KR20140140875A - 무선그룹 통신시스템，무선그룹 통신시스템을 위한 무선그룹 통신장치，및 무선그룹 통신방법 - Google Patents

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KR20140140875A KR1020130061836A KR20130061836A KR20140140875A KR 20140140875 A KR20140140875 A KR 20140140875A KR 1020130061836 A KR1020130061836 A KR 1020130061836A KR 20130061836 A KR20130061836 A KR 20130061836A KR 20140140875 A KR20140140875 A KR 20140140875A
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Abstract

무선그룹 통신시스템은, 마스터 장치와, 마스터 장치로부터 비컨 시간 슬롯들 각각을 통해 전송되는 비컨(Beacon) 신호에 동기하여 마스터 장치와 무선 그룹 통신을 각각 수행하는 슬레이브 장치들을 포함한다. 마스터 장치와 슬레이브 장치들 각각은, 비컨 시간 슬롯들을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼프레임을 이용하여 2.4GHz 또는 900MHz의 주파수 대역에서 그룹 통화 통신을 수행한다.

Description

무선그룹 통신시스템，무선그룹 통신시스템을 위한 무선그룹 통신장치，및 무선그룹 통신방법 {Wireless group communication system, device for wireless group communication system, and method for wireless group communication}
본 발명은 다자간 통신을 위한 통신모듈 기술(다자간 음성 송수신 관련 기술)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 2.4GHz와 900MHz 주파수를 이용할 수 있는 무선그룹 통신시스템, 무선그룹 통신시스템을 위한 무선그룹 통신장치, 및 무선그룹 통신방법에 관한 것이다.
근래에 다양한 블루투스 또는 지그비 방식의 근거리 무선 통신 장치가 제공되고 있다. 그러나 상기한 방식의 근거리 무선 통신 장치는 주로 1:1 방식으로 데이터 통신을 주목적으로 하고 있다는 점에서 다자간 회의용, 관광 가이드용 또는 동시통역용으로는 적절하지 않을 수 있다. 또한, 종래에는 다자간 회의 등을 위한 무전기가 제공되고 있다. 이러한 무전기 방식은 여러 명이 동시에 통화 내용을 들을 수 있으나, 단방향으로만 통신이 가능하여 통화 시 PTT(Push-to-Talk) 버튼을 계속 누르고 있어야 하며, 복수의 사용자가 동시에 발언하는 것이 제한되는 문제점이 있을 수 있다. 상기 문제점을 해결한 근거리 무선 통신 시스템의 일례가, 한국공개특허번호 10-2011-0028103에 개시(disclosure, 기재)되어 있다.
한편, 현재, 전술한 근거리 무선 통신 장치와 같은 많은 무선기기들이 2.4GHz를 이용하고 있다. 대표적으로, 무선랜(wireless LAN, WiFi), 블루투스(Bluetooth), 및 지그비(Zigbee) 등이 있다. 이로 인해 2.4GHz 무선 자원(Radio Resource)이 포화되어 많은 상황에서 각 기기 간의 간섭이 문제가 되고 있다. 대표적으로 무선랜이 많이 존재하여 무선랜 구간에서 블루투스, 및 지그비 등 다른 기기를 사용할 경우 현저하게 무선 성능이 저하될 수 있다.
900MHz는 2.4GHz에 비하여 무선 규격에서 낮은 전송률(데이터 전송률)과 적은 대역폭으로 할당되어 현재 아날로그 통신 위주로 사용되고 있다. 하지만 900MHz는 2.4GHz에 비하여 무선 특성이 좋고 현재 사용하는 기기들이 제한적이다. 따라서 900MHz는 900MHz 기기간의 충돌이 없어 좋은 무선 특성을 가지는 주파수대이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제(목적)는, 2.4GHz와 900MHz를 동시에 운용하여 주어진 환경의 각 주파수대 환경을 모니터링(monitoring)하고, 모니터링한 주파수 환경을 고려하여 2.4GHz와 900MHz를 서로 변경하여 사용할 수 있는, 무선그룹 통신시스템, 무선그룹 통신시스템을 위한 무선그룹 통신장치, 및 무선그룹 통신방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템은, 마스터 장치; 및 상기 마스터 장치로부터 비컨 시간 슬롯들 각각을 통해 전송되는 비컨(Beacon) 신호에 동기하여 상기 마스터 장치와 무선 그룹 통신을 각각 수행하는 슬레이브 장치들을 포함할 수 있으며, 상기 마스터 장치와 상기 슬레이브 장치들 각각은, 상기 비컨 시간 슬롯들을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임(superframe)을 이용하여 2.4GHz 또는 900MHz의 주파수 대역에서 그룹 통화 통신을 수행할 수 있다.
상기 마스터 장치는, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(Received Signal Strength Indication) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 마스터 장치는, 상기 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송할 수 있다.
상기 마스터 장치는, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수 값(Link Quality Indicator)을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 마스터 장치는, 상기 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송할 수 있다.
상기 마스터 장치는, 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부; 상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부; 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및 상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU(micro controller unit)부를 포함할 수 있다.
상기 슬레이브 장치들 각각은, 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부; 상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부; 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및 상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU부를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템을 위한 마스터 장치인 무선그룹 통신장치는, 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부; 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부; 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및 상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU부를 포함할 수 있으며, 상기 MCU부는, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신된 상기 슈퍼 프레임에 포함된 무선 통신 신호에 근거하여 상기 2.4GHz 송수신부 및 상기 900MHz 송수신부 중 어느 하나가 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 MCU부는, 슬레이브 장치들 각각으로부터 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 비컨 신호에 동기하는 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다.
