KR20230069612A - Cross technology communication method and cross technology communication device - Google Patents
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Abstract
본 실시예는 제1 프로토콜에 의한 교차 통신 장치와 제2 프로토콜에 의한 제2 프로토콜 장치 사이의 통신 방법으로, 상기 방법은: 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계와, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계 및 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계를 포함한다. This embodiment is a communication method between a cross communication device by a first protocol and a second protocol device by a second protocol, the method comprising: the cross communication device communicating with a channel between the first protocol device and the cross communication device; A channel estimation step of estimating a channel between the second protocol devices and the cross communication device, a precoding step of correcting data transmitted from the estimated channel to the second protocol device, and the cross communication device comprising a first and a cross communication step of transmitting a signal according to a protocol to the second protocol device.
Description
본 기술은 기술간 교차 통신 방법 및 교차 통신 장치와 관련된다. The present technology relates to a method for cross-communication between technologies and a device for cross-communication.
무선 디바이스들의 바디는 사물 인터넷(IoT) 시대의 출현으로 급속한 성장을 경험하고 있다. IoT 디바이스들의 수는 2035년까지 1조 개까지 증가하여 사람들의 생활에 극히 밀접하게 접근할 것으로 예상된다. IoT 장치들이 널리 사용되기 위하여는 스펙트럼 효율적인 방식으로 확장할 수 있는 것이 요청되며, 이로부터 널리 배치되어 사용되는 것을 가능하게 한다. BACKGROUND OF THE INVENTION The body of wireless devices is experiencing rapid growth with the advent of the Internet of Things (IoT) era. The number of IoT devices is expected to increase to 1 trillion by 2035, bringing them extremely close to people's lives. In order for IoT devices to be widely used, it is required to be able to scale in a spectrum-efficient manner, thereby enabling them to be widely deployed and used.
IoT 표준들이 필연적으로 느린 송신 레이트(및 따라서 낮은 스펙트럼 효율)를 겪는다는 것을 고려하면 이러한 특징은 변조를 단순화하고 수신기 라디오 아키텍처를 간단하고, 저비용이며, 전력-효율성을 유지하는 것이 요청된다. Given that IoT standards inevitably suffer from slow transmission rates (and thus low spectral efficiency), this feature is required to simplify modulation and keep the receiver radio architecture simple, low-cost, and power-efficient.
MU-MIMO(Multi-User MIMO)는, 송신기가 상이한 패킷들을 다수의 수신기들에 동시에 전달할 수 있게 함으로써, WiFi 및 LTE를 포함하는 광범위한 실제 무선 시스템들에서 채택되었다. MU-MIMO는 제한된 채널 자원 하에서의 스케일러빌리티를 대규모 레벨로 확장하기 위한 기초 컴포넌트로서 기능한다. Multi-User MIMO (MU-MIMO) has been adopted in a wide range of practical wireless systems, including WiFi and LTE, by allowing a transmitter to simultaneously deliver different packets to multiple receivers. MU-MIMO functions as a basic component for extending scalability to a large-scale level under limited channel resources.
그러나, IoT 도메인에서 이것을 달성하는 것은 다음의 본질적인 제한들로 인해 도전적이다. 첫째로, 대부분의 IoT 디바이스들은 단일 안테나를 구비하나, MU-MIMO는 다중 안테나 송신기를 필요로 한다. 둘째로, MU-MIMO에서는 채널 추정이 필수적으로 요청되나, 통상적으로 IoT에서 이용 가능하지 않다. 이러한 점은 저전력 동작 및 경제적인 하드웨어에 대해, IoT 디바이스들은 일반적으로 채널 추정이 수행되지 않는 비-코히어런트 수신기들로서 설계되기 때문이다. 이러한 실제적인 제한들을 극복하기 위해, 기존의 접근법들은 상용 IoT로 달성될 수 없는 하이-엔드 소프트웨어-정의 라디오(high-end software-defined radio ) 및 복잡한 신호 프로세싱에 의존한다.However, achieving this in the IoT domain is challenging due to the following inherent limitations. First, most IoT devices are equipped with a single antenna, but MU-MIMO requires a multi-antenna transmitter. Second, channel estimation is required in MU-MIMO, but is not typically available in IoT. This is because for low-power operation and economical hardware, IoT devices are generally designed as non-coherent receivers in which channel estimation is not performed. To overcome these practical limitations, existing approaches rely on high-end software-defined radio and complex signal processing that cannot be achieved with commercial IoT.
본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나는 상기한 종래 기술의 난점을 해소하기 위한 것이다. 즉, 다수의 제2 프로토콜 장치들에 데이터를 동시에 전달하기 위해, 펌웨어 또는 드라이버의 추가 하드웨어 또는 수정없이 제1 프로토콜 장치의 IoT MU-MIMO 송신기로서 널리 배치된 상용 장치인 제1 프로토콜 장치들을 사용하도록 하는 것이 본 실시예로 해결하고자 하는 과제 중 하나이다. One of the problems to be solved by this embodiment is to solve the above-mentioned difficulties of the prior art. That is, to simultaneously transmit data to a plurality of second protocol devices, the first protocol devices, which are widely deployed commercial devices, are used as IoT MU-MIMO transmitters of the first protocol device without additional hardware or modification of firmware or drivers. To do is one of the problems to be solved by this embodiment.
본 실시예는 제1 프로토콜에 의한 교차 통신 장치와 제2 프로토콜에 의한 제2 프로토콜 장치 사이의 통신 방법으로, 상기 방법은: 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계와, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계 및 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계를 포함한다. This embodiment is a communication method between a cross communication device by a first protocol and a second protocol device by a second protocol, the method comprising: the cross communication device communicating with a channel between the first protocol device and the cross communication device; A channel estimation step of estimating a channel between the second protocol devices and the cross communication device, a precoding step of correcting data transmitted from the estimated channel to the second protocol device, and the cross communication device comprising a first and a cross communication step of transmitting a signal according to a protocol to the second protocol device.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜은 와이파이 프로토콜이고, 상기 제2 프로토콜은 직비 프로토콜이다.According to one aspect of this embodiment, the first protocol is a Wi-Fi protocol, and the second protocol is a direct rain protocol.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 채널 추정 단계는, 상기 제1 프로토콜 장치가 채널 추정 신호와, 상기 제2 프로토콜의 패킷이 상기 제1 프로토콜의 패킷에 은닉된 제1 단편 패킷(first fragment packet)을 전송하는 단계와, 상기 교차 통신 장치가 상기 채널 추정 신호로부터 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계와, 상기 제2 프토토콜 장치가 상기 제2 프로토콜의 패킷을 수신하여 응답(ACK, acknowledge) 신호를 전송하고, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하는 단계 및 상기 교차 통신 장치가 중첩된 상기 응답 신호와 상기 채널 추정 신호로부터 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계를 포함한다.According to one aspect of this embodiment, the channel estimating step, the first protocol device is a channel estimation signal, the packet of the second protocol is a first fragment packet hidden in the packet of the first protocol (first fragment packet) ), the cross communication device estimating a channel between the first protocol device and the cross communication device from the channel estimation signal, and the second protocol device receiving the packet of the second protocol. transmitting an acknowledgment (ACK) signal, and transmitting a second fragment packet including the channel estimation signal so that the first protocol device overlaps the response signal, and the cross communication device overlaps the response signal and estimating a channel between the second protocol device and the cross communication device from the channel estimation signal.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 전송하는 단계는, 상기 제1 프로토콜 장치가 복수개의 더미 패킷들을 전송하는 단계와, 미리 정해진 인터벌 이후, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 제2 단편 패킷을 전송하는 단계를 포함하여 수행된다.According to one aspect of this embodiment, the transmitting of the channel estimation signal so as to overlap with the response signal by the first protocol device comprises: transmitting a plurality of dummy packets by the first protocol device; Thereafter, the first protocol device transmits the second fragment packet.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 제2 단편 패킷을 전송하는 단계는, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 상기 제2 단편 패킷 내의 채널 추정 신호가 실질적으로 동일한 시점에 전송되도록 수행한다.According to one aspect of this embodiment, the step of transmitting the second fragment packet so that the first protocol device overlaps the response signal, the first protocol device transmits the response signal and a channel estimation signal in the second fragment packet. is transmitted at substantially the same time.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계는, 수학식 
(CSI: 채널 상태 정보, Y: 교차 통신 장치가 수신한 신호, Xw: 제1 프로토콜 장치가 전송한 신호, Xz: 제2 프로토콜 장치가 전송한 신호, Hw: 제1 프로토콜 장치와 교차 통신 장치 사이의 채널)(CSI: channel state information, Y: signal received by the cross communication device, Xw: signal transmitted by the first protocol device, Xz: signal transmitted by the second protocol device, Hw: between the first protocol device and the cross communication device channel of)
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 프리코딩 단계는, 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 역(inverse)과 상기 제2 프로토콜 장치로 전송될 신호의 곱을 연산하여 수행된다. According to one aspect of this embodiment, the precoding step is performed by calculating a product of an inverse of a channel between the second protocol devices and the cross communication device and a signal to be transmitted to the second protocol device. .
