WO2020111707A1 - 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents

전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치 및 이를 위한 방법 Download PDF

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WO2020111707A1
WO2020111707A1 PCT/KR2019/016313 KR2019016313W WO2020111707A1 WO 2020111707 A1 WO2020111707 A1 WO 2020111707A1 KR 2019016313 W KR2019016313 W KR 2019016313W WO 2020111707 A1 WO2020111707 A1 WO 2020111707A1
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power
beacon
section
slot
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PCT/KR2019/016313
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Inventor
김용성
임승옥
임용석
김영한
박용주
안현석
윤창석
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전자부품연구원
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J5/00—Circuit arrangements for transfer of electric power between ac networks and dc networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems

Definitions

  • the present invention relates to a scheduling technique, and more particularly, to a method and apparatus for scheduling wireless power and data transmission.
  • the core of the technology for beamforming power to a specific location through RF wireless power transmission is to accurately transmit the power to a desired location. Therefore, in order to beamform power to a specific location of the receiving end, the transmitting end sending the power must know the position of the receiving end. The receiving end sends a specific data signal to inform the power transmitting end of its position so that the transmitting end recognizes the position. This method is known as retro-reflective power beamforming.
  • the beamforming method is proposed as a structure for transmitting power to a single receiving device, or the transmitting end transmits power without a scheduling technique, and when the optimal power is received, the receiving end transmits power in such a way as to inform the transmitting end of the information. .
  • This method is not only inefficient when multiple receiving terminals exist, but also wastes channel resources.
  • An object of the present invention is to provide a scheduling method and a device therefor for transmitting and receiving data at the same time that a slave device receiving a plurality of power receives power from a master device transmitting one power.
  • An apparatus for scheduling power transmission and data communication includes a plurality of slave devices for transmitting a join request message requesting participation of the network, A master device including a plurality of array antennas, and upon receiving the participation request message, a master device that dynamically schedules channel resource allocation for power transmission and data communication on a superframe according to the number of slave devices that have transmitted the participation request message Includes.
  • the superframe includes a Master Beacon (MB), Carrier Sense Mutliple Access (CSMA), and a Channel Time Allocation (CTA) section.
  • MB Master Beacon
  • CSMA Carrier Sense Mutliple Access
  • CTA Channel Time Allocation
  • the channel time allocation section includes a Power Time Allocation (PTA) section for power transmission with variable length and a Data Time Allocation (DTA) section for data communication.
  • PTA Power Time Allocation
  • DTA Data Time Allocation
  • Any one of the plurality of slave devices transmits a power beacon (PB) in a slot allocated to the one slave device on the power time allocation section, and the master device receives the power beacon It is characterized in that the position of the one slave device is identified based on the phase information of the received power beacon, and beamforming is performed to the identified position through the plurality of array antennas to transmit power.
  • PB power beacon
  • Any one of the plurality of slave devices transmits a data beacon (DB) in a slot allocated to the one slave device on the data time allocation section, and the master device receives the data beacon , Identify the position of the one slave device based on the phase information of the received data beacon, and beamform to the identified position through the plurality of array antennas to receive data from the slave device, or to the slave device It is characterized by transmitting data.
  • DB data beacon
  • the power time allocation section includes a plurality of power slots (P-Slot: Power Slot) for the master device to transmit power to the slave device, the power slot is a power beacon, power transmission (P_Tx: Power Tx) And a power reception (P_Rx) interval, wherein the length of the power time allocation interval is the time of the power transmission and power reception interval that is changed according to the request of the slave device, and a power slot allocated to the slave device. It is characterized by being variable according to the number of.
  • the data time allocation section includes a plurality of data slots (D-Slot: Data Slot) for data communication between the master device and the slave device, the data slot is a data beacon, data transmission (D_Tx: Data Tx) and It includes a data reception (D_Rx: Data_Rx) section, and the length of the data time allocation section depends on the time of the data transmission and data reception section changed according to the request of the slave device and the number of data slots allocated to the slave device. It is characterized by being variable.
  • any one of the plurality of slave devices and the master device transmits and receives data to and from each other without the data beacon in a data slot allocated to the one slave device on the data time allocation section.
  • a method for scheduling power transmission and data communication according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object is that the master device is a master beacon (MB: Master Beacon) section, carrier detection multiple access (CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) transmitting a master beacon in a master beacon section of a superframe including a section and a channel time allocation (CTA) section, and when a plurality of slave devices receive the master beacon, join request (Joint Request) step of transmitting a message, and when the master device receives the participation request message, power time allocation (PTA) interval and data time allocation according to the number of slave devices that have transmitted the participation request message ( And dynamically scheduling channel resource allocation for power transmission and data communication on the channel time allocation period including the DTA (Data Time Allocation) period.
  • MB Master Beacon
  • CSMA Carrier Sense Mutliple Access
  • PB Power Beacon
  • the method further includes transmitting power by beamforming to the identified location through a plurality of array antennas.
  • D-Slot data in a data slot assigned to one of the slave devices on the data time allocation section by any one of the plurality of slave devices Transmitting a beacon (DB), and when the master device receives the data beacon, identifying a position of the one slave device based on the phase information of the received data beacon, and the master device
  • the method further includes beamforming to the identified location through a plurality of array antennas to receive data from the slave device or transmitting data to the slave device.
  • any one of the plurality of slave devices and the master device are mutually without data beacons in a data slot allocated to the one slave device on the data time allocation interval. Further comprising the step of transmitting and receiving data.
  • the power time allocation section includes a plurality of power slots for the master device to transmit power to the slave device, and the power slots include power beacon, power transmission (P_Tx: Power Tx) and power reception (P_Rx: Power Rx) ), and the length of the power time allocation section is variable according to the time of the power transmission and power reception section changed according to the request of the slave device and the number of power slots allocated to the slave device. Is done.
  • the data time allocation section includes a plurality of data slots for data communication between the master device and the slave device, and the data slots are data beacon, data transmission (D_Tx: Data Tx) and data reception (D_Rx: Data_Rx) intervals. It is characterized in that the length of the data time allocation interval is variable according to the time of the data transmission and data reception interval is changed according to the request of the slave device and the number of data slots allocated to the slave device.
  • the present invention it is possible to efficiently supply power to a slave device receiving power using a single channel in a wireless environment.
  • the master device that transmits power can intensively transmit power and data simultaneously to the position of the corresponding slave device by calculating the phase changed through the beacon received from the slave device and grasping the position of the slave device.
  • the present invention proposes efficient scheduling for transmitting data and power in the same channel.
  • the present invention can transmit and receive power and data without mutual interference by scheduling even when a plurality of slave devices exist.
  • FIG. 1 is a view for explaining the configuration of a power transmission and data communication system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining the structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of an apparatus for scheduling power transmission and data communication in a master beacon (MB) section and a carrier detection multiple access (CSMA) section according to an embodiment of the present invention.
