KR20210066683A - 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법 - Google Patents

인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법 Download PDF

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KR20210066683A KR1020200030865A KR20200030865A KR20210066683A KR 20210066683 A KR20210066683 A KR 20210066683A KR 1020200030865 A KR1020200030865 A KR 1020200030865A KR 20200030865 A KR20200030865 A KR 20200030865A KR 20210066683 A KR20210066683 A KR 20210066683A
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Abstract

인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템은 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그, 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더 및 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 무선 주파수 송신장치를 포함한다.

Description

인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법{AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATION SYSTEM FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS AND METHODE FOR PERFORMANCE IMPROVEMENT OF AMBIENT BACKSCATTER COMMUNICATIONS IN COGNITIVE RADIO ENVIRONMENTS BY USING THE SAME}
본 발명은 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 관한 것으로, 상세하게는 인지통신 시스템의 비활성 상태에서 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 낮추고 데이터 전송율을 높일 수 있는 무선 주파수 송신 장치를 포함하는 인지통신 환경에서의 주변 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 관한 것이다.
사물인터넷(IoT, Internet of things) 기술이 급속도로 성장함에 따라 사물인터넷(IoT) 환경을 구축하기 위한 무선 통신 기기의 수도 급증하고 있다.
이로 인해 사물인터넷(IoT) 무선 통신을 위한 주파수 대역의 부족 현상이 매우 심각해지고 있어, 이를 해결하기 위해 대규모 통신을 위한 주파수 효율성 증대에 대한 연구들이 진행되고 있다.
이러한 연구 중 주변 후방산란 통신 (ambient backscatter communication) 은 추가적인 무선 주파수 자원 없이 기존 RF 신호를 이용하여 통신이 가능한 기술로 주목받고 있으며, 최근 주파수 부족 문제와 함께 배터리 문제도 해결할 수 있는 대안으로 활발히 연구가 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.
상세하게는, 주변 후방산란 통신 기술에 의하면 태그 내부의 안테나 임피던스 값을 변화시켜 주변 무선 주파수(RF(Radio Frequency)) 신호를 흡수하면 '0'이 변조되고, 주변 무선 주파수 (RF(Radio Frequency)) 신호를 반사하면 '1'이 변조되도록 하여 비트가 전송되므로, 기존 무선 주파수 (RF(Radio Frequency)) 신호를 사용하여 데이터를 전송하기 때문에 효율적인 주파수 사용이 가능한 장점이 있다.
또한, 한정된 주파수 자원의 효율적인 사용을 위한 기술로 무선 인지통신(cognitive radio) 기술이 활발하게 연구되고 있다. 상세하게는, 무선 인지통신(cognitive radio) 기술은 허가 주파수 자원을 사용하는 1차 시스템의 스펙트럼을 2차 시스템에서 감지하여 1차 시스템의 유휴 주파수 대역을 2차 시스템에서 사용하므로 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 것으로 알려져 있다.
다만, 무선 인지통신(cognitive radio)기술과 주변 후방산란 통신 기술의 상기와 같은 장점에도 불구하고, 무선 인지통신(cognitive radio)환경에서 주변 후방산란 통신시스템은 무선 인지통신(cognitive radio)의 1차 시스템이 유휴 상태일 때 송신 원천 신호 부재로 인하여 데이터를 전송할 수 없어 데이터 전송 성능이 낮아진다는 문제점이 있다.
(특허문헌1)한국 공개특허공보 제10-2018-0087917호(2018년8월3일 공개) (특허문헌2)한국 공개특허공보 제10-2018-0020086호(2018년2월27일 공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 주변 후방산란 통신 시스템을 무선 인지통신 환경에 적용하여 주변 후방산란 통신 시스템의 비트 오류율을 낮추고 데이터 전송률 성능을 향상시킬 수 있는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템 및 이를 이용한 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 용이하게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템은, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그; 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더; 및 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 상기 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 제2 무선 주파수 송신장치를 포함한다.
또한, 제2 무선 주파수 송신장치는 주파수 센싱을 통하여, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수를 생성할 수 있다.
또한, 제2 무선 주파수 송신장치는, 파워 비콘을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법은, 1차 통신 시스템을 포함하는 인지통신 시스템의 인지통신 환경에서 1차 통신 시스템의 활성여부(λ)를 판단하는 단계, 1차 통신 시스템 또는 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 무선 주파수가 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 태그에 수신되는 무선 주파수 수신 단계, 후방 산란 태그에서 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 리더로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송되는 데이터 전송 단계를 포함한다.
또한, 무선 주파수 수신 단계에서, 무선 주파수는 1차 통신 시스템에서 생성된 1차 무선 주파수 및 주변 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함할 수 있고, 1차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신될 수 있으며, 2차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있다.
