KR100586861B1 - 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법 - Google Patents

주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100586861B1
KR100586861B1 KR20030072783A KR20030072783A KR100586861B1 KR 100586861 B1 KR100586861 B1 KR 100586861B1 KR 20030072783 A KR20030072783 A KR 20030072783A KR 20030072783 A KR20030072783 A KR 20030072783A KR 100586861 B1 KR100586861 B1 KR 100586861B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pnc
channel
sequence
piconet
information
Prior art date
Application number
KR20030072783A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050037297A (ko
Inventor
홍성설
최윤화
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR20030072783A priority Critical patent/KR100586861B1/ko
Priority to JP2004295161A priority patent/JP4064394B2/ja
Priority to EP20040256284 priority patent/EP1526692A2/en
Priority to CNA2004100840373A priority patent/CN1610271A/zh
Priority to US10/965,732 priority patent/US20050083896A1/en
Publication of KR20050037297A publication Critical patent/KR20050037297A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100586861B1 publication Critical patent/KR100586861B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7176—Data mapping, e.g. modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7156—Arrangements for sequence synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/71635—Transmitter aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/7163—Spread spectrum techniques using impulse radio
    • H04B1/7183—Synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7143—Arrangements for generation of hop patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7156—Arrangements for sequence synchronisation
    • H04B2001/71563—Acquisition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/21—Control channels or signalling for resource management in the uplink direction of a wireless link, i.e. towards the network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/20—Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23—Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법은 특정한 PNC 시퀀스를 갖는 피코넷에 소정의 방식을 통해 결합한 디바이스가 상기 피코넷의 PNC에 CTA할당을 요청하고 상기 PNC로부터 CTA를 할당받아 상기 할당받은 CTA에 PNC 시퀀스 순서로 도약하며 데이터를 전송한다.
본 발명은 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법을 위한 MAC 레이어에서의 매커니즘을 제공하고 있으므로 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법을 가능하게 한다.
초광대역, UWB, 주파수 도약, 피코넷, 802.15.3

Description

주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법{Method For Ultra Wide Band Communication Of Frequency Hopping Type}
도 1은 하나의 피코넷을 구성하는 구성요소들을 보여주는 도면이다.
도 2는 멀티밴드 UWB 통신 시스템의 주파수 영역에서의 신호의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
도 3은 주파수 도약 방식을 이용하는 멀티밴드 UWB 통신을 하는 피코넷들 간의 간섭을 최소화하기 위한 주파수 도약 시퀀스들을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 하나의 피코넷에서 데이터를 전송하는 디바이스들의 주파수 도약 시퀀스를 보여주는 도면이다.
도 5a와 5b는 특정한 PNC 시퀀스를 갖는 피코넷에 디바이스가 결합하기 전후의 상황을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 디바이스가 PNC에 결합요청명령을 위해 전송하기 위하여 만든 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 PNC의 PNC 정보명령 프레임에 새로운 디바이스가 피코넷에 결합되었음을 알려주기 위하여 만든 디바이스 정보 필드의 구조를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 디바이스가 피코넷에 결합하는 과정을 보여주 는 흐름도이다.
도 9는 디바이스1이 디바이스2에 데이터 전송을 하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 10은 IEEE 802.15.3 표준의 수퍼 프레임 구조를 보여주는 도면이다.
본 발명은 멀티밴드 초광대역(Ultra Wide Band; 이하, UWB라 함)통신 시스템을 지원하기 위한 매체접근제어(Medium Access Control; 이하, MAC이라 함) 매커니즘에 관한 것으로서 보다 상세하게는 주파수 도약 방식의 멀티밴드 UWB 통신에 적합한 피코넷(Piconet)의 생성, 새로운 디바이스의 결합(Association), 및 통신에 관한 것이다.
최근 통신 기술이 급격히 발전하고 있다. 급변하는 통신 기술과 함께 최근에 애드 혹 통신방법이나 이른바 유비쿼터스 네트워크에 관해 많은 연구가 진행되고 있다. 현재 애드 혹 또는 유비쿼터스 네트워크 환경에서 부각되고 있는 것이 무선개인영역네트워크(Wireless Personal Area Network; 이하, WPAN이라 함)에 관한 기술이다. WPAN 상에서의 통신에 있어서, IEEE 802.15.3 표준에서 정의하는 피코넷(Piconet) 내에서의 모든 장치는 피코넷코디네이터(Piconet Coordinator; 이하, PNC라고 함)에서 제공하는 정보에 따라서 무선 전송 매체(Wireless Medium; WM)에 접근할 수 있다. 즉, 하나의 피코넷은 PNC와 최소한 하나 이상의 디바이스들로 구성되어 있으며, PNC와 디바이스, 또는 디바이스들 간에는 애드 혹 방식으로 데이터를 송수신할 수 있다.
