KR20220011658A

KR20220011658A - 듀플렉스 오디오용 동적 무선 네트워크

Info

Publication number: KR20220011658A
Application number: KR1020217040473A
Authority: KR
Inventors: 이카 뮬러; 크리스토퍼 미스너; 클로스 크론 베스터홀드
Original assignee: 알티엑스 에이/에스
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2020-05-05
Publication date: 2022-01-28
Also published as: CN113853752A; WO2020233758A1; JP2022533039A; US20220232421A1; JP7480961B2; AU2020278740A1; EP3973734A1

Abstract

각 무선 RF 디바이스는 동기화 마스터 또는 동기화 슬레이브로 작동하도록 배열되며, 여기서 교섭 알고리즘(negotiation algorithm)은 마스터 및 슬레이브(들)의 역할을 결정하기 위해 무선 범위 내에 존재하는 다른 무선 RF 디바이스와 교섭하는 데 이용된다. 이를 통해 무선 RF 디바이스는 서로의 무선 범위 내에서 무선 RF 디바이스 그룹에 참가 및 이탈할 수 있으며 여전히 동기화 마스터 역할이 교섭되고 하나의 동기화 마스터만 선택되는 반면 나머지 무선 RF 디바이스는 동기화 슬레이브로 작동한다. 각 무선 RF 디바이스는 지원 RF 주파수 또는 채널을 스캔하여 무선 범위 내의 다른 무선 RF 디바이스를 감지한다.

Description

듀플렉스 오디오용 동적 무선 네트워크

본 발명은 듀플렉스 오디오(duplex audio)와 같이 오디오의 무선 송신과 같은, 무선 송신 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 DECT와 같은 TDMA를 이용하는 듀플렉스 오디오 통신에 적합한 동적 무선 네트워크(dynamic wireless network)를 제안한다.

전통적인 무선 TDMA(DECT 포함) 기술은 스타 네트워크 토폴로지(star network topologies)를 기반으로 한다. 중앙 무선 마스터 디바이스(central wireless master device)가 수반되며, 이는 슬레이브 디바이스(slave devices)에 대한 모든 통신을 제어한다. TDMA 시스템에 있어서, 마스터 디바이스는 주로 모든 슬레이브(slave)에게 슬롯 및 프레임 타이밍 정보(slot and frame timing information)를 제공한다. 슬레이브는 마스터 타이밍에 정확하게 동기화한다. 듀플렉스 통신은 일반적으로 마스터 디바이스와 각 슬레이브 디바이스 간의 업링크 및 다운링크(uplink and downlink) 통신 경로로 배열된다. 마스터 디바이스는 하나의 슬레이브 디바이스에서 다른 슬레이브 디바이스로의 통신을 중계할 수 있다.

따라서, 상술한 바에 따라, 본 발명의 목적은 유연한 듀플렉스 오디오 통신을 위하여 신뢰성 있는 무선 RF 통신 프로토콜(wireless RF communication protocol)을 제공하는 것이다.

제1 측면에 있어서, 본 발명은 오디오 데이터 패킷(audio data packets)에 있어서 디지털 오디오 신호의 무선 RF 통신 방법을 제공하며, 상기 무선 RF 통신은 다음을 포함한다:

- 교섭 프로토콜(negotiation protocol)에 따라 동기화 마스터(synchronization master) 또는 동기화 슬레이브(synchronization slave)로 작동하도록 각각 구성되고, 및 다중 지원 RF 주파수 또는 채널(multiple supported RF frequencies or channels)에서 무선 RF 신호의 복수의 타임 슬롯을 포함하는 프레임으로 표현된 오디오 데이터 패킷을 송수신하도록 각각 구성되는 복수의 무선 RF 디바이스를 제공하는 단계;

- 복수의 무선 RF 디바이스에 의해, 복수의 지원 RF 주파수 또는 채널 모두를 스캐닝하는 단계;

- 복수의 무선 RF 디바이스에 의한 상기 스캐닝의 결과로서, 무선 범위(wireless range) 내에 존재하는 다른 무선 RF 디바이스(wireless RF device)를 검출하는 단계;

- 직접적으로 동기화 슬레이브로 작동하는 무선 RF 디바이스에 의해, 동기화 슬레이브로서 작동하는 다른 무선 RF 디바이스로부터 오디오 데이터 패킷(audio data packets)을 수신하는 단계;

- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 사이에서 복수의 무선 RF 디바이스들 중 어느 하나가 동기화 마스터(synchronization master)로서 작동할지를 결정하고, 상기 무선 범위 내에 존재하는 나머지 무선 RF 디바이스들은 그 후 동기화 슬레이브(synchronization slave)로 작동하는 것으로 결정하는, 교섭 프로토콜(negotiation protocol)에 따른 교섭 단계;

- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스 사이에 동기화 마스터로 작동하는 무선 RF 디바이스가 무선 범위를 벗어나는 경우, 나머지 무선 RF 디바이스 중 어느 하나를 동기화 마스터로 작동할 RF 디바이스로 결정하는, 교섭 프로토콜에 따른 교섭 단계; 및

- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 사이에서, 무선 RF 디바이스들 중 2개가 동기화 마스터로서 작동하는 경우, 상기 2개의 무선 RF 디바이스 중 어느 하나가 동기화 마스터로서 작동할 것인지를 결정하기 위한, 교섭 프로토콜에 따른 교섭 단계.

