는 톤 신호는 서로 다른 의미를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시간 도메인에서 데이터 채널과 톤 채널의 한 TDMA 프레임의 길이는 1초일 수 있다. TDMA의 프레임은 500 개의 슬롯으로 구성될 수 있다. 그리고 톤 채널의 한 슬롯은 다시 40개의 부슬롯을 더 포함할 수 있고, 정보 톤 채널과 경쟁 톤 채널은 공통된 프레임과 슬롯 구조를 가진다고 가정한다. 따라서, 하나의 슬롯의 시간 길이는 2ms 일 수 있으며, 하나의 부슬롯의 시간 길이는 50us 일 수 있다. 하나의 톤 부슬롯은 신호를 전송하는 구간과 보호 구간으로 구성될 수 있는데, 예를 들면, 도 3의 톤 부슬롯 중 신호 전송 구간은 40us 일 수 있다. 정보 톤 채널의 하나의 부슬롯을 통해 전송되는 신호를 아래에서'정보 톤 신호’로 지칭할 수 있다. 도 3(a)를 참조하면, 데이터 채널 및 데이터 채널과 맵핑된 경쟁 톤 채널이 존재할 수 있다. 그리고, 본 발명에 사용되는 정보 톤 채널이 존재할 수 있다. 도 3(b)는 주파수 영역에서의 톤 채널들과 데이터 채널을 도시한 것이다.
톤 신호를 생성하는 단말은 별도의 부호화/복호화 과정을 거치지 않고 톤 신호를 생성할 수 있다. 따라서 톤 신호를 검출하는 단말은 간단한 구성의 하드웨어를 이용하여 톤 신호를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말은 고유의 의미를 갖는 톤 신호인 정보 톤 신호를 송수신함으로써, 소모하는 전력을 절감할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동기식 무선 분산 통신 모뎀을 장착한 단말(예를 들어, 스마트 폰 등)은 평상시에 슬립 상태를 유지할 수 있다. 일반적으로 단말들 각각은 이동 통신 모뎀을 포함할 수 있으며, 이동 통신 모뎀은 기지국에 의하여 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다. 그러나, 동기식 무선 분산 통신 모뎀은 기지국(제어국)과 상관없이 동작하기 때문에 기지국에 의해 웨이크업 되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는, 한 스마트 폰에 장착된 동기식 무선 분산 통신 모뎀을 다른 스마트 폰에 장착된 동기식 무선 부산 통신 모뎀이 깨우는 것을 기술한다. 단말은 슬립 모드로 동작하여, 동기식 무선 분산 통신 모뎀이 지속적으로 데이터 채널에 대한 복조 작업을 수행하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말의 전력 소모를 최소화하기 위해, 단말의 분산 통신 모뎀은 신호를 수신하지 않을 경우 슬립 상태를 유지할 수 있으며, 다른 단말로부터의 정보 톤 신호에 의해서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다. 다른 단말로부터의 정보 톤 신호에 의해서 웨이크업 상태로 천이하는 단말의 구체적인 동작은 아래에 설명된 바와 같을 수 있다.
도 4는 동기식 무선 분산 통신 네트워크에서 동기식 무선 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말의 동기식 무선 분산 통신 모뎀을 웨이크업하는 동작의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 통신 네트워크는 복수개의 단말들(410, 420)을 포함할 수 있다. 통신 네트워크의 단말들(410, 420)은 동기식 분산 통신 모뎀을 더 포함할 수 있다. 단말들(410, 420) 각각의 동기식 무선 분산 모뎀은 정보 톤 채널의 프레임에서 미리 설정된 구간을 제외한 나머지 구간에서 슬립 상태를 유지할 수 있다. 슬립 상태의 단말의 동기식 무선 분산 모뎀은 정보 톤 채널의 프레임 중에서 미리 설정된 구간인 하나의 부슬롯을 통해 다른 단말이 송신한 정보 톤 신호를 검출할 수 있다.