또한, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 상기 후방 산란 태그에 수신된 신호는(y(n))는 아래의 수학식
Figure pat00001
으로 결정될 수 있고, x(n)은 2차 무선주파수 송신신호, αR은 제2 무선 주파수 송신장치와 후방 산란 리더의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 후방 산란 태그와 후방 산란 리더 사이의 제3 채널, αT는 제2 무선 주파수 송신장치와 후방 산란 태그 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 잡음일 수 있다.
또한, 주변 후방 산란 태그에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 아래의 수학식
Figure pat00002
으로 결정될 수 있고, 완벽 채널추정에 대해
Figure pat00003
일 수 있다.
또한, 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임은 훈련구간 및 데이터구간을 포함하고, 데이터 구간은 감지구간, 채널추정구간과 데이터 전송구간을 포함할 수 있다.
또한, 후방 산란 변조 비트(B(n))는, 후방 산란 리더에서 훈련구간 동안 1차 통신 시스템에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정될 수 있다.
또한, 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 제1 평균 수신 에너지(Φ0)은 아래의 수학식
Figure pat00004
으로 결정될 수 있고,
제2 평균 수신 에너지(Φ1)은 아래의 수학식
Figure pat00005
으로 결정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 인지통신 시스템(1)의 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수 송신장치(30)가 작동되어 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있으므로 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 의하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템이 불활성 상태일 때도 제2 무선 주파수 생성 장치에 의하여 데이터를 중단없이 송수신 할 수 있고 연속간섭제거 기법에 의하여 비트 오류율을 줄일 수 있어 효율적인 주변 후방 산란 통신을 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 도 2의 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 상세하게 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "이루어지다(made of)"는 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이때, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, 처리 흐름도 도면들의 각 구성과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 구성(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다.
또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 구성들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 구성들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 구성들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)은 제1 무선 주파수 송신 장치(1a) 및 제2 무선 주파수 송신 장치(30)와 채널(hp)을 형성하여 제1 무선 주파수를 수신하는 제1 무선 주파수 수신 장치(1b)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예이 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방
산란 통신 시스템(100)은 후방 산란 태그(10), 후방 산란 리더(20) 및 제2 무선 주파수 송신 장치를 포함할 수 있다.
후방 산란 태그(10)는 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)과 제1 채널(hT)을 형성할 수 있다.
또한, 후방 산란 리더(20)는 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템(1)과 제2 채널(hR)을 형성하고 후방 산란 태그(10)와 제3 채널(gR)을 형성할 수 있다.
또한, 제2 무선 주파수 송신장치(30)는 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제2 무선 주파수 송신장치(30)는 1차 통신 시스템이 유휴 상태(이하 비활성 상태라고 함)일 때, 제2 무선 주파수를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 1차 통신 시스템이 비활성 상태여서 데이터를 전송할 수 없는 환경이 되면 제2 무선 주파수 송신장치(30)를 이용하여 제2 무선 주파수가 생성될 수 있다. 이렇게 제2 무선 주파수 송신장치(30)에 의하여 생성된 제2 무선 주파수는 제4 채널(αT)을 통하여 후방산란 태그(10)에 수신되어 후방 산란 변조 비트(B(n))이 후방 산란 리더(20)로 전송될 수 있다.
본 발명의 일 실시에에 따른 무선 주파수 송신장치(30)는 파워 비콘을 포함할 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의하면 인지통신 시스템(1)의 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 이를 주파수 센싱 기반으로 감지하고 제2 무선 주파수 송신장치(30)가 작동되어 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있으므로 주변 후방 산란 통신 성능을 향상 시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법은 1차 통신 시스템(1)의 활성여부(λ)를 판단하는 단계(S110), 후방 산란 태그 무선 주파수 수신 단계(S120) 및 후방 산란 리더 후방 산란 변조 비트 수신 단계(S130)을 포함할 수 있다.
후방 산란 태그 무선 주파수 수신 단계(S120)에서 1차 통신 시스템(1) 또는 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치(30)에서 생성된 무선 주파수가 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 후방 산란 태그(10)에 수신될 수 있다.
또한, 후방 산란 리더 후방 산란 변조 비트 수신 단계(S130)에서 후방 산란 태그(10)에서 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 후방 산란 리더(20)로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송될 수 있다.
도 3은 도 2의 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 방법을 상세하게 나타낸 흐름도이다.
무선 주파수는 1차 통신 시스템(1)에서 생성된 1차 무선 주파수 및 주변 산란 통신 시스템(100)의 제2 무선 주파수 송신장치(30)에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함할 수 있다.
1차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있고, 2차 무선 주파수는 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 후방 산란 태그에 수신될 수 있다.