이러한 방법은 예를 들어, DECT 프로토콜(DECT protocol)을 이용하여, 예를 들어, 양방향 음성 통신과 같은 듀플렉스 오디오 통신용을 위하여 유연한 무선 RF 시스템을 제공한다. 모든 무선 RF 디바이스는 마스터(master) 및 슬레이브(slave)로 작동할 수 있으며 무선 범위 내에서 무선 RF 디바이스 간의 교섭을 보장하는 교섭 프로토콜에 의해 작동이 결정된다.

이 방법은 무선 RF 디바이스 그룹을 하위 그룹으로 분할하거나 하위 그룹을 결합하여 하나의 더 큰 무선 RF 디바이스 그룹을 형성할 수 있기 때문에 유연하다. 마스터의 역할은 타이밍 동기화(timing synchronization)를 위해 하나의 마스터만 보장하도록 교섭되며, 중복되는 마스터는 슬레이브 작동으로 변경된다. 나아가, 이 방법은 2개의 슬레이브 디바이스(slave device)가 마스터 디바이스(master device)에 의한 통신 중계(communication relay)를 요구하지 않고 직접 통신할 수 있도록 한다.

또한, 이 방법은 하나의 무선 RF 디바이스로부터 오디오 데이터 패킷을 모두 수신할 수 있는 무선 RF 디바이스의 그룹을 지원한다. 따라서 이 방법은 예를 들어, 다중 사용자 인터콤 시스템(multi-user intercom systems)과 같은 경우에 유리하다. 그러나 원하는 경우 사설 회선(private line)(두 무선 RF 디바이스 간) 또는 회의 통신(conference communication)(선택한 무선 RF 디바이스 그룹 간)을 구현할 수 있다.

아래 문구가 사용되며 이에 따라 설명한다:

- 시분할 다중 접속(Time Divisoin Multiple Access, TDMA).

- 수신 신호 강도 표시기(Received Signal Strength Indicator, RSSI).

- 오류 확인 및 데이터의 교정 가능을 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check).

- 단일 라디오 이벤트 예를 들어, 송신 또는 수신은 슬롯 또는 타임 슬롯으로 표시된다.

- 간섭 스캐닝(interference scanning)(TDMA 프레임)을 위한 슬롯(들)을 포함하는 다운링크 및 업링크 슬롯(downlink and uplink slots)의 반복 시퀀스는 프레임으로 표시된다.

이하 바람직한 실시예 및 특징이 설명된다.

RF 통신은 시분할 다중 접속(TDMA) 또는 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access) 프레임 구조에 따라 수행되는 것이 바람직하다. 특히, RF 통신은 디지털 확장 무선 통신(Digital Enhanced Cordless Telecommunication) 프로토콜에 따라 수행된다.

일부 실시예에 있어서, 그 방법은 복수의 무선 RF 디바이스들 중 제1 및 제2 무선 RF 디바이스들 사이, 또는 3개 이상의 무선 RF 디바이스들의 그룹 사이에 듀플렉스 오디오 통신을 제공한다.

특별한 구현예에 있어서, 제 1 무선 RF 디바이스로부터 제 2 무선 RF 디바이스로 송신되는 오디오 데이터 패킷은 제1 지원 RF 주파수에서 수행되고, 제 2 무선 RF 디바이스로부터 제 1 무선 RF 디바이스로 송신되는 상기 오디오 데이터 패킷은 제1 지원 RF 주파수와 상이한 제2 지원 RF 주파수에서 수행된다.

바람직하게는, 그 방법은 모든 RF 디바이스에 의해, 각각의 지원 RF 주파수에서 RF 활동 레벨을 측정하는 것과 같이, 복수의 지원 RF 주파수에서의 간섭 레벨(interference level) 및 복수의 RF 디바이스에 의한 타임 슬롯(time slots)을 결정하는 단계를 포함하고, 예를 들어, 상기 간섭 레벨을 결정하는 단계는 RSSI 레벨(RSSI level)을 측정하는 단계를 포함한다.

이는 사용할 RF 주파수 또는 타임 슬롯을 결정하는 데 이용될 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 이는 마스터로서 작동할 무선 RF 디바이스 간의 교섭에 이용될 수 있는데, 이는 마스터가 무선 범위 내의 나머지 RF 디바이스에 가장 안정적인 RF 통신을 제공하는 하나의 디바이스인 것이 바람직하기 때문이다.

그 방법은 무선 RF 디바이스들 각각에 의해 복수의 지원 RF 주파수들 및 타임 슬롯들에 대한 패킷 오류율들(packet error rates)을 결정하고, 그에 따라 오디오 데이터 패킷들을 송신할 RF 주파수 및 타임 슬롯을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 이것은 사용할 RF 주파수 또는 타임 슬롯을 결정하는 데 이용할 수 있다. 대안적으로, 또는 추가적으로, 이것은 하나가 마스터로서 작동할 무선 RF 디바이스들 사이의 교섭에 이용될 수 있다.