상기 MCU부는, 슬레이브 장치들 각각으로부터 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 비컨 신호에 동기하는 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신방법은, (a) 마스터 장치와 슬레이브 장치들 각각이, 상기 슬레이브 장치들 각각을 상기 마스터 장치에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 무선 오디오 통신을 수행하는 단계; (b) 상기 마스터 장치가, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산하는 단계; 및 (c) 상기 마스터 장치가, 상기 (b) 단계에서 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선그룹 통신방법은, (a) 마스터 장치와 슬레이브 장치들 각각이, 상기 슬레이브 장치들 각각을 상기 마스터 장치에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 무선 오디오 통신을 수행하는 단계; (b) 상기 마스터 장치가, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산하는 단계; 및 (c) 상기 마스터 장치가, 상기 (b) 단계에서 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 무선그룹 통신시스템, 무선그룹 통신시스템을 위한 무선그룹 통신장치, 및 무선그룹 통신방법은, 2.4GHz 또는 900MHz 주파수 대역의 무선통신 신호를 선택적으로 운용할 수 있으므로, 무선통신 시스템의 무선성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명은 2.4GHz 또는 900MHz 주파수 대역의 무선통신 신호를 선택적으로 운용할 수 있으므로, 인접한 지역에서 무선 통신에 대한 간섭 없이 깨끗한 음질과 안정적인 무선통신 신호를 제공할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신 시스템(100)을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스터 장치(105) 또는 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 무선 송수신 장치(105, 110, 115, 120)에서 신호 전송을 위해 사용되는 슈퍼프레임 구조의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 슈퍼프레임의 데이터 구간을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 마스터 장치(105)의 비컨(Beacon) 신호를 수신하기 위한 슬레이브 장치에서 사용되는 스캔(Scan) 프레임을 설명하는 도면이다.
도 6은 도 1의 슬레이브 장치가 마스터 장치로부터 수신된 비컨(Beacon) 신호의 슈퍼프레임 정보를 이용하여 그룹 통신에 참여하는 과정(방법)을 설명하는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 무선 그룹통신 시스템(100)에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 변환 방법을 설명하는 도면이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명은 각 주파수대역(2.4Hz, 900MHz)의 모니터링을 위한 슈퍼프레임 구조, 주파수대역 모니터링 방법, 슈퍼프레임 구조에 포함된 제어신호를 사용하여 주파수 대역을 변경하는 방법, 및 이를 이용한 무선 그룹통신 시스템에 대한 발명이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신 시스템(100)을 설명하는 도면(블락 다이어그램(block diagram))이다.
도 1을 참조하면, 무선그룹 통신시스템(100)은, 마스터(master) 장치(105), 및 슬레이브(slave) 장치들(110, 115, 120)을 포함한다. 마스터 장치(105), 또는 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은, 복수의 사용자가 그룹 통신을 수행할 수 있는 그룹 통화 장치일 수 있다.
무선그룹 통신시스템(100)은, 기본적으로, 마스터/슬레이브 구조(마스터 및 슬레이브 구조)의 통신 방법을 수행할 수 있다. 마스터 장치(105)는 통신의 기준이 되는 Beacon(비컨) 신호를 송신하고, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은 마스터 장치(105)에서 송신하는 비컨(Beacon) 신호에 동기화되어 서로 통신을 시작한다.
마스터 장치(105)는 그룹 통신 시스템의 네트워크를 관리하는 장치로서, 그룹 통신의 기준이 되는 비컨(beacon)(비컨 신호)을 송신하여 다른 무선 장치(슬레이브 장치들(110, 115, 120))가 동기화되도록 한다. 마스터 장치(105)는 네트워크 자원(슈퍼프레임의 자원)을 관리하며, 네트워크 자원을 무선 장치에 할당하거나 할당한 네트워크 자원을 해제한다. 네트워크 자원은 비컨 시간 슬롯, 주파수 옵셋(frequency offset) 및 채널을 포함하며, 주파수 옵셋은 그룹 통신에 사용할 주파수의 인덱스이고, 채널은 그룹 통신에 사용할 데이터 구간의 시간 슬롯이다. 또한 마스터 장치(105)는 다른 무선 장치의 비컨을 모니터링하면서 그룹 통신 시스템의 네트워크 구조를 파악하고, 네트워크 정보를 다른 무선 장치에 전달한다. 이러한 마스터 장치(105)는 그룹 통신 시스템에서 1개만 형성될 수 있으며, 상황에 따라 복수 개 형성될 수도 있다.
슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은 직접 마스터 장치(105)에 연결되거나 다른 슬레이브 장치를 통해서 마스터 장치(105)에 연결될 수 있으며, 마스터 장치(105)로부터 송신되는 비컨 또는 다른 슬레이브 장치로부터 송신되는 비컨에 동기화한다.
슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은, 중계 송수신 장치, 중계 전용 장치 및 수신전용 장치 중 어느 하나의 장치일 수 있다.
중계 송수신 장치는 그룹 통화를 위한 음성의 송수신 외에 중계 기능을 수행하는 장치이고, 중계 전용 장치는 그룹 통화에는 참여하지 않고 중계 기능을 수행하는 장치이다. 상기 중계 송수신 장치 및 중계 전용 장치와 같은 중계 장치는 비컨을 수신하여 마스터 장치(105)나 다른 중계 장치에 동기화되고, 마스터 장치(105)로부터 비컨 시간 슬롯을 할당받아 주기적으로 비컨을 송신하여 다른 무선 장치가 동기화되도록 한다. 상기 중계 장치는 자신과 동기화된, 즉 연결된 무선 장치의 정보를 직접 또는 적어도 하나의 다른 중계 장치를 통해 마스터 장치(105)로 전달하여 마스터 장치(105)가 네트워크 상황을 파악하도록 한다. 또한 중계 장치는 마스터 장치(105)로부터 직접 또는 다른 중계 장치를 통해 네트워크 정보를 수신한다. 이러한 중계 장치의 개수는 무선 장치에서 사용하는 무선 주파수(radio frequency, RF) 송수신기(transceiver)의 전송 속도에 따라 결정될 수 있다. 수신전용 장치는 그룹 통화에는 참여하지 않고 그룹 통화의 음성만을 수신하는 장치로, 네트워크 자원을 할당받지 않고 그룹 통화의 음성을 수신한다.