현재 WPAN 환경의 물리층(Physical Layer; PHY) 부분에서 각광을 받고 있는 분야 중에 하나가 UWB이다. 초창기의 UWB 기술은 주로 군사적인 목적으로 사용되었으며, 미국에서는 1994년 이후 군사보안이 해제됨으로 일부 벤처 회사와 연구소에서 상업적인 목적으로 개발되기 시작했다. 2002년에 미국 연방통신위원회(Federal Communications Commission)에서 상업적 이용을 허용하였으며, 현재 IEEE 802.15 WG(Working Group)에서 표준화가 진행중이다. UWB는 별도의 주파수 자원의 확보없이 기존의 무선통신 서비스와 공존할 수 있고, 적은 전력으로 고속의 통신이 가능한 장점을 갖고 있다. 이는 UWB 통신시스템이 매우 짧은 펄스를 이용하기 때문이다. 또한 UWB 신호를 주파수 영역에서 관찰하면 대역폭이 수 GHz 정도로 무척 넓기 때문에 UWB 신호는 주파수영역에서 잡음레벨 이하로 검출되므로 다른 기기에 영향을 거의 주지 않고 사용할 수 있는 장점을 갖고 있다. 뿐만 아니라 UWB는 펄스의 duty cycle이 매우 작기 때문에 전송 속도가 매우 높고 다중접속이 가능하며 다중 경로에 의한 간섭 영향을 억제할 수 있는 장점도 있다.
현재 UWB 기술에 대한 논의는 싱글밴드와 멀티밴드 방식으로 나누어져 있으나, 최근의 경향은 멀티밴드 방식에 대한 연구가 활발해지고 있다. 멀티밴드 UWB 시스템은 초창기의 싱글밴드와 달리 반송파(Carrier)를 포함한 UWB 신호를 사용하고 있고 반송파를 포함하는 종전의 통신 시스템에 관한 기술을 상당부분 적용하고 있다. 현재 논의되고 있는 멀티밴드 UWB 시스템은 싱글밴드에 비해 적은 대역폭을 갖는 소자들로 구성할 수 있고 주파수 도약방식을 이용하므로 싱글밴드의 경우보다 주파 수 영역에서 신호가 평탄한 특성을 갖는다.
그러나 현재의 IEEE 802.15.3 표준은 멀티밴드 UWB 통신을 위한 매커니즘이 부족한 실정이다. 이에 따라 WPAN환경에서 멀티밴드 UWB 통신을 위한 통신방법이 필요하다.
본 발명은 상술한 필요성에 의해 제안된 것으로서, 멀티밴드 UWB 통신을 위하여 MAC층에서 필요한 매커니즘을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법은 피코넷의 PNC에 소정의 PNC 시퀀스 순서로 주파수 도약을 하며 데이터 전송을 위한 시간할당을 요청하는 (a) 단계와, 상기 PNC가 할당한 데이터 전송을 위한 시간에 대한 정보를 상기 PNC 시퀀스로 주파수 도약을 하며 수신하는 (b) 단계, 및 상기 수신한 PNC가 할당한 데이터 전송을 위한 시간에 대한 정보에 따라 소정의 디바이스에 데이터를 전송하는 (c) 단계를 포함한다.
한편, 상기 피코넷에 소정의 방식을 통해 결합하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 결합단계는 사용가능한 채널들을 스캔하여 결정하는 (aa) 단계와, 상기 스캔한 채널들 중의 일부 또는 전부를 사용하는 상기 PNC로부터 상기 PNC 시퀀스에 대한 정보를 얻는 (bb) 단계와, 상기 PNC에 상기 스캔된 사용가능한 채널정보를 포함한 결합요청을 하는 (cc) 단계, 및 상기 PNC로부터 결합을 허용하는 결합응답을 수신하는 단계를 포함한다. 상기 (aa) 단계는 사용가능한 채널을 스캔하여 결정할 때 채 널환경을 기준으로 결정하는 것이 바람직하다. 상기 (bb) 단계는 스캔한 특정 채널로부터 상기 PNC가 전송하는 상기 PNC 시퀀스에 대한 정보를 수신하여 상기 PNC 시퀀스를 찾는 것이 바람직하다. 상기 PNC 시퀀스 정보는 상기 PNC 시퀀스를 대표하는 PNC 시퀀스 번호이거나, 상기 PNC 시퀀스에 따른 채널 번호를 순서대로 나열한 것일 수 있다. 상기 (cc) 단계에서 상기 스캔된 사용가능한 채널정보를 포함한 결합요청을 상기 PNC 시퀀스에 따라 주파수 도약하며 상기 PNC에 전송한다.
또한 본 발명에 따른 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법은 상기 피코넷을 구성하는 멤버 디바이스들의 사용가능한 채널들에 관한 정보를 상기 PNC로부터 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 (c) 단계는 상기 사용가능한 채널과 상기 디바이스가 사용가능한 채널과의 공통되는 채널을 사용하여 데이터를 상기 디바이스에 전송하며, 상기 디바이스에 데이터를 전송할 때 상기 PNC 시퀀스에 따라 주파수도약하면서 데이터를 전송하는이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 하나의 피코넷을 구성하는 구성요소들을 보여주는 도면이다.