그 방법은 복수의 무선 RF 디바이스들 각각이 2개의 상이한 지원 RF 주파수들 또는 2개의 상이한 타임 슬롯들 상에서 하나의 오디오 데이터 패킷을 송신하도록 배열되는 것을 포함할 수도 있다. 이것은 패킷을 재송신할 필요 없이 성공적인 송신의 기회를 높이는 데 도움되고, 이로 인해 오디오 통신의 신뢰성을 향상시킨다.

그 방법은 복수의 무선 RF 디바이스 각각이 다음 중 둘 이상의 조합에 응답하여 오디오 데이터 패킷의 송신에 사용되는 하나 이상의 지원 RF 주파수 및 타임 슬롯을 선택하도록 배열되는 단계를 포함할 수 있다:

1) 각각의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯에서의 RF 활동 레벨,

2) 복수의 지원 RF 주파수 및 타임 슬롯에 대하여 측정된 채널 품질 지침 값(channel quality indicator values)을 나타내는 하나 이상의 다른 무선 RF 디바이스로부터 보고된 측정 데이터,

3) 현재 사용되는 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯, 및 다른 하나 이상의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯 사이의 주파수 거리(frequency distance), 및

4) 복수의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯에 대하여 수집된 패킷 오류율(packet error rates).

대안적으로, 또는 추가적으로, 앞서 언급한 1) 내지 4) 중 둘 이상의 조합은 어느 하나가 마스터로 동작할 무선 RF 디바이스 간의 교섭에 이용될 수 있다.

오디오 데이터 패킷의 스캐닝 및 송신 단계는 선택된 타임 슬롯에서 수행될 수 있다.

그 방법은 무선 범위에 존재하는 적어도 2개의 무선 RF 디바이스가 상이한 타임 슬롯에서 오디오 데이터 패킷의 송신을 수행할 수 있게 교섭하도록 배열되는 것을 포함할 수 있다.

지원 RF 주파수 또는 채널은 20MHz 미만과 같이, 100MHz 미만의 주파수 범위 내에 위치하는 RF 베어러(RF bearers)를 가질 수 있다.

RF 디바이스는 예를 들어, 안테나 다이버시티(antenna diversity)를 허용하기 위하여, RF 신호 송신을 위한 2개 이상의 서로 다른 RF 안테나를 포함한다.

바람직하게는, 각각의 타임 슬롯은 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check, CRC) 오류 검사 필드(error check field)를 포함한다. 선택적으로, CRC의 시딩(seeding)은 숨겨진 시스템 식별(hidden system identification)로서 이용되므로, 별도의 시스템에서 발생하는 오디오 데이터 패킷들을 구별할 수 있다.

그 방법은 바람직하게는 동기화 마스터로서 작동하는 하나의 무선 RF 디바이스 및 동기화 슬레이브로서 작동하는 하나 이상의 무선 RF 디바이스를 각각 포함하는 복수의 그룹을 형성하는 단계를 포함한다.

그 방법은 바람직하게 동기화 마스터로서 작동하는 다른 무선 RF 디바이스로부터 직접 동기화 슬레이브로 작동하는 무선 RF 디바이스에 의해 오디오 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함한다. 따라서, 오디오 데이터 패킷은 2개(또는 그 이상)의 슬레이브 간에, 그리고 마스터와 슬레이브(들)간에 통신될 수 있는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 복수의 무선 RF 디바이스는 인가 신호(incoming signals)의 프레임 타이밍(frame timing)을 검출하도록 배열되고, 상기 복수의 RF 디바이스는 검출된 프레임 타이밍에 따라 프레임 타이밍을 정렬하도록 배열된다.

제1 및 제2 RF 베어러 상의 RF 송신은 바람직하게는 FP와 PP 사이의 듀플렉스 송신을 포함한다.

지원 RF 주파수 또는 채널의 세트는 20MHz 미만과 같이, 100MHz 미만의 주파수 범위 내에 위치하는 RF 베어러(RF bearers)를 가질 수 있다.

통신 범위와 송신 신뢰성을 더욱 높이기 위해 안테나 다이버시티(antenna diversity)를 이용할 수 있고, 즉, 송수신을 위해 무선 RF 디바이스에서 2개 이상의 안테나를 이용하여 공간 다이버시티(space diversity)를 추가할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 각각의 타임 슬롯은 바람직하게는 안테나 프로브 필드(antenna probe field)를 가지며, 여기서 송신기(transmitter)는 변조되거나 변조되지 않은 전력을 방출한다. 수신은 이 필드 동안 지원 수신 안테나 중 하나 이상에서 RSSI 측정(RSSI measurement)을 순차적으로 수행한다. 잇따른 프레임의 안테나 프로브 필드에 있어서, RSSI 측정은 다른 안테나에서 수행된다. N 프레임 후, 모든 지원 수신 안테나에 대하여 RSSI 측정이 수행 완료되고, 가장 강한 수신 신호를 제공하는 안테나가 결정될 수 있다. 이 안테나는 패킷 신호 및 애플리케이션 페이로드(applications payload) 수신에 이용된다. 선택된 안테나에 패킷이 올바르게 수신되면, 잇따른 프레임에서의 동일한 안테나가 송신에 이용된다. 송신을 위한 안테나의 변경은 피어(peer)에서 수신기의 안테나 결정 과정을 방해하지 않도록 지연(동기화)될 수 있다.