  • MB master beacon
  • CSMA carrier detection multiple access
  • PTA power time allocation
  • DTA data time allocation
  • FIG. 6 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device and a plurality of slave devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device and a plurality of slave devices according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of a master device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of a slave device according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to optimal resource allocation scheduling for power transmission and data communication from a single channel to mobile phones, wearable devices, sensor devices, and the like.
  • the present invention proposes a scheduling mechanism scheme for multiple receiving end devices receiving power on the same channel to receive power from one power transmitting end and simultaneously transmit and receive data.
  • the present invention can supply power of a receiving end device and simultaneously transmit information (data) of a plurality of receiving end devices.
  • one power transmitter simultaneously transmits power and data to the power receiver in the same channel, thereby performing efficient low-power wireless communication in a network composed of multiple receivers and finally extending the network life.
  • a system for power transmission and data communication according to an embodiment of the present invention will be described.
  • a system according to an embodiment of the present invention includes a master device 100 transmitting power in a one-to-many communication structure and a plurality of slave devices 200 receiving power. Includes.
  • the master apparatus 100 includes a plurality of array antennas for beamforming, and may be a device to which power is always connected.
  • the slave device 200 may exemplify a mobile phone, a wearable device, a sensor, and the like.
  • the present invention is an embodiment of the present invention for the master device 100 to supply power to the slave device 200 through beamforming, and at the same time perform low-power data communication between the master device 100 and the slave device 200 Scheduling is performed on a superframe (SF) according to. Then, a superframe SF according to an embodiment of the present invention will be described. 2 is a view for explaining the structure of a superframe according to an embodiment of the present invention.
  • a super frame includes a master beacon (MB) section, a carrier sense sense access (CSMA) section, and a channel time assignment (CTA). : Channel Time Allocation) section.
  • MB master beacon
  • CSMA carrier sense sense access
  • CTA channel time assignment
  • the master beacon (MB) section is a section in which the master device 100 broadcasts a master beacon (MB) to a plurality of slave devices 200 by broadcast.
  • the carrier detection multiple access (CSMA) section is a section in which the slave device 200 receiving the master beacon (MB) in the master beacon (MB) section transmits a join request message to the master device 100. Accordingly, the master device 100 may receive a join request message from a plurality of slave devices 200 in a carrier detection multiple access (CSMA) section. Then, the master device 100 dynamically allocates channel resources for power transmission and data communication on the channel time allocation (CTA) section of the superframe (SF) according to the number of slave devices 200 that have transmitted the participation request message. You can schedule.
  • CTA channel time allocation
  • the channel time allocation (CTA) section is for power transmission and data communication.
  • the master device 100 allocates channel resources for power transmission and data communication to each slave device 200 that has transmitted a participation request message.
  • the channel time allocation (CTA) period includes a power time allocation (PTA) period and a data time allocation (DTA) period.
  • the power time allocation (PTA) section is a section for the master device 100 to transmit power to the slave device 200.
  • the power time allocation (PTA) period includes a plurality of power slots (P-Slots) for power transmission.
  • the data time allocation (DTA) section is a section for data communication between the master device 100 and the slave devices 200.
  • the data time allocation (DTA) section includes a plurality of data slots (D-Slots) for data transmission.
  • the present invention is remarkably structurally different from the conventional superframe in that power slots (P-Slots) for transmitting power are separately allocated.
  • the present invention is a power beacon (PB: Power Beacon) and data transmission to inform the location of the slave device 200 that receives power in addition to the master beacon (MB), which is a beacon for network synchronization on a superframe (SF).
  • MB master beacon
  • DB data beacon
  • the master beacon (MB) section is a section in which the master beacon (MB) is transmitted.
  • the master beacon (MB) is a beacon that the master device 100 transmits to a plurality of slave devices 200 in a broadcast manner.
  • the master beacon (MB) is located in the same network as the master device 100, that is, serves to synchronize the synchronization of the plurality of slave devices 200 located within the transmission range of the master device 100.
  • the master beacon (MB) provides slot information, which is information about slots (P-Slot, D-Slot) allocated to the power time allocation (PTA) section and the data time allocation (DTA) section of the channel time allocation (CTA) section.
  • the slot information includes the number of slots, time per slot, slot unit time (SUT), and slave ID per slot. The number of slots and the time per slot included in the slot information may be variably changed at the request of the slave device 200.
  • the carrier detection multiple access (CSMA) section is a section for forming a network between the master device 100 and a plurality of slave devices 200.
  • the plurality of slave devices 200 transmit a join request message indicating the intention to participate in the network to the master device 100.
  • the master device 100 may check the slave device 200 that has transmitted the join request message by receiving the join request message.
  • the master device 100 is a power time allocation (PTA) section of the slave device 200 that transmits the join request message according to the number of slave devices 200 that have transmitted the join request message.
  • PTA power time allocation
  • a slot that is, a power slot (P-Slot: Power-Slot) and a data slot (D-Slot) is allocated through scheduling so that power and data can be transmitted and received in each of the over-data time allocation (DTA) period.
  • the master device 100 transmits the response to the join request to the slave device 200 by including the assigned slot information, so that the slave device 200 can participate in the network.
  • the above-described process is repeated within a carrier detection multiple access (CSMA) section to complete network formation.
  • CSMA carrier detection multiple access
  • the channel time allocation (CTA) section is composed of a power time allocation (PTA) section for power transmission and a data time allocation (DTA) section for data transmission and reception.
  • PTA power time allocation
  • DTA data time allocation
  • the order of the power time allocation (PTA) section and the data time allocation (DTA) section may be changed. If power transmission is to be prioritized, the power time allocation (PTA) section can be placed in front of the channel time allocation (CTA) section, and when data transmission is to be prioritized, the data time allocation (DTA) section can be placed first. have.
  • the time between the power time allocation (PTA) section and the data time allocation (DTA) section depends on the amount of data to be communicated with the slave device 200 and the power to be transmitted to the allocated slave device 200 every superframe ( SF).
  • the power time allocation (PTA) period may include a plurality of power slots (P-Slots) for the master device 100 to transmit power to the plurality of slave devices 200, and the power slots (P-Slots) It may be composed of a power beacon (PB) period, a power transmission (P_Tx: Power Tx) period, and a power reception (P_Rx: Power Rx) period.
  • PB power beacon
  • P_Tx Power Tx
  • P_Rx Power Rx
  • the master device 100 receives information of the power beacon (PB), extracts the phase of the signal incident from each transmit antenna, or performs a position recognition algorithm (eg, a MUSIC algorithm, etc.) to perform beamforming of the power.
  • PB power beacon
  • the location of the location of 200 can be grasped.
  • the time of the power transmission (P_Tx: Power Tx) period and the power reception (P_Rx: Power Rx) period may vary according to the request of the slave device 200, so the time of the power slot (P-Slot) may be varied.