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 프리코딩 단계는, 수학식 
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 교차 통신 단계는, 상기 교차 통신 장치가 복수개의 상기 제2 프로토콜 장치들 별로 서로 다른 데이터를 동시 전송한다.According to one aspect of this embodiment, in the cross communication step, the cross communication device simultaneously transmits different data for each of the plurality of second protocol devices.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 교차 통신 단계는, 상기 교차 통신 장치가 제2 프로토콜 장치로 전송할 제2 프로토콜에 따른 파형을 결정하는 단계와, 상기 제2 프로토콜에 따른 파형과 근사되는 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 연산하는 단계와, 연산된 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 상기 제1 프로토콜에 따라 전송하는 단계를 포함한다. According to one aspect of this embodiment, the cross communication step may include determining a waveform according to a second protocol to be transmitted by the cross communication device to a second protocol device, and the waveform approximated to the waveform according to the second protocol. The method includes calculating data according to one protocol and transmitting the calculated data according to the first protocol according to the first protocol.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제2 프로토콜에 따른 파형은, 채널 보정이 이루어진 상기 제2 프로토콜로 전송되는 신호의 파형이다.According to one aspect of this embodiment, the waveform according to the second protocol is a waveform of a signal transmitted by the second protocol in which channel correction is performed.
본 실시예는 제2 프로토콜에 의한 제1 프로토콜 장치와 통신하는 제1 프로토콜에 의한 교차 통신 장치로, 상기 교차 통신 장치는: 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하고, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하며, 보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송한다.This embodiment is a cross communication device by a first protocol communicating with a first protocol device by a second protocol, wherein the cross communication device comprises: a channel between the first protocol device and the cross communication device and the second protocol device; A channel between the first protocol and the cross communication device is estimated, data transmitted from the estimated channel to the second protocol device is corrected, and the corrected data is transmitted to the second protocol device as a signal according to the first protocol. do.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜은 와이파이 프로토콜이고, 상기 제2 프로토콜은 직비 프로토콜이다.According to one aspect of this embodiment, the first protocol is a Wi-Fi protocol, and the second protocol is a direct rain protocol.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 추정은: 상기 제1 프로토콜 장치가 채널 추정 신호와, 상기 제2 프로토콜의 패킷이 상기 제1 프로토콜의 패킷에 은닉된 제1 단편 패킷(first fragment packet)을 전송하면, 상기 교차 통신 장치가 상기 채널 추정 신호로부터 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하여 수행하고, According to one aspect of this embodiment, estimation of a channel between the first protocol device and the cross communication device comprises: the first protocol device transmits a channel estimation signal and a packet of the second protocol transmits a packet of the first protocol When a first fragment packet hidden in is transmitted, the cross communication device estimates and performs a channel between the first protocol device and the cross communication device from the channel estimation signal;
상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 추정은: 상기 제2 프토토콜 장치가 상기 제2 프로토콜의 패킷을 수신하여 응답(ACK, acknowledge) 신호를 전송하고, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하면, 상기 교차 통신 장치가 중첩된 상기 응답 신호와 상기 채널 추정 신호로부터 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정한다.Estimation of a channel between the second protocol devices and the cross communication device is: the second protocol device receives a packet of the second protocol and transmits an acknowledgment (ACK) signal, and the first protocol device transmits the second fragment packet including the channel estimation signal so as to overlap the response signal, the cross communication device determines the channel between the second protocol device and the cross communication device from the overlapped response signal and the channel estimation signal. to estimate
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하는 것은: 상기 제1 프로토콜 장치가 복수개의 더미 패킷들을 전송하고, 미리 정해진 인터벌 이후, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 제2 단편 패킷을 전송하여 수행된다.According to one aspect of this embodiment, transmitting the second fragment packet including the channel estimation signal so that the first protocol device overlaps with the response signal: the first protocol device transmits a plurality of dummy packets; , after a predetermined interval, the first protocol device transmits the second fragment packet.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 제2 단편 패킷을 전송하는 것은 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 상기 제2 단편 패킷 내의 채널 추정 신호가 실질적으로 동일한 시점에 전송되도록 수행한다.According to one aspect of this embodiment, transmitting the second fragment packet so that the first protocol device overlaps the response signal means that the first protocol device determines that the response signal and the channel estimation signal in the second fragment packet are substantially to be transmitted at the same point in time.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 것은: 수학식 
(CSI: 채널 상태 정보, Y: 교차 통신 장치가 수신한 신호, Xw: 제1 프로토콜 장치가 전송한 신호, Xz: 제2 프로토콜 장치가 전송한 신호, Hw: 제1 프로토콜 장치와 교차 통신 장치 사이의 채널)(CSI: channel state information, Y: signal received by the cross communication device, Xw: signal transmitted by the first protocol device, Xz: signal transmitted by the second protocol device, Hw: between the first protocol device and the cross communication device channel of)
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 것은: 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 역(inverse)과 상기 제2 프로토콜 장치로 전송될 신호의 곱을 연산하여 수행한다. According to one aspect of this embodiment, correcting the data transmitted from the estimated channel to the second protocol device comprises: an inverse of a channel between the second protocol devices and the cross communication device and the first protocol device. It is performed by calculating the product of the signal to be transmitted to the 2 protocol device.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 것은: 상기 교차 통신 장치가 복수개의 상기 제2 프로토콜 장치들 별로 서로 다른 데이터를 동시 전송한다.According to one aspect of this embodiment, transmitting the corrected data to the second protocol device as a signal according to the first protocol: The cross communication device transmits different data for each of the plurality of second protocol devices. transmit simultaneously.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 것은: 상기 교차 통신 장치가 제2 프로토콜 장치로 전송할 제2 프로토콜에 따른 파형을 결정하는 단계와, 상기 제2 프로토콜에 따른 파형과 근사되는 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 연산하는 단계와, 연산된 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 상기 제1 프로토콜에 따라 전송하는 단계를 포함한다. According to one aspect of this embodiment, transmitting the corrected data as a signal according to the first protocol to the second protocol device: The cross communication device determines a waveform according to the second protocol to be transmitted to the second protocol device. and calculating data according to the first protocol that approximates a waveform according to the second protocol, and transmitting the calculated data according to the first protocol according to the first protocol.
본 실시예의 어느 한 측면에 의하면, 상기 제2 프로토콜에 따른 파형은, 채널 보정이 이루어진 상기 제2 프로토콜로 전송되는 신호의 파형이다.According to one aspect of this embodiment, the waveform according to the second protocol is a waveform of a signal transmitted by the second protocol in which channel correction is performed.
본 실시예에 의하면 다중 사용자 MIMO 기능을 활용할 수 없는 통신 장비에 대하여도 사용자 별로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 제공된다. 또한, 본 실시예에 의하면 다중 스트리밍이 가능하여 높은 처리량을 가지며 낮은 에러율을 가진다.According to the present embodiment, an advantage is provided that different data can be transmitted for each user even for communication equipment that cannot utilize the multi-user MIMO function. In addition, according to the present embodiment, multiple streaming is possible, resulting in a high throughput and a low error rate.
도 1은 본 실시예에 의한 기술간 교차 통신(CTC, cross technology communication) 방법의 개요를 도시한 순서도이다.
도 2는 본 실시예에 의한 교차 통신 장치의 개요를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 실시예에 의한 통신 방법을 개요적으로 도시한 도면이다.
도 4는 와이파이 장치와 직비 장치 및 교차 통신 장치 사이의 채널 추정 단계가 수행되는 경과를 도시한 도면이다.
도 5는 추정된 채널로부터 직비 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계를 개요적으로 도시한 도면이다.
도 6은 교차 통신 장치가 와이파이 패킷에 직비 패킷을 은닉하여 직비 장치에 전송하는 교차 통신 단계의 개요를 도시하기 위한 블록도이다.
도 7A는 CSD를 역행하여 얻어진 신호를 예시한 도면이고, 도 7B는 QAM 매퍼를 역행하는 과정을 예시한 도면이고, 도 7C는 인터리버를 역행하는 과정을 예시한 도면이며, 도 7D는 스트림 파서를 역행하여 비트 스트림을 획득하는 과정을 예시한 도면이다.
도 8A 및 도 8B의 상단은 목적하는 직비 신호(청색 선도)와 본 실시예(적색 파선)에 따라 형성되어 직비 장치에서 수신한 신호의 동위상 성분을 나타내며, 도 8A 및 도 8B의 하단은 직교 성분을 나타낸다.
도 9A 및 도 9B는 각각 복도와 사무실에서의 가시선(LOS, Line-of-Sight), 비가시선(NLOS, Non-Line-of-Sight) 평가 시나리오를 도시한다.
도 10A 및 도 10B는 각각 비가시선 시나리오 및 가시선 시나리오에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치 및 종래 기술의 직비 심볼 오류율을 도시한 도면이다. 도 10C 및 도 10D는 각각 비가시선 시나리오 및 가시선 시나리오에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치 및 종래 기술의 처리량(throughput)을 도시한 도면이다.