즉, 단말은 슬립 상태를 유지하면서, 정보 톤 채널의 프레임 중에서 미리 설정된 부슬롯을 통해서 정보 톤 신호를 검출할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 정보 톤 신호를 전송하는데 사용되는 부슬롯의 길이는 50 us일 수 있다. 따라서, 단말은 1초마다 1/20,000 초 동안만 웨이크업될 수 있다. 특히 단말은 정보 톤 신호를 복호하지 아니하고, 단순히 정보 톤 신호의 존재 유무만을 검출하기 때문에 매우 낮은 전력을 소모할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 단말(410)은 제2 단말(420)을 웨이크업시키기 위하여, 제2 단말(420)의 정보 톤 신호 수신 위치에서 정보 톤 신호를 송신할 수 있다. 제2 단말(420)은 미리 설정된 정보 톤 신호 수신 위치에서 제1 단말(410)로부터의 톤 신호를 검출할 수 있다. 제1 단말(410)로부터의 톤 신호를 검출한 제2 단말(420)은 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다. 도 4의 방식에 따르면, 동기식 무선 분산 모뎀을 포함하는 단말은 정보 톤 채널의 프레임 중에서 미리 설정된 구간을 제외한 구간 동안 슬립 상태를 유지하다가 미리 설정된 구간에서 톤 신호를 검출한 경우에만 웨이크업 상태로 천이할 수 있다.
다만, 제1 단말(410)은 제 2 단말(420)이 미리 설정한 정보 톤 부슬롯의 위치를 알지 못할 수 있다. 즉, 제1 단말(410)은 정보 톤 채널의 프레임에 포함된 20,000개의 부슬롯들 중에서 어떤 부슬롯을 통해 정보 톤 신호를 송신해야 할 지 알 수 없다. 설령, 웨이크업을 위한 정보 톤 부슬롯의 위치를 100 개로 제한한다고 해도, 문제는 여전히 발생할 수 있다. 따라서, 단말들(410, 420)은 정보 톤 채널의 프레임 중에서 단말의 고유한 식별 정보를 기초로 톤 신호를 수신할 부슬롯의 위치를 결정할 수 있다.
도 5는 동기식 무선 분산 통신에서 동기식 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말을 웨이크업하는 동작의 일 실시예를 도시한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 동기식 무선 분산 통신 네트워크는 복수개의 단말들(510, 520)을 포함할 수 있다. 동기식 무선 분산 통신 네트워크의 단말들(510, 520)은 동기식 분산 통신 모뎀을 포함할 수 있다.
제1 단말(510)은 제2 단말(520)과 식별 정보를 교환할 수 있다. 제1 단말(510)은 제2 단말(520)로부터 제2 단말(520)의 고유 식별 정보를 획득할 수 있다(S510). 본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말들(510, 520)은 스마트폰일 수 있으며 단말들(510, 520) 각각의 고유 식별 정보는 단말들(510, 520) 각각의 전화 번호일 수 있다. 즉, 식별 정보의 교환은 사람을 통해서 이루어질 수도 있다.
단말들(510, 520) 각각은 고유 식별 정보를 이용하여 정보 톤 채널의 프레임 중에서 정보 톤 신호를 송수신할 구간을 결정할 수 있다(S520). 즉, 제1 단말(510)은 제2 단말(520)로부터 획득한 고유 식별 정보를 이용하여 정보 톤 채널의 프레임 중에서 제2 단말(520)의 정보 톤 신호 수신 구간을 결정할 수 있다(S520). 제1 단말(510)은 제2 단말(520)의 정보 톤 신호 수신 구간을 통해 제2 단말(520)로 정보 톤 신호를 전송할 수 있다(S530).
슬립 상태를 유지하는 제2 단말(520)은 제2 단말(520)의 고유 식별 정보를 이용하여, 정보 톤 채널의 프레임 중에서 정보 톤 신호를 수신할 구간을 설정할 수 있다. 정보 톤 신호 수신 구간에서 제2 단말(520)은 제1 단말(510)로부터의 정보 톤 신호를 검출할 수 있다. 제1 단말(510)로부터의 정보 톤 신호를 수신한 제2 단말(520)은 동작 상태를 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다(S540).
따라서, 제1 단말(510)이 제2 단말(520)의 고유 식별 정보(예를 들어, 제2 단말(520)의 전화 번호 등)을 미리 알고 있는 경우, 제1 단말(510)은 제2 단말(520)의 미리 설정된 위치의 부슬롯에서 정보 톤 신호를 송신함으로써, 제2 단말(520)을 웨이크업시킬 수 있다.
제2 단말(520)에 정보 톤 신호를 전송한 제1 단말(510)은 미리 설정된 데이터 채널을 통해 데이터 신호를 제2 단말(520)에 전송할 수 있다(S550). 데이터 채널은, 도 3(b)에서 보이는 것과 같이, 정보 톤 채널과는 중심 주파수가 다른 별도의 채널일 수 있다. 그리고 웨이크업 된 제2 단말(520)은 데이터 채널을 통해 제1 단말(510)로부터 데이터 신호를 수신할 수 있다(S550). 제2 단말(520)은 제1 단말(510)로부터의 데이터 신호에 따른 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 정보 톤 채널의 프레임 중에서 톤 신호를 수신할 부슬롯의 위치를 단말의 고유 식별 정보를 기초로 설정하는 경우, 단말들(510, 520)은 동작 상태를 슬립 모드에서 웨이크업 모드로 천이할 수 있으며, 상대 동기식 무선 분산 단말과 연결될 수 있다.
정보 톤 채널의 프레임 중에서 정보 톤 신호를 수신할 부슬롯의 위치를 단말의 고유 식별 정보를 기초로 설정하는 단말들(510, 520)은, 정보 톤 신호의 송수신 시각 정보를 더 반영하여, 정보 톤 신호를 수신하는 위치를 설정할 수 있다.
예를 들어, 연, 월, 일, 시, 분, 초 등의 정보 톤 신호의 송수신 시각 정보를 이용하면, 제2 단말(520)은 매 1초의 프레임마다 정보 톤 신호를 수신할 부슬롯의 위치를 재설정할 수 있다. 따라서, 단말들(510, 520)은 정보 톤 신호를 송수신함에 있어 보안성을 확보할 수 있다. 또한 단말들(510, 520) 각각은 프레임마다 정보 톤 신호를 수신하는 위치를 재설정함으로써, 정보 톤 신호를 수신하는 위치들을 균등하게 분산시킬 수 있다. 프레임마다 정보 톤 신호를 송수신할 부슬롯의 위치를 재설정하더라도 제1 단말(510)은 이동 통신 번호와 현재 시간을 알고 있으면, 정보 톤 신호를 송수신할 부슬롯의 위치를 계산할 수 있다.
도 6은 무선 통신 네트워크에서 동기식 분산 통신 모뎀을 포함하는 단말이 다른 단말을 웨이크업하는 동작의 제3 실시예를 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 동기식 무선 분산 통신 네트워크는 복수개의 단말들을 포함할 수 있다. 통신 네트워크의 단말들은 동기식 분산 통신 모뎀을 포함할 수 있다. 도 6의 실시예는 사용자 단말(610)이 표류한 상황에서의 시나리오일 수 있다. 따라서, 통신 네트워크의 제1 단말은 사용자 단말(610)일 수 있으며, 통신 네트워크의 제2 단말은 구조용 단말(620)일 수 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 특수한 상황 하에서, 사용자 단말(610)은 정보 톤 신호를 송수신할 위치를 고정할 수 있다. 예를 들어, 바다에서 사용자가 표류하는 상황에서, 사용자 단말(610)의 배터리가 충분한 경우, 사용자 단말(610)은 채널의 프레임 중 고정된 위치의 부슬롯에서 전송하는 구조 톤 신호 및 사용자의 정보를 포함하는 데이터 신호인 구조 신호를 전송할 수 있다. 사용자 단말(610)은 톤 채널을 통해 구조 톤 신호를 전송할 수 있으며, 데이터 채널을 통해 구조 신호를 전송할 수 있다
다만, 사용자 단말(610)이 위치 정보를 포함하는 데이터 신호를 주기적으로 전송하는 경우, 사용자 단말(610)은 전력을 급격하게 소모할 수 있다. 따라서, 사용자 단말(610)의 배터리가 불충분한 경우, 사용자 단말(610)은 채널의 프레임 중 고정된 위치의 부슬롯에서 구조 톤 신호만을 전송하여, 전력 소모를 최소화할 수 있다. 이때, 사용자 단말(610)이 전송한 구조 톤 신호는 조난자의 위치를 탐색하기 위한 구조용 단말(620)(예를 들어, 구조용 드론 등)로 전송될 수 있다.
반면, 구조용 단말(620)은 채널의 프레임 중 고정된 위치의 부슬롯에서 정보 톤 신호의 일종인 탐색 톤 신호를 전송할 수 있다(S620). 탐색 톤 신호는 조난자의 사용자 단말(610)로 전송될 수 있다. 구조용 단말(620)은 구조 비행중에 지속적으로 정보 톤 채널의 미리 설정된 부슬롯을 통해 탐색 톤 신호를 전송할 수 있다. 또는, 구조용 단말(620)은 사용자 단말(610)로부터 구조 톤 신호를 수신한 시점으로부터 일정 시간 동안 정보 톤 채널의 미리 설정된 부슬롯을 통해 탐색 톤 신호를 전송할 수 있다.
따라서, 탐색 톤 신호를 이용하면, 사용자 단말(610)은 구조용 단말(620)로부터의 탐색 톤 신호를 검출하기 이전에는 슬립 상태를 유지할 수 있으며, 구조용 단말(620)로부터의 탐색 톤 신호를 검출한 이후에, 슬립 상태에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다.
슬립 상태 동안의 사용자 단말(610)은 구조 톤 신호를 전송하거나 전송하지 않을 수 있다. 슬립 상태 동안 구조 톤 신호를 전송하는 사용자 단말(610)은 탐색 톤 신호를 검출할 경우에만 추가적으로 일정 시간 동안 사용자의 정보를 포함하는 데이터 신호인 구조 신호를 전송할 수 있다.
반면, 슬립 상태 동안 사용자 단말(610)이 구조 톤 신호를 전송하지 않는 경우, 사용자 단말(610)은 구조용 단말(620)로부터 탐색 톤 신호를 검출한 경우에 한하여, 일정 시간 동안 사용자의 정보를 포함하는 데이터 신호인 구조 신호 및 구조 톤 신호를 전송할 수 있다.
이와 같이, 동기식 무선 분산 모뎀을 포함하는 사용자 단말(610)은 배터리를 아끼기 위해서 구조 톤 신호를 전송하는 동작 및 구조용 단말(620)로부터의 탐색 톤 신호를 수신하는 동작만을 수행할 수 있다. 그 외의 구간에서 단말은 슬립 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 사용자의 단말은 슬립 상태를 유지하여, 전력 소모를 최소화할 수 있다.
또한, 사용자 단말(610)은 구조용 단말(620)로부터의 탐색 톤 신호를 검출한 경우에 한하여, 위치 정보를 포함하는 데이터 신호를 구조용 단말(620)에 전송함으로써(S630), 지속적인 데이터 신호 전송으로 인한 불필요한 전력 소모를 방지할 수 있다.
구조용 단말(620)은 외부로부터의 구조 톤 신호를 포함한 신호들을 수신할 수 있다. 특히, 구조용 단말(620)은 채널의 프레임 중에서 미리 설정된 위치의 부슬롯을 통해 구조 톤 신호를 수신할 수 있다(S610). 구조용 단말(620)은 채널의 프레임 중 미리 설정된 부슬롯 이외의 구간에서는 슬립 상태를 유지할 수 있으며, 미리 설정된 부슬롯에서 웨이크업 상태로 천이할 수 있다. 구조용 단말(620)은 미리 설정된 위치의 구조 톤 신호만을 매 프레임마다 지속적으로 수신함으로써, 소모하는 전력을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 동기식(synchronous) TDMA(time division multiplexing access) 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 제1 단말의 동작 방법은,
    정보 톤 채널(tone channel)의 프레임(frame) 중 제1 부슬롯의 위치를 설정하는 단계;
    슬립(sleep) 상태의 상기 제1 단말이 상기 제1 부슬롯에서, 제2 단말로부터 전송되는 제1 정보 톤 신호(tone signal)를 검출하는 단계;
    상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 상태를 슬립 상태로 유지하고, 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 제1 단말의 상태를 웨이크업(wake up) 상태로 천이하는 단계; 및
    상기 웨이크업 상태로 천이한 상기 제1 단말이 미리 설정된 데이터 채널을 통해 상기 제2 단말과 데이터 신호를 송수신하는 단계를 포함하는, 제1 단말의 동작 방법.
  2. 청구항 1에 있어,
    상기 정보 톤 채널은,
    상기 프레임을 구성하는 부슬롯들 각각에 미리 설정된 의미가 매핑되어 있는 톤 채널이고,
    상기 데이터 채널과는 중심 주파수가 다른 채널인, 제1 단말의 동작 방법.
  3. 청구항 1에 있어,
    상기 제1 부슬롯의 위치는,
    상기 제1 단말의 식별 정보를 기초로 설정되는, 제1 단말의 동작 방법.
  4. 청구항 1에 있어,
    상기 제1 부슬롯의 위치는,
    상기 정보 톤 채널에서 상기 정보 톤 신호가 송수신되는 시각 정보를 더 반영하여 설정되는, 제1 단말의 동작 방법.
  5. 청구항 1에 있어,
    상기 제1 부슬롯의 위치는,
    동기식 TDMA 를 사용하는 상기 무선 분산 통신 시스템에 의해 미리 설정된 위치를 기초로 설정되는, 제1 단말의 동작 방법.
  6. 청구항 1에 있어,
    상기 제1 부슬롯에서 상기 정보 톤 신호를 검출한 경우,
    상기 정보 톤 채널에서 미리 설정된 제2 부슬롯을 통해 제2 정보 톤 신호를 상기 제2 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는, 제1 단말의 동작 방법.
  7. 동기식 TDMA(time division multiplexing access) 를 사용하는 무선 분산 통신 시스템에서 제1 단말로서,
    프로세서(processor);
    상기 프로세서와 전자적(electronic)으로 통신하는 메모리(memory); 및
    상기 메모리에 저장되는 명령들(instructions)을 포함하며,
    상기 명령들이 상기 프로세서에 의해 실행되는 경우, 상기 명령들은 상기 제1 단말이,
    정보 톤 채널(tone channel)의 프레임(frame) 중 제1 부슬롯의 위치를 설정하고;
    슬립(sleep) 상태의 상기 제1 단말이 상기 제1 부슬롯에서, 제2 단말로부터 전송되는 제1 정보 톤 신호(tone signal)를 검출하고;
    상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출하지 않은 경우, 상기 제1 단말의 상태를 슬립 상태로 유지하고, 상기 제1 부슬롯에서 상기 제1 정보 톤 신호를 검출한 경우, 상기 제1 단말의 상태를 웨이크업(wake up) 상태로 천이하고; 그리고
    상기 웨이크업 상태로 천이한 상기 제1 단말이 미리 설정된 데이터 채널을 통해 상기 제2 단말과 데이터 신호를 송수신하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 단말
  8. 청구항 7에 있어,
    상기 정보 톤 채널은,
    상기 프레임을 구성하는 부슬롯들 각각에 미리 설정된 의미가 매핑되어 있는 톤 채널이고,
    상기 데이터 채널과는 중심 주파수가 다른 채널인, 제1 단말.
  9. 청구항 7에 있어,
    상기 명령들은,
    상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 상기 제1 단말의 식별 정보를 기초로 설정하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 단말.
  10. 청구항 7에 있어,
    상기 명령들은,
    상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 상기 정보 톤 채널에서 상기 정보 톤 신호가 송수신되는 시각 정보를 더 반영하여 설정하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 단말.
  11. 청구항 7에 있어,
    상기 명령들은,
    상기 제1 부슬롯의 위치를 설정하도록 실행됨에 있어, 동기식 TDMA 를 사용하는 상기 무선 분산 통신 시스템에 의해 미리 설정된 위치를 기초로 설정하는 것을 야기하도록 동작하는, 제1 단말.
  12. 청구항 7에 있어,
    상기 명령들은,
    상기 제1 부슬롯에서 상기 정보 톤 신호를 검출한 경우,
    상기 정보 톤 채널에서 미리 설정된 제2 부슬롯을 통해 제2 정보 톤 신호를 상기 제2 단말로 전송하는 것을 야기하도록 더 동작하는 단계를 더 포함하는, 제1 단말.
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