IEEE 802.15.3의 표준에서 피코넷은 하나의 PNC를 공유하는 최소한 하나 이상의 지역적으로 결합된 디바이스들의 모임을 말한다. 여기서 PNC란 디바이스 기능과 조정기능을 갖고 있으며, 이 밖에 QoS(Quality of Service), 동기화, 및 결합 서비스 기능을 갖고 있는 구성요소를 말한다. PNC는 피코넷을 위한 기본 타이밍을 위해 비콘을 제공한다. 또한 PNC는 QoS, 전력 절감, 및 피코넷에의 접근 제어를 관리한다. 표준의 피코넷은 사전 계획없이 필요할 때만 생성되므로 애드 혹 네트워크로 불리기도 한다.
도 2는 멀티밴드 UWB 통신 시스템의 주파수 영역에서의 신호의 스펙트럼을 보여주는 도면이다.
현재 논의 중인 멀티밴드 UWB는 대략 수 내지 십수개의 서브밴드를 갖는다. 도 2에서와 같이 15개 정도의 서브밴드를 가질 수 있고, 이 중 하나 또는 일부는 UWB 시스템 이외의 다른 가전기기들, 예를 들면 802.11a 표준의 무선랜 장치와의 충돌을 회피하기 위하여 유보될 수도 있다. 도 2의 UWB 신호를 위한 주파수 영역은 0 내지 6의 7개의 저주파영역의 서브밴드를 갖는 그룹과 8 내지 14의 고주파영역의 서브밴드를 갖는 그룹으로 나누어져 있다.
도 3은 주파수 도약 방식을 이용하는 멀티밴드 UWB 통신을 하는 피코넷들 간의 간섭을 최소화하기 위한 주파수 도약 시퀀스들을 보여주는 도면이다.
멀티밴드 UWB 통신은 주파수 특성의 평탄화 및 페이딩의 영향 등을 감소시키기 위하여 주파수 도약을 한다. 주파수 도약 시퀀스는 도 3의 피코넷1 내지 피코넷3과 같이 다양하게 정할 수 있다. 한편, 저주파영역의 서브밴드 그룹과 고주파영역의 서브밴드 그룹은 편의상 도 3과 같이 같은 시퀀스로 주파수 도약을 하도록 시스템을 구현하기도 한다. 피코넷을 구성하기 위하여 PNC는 채널스캔을 하는데 채널의 상태에 따라 사용할 수 있는 채널을 결정한다. 본 발명에서 채널이란 각각의 서브밴드를 의미한다. 채널의 상태가 좋다면 피코넷1과 같이 모든 채널을 사용할 수 있으나 채널의 상태가 좋지 않은 경우에는 피코넷2 또는 피코넷3과 같이 일부의 채널들만을 사용할 수 있다. 채널상태가 좋고 나쁨은 해당 채널에 존재하는 노이즈 의 레벨에 따라 판단할 수 있다. 예를 들면 2.4GHz 대역의 무선랜이 사용되는 곳에서는 2.4GHz 대역의 채널은 사용하지 않을 수 있다. 한편, 하나의 피코넷이 사용할 수 있는 채널들이 결정됐으면 PNC는 채널 상태에 따라 적절한 PNC 시퀀스를 선택한다. 본 발명에서 PNC 시퀀스란 피코넷에서 사용하는 채널들의 주파수 도약순서를 의미한다. 한편, 상기 설명에서 피코넷이 사용하는 채널들이란 PNC가 사용하는 채널들을 의미하는 것으로서, 피코넷을 구성하는 디바이스들 중 일부 또는 전부는 PNC가 사용하지 않는 채널들을 사용할 수 있다. 예를 들면 피코넷2는 0, 1, 2, 3, 4, 6의 채널을 사용하나 피코넷2의 어느 한 디바이스는 0, 1, 5, 6의 채널을 사용할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 4를 통해 후술한다. PNC 시퀀스를 결정할 때는 현재의 피코넷에 영향을 미치는 다른 피코넷이 있는 경우에 간섭을 최소화하기 위하여 도 3의 경우와 같이 같은 칩에는 다른 채널을 사용하도록 PNC 시퀀스를 결정하는 것이 바람직하다. 한편, 피코넷이 사용하는 채널을 통해 비콘 등의 중요한 데이터가 전송되므로 피코넷이 사용하는 채널을 결정할 때는 결합하는 디바이스들이 모두 사용가능한 채널을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 실제로 피코넷을 구성하는 멤버들의 거리는 약 10m 미만이므로 실제 서로 사용가능한 채널은 비슷하게 될 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 하나의 피코넷에서 데이터를 전송하는 디바이스들의 주파수 도약 시퀀스를 보여주는 도면이다.
하나의 피코넷을 결정하는 PNC 시퀀스는 하나이다. 도 4의 경우에 PNC 시퀀스는 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 0', 1', 2', 3', 4', 5', 6'이고, 피코넷을 구성하는 3개의 디바이스은 모두 상기 시퀀스를 따른다. 디바이스1의 경우에 모든 채널을 사용할 수 있으나 디바이스2와 디바이스3는 일부 채널만을 사용할 수 있다. 즉, 디바이스2는 0, 1, 4, 5, 1', 2', 3', 4', 5', 6'의 채널을 사용하고 있고, 디바이스3는 0, 1, 2, 3, 5, 6, 1', 2', 3', 4'의 채널을 사용한다. PNC 또는 각 디바이스들이 사용할 수 있는 채널은 채널 환경에 따라 정해진다. 즉, 주변에 전자 레인지나 무선랜 시스템과 같은 다른 장치와 가까이 있는 디바이스는 해당 장치들과의 간섭을 피하기 위하여 일부 채널을 사용하지 않는 것이 바람직하다.