도 11A는 안테나가 3개인 TP-link 4300 무선 라우터를 교차 통신 장치로 활용하여 3 스트림 교차 통신 장치의 성능을 평가한 실험의 개요를 도시한 도면이고, 도 11B는 3 - 스트림 교차 통신 장치의 심볼 오류율을 도시한 도면이다. 1 is a flowchart illustrating an outline of a cross technology communication (CTC) method according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the outline of a cross communication device according to the present embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating a communication method according to the present embodiment.
4 is a diagram illustrating a process in which a channel estimation step between a Wi-Fi device, a direct rain device, and a cross communication device is performed.
5 is a diagram schematically illustrating a precoding step of correcting data transmitted from an estimated channel to a direct rain device.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an outline of a cross communication step in which a cross communication device encapsulates a Zigbee packet in a Wi-Fi packet and transmits the Zigbee packet to the Zigbee device.
7A is a diagram illustrating a signal obtained by retrograding a CSD, FIG. 7B is a diagram illustrating a process of retrograding a QAM mapper, FIG. 7C is a diagram illustrating a process of retrograding an interleaver, and FIG. It is a diagram illustrating a process of obtaining a bit stream in reverse.
The upper part of FIGS. 8A and 8B shows the in-phase component of the signal received by the direct ratio device formed according to the present embodiment (red dashed line) and the target direct ratio signal (blue line), and the lower part of FIGS. 8A and 8B is quadrature. Indicates ingredients.
9A and 9B show line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) evaluation scenarios in a corridor and an office, respectively.
10A and 10B are diagrams illustrating the direct symbol error rate of the cross communication device according to the present embodiment and the related art in a non-line-of-sight scenario and a line-of-sight scenario, respectively. 10C and 10D are diagrams illustrating the throughput of the cross communication device according to the present embodiment and the prior art in a non-line-of-sight scenario and a line-of-sight scenario, respectively.
FIG. 11A is a diagram showing the outline of an experiment evaluating the performance of a 3-stream cross communication device using a TP-link 4300 wireless router with three antennas as a cross communication device, and FIG. 11B is a diagram showing the outline of a 3-stream cross communication device symbol It is a diagram showing the error rate.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예를 설명한다. 도 1은 본 실시예에 의한 기술간 교차 통신(CTC, cross technology communication) 방법의 개요를 도시한 순서도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 통신 방법은: 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계(S100)와, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계(S200) 및 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계(S300)를 포함한다. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. 1 is a flowchart illustrating an outline of a cross technology communication (CTC) method according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 1 , the communication method according to the present embodiment includes: a channel for which a cross communication device estimates a channel between a first protocol device and the cross communication device and a channel between the second protocol devices and the cross communication device. An estimation step (S100), a precoding step (S200) of correcting data transmitted from the estimated channel to the second protocol device, and the cross communication device transmits a signal according to a first protocol to the second protocol device It includes a cross communication step (S300) to do.
도 2는 본 실시예에 의한 교차 통신 장치(1)의 개요를 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 도 2는 본 실시예에 의한 교차 통신 장치(1)의 개요를 도시한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 교차 통신 장치(1)는 입력부(21), 출력부(22), 프로세서(25), 메모리(24) 및 데이터베이스(23)를 포함한다. 도 2의 교차 통신 장치(1)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 교차 통신 장치(1)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다. 한편, 교차 통신 장치(1)는 교차 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있으며, 교차 통신 장치(1)에 포함된 각 구성 요소들은 각각 별도의 소프트웨어 장치로 구현되거나, 소프트웨어가 결합된 별도의 하드웨어 장치로 구현될 수 있다.2 is a block diagram showing the outline of the
교차 통신 장치(1)는 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계(S100)와, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 신호를 보정하는 프리코딩 단계(S200) 및 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계(S300)를 수행한다. The
입력부(21)는 채널 추정에 필요한 데이터, 제2 프로토콜 장치로 전송될 데이터 및 관련 데이터를 입력받는다. 입력부(21)는 사용자로부터 데이터를 제공받을 수 있다. 다른 예로, 입력부(21)는 프로세서(25)와 연동하여 다양한 형태의 신호 또는 데이터를 입력받거나, 외부 장치와 연동하여 데이터를 획득하여 프로세서(25)로 전달할 수도 있다. 입력부(21)는 채널 추정에 필요한 데이터, 제2 프로토콜 장치로 전송될 데이터 및 관련 데이터 뿐만 아니라 로그 정보(log), 다양한 조건정보 또는 제어 신호 등을 입력하거나 입력받는 장치일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. The
출력부(22)는 프로세서(25)와 연동하여 채널 추정 정보, 제2 프로토콜 장치에 전송할 데이터, 로그 정보, 실패 로그 정보 등을 표시할 수 있다. 나아가, 출력부(22)는 제1 프로토콜 장치, 제2 프로토콜 장치와 무선으로 신호를 주고 받을 수 있는 복수개의 안테나들을 포함한다. 나아가, 출력부(22)는 정보를 출력하기 위하여 교차 통신 장치(1)에 구비된 디스플레이(미도시), 스피커 등을 통해 다양한 정보를 표시하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
프로세서(25)는 메모리(24)에 포함된 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램을 수행한다. 본 실시예에 따른 프로세서(25)는 입력부(21) 또는 데이터베이스(23)로부터 획득한 데이터를 기반으로 채널 추정 단계, 프리코딩 단계 및 교차 통신 단계등을 수행하기 위한 데이터를 연산하고, 각 단계를 수행한다.
메모리(24)는 프로세서(25)에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어 또는 프로그램이 저장될 수 있다. 메모리(24)는 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계(S100)와, 상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계(S200) 및 상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계(S300)를 수행하기 위한 명령어 또는 프로그램을 포함할 수 있다. 메모리(24)는 각 단계에서 수행된 결과, 중간값 등의 연관된 값들을 저장할 수 있다.The
데이터베이스(23)는 데이터베이스 관리 프로그램(DBMS)을 이용하여 연산 시스템의 저장공간(하드디스크 또는 메모리)에 구현된 일반적인 데이터구조로, 데이터의 검색(추출), 삭제, 편집, 추가 등을 자유롭게 행할 수 있는 데이터 저장형태를 뜻하는 것으로, 오라클(Oracle), 인포믹스(Infomix), 사이베이스(Sybase), DB2와 같은 관계형 데이타베이스 관리 시스템(RDBMS)이나, 겜스톤(Gemston), 오리온(Orion), O2 등과 같은 객체 지향 데이타베이스 관리 시스템(OODBMS) 및 엑셀론(Excelon), 타미노(Tamino), 세카이주(Sekaiju) 등의 XML 전용 데이터베이스(XML Native Database)를 이용하여 본 발명의 일 실시예의 목적에 맞게 구현될 수 있고, 자신의 기능을 달성하기 위하여 적당한 필드(Field) 또는 엘리먼트들을 가지고 있다.The
본 실시예에 따른 데이터베이스(23)는 로그 정보, 본 실시예에 통신 방법을 수행하기 위한 조건, 명령어 및 중간 과정에서 형성된 데이터, 연산 결과 등을 저장하고, 저장된 데이터를 제공할 수 있다. 한편, 데이터베이스(23)는 교차 통신 장치(1) 내에 구현되는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 별도의 데이터 저장장치로 구현될 수도 있다.The
도 3은 본 실시예에 의한 통신 방법을 개요적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 본 실시예에 의한 통신 방법은 제1 프로토콜에 의한 교차 통신 장치(10)와 제2 프로토콜에 의한 제2 프로토콜 장치(200) 사이의 기술간 교차 통신(CTC, cross technology communication) 방법이다. 교차 통신 장치(10)와 제2 프로토콜 장치(200)들 사이의 데이터 통신에 앞서 와이파이에 의한 제1 프로토콜 장치(100)를 활용하여 채널 추정 단계(S100)를 수행한다. 추정된 채널을 이용하여 교차 통신 장치(10)와 제2 프로토콜 장치(200)들에서의 프리코딩을 수행(S200)한 후, 교차 통신 장치(10)와 제2 프로토콜 장치(200) 사이에서 데이터 통신을 수행한다(S300). 3 is a diagram schematically illustrating a communication method according to the present embodiment. Referring to FIG. 3 , the communication method according to the present embodiment is a cross technology communication (CTC) between a
데이터 통신은 교차 통신 장치(10)가 하나 이상의 제2 프로토콜 장치(200)별로 동시에 데이터를 전송하여 이루어질 수 있으며, 데이터는 사용자, 교차 통신 장치(10)에 접속한 다른 장치, 일 예로, 제1 프로토콜 장치(100) 등이 제공한 데이터일 수 있다. Data communication may be performed by the
일 실시예에서, 제1 프로토콜은 와이파이(WiFi) 802.11n 일 수 있으며, 제2 프로토콜은 직비(Zigbee) 프로토콜일 수 있다. 이하에서는 간단하고 명확한 설명을 위하여 제1 프로토콜이 와이파이 IEEE 802.11.n, 제2 프로토콜이 직비(Zigbee)인 경우를 예시하며, 제1 프로토콜 장치를 와이파이 장치, 제2 프로토콜 장치를 직비 장치로 설명한다. 다만, 이는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라, 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위한 것임을 이해하여야 한다. In one embodiment, the first protocol may be WiFi 802.11n, and the second protocol may be Zigbee protocol. Hereinafter, for a simple and clear description, a case in which the first protocol is Wi-Fi IEEE 802.11.n and the second protocol is Zigbee is exemplified, and the first protocol device is a Wi-Fi device and the second protocol device is a Zigbee device. . However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention, but to more clearly describe the present invention.