  • the data time allocation (DTA) section may be composed of a plurality of data slots (D-Slot) for transmitting and receiving data between the master device 100 and the slave device 200, and the data slot (D-Slot) It may be composed of a beacon (DB) section, a data transmission (D_Tx: Data Tx) section, or a data receiving (D_Rx: Data_Rx) section.
  • the data beacon (DB) section the data beacon (DB) is transmitted, and the data beacon (DB) is a beacon for the master device 100 and the slave device 200 to exchange data, and the slave device 200 is the master device. (100).
  • the data beacon DB like the power beacon PB, includes information capable of knowing the position of the slave device 200, for example, phase information.
  • the master device 100 may calculate the position of the slave with the phase information contained in the data beacon (DB) and transmit data through beamforming. As the master beamforms, a signal-to-noise ratio (SNR) increases, and data can be transmitted to the slave device 200 using less power than a typical data transmission method. Accordingly, the slave device 200 can receive data with less power.
  • the time of the data transmission (D_Tx: Data Tx) period and the data reception (D_Rx: Data_Rx) period may vary according to the request of the slave device 200, so the time of the data slot (D-Slot) is not fixed.
  • the master device 100 or the slave device 200 performs both data transmission (D_Tx) and data reception (D_Rx) within the data slot (D-Slot) or only data transmission (D_Tx) or data reception (D_Rx). Can be.
  • D_Tx data transmission
  • D_Rx data reception
  • the master device 100 may perform data reception (D_Rx) only for the remaining time except for the data beacon (DB) section in the data slot (D-Slot).
  • the superframe SF is repeated over time, and the time of the power time allocation (PTA) section and the data time allocation (DTA) section may be dynamically changed according to network conditions.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an operation of an apparatus for scheduling power transmission and data communication in a master beacon (MB) section and a carrier detection multiple access (CSMA) section according to an embodiment of the present invention.
  • the master device 100 transmits a master beacon (MB) for synchronization in a broadcast manner to a plurality of adjacent slave devices 200 in a master beacon (MB) section.
  • the slave device 200 synchronizes to the network through the received master beacon (MB) and transmits a join request message to the master in order to participate in the network in the carrier sensing multiple access (CSMA) section.
  • the master checks the number of slaves participating in the network through the received Join Request message, and allocates slots (P-Slot, D-Slot) for each slave device 200 to the channel time allocation (CTA) section through scheduling. Assign. Accordingly, power transmission and data transmission and reception are performed through slots (P-Slot, D-Slot) allocated in a channel time allocation (CTA) section.
  • CTA channel time allocation
  • PTA power time assignment
  • DTA data time assignment
  • 4 is a view for explaining the operation of the master device 100 and the slave device 200 in the power time allocation (PTA) section according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a view for explaining the operation of the master device 100 and the slave device 200 in a data time allocation (DTA) section according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 and 5 show beacon, power, and data transmission in a power time allocation (PTA) section and a data time allocation (DTA) section in a channel time allocation (CTA) section of a superframe SF, respectively.
  • PTA power time allocation
  • DTA data time allocation
  • CTA channel time allocation
  • a total of three beacons are used: a master beacon (MB), a power beacon (PB), and a data beacon (DB).
  • MB master beacon
  • PB power beacon
  • DB data beacon
  • each of the plurality of slave devices 200 masters the power beacon (PB) to request power from the power slot (P-Slot) to which it is assigned. ).
  • the master device 100 grasps the position of the slave device 200 using the phase information included in the received power beacon (PB), and beam-forms the corresponding position through a plurality of array antennas to intensively transmit power. .
  • both the slave device 200 and the adjacent slave device 200 receiving power at the beamformed position operate in the reception mode because no slot is allocated. Therefore, the corresponding slave device 200 may receive weak power through the reception mode.
  • the slave device 200 transmits a data beacon (DB) for data transmission and reception to the master device 100.
  • the master device 100 determines the position of the slave device 200 by calculating the phase through the data beacon (DB), and beamforming toward the slave device 200 at the position identified through the plurality of array antennas. Then, the master device 100 and the slave device 200 perform data transmission (D_Tx) or data reception (D_Rx) during the data slot (D-Slot) allocated in the data time allocation (DTA) period.
  • D_Tx data transmission
  • D_Rx data reception
  • FIG. 6 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device 100 and a plurality of slave devices 200 according to an embodiment of the present invention.
  • one master device 100 and a plurality of slave devices 200 may exist in a network, and slots (P-Slot, D-Slot) allocated to each slave device 200 according to network conditions ) And the time per slot (P-Slot, D-Slot) may be variable.
  • the master device 100 transmits the master beacon (MB) in all directions at the very beginning of the superframe (SF) for synchronization at the same time as the start.
  • the plurality of slaves 200 that have received the master beacon (MB) transmits a join request message to the master device 100 in a carrier detection multiple access (CSMA) section to participate in the network of the master device 100 do.
  • the master device 100 grasps the number of the slave devices 200 through the received Join Request message.
  • the master device 100 allocates each slave device 200 participating in the network through scheduling to any slot (P-Slot, D-Slot) in the power time allocation (PTA) section and data time allocation (DTA) section. Decide whether to allocate.
  • the master device 100 transmits the slot information allocated according to the scheduling to the slave device 200 in response to the join request message.
  • the master device 100 and a plurality of slave devices 200 form a network.
  • a channel time allocation (CTA) period starts, and a power time allocation (PTA) period of the channel time allocation (CTA) period may start.
  • the slave device 200 participating in the network requests power transmission by transmitting the power beacon (PB) from the power slot (P-Slot) to which it is assigned to the master device 100, It then receives power.
  • the master device 100 can calculate the phase through the power beacon (PB) to grasp the position of the slave device 200 requesting power transmission, and transmit power to the corresponding position through beamforming.
  • the number and time of power slots (P-Slots) allocated to each slave device 200 may be variably changed at the request of the slave device 200.
  • the data time allocation (DTA) period may start.
  • each slave device 200 transmits a data beacon (DB) for data transmission and reception from the data slot (D-Slot) to which it is assigned to the master device 100.
  • the master device 100 may perform beamforming through phase information of the data beacon (DB). Accordingly, since the data is transmitted by beamforming by the data beacon (DB), power consumption of the slave device 200 is reduced, so that communication can be performed with low power.
  • the number and time of data slots (D-Slots) allocated to each slave device 200 may also be variably changed.
  • FIG. 7 is a timing diagram illustrating one-to-many communication between a master device 100 and a plurality of slave devices 200 according to another embodiment of the present invention.
  • a data beacon DB is used in a data time allocation (DTA) section.
  • the data beacon DB may not be used in a data time allocation (DTA) section. That is, the embodiment of FIG. 7 is a one-to-many communication between a master device 100 and a plurality of slave devices 200 using a superframe (SF) structure that does not use a data beacon (DB) in a data time allocation (DTA) section.