특히, 오디오 데이터 패킷은 20kHz 이상의 샘플링 주파수로 샘플링된 디지털 오디오 신호를 나타낼 수 있다. 디지털 오디오 신호는 ADPCM 알고리즘(ADPCM algorithm) 등에 따라 인코딩된 것과 같은 인코딩된 디지털 오디오 신호일 수 있다.

제2 측면에 있어서, 본 발명은 적어도 하나의 RF 안테나에 연결된 적어도 하나의 RF 송신기 및 RF 수신기 회로를 포함하는 무선 RF 디바이스를 제공하고, 무선 RF 디바이스는 제1 측면에 따른 방법에 따라 작동하도록 배열된다.

제1 측면에 따른 방법을 구현하기 위해 필요한 RF 송신기 및 RF 수신기 회로, 안테나 및 프로그래밍은 본 발명의 방법에 대한 본 설명에 기초하여, 숙련자에 의하여 알 수 있음이 이해된다.

디바이스는 특히 무선 헤드셋, 무선 마이크, 무선 확성기, 무선 인터콤 시스템, 비디오 시스템 및 가상 현실 디바이스 중 하나일 수 있다.

예를 들어, 무선 RF 디바이스는 소방관 헬멧에 적어도 부분적으로 내장된 인터콤 시스템과 같이, 사람이 착용하기에 적합한 헬멧에 적어도 부분적으로 내장된 무선 인터콤 시스템일 수 있다. 따라서, 바람직하게는 이러한 인터콤 시스템은 오디오 신호를 포착하고 오디오 신호를 재생하기 위해 각각 마이크 및 헤드셋을 포함한다.

제3 측면에 있어서, 본 발명은 제2 측면에 따른 복수의 무선 RF 디바이스를 포함하는 시스템을 제공한다. 시스템은 디바이스가 제1 측면의 방법에 따라 작동하는 경우 4-20개와 같은 2-100개의 동일한 디바이스 또는 다른 디바이스로 구성될 수 있다. 특히, 시스템은 2-100개의 무선 RF 디바이스가 있는 인터콤 시스템일 수 있다.

제4 측면에 있어서, 본 발명은 양방향 음성 통신, 또는 음악 또는 음성의 단방향 스트리밍 중 하나 또는 그 이상을 위한 제1 측면에 따른 방법 또는 제2 측면에 따른 무선 RF 디바이스의 용도를 제공한다. 특히, 시스템은 무선 인터컴 시스템일 수 있다.

제5 측면에 있어서, 본 발명은 프로세서가 있는 디바이스 상에서 실행될 때 제1 측면에 따른 방법을 수행하도록 배열된 프로그램 코드를 제공한다.

제1 측면 대해 설명된 동일한 이점 및 실시예가 추가로 언급된 양태에도 적용됨이 이해된다. 또한, 설명된 실시예는 언급된 모든 측면 사이에서 임의의 방식으로 조합될 수 있음이 이해된다.

본 발명은 유연하고 자체 구성하는 네트워크에 있어서 듀플렉스 오디오(duplex audio)의 무선 RF 통신을 위한 무선 RF 통신 방법 및 프로토콜을 제공하며, 특히 오디오 데이터 패킷(audio data packets)은 DECT 프로토콜(DECT protocol)에 따라 통신될 수 있다.

본 발명은 이제 첨부된 도면과 관련하여 더 상세히 설명될 것이다.
도 1은 예를 들어, 양방향(two-way) 오디오 통신에 적합한 DECT 디바이스와 같이 2개의 무선 RF 통신의 간단한 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 방법 실시예의 단계들을 나타낸 것이다.
도 3은 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스 간의 서로 다른 동기화 레벨의 예시를 나타낸 것이다.
도 4는 무선 RF 디바이스에 대하여 가능한 스캐닝 패턴의 예시를 나타낸 것이다.
도면들은 본 발명을 구현하는 특정 방식을 예시하고 첨부된 청구항 내에 속하는 다른 가능한 실시예로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

도 1은 TDMA 프레임 구조에서 RF 신호로 송신되는 오디오 데이터 패킷 D의 형태로 오디오 신호를 전달하도록 배열된 2개의 무선 RF 디바이스의 간단한 예시를 나타낸 것이고, 예를 들어, DECT 프로토콜(DECT protocol)에 따라, RF 송신기(RF1)에서 수신기(RF2)로, RF1에서 RF 신호를 수신하고 그에 따라 그 안에 표시된 오디오 데이터 패킷 D를 압축 해제할 수 있다. 본 발명은 무선 RF 디바이스(RF1, RF2) 중 어느 것이 동기화 마스터 및 슬레이브(들)가 될 것인지 교섭할 수 있게 하는 교섭 프로토콜(negotiation protocol)을 제공한다. 이는 무선 RF 디바이스가 디바이스 그룹에 참가 및 이탈할 수 있도록 하는 유연한 무선 RF 통신 체계를 허용하며, 여전히 하나의 동기화 마스터가 지정될 것이다. 모든 무선 RF 디바이스가 가능하다.