한편, 도 4에서 음영이 있는 채널 5 는 콘트롤채널을 의미한다. 본 발명에서 콘트롤 채널이란 PNC가 피코넷의 멤버인 디바이스들과 피코넷에 결합하려는 디바이스에게 콘트롤 신호를 보내기 위한 채널로서, 피코넷이 생길 때 PNC가 스캔한 채널들 중에 한 채널, 예컨대 가장 좋은 채널(노이즈가 가장 적은 채널)이 이에 해당될 수 있다. 콘트롤 신호의 대표적인 것은 PNC 시퀀스를 알려주는 프레임(미 도시됨)이다. PNC 시퀀스를 알려주는 프레임은 헤더와 바디를 가진 프레임 구조를 가지며, 바디에는 PNC 시퀀스에 대한 정보가 담겨있다. PNC 시퀀스에 대한 정보는 각 채널의 순서를 포함하도록 바디에 표현할 수 있으나, 특정 PNC 시퀀스들을 대표하는 시퀀스넘버를 바디에 표현할 수도 있다. 즉, 후자의 경우에 있어서 도 3의 피코넷1의 PNC 시퀀스는 1번으로 대표되고 피코넷2의 PNC 시퀀스는 2번으로 대표되며 피코넷3의 PNC 시퀀스가 3으로 대표되었다고 가정하면, 도 4의 피코넷에 있어 PNC 시퀀스를 알려주는 프레임의 바디에는 1을 기록하면 된다. 이러한 PNC 시퀀스는 비콘에 실어 디바이스들에게 알려주도록 구현할 수 있으나, PNC 시퀀스에 대한 정보를 실은 별도의 프레임을 콘트롤 채널을 통해 주기적으로 브로드캐스팅하는 것이 바람직하다. 즉, 피코넷에 결합하려는 디바이스는 콘트롤 채널을 통해 결합하려고 하는 피코넷의 주파수 도약 패턴을 알 수 있게 된다.
도 5a와 5b는 특정한 PNC 시퀀스를 갖는 피코넷에 디바이스가 결합하기 전후의 상황을 보여주는 도면이다.
도 5a에서 피코넷을 구성하고 있는 PNC와 디바이스1은 모두 1, 2, 3, 5, 6, 7채널을 사용하고 있다. 이 때 채널 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10을 사용하는 디바이스 2가 디바이스1와 데이터 송수신을 하기 위하여 피코넷에 결합(Association)하려고 한다. 소정의 결합과정을 통해 디바이스2는 피코넷과 결합하였고 결합한 모습은 도 5b에 도시된다. 디바이스2는 디바이스1과 데이터 송수신을 할 때 디바이스1과 공통인 채널 1, 3, 5, 6, 7을 사용하여 데이터 송수신을 한다. 채널 1, 3, 5, 6, 7을 사용한다는 것은 채널 1, 3, 5, 6, 7을 사용하여 임의의 한 시퀀스로 주파수 도약을 하는 것을 의미할 수도 있겠으나, PNC 시퀀스에 따라 주파수 도약하는 것이 바람직하다. 예를 들면 PNC 시퀀스가 1, 2, 3, 5, 7, 6인 경우라면 디바이스1과 디바이스2 중 어느 한 디바이스는 채널1로 UWB 신호를 송신하고 채널2의 신호를 전송할 칩에서는 쉬고 3, 5, 7, 6의 채널 순서로 UWB 신호를 전송하고 다른 한 디바이스는 해당 주파수 도약 시퀀스에 맞추어 신호를 수신한다.