  • SF superframe
  • DB data beacon
  • DTA data time allocation
  • the present invention provides an efficient scheduling method when a single or a plurality of slave devices 200 and a master device 100 transmit power and transmit and receive data through a single channel.
  • the RF wireless power transmission technology for example, if the slave device 200 such as a mobile phone, a wearable device, and a sensor is located within an RF reach distance even if it is not located in a limited place where power can be supplied, one identical channel Power reception is possible through beamforming.
  • wireless power transmission is possible not only to the slave device 200 with a fixed position, but also to the flexible slave device 200 with a continuously changing position by calculating the continuously changing phase.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of the master device 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the master device 100 transmits a master beacon (MB) in step S110 to perform synchronization, and in step S120, a join request message waits to be received. Accordingly, the master device 100 determines whether a Join Request message is received in step S130.
  • MB master beacon
  • step S140 the master device 100 proceeds to step S140 to schedule power and data transmission. That is, the master device 100 receives the join request message and checks the number of slave devices 200, and then the slave device 200 that transmits the join request message transmits power time (PTA). ) Slots are allocated so that power and data can be transmitted and received in each section and data time allocation (DTA) section.
  • PTA power time
  • the master device 100 waits to receive the power beacon (PB) in step S150. Accordingly, the master device 100 determines whether a power beacon (PB) is received in step S160. As a result of the confirmation, upon receiving the power beacon (PB), the master device 100 calculates the position of the slave device 200 from the phase information included in the power beacon (PB) in step S170, and beams toward the calculated position Forming to transmit power.
  • PB power beacon
  • the master device 100 waits to receive the data beacon (DB) in step S180. Accordingly, the master device 100 confirms reception of the data beacon (DB) in step S190. As a result of the confirmation, upon receiving the data beacon (DB), the master device 100 calculates the position of the slave device 200 from the phase information included in the data beacon (DB) in step S200, and beams the calculated position. Forming to receive or transmit data.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method for scheduling power transmission and data communication of a slave device 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the slave device 200 waits for reception of the master beacon (MB) in step S210. Accordingly, the slave device 200 checks whether the master beacon (MB) is received in step S220. As a result of the check, upon receiving the master beacon (MB), the slave device 200 checks whether it is an allocated power slot (P-Slot) in the power time allocation (PTA) section on the time domain in step S230. .
  • P-Slot allocated power slot
  • PTA power time allocation
  • step S230 if the power slot is allocated (P-Slot), the slave device 200 transmits a power beacon (PB) to the master device 100 in step S240. Then, the slave device 200 waits for power reception in step S250. Accordingly, the slave device 200 determines whether power is received in step S260.
  • PB power beacon
  • step S260 upon receiving power, the slave device 200 checks whether or not it is an allocated data slot (D-Slot) in the data time allocation (DTA) section on the time domain in step S270.
  • D-Slot allocated data slot
  • DTA data time allocation
  • step S270 if it is an assigned data slot (D-Slot), the slave device 200 transmits a data beacon (DB) to the master device 100 in step S280. Then, the slave device 200 transmits or receives data during a data slot (D-Slot) to which it is allocated in step S290.
  • D-Slot data beacon
  • the method according to the above-described embodiment of the present invention may be implemented in a program readable form through various computer means and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the recording medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable by those skilled in computer software.
  • the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic-optical media such as floptical disks ( and magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions may include high-level language wires that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language wires such as those produced by a compiler.
  • Such a hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the present invention, and vice versa.

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Abstract

본 발명의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치는 네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치와, 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치를 포함한다.

Description

전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치 및 이를 위한 방법
본 발명은 스케줄링 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무선 전력 및 데이터 전송을 스케줄링하는 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)이 주변 환경의 모니터링 및 제어를 위해 다양한 분야로 보편화되고 대규모로 확장됨에 따라 수많은 센서 디바이스가 도처에 사용되고 있으며, 전력 공급 측면에서 상시 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 필요성이 증가하게 되었다. 최근, 전원 및 배터리 이외의 다른 수명 연장 방법의 방법으로 무선충전기술이 접목되고 있다. 최근에는 이동형 디바이스 또는 원거리 IoT 디바이스 무선충전을 위하여 RF(Radio Frequency)를 이용한 충전 기술이 연구되고 있다. 그러나 RF를 이용해 전력을 전송하는 방식은 전송효율이 매우 약하다는 단점이 있다. 최근, RF 무선전력전송의 전송효율을 극복하기 위하여 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술이 소개 되었다.
RF 무선전력전송을 통해 특정 위치로 전력을 빔포밍(beamforming) 하는 기술의 핵심은 전력을 원하는 위치로 정확히 포밍(forming)하여 송신하는 것이다. 따라서 수신단 특정 위치로 전력을 빔포밍하기 위해서는 전력을 보내는 송신단이 수신단의 위치를 알아야 한다. 수신단은 자신의 위치를 전력 송신단에 알려주기 위하여 특정 데이터 신호를 보내어 송신단으로 하여금 위치를 인식하게 한다. 이러한 방법은 retro-reflective 방식의 전력 빔포밍으로 알려져 있다.
기존에는 빔포밍 방식은 단일 수신 디바이스에 전력을 송신하는 구조로 제안되거나, 송신단에서 스케쥴링 기법 없이 전력을 송신하고 최적의 전력이 수신되었을 시 수신단이 그 정보를 송신단에 알려주는 방식으로 전력을 송신하였다. 이러한 방식은 다수의 수신 단말기가 존재할 때 비효율적일 뿐 아니라 채널 리소스를 낭비하게 된다.
본 발명의 목적은 복수의 전력을 수신하는 슬레이브장치가 하나의 전력을 송신하는 마스터장치로부터 전력을 수신함과 동시에 데이터를 송수신하기 위한 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 무선 네트워크 통신에 무선 전력 전송 기술인 빔포밍을 적용하여 슬레이브장치에 전력을 공급하고 동시에 저전력으로 데이터를 송수신할 수 있는 스케줄링 방법 및 이를 위한 장치를 제공함에 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치는 네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치와, 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치를 포함한다.
상기 슈퍼프레임은 마스터 비콘(MB: Master Beacon), 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함한다.
상기 채널시간할당 구간은 길이가 가변되는 전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터 통신을 위한 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함한다.
상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하며, 상기 마스터장치는 상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하며, 상기 마스터장치는 상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 전력시간할당 구간은 상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)을 포함하며, 상기 전력 슬롯은 전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며, 상기 전력시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터시간할당 구간은 상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함하며, 상기 데이터 슬롯은 데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고, 상기 데이터시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 상기 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법은 마스터장치가 마스터 비콘(MB: Master Beacon) 구간, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 슈퍼프레임의 마스터 비콘 구간에서 마스터 비콘을 전송하는 단계와, 복수의 슬레이브장치가 상기 마스터 비콘을 수신하면, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함하는 상기 채널시간할당 구간 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계를 포함한다.
상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계와, 상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하는 단계와, 상기 마스터장치가 상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계와, 상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 단계를 더 포함한다.