도 4는 와이파이 장치(100)와 직비 장치(200) 및 교차 통신 장치(10) 사이의 채널 추정 단계(S100)의 수행되는 경과를 도시한 도면이다. 직비 프로토콜에는 채널을 추정할 수 있는 체계가 규정되어 있지 않다. 따라서, 와이파이 프로토콜의 채널 추정 신호를 이용하여 와이파이 장치(100)와 교차 통신 장치(10) 사이의 채널 추정 및 직비 장치(200)와 교차 통신 장치(10) 사이의 채널 추정을 수행한다. 4 is a diagram illustrating the progress of the channel estimation step (S100) between the Wi-
도 4를 참조하면, 와이파이 장치(100)는 채널 추정 신호와, 직비의 패킷이 상기 와이파이의 패킷의 페이로드(payload)에 은닉된 제1 단편 패킷(first fragment packet, F1)을 전송한다. 일 실시예로, 채널 추정 신호는 와이파이 표준에 규정된 HT-LTF(High Throughput Long Training Field) 일 수 있다. HT -LTF는 채널을 추정하는 신호일 수 있다. Referring to FIG. 4, the Wi-
HT-LTF 신호는 데이터 HT-LTF를 포함하며, 선택적으로 확장 HT-LTF를 더 포함할 수 있다. 데이터 HT-LTF는 HT-Data 부분의 복조에 필요한 1~4개의 HT Long Training Field(HT-LTF)를 포함한다. 확장 HT-LTF는 선택적으로, HT-Data 부분에서 사용하지 않는 MIMO 채널의 추가 공간 차원을 조사하는 데 사용할 수 있는 0에서 4 까지의 HT-LTF를 포함한다. 20MHz 전송 모드에서 HT-LTF는 부반송파(subcarrier) -28 ~ -1 및 1 ~ 28에 할당될 수 있다. The HT-LTF signal includes data HT-LTF and may optionally further include extended HT-LTF. The data HT-LTF includes 1 to 4 HT Long Training Fields (HT-LTF) required for demodulation of the HT-Data part. Extended HT-LTFs optionally contain HT-LTFs from 0 to 4 that can be used to explore additional spatial dimensions of unused MIMO channels in the HT-Data part. In the 20 MHz transmission mode, HT-LTF may be allocated to subcarriers -28 to -1 and 1 to 28.
와이파이 장치(100)는 제1 단편 패킷(F1)의 페이로드에 직비 패킷을 은닉하여 직비 장치(200)에 제공한다. 일 실시예로, 와이파이 장치(100)가 제공하는 제1 단편 패킷(F1)은 802.11n 프로토콜에 부합하는 패킷이며, 페이로드에 은닉된 패킷은 직비 프로토콜에 따른 헤더이나, 802.11n 프로토콜에 따라 에뮬레이트되어 페이로드에 은닉되어 직비 장치(200)에 전송된다. The Wi-
교차 통신 장치(10)는 상술한 바와 같이 와이파이 프로토콜을 따른 장치로 수신한 제1 단편 패킷(F1) 내의 채널 추정 신호(HT-LTF)를 이용하여 와이파이 장치(100)와 교차 통신 장치(10) 사이의 채널(Hw)을 추정한다. 채널 추정은 아래의 수학식과 같이 수행될 수 있다. As described above, the
[수학식 1][Equation 1]
(CSI(channel state information): 채널 상태 정보, Y: 주파수 영역에서의 수신 신호, Xw: 채널 추정 신호)(CSI (channel state information): channel state information, Y: received signal in frequency domain, Xw: channel estimation signal)
직비 장치(200)가 와이파이 패킷 내에 은닉된 직비 패킷을 수신하면, 이를 적법한 직비 패킷으로 파악하고, 응답(ACK, acknowledge) 신호를 전송한다. 직비 프로토콜은 직비의 패킷을 수신하고 192μsec의 시간 후, 응답(ACK) 신호를 송신하는 것으로 규정되어 있다. 따라서, 직비 장치(200)는 직비 패킷을 수신한 후, 192μsec 후 응답 신호(ACK)를 전송한다. When the
교차 통신 장치(10)는 직비 장치(200)가 전송한 응답 신호(ACK)와 실질적으로 동일한 시점에 수신된 제2 단편 패킷(F2) 내의 채널 추정 신호(HT-LTF)를 이용하여 교차 통신 장치(10)와 직비 장치(200)들 사이의 채널을 추정한다. The
제2 단편 패킷(F2)에 포함된 채널 추정 신호(HT-LTF)의 수신 시점이 직비 장치(200)가 전송한 응답 신호(ACK)의 수신 시점과 실질적으로 동일하여야 한다. 이를 맞추기 위하여 와이파이 장치(100)는 제1 단편 패킷(F1)에 100μsec의 지속시간을 가지는 더미 심볼들을 제1 단편 패킷(F1)에 패딩(padding)하여 전송한다. 와이파이 프로토콜에 의하면 각 심볼의 지속시간은 4μsec 이므로, 25개의 더미 심볼들을 제1 단편 패킷(F1)의 직비 패킷 이후에 패딩하여 전송한다. The reception time of the channel estimation signal (HT-LTF) included in the second fragment packet F2 should be substantially the same as the reception time of the response signal (ACK) transmitted by the
이어서, 제1 단편 패킷(F1) 전송종료 부터 60μsec의 시간 후, 제2 단편 패킷(F2)를 전송한다. 60μsec의 지연 시간은 2×SIFS(16μs) + WiFi ACK 지속시간으로 유지될 수 있다. 제2 단편 패킷(F2)은 상술한 채널 추정 신호(HT-LTF)와 채널 추정 신호(HT-LTF)에 앞선 헤더를 포함하며, 헤더의 지속시간은 32μsec이다. Subsequently, after a time of 60 μsec from the end of transmission of the first fragment packet F1, the second fragment packet F2 is transmitted. A latency of 60 μsec can be maintained as 2×SIFS (16 μs) + WiFi ACK duration. The second fragment packet F2 includes the above-described channel estimation signal HT-LTF and a header preceding the channel estimation signal HT-LTF, and the duration of the header is 32 μsec.
따라서, 25개의 더미 심볼들이 패딩된 시간과 지연 시간 및 헤더의 지속시간을 도합하면 192μsec를 얻을 수 있고, 이로부터 교차 통신 장치는 직비 장치(100)가 전송한 응답 신호(ACK)와 와이파이 장치(200)가 전송한 채널 추정 신호(HT-LTF)를 실질적으로 동일한 시간에 수신할 수 있다. Therefore, 192 μsec can be obtained by adding the padded time of 25 dummy symbols, the delay time, and the header duration, and from this, the cross communication device determines the response signal (ACK) transmitted by the
교차 통신 장치(10)는 응답 신호(ACK)와 채널 추정 신호(HT-LTF) 및 와이파이 장치(100)와 교차 통신 장치(10) 사이에서 추정된 채널을 이용하여 교차 통신 장치(10)와 직비 장치(200)들 사이의 채널을 추정을 아래의 수학식과 같이 수행한다. The
[수학식 2][Equation 2]
수학식 2의 ①식은 교차 통신 장치가 수신한 신호(Y)를 나타내는 식이다. 와이파이 장치(100)가 전송한 신호(Xw)와 와이파이 장치(100)와 교차 통신 장치(10) 사이의 채널(Hw)의 곱과 직비 장치(200)가 전송한 신호(Xz)와 직비 장치(200)와 교차 통신 장치(10) 사이의 채널(Hz)의 곱의 합으로 교차 통신 장치가 수신한 신호를 표시할 수 있다.