마스터 장치(105), 중계 송수신 장치 및 중계 전용 장치는 각각 비컨 구간 중 자신에게 할당된 슬롯에서 비컨을 송신하고, 비컨 구간 중 다른 슬롯에서는 다른 무선 장치로부터의 비컨을 수신한다. 수신전용 장치는 비컨을 송신하지 않고 비컨 구간에서 다른 무선 장치로부터의 비컨을 수신한다. 마스터 장치(105)와 중계 송수신 장치는 각각 자신에게 할당된 채널을 통해 그룹 통화를 송수신하며, 중계 장치는 다른 무선 장치로부터의 그룹 통화를 또 다른 무선 장치로 중계한다. 수신전용 장치는 그룹 통화를 송신하지는 않으며, 다른 무선 장치로부터의 그룹 통화를 수신한다.
마스터 장치(105), 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은, 도 2에 도시된 바와 같이, 2.4GHz 및 900MHz의 송수신부를 가지고 운용될 수 있다. 2.4GHz 및 900MHz를 이용하는 무선그룹 통신시스템(100)은 3~4명까지 동시에 발언(통화)할 수 있다. 900MHz는 2.4GHz에 비하여 무선 특성이 좋고 현재 사용하는 기기들이 제한적이다. 따라서 900MHz는 900MHz 기기간의 충돌이 없어 좋은 무선 특성을 가지는 주파수대이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스터 장치(105) 또는 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)의 실시예를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 마스터 장치(105), 또는 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)는 무선 송수신 장치(무선 장치)로서, 2.4GHz 안테나부(202), 900MHz 안테나부(204), 2.4GHz 송수신부(205), 900MHz 송수신부(210), MCU(micro controller unit)부(215), 및 오디오 코덱부(audio CODEC unit)(220)를 포함한다.
2.4GHz 송수신부(205)는 2.4GHz 안테나부(202)를 통해 수신된 2.4GHz 주파수대역의 오디오 신호(사용자의 음성 신호)를 포함하는 무선통신 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 2.4GHz 송수신부(205)는 RF 모듈(radio frequency module) 및 모뎀(MODEM)을 포함할 수 있다. 상기 RF 모듈은 2.4GHz 안테나부(202)를 통해 무선으로 다른 무선 송수신 장치에서 수신된 신호를 수신하고, 모뎀은 수신된 신호를 베이스밴드(baseband) 신호로 복조할 수 있다.
900MHz 송수신부(210)는 900MHz 안테나부(204)를 통해 수신된 900MHz 주파수대역의 오디오 신호를 포함하는 무선통신 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 900MHz 송수신부(210)는 RF 모듈(module) 및 모뎀(MODEM)을 포함할 수 있다. 상기 RF 모듈은 900MHz 안테나부(204)를 통해 무선으로 다른 무선 송수신 장치에서 수신된 신호를 수신하고, 모뎀은 수신된 신호를 베이스밴드 신호로 복조할 수 있다.
오디오 코덱부(220)는 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)로부터 출력되는, 인코딩(encoding)된 디지털 신호를 디코딩(decoding)하여 아날로그 신호로 출력한다. 상기 출력된 아날로그 신호는 상기 무선 송수신 장치에 포함된 스피커(미도시)를 통해 출력될 수 있다. 오디오 코덱부(220)는, 오디오 신호(음성) 송신 시, 무선 송수신 장치의 마이크(미도시)를 통해 입력되는 음성을 오디오 코덱부(220)를 통해 디지털 신호로 변환한다. 상기 변환된 디지털 신호는, 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)의 모뎀에서 변조되고 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)의 RF 모듈을 통해 고주파로 업컨버팅(upconverting)되어 다른 무선 송수신 장치로 무선 송신될 수 있다.
MCU부(215)는 무선 송수신 장치를 제어하기 위한 전용 프로세서로서, 무선 송수신 장치에 포함된 구성요소들(2.4GHz 송수신부(205), 900MHz 송수신부(210), 및 오디오 코덱부(220) 등)의 전체적인 동작을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 각 주파수대역의 모니터링을 위한 슈퍼프레임 구조(superframe structure)를 설명하는 도면이다. 즉, 도 3은 도 2에 도시된 무선 송수신 장치(105, 110, 115, 120)에서 신호 전송을 위해 사용되는 슈퍼프레임 구조의 일례를 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 1을 참조하면, 본 발명은 TDMA(time division multiple access, 시분할 다중 접속) 방식을 사용하여 슈퍼프레임(super frame) 단위로 스케줄링(scheduling)이 구성된다. 즉, 마스터 장치(105)는 시분할 다중 접속 방식을 사용하여 슈퍼프레임 단위로 자원을 스케줄링 할 수 있다.
슈퍼프레임은 시간영역에서 비컨(Beacon) 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함할 수 있다. 비컨(Beacon) 구간은 마스터 장치(105) 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120)이 비컨(Beacon) 신호를 전송하는 구간이다. 무선 장치는 비컨 구간 중 자신이 비컨을 전송하지 않는 구간에서는 다른 무선 장치로부터의 비컨을 수신한다. 비컨 구간은 복수의 시간 슬롯들(time slots)을 포함하며, 시간 슬롯의 개수는 RF 송수신기의 전송 속도, 즉 중계 장치의 개수에 의해 결정될 수 있다. 마스터 장치(105)가 비컨 구간의 시간 슬롯의 자원을 관리한다. 모든 슬레이브 장치들(110, 115, 또는 120)은 마스터 장치(105)가 전송하는 비컨(Beacon)을 수신하여 마스터 장치(105)와 동기화된다. 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)가 마스터 장치(105)와 동기화한 후에 마스터 장치(105)에 비컨 할당을 요청하면, 마스터 장치(105)는 남아있는 시간 슬롯을 해당 슬레이브 장치에 할당한다. 그리고 마스터 장치(105)는 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)와 연결이 끊어지는 경우에 해당 슬레이브 장치에 할당한 시간 슬롯을 회수한다. 이에 따라 복수의 슬레이브 장치(110, 115, 120)에는 비컨 구간에서 서로 다른 시간 슬롯이 할당될 수 있다.