상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후, 상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 단계를 더 포함한다.
상기 전력시간할당 구간은 상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯을 포함하며, 상기 전력 슬롯은 전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며, 상기 전력시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터시간할당 구간은 상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯을 포함하며, 상기 데이터 슬롯은 데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고, 상기 데이터시간할당 구간의 길이는 상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 무선 환경에서 단일 채널을 사용하여 전력을 수신하는 슬레이브장치에 효율적으로 전력을 공급할 수 있다. 또한, 전력을 전송하는 마스터장치는 슬레이브장치로부터 수신된 비콘(beacon)을 통해 변화되는 위상을 산출하여 그 슬레이브장치의 위치를 파악함으로써 해당 슬레이브장치의 위치로 전력과 데이터를 동시에 집중적으로 전송할 수 있다. 그리고 본 발명은 데이터와 전력을 동일 채널에서 전송하는 효율적인 스케줄링을 제시한다. 더욱이, 본 발명은 복수의 슬레이브장치가 존재하는 경우에도 스케줄링에 의해 상호 간섭 없이 전력과 데이터를 주고받을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력시간할당(PTA) 구간에서 마스터장치와 슬레이브장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터시간할당(DTA) 구간에서 마스터장치와 슬레이브장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치와 복수의 슬레이브장치 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치와 복수의 슬레이브장치 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.
본 발명은 단일 채널에서 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 디바이스 등의로의 전력(Power) 전송 및 데이터 통신을 위한 최적 자원할당 스케쥴링에 관한 것이다. 본 발명은 동일한 채널 상에서 전력을 수신하는 다수의 수신단 디바이스가 하나의 전력 송신단으로부터 전력을 수신함과 동시에 데이터를 송수신하기 위한 스케줄링 메카니즘 방안을 제안한다. 이를 통하여 본 발명은 수신단 디바이스의 전력을 공급하고, 다수의 수신단 디바이스의 정보(데이터)를 동시에 전달할 수 있다. 특히, 본 발명은 하나의 전력 송신단이 동일한 채널에서 전력 수신단에 전력과 데이터를 동시에 전송함으로써, 다수개의 수신단으로 구성된 네트워크에서 효율적인 저전력 무선 통신을 수행하고 최종적으로는 네트워크 수명을 연장시킬 수 있다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력 전송 및 데이터 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 시스템은 일대다 통신 구조로 전력을 전송하는 하나의 마스터(master)장치(100)와 전력을 수신하는 복수의 슬레이브(slave)장치(200)를 포함한다. 마스터장치(100)는 빔포밍을 위한 복수의 배열 안테나를 포함하며, 상시 전원이 연결되어 있는 디바이스가 될 수 있다. 슬레이브장치(200)는 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 등을 예시할 수 있다.
본 발명은 마스터장치(100)가 빔포밍을 통해 슬레이브장치(200)에 전력을 공급하고, 이와 동시에 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200) 간에 저전력 데이터 통신을 수행하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF: Superfame) 상에서 스케줄링을 수행한다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF)에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슈퍼프레임(SF: Superfame)은 마스터 비콘(MB: Master Beacon) 구간, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함한다.
마스터 비콘(MB) 구간은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)로 마스터 비콘(MB: Master Beacon)을 브로드캐스트로 전송하는 구간이다.
반송파감지다중접속(CSMA) 구간은 마스터 비콘(MB) 구간에서 마스터 비콘(MB)을 수신한 슬레이브장치(200)가 마스터장치(100)로 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 구간이다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200)로부터 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신할 수 있다. 그러면, 마스터장치(100)는 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)의 수에 따라 슈퍼프레임(SF)의 채널시간할당(CTA) 구간 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링할 수 있다.
채널시간할당(CTA) 구간은 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 구간이다. 마스터장치(100)는 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치(200) 각각에 대해 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원을 할당한다. 이러한 채널시간할당(CTA) 구간은 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함한다.
여기서, 전력시간할당(PTA) 구간은 마스터장치(100)가 슬레이브장치(200)로 전력을 전송하기 위한 구간이다. 이러한 전력시간할당(PTA) 구간은 전력 전송을 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power-Slot)을 포함한다. 또한, 데이터시간할당(DTA) 구간은 마스터장치(100)가 슬레이브장치(200) 상호간에 데이터 통신을 위한 구간이다. 이러한 데이터시간할당(DTA) 구간은 데이터 전송을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 종래의 슈퍼프레임과 달리 전력을 전송을 위한 전력 슬롯(P-Slot)을 따로 할당하는 점에서 구조적으로 차이가 현저하다. 또한, 본 발명은 슈퍼프레임(SF) 상에서 네트워크의 동기화를 위한 비콘인 마스터 비콘(MB) 이외에 전력을 수신하는 슬레이브장치(200)의 위치를 알려주기 위한 전력 비콘(PB: Power Beacon)과 데이터 전송 및 수신 요청을 위한 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 추가적으로 사용한다.
마스터 비콘(MB) 구간은 마스터 비콘(MB)이 전송되는 구간이다. 마스터 비콘(MB)은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)로 브로드캐스트 방식으로 전송하는 비콘이다. 이러한 마스터 비콘(MB)은 마스터장치(100)와 동일한 네트워크 내에 위치한, 즉, 마스터장치(100)의 전송 범위 내에 위치한 복수의 슬레이브장치(200)의 동기를 맞추는 역할을 수행한다. 마스터 비콘(MB)은 채널시간할당(CTA) 구간의 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간에 할당된 슬롯들(P-Slot, D-Slot)에 대한 정보인 슬롯 정보를 가진다. 구체적으로, 슬롯 정보는 슬롯 개수, 슬롯 당 시간, SUT(Slot Unit Time), 슬롯 당 슬레이브 ID를 포함한다. 슬롯 정보에 포함된 슬롯 개수, 슬롯 당 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 가변적으로 변경될 수 있다.
시간 도메인 상 마스터 비콘(MB) 구간 이후, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간이 존재한다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간은 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 네트워크 형성을 위한 구간이다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 네트워크 참여 의사를 나타내는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한다. 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신함으로써, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)를 확인할 수 있다. 그러면, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)의 수에 따라 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)가 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간 각각에서 전력과 데이터를 송수신할 수 있도록 스케줄링을 통해 슬롯, 즉, 전력 슬롯(P-Slot: Power-Slot) 및 데이터 슬롯(D-Slot)을 할당한다. 이후, 마스터장치(100)는 할당된 슬롯 정보를 담아 참여요청(Joint Request)에 대한 응답을 슬레이브장치(200)로 전송하여 슬레이브장치(200)가 네트워크에 참여할 수 있다. 반송파감지다중접속(CSMA) 구간 내에서 전술한 과정이 반복되어 네트워크 형성이 완료된다.