음성 통신을 위한 양방향 인터콤(two-way intercom), 예를 들어, 소방관 헬멧과 같은 헬멧에 부분적으로 내장된다.

도 2는 오디오 데이터 패킷(audio data packets)의 디지털 오디오 신호의 RF 통신을 위한 무선 RF 통신 방법 실시예의 단계를 나타낸 것이다.

P_RFD는 복수의 무선 RF 디바이스가 제공된다. 이들 각각은 교섭 프로토콜에 따라 동기화 마스터(synchronization master) 또는 동기화 슬레이브(synchronization slave)로 작동하도록 구성된다. 또한, 각각은 바람직하게는 DECT 프로토콜에 따라, 지원 듀플렉스 RF 주파수 또는 채널에서 무선 RF 신호의 복수의 타임 슬롯을 각각 포함하는 프레임으로 표현되는 오디오 데이터 패킷을 송신 및 수신하도록 구성된다. 무선 RF 디바이스는 바람직하게는 모든 타임 슬롯에서 또는 선택된 타임 슬롯에서만 모든 다중 지원 RF 주파수 또는 채널을 스캐닝(SC)하도록 배열된다. 또한, 모든 무선 RF 디바이스는 상기 스캐닝(SC)의 결과로서, 무선 범위 내에 존재하는 다른 무선 RF 디바이스의 검출(DT)을 수행한다. 본 발명의 방법은 동기화 슬레이브로서 작동하는 무선 RF 디바이스에 의해 동기화 슬레이브로서 작동하는 다른 무선 RF 디바이스로부터 직접 오디오 데이터 패킷을 수신(R_S_S)하는 단계를 포함한다. 따라서 마스터 디바이스에 의한 중계(relay)가 필요하지 않다.

무선 범위 내에서 무선 RF 디바이스들 간의 교섭을 위한 본 발명의 방법 및 교섭 프로토콜은 바람직하게는 적어도 3개의 단계를 포함한다:

- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 중 어느 하나가 동기화 마스터로 동작할 것인지를 결정하기 위해 교섭(N1)하는 단계, 상기 나머지 무선 RF 디바이스는 무선 범위 내에 존재하고 동기화 슬레이브로서 작동하도록 결정한다.

- 동기화 마스터로 동작하는 무선 RF 디바이스가 무선 범위를 벗어날 경우, 무선 범위 내의 나머지 무선 RF 디바이스 중 어느 것이 동기화 마스터로 작동할지 결정하기 위해, 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 간의 교섭(N2)하는 단계,

- 2개의 무선 RF 디바이스가 동기화 마스터로 작동하는 경우, 상기 2개의 무선 RF 디바이스 중 어느 하나가 동기화 마스터로서 동작할 것인지를 결정하기 위해, 교섭 프로토콜에 따라 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 간의 교섭(N3)하는 단계,

이는 예를 들어, 모바일 인터콤 시스템 형태의 무선 RF 디바이스를 착용한 사람이 이동할 때 서로의 무선 범위 내부 및 외부로 들어오기 때문에, 무선 RF 디바이스가 그룹으로 결합하고 하위 그룹으로 분할하며 다시 결합할 수 있는 유연한 통신을 허용한다.

도 3은 하나의 마스터 디바이스와 슬레이브 디바이스가 3개의 동기화 레벨로 구성된 동기화 계층(synchronization hierarchy)의 예를 나타낸 것이다. N0 내지 N9는 노드 0 내지 9를 나타낸 것이고, M은 마스터를 나타낸 것이며, S0 내지 S11은 동기화 참조 슬롯(synchronization reference slots)을 나타낸 것이다.

상단은 모든 슬레이브가 마스터와 동기화할 수 있는 레벨 1을 나타낸 것이다. 그 아래는 슬레이브가 레벨 1 슬레이브를 수신하는 레벨 2가 표시된 것이며, 예를 들어, N5는 마스터 M와 동기화된 N2와 동기화한다. 레벨 2 아래에는 레벨 3이 표시되며, 레벨 2 슬레이브 N6는 N4를 인식하지 못하므로 혼선의 위험이 있다. 마지막으로, 하단은 슬레이브 N9가 N8과 동기화되고 슬롯 S10을 마스킹하는 레벨 4가 표시되며, N6 및 N7은 그들의 동기화 참조 (synchronization reference) N5를 수신하지 못할 수 있다.

따라서 일반적으로 상위 레벨 슬레이브는 방송 채널을 마스킹하고 혼선을 유발할 수 있다.

도 4는 무선 RF 디바이스에 의해 바람직하게 수행되는 백그라운드 스캐닝(background scanning)의 예시를 나타낸 것이다. 회색 슬롯은 스캐닝을 나타내는 반면, 흰색 슬롯은 오디오 데이터 패킷의 유보(idling) 또는 송신(transmission)을 나타낸다. RSSI 스캐닝(RSSI scanning)은 동기화되지 않은 간섭(unsynchronized interference) 및 서브그룹(subgroups)이 검출될 수 있도록 예정될 수 있다.

하기의 기능은 단독으로 또는 둘 이상의 기능을 조합하는 것으로 선호된다:

- 다중 타임 슬롯과 다중 주파수, 특히 DECT가 있는 무선 TDMA/FDMA 프레임 구조.