제어신호 구간은 제어신호를 송수신하는 구간으로, 복수의 시간 슬롯들(Time Slots)을 포함한다. 제어신호는 통화 연결 요청 및 응답, 통화 연결 변경 요청 및 응답, 자원 할당 요청 및 응답 등을 포함할 수 있다. 제어신호 구간의 시간 슬롯 개수는, 무선 송수신 장치에서 사용하는 무선주파수(RF, radio frequency) 송수신기(Transceiver)의 전송속도(즉, 슬레이브 장치(중계 장치)의 개수)에 따라 결정될 수 있으며, N+1개로 구성될 수 있다. 이는 도 4에 도시된 데이터 구간의 채널(channel)수와 동일하다.
도 4는 도 3에 도시된 슈퍼프레임의 데이터 구간을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 데이터 구간은 음성 데이터를 송수신하는 구간으로, 복수의 채널들(채널 0 ~ 채널 N)(데이터 시간 슬롯들)을 포함한다. 데이터 구간의 채널의 개수는 RF 송수신기의 전송 속도, 즉 중계 장치의 개수에 따라 결정될 수 있으며, 제어 신호 구간의 시간 슬롯의 개수와 동일할 수 있다. 도 4에 도시한 것처럼 데이터 구간의 각 채널은 양방향 채널, 즉 송신 채널과 수신 채널로 이루어질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 슬레이브 장치들(도 1의 110, 115, 또는 120)은 Scan(스캔) 프레임을 이용하여 비컨(Beacon)을 수신한다. Scan 프레임은 슈퍼프레임 구조의 2배로 할당되며, 비컨(Beacon)을 수신하기 전까지 주파수를 변경하면서 Scan 프레임 구조를 반복하여 수행한다.
도 5는 도 1에 도시된 마스터 장치(105)의 비컨(Beacon) 신호를 수신하기 위한 슬레이브 장치에서 사용되는 스캔(Scan) 프레임을 설명하는 도면이다. 즉, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템의 무선 장치인 슬레이브 장치에서의 동기화 방법을 나타낸다.
도 5 및 도 1을 참조하면, 마스터 장치(105)와 동기화되지 않은 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)는 슈퍼프레임 대신에 스캔 프레임을 사용하여 비컨을 스캔한다. 즉, 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)는 비컨을 수신하기 전까지, 스캔 주파수를 변경하면서 스캔 프레임을 반복하여 비컨을 스캔한다. 슬레이브 장치는 스캔을 하면서 수신한 비컨 중에서 가장 수신 상태가 좋은 비컨을 송신한 무선 장치를 선택하여서 해당 무선 장치와 동기화한다. 이때, 슬레이브 장치는 수신신호세기(received signal strength indication, RSSI) 값과 수신 오류율 중 적어도 하나에 기초하여 수신 상태를 결정할 수 있다. 즉, 슬레이브 장치는 RSSI가 가장 크고 오류가 없는 비컨을 송신한 무선 장치를 선택할 수 있다. 이에 따라 슬레이브 장치는 그룹 통신 시스템에서 다른 무선 장치, 즉 마스터 장치 또는 중계 장치에 연결될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 그룹 통신 장치인 슬레이브 장치들(도 1의 110, 115, 120)은 마스터 장치(도 1의 105)의 비컨(Beacon)을 수신하여 동기화를 이룬다. 비컨(Beacon)을 수신한 슬레이브 장치는, 수신된 비컨(Beacon)의 슈퍼프레임 정보를 이용하여 슈퍼프레임 구조대로 스케줄링을 변경하고, 이때부터 자원 할당 및 통화 연결을 시도하여 무선 그룹 통신에 참여한다.
도 6은 도 1의 슬레이브 장치가 마스터 장치로부터 수신된 비컨(Beacon) 신호의 슈퍼프레임 정보를 이용하여 그룹 통신에 참여하는 과정(방법)을 설명하는 도면이다. 즉, 도 6은 동기화 이후의 슈퍼프레임 구조를 나타낸다.
도 6 및 도 1을 참조하면, 슬레이브 장치(110, 115, 120)는 스케줄링을 스캔 프레임에서 슈퍼프레임으로 변경하고, 슈퍼프레임의 제어 신호 구간(제어 구간)을 통해 동기화한 무선 장치에 자원 할당을 요청하고 할당받은 자원을 통해 통화 연결을 시도한다.
도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템에서의 그룹 통신 방법(통화 연결 방법) 및 자원 할당 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
무선 장치가 다른 무선 장치에 동기화한 후 해당 무선 장치로 자원 할당을 요청한다. 이때, 무선 장치가 요청하는 자원은 비컨 시간 슬롯, 통화 채널 및 주파수 옵셋 중 적어도 하나의 자원일 수 있다.