시간 도메인 상 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 이후, 채널시간할당(CTA) 구간이 존재한다. 채널시간할당(CTA) 구간은 전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터 송수신을 위한 데이터시간할당(DTA) 구간으로 구성된다. 목적에 따라 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간의 순서는 변경될 수 있다. 전력 전송이 우선시되어야 할 경우에는 채널시간할당(CTA) 구간 상에서 전력시간할당(PTA) 구간을 앞에 배치할 수 있고, 데이터 전송이 우선시되어야 할 경우에는 데이터시간할당(DTA) 구간을 먼저 배치할 수 있다. 또한 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간의 시간은 할당된 슬레이브장치(200)에게 전송하고자 하는 전력 및 슬레이브장치(200)와 통신하고자 하는 데이터의 양에 따라 매 슈퍼프레임(SF) 마다 가변될 수 있다.
전력시간할당(PTA) 구간은 마스터장치(100)가 복수의 슬레이브장치(200)에 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot)으로 구성될 수 있으며, 전력 슬롯(P-Slot)은 전력 비콘(PB) 구간과 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 구간 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간으로 구성될 수 있다. 전력 비콘(PB) 구간에서 전력 비콘(PB)이 전송되며, 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 마스터장치(100)가 전력을 포밍할 위치를 인식할 수 있도록 전력 비콘(PB)을 전송한다. 전력 비콘(PB)은 해당 슬레이브장치(200)의 위치를 인식할 수 있는 위상 정보를 포함한다. 마스터장치(100)는 전력 비콘(PB)의 정보를 수신하여 각각의 송신 안테나로부터 입사되는 신호의 위상을 추출하거나, 위치인식 알고리즘(예컨대, MUSIC 알고리즘 등)을 수행하여 전력을 빔포밍할 슬레이브장치(200)의 위치의 위치를 파악할 수 있다. 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 구간 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간의 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 달라질 수 있으므로 전력 슬롯(P-Slot)의 시간은 가변될 수 있다.
데이터시간할당(DTA) 구간은 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200) 간 데이터 전송 및 수신을 위한 다수개의 데이터 슬롯(D-Slot)으로 구성될 수 있으며, 데이터 슬롯(D-Slot)은 데이터 비콘(DB) 구간, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 구간 또는 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간으로 구성될 수 있다. 데이터 비콘(DB) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 전송되며, 데이터 비콘(DB)은 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)가 데이터를 주고받기 위한 비콘이며, 슬레이브장치(200)에서 마스터장치(100)로 전송된다. 데이터 비콘(DB)도 전력 비콘(PB)과 마찬가지로 슬레이브장치(200)의 위치를 알 수 있는 정보, 예컨대, 위상 정보를 포함한다. 마스터장치(100)는 전력 전송과 마찬가지로, 데이터 비콘(DB)에 담긴 위상 정보로 슬레이브의 위치를 계산하여 빔포밍을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 마스터가 빔포밍함에 따라 신호대잡음비(SNR: Signal-to-Noise Ratio)가 커지고, 일반적인 데이터 전송 방법에 비해 더 작은 전력을 사용하여 슬레이브장치(200)로 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 더 작은 전력으로 데이터를 수신할 수 있다. 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 구간 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간의 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 달라질 수 있으므로 데이터 슬롯(D-Slot)의 시간은 고정적이지 않다. 마스터장치(100) 또는 슬레이브장치(200)는 데이터 슬롯(D-Slot) 내에서 데이터 전송(D_Tx) 및 데이터 수신(D_Rx)을 모두 수행하거나 데이터 전송(D_Tx) 또는 데이터 수신(D_Rx)만을 수행할 수 있다. 슬레이브장치(200)가 전송해야할 데이터가 많을 경우, 필요에 따라 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)에서 데이터 비콘(DB)을 제외한 나머지 시간을 모두 데이터 전송(D_Tx) 구간으로만 사용할 수도 있다. 이에 상응하여 마스터장치(100)는 데이터 슬롯(D-Slot)에서 데이터 비콘(DB) 구간을 제외한 나머지 시간동안 데이터 수신(D_Rx)만을 수행할 수 있다. 슈퍼프레임(SF)은 시간이 지남에 따라 반복되며 네트워크 상황에 따라 전력시간할당(PTA) 구간와 데이터시간할당(DTA) 구간의 시간은 동적으로 변할 수 있다.
다음으로, 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 비콘(MB) 구간 및 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 마스터장치(100)는 마스터 비콘(MB) 구간에서 주변의 인접한 복수의 슬레이브장치(200)로 동기화를 위한 마스터 비콘(MB)을 브로드캐스트 방식으로 전송한다. 슬레이브장치(200)는 수신한 마스터 비콘(MB)을 통해 네트워크에 동기화하고, 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 네트워크에 참여하고자 마스터로 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한다. 마스터는 수신된 참여요청(Joint Request) 메시지를 통해 네트워크에 참여된 슬레이브 수를 확인하고 스케줄링을 통해 슬레이브장치(200) 별로 슬롯(P-Slot, D-Slot)을 채널시간할당(CTA) 구간에 할당한다. 이에 따라, 채널시간할당(CTA) 구간 내에 할당된 슬롯(P-Slot, D-Slot)을 통해 전력 전송과 데이터 송수신이 이루어진다.
다음으로, 채널시간할당(CTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 이때, 채널시간할당(CTA) 구간의 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간을 구분하여 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전력시간할당(PTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터시간할당(DTA) 구간에서 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 슈퍼프레임(SF)의 채널시간할당(CTA) 구간 내 전력시간할당(PTA) 구간과 데이터시간할당(DTA) 구간에서의 비콘, 전력, 데이터 전송을 나타낸다. 본 발명의 실시예에서 마스터비콘(MB), 전력 비콘(PB) 및 데이터 비콘(DB)의 총 3가지 비콘이 사용된다. 도 4의 전력시간할당(PTA) 구간에서 전력 비콘(PB)이 사용되며, 도 5의 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용된다.
도 4를 참조하면, 전력시간할당(PTA) 구간에서 복수의 슬레이브장치(200) 각각은 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot) 서 전력을 요청하기 위해 전력 비콘(PB)을 마스터장치(100)로 전송한다. 마스터장치(100)는 수신된 전력 비콘(PB)에 포함된 위상 정보를 사용하여 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 복수의 배열 안테나를 통해 해당 위치로 빔포밍하여 집중적으로 전력을 전송한다. 이때, 빔포밍된 위치에서 전력을 수신하는 슬레이브장치(200)와 인접한 슬레이브장치(200)는 슬롯이 할당되지 않았기 때문에 모두 수신 모드로 동작한다. 따라서 해당 슬레이브장치(200)는 수신 모드를 통해 약한 전력을 수신할 수 있다.