- 무선 RF 디바이스에 대해 미리 정의된 마스터 또는 슬레이브 역할이 없으며, 동적으로 두 역할을 수행할 수 있다.

- 네트워크 타이밍 마스터 역할의 교섭, 따라서 무선 RF 디바이스의 네트워크는 자체적으로 구성된다. 서로의 범위 내에 있는 디바이스의 네트워크에 하나의 타이밍 마스터 디바이스가 있다.

- 모든 디바이스는 송신 또는 수신에 사용되지 않는 타임 슬롯의 모든 주파수를 스캔하고 있다.

- 프레임 타이밍 추적(동기화)은 수신 정보에 기반한다

- 향상된 수신 확률을 위한 듀얼 슬롯 다이버시티(Dualslot diversity)(개선된 오디오 품질). 동일한 애플리케이션 데이터가 2개의 다른 타임 슬롯 그리고 잠재적으로 2개의 다른 RF 주파수(중복 송신(redundant transmission))에 송신된다. 수신 디바이스는 중복(redundancy)을 위해 일반적으로 양측 송신 모두를 수신한다.

- 두 개의 듀얼 슬롯 수신 중 하나가 때때로 다른 주파수에서의 스캔 작업으로 대체된다. 중복으로 인해 수신된 애플리케이션 데이터(오디오). 따라서 오디오는 영향을 받지 않는다.

- 송신 타임 슬롯은 다른 무선 RF 디바이스로부터의 송신과의 충돌을 최소화하도록 할당된다. 송신 타임 슬롯 할당(transmit timeslot allocations)은 RSSI 스캔 정보(RSSI scan information)와 다른 디바이스에서 배포된 사용 정보(usage information)를 기반으로 한다.

- 모든 무선 RF 디바이스는 비연결 방식(connection-less manner)으로 오디오 데이터 패킷을 송신한다. 라디오 커버리지(radio coverage) 범위에 있는 다른 디바이스(마스터 또는 슬레이브)는 애플리케이션 오디오 데이터 패킷을 수신할 수 있다.

- 각 무선 오디오 디바이스는 네트워크의 다른 여러 디바이스에서 수신할 수 있다. 수신기 측은 오디오(또는 미디어) 소스를 선택하고 있다. 여러 오디오 소스가 사용자(회의)에게 라우팅될(routed) 수 있다.

- 네트워크는 더 작은 그룹으로 분할될 수 있다. 각 그룹에는 타이밍 마스터가 지정된다. 그룹은 더 큰 네트워크에 재결합할 수 있으며 단 하나의 타이밍 마스터 역할은 계속된다. 디바이스의 하위그룹이 TDMA에 다시 합류할 때 프레임 타이밍이 정렬되면, 대규모 네트워크에서 통신을 계속할 수 있다.

- 오디오 외에 다른 미디어 데이터도 고려되는 RF 통신에서 구현될 수 있다. 듀플렉스 통신은 일반적으로 사용된다.

- 동적 채널 할당(Dynamic channel allocation)(간섭이 가장 적은 시간 슬롯 및 RF 주파수의 동적 선택). 주파수 계획이 필요하지 않으며 커버리지 영역이 겹치지 않는 범위를 벗어난 디바이스에 대해 주파수 재사용이 가능하다.

- 슬레이브 디바이스는 계층적 순서(hierarchical order)로 다른 슬레이브 디바이스와 동기화될 수 있다. 마스터 디바이스는 이러한 계층의 맨 위에서 타이밍 동기화를 제공한다. 관리 정보는 마스터에서 슬레이브로, 슬레이브에서 다른 슬레이브로 중계될 수 있다. 그 중에서도 관리 정보는 불안정한 동기화 루프를 방지하고 간섭을 최소화하기 위해 타임 슬롯 사용에 대한 정보를 전달하는 데 사용할 수 있다.

- 전송 품질을 모니터링함으로써 애플리케이션 및 오디오 QoS이 제공된다. 간섭 수준이 최소인 타임 슬롯 및 주파수를 선택하여 베어러 핸드오버(bearer handover)를 사용하는 것이 바람직하다.

- 일부 무선 디바이스는 (일시적으로) 듣기 전용 모드로 작동할 수 있다(push-to-talk 응용 프로그램). 이를 통해 사용 가능한 TDMA 타임 슬롯 수보다 더 많은 장치를 사용할 수 있다.

- 통신의 암호화는 마스터와 슬레이브 장치 간, 슬레이브 장치 간에 암호화 키를 분배함으로써 구현될 수 있다.

- 무선 범위 내의 다른 장치를 감지하기 위한 모든 TDMA 타임 슬롯의 백그라운드 주파수 스캐닝(Background frequency scanning). 때때로 송신 및 수신을 위한 타임 슬롯은 주파수 스캐닝 작업으로 대체된다. 스캐닝은 프레임과 타임 슬롯이 정렬되지 않은 다른 디바이스도 감지할 수 있다. 백그라운드 주파수 스캐닝은 여러 용도로 사용된다.

(a) 간섭이 가장 적은 타임 슬롯 및 주파수 위치 감지.

(b) 마스터 동기화 신호의 타임 슬롯 및 주파수 위치 검출.