무선 장치, 특히 중계 장치는 먼저 비컨을 마스터 장치(105)로부터 수신하여 동기화한다. 무선 장치는 동기화한 후에 슈퍼프레임의 제어 신호 구간을 통해 동기화한 장치로 비컨 할당을 요청한다. 동기화한 장치가 마스터 장치이면, 마스터 장치는 남아 있는 비컨 시간 슬롯이 있으면 비컨 시간 슬롯을 해당 무선 장치로 할당한다. 그리고 무선 장치가 동기화한 장치가 마스터 장치가 아니라 중계 장치인 경우, 해당 중계 장치는 무선 장치의 비컨 할당 요청을 마스터 장치로 중계하거나 마스터 장치로 전달할 수 있도록 다른 중계 장치로 전달한다. 이와 같이 무선 장치는 마스터 장치에 직접 비컨 할당을 요청하거나 적어도 하나의 다른 중계 장치를 통해서 마스터 장치에 비컨 할당을 요청한다.
마스터 장치(105)는 비컨 할당 요청에 응답하여 남아 있는 비컨 시간 슬롯이 있으면 이를 해당 무선 장치에 할당하고, 남아 있는 비컨 시간 슬롯이 없으면 해당 무선 장치를 중계가 불가능한 무선 장치로 설정한다. 중계가 불가능한 무선 장치는 중계 기능을 제외하고 다른 기능은 정상적으로 수행하며, 그룹 통신 시스템의 연결이 변경되는 경우 다시 비컨 할당을 요청할 수 있다.
한편, 그룹 통신에 참여하는 무선 장치는 동기화한 후에 슈퍼프레임의 제어 신호 구간을 통해 동기화한 장치로 그룹 통신에 사용할 주파수 옵셋과 채널 할당을 요청한다. 이 경우에도 무선 장치는 마스터 장치에 직접 할당을 요청하거나 적어도 하나의 다른 중계 장치를 통해서 마스터 장치에 할당을 요청할 수 있다. 마스터 장치(105)는 할당 요청에 응답하여 해당 무선 장치에 주파수 옵셋과 채널을 할당한다.
그룹 통화에 참여할 무선 장치는 연결된 무선 장치, 즉 중계 장치 또는 마스터 장치에 통화 연결을 요청한다. 통화 연결 요청을 수신한 무선 장치는 자신 및 자신과 연결된 다른 무선 장치의 채널 및 주파수 옵셋 정보 등의 네트워크 정보를 통화 연결을 요청한 무선 장치로 제공하고, 무선 장치는 이를 기초로 그룹 통화에 참여한다.
그룹 통화 시 무선 장치의 이동 등으로 인하여 자신과 연결된 장치의 수신 상태가 나빠지면, 이를 인지한 무선 장치는 통화 연결 변경을 시도한다. 무선 장치는 비컨 및/또는 데이터의 RSSI 값 및/또는 수신 오류율 등에 기초하여 수신 상태를 결정할 수 있다. 예를 들면, RSSI 값이 기준 RSSI 값 이하로 낮아지고, 수신 오류율이 높아지면 무선장치는 통화 연결을 변경할 수 있다. 무선 장치는 RSSI가 가장 세고 수신 오류율이 낮은 비컨을 전송하는 무선장치를 통화 연결할 무선 장치로 결정할 수 있다.
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 그룹 통신 시스템에서의 네트워크 관리 방법(네트워크 정보 공유 방법)에 대해 설명하면 다음과 같다.
마스터 장치(105)는 주기적으로 네트워크 정보를 슬레이브 장치들(110, 115, 120)로 제공한다. 슬레이브 장치가 중계 장치인 경우에 슬레이브 장치는 자신과 연결된 다른 슬레이브 장치로 네트워크 정보를 전달한다. 이와 같이 함으로써, 그룹 통신 시스템의 모든 슬레이브 장치가 네트워크 정보를 공유할 수 있다. 네트워크 정보는 무선 장치의 식별자(identifier, ID)별로 각 링크(link)에 연결되어 있는 무선 장치의 ID를 포함한다.
그리고 마스터 장치(105)는 네트워크를 관리하기 위해서, 비컨 시간 슬롯별로 할당되어 있는 무선장치의 정보를 포함하는 네트워크 정보 테이블을 저장하고 있다. 무선 장치의 정보는 장치 ID, 해당 무선 장치에 할당되어 있는 주파수 옵셋 및 해당 무선 장치의 링크 상태 정보를 포함한다. 여기서, 링크 상태 정보는 링크를 형성하는 무선 장치의 ID와 해당 링크의 링크 품질 정보(link quality indicator, LQI)값을 포함한다.
슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은 네트워크 정보 및 비컨을 수신하여 자신과 연결 가능한 무선장치에 대한 링크 정보를 가지는 링크 테이블을 생성한다. 그리고 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은 사용 주파수 옵셋과 링크 정보를 포함하는 네트워크 정보를 생성하고, 이를 마스터 장치(105)로 전달한다. 이때, 링크 정보는 링크별 연결 정보(즉, 연결된 무선 장치의 ID) 및 링크별 LQI 값을 포함할 수 있다.
마스터 장치(105)에 직접 연결되어 있지 않은 슬레이브 장치는 중계 기능을 가지는 다른 슬레이브 장치, 즉 중계 장치를 거쳐 자신의 네트워크 정보를 전달한다.
이러한 네트워크 관리를 통해, 무선 장치는 네트워크 정보와 비컨을 수신할 때 비컨의 RSSI 값과 수신 오류율 등을 주기적으로 갱신하고, 링크 테이블 생성 시에 RSSI가 좋고 수신 오류율이 낮은 비컨을 송신하는 무선 장치에 우선순위를 부여한다. 다른 실시예에 따르면, 무선 장치는 네트워크 정보와 비컨에 기초하여 현재 링크의 상태가 나빠졌을 때 새로 링크를 연결할 무선 장치를 결정한다. 이때, 무선 장치는 복수의 무선 장치 사이에서 루프가 생성되지 않도록 새로운 무선 장치를 결정할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 무선 장치는 수신한 네트워크 정보 중에서 자신과 관련된 정보가 현재 상태와 다른 경우에 네트워크 정보 갱신을 요청한다. 다른 실시예에 따르면, 무선 장치는 마스터 장치와 직접 또는 중계 장치를 통해 연결할 수 있는 링크의 연결이 끊어지고 해당 링크를 복구할 수 없는 경우에, 자신과 연결된 무선 장치에 링크 연결 해제를 알리고 동기화 과정을 다시 수행한다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 장치를 설명하면 다음과 같다.