도 5를 참조하면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 슬레이브장치(200)는 마스터장치(100)로 데이터 송수신을 위해 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 마스터장치(100)는 데이터 비콘(DB)를 통해 위상을 계산하여 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 복수의 배열 안테나를 통해 파악된 위치의 슬레이브장치(200)를 향해 빔포밍한다. 그런 다음, 마스터장치(100)와 슬레이브장치(200)는 데이터시간할당(DTA) 구간 내에 할당된 데이터 슬롯(D-Slot) 동안 데이터 전송(D_Tx) 또는 데이터 수신(D_Rx)을 수행한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신에 대해서 설명하기로 한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 6을 참조하면, 네트워크에는 하나의 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200)가 존재할 수 있고, 네트워크 상황에 따라 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 슬롯(P-Slot, D-Slot)의 개수 및 슬롯(P-Slot, D-Slot) 당 시간은 가변적일 수 있다.
마스터장치(100)는 시작과 동시에 동기화를 위해 슈퍼프레임(SF)의 가장 처음에서 마스터 비콘(MB)을 전방향으로 전송한다. 마스터 비콘(MB)을 수신한 복수의 슬레이브(200)는 마스터장치(100)의 네트워크에 참여하기 위해 반송파감지다중접속(CSMA) 구간에서 참여요청(Joint Request) 메시지를 마스터장치(100)로 전송한다. 마스터장치(100)는 수신되는 참여요청(Joint Request) 메시지를 통해 슬레이브장치(200)의 개수를 파악한다. 이후, 마스터장치(100)는 스케줄링을 통해 네트워크에 참여된 각 슬레이브장치(200)를 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간 내 어느 슬롯(P-Slot, D-Slot)에 할당할지 결정한다. 그런 다음, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지에 대한 응답으로 스케줄링에 따라 할당한 슬롯 정보를 슬레이브장치(200)로 전송한다. 이로써, 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200)가 네트워크를 형성한다.
반송파감지다중접속(CSMA) 구간 이후, 채널시간할당(CTA) 구간이 시작되며, 채널시간할당(CTA) 구간 중 전력시간할당(PTA) 구간이 시작될 수 있다. 전력시간할당(PTA) 구간에서는 네트워크에 참여된 슬레이브장치(200)가 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)에서 마스터장치(100)로 전력 비콘(PB)을 전송함으로써 전력 전송을 요청하고, 뒤이어 전력을 수신한다. 마스터장치(100)는 전력 비콘(PB)을 통해 위상을 계산하여 전력 전송을 요청한 슬레이브장치(200)의 위치를 파악하고, 빔포밍을 통해 해당 위치로 전력을 전송할 수 있다. 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 전력 슬롯(P-Slot)의 개수 및 시간은 슬레이브장치(200)의 요청에 따라 가변적으로 변경될 수 있다.
복수의 슬레이브장치(200)에 대한 전력시간할당(PTA) 구간이 종료되면, 데이터시간할당(DTA) 구간이 시작될 수 있다. 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 각 슬레이브장치(200)가 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)에서 마스터장치(100)로 데이터 송수신을 위한 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 마스터장치(100)는 데이터 비콘(DB)의 위상 정보를 통해 빔포밍을 수행할 수 있다. 이에 따라, 데이터 비콘(DB)에 의해 빔포밍하여 데이터가 전송되므로 슬레이브장치(200)의 전력 소비가 감소해 저전력으로 통신할 수 있다. 데이터시간할당(DTA) 구간에서 각 슬레이브장치(200)에 할당되는 데이터 슬롯(D-Slot)의 개수 및 시간 또한 가변적으로 변경될 수 있다. 복수의 슬레이브장치(200)에 대한 데이터시간할당(DTA) 구간이 종료되면, 새로운 슈퍼프레임(SF)이 시작되며, 전술한 과정이 반복된다.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신에 대해서 설명하기로 한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신을 설명하기 위한 타이밍도이다. 전술한 도 6의 실시예에 따르면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용된다. 도 7의 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)이 사용되지 않을 수 있다. 즉, 도 7의 실시예는 데이터시간할당(DTA) 구간에서 데이터 비콘(DB)을 사용하지 않는 슈퍼프레임(SF) 구조를 사용한 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간의 일대다 통신의 예를 나타낸다.
도 6의 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 슬레이브장치(200)의 위상 정보가 포함된 데이터 비콘(DB)을 사용하여 빔포밍이 이루어지고, 빔포밍을 통해 전력 감소에 효율적인 데이터 전송 및 수신이 이루어졌다. 반면에, 도 7의 데이터시간할당(DTA) 구간에서는 데이터 비콘(DB)을 사용하지 않고 마스터장치(100)와 복수의 슬레이브장치(200) 간에 데이터 전송 및 수신이 이루어진다. 이러한 도 7의 실시예에 따르면, 데이터 비콘(DB) 전송 측면에서 사용되는 전력 소모의 감소와 더욱 긴 데이터 전송(D_Tx) 및 데이터 수신(D_Rx) 시간을 할당할 수 있다. 하지만 빔포밍을 통한 데이터 전송이 아니므로 SNR이 작아지고 이에 따라 상대적으로 전송 가능 거리가 감소할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 슬레이브장치(200)가 하나의 마스터장치(100)로부터 전력을 수신하기 위해서는 적절한 스케쥴링이 필요하다. 본 발명은 단일 혹은 복수의 복수의 슬레이브장치(200)와 하나의 마스터장치(100)가 단일 채널을 통하여 전력을 송신하고 데이터를 송수신 할 때 효율적인 스케줄링 방법을 제공한다. 이러한 본 발명에 따른 RF 무선전력전송 기술을 사용하여 예컨대, 휴대폰, 웨어러블 디바이스, 센서 등의 슬레이브장치(200)는 전력 공급이 가능한 제한적인 곳에 위치하지 않더라도 RF 도달 거리 내에 위치한다면, 하나의 동일한 채널에서 빔포밍을 통해 전력 수신이 가능하다. 또한, 계속해서 변화되는 위상을 계산함으로써 위치가 고정적인 슬레이브장치(200)뿐만 아니라 지속적으로 위치가 변하는 유동적인 슬레이브장치(200)에도 무선 전력 전송이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100) 및 슬레이브장치(200) 각각의 무선 전력 및 데이터 전송을 스케줄링하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 마스터장치(100)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 마스터장치(100)는 S110 단계에서 마스터 비콘(MB)을 전송하여 동기화를 수행하고, S120 단계에서 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S130 단계에서 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신되는지 여부를 판단한다.
상기 판단 결과, 참여요청(Joint Request) 메시지가 수신되면, 마스터장치(100)는 S140 단계로 진행하여 전력 및 데이터 전송을 스케줄링한다. 즉, 마스터장치(100)는 참여요청(Joint Request) 메시지를 수신하여 슬레이브장치(200)의 수를 확인한 후, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송한 슬레이브장치(200)가 전력시간할당(PTA) 구간 및 데이터시간할당(DTA) 구간 각각에서 전력 및 데이터를 송수신할 수 있도록 슬롯을 할당한다.