한편, 도 5a 및 도 5b에서 PNC와 디바이스1이 사용하는 채널은 같은 것으로 하였으나 디바이스1은 PNC가 사용하는 채널 중 일부를 사용하지 않을 수 있고 PNC가 사용하지 않는 채널 중 일부를 더 사용할 수도 있다. 예를 들면, 디바이스1은 채널 1, 3, 4, 5, 6, 7을 사용할 수 있고, 이 경우에 디바이스2와 통신할 때는 양자의 공통채널인 채널 1, 3, 4, 5, 6, 7을 사용하여 주파수 도약을 하면서 데이터를 송수신할 수 있다. 이 때의 서로 데이터 송수신을 위한 주파수 도약 시퀀스는 PNC 시퀀스인 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 디바이스가 PNC에 결합요청명령을 위해 전송하기 위하여 만든 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
결합요청 프레임은 맨 우측부터 프레임의 타입을 보여주는 명령타입 필드(Command type) 2 옥텟(1옥텟은 8비트임)과, 이 후의 길이를 나타내는 길이 필드(Length) 2옥텟과, 결합요청을 원하는 디바이스의 주소를 나타내는 디바이스 주소 필드(DEV address) 8옥텟과, 전체 능력 필드(Overall capabilities) 7옥텟과, 결합 종료시간 주기(ATP; Association Timeout Period) 필드 2옥텟과, 디바이스 유용성 필드(DEV utility) 1옥텟, 및 사용가능 채널 필드(Channel capabilities) 2옥텟으로 구성된다. 명령타입 필드는 명령 프레임의 종류를 나타내는 것으로서, 결합 요청 프레임의 경우에 현재 논의 중인 IEEE 802.15.3 표준은 0x0000 프레임을 사용한다. 길이 필드의 경우에 표준의 경우에 18 옥텟의 길이를 갖는 것으로 되어 있으나 본 발명에서는 사용가능 채널 필드의 길이 2옥텟을 포함하여 20으로 기록한다. 디바이스 어드레스는 64비트를 사용한다. 전체 능력 필드는 PNC 능력을 위한 4옥텟과 디바이스 능력을 위한3옥텟을 가지며, 전자의 경우에는 PNC의 능력, 예를 들면 최대 결합 디바이스의 숫자, 최대 전송 전력 등을 기록하고 후자의 경우에는 멀티캐스트 또는 하나의 소스로부터 수신가능한지 여부를 나타내는 필드들이나 바람직한 프레 그먼트 크기를 나타내는 필드 등을 기록한다. 한편, 결합 종료시간 주기는 PNC와 디바이스 사이의 통신이 없는 상태에서 유지될 결합관계를 나타내는 시간을 밀리초 단위로 나타낸 것을 말한다. 디바이스 유용성 필드는 PNC가 피코넷 서비스 명령을 보낼 것을 디바이스가 요청하는지를 나타내기 위한 필드나 이웃 PNC에 지정되는지 여부를 나타내기 위한 필드 등을 포함한다. 한편, 사용가능 채널 필드는 사용가능 채널을 나타내는데 이용된다. 예를 들면, 상술한 15개의 채널을 가지는 UWB 시스템에서는 b0 내지 b14는 각각의 채널을 의미한다. 만일 채널 0, 1, 2, 4, 9, 10을 사용하는 디바이스의 경우에는 b0, b1, b2, b4, b9, b10는 1로 하고 그 외의 비트는 0으로 설정하여 사용가능한 채널을 표시할 수 있다. 결합요청에 따른 결합확인 프레임은 IEEE 802.15.3 표준에 나온 결합확인 프레임을 이용한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 PNC의 PNC 정보명령 프레임에 새로운 디바이스가 피코넷에 결합되었음을 알려주기 위하여 만든 디바이스 정보 필드의 구조를 보여주는 도면이다.
디바이스 정보필드는 새로 결합된 디바이스의 주소(DEV address)를 나타내는 8옥텟과, 새로 결합된 디바이스에게 부여되는 디바이스 아이디(DEVID) 1옥텟과, 보안상태 여부를 의미하는 멤버십의 상태 등을 나타내기 위한 디바이스 정보 유용성 필드(DEV info utility) 1옥텟과, 전체적 능력 필드(Overall capabilities) 7옥텟과, 결합 종료시간 주기 필드(ATP) 2옥텟과 싱크로너스 전력 절감 형태 요청 명령을 통해 디바이스가 PNC에게 전달한 값을 나타내는 시스템 웨이크 비콘 간격 필드(System wake Beacon Interval) 1옥텟, 및 사용가능한 채널을 표시하는 사용가 능 채널 필드(Channel capabilities) 2옥텟으로 구성된다. PNC 정보명령 프레임을 수신한 피코넷에 속하는 디바이스들은 새로 결합되는 디바이스가 사용할 수 있는 채널이 어떤 채널인지를 알 수 있게 된다. 이러한 과정을 통해 피코넷에 속하는 디바이스들은 다른 디바이스들이 사용할 수 있는 채널에 대한 정보를 갖는다.
한편, PNC는 정보명령을 주기적으로 브로드캐스팅하는데, 이 때 정보명령에는 모든 디바이스들의 정보를 담고 있다. 따라서, 새로 결합한 디바이스를 포함한 모든 디바이스들은 PNC가 브로드캐스팅하는 정보명령을 통해서 다른 디바이스들의 사용가능 채널에 대한 정보를 얻을 수 있다.