수학식 2의 ①식과 수학식 1을 연립하여 교차 통신 장치(10)와 직비 장치(200)들 사이의 채널을 추정하면 수학식 2의 ②식과 같이 표시될 수 있다. If the channel between the
이어서, 추정된 채널로부터 직비 장치(200)로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계(S200)가 수행된다. 도 5는 간결한 설명을 위하여 2개의 직비 장치들(200a, 200b)을 예시하나, 후술할 바와 같이 더욱 많은 직비 장치들에 대한 업링크 채널들을 지원하도록 확장될 수 있다. Subsequently, a precoding step (S200) of correcting data transmitted from the estimated channel to the
두 개의 직비 장치들(200a, 200b)에 전달될 두 개의 직비 패킷을 Z로 표시한다. 추정된 업링크 채널(Hz)는 수학식 3의 ①식과 같이 표시될 수 있고, 이를 수학식 1에 직접 적용하여 프리코딩된 신호는 아래의 수학식 3의 ②식과 같이 연산된다. Two direct rain packets to be transmitted to the two
[수학식 3][Equation 3]
따라서, 교차 통신 장치(10)는 교차 통신 장치(10)와 직비 장치(200)들 사이에서 추정된 채널의 역과 직비 장치들(200a, 200b)로 전송될 신호를 곱하여 프리코딩된 신호를 얻을 수 있다. Therefore, the
일 실시예에서, 직비 장치들(200a, 200b)로 전송될 신호들은 직비 패킷으로 표시되었으나, 이들은 와이파이 패킷의 페이로드에 은닉된 직비 패킷들이다. In one embodiment, signals to be transmitted to the
또한, 교차 통신 장치(10)가 직비가 아니라 위상 동기 루프(phase-locked loop)를 통해 자신의 캐리어 주파수를 와이파이 장치에 동기시켜서 발생하는 직비 장치(200)와 교차 통신 장치(10) 사이의 반송파 주파수 오프셋(CFO)이 있을 수 있다. 또한, 교차 통신 장치(10)와 직비 장치(200) 사이의 초기 위상 오프셋이 있을 수 있으며, 직비의 응답 신호(ACK) 도착 시간 오차(본 실험에서 < 0.1μsec)에서의 지터는 추가적인 위상 오차를 일으킨다. In addition, the carrier wave between the
그러나, 직비 프로토콜은 위상차(phased difference)에 의하여 데이터를 전송하는 것이며, 상술한 오차들은 신호의 전체적인 위상을 편이시키는 것으로, 송수신 되는 데이터에 오류를 발생하지 않는다. However, the direct ratio protocol transmits data by phase difference, and the above-mentioned errors shift the overall phase of the signal, so no error occurs in the transmitted/received data.
도 6은 교차 통신 장치(10)가 와이파이 패킷에 직비 패킷을 은닉하여 직비 장치(200)에 전송하는 교차 통신 단계(S300)의 개요를 도시하기 위한 블록도이다. 도 6을 참조하면, 페이로드 비트(payload bits)들을 와이파이를 통하여 전송할 때의 처리과정은 파선으로 도시되었으며, 목적하는 파형을 얻기 위하여 페이로드 비트들을 얻는 과정은 실선으로 도시되었다. 6 is a block diagram illustrating an outline of a cross communication step (S300) in which the
본 실시예는 와이파이 프로토콜이 지원하는 다중 사용자 MIMO(MU MIMO, multi-user MIMO)를 통하여 복수의 직비 장치들에 대하여 데이터를 전송한다. 다만, 교차 통신 장치(10)는 직비 장치(200)들이 직비 신호로 해석할 수 있는 와이파이 신호를 형성하여야 한다. 따라서, 목적하는 신호로부터 페이로드 비트들을 얻어야 하며, 연산된 페이로드 비트를 파선 화살표 방향으로 처리하면 목적하는 직비 신호로 해석될 수 있는 와이파이 신호를 얻을 수 있다. In this embodiment, data is transmitted to a plurality of ZigBee devices through multi-user MIMO (MU MIMO) supported by a Wi-Fi protocol. However, the
목적하는 파형은 채널에 의한 영향이 보정된 직비 파형이다. 이러한 파형은 우선 CSD(Cyclic Shift Diversity)로부터 출력된다. CSD는 목적하지 않은 빔 포밍이 이루어지는 것을 막기 위하여 수행되는 것으로, k번째 부반송파와 i번째 스트림에 복소값인 
CSD를 역행하여 형성된 신호(파선 화살표) 을 QAM 성좌도의 점으로 최소 오류로 근사하기 위하여 도 7B로 예시된 것과 같이 성좌도에서 가장 가까운 QAM 샘플이 선택되며, 이로부터 신호 스트림에 대한 비트 시퀀스인 100111이 결정된다. In order to approximate the signal (dashed line arrow) formed by reversing the CSD to a point in the QAM constellation diagram with minimal error, the nearest QAM sample in the constellation diagram is selected, as illustrated in FIG. 7B, from which the
인터리버(interleaver)는 비트 시퀀스를 결정적(deterministically)으로 셔플한다. 따라서, 인터리버를 역행하는 것은 그에 따라 각 비트 시퀀스를 재배열함으로써 수행된다. 즉, 인터리버의 출력이 100111이므로, 인터리버가 비트 시퀀스를 셔플하는 과정을 역행하면 도 7C로 예시된 것과 같이 5번째 비트와 1번째 비트를 교환하고, 3번째 비트와 2번째 비트를 교환하여 101011을 얻을 수 있다. An interleaver shuffles bit sequences deterministically. Thus, reversing the interleaver is performed by rearranging each bit sequence accordingly. That is, since the output of the interleaver is 100111, if the interleaver reverses the process of shuffling the bit sequence, as illustrated in FIG. 7C, the 5th bit and the 1st bit are exchanged, and the 3rd bit and the 2nd bit are exchanged to obtain 101011 You can get it.
스트림 파서(stream parser)는 직렬 인코딩된 비트를 여러 블록으로 나누어여러 비트 시퀀스에 제공하여 멀티 스트리밍할 데이터를 형성한다. 이를 역행하기 위하여 인터리버가 셔플한 비트 시퀀스로부터 비트를 블록으로 조합하고 인코딩된 비트에 교대로 배치한다. 도 6에서, 위 인터리버가 셔플한 비트 시퀀스를 역행하면 101011을 얻고, 아래의 인터리버가 셔플한 비트 시퀀스를 역행하면 010101을 얻는 실시예를 참조한다.A stream parser divides the serially encoded bits into blocks and provides multiple bit sequences to form data to be multi-streamed. In order to reverse this, bits from the bit sequence shuffled by the interleaver are combined into blocks and alternately placed in the encoded bits. In FIG. 6, reference is made to an embodiment in which 101011 is obtained when the bit sequence shuffled by the upper interleaver reverses, and 010101 is obtained when the bit sequence shuffled by the lower interleaver reverses.
이들 비트 시퀀스들은 도 7D로 예시된 것과 같이 3 비트마다 하나의 블록으로 조합되어 각각 홀수 인덱스와 짝수 인덱스에 배치되어 결과적으로 두 스트림으로부터 직렬 인코딩된 비트 '101010011101'이 생성된다. As illustrated in FIG. 7D, these bit sequences are combined into one block every 3 bits and placed at odd and even indexes, respectively, resulting in serially encoded bits '101010011101' from the two streams.
이어서 WiFi 인코딩은 아래의 수학식과 같이 표현된다.Subsequently, WiFi encoding is expressed as in the following equation.
[수학식 4][Equation 4]
Xb는 이전 심볼에서 제공되고 Cb와 P는 모두 와이파이 표준으로 정해진 것으로 , PCbXb는 상수이다. 이어서 Y'= Y- PCbXb 라 하고 수학식 1을 선형 방정식으로 재구성하면, 아래의 수학식 5와 같다.Xb is provided from the previous symbol, both Cb and P are specified in the Wi-Fi standard, and PCbXb is a constant. Subsequently, when Y'=Y-PCbXb and
[수학식 5][Equation 5]
PC는 576x432 매트릭스이다. 각각 6 개의 선택된 비트들로 할당된 14 개의 서브캐리어(2 MHz)들을 에뮬레이트 하기 위하여 Y의 576 개의 출력 비트들 중에서 총 84 개가 선택된다. 84 비트 서브벡터를 Y84이라 하고, 상응하는 PC 매트릭스를 (PC)84 이라하면 (PC)84X = Y84 이다. 결과적으로 (PC)84 매트릭스는 표준에 기초한 풀 랭크(full rank) 매트릭스이므로, Y84를 만족하는 X는 다양한 해가 존재하며 Y가 주어지면 인터리버와 컨벌루션 엔코더를 고려하여 X를 얻을 수 있다. The PC is a 576x432 matrix. A total of 84 out of the 576 output bits of Y are selected to emulate 14 subcarriers (2 MHz) each assigned to 6 selected bits. Let Y 84 be the 84-bit subvector and the corresponding PC matrix be (PC) 84 , then (PC) 84 X = Y 84 . As a result, since the (PC) 84 matrix is a full rank matrix based on the standard, there are various solutions for X that satisfies Y 84 , and given Y, X can be obtained by considering the interleaver and convolutional encoder.