이어서, 마스터장치(100)는 S150 단계에서 전력 비콘(PB) 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S160 단계에서 전력 비콘(PB) 수신 여부를 확인한다. 상기 확인 결과, 전력 비콘(PB)을 수신하면, 마스터장치(100)는 S170 단계에서 전력 비콘(PB)에 포함된 위상 정보로부터 슬레이브장치(200)의 위치를 산출하고, 산출된 위치를 향하여 빔포밍하여 전력을 전송한다.
다음으로, 마스터장치(100)는 S180 단계에서 데이터 비콘(DB) 수신을 대기한다. 이에 따라, 마스터장치(100)는 S190 단계에서 데이터 비콘(DB) 수신을 확인한다. 상기 확인 결과, 데이터 비콘(DB)을 수신하면, 마스터장치(100)는 S200 단계에서 데이터 비콘(DB)에 포함된 위상 정보로부터 슬레이브장치(200)의 위치를 산출하고, 산출된 위치를 향하여 빔포밍하여 데이터를 수신하거나, 전송한다.
전술한 바와 같은 S110 단계 내지 S200 단계의 마스터장치(100)의 동작은 마스터장치(100)가 비활성화되거나, 종료될 때까지 반복된다. 그러면, 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치(200)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브장치(200)의 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 슬레이브장치(200)는 S210 단계에서 마스터 비콘(MB)을 수신을 위해 대기한다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 S220 단계에서 마스터 비콘(MB) 수신 여부를 확인한다. 상기 확인 결과, 마스터 비콘(MB)을 수신하면, 슬레이브장치(200)는 S230 단계에서 시간 도메인 상 전력시간할당(PTA) 구간 내에서 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)인지 여부를 확인한다.
S230 단계의 확인 결과, 자신이 할당된 전력 슬롯(P-Slot)이면, 슬레이브장치(200)는 S240 단계에서 마스터장치(100)로 전력 비콘(PB)을 전송한다. 그런 다음, 슬레이브장치(200)는 S250 단계에서 전력 수신을 위해 대기한다. 이에 따라, 슬레이브장치(200)는 S260 단계에서 전력 수신 여부를 확인한다.
S260 단계의 확인 결과, 전력을 수신하면, 슬레이브장치(200)는 S270 단계에서 시간 도메인 상 데이터시간할당(DTA) 구간 내에서 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)인지 여부를 확인한다.
S270 단계의 확인 결과, 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot)이면, 슬레이브장치(200)는 S280 단계에서 마스터장치(100)로 데이터 비콘(DB)을 전송한다. 그런 다음, 슬레이브장치(200)는 S290 단계에서 자신이 할당된 데이터 슬롯(D-Slot) 동안 데이터를 전송하거나, 수신한다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 와이어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 와이어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (14)

  1. 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치에 있어서,
    네트워크의 참여를 요청하는 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 복수의 슬레이브장치; 및
    복수의 배열 안테나를 포함하며, 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 슈퍼프레임 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 마스터장치;를 포함하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슈퍼프레임은
    마스터 비콘(MB: Master Beacon),
    반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 및
    채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 채널시간할당 구간은
    길이가 가변되는
    전력 전송을 위한 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및
    데이터 통신을 위한 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는
    상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하며,
    상기 마스터장치는
    상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치는
    상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 슬롯에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하며,
    상기 마스터장치는
    상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하고, 상기 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전력시간할당 구간은
    상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)을 포함하며,
    상기 전력 슬롯은
    전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며,
    상기 전력시간할당 구간의 길이는
    상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 데이터시간할당 구간은
    상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)을 포함하며,
    상기 데이터 슬롯은
    데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고,
    상기 데이터시간할당 구간의 길이는
    상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는
    상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 상기 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 장치.
  9. 전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법에 있어서,
    마스터장치가 마스터 비콘(MB: Master Beacon) 구간, 반송파감지다중접속(CSMA: Carrier Sense Mutliple Access) 구간 및 채널시간할당(CTA: Channel Time Allocation) 구간을 포함하는 슈퍼프레임의 마스터 비콘 구간에서 마스터 비콘을 전송하는 단계;
    복수의 슬레이브장치가 상기 마스터 비콘을 수신하면, 참여요청(Joint Request) 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 마스터장치가 상기 참여요청 메시지를 수신하면, 상기 참여요청 메시지를 전송한 슬레이브장치의 수에 따라 전력시간할당(PTA: Power Time Allocation) 구간 및 데이터시간할당(DTA: Data Time Allocation) 구간을 포함하는 상기 채널시간할당 구간 상에서 전력 전송 및 데이터 통신을 위한 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 전력시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 전력 슬롯(P-Slot: Power Slot)에서 전력 비콘(PB: Power Beacon)을 전송하는 단계;
    상기 마스터장치가 상기 전력 비콘을 수신하면, 수신된 전력 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계; 및
    상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 전력을 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치가 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯(D-Slot: Data Slot)에서 데이터 비콘(DB: Data Beacon)을 전송하는 단계;
    상기 마스터장치가 상기 데이터 비콘을 수신하면, 수신된 데이터 비콘의 위상 정보를 기초로 상기 하나의 슬레이브장치의 위치를 식별하는 단계; 및
    상기 마스터장치가 복수의 배열 안테나를 통해 상기 식별된 위치로 빔포밍하여 상기 슬레이브장치로부터 데이터를 수신하거나, 상기 슬레이브장치로 데이터를 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 채널 자원 할당을 동적으로 스케줄링하는 단계 후,
    상기 복수의 슬레이브장치 중 어느 하나의 슬레이브장치와 상기 마스터장치는 상기 데이터시간할당 구간 상의 상기 하나의 슬레이브장치에 할당된 데이터 슬롯에서 데이터 비콘 없이 상호간에 데이터를 송수신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전력시간할당 구간은
    상기 마스터장치가 상기 슬레이브장치로 전력을 전송하기 위한 복수의 전력 슬롯을 포함하며,
    상기 전력 슬롯은
    전력 비콘, 전력 전송(P_Tx: Power Tx) 및 전력 수신(P_Rx: Power Rx) 구간을 포함하며,
    상기 전력시간할당 구간의 길이는
    상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 상기 전력 전송 및 전력 수신 구간의 시간과, 상기 슬레이브장치에 할당되는 전력 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 데이터시간할당 구간은
    상기 마스터장치와 상기 슬레이브장치 간 데이터 통신을 위한 복수의 데이터 슬롯을 포함하며,
    상기 데이터 슬롯은
    데이터 비콘, 데이터 전송(D_Tx: Data Tx) 및 데이터 수신(D_Rx: Data_Rx) 구간을 포함하고,
    상기 데이터시간할당 구간의 길이는
    상기 슬레이브장치의 요청에 따라 변경되는 데이터 전송 및 데이터 수신 구간의 시간과 상기 슬레이브장치에 할당되는 데이터 슬롯의 수에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는
    전력 전송 및 데이터 통신을 스케줄링하기 위한 방법.
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