무선 장치는 제어부 및 송수신부를 포함한다. 제어부는 무선 장치의 동작을 마스터 장치로 동작하는 모드(마스터 모드), 중계 장치로 동작하는 모드(중계 모드), 수신전용 장치로 동작하는 모드(수신 모드) 등으로 설정할 수 있다. 이때, 중계 모드는 중계 송수신 장치로 동작하는 모드(중계 송수신 모드) 및 중계 전용 장치로 동작하는 모드(중계 전용 모드)를 포함할 수 있다.
제어부는 중계 모드일 때 스캔한 비컨에 기초하여 수신 상태가 가장 좋은 무선 장치를 결정하고, 네트워크 정보, 링크 테이블 등을 관리한다. 송수신부는 동기화한 무선 장치로 비컨 시간 슬롯의 할당을 요청하고, 마스터 장치로부터 비컨 시간 슬롯을 할당받은 경우에 할당받은 비컨 시간 슬롯을 통해 비컨을 전송한다. 또한 송수신부는 동기화한 무선 장치로 주파수 옵셋 및 채널의 할당을 요청하고, 마스터 장치로부터 주파수 옵셋과 채널을 할당받은 경우에 할당받은 주파수 옵셋과 채널을 통해 그룹 통화를 시도한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 각 무선 장치는 마스터 장치와 멀리 떨어진 경우에도 중계 장치를 통해 마스터 장치에 연결할 수 있으며, 또한 마스터 장치로부터 할당받은 비컨 시간 슬롯, 주파수 옵셋 및 데이터 시간 슬롯 등을 통해서 그룹 통화에 자유롭게 참여할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주파수 혼잡 감지 방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 주파수 혼잡 감지 방법은 주파수대역 모니터링 방법으로도 언급될 수 있다.
2.4GHZ 또는 900MHz의 혼잡을 감지하는 방법은 마스터 장치의 채널 스캔 방법과, 통신 중 통신 오류를 이용하는 방법이 있을 수 있다.
마스터 장치의 채널 스캔 방법은, 각 주파수에 대하여 통신전에 각 주파수 대역을 수신하여 각 주파수 대역의 혼잡도를 RSSI(Received Signal Strength Indication, 수신신호세기) 값을 사용하여 파악(감지)한다. RSSI 값이 낮게 나온 주파수 대역을 피하고 높은 주파수 대역을 선택할 수 있다. 최초 2.4GHz를 스캔하여 사용이 가능할 경우 2.4GHz를 우선적으로 사용하고, 2.4GHz가 전 대역에서 혼잡한 경우 900MHz를 이용하여 통신한다.
통신 중 통신 오류를 이용하는 방법은, 통신 중 지속적인 통신에러가 발생할 경우 마스터 장치가 비컨(Beacon) 신호를 이용하여 각 슬레이브 장치에게 주파수를 변경할 것을 알린다. 이를 5회 브로드캐스팅(broadcasting, 전송 또는 방송)한 후, 마스터 장치 및 슬레이브 장치는 주파수 대역을 변경한다. 이를 위하여 마스터 장치는 각 주파수 별로 LQI(Link Quality Indicator, 링크품질지수 값 또는 링크 품질 정보)를 기록한다. LQI는 RSSI와 주파수 에러율(수신 오류율)을 이용하여 등급(LQI의 등급)을 결정할 수 있고, 예를 들어, LQI = a×RSSI + b×CRC, (0<a<1, 0<b<1, a+b = 1)일 수 있다. 상기 수학식에서, 상기 a 및 b는 상기 조건을 만족하는 실수이고, CRC는 cyclical redundancy check로서 주파수 에러율일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 주파수 변환 방법이 다음과 같이 설명된다.
상기 주파수 변환 방법은 제어신호를 사용하여 주파수 대역을 변경하는 방법으로도 언급될 수 있다.
주파수 변환 방법은, 도 7에 도시된 바와 같이, 마스터 장치(105)가 LQI 값을 모니터링(monitoring)하여 주파수 변경 신호를 각 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)에 비컨(Beacon) 신호를 이용하여 전달한다. 이를 5회 반복한 경우 각 장치들은 주파수를 변경할 수 있다. 즉, 도 7은 도 1에 도시된 무선 그룹통신 시스템(100)에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 변환 방법을 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템(100)을 부연하여 설명하면 다음과 같다.
무선그룹 통신시스템(100)은, 마스터 장치(105), 및 마스터 장치(105)로부터 비컨 시간 슬롯들 각각을 통해 전송(송신 또는 전달)되는 비컨(Beacon) 신호에 동기하여 마스터 장치(105)와 무선 그룹 통신을 각각 수행하는 슬레이브 장치들(110, 115, 120)을 포함한다. 마스터 장치(105)와 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은, 비컨 시간 슬롯들을 포함하는(가지는) 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임(슈퍼프레임 구조)을 이용하여 2.4(GHz) 또는 900(MHz)(2.4GHz 및 900MHz 중 어느 하나)의 주파수 대역에서 그룹 통화 통신(무선그룹 오디오 통신)을 수행한다.
마스터 장치(105)는, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호(2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 수신신호세기(RSSI, Received Signal Strength Indication) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨(beacon) 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 전송하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 즉, 마스터 장치(105)는 상기 수신신호세기 값을 구하여 상기 2.4GHz의 주파수 대역의 혼잡도를 감지하고, 상기 감지 결과 2.4GHz의 주파수 대역이 상대적으로 혼잡한 것으로 판단되면 무선그룹 통신시스템의 주파수 대역을 2.4GHz에서 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 수신신호세기(RSSI) 값은 상대편 장치로부터 받는 무신신호의 세기를 나타내고, 예를 들어 -100(dBm) 이상이고 -0(dBm) 이하일 수 있다. 상기 기준 수신신호세기 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값(threshold value)으로서, 예를 들어, -50(dBm)일 수 있다. 한편, 마스터 장치(105)는, 보다 확실한 사용 주파수 변환(변경) 동작을 위해, 상기 주파수 변경 신호(상기 비컨 신호 및 주파수 변경 신호)를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 마스터 장치(105)는, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선통신 신호(또는 2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 링크품질지수 값(LQI, Link Quality Indicator)을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 전송하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 즉, 마스터 장치(105)는 상기 링크품질지수 값을 구하여 상기 2.4GHz의 주파수 대역의 혼잡도를 감지하고, 상기 감지 결과 2.4GHz의 주파수 대역이 상대적으로 혼잡한 것으로 판단되면 무선그룹 통신시스템의 주파수 대역을 2.4GHz에서 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 LQI 값은 마스터 장치(105)와 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120) 사이의 통신상태 품질을 의미하며 이 값은 BER(Bit Error Rate)를 0과 255 사이의 정수로 표시될 수 있으며 높을수록 통신품질이 우수한 것을 의미할 수 있다. 상기 LQI 값은, 예를 들어, RSSI 값을 이용하는 수학식(즉, 전술한 LQI = a×RSSI + b×CRC, (0<a<1, 0<b<1, a+b = 1))으로 구할 수 있다. 상기 기준 링크품질지수(LQI) 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값으로서, 예를 들어, 200일 수 있다. 한편, 마스터 장치(105)는, 보다 확실한 주파수 변환(변경) 동작을 위해, 상기 주파수 변경 신호(상기 비컨 신호 및 주파수 변경 신호)를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송할 수 있다.
마스터 장치(105)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 2.4GHz 송수신부(205), 900MHz 송수신부(210), 오디오 코덱부(220), 및 MCU부(215)를 포함할 수 있다. 2.4GHz 송수신부(205)는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하고, 900MHz 송수신부(210)는 상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신한다. 오디오 코덱부(220)는 마스터 장치(105)의 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩한다. MCU부(215)는, 2.4GHz 송수신부(205)의 동작, 900MHz 송수신부(210)의 동작, 및 오디오 코덱부(220)의 동작을 제어한다. 또한 MCU부(215)는, 전술한 무선그룹 통신시스템(100)의 주파수 대역을 2.4GHz에서 900MHz로 변경하는 동작을 제어할 수도 있다.
슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각은, 2.4GHz 송수신부(205), 900MHz 송수신부(210), 오디오 코덱부(220), 및 MCU부(215)를 포함할 수 있다. 2.4GHz 송수신부(205)는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하고, 900MHz 송수신부(210)는 상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신한다. 오디오 코덱부(220)는 슬레이브 장치(110, 115, 또는 120)의 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩한다. MCU부(215)는, 2.4GHz 송수신부(205)의 동작, 900MHz 송수신부(210)의 동작, 및 오디오 코덱부(220)의 동작을 제어한다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신시스템(100)을 위한 마스터 장치인 무선그룹 통신장치(105)를 설명하면 다음과 같다.
상기 무선그룹 통신시스템(100)에 포함된 마스터 장치인 무선그룹 통신장치(105)는, 2.4GHz 송수신부(205), 900MHz 송수신부(210), 오디오 코덱부(220), 및 MCU부(215)를 포함한다.
2.4GHz 송수신부(205)는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신한다. 900MHz 송수신부(210)는 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신한다. 오디오 코덱부(220)는 무선그룹 통신장치(105)의 마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 2.4GHz 송수신부(205) 또는 900MHz 송수신부(210)를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩한다. MCU부(215)는 2.4GHz 송수신부(205)의 동작, 900MHz 송수신부(210)의 동작, 및 오디오 코덱부(220)의 동작을 제어한다. MCU부(215)는, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되고 상기 슈퍼 프레임에 포함된 무선 통신 신호에 근거하여 2.4GHz 송수신부(205) 및 900MHz 송수신부(210) 중 어느 하나가 동작하도록(활성화(enable)되도록) 제어한다.
MCU부(215)는, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각으로부터 2.4GHz 송수신부(205)를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호(2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 2.4GHz 송수신부(205)를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 상기 비컨 신호에 동기하는 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 기준 수신신호세기 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값으로서, 예를 들어, -50(dBm)일 수 있다.
다른 실시예에 있어서, MCU부(215)는, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각으로부터 2.4GHz 송수신부(205)를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호(또는 2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 상기 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 2.4GHz 송수신부(205)를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 상기 비컨 신호에 동기하는 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경할 수 있다. 상기 기준 링크품질지수(LQI) 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값으로서, 예를 들어, 200일 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선그룹 통신방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 무선그룹 통신방법은, 통신 수행 단계, 계산 단계, 및 변경 단계를 포함한다. 통신 수행 단계에 따르면, 마스터 장치(105)와 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이, 전술한 바와 같이, 슬레이브 장치들 각각(110, 115, 120)을 마스터 장치(105)에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 서로 무선 오디오 통신을 수행한다.
계산 단계에 따르면, 마스터 장치(105)가, 슬레이브 장치들 각각(110, 115, 120)으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호(2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산한다.
변경 단계에 따르면, 마스터 장치(105)가, 상기 계산 단계에서 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 전송하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경한다. 상기 기준 수신신호세기 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값으로서, 예를 들어, -50(dBm)일 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선그룹 통신방법을 설명하면 다음과 같다.
상기 무선그룹 통신방법은, 통신 수행 단계, 계산 단계, 및 변경 단계를 포함한다. 통신 수행 단계에 따르면, 마스터 장치(105)와 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각이, 전술한 바와 같이, 슬레이브 장치들 각각(110, 115, 120)을 마스터 장치(105)에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 서로 무선 오디오 통신을 수행한다.
계산 단계에 따르면, 마스터 장치(105)가, 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호(또는 2.4GHz 주파수 대역을 가지는 무선신호에 포함된 비컨 신호)에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산한다.
변경 단계에 따르면, 마스터 장치(105)가, 상기 계산 단계에서 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각에 전송하는 것에 의해, 마스터 장치(105) 및 슬레이브 장치들(110, 115, 120) 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경한다. 상기 기준 링크품질지수(LQI) 값은 마스터 장치(105)에 저장된 기준값으로서, 예를 들어, 200일 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부(unit)” 또는 블록 또는 모듈은 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(fieldprogrammable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
105: 마스터 장치
110: 슬레이브 장치
115: 슬레이브 장치
120: 슬레이브 장치
202: 2.4GHz 안테나부
204: 900MHz 안테나부
205: 2.4GHz 송수신부
210: 900MHz 송수신부
215: MCU부
220: 오디오 코덱부

Claims (12)

  1. 무선그룹 통신시스템에 있어서,
    마스터 장치; 및
    상기 마스터 장치로부터 비컨 시간 슬롯들 각각을 통해 전송되는 비컨(Beacon) 신호에 동기하여 상기 마스터 장치와 무선 그룹 통신을 각각 수행하는 슬레이브 장치들을 포함하며,
    상기 마스터 장치와 상기 슬레이브 장치들 각각은, 상기 비컨 시간 슬롯들을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 또는 900MHz의 주파수 대역에서 그룹 통화 통신을 수행하는 무선그룹 통신시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 장치는, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(Received Signal Strength Indication) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 무선그룹 통신시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 장치는, 상기 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송하는 무선그룹 통신시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 장치는, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수 값(Link Quality Indicator)을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 무선그룹 통신시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 장치는, 상기 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 5회 전송하는 무선그룹 통신시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마스터 장치는,
    상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부;
    상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부;
    마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및
    상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU부
    를 포함하는 무선그룹 통신시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 슬레이브 장치들 각각은,
    상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부;
    상기 900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부;
    마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및
    상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU부
    를 포함하는 무선그룹 통신시스템.
  8. 무선그룹 통신시스템을 위한 마스터 장치인 무선그룹 통신장치에 있어서,
    2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신하는 2.4GHz 송수신부;
    900MHz 주파수 대역의 무선 통신 신호를 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 통해 송신 또는 수신하는 900MHz 송수신부;
    마이크를 통해 입력된 오디오 신호를 인코딩하고, 상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신되는 무선 통신 신호에 포함된 오디오 신호를 디코딩하는 오디오 코덱부; 및
    상기 2.4GHz 송수신부, 상기 900MHz 송수신부, 및 상기 오디오 코덱부의 동작을 제어하는 MCU부를 포함하며,
    상기 MCU부는,
    상기 2.4GHz 송수신부 또는 상기 900MHz 송수신부를 통해 수신된 상기 슈퍼 프레임에 포함된 무선 통신 신호에 근거하여 상기 2.4GHz 송수신부 및 상기 900MHz 송수신부 중 어느 하나가 동작하도록 제어하는 무선그룹 통신장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 MCU부는, 슬레이브 장치들 각각으로부터 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산하고, 상기 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 비컨 신호에 동기하는 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 무선그룹 통신장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 MCU부는, 슬레이브 장치들 각각으로부터 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 수신되는 상기 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산하고, 상기 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 상기 2.4GHz 송수신부를 통해 전송하도록 제어하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 비컨 신호에 동기하는 상기 슬레이브 장치들 각각이 사용하는 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 무선그룹 통신장치.
  11. 무선그룹 통신방법에 있어서,
    (a) 마스터 장치와 슬레이브 장치들 각각이, 상기 슬레이브 장치들 각각을 상기 마스터 장치에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 무선 오디오 통신을 수행하는 단계;
    (b) 상기 마스터 장치가, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 수신신호세기(RSSI) 값을 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 마스터 장치가, 상기 (b) 단계에서 계산된 수신신호세기 값이 기준 수신신호세기 값보다 큰 경우 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 단계
    를 포함하는 무선그룹 통신방법.
  12. 무선그룹 통신방법에 있어서,
    (a) 마스터 장치와 슬레이브 장치들 각각이, 상기 슬레이브 장치들 각각을 상기 마스터 장치에 동기시키는 비컨 신호를 전송하는 비컨 시간 슬롯을 포함하는 비컨 구간, 제어신호 구간, 및 데이터 구간을 포함하는 슈퍼 프레임을 이용하여 2.4GHz 주파수 대역에서 무선 오디오 통신을 수행하는 단계;
    (b) 상기 마스터 장치가, 상기 슬레이브 장치들 각각으로부터 수신되는 2.4GHz 주파수 대역의 무선 통신 신호에 대한 링크품질지수(LQI) 값을 계산하는 단계; 및
    (c) 상기 마스터 장치가, 상기 (b) 단계에서 계산된 링크품질지수 값이 기준 링크품질지수 값보다 작을 때 상기 비컨 구간에 포함된 비컨 신호 및 상기 제어신호 구간에 포함된 주파수 변경 신호를 포함하는 슈퍼 프레임을 상기 슬레이브 장치들 각각에 전송하는 것에 의해, 상기 마스터 장치 및 상기 슬레이브 장치들 각각의 사용 주파수 대역을 900MHz로 변경하는 단계
    를 포함하는 무선그룹 통신방법.
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