도 3을 참고하면, 1차 통신 시스템의 활성 상태 판단 단계(S210)에서 1차 통신 시스템(1)이 활성 상태로 판단되면, 후방 산란 태그(10)에서 1차 무선 주파수를 수신(S220)할 수 있다. 이렇게 수신된 1차 무선 주파수가 수신되면 후방 산란 태그(10)에서 1차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 변조 비트(B(n))을 송신(S230)할 수 있다. 송신된 후방 산란 변조 비트(B(n))는 후방 산란 리더(20)에 수신(S240)되어 데이터 전송이 될 수 있다.
또한, 1차 통신 시스템의 활성 상태 판단 단계(S210)에서 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태로 판단되면 제2 무선 주파수 송신 장치(30)에서 제2 무선 주파수가 송신(S250)될 수 있다. 후방 산란 태그(10)에서는 2차 무선 주파수를 수신(S260)하고 2차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 변조 비트(B(n))를 송신(S270)할 수 있다. 이렇게 송신된 후방 산란 변조 비트(B(n))는 후방 산란 리더(20)에 수신(S280)되어 데이터 전송이 될 수 있다.
여기서, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 후방 산란 태그(10)에 수신된 신호는(y(n))는 수학식 1으로 결정될 수 있다.
Figure pat00006
여기서, x(n)은 2차 무선 주파수 송신신호, αR은 제2 무선 주파수 송신장치(30)와 후방 산란 리더(20)의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 후방 산란 태그(10)와 후방 산란 리더(20) 사이의 제3 채널, αT는 제2 무선 주파수 송신장치(30)와 후방 산란 태그(10) 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)이다.
또한, 후방 산란 태그(10)에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, 완벽 채널 추정을 가정하면
Figure pat00008
으로 연속간섭제거(SIC(Successive Interference Cancellation))을 이용하여 온전하게 간섭을 제거할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 데이터 프레임(200)은 훈련구간(210) 및 데이터구간1(221)에서 데이터구간n(22n)을 포함하는 데이터구간(220)을 포함할 수 있다.
여기서, 각 데이터 구간은 감지구간(221a), 채널추정구간(221b) 및 데이터 전송구간(221c)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 후방 산란 변조 비트(B(n))는, 후방 산란 리더(20)에서 훈련구간(210) 동안 1차 통신 시스템(1)에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정될 수 있다.
여기서, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 제1 평균 수신 에너지(Φ0)는 수학식 3으로 결정될 수 있다.
Figure pat00009
또한, 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태일 때, 제2 평균 수신 에너지(Φ1)는 수학식 4로 결정될 수 있다.
Figure pat00010
본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 비트 오류율(Pb)은 수학식 5로 결정될 수 있다.
Figure pat00011
또한, 본 발명의 일 실시에에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)의 비트 전송율(RB)은 수학식 6으로 결정될 수 있다.
Figure pat00012
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.
도 6 및 도 7에 의하면 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 0.9, 0.75, 0.5, 0.25, 0.1로 설정되었을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 방법에 의한 비트 오류율과 데이터 전송률을 알 수 있다.
상세하게는, 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 감소함에 따라 종래 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율은 변화가 없고, 1차 통신 시스템(1)의 낮은 활성도로 인해 종래 주변 후방 산란 시스템의 데이터 전송률이 급격하게 저하되는 것을 알 수 있다.
반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의한 주변 후방 산란 통신 방법에 의하면 1차 통신 시스템(1)이 비활성 상태 일 때, 1차 통신 시스템(1)의 활성도가 감소함에 따라 연속간섭제거로 비트 오류율을 감소시키고 제2 무선 주파수 생성장치(30)에서 생성된 2차 무선 주파수를 이용하여 후방 산란 비트(B(n))를 연속적으로 전송할 수 있으므로 데이더 전송률을 향상 시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 비트 오류율을 비교하는 이미지이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 1차 통신 시스템의 활성도가 0.5 일 때 주변 후방 산란 통신 시스템과 종래의 주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 전송률을 비교하는 이미지이다.
도 8 및 도 9에 의하면 1차 통신 시스템(1)의 활성도(υ)가 0.5일 때, 채널 추정 오류가 발생했을 경우의 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 방법에 의한 비트 오류율과 데이터 전송률을 알 수 있다.
여기서, 추정된 채널은
Figure pat00013
로 나타낼 수 있고, △는 가우시안 채널 추정 오류를 의미한다. 즉, △~CN(0, σ2)이며 σ2가 0.01, 0.1, 0.3, 0.5로 증가함에 따라 채널 추정 오류가 증가한다.
도 8 및 도 9를 참고하면 종래 주변 후방 산란 통신 시스템은 채널 추정 오류에 따른 변화가 없지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 후방 산란 통신 시스템(100)에 의한 주변 후방 산란 통신 방법에 의하면 채널 추정 오류가 증가함에 따라 비트 오류율이 증가하고, 데이터 전송률은 감소함을 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 채널 추정 오류가 0.5일 경우, 완벽한 채널추정을 가정할 때보다 통신 성능이 떨어지지만, 종래 주변 후방산란 통신 시스템보다 높은 통신 성능을 보여주는 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법에 의하면, 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템이 불활성 상태일 때도 제2 무선 주파수 생성 장치에 의하여 데이터를 중단없이 송수신 할 수 있고 연속간섭제거 기법에 의하여 비트 오류율을 줄일 수 있어 효율적인 주변 후방 산란 통신을 할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 주변 후방 산란 통신 시스템
10: 후방 산란 태그 20: 후방 산란 리더
30: 제2 무선 주파수 송신 장치 1: 1차 통신 시스템
1a: 제1 무선 주파수 송신 장치 1b: 제1 무선 주파수 수신 장치