(c) 네트워크 그룹의 다른 디바이스로부터 통신을 발견.

(d) 잠재적인 재결합을 위한 다른 네트워크 하위 그룹의 존재를 발견.

- 슬레이브 디바이스는 마스터 디바이스 없이 짧은 시간이라도 직접 통신할 수 있다.

- 듀플렉스 인터콤(duplex intercom)을 위한 고품질 및 광대역 오디오가 가능하다.

요약하면, 본 발명은 유연하고 자체 구성하는 네트워크에 있어서 듀플렉스 오디오의 무선 RF 통신을 위한 무선 RF 통신 방법 및 프로토콜을 제공하며, 특히 오디오 데이터 패킷은 DECT 프로토콜에 따라 통신될 수 있다. 각 무선 RF 디바이스는 동기화 마스터 또는 동기화 슬레이브로 작동하도록 배열되며, 여기서 교섭 알고리즘은 마스터 및 슬레이브(들)의 역할을 결정하기 위해 무선 범위 내에 존재하는 다른 무선 RF 디바이스와 교섭하는 데 이용된다. 이를 통해 무선 RF 디바이스는 서로의 무선 범위 내에서 무선 RF 디바이스 그룹에 참가 및 이탈할 수 있으며 여전히 동기화 마스터 역할이 교섭되고 하나의 동기화 마스터만 선택되는 반면 나머지 무선 RF 디바이스는 동기화 슬레이브로 작동한다. 각 무선 RF 디바이스는 지원 RF 주파수 또는 채널을 스캔하여 무선 범위 내의 다른 무선 RF 디바이스를 감지한다.

본 발명이 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 제시된 예에 어떤 식으로든 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 비추어 해석되어야 한다. 청구범위의 맥락에서, "포함하는" 또는 "포함한다"라는 용어는 다른 가능한 요소 또는 단계를 배제하지 않는다. 또한, '단수'와 같은 언급은 '복수'를 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 도면에 표시된 요소에 대한 청구범위의 참조 부호 사용은 또한 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 상이한 청구범위에 언급된 개별 특징은 가능하게는 유리하게 결합될 수 있고, 상이한 청구범위에서 이러한 특징의 언급은 특징의 조합이 가능하지 않고 유리하지 않다는 것을 배제하는 것이 아니다.

Claims

오디오 데이터 패킷(audio data packets)에 있어서 디지털 오디오 신호의 무선 RF 통신 방법을 제공하며, 상기 무선 RF 통신은 다음을 포함하는 방법:
- 교섭 프로토콜(negotiation protocol)에 따라 동기화 마스터(synchronization master) 또는 동기화 슬레이브(synchronization slave)로 작동하도록 각각 구성되고, 및 다중 지원 RF 주파수 또는 채널에서 무선 RF 신호의 복수의 타임 슬롯을 포함하는 프레임으로 표현된 오디오 데이터 패킷을 송수신하도록 각각 구성되는 복수의 무선 RF 디바이스를 제공하는 단계;
- 복수의 무선 RF 디바이스에 의해, 복수의 지원 RF 주파수 또는 채널 모두를 스캐닝하는 단계;
- 복수의 무선 RF 디바이스에 의한 상기 스캐닝의 결과로서, 무선 범위(wireless range) 내에 존재하는 다른 무선 RF 디바이스(wireless RF device)를 검출하는 단계;
- 직접적으로 동기화 슬레이브로 작동하는 무선 RF 디바이스에 의해, 동기화 슬레이브로서 작동하는 다른 무선 RF 디바이스로부터 오디오 데이터 패킷(audio data packets)을 수신하는 단계;
- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 사이에서 복수의 무선 RF 디바이스들 중 어느 하나가 동기화 마스터(synchronization master)로서 작동할지를 결정하고, 상기 무선 범위 내에 존재하는 나머지 무선 RF 디바이스들은 그 후 동기화 슬레이브(synchronization slave)로 작동하는 것으로 결정하는, 교섭 프로토콜(negotiation protocol)에 따른 교섭 단계;
- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스 사이에 동기화 마스터로 작동하는 무선 RF 디바이스가 무선 범위를 벗어나는 경우, 나머지 무선 RF 디바이스 중 어느 하나를 동기화 마스터로 작동할 RF 디바이스로 결정하는, 교섭 프로토콜에 따른 교섭 단계; 및
- 무선 범위 내에 존재하는 복수의 무선 RF 디바이스들 사이에서, 무선 RF 디바이스들 중 2개가 동기화 마스터로서 작동하는 경우, 상기 2개의 무선 RF 디바이스 중 어느 하나가 동기화 마스터로서 작동할 것인지를 결정하기 위한, 교섭 프로토콜에 따른 교섭 단계.
제1항에 있어서, 상기 RF 통신은 시분할 다중 접속(TDMA) 또는 주파수 분할 다중 접속(Frequency Division Multiple Access) 프레임 구조에 따라 수행되는 것인, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 RF통신은 디지털 확장 무선 통신(Digital Enhanced Cordless Telecommunication) 프로토콜에 따라 수행되는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 복수의 무선 RF 디바이스들 중 제1 및 제2 무선 RF 디바이스들 사이, 또는 3개 이상의 무선 RF 디바이스들의 그룹 사이에 듀플렉스 오디오 통신을 제공하는 것인, 방법.
제4항에 있어서, 제 1 무선 RF 디바이스로부터 제 2 무선 RF 디바이스로 송신되는 상기 오디오 데이터 패킷은 제1 지원 RF 주파수에서 수행되고, 제 2 무선 RF 디바이스로부터 제 1 무선 RF 디바이스로 송신되는 상기 오디오 데이터 패킷은 제1 지원 RF 주파수와 상이한 제2 지원 RF 주파수에서 수행되는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 방법은 모든 RF 디바이스에 의해, 각각의 지원 RF 주파수에서 RF 활동 레벨을 측정하는 것과 같이, 복수의 지원 RF 주파수에서의 간섭 레벨(interference level) 및 복수의 RF 디바이스에 의한 타임 슬롯(time slots)을 결정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
제6항에 있어서, 상기 간섭 레벨을 결정하는 단계는 RSSI 레벨(RSSI level)을 측정하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, RF 디바이스들 각각에 의해 복수의 지원 RF 주파수들 및 타임 슬롯들에 대한 패킷 오류율들을 결정하고, 그에 따라 오디오 데이터 패킷들을 송신할 RF 주파수 및 타임 슬롯을 선택하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복수의 무선 RF 디바이스들 각각은 2개의 상이한 지원 RF 주파수들 또는 2개의 상이한 타임 슬롯들 상에서 하나의 오디오 데이터 패킷을 송신하도록 배열되는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 방법은 복수의 무선 RF 디바이스 각각이 다음 중 둘 이상의 조합에 응답하여 오디오 데이터 패킷의 송신에 사용되는 하나 이상의 지원 RF 주파수 및 타임 슬롯을 선택하도록 배열되는 단계를 포함할 수 있다:
1) 각각의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯에서의 RF 활동 레벨,
2) 복수의 지원 RF 주파수 및 타임 슬롯에 대하여 측정된 채널 품질 지침 값(channel quality indicator values)을 나타내는 하나 이상의 다른 무선 RF 디바이스로부터 보고된 측정 데이터,
3) 현재 사용되는 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯, 및 다른 하나 이상의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯 사이의 주파수 거리(frequency distance),
4) 복수의 지원 RF 주파수 또는 채널 및 타임 슬롯에 대하여 수집된 패킷 오류율(packet error rates).
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 오디오 데이터 패킷의 스캐닝 및 송신 단계는 선택된 타임 슬롯에서 수행되는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 무선 범위에 존재하는 적어도 2개의 무선 RF 디바이스는 상이한 타임 슬롯에서 오디오 데이터 패킷의 송신을 수행할 수 있게 교섭하도록 배열되는 것을 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지원 RF 주파수 또는 채널은 20MHz 미만과 같이, 100MHz 미만의 주파수 범위 내에 위치하는 RF 베어러(RF bearers)를 가지는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 RF 디바이스는 RF 신호 송신을 위한 2개 이상의 서로 다른 안테나를 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 각각의 타임 슬롯은 순환 중복 검사(Cyclic Redundancy Check, CRC) 오류 검사 필드(error check field)를 포함하고, 선택적으로 CRC의 시딩(seeding)이 숨겨진 시스템 식별(hidden system identification)로서 이용되는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 방법은 동기화 마스터로서 작동하는 하나의 무선 RF 디바이스 및 동기화 슬레이브로서 작동하는 하나 이상의 무선 RF 디바이스를 각각 포함하는 복수의 그룹을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 방법은 동기화 마스터로서 작동하는 다른 무선 RF 디바이스로부터 직접 동기화 슬레이브로 작동하는 무선 RF 디바이스에 의해 오디오 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
선행하는 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 복수의 무선 RF 디바이스는 인가 신호(incoming signals)의 프레임 타이밍(frame timing)을 검출하도록 배열되고, 상기 복수의 RF 디바이스는 검출된 프레임 타이밍에 따라 프레임 타이밍을 정렬하도록 배열되는 것인, 방법.
적어도 하나의 RF 안테나에 연결된 적어도 하나의 RF 송신기 및 RF 수신기 회로를 포함하고, 제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항의 방법에 따라 작동되도록 배열되는 것인, 무선 RF 디바이스.
제19항에 있어서, 상기 디바이스는 무선 헤드셋, 무선 마이크, 무선 확성기, 무선 인터콤 시스템(wireless intercom system), 비디오 시스템 및 가상 현실 디바이스 중 어느 하나인 것인, 디바이스.
제19항에 있어서, 소방관 헬멧에 적어도 부분적으로 내장된 인터콤 시스템과 같이, 사람이 착용하기에 적합한 헬멧에 적어도 부분적으로 내장된 무선 인터콤 시스템인 것인, 무선 RF 디바이스.
제19항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 따른 복수의 무선 RF 디바이스를 포함하는 시스템.
양방향(two-way) 음성 통신, 또는 음악이나 음성의 단방향 스트리밍 중 하나 또는 그 이상을 위한,
제1항 내지 제18항 중 어느 하나의 항에 따른 방법 또는 제19항 내지 제21항 중 어느 하나의 항에 따른 무선 RF 디바이스의, 용도.