상기 도 6 내지 도 7에서 사용가능 채널 필드는 채널의 수에 따라 그 길이를 달리한다. 예를 들면 64개의 채널로 구성된 UWB 통신 시스템이라면 채널 필드는 최소한 64비트, 즉 8옥텟의 길이를 갖고 있어야 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 디바이스가 피코넷에 결합하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
피코넷에 결합하려는 디바이스는 채널 스캔을 한다. 채널 스캔을 통해 자신이 사용할 수 있는 좋은 상태의 채널, 예를 들면 1, 2, 3, 6, 7을 결정한다. 그리고 나서 채널3을 콘트롤 채널로 사용하는 피코넷의 PNC로부터 채널 시퀀스를 얻는다. 만일 스캔된 1, 2, 3, 6, 7이외의 채널을 콘트롤 채널로 사용하는 피코넷인 경우라면 디바이스는 PNC 시퀀스를 찾을 수 있고 결합할 수 없게 된다. PNC 시퀀스를 찾은 디바이스는 해당 PNC 시퀀스에 따라 PNC에 결합요청을 한다. 예를 들면 PNC 시퀀스가 1, 2, 4, 6인 경우에 디바이스는 사용가능한 채널 1, 2, 3, 6, 7 중에서 콘 트롤 채널을 제외한 1, 2, 6의 순서 맞춰 결합요청 프레임을 PNC에 전송하면 된다. 디바이스로부터 결합요청을 받은 PNC는 결합허용 여부를 판단한다. 즉, 최대 결합허용 디바이스의 수가 넘은 경우와 같이 결합을 허용할 수 없는 경우에는 결합을 허용하지 않고 결합을 허용할 수 있는 경우라면 결합을 허용한다. 결합을 허용할 때 PNC는 디바이스에 결합응답을 한다. 그리고 나서, 새로 결합한 디바이스에 대한 정보를 피코넷 멤버들인 다른 디바이스들에게 브로드캐스팅하여 알린다. 이를 통해 피코넷 멤버인 디바이스들은 새로 결합한 디바이스가 사용할 수 있는 채널에 대한 정보를 얻을 수 있다.
도 9는 디바이스1이 디바이스2에 데이터 전송을 하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
먼저 디바이스1은 디바이스2에 데이터 전송을 위하여 PNC에 CTA(Channel Time Allocation)을 요청한다(S10). CTA할당 요청에 따라 PNC가 디바이스1이 디바이스2에 데이터를 전송할 시간을 할당하고 CTA 할당 정보를 실어 브로드캐스팅한 비콘을 디바이스1이 수신한다(S20). 비콘으로부터 CTA 할당 정보를 얻은 디바이스1은 디바이스2와 공통되는 채널로 할당받은 CTA에 데이터를 전송한다. 데이터를 전송할 때는 PNC 시퀀스에 따라 주파수 도약하는 것이 바람직하다. 한편, PNC 시퀀스가 123456일 때 디바이스1과 디바이스2가 공통되는 채널이 12356이라고 가정할 때, 데이터 전송은 1번, 2번, 3번 채널 순서로 주파수 도약하며 UWB 신호를 전송하고, 4번 채널의 칩은 쉬고 5번, 및 6번 채널 순서로 주파수 도약하며 UWB 신호를 전송하는 것이 바람직하다.
도 10은 IEEE 802.15.3 표준의 수퍼 프레임 구조를 보여주는 도면이다.
수퍼 프레임은 비콘과 비콘 사이의 프레임으로서 비콘과, 경쟁 접속 구간(Contention Access Period; 이하, "CAP"이라 함)과, CTA, 및 MCTA(Management Channel Time Allocation)를 포함할 수 있다. 비콘은 CAT 또는 MCTA와 같은 시간할당과 피코넷을 위한 관리정보를 통신하는데 사용된다. CAP은 명령어들, 비동기적 데이터(Asynchronous Data) 통신을 위하여 사용된다. CTA는 명령어들, 등시적 스트림(Isochronous Stream), 또는 비동기적 데이터 통신을 위하여 사용된다. 한편, MCTA는 CTA의 일종으로서 디바이스들과 PNC 사이의 통신을 위해 사용된다. 통상적으로 디바이스1이 디바이스2에 데이터를 전송하려면 CAP 구간에서 PNC에 CTA 할당을 요청한다. CTA 할당을 요청받은 PNC는 적당한 CTA를 할당하고 CTA를 할당했다는 정보를 비콘에 실어 브로드캐스팅한다. 비콘을 수신한 디바이스1은 할당받은 CTA에 데이터를 디바이스2에 전송한다. 데이터를 전송할 때는 두 디바이스가 모두 사용가능한 채널을 주파수 도약하면서 사용하는 것이 바람직하며, 주파수 도약 시퀀스는 PNC 시퀀스에 따르는 것이 바람직하다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 주파수 도약방식의 멀티밴드 UWB 통신을 위한 구체적인 매커니즘을 제공한다. 따라서, 본 발명은 멀티밴드 UWB 통신을 위한 구체적인 매커니즘이 없었던 기존의 IEEE 802.15.3 표준을 최대한 살리면서 멀티밴드 UWB 통신을 위하여 필요한 만큼 일부 수정하였으므로, 기존의 표준과 거의 비슷한 방식으로 멀티밴드 UWB 통신이 가능하다.