Claims (10)

  1. 인지통신 시스템의 1차 통신 시스템과 제1 채널(hT)을 형성하는 후방 산란 태그;
    상기 1차 통신 시스템과 제2 채널(hR)을 형성하고 상기 후방 산란 태그와 제3 채널(gR)을 형성하는 후방 산란 리더; 및
    상기 후방산란 태그와 제4 채널(αT)을 형성하고 상기 후방 산란 리더와 제5 채널(αR)을 형성하는 제2 무선 주파수 송신장치; 를 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무선 주파수 송신장치는 주파수 센싱을 통하여,
    상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 제2 무선 주파수를 생성하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 무선 주파수 송신장치는,
    파워 비콘을 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능을 향상시키기 위한 주변 후방 산란 통신 시스템.
  4. 1차 통신 시스템을 포함하는 인지통신 시스템의 인지통신 환경에서,
    상기 1차 통신 시스템의 활성여부를 판단하는 단계;
    상기 1차 통신 시스템 또는 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 무선 주파수가 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 태그에 수신되는 무선 주파수 수신 단계;
    상기 후방 산란 태그에서 상기 주변 후방 산란 통신 시스템의 후방 산란 리더로 후방 산란 변조 비트(B(n))가 전송되는 데이터 전송 단계; 를 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 주파수 수신 단계에서,
    상기 무선 주파수는,
    상기 1차 통신 시스템에서 생성된 1차 무선 주파수 및 상기 주변 산란 통신 시스템의 상기 제2 무선 주파수 송신장치에서 생성된 2차 무선 주파수를 포함하고,
    상기 1차 무선 주파수는 상기 1차 통신 시스템이 활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신되고,
    상기 2차 무선 주파수는 상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때 상기 후방 산란 태그에 수신되는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때, 상기 후방 산란 태그에 수신된 신호는(y(n))는 아래의 수학식
    Figure pat00014

    으로 결정되고,
    x(n)은 상기2차 무선주파수 송신신호, αR은 상기 제2 무선 주파수 송신장치와 상기 후방 산란 리더의 제5 채널, η는 안테나 효율인자, gR은 상기 후방 산란 태그와 상기 후방 산란 리더 사이의 제3 채널, αT는 상기 제2 무선 주파수 송신장치와 상기 후방 산란 태그 사이의 제4 채널, ω(n) 은 가산성 백색 가우시안(AWGN: Additive White Gaussian Noise) 잡음인 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 후방 산란 태그에 수신된 신호(y(n))에서 추정된 채널 기반의 연속간섭제거 기법의 적용으로 간섭이 제거된 신호(z(n))는 아래의 수학식
    Figure pat00015

    으로 결정되고,
    완벽 채널추정에 대해
    Figure pat00016
    인 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    주변 후방 산란 통신 시스템의 데이터 프레임은,
    훈련구간 및 데이터구간을 포함하고, 상기 데이터 구간은 감지구간, 채널추정구간 과 데이터 전송구간을 포함하는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후방 산란 변조 비트(B(n))는,
    상기 후방 산란 리더에서 상기 훈련구간 동안 상기 1차 통신 시스템에서 전송된 프리앰블을 이용하여 계산된 상기 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 0일 때 제1 평균 수신 에너지(Φ0)와 상기 후방 산란 변조 비트(B(n)) 값이 1일 때 제2 평균 수신 에너지(Φ1)으로 추정되는 인지통신 환경에서 주변 후방산란 통신 성능 향상 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 1차 통신 시스템이 비활성 상태일 때,
    상기 제1 평균 수신 에너지(Φ0)는 아래의 수학식
    Figure pat00017

    으로 결정되고,
    제2 평균 수신 에너지(Φ1)는 아래의 수학식
    Figure pat00018

    으로 결정되는 인지통신 환경에서 주변 후방 산란 통신 성능 향상 방법.
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