다양한 해 중에서 이를 만족하는 X를 찾는 방법를 하나 소개하면 다음과 같다. Y의 576 개의 출력 비트들 중에서 이전에 선택한 84 개를 포함하는 432 개를 선택하여 이를 Y432라 하고, 이에 대응하는 PC 매트릭스를 (PC)432 이라 한다. 이때 (PC)432 가 full rank가 되도록 선택한다. 상술한 바와 유사하게 (PC)432X = Y432 이다. (PC)432는 풀 랭크(full rank)이며 정사각 매트릭스이므로 역행렬이 존재한다. 이에 X = ((PC)432)-1Y432 이므로 X를 구할 수 있다.One method for finding X that satisfies this condition among various solutions is as follows. Among the 576 output bits of Y, 432 including the previously selected 84 are selected, and this is called Y 432 , and the corresponding PC matrix is called (PC) 432 . At this time, (PC) 432 is selected to be full rank. Similar to the above, (PC) 432 X = Y 432 . Since (PC) 432 is a full rank square matrix, an inverse matrix exists. Therefore, since X = ((PC) 432 ) -1 Y 432 , X can be obtained.
스크램블러는 주어진 비트 시퀀스의 스크램블링 시드 시퀀스를 가진 XOR 연산을 수행한다. 즉, 와이파이 인코딩시에는 페이로드 비트들과 스크램블링 시드로부터 얻어진 스크램블링 시퀀스와의 XOR 연산으로부터 X를 얻을 수 있다. 또한, XOR 연산의 결과와 XOR 연산에 입력된 스크램블링 시퀀스를 다시 XOR 연산함으로써 페이로드 비트들을 얻을 수 있다. 일 예로, 스크램블링 시드는 상용 WNIC로부터 파악 할 수 있다. 예를 들어 널리 사용되는 Atheros WNIC(예: AR9380)는 패킷 전송마다 시드를 하나씩 증가시킨다.The scrambler performs an XOR operation with a scrambling seed sequence of a given bit sequence. That is, during Wi-Fi encoding, X can be obtained from an XOR operation between payload bits and a scrambling sequence obtained from a scrambling seed. In addition, payload bits may be obtained by performing an XOR operation again on the result of the XOR operation and the scrambling sequence input to the XOR operation. As an example, scrambling seeds can be obtained from commercial WNICs. For example, the popular Atheros WNICs (such as the AR9380) increment the seed by one per packet transmission.
스크램블러를 역행하여 얻은 비트 시퀀스를 다시 도 6에서 파선 화살표를 따라 처리하면 목적하는 파형을 얻을 수 있다. 도 8A 및 도 8B의 상단은 목적하는 직비 신호(청색 선도)와 본 실시예에 따라 형성되어 직비 장치에서 수신한 신호(적색 파선)의 동위상 성분을 나타내며, 도 8A 및 도 8B의 하단은 직교 성분을 나타낸다. 도 8A내지 도 8B를 참조하면, 목적하는 직비 신호와 직비 장치에서 수신한 신호는 차이가 있으며, 이들은 대부분 QAM 매퍼(QAM mapper)의 처리를 역행하는 과정에서 성좌점으로 정확히 매핑되지 않아 발생하는 것으로부터 기인하는 것으로 파악된다. A target waveform can be obtained by processing the bit sequence obtained by reversing the scrambler according to the broken line arrow in FIG. 6 . The upper part of FIGS. 8A and 8B shows the in-phase component of the target direct ratio signal (blue line) and the signal (red broken line) formed according to the present embodiment and received by the direct ratio device, and the lower part of FIGS. 8A and 8B shows the quadrature component. Indicates ingredients. 8A and 8B, there is a difference between the target direct ratio signal and the signal received by the direct ratio device, and most of these are thought to occur because they are not accurately mapped to constellation points in the process of reversing the processing of the QAM mapper. It is understood to originate from
그러나, 이와 같이 형성된 신호들은 직비 장치(200)들에서 직비 신호로 해석되어 처리될 수 있다. 나아가, 본 실시예에 의한 교차 통신 장치(10)는 와이파이 프로토콜을 통하여 다중 사용자 MIMO로 데이터를 송신하므로, 복수의 직비 장치들에 서로 다른 데이터를 동시에 전송할 수 있다는 장점이 제공된다. However, the signals formed in this way may be interpreted and processed as direct ratio signals in the
실험예Experimental example
이하에서는 두 개의 사용 직비 장치(TelosB 노드)에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치의 성능을 평가한다. 본 실험에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치와 비교되는 종래 기술은 본 출원인이 개발한 통신 장치이다. Hereinafter, performance of the cross communication device according to the present embodiment is evaluated in two direct-to-use devices (TelosB nodes). In this experiment, the prior art compared with the cross communication device according to this embodiment is the communication device developed by the present applicant.
도 9A 및 도 9B는 각각 복도와 사무실에서의 가시선(LOS, Line-of-Sight), 비가시선(NLOS, Non-Line-of-Sight) 평가 시나리오를 도시한다. 가시선 시나리오에서 교차 통신 장치의 성능을 평가하기 위해 복도에서 교차 통신 장치와 직비 장치를 서로 다른 거리에 배치하였다. 비가시선(NLOS, Non-Line-of-Sight) 시나리오에서 교차 통신 장치를 평가하기 위해 사무실의 서로 다른 네 위치에 직비 장치를 배치하였다. 이 실험에서 직비 장치의 전송 전력은 0dBm이고 WiFi 단편의 전송 전력은 기본 17dBm 이다. 본 실시예에 따라 교차 통신 장치의 송신 전력을 설정하였다. 9A and 9B show line-of-sight (LOS) and non-line-of-sight (NLOS) evaluation scenarios in a corridor and an office, respectively. In order to evaluate the performance of the cross communication device in the line-of-sight scenario, the cross communication device and the direct rain device were placed at different distances in the hallway. To evaluate the cross communication device in a non-line-of-sight (NLOS) scenario, the jigsaw devices were placed in four different locations in the office. In this experiment, the transmit power of the Zigbee device is 0dBm and the transmit power of the WiFi segment is 17dBm. Transmission power of the cross communication device is set according to this embodiment.
도 10A 및 도 10B는 각각 비가시선 시나리오 및 가시선 시나리오에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치 및 종래 기술의 직비 심볼 오류율을 도시한 도면이다. 본 실험에서 종래 기술은 두 개의 직비 장치에 교대로 전송하므로 심볼 에러율(SER, Symbol Error Rate)은 두 개의 직비 장치에서 얻은 SER 값의 평균으로 연산하였다. 10A and 10B are diagrams illustrating the direct symbol error rate of the cross communication device according to the present embodiment and the related art in a non-line-of-sight scenario and a line-of-sight scenario, respectively. In this experiment, since the prior art transmits alternately to two direct ratio devices, the symbol error rate (SER) was calculated as the average of the SER values obtained from the two direct ratio devices.
도 10A를 참조하면, 위치 1에서 두 개의 직비 장치에 대한 교차 통신 장치의 심볼 에러율은 1%와 27%로 상당한 불균형을 나타낸다. 이것은 교차 통신 장치에서 직비 2로 가는 채널이 약해서 직비 장치 1에 대한 신호가 직비 장치 2를 계속 지배하기 때문인 것으로 파악된다. 다른 세 위치에서 교차 통신 장치의 심볼 에러율은 (9.1%, 7.2%), (9 %, 8.5%) 및 (9.4%, 8.6%)인 반면 종래 기술의 심볼 에러율은 각각 7%, 10.1% 및 10.2이다.Referring to FIG. 10A, the symbol error rates of the cross communication devices for the two direct ratio devices at
도 10B를 참조하면, LOS 시나리오에서는 두 개의 직비 장치가 교차 통신 장치에서 3~21m 떨어진 곳에 배치된다. 12m와 18m 거리의 경우 두 개의 직비 장치에 대한 교차 통신 장치의 심볼 에러율이 종래 기술보다 작다. 두 개의 직비 장치에서 심볼 에러율의 작은 불균형(직비 1에서 6.8%, 직비 2에서 2.6%)에도 불구하고 15m 거리에서 교차 통신 장치의 평균 심볼 에러율은 4.7%로 여전히 종래 기술의 심볼 에러율(5.4%)보다 낮다. 교차 통신 장치와 직비 장치 사이의 거리가 멀어질수록 중첩된 직비 신호의 SNR은 약해지며 교차 통신 장치의 심볼 에러율은 크게 떨어지지 않는다. 교차 통신 장치는 21m의 이격거리 에서도 ≤ 2% 오류로 ≤ 9% 심볼 에러율을 얻었다. Referring to FIG. 10B, in the LOS scenario, two ZigBee devices are disposed 3 to 21 m away from a cross communication device. In the case of distances of 12 m and 18 m, the symbol error rate of the cross communication device for two direct ratio devices is smaller than that of the prior art. Despite the small imbalance of symbol error rates in the two direct ratio devices (6.8% in
도 10C 및 도 10D는 각각 비가시선 시나리오 및 가시선 시나리오에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치 및 종래 기술의 처리량(throughput)을 도시한 도면이다. 10C and 10D are diagrams illustrating the throughput of the cross communication device according to the present embodiment and the prior art in a non-line-of-sight scenario and a line-of-sight scenario, respectively.
도 10C를 참조하면, 비가시선 시나리오에서 교차 통신 장치는 4개 위치에서 432, 466, 456 및 455Kbps를 달성하여 종래 기술를 185% - 203% 만큼 능가한다. 도 10D를 참조하면, 가시선 시나리오에서 교차 통신 장치의 처리량은 보다 안정적인 추세를 나타낸다. 12미터 이하의 거리에서 교차 통신 장치의 처리량은 490Kbps 이상으로 기존 직비 장치 처리량의 대략 두 배이다. 15, 18, 21미터 거리에서 교차 통신 장치의 처리량은 465, 471, 455Kbps로, 종래 기술의 두 배에 근접한다. 이 결과는 교차 통신 장치에서 2개의 스트림 프리코딩을 고려할 때 IoT를 위한 통신 처리량이 안테나 수에 따라 크게 향상됨을 보여준다. Referring to Figure 10C, in the line-of-sight scenario, the cross communication device achieves 432, 466, 456 and 455 Kbps at four locations, outperforming the prior art by 185% - 203%. Referring to FIG. 10D, the throughput of cross communication devices in the line-of-sight scenario exhibits a more stable trend. At distances of less than 12 meters, the throughput of the cross-communication device is over 490 Kbps, roughly doubling the throughput of conventional direct-feed devices. At distances of 15, 18, and 21 meters, the throughput of the cross-communication device is 465, 471, and 455 Kbps, which is close to double that of the prior art. This result shows that the communication throughput for IoT greatly improves with the number of antennas when considering two stream precoding in cross communication devices.
도 11A는 안테나가 3개인 TP-link 4300 무선 라우터를 교차 통신 장치로 활용하여 3스트림 교차 통신 장치의 성능을 평가한 실험의 개요를 도시한 도면이고, 도 11B는 3 - 스트림 교차 통신 장치의 심볼 오류율을 도시한 도면이다. 도 11A를 참조하면, TP-link WDR4300 라우터에는 AR9344(2.4GHz) 및 AR9580(5GHz)의 두 가지 WNIC(wireless network interface controller)가 장착되어 있다. AR9344 WNIC는 최대 2개의 안테나만 지원하는 반면 AR9580 NIC는 3개의 안테나를 지원한다. AR9580(5GHz)에서 본 실시예에 의한 교차 통신 장치를 구현하여 3 스트림 교차 통신 장치의 성능을 시연하였다. 11A is a diagram showing the outline of an experiment evaluating the performance of a 3-stream cross communication device using a TP-link 4300 wireless router with three antennas as a cross communication device, and FIG. 11B is a diagram showing the outline of a 3-stream cross communication device symbol It is a diagram showing the error rate. Referring to FIG. 11A, a TP-link WDR4300 router is equipped with two wireless network interface controllers (WNICs), AR9344 (2.4 GHz) and AR9580 (5 GHz). The AR9344 WNIC only supports up to two antennas, while the AR9580 NIC supports three antennas. The performance of the 3-stream cross communication device was demonstrated by implementing the cross communication device according to the present embodiment in AR9580 (5 GHz).
본 실험예에서, 직비 장치는 소프트웨어로 정의된 무선 장치(SDR, software defined radio)로 구현되었으며, 교차 통신 장치(TP-link WDR4300의 AR9580 WNIC)과 WiFi 채널 44(즉, 5.22GHz)에서 작동하도록 설정되었다. 직비 수신기로 구동되는 3 개의 USRP(Universal Software Radio Peripheral)를 배치하여 5.225GHz에서 MU-MIMO 수신기로 활용하였다. 교차 통신 장치와 세 개의 직비 수신기(Rx1 - Rx3) 사이의 거리는 2 미터이다. 도 11B를 참조하면, 3 - 스트림 교차 통신 장치의 심볼 오류율은 세 개의 직비 수신기에서 7% 미만이고, 평균 심볼 오류율은 6.1%이었다. In this experimental example, the Zigbee device was implemented as a software defined radio (SDR), and was designed to operate in a cross communication device (AR9580 WNIC of TP-link WDR4300) and WiFi channel 44 (i.e., 5.22 GHz). has been set Three USRP (Universal Software Radio Peripheral) driven by direct ratio receivers were deployed and used as MU-MIMO receivers at 5.225 GHz. The distance between the cross communication device and the three serial receivers (Rx1 - Rx3) is 2 meters. Referring to FIG. 11B, the symbol error rate of the 3-stream cross communication device was less than 7% and the average symbol error rate was 6.1% in three direct ratio receivers.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 실시를 위한 실시예로, 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Although it has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to aid understanding of the present invention, this is an embodiment for implementation and is only exemplary, and those having ordinary knowledge in the field can make various modifications and equivalents therefrom. It will be appreciated that other embodiments are possible. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention will be defined by the appended claims.
10: 교차 통신 장치
21: 입력부
22: 출력부
23: 데이터베이스
24: 메모리
25: 프로세서
100: 제1 프로토콜 장치, 와이파이 장치
200: 제2 프로토콜 장치, 직비 장치.10: cross communication device 21: input unit
22: output unit 23: database
24: memory 25: processor
100: first protocol device, Wi-Fi device
200: second protocol device, direct rain device.
Claims (23)
상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 채널 추정 단계와,
상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 프리코딩 단계 및
상기 교차 통신 장치가 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 단계를 포함하는 통신 방법.A communication method between a cross communication device by a first protocol and a second protocol device by a second protocol, the method comprising:
a channel estimation step in which the cross communication device estimates a channel between a first protocol device and the cross communication device and a channel between the second protocol devices and the cross communication device;
A precoding step of correcting data transmitted from the estimated channel to the second protocol device; and
and a cross communication step in which the cross communication device transmits a signal according to the first protocol to the second protocol device.
상기 제1 프로토콜은 와이파이 프로토콜이고,
상기 제2 프로토콜은 직비 프로토콜인 통신 방법.According to claim 1,
The first protocol is a Wi-Fi protocol,
The second protocol is a direct rain protocol communication method.
상기 채널 추정 단계는,
상기 제1 프로토콜 장치가 채널 추정 신호와, 상기 제2 프로토콜의 패킷이 상기 제1 프로토콜의 패킷에 은닉된 제1 단편 패킷(first fragment packet)을 전송하는 단계와,
상기 교차 통신 장치가 상기 채널 추정 신호로부터 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계와,
상기 제2 프토토콜 장치가 상기 제2 프로토콜의 패킷을 수신하여 응답(ACK, acknowledge) 신호를 전송하고, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하는 단계 및
상기 교차 통신 장치가 중첩된 상기 응답 신호와 상기 채널 추정 신호로부터 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계를 포함하는 통신 방법.According to claim 1,
The channel estimation step,
transmitting, by the first protocol device, a channel estimation signal and a first fragment packet in which a packet of the second protocol is hidden in a packet of the first protocol;
estimating, by the cross communication device, a channel between a first protocol device and the cross communication device from the channel estimation signal;
The second protocol device receives the packet of the second protocol and transmits an acknowledgment (ACK) signal, and the first protocol device includes a second fragment packet including the channel estimation signal so as to overlap the response signal Steps to transmit and
and estimating, by the cross communication device, a channel between a second protocol device and the cross communication device from the overlapped response signal and the channel estimation signal.
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 전송하는 단계는,
상기 제1 프로토콜 장치가 복수개의 더미 패킷들을 전송하는 단계와,
미리 정해진 인터벌 이후, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 제2 단편 패킷을 전송하는 단계를 포함하여 수행되는 통신 방법.According to claim 3,
Transmitting, by the first protocol device, the channel estimation signal so as to overlap with the response signal,
transmitting, by the first protocol device, a plurality of dummy packets;
and transmitting, by the first protocol device, the second fragment packet after a predetermined interval.
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 제2 단편 패킷을 전송하는 단계는,
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 상기 제2 단편 패킷 내의 채널 추정 신호가 실질적으로 동일한 시점에 전송되도록 수행하는 통신 방법.According to claim 3,
Transmitting, by the first protocol device, a second fragment packet so as to overlap the response signal,
The communication method according to claim 1 , wherein the first protocol device transmits the response signal and the channel estimation signal in the second fragment packet at substantially the same time.
상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계는,
수학식
상기 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 단계는,
수학식
(CSI: 채널 상태 정보, Y: 교차 통신 장치가 수신한 신호, Xw: 제1 프로토콜 장치가 전송한 신호, Xz: 제2 프로토콜 장치가 전송한 신호, Hw: 제1 프로토콜 장치와 교차 통신 장치 사이의 채널)According to claim 3,
Estimating a channel between the first protocol device and the cross communication device,
math formula
Estimating a channel between the second protocol device and the cross communication device,
math formula
(CSI: channel state information, Y: signal received by the cross communication device, Xw: signal transmitted by the first protocol device, Xz: signal transmitted by the second protocol device, Hw: between the first protocol device and the cross communication device channel of)
상기 프리코딩 단계는,
상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 역(inverse)과 상기 제2 프로토콜 장치로 전송될 신호의 곱을 연산하여 수행되는 통신 방법. According to claim 1,
The precoding step,
A communication method performed by calculating a product of an inverse of a channel between the second protocol devices and the cross communication device and a signal to be transmitted to the second protocol device.
상기 프리코딩 단계는,
수학식
X: 프리코딩된 신호,
The precoding step,
math formula
X: precoded signal,
상기 교차 통신 단계는,
상기 교차 통신 장치가 복수개의 상기 제2 프로토콜 장치들 별로 서로 다른 데이터를 동시 전송하는 통신 방법.According to claim 1,
In the cross-communication step,
The communication method in which the cross communication device simultaneously transmits different data for each of the plurality of second protocol devices.
상기 교차 통신 단계는,
상기 교차 통신 장치가 제2 프로토콜 장치로 전송할 제2 프로토콜에 따른 파형을 결정하는 단계와,
상기 제2 프로토콜에 따른 파형과 근사되는 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 연산하는 단계와,
연산된 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 상기 제1 프로토콜에 따라 전송하는 단계를 포함하는 통신 방법. According to claim 1,
In the cross-communication step,
determining, by the cross communication device, a waveform according to a second protocol to be transmitted to a second protocol device;
calculating data according to the first protocol that is approximated with a waveform according to the second protocol;
and transmitting data according to the calculated first protocol according to the first protocol.
상기 제2 프로토콜에 따른 파형은,
채널 보정이 이루어진 상기 제2 프로토콜로 전송되는 신호의 파형인 통신 방법.According to claim 10,
The waveform according to the second protocol,
A communication method that is a waveform of a signal transmitted through the second protocol in which channel correction is made.
제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널과 상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하고,
상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하며,
보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 교차 통신 장치.A cross communication device according to a first protocol communicating with a first protocol device by a second protocol, the cross communication device comprising:
estimating a channel between a first protocol device and the cross communication device and a channel between the second protocol devices and the cross communication device;
Correcting data transmitted from the estimated channel to the second protocol device;
The cross communication device for transmitting the corrected data as a signal according to the first protocol to the second protocol device.
상기 제1 프로토콜은 와이파이 프로토콜이고,
상기 제2 프로토콜은 직비 프로토콜인 교차 통신 장치.According to claim 12,
The first protocol is a Wi-Fi protocol,
Wherein the second protocol is a direct rain protocol.
상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 추정은:
상기 제1 프로토콜 장치가 채널 추정 신호와, 상기 제2 프로토콜의 패킷이 상기 제1 프로토콜의 패킷에 은닉된 제1 단편 패킷(first fragment packet)을 전송하면,
상기 교차 통신 장치가 상기 채널 추정 신호로부터 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하여 수행하고,
상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 추정은:
상기 제2 프토토콜 장치가 상기 제2 프로토콜의 패킷을 수신하여 응답(BCK, acknowledge) 신호를 전송하고, 상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하면,
상기 교차 통신 장치가 중첩된 상기 응답 신호와 상기 채널 추정 신호로부터 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 교차 통신 장치.According to claim 12,
The estimation of the channel between the first protocol device and the cross communication device is:
When the first protocol device transmits a channel estimation signal and a first fragment packet in which the packet of the second protocol is hidden in the packet of the first protocol,
The cross communication device estimates and performs a channel between the first protocol device and the cross communication device from the channel estimation signal;
Estimation of the channel between the second protocol devices and the cross communication device is:
The second protocol device receives the packet of the second protocol and transmits a response (BCK, acknowledge) signal, and the first protocol device includes a second fragment packet including the channel estimation signal so as to overlap the response signal If you send
The cross communication device estimates a channel between the second protocol device and the cross communication device from the superimposed response signal and the channel estimation signal.
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 상기 채널 추정 신호를 포함하는 제2 단편 패킷을 전송하는 것은:
상기 제1 프로토콜 장치가 복수개의 더미 패킷들을 전송하고,
미리 정해진 인터벌 이후,
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 제2 단편 패킷을 전송하여 수행되는 교차 통신 장치.According to claim 12,
Transmitting the second fragment packet including the channel estimation signal so that the first protocol device overlaps with the response signal:
The first protocol device transmits a plurality of dummy packets;
After a predetermined interval,
Cross communication device performed by the first protocol device transmitting the second fragment packet.
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 중첩되도록 제2 단편 패킷을 전송하는 것은
상기 제1 프로토콜 장치가 상기 응답 신호와 상기 제2 단편 패킷 내의 채널 추정 신호가 실질적으로 동일한 시점에 전송되도록 수행하는 교차 통신 장치.According to claim 14,
Transmitting the second fragment packet so that the first protocol device overlaps the response signal
The first protocol device performs such that the response signal and the channel estimation signal in the second fragment packet are transmitted at substantially the same time.
상기 제1 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 것은:
수학식
상기 제2 프로토콜 장치와 상기 교차 통신 장치 사이의 채널을 추정하는 것은:
수학식
(CSI: 채널 상태 정보, Y: 교차 통신 장치가 수신한 신호, Xw: 제1 프로토콜 장치가 전송한 신호, Xz: 제2 프로토콜 장치가 전송한 신호, Hw: 제1 프로토콜 장치와 교차 통신 장치 사이의 채널)According to claim 14,
Estimating the channel between the first protocol device and the cross communication device:
math formula
Estimating the channel between the second protocol device and the cross communication device:
math formula
(CSI: channel state information, Y: signal received by the cross communication device, Xw: signal transmitted by the first protocol device, Xz: signal transmitted by the second protocol device, Hw: between the first protocol device and the cross communication device channel of)
상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 것은:
상기 제2 프로토콜 장치들과 상기 교차 통신 장치 사이의 채널의 역(inverse)과 상기 제2 프로토콜 장치로 전송될 신호의 곱을 연산하여 수행하는 교차 통신 장치. According to claim 12,
Correcting the data transmitted from the estimated channel to the second protocol device:
A cross communication device that calculates and performs a product of an inverse of a channel between the second protocol devices and the cross communication device and a signal to be transmitted to the second protocol device.
상기 추정된 채널로부터 상기 제2 프로토콜 장치로 전송되는 데이터를 보정하는 것은:
수학식
(X: 프리코딩된 신호,
Correcting the data transmitted from the estimated channel to the second protocol device:
math formula
(X: precoded signal,
상기 보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 것은:
상기 교차 통신 장치가 복수개의 상기 제2 프로토콜 장치들 별로 서로 다른 데이터를 동시 전송하는 교차 통신 장치.According to claim 12,
Transmitting the corrected data as a signal according to the first protocol to the second protocol device:
The cross communication device simultaneously transmits different data for each of the plurality of second protocol devices.
보정된 상기 데이터를 제1 프로토콜에 따른 신호로 상기 제2 프로토콜 장치에 전송하는 것은:
상기 교차 통신 장치가 제2 프로토콜 장치로 전송할 제2 프로토콜에 따른 파형을 결정하는 단계와,
상기 제2 프로토콜에 따른 파형과 근사되는 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 연산하는 단계와,
연산된 상기 제1 프로토콜에 따른 데이터를 상기 제1 프로토콜에 따라 전송하는 단계를 포함하는 교차 통신 장치. According to claim 12,
Transmitting the corrected data as a signal according to the first protocol to the second protocol device:
determining, by the cross communication device, a waveform according to a second protocol to be transmitted to a second protocol device;
calculating data according to the first protocol that is approximated with a waveform according to the second protocol;
and transmitting data according to the calculated first protocol according to the first protocol.
상기 제2 프로토콜에 따른 파형은,
채널 보정이 이루어진 상기 제2 프로토콜로 전송되는 신호의 파형인 교차 통신 장치.According to claim 21,
The waveform according to the second protocol,
A cross communication device that is a waveform of a signal transmitted through the second protocol with channel correction.
적어도 하나 이상의 프로세서; 및
상기 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램을 저장하는 메모리를 포함하며, 상기 프로그램들은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 하나 이상의 프로세서들은,
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 의한 통신 방법으로 교차 통신을 수행하는 교차 통신 장치.
A cross communication device by a first protocol communicating with a second protocol device by a second protocol, the cross communication device comprising:
at least one processor; and
and a memory storing one or more programs executed by the processor, and when the programs are executed by the one or more processors, the one or more processors:
A cross communication device performing cross communication using the communication method according to any one of claims 1 to 11.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210155794A KR102557491B1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Cross technology communication method and cross technology communication device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210155794A KR102557491B1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Cross technology communication method and cross technology communication device |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20230069612A true KR20230069612A (en) | 2023-05-19 |
| KR102557491B1 KR102557491B1 (en) | 2023-07-19 |
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| KR1020210155794A KR102557491B1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Cross technology communication method and cross technology communication device |
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| KR (1) | KR102557491B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090001225A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | Wireless repeater with multiple antenna and method thereof |
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| KR20200043516A (en) * | 2015-05-15 | 2020-04-27 | 소니 주식회사 | Wireless communication system, and device and method in wireless communication system |
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2021
- 2021-11-12 KR KR1020210155794A patent/KR102557491B1/en active IP Right Grant
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| KR20200043516A (en) * | 2015-05-15 | 2020-04-27 | 소니 주식회사 | Wireless communication system, and device and method in wireless communication system |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102557491B1 (en) | 2023-07-19 |
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