Claims (11)

  1. 제1 디바이스가 피코넷을 구성하는 멤버 디바이스들의 사용가능한 채널들에 관한 정보를 상기 피코넷의 PNC로부터 수신하는 (a) 단계;
    상기 제1 디바이스가 상기 PNC에 대하여 콘트롤 채널을 통하여 데이터 전송을 위한 시간할당을 요청하는 (b) 단계;
    상기 제1 디바이스가 상기 PNC가 할당한 데이터 전송을 위한 시간에 대한 정보를 상기 콘트롤 채널을 통하여 상기 PNC로부터 수신하는 (c) 단계; 및
    상기 제1 디바이스가 상기 (c) 단계에서 상기 PNC로부터 수신한 정보에 따라 상기 제1 디바이스가 사용가능한 채널과 제2 디바이스가 사용가능한 채널과의 공통되는 채널을 사용하여 상기 제2 디바이스로 데이터를 전송하는 (d) 단계를 포함하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 제1 디바이스가 상기 피코넷에 소정의 방식을 통해 결합하는 단계를 포함하는데,
    상기 결합하는 단계는,
    상기 제1 디바이스가, 사용가능한 채널들을 스캔하여 결정하는 (aa) 단계;
    상기 스캔한 채널들 중의 일부 또는 전부를 사용하는 상기 PNC로부터 상기 제1 디바이스가 PNC 시퀀스에 대한 정보를 얻는 (bb) 단계;
    상기 제1 디바이스가 상기 PNC에 상기 스캔된 사용가능한 채널정보를 포함한 결합요청을 하는 (cc) 단계; 및
    상기 제1 디바이스가 상기 PNC로부터 결합을 허용하는 결합응답을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 상기 (aa) 단계는 사용가능한 채널을 스캔하여 결정할 때 채널환경을 기준으로 결정하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
  5. 제2항에 있어서, 상기 (bb) 단계는 스캔한 특정 채널로부터 상기 PNC가 전송하는 상기 PNC 시퀀스에 대한 정보를 수신하여 상기 PNC 시퀀스를 찾는 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
  6. 제2항에 있어서, 상기 PNC 시퀀스 정보는 상기 PNC 시퀀스를 대표하는 PNC 시퀀스 번호인 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
  7. 제5항에 있어서, 상기 PNC 시퀀스 정보는 상기 PNC 시퀀스에 따른 채널 번호를 순서대로 나열한 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
  8. 제2항에 있어서, 상기 (cc) 단계에서 상기 스캔된 사용가능한 채널정보를 포함한 결합요청을 상기 PNC 시퀀스에 따라 주파수 도약하며 상기 PNC에 전송하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1 디바이스가 상기 제2 디바이스로 데이터를 전송할 때 소정의 PNC 시퀀스에 따라 주파수도약하면서 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
KR20030072783A 2003-10-18 2003-10-18 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법 KR100586861B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20030072783A KR100586861B1 (ko) 2003-10-18 2003-10-18 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
JP2004295161A JP4064394B2 (ja) 2003-10-18 2004-10-07 周波数ホッピング方式のマルチバンド超広域通信方法
EP20040256284 EP1526692A2 (en) 2003-10-18 2004-10-12 Method for multi-band ultra wide band communication of frequency hopping type
CNA2004100840373A CN1610271A (zh) 2003-10-18 2004-10-18 用于跳频类型的多频带超宽频带通信的方法
US10/965,732 US20050083896A1 (en) 2003-10-18 2004-10-18 Method for multi-band ultra wide band communication of frequency hopping type

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20030072783A KR100586861B1 (ko) 2003-10-18 2003-10-18 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050037297A KR20050037297A (ko) 2005-04-21
KR100586861B1 true KR100586861B1 (ko) 2006-06-07

Family

ID=34386774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20030072783A KR100586861B1 (ko) 2003-10-18 2003-10-18 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20050083896A1 (ko)
EP (1) EP1526692A2 (ko)
JP (1) JP4064394B2 (ko)
KR (1) KR100586861B1 (ko)
CN (1) CN1610271A (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060268931A1 (en) * 2005-05-31 2006-11-30 Assaf Sella Method, device and computer readable medium for exchanging information in a hybrid environment
GB2427978A (en) * 2005-06-30 2007-01-10 Nokia Corp Setting up a direct link between peripheral and device in a WLAN
WO2007007226A1 (en) 2005-07-12 2007-01-18 Nxp B.V. Method, communication system and communication unit for protecting incumbent wireless services
US20070053312A1 (en) * 2005-09-07 2007-03-08 Ran Hay Pipelined method and apparatus for exchanging information over a wireless network
US7782836B2 (en) * 2006-03-24 2010-08-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for transmission of different types of information in wireless communication
KR100791300B1 (ko) * 2006-04-21 2008-01-04 삼성전자주식회사 무선 네트워크 시스템 및 상기 무선 네트워크상에서데이터를 송수신하는 방법
US8259647B2 (en) * 2006-06-12 2012-09-04 Samsung Electronics Co., Ltd. System and method for wireless communication of uncompressed video having a link control and bandwidth reservation scheme for control/management message exchanges and asynchronous traffic
JP4990370B2 (ja) * 2006-12-04 2012-08-01 インターデイジタル テクノロジー コーポレーション マルチバンド伝送を可能にする方法および装置
US8553659B2 (en) * 2008-03-12 2013-10-08 Broadcom Corporation Method and system for optimal beamforming in wireless networks
EP2302975B1 (en) * 2008-07-15 2017-05-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Control device, terminal device, and communication system
CN101667849B (zh) * 2008-09-05 2014-04-30 华为技术有限公司 数据传输方法、网络设备及通信***
US8169940B2 (en) * 2008-11-04 2012-05-01 Intel Corporation Techniques for device and piconet controller availability notification in wireless personal area and wireless local area networks
CN101835265A (zh) * 2010-04-16 2010-09-15 大连海事大学 非再生协作多频带超宽带***的资源优化分配方法
US9584179B2 (en) 2012-02-23 2017-02-28 Silver Spring Networks, Inc. System and method for multi-channel frequency hopping spread spectrum communication
KR101997798B1 (ko) * 2018-10-16 2019-07-08 엘아이지넥스원 주식회사 주파수 도약 시스템에서 멀티 동기 홉 처리 방법 및 그를 위한 장치

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5610907A (en) * 1994-07-29 1997-03-11 Barrett; Terence W. Ultrafast time hopping CDMA-RF communications: code-as-carrier, multichannel operation, high data rate operation and data rate on demand
US6327300B1 (en) * 1999-10-25 2001-12-04 Motorola, Inc. Method and apparatus for dynamic spectrum allocation
US6760319B1 (en) * 2000-07-05 2004-07-06 Motorola, Inc. Fixed frequency interference avoidance enhancement
US6760317B1 (en) * 2000-07-06 2004-07-06 Nokia Mobile Phones Ltd. Adaptive transmission channel allocation method and system for ISM and unlicensed frequency bands
US7222166B2 (en) * 2001-01-25 2007-05-22 Bandspeed, Inc. Approach for managing communications channels based on performance and transferring functions between participants in a communications arrangement
KR100730601B1 (ko) * 2001-02-03 2007-06-21 삼성전자주식회사 무선 통신기기 및 그 통신방법 및 이를 적용한 무선통신시스템
US7301984B2 (en) * 2001-05-08 2007-11-27 Sony Corporation Wireless communication system using an impulse signal train, a wireless transmission apparatus, a wireless reception apparatus, a wireless transmission method, and a wireless reception method
US7245649B2 (en) * 2002-07-09 2007-07-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Methods and apparatus for adapting a hop sequence when establishing a communication connection
US7474686B2 (en) * 2003-02-28 2009-01-06 Texas Instruments Incorporated Wireless personal area networks with rotation of frequency hopping sequences

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050037297A (ko) 2005-04-21
CN1610271A (zh) 2005-04-27
JP2005124190A (ja) 2005-05-12
JP4064394B2 (ja) 2008-03-19
EP1526692A2 (en) 2005-04-27
US20050083896A1 (en) 2005-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7515571B2 (en) Frame structure for bridging operation in high-speed wireless personal area network and data transmitting method thereof
US8023552B2 (en) Methods of discovering neighbors in opportunistic open access ad hoc wireless networks
del Prado Pavon et al. The MBOA-WiMedia specification for ultra wideband distributed networks
KR100586861B1 (ko) 주파수 도약방식의 멀티밴드 초광대역 통신방법
Cordeiro et al. C-MAC: A cognitive MAC protocol for multi-channel wireless networks
US9668299B2 (en) Multi-mode WLAN/PAN MAC
EP2232938B1 (en) Flexible mac superframe structure and beaconing method
KR100547849B1 (ko) 고속 개인용 무선 네트워크에서의 브릿지 디바이스를선정하기 위한 프레임 구조와 그에 따른 선정 방법
US7158758B2 (en) High-speed—WPAN and method for enabling communication between devices located in different piconets
JP3792662B2 (ja) 多重ホップ転送方法および多重ホップ転送が可能な移動端末
US7548521B2 (en) System for dynamically shifting beacons in distributed wireless network and method thereof
US20100265871A1 (en) Beacon re-broadcasting apparatus, beacon re-broadcasting method, and initial access request method in wireless network
JPWO2002091683A1 (ja) 無線通信システム、制御局、通信装置、通信制御方法、無線通信方法、並びに通信制御プログラム
Yang et al. MAC Technology of IEEE 802.11 ax: Progress and Tutorial
JP2023532428A (ja) ワイヤレスメッシュネットワークにおけるマルチユーザ（ｍｕ）通信
US20070058594A1 (en) Channel allocation method between heterogeneous wireless networks and wireless network apparatus providing the same
Sum et al. Performance analysis of a multi-PHY coexistence mechanism for IEEE 802.15. 4g FSK network
Nur et al. A duty cycle directional mac protocol for wireless sensor networks
Xue et al. Enhanced IEEE 802.15. 3 MAC protocol for efficient support of multiple simultaneously operating piconets
Cai et al. Efficient MAC protocol for ultra-wideband networks
US20240098560A1 (en) Wireless network load balancing
US7180903B1 (en) Resource management in uncoordinated frequency hopping system
Ahmed et al. Recent approaches to enhance the efficiency of ultra-wide band MAC protocols
Swaminathan et al. Protocols for efficient spatial reuse of traffic channels in DS spread-spectrum packet radio networks with directional antennas
KR101489591B1 (ko) WLAN의 간섭환경에서 신뢰성이 확보된 WPAN의 Beacon 프레임 전송 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee