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KR100732835B1 - State Detection Method of Destination Node in IR-X Ad Hoc Network and Transmitter and Receiver therefor - Google Patents

State Detection Method of Destination Node in IR-X Ad Hoc Network and Transmitter and Receiver therefor Download PDF

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KR100732835B1
KR100732835B1 KR1020060010901A KR20060010901A KR100732835B1 KR 100732835 B1 KR100732835 B1 KR 100732835B1 KR 1020060010901 A KR1020060010901 A KR 1020060010901A KR 20060010901 A KR20060010901 A KR 20060010901A KR 100732835 B1 KR100732835 B1 KR 100732835B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
destination node
uwb
value
hoc network
transmitter
Prior art date
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Application number
KR1020060010901A
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Korean (ko)
Inventor
신용식
박용길
김성근
오세현
이명성
Original Assignee
에스케이 텔레콤주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 반송파가 없는 IR-UWB 신호를 이용하는 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지를 통해 충돌 발생 확률을 감소시키기 위한 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이를 위한 송신기와 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a state of a destination node in an IR-UWB ad hoc network for reducing the probability of collision by detecting a state of a destination node in a network using an IR-UWB signal without a carrier, and a transmitter and a receiver therefor.

본 발명의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법은 패킷을 전송할 소스 노드가 특정 목적지 노드의 채널을 센싱하는 제1단계와; 상기 채널 센싱으로 감지된 신호(

Figure 112006008417673-pat00001
)를 기준 신호
Figure 112006008417673-pat00002
및 상기 목적지 노드에 할당된 호핑 코드를 이용하여 상관(Correlation)을 취하는 제2단계와; 상기 상관 결과값(
Figure 112006008417673-pat00003
)을 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 코드인
Figure 112006008417673-pat00004
와 곱하고, 그 결과값을 모두 합하는 제3단계와; 상기 제3단계의 결과 값을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우 상기 목적지 노드가 점유된 상태임을 나타내는 값을 출력하고, 임계값 이하인 경우 목적지 노드가 유휴 상태임을 나타내는 값을 출력하는 제4단계; 로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.In the IR-UWB ad-hoc network of the present invention, there is provided a method for detecting a state of a destination node, the method comprising: a first step of a source node transmitting a packet sensing a channel of a specific destination node; The signal detected by the channel sensing (
Figure 112006008417673-pat00001
Reference signal
Figure 112006008417673-pat00002
And performing a correlation using a hopping code assigned to the destination node. The correlation result (
Figure 112006008417673-pat00003
) Is a two-phase binary code assigned to the destination node.
Figure 112006008417673-pat00004
Multiplying by and summing all the result values; Comparing the result value of the third step with a predetermined threshold value and outputting a value indicating that the destination node is occupied if it is larger than a threshold value, and outputting a value indicating that the destination node is idle if it is less than or equal to the threshold value. The fourth step; It consists of technical features.

Description

ＩＲ-ＵＷＢ 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이를 위한 송신기와 수신기{Method for Sensing State of Destination Node in Impulse Radio Ultra WideBand Ad-Hoc Network, Transmitter and Receiver Therefor}Method for sensing the state of the destination node in the IR-X ad hoc network and a transmitter and receiver therefor {Method for Sensing State of Destination Node in Impulse Radio Ultra WideBand Ad-Hoc Network, Transmitter and Receiver Therefor}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기 구조,1 is a transmitter structure according to an embodiment of the present invention,

도 2는 TH-PPM 변조 형태를 설명하기 위한 일 실시예도,Figure 2 is an embodiment for explaining the TH-PPM modulation form,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기 구조,3 is a diagram illustrating a receiver structure according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 목적지 노드의 상태 감지 방법이 적용되는 데이터 전송 과정을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a data transmission process to which a state detection method of a destination node is applied according to an embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

110 : 채널 인코더 120 : 확산기110: channel encoder 120: diffuser

130 : TH 변조기 210 : 펄스 상관기130: TH modulator 210: pulse correlator

220 : 결정기 230 : 역확산기220: determinant 230: despreader

240 : 결합기 250 : 임계값 비교기240: combiner 250: threshold comparator

본 발명은 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이 를 위한 송신기와 수신기에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반송파가 없는 IR-UWB 신호를 이용하는 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지를 통해 충돌 발생 확률을 감소시키기 위한 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이를 위한 송신기와 수신기에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting a state of a destination node in an IR-UWB ad hoc network, and a transmitter and a receiver therefor. More particularly, the present invention relates to a probability of collision by detecting a state of a destination node in a network using an IR-UWB signal without a carrier. The present invention relates to a method for detecting a state of a destination node in an IR-UWB ad hoc network, and a transmitter and a receiver therefor.

UWB(Ultra-Wideband) 무선 기술은 무선 반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 수 GHz이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하여 통신이나 레이더 등에 응용되고 있는 새로운 무선 기술이다. 특히 이 기술은 수 나노 혹은 수 피코 초의 매우 좁은 펄스를 사용함으로써 기존의 무선 시스템의 잡음과 같은 매우 낮은 스펙트럼 전력으로 기존의 이동 통신, 방송, 위성 등의 기존 통신 시스템과 상호 간섭 영향 없이 주파수를 공유하여 사용할 수 있으므로 주파수의 제약 없이 사용 가능한 시스템으로 새롭게 대두되었으며, 미국 연방통신위원회(FCC)가 제한적이지만 UWB무선 기술에 대하여 상업적 이용을 허용함으로써 새로운 차세대 무선 기술로 급부상하고 있다.Ultra-Wideband (UWB) wireless technology is a new wireless technology that is applied to communication or radar by using a very wide frequency band of several GHz or more from baseband without using a wireless carrier. In particular, the technology uses very narrow pulses of a few nanoseconds or picoseconds to share frequencies with existing mobile communication systems such as mobile, broadcast, and satellite, with very low spectral power, such as noise in conventional wireless systems. The system has emerged as a system that can be used without limitation of frequency, and the Federal Communications Commission (FCC) is limited, but it is emerging as a new next generation wireless technology by allowing commercial use of UWB wireless technology.

간단한 무선통신기기 등에 응용되던 UWB 무선 기술은 최근 주파수 대역이 광대역이면서도 고속 데이터 전송이 가능한 UWB 특성을 이용하여 UWB 기술을 초고속 무선 인터페이스를 사용하는 WLAN이나 WPAN과 같은 근거리 광대역 통신에 응용되고 있다. 현재 IEEE802.15 Working Group에서는 WPAN의 한 가지 방식으로 표준화하는 작업이 활발히 진행중에 있다. UWB wireless technology, which has been applied to simple wireless communication devices, has recently been applied to UWB technology for short-range broadband communication such as WLAN or WPAN using UWB technology using a high-speed wireless interface by using a UWB characteristic capable of high-speed data transmission with a wide bandwidth. Currently, the IEEE802.15 Working Group is actively working to standardize on one method of WPAN.

한편, 기존의 통신 방식 중 CSMA 방식에서, 패킷을 전송하려는 노드들은 전송 전에 진행 중인 전송이 있는지의 여부를 확인하는 채널 센싱 과정을 수행하며, 특정 시간 동안 채널이 비어있는 것이 감지되면 노드가 전송을 진행하고 진행 중인 전송이 있으면 전송이 끝날 때까지 전송을 지연시키게 된다.On the other hand, in the CSMA method of the existing communication method, the nodes to transmit the packet performs a channel sensing process to check whether there is an ongoing transmission before the transmission, and if the channel is detected to be empty for a specific time, the node will not transmit. If there is an ongoing transmission in progress, it will delay the transmission until the end of the transmission.

그러나, UWB 시스템은 FCC가 규정한 PSD(Power Spectral Density)에 의해 전력이 제한되므로, 채널 상태를 감지하기가 매우 어려우며, 이에 따라 기존의 반송파 감지방식은 UWB에서는 더 이상 사용할 수 없다. 특히, IR-UWB 시스템의 경우 무반송파 방식이므로 반송파 감지 자체가 불가능하게 된다.However, since the UWB system is limited in power by the FCC specified Power Spectral Density (PSD), it is very difficult to detect the channel state, and thus, the conventional carrier detection method can no longer be used in the UWB. In particular, since the IR-UWB system is a non-carrier method, carrier detection itself is impossible.

한편, 충돌 감지 및 회피 매커니즘은, 애드혹 네트워크에서 간섭을 줄이고, 네트워크 쓰루풋을 증가시키는 데 있어 매우 중요하다. UWB 시스템은 공존하는 타 협대역 시스템에 대한 간섭을 피하도록 하는 극히 짧은 펄스와 초광대역 등과 같은 특성을 가지고 있으나, UWB 기반의 애드혹 네트워크에서는 충돌 감지 및 방지에 있어서 어려움이 있다.On the other hand, collision detection and avoidance mechanisms are very important for reducing interference and increasing network throughput in ad hoc networks. The UWB system has characteristics such as extremely short pulses and ultra-wideband to avoid interference with other cooperative narrowband systems, but there are difficulties in collision detection and prevention in UWB-based ad hoc networks.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, IR-UWB 애드혹 네트워크에서 사용 가능한 새로운 다중 접속 구조를 제공하며, 송신 전력이 매우 낮은 상황에서도 목적지 노드의 유휴 여부를 PN 시퀀스를 이용하여 감지함으로써 잠재적인 충돌 가능성을 줄이기 위한 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이를 위한 송신기와 수신기를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above disadvantages and problems of the prior art, to provide a new multi-access structure that can be used in the IR-UWB ad hoc network, and to determine whether the destination node idle even in a very low transmission power SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for detecting a state of a destination node in an IR-UWB ad hoc network and a transmitter and a receiver therefor to detect a collision using a PN sequence.

본 발명의 상기 목적은 TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법으로서, 패킷을 전송할 소스 노드가 특정 목적지 노드의 채널을 센싱하는 제1단계와; 상기 채널 센싱으로 감지된 신호(

Figure 112007008132645-pat00005
)를 기준 신호
Figure 112007008132645-pat00006
및 상기 목적지 노드에 할당된 호핑 코드를 이용하여 상관(Correlation)을 취하여, 상관결과값(
Figure 112007008132645-pat00084
)을 추출하는 제2단계와; 상기 상관 결과값(
Figure 112007008132645-pat00007
)을 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 코드인
Figure 112007008132645-pat00008
와 곱하고, 그 결과값을 모두 합하는 제3단계와; 상기 제3단계의 결과 값을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우 상기 목적지 노드가 점유된 상태임을 나타내는 값을 출력하고, 임계값 이하인 경우 목적지 노드가 유휴 상태임을 나타내는 값을 출력하는 제4단계; 를 포함하는 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법에 의해 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a state of a destination node in an IR-UWB ad-hoc network using a TH-PPM modulation method, comprising: a first step of a source node transmitting a packet sensing a channel of a specific destination node; The signal detected by the channel sensing (
Figure 112007008132645-pat00005
Reference signal
Figure 112007008132645-pat00006
And taking a correlation by using a hopping code assigned to the destination node,
Figure 112007008132645-pat00084
Extracting c); The correlation result (
Figure 112007008132645-pat00007
) Is a two-phase binary code assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00008
Multiplying by and summing all the result values; Comparing the result value of the third step with a predetermined threshold value and outputting a value indicating that the destination node is occupied if it is larger than a threshold value, and outputting a value indicating that the destination node is idle if it is less than or equal to the threshold value. The fourth step; It is achieved by the state detection method of the destination node in the IR-UWB ad hoc network comprising a.

또한, 본 발명의 상기 목적은 TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지를 가능하게 하는 송신기로서, 목적지 노드로의 패킷 전송을 위해 채널 코딩을 수행하는 채널 인코더; 상기 송신기가 패킷을 전송할 목적지 노드에 할당된 호핑 코드인 정수값 형태의

Figure 112007008132645-pat00009
를 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 PN 시퀀스인
Figure 112007008132645-pat00010
로 확산하는 확산기와; 상기 확산기의 출력값을 이용하여 펄스의 위치를 변조하는 TH 변조기; 로 이루어지는 송신기에 의해 달성된다.In addition, the object of the present invention is a transmitter for enabling the detection of the state of the destination node in the TH-PPM modulation IR-UWB ad hoc network, the channel encoder for performing channel coding for packet transmission to the destination node; In the form of an integer value which is a hopping code assigned to a destination node to which the transmitter will send a packet.
Figure 112007008132645-pat00009
Is a two-phase binary PN sequence assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00010
A diffuser for diffusing into; A TH modulator for modulating the position of the pulse using the output of the spreader; It is achieved by a transmitter consisting of.

그리고, 본 발명의 상기 목적은 TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 자신이 패킷을 전송할 목적지 노드의 상태 감지를 위한 감지 수신기로서, 상기 목적지 노드의 상태 감지를 위하여 채널을 센싱하여 수신된 신호(

Figure 112007008132645-pat00011
)를 기준 신호는
Figure 112007008132645-pat00012
의 신호 파형을 이용하여 상관(Correlation)을 취하는 펄스 상관기와; 상기 펄스 상관기의 출력 값이 양수인 경우
Figure 112007008132645-pat00090
을, 음수인 경우
Figure 112007008132645-pat00091
을 출력하는 결정기와; 상기 결정기로부터 출력되는 각
Figure 112007008132645-pat00092
를 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 PN 코드인
Figure 112007008132645-pat00093
) 와 곱하는 역확산기와; 상기 역확산기로부터 출력되는 값을 모두 합하는 결합기; 및 상기 결합기의 출력값을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우 상기 목적지 노드가 점유된 상태(Busy State)임을 나타내는 값을 출력하고, 임계값 이하이면 노드로의 신호 전송이 가능함을 나타내는 값을 출력하는 임계값 비교기; 를 포함하는 수신기에 의해 달성된다.In addition, the object of the present invention is a sensing receiver for detecting a state of a destination node to which a packet will be transmitted in an IR-UWB ad-hoc network of a TH-PPM modulation method, by sensing a channel for sensing a state of the destination node. signal(
Figure 112007008132645-pat00011
) The reference signal is
Figure 112007008132645-pat00012
A pulse correlator for performing correlation using a signal waveform of? When the output value of the pulse correlator is positive
Figure 112007008132645-pat00090
, If negative
Figure 112007008132645-pat00091
A determiner for outputting; The output from the determiner
Figure 112007008132645-pat00092
Is a two-phase binary PN code assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00093
A despreader that multiplies by; A combiner that sums all the values output from the despreader; And comparing the output value of the combiner with a predetermined threshold value and outputting a value indicating that the destination node is occupied when it is larger than the threshold value, and indicating that signal transmission to the node is possible when the threshold value is lower than the threshold value. A threshold comparator that outputs a value; It is achieved by a receiver comprising a.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood from the following detailed description based on the accompanying drawings.

먼저, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기 구조를 나타낸 것이다.First, FIG. 1 illustrates a transmitter structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 송신기는 IR-UWB 신호로서 아주 짧은 펄스를 방사하며, 각 비트는 하나 이상의 펄스를 가진다. 본 발명의 송신기에서 사용하는 변조 방식은 펄스 위치 변조(PPM) 방식이며, 이는 UWB 시스템의 일반적인 변조 방식으로서 다중 접속을 위하여 TH(Time Hopping) PN(Pseudo-Noise) 시퀀스를 사용한다.The transmitter of the present invention emits a very short pulse as an IR-UWB signal, each bit having one or more pulses. The modulation scheme used in the transmitter of the present invention is a pulse position modulation (PPM) scheme, which uses a time hopping (PN) sequence-noise (PN) sequence for multiple access as a general modulation scheme of a UWB system.

이러한 구조의 k 번째 송신기의 출력 신호는 다음 식과 같다.The output signal of the kth transmitter of this structure is as follows.

Figure 112006008417673-pat00017
Figure 112006008417673-pat00017

수학식 1에서,

Figure 112006008417673-pat00018
는 펄스 파형을 나타내며,
Figure 112006008417673-pat00019
는 사용자 D의 채널 감쇄,
Figure 112006008417673-pat00020
는 프레임 구간(두 펄스 간 간격),
Figure 112006008417673-pat00021
는 칩 구간,
Figure 112006008417673-pat00022
는 심볼당 펄스 수,
Figure 112006008417673-pat00023
은 변조 인덱스 십진수 코드,
Figure 112006008417673-pat00024
는 사용자 D의 PN 시퀀스 즉, PN 호핑 코드를 나타낸다.In Equation 1,
Figure 112006008417673-pat00018
Represents the pulse waveform,
Figure 112006008417673-pat00019
Channel attenuation of user D,
Figure 112006008417673-pat00020
Is the frame interval (interval between two pulses),
Figure 112006008417673-pat00021
Is the chip interval,
Figure 112006008417673-pat00022
Is the number of pulses per symbol ,
Figure 112006008417673-pat00023
Is the modulation index decimal code,
Figure 112006008417673-pat00024
Denotes the PN sequence of user D, that is, the PN hopping code.

PPM 변조 방식에서는 펄스 위치를 이동시키는 기법을 사용하여 이진 디지털 통신을 실현할 수 있는데, 만약 정보 비트가 1이면 펄스의 위치는 정보 비트가 0일 때의 방출 시간으로부터 δ만큼 이동한다.In the PPM modulation scheme, binary digital communication can be realized by using a technique of shifting the pulse position. If the information bit is 1, the position of the pulse is shifted by δ from the emission time when the information bit is 0.

한편, 상기의 송신 신호로는 충돌 감지가 불가능하므로, 본 발명에서 IR-UWB 애드혹 네트워크상의 목적지 노드에는 상기 사용자 D의 PN 호핑 코드

Figure 112006008417673-pat00025
와는 다른 또 하나의
Figure 112006008417673-pat00026
라는 새로운 2 위상 이진 PN 시퀀스가 할당되며, 따라서 전송 신호는 다음과 같이 변경된다. On the other hand, since the collision detection is not possible with the transmission signal, the PN hopping code of the user D is applied to the destination node on the IR-UWB ad hoc network in the present invention.
Figure 112006008417673-pat00025
Another thing
Figure 112006008417673-pat00026
A new two-phase binary PN sequence is assigned, thus the transmission signal is changed as follows.

Figure 112006008417673-pat00027
Figure 112006008417673-pat00027

수학식 2에서

Figure 112006008417673-pat00028
는 사용자 D에 유일하게 할당된 2 위상 이진 PN 코드이며, 네트워크 상의 각 노드는 상기
Figure 112006008417673-pat00029
를 구별할 수 있고, 충돌은 전송할 패킷이 있는 각 노드들에 의해 상기 2 위상 이진 PN 코드인
Figure 112006008417673-pat00030
로부터 감지된다.In equation (2)
Figure 112006008417673-pat00028
Is a two-phase binary PN code uniquely assigned to user D, where each node on the network is
Figure 112006008417673-pat00029
Can be distinguished, and the collision is the two phase binary PN code by each node having a packet to transmit.
Figure 112006008417673-pat00030
Is detected.

도 1의 송신기 모델에 의하면, 송신기는 채널 인코더(110)와, 확산기(120) 및 TH 변조기(130)로 구성되며, 상기 송신기가 목적지 노드 D와 통신하고자 할 경우, 상기 확산기(120)는 (

Figure 112006008417673-pat00031
, 1) 블록 코드 반복 코더인 채널 인코더(110)를 통해 채널 코딩을 수행하고, 상기 자신이 패킷을 전송할 목적지 노드 D에 할당된 정수값 형태의
Figure 112006008417673-pat00032
를 상기 목적지 노드에 할당된 새로운 PN 시퀀스인
Figure 112006008417673-pat00033
로 확산한다.According to the transmitter model of FIG. 1, the transmitter consists of a channel encoder 110, a spreader 120 and a TH modulator 130. When the transmitter wishes to communicate with a destination node D, the spreader 120 is (
Figure 112006008417673-pat00031
1) performing channel coding through channel encoder 110, which is a block code repetition coder, and having an integer value assigned to a destination node D to which the packet is to be transmitted.
Figure 112006008417673-pat00032
Is a new PN sequence assigned to the destination node.
Figure 112006008417673-pat00033
To spread.

한편, 상기 2 위상 PN 시퀀스

Figure 112006008417673-pat00034
는 오직 전송할 목적지 노드의 상태를 감지하는 데에 이용되며, 상기 PN 시퀀스의 코드 수인
Figure 112006008417673-pat00035
는 채널 감지 소요시간에 영향을 미치므로 신중하게 선택되어야 한다. 만약,
Figure 112006008417673-pat00036
가 너무 많으면 패킷 전송 속도는 감소되고 반대로 낮으면
Figure 112006008417673-pat00037
의 동기화가 어려워진다. 동기화를 간단하게 하려면
Figure 112006008417673-pat00038
의 주기와 동일한
Figure 112006008417673-pat00039
를 선택하는 것이 바람직하다.Meanwhile, the two phase PN sequence
Figure 112006008417673-pat00034
Is used only to detect the state of the destination node to transmit, which is the code number of the PN sequence
Figure 112006008417673-pat00035
Should be chosen with care as it affects channel detection time. if,
Figure 112006008417673-pat00036
Too many decreases the packet transmission rate, and conversely low
Figure 112006008417673-pat00037
Synchronization becomes difficult. To simplify synchronization
Figure 112006008417673-pat00038
Same as the cycle of
Figure 112006008417673-pat00039
It is preferable to select.

도 2는 TH-PPM 변조 형태를 설명하기 위한 일 실시예도로서, 본 발명에 따르는 물리 계층 구조 신호의 프레임 일부분을 실시예로서 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 2 위상 PN 시퀀스인

Figure 112006008417673-pat00040
는 변조 펄스의 위상 역전을 초래할 수 있 다. FIG. 2 is an exemplary diagram for explaining a TH-PPM modulation form, and illustrates a portion of a frame of a physical layer signal according to the present invention. As shown, the two-phase PN sequence
Figure 112006008417673-pat00040
May cause phase reversal of the modulation pulses.

상기 도 1을 통해 설명한 송신기 구조에 대응되는 수신기의 구조를 도 3을 통해 설명하면 다음과 같다.The structure of a receiver corresponding to the transmitter structure described with reference to FIG. 1 will now be described with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수신기 구조로서, 본 발명에서 제안하는 수신기 모델은 도 3a와 도 3b의 결합 형태이다.3 is a receiver structure according to an embodiment of the present invention, and the receiver model proposed in the present invention is a combination of FIGS. 3A and 3B.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 수신기는 수신 펄스에 상관을 취하는 펄스 상관기(210), 결정기(220), 역확산기(120), 결합기(240), 임계값 비교기(250)로 이루어진다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the receiver consists of a pulse correlator 210, a determiner 220, a despreader 120, a combiner 240, and a threshold comparator 250 that correlate to received pulses.

본 발명에서 제안하는 도 3의 수신기 모델은 데이터 획득을 위한 수신기 구조가 아니라, 목적지 노드의 유휴 상태 감지를 위한 수신기 구조로서, 본 발명에서는 2 위상 이진 PN 코드

Figure 112006008417673-pat00041
부분이 송신 신호에 추가되었기 때문에, 수신기는 데이터 획득을 위한 구조와, 데이터 감지를 위한 구조로 나뉠 수 있으며, 본 발명에서는 데이터 감지를 위한 수신기 구조만을 다룬다.The receiver model of FIG. 3 proposed by the present invention is not a receiver structure for data acquisition, but a receiver structure for detecting an idle state of a destination node, and in the present invention, a two-phase binary PN code.
Figure 112006008417673-pat00041
Since the part is added to the transmission signal, the receiver can be divided into a structure for data acquisition and a structure for data sensing, and the present invention deals only with a receiver structure for data sensing.

본 발명의 수신기는 목적지 D가 유휴 상태인지 여부를 체크하며, 본 발명 감지 수신기의 펄스 상관기(210) 뱅크(correlator bank)의 상관 템플릿 식은 다음과 같다. The receiver of the present invention checks whether the destination D is in an idle state, and the correlation template equation of the correlator bank of the pulse correlator 210 of the present sensing receiver is as follows.

Figure 112006008417673-pat00042
Figure 112006008417673-pat00042

송신기 S가 목적지 D로 패킷을 보낼 때, 목적지 노드의 상태 감지는 목적지 노드에 대해 할당된 호핑 코드

Figure 112006008417673-pat00043
와 2 위상 이진 코드
Figure 112006008417673-pat00044
를 이용하여 이루어진다. When sender S sends a packet to destination D, the state detection of the destination node is the hopping code assigned to the destination node.
Figure 112006008417673-pat00043
And 2-phase binary code
Figure 112006008417673-pat00044
Is done using.

패킷을 전송하고자 하는 송신기는 목적지 노드의 상태 감지를 위해 채널을 센싱하고 신호를 수신하므로, 본 발명에서 수신기로 표현하였고, 감지된 반송파 신호는

Figure 112006008417673-pat00045
로 표시된다.Since a transmitter to transmit a packet senses a channel and receives a signal to detect a state of a destination node, it is represented as a receiver in the present invention.
Figure 112006008417673-pat00045
Is displayed.

신호는 2 위상 2진 코드

Figure 112006008417673-pat00046
에 의해 역상이 될 수 있으므로, 펄스 상관기(210)를 사용하여 먼저 PN 시퀀스
Figure 112006008417673-pat00047
를 포착해야 한다. 펄스 상관기(210)의 기준 신호는
Figure 112006008417673-pat00048
의 신호 파형으로, 여기에서
Figure 112006008417673-pat00049
는
Figure 112006008417673-pat00050
와
Figure 112006008417673-pat00051
의 상관값을 0으로 만든다. 여기에서 기준 신호는 UWB TH-PPM 시스템에서의 일반적인 기준 신호
Figure 112006008417673-pat00052
가 아님을 주목해야 한다. 본 발명의 변조 방식에는 또 다른 PN 시퀀스가 추가된 것으로, 수신기의 신호 복조의 목적은 신호를 단지 감지하는 것이기 때문이다.Signal is a two-phase binary code
Figure 112006008417673-pat00046
Can be reversed by PN sequence using pulse correlator 210
Figure 112006008417673-pat00047
Should be captured. The reference signal of the pulse correlator 210
Figure 112006008417673-pat00048
Signal waveform, where
Figure 112006008417673-pat00049
Is
Figure 112006008417673-pat00050
Wow
Figure 112006008417673-pat00051
Let the correlation of be zero. Here the reference signal is a common reference signal in the UWB TH-PPM system
Figure 112006008417673-pat00052
Note that is not. Another PN sequence is added to the modulation scheme of the present invention, since the purpose of signal demodulation in the receiver is to only detect a signal.

결정기(220)는 펄스 상관기(210)의 출력이나 계산 결과가 0보다 크다면

Figure 112006008417673-pat00053
로 출력하고. 그 반대라면
Figure 112006008417673-pat00054
로 출력한다.
Figure 112006008417673-pat00055
는
Figure 112006008417673-pat00056
의 주기성을 가리킨다.If the output of the pulse correlator 210 or the calculation result is greater than zero, the determiner 220
Figure 112006008417673-pat00053
To output. Vice versa
Figure 112006008417673-pat00054
Will output
Figure 112006008417673-pat00055
Is
Figure 112006008417673-pat00056
Indicates the periodicity of

역확산기(230)는 상기 결정기(220)로부터 출력되는 각

Figure 112007008132645-pat00085
를
Figure 112007008132645-pat00058
와 곱하고, 결합기(240)는 상기 각 역확산기(120)로부터 출력되는 값을 모두 합한다.Despreader 230 is an angle output from the determiner 220
Figure 112007008132645-pat00085
To
Figure 112007008132645-pat00058
And the combiner 240 sums all the values output from the respective despreaders 120.

임계값 비교기(250)는 이 결합기(240)의 출력값을 미리 정해진 임계값과 비교하여 임계값보다 크다면 노드 D가 점유된 상태(Busy State)임을 나타내는 값을 출력하며, 임계값 이하이면 노드 D로의 신호 전송이 가능함을 나타내는 값을 출력한다.The threshold comparator 250 compares the output value of the combiner 240 with a predetermined threshold value and outputs a value indicating that the node D is Busy State if it is larger than the threshold value. Outputs a value indicating that signal transmission to the network is possible.

만약, 목적지 노드가 점유된 상태임이 감지되면, 본 발명의 수신기는 랜덤 백오프 타임(back-off time)을 대기한 후, 패킷의 재전송을 시도하며, 반대의 경우에는 즉시 패킷을 전달한다.If it is detected that the destination node is occupied, the receiver of the present invention waits for a random back-off time, then attempts to retransmit the packet and vice versa immediately.

상기 설명한 본 발명의 수신기는 목적지 노드 D가 전송 데이터를 수신할 수 있도록 하며, 일반적인 UWB 시스템 수신기 즉, 데이터 획득 수신기의 본 발명의 감지 수신기와 결합하여 전송 데이터를 복조하여 데이터를 획득하여야 할 것이다.The above-described receiver of the present invention enables the destination node D to receive the transmission data, and in combination with a general UWB system receiver, that is, the sensing receiver of the present invention, of the data acquisition receiver, demodulates the transmission data to acquire the data.

상기와 같은 본 발명의 수신기에 의한 목적지 노드의 상태 감지 방법이 적용되는 데이터 전송 과정을 도 4에 도시하였다.4 illustrates a data transmission process to which the state detection method of the destination node by the receiver of the present invention is applied.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수신기에 데이터 패킷의 전송 이벤트가 발생하면(S301), 수신기는 채널을 센싱하여(S302) 수신 신호를 호핑 코드 및 본 발명에서 새롭게 할당되는 2 위상 이진 코드를 이용하여 복조하고, 그 결과값을 임계값과 비교하여 목적지 노드의 점유 여부를 판단한다(S303).As shown in FIG. 4, when a transmission event of a data packet occurs in a receiver of the present invention (S301), the receiver senses a channel (S302) to assign a received signal to a hopping code and a two-phase binary code newly allocated in the present invention. Demodulate using S, and compare the result value with a threshold to determine whether the destination node is occupied (S303).

상기 판단 결과, 목적지 노드가 현재 데이터 수신중에 있는 경우, 본 발명의 수신기는 백-오프 타임 동안 대기한 후(S304), 다시 채널을 센싱하는 단계(S302)를 수행한다. 만약, 목적지 노드가 유휴 상태임이 감지되면, 즉시 데이터 전송을 시도하며(S305), 다시 채널을 센싱한 결과 목적지 노드의 상태가 유휴 상태로 전환되었음이 감지되면, 데이터 전송을 재개한다.As a result of the determination, when the destination node is currently receiving data, the receiver of the present invention waits for the back-off time (S304), and then performs the step of sensing the channel again (S302). If it is detected that the destination node is in an idle state, data transmission is immediately attempted (S305). If sensing the state of the destination node is changed to the idle state as a result of sensing the channel, data transmission is resumed.

본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

따라서, 본 발명의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법 및 이를 위한 송신기와 수신기에 의하면, IR-UWB 애드혹 네트워크에서 사용 가 능한 새로운 다중 접속 구조를 제공하여, 송신 전력이 매우 낮은 상황에서도 목적지 노드의 유휴 여부를 PN 시퀀스를 이용하여 감지함으로써 잠재적인 충돌 가능성을 줄일 수 있다. Accordingly, according to the present invention, a method for detecting a state of a destination node in the IR-UWB ad hoc network and a transmitter and a receiver therefor provide a new multiple access structure that can be used in an IR-UWB ad hoc network, even in a situation where transmission power is very low. The possibility of potential collision can be reduced by detecting whether the destination node is idle using the PN sequence.

Claims (6)

TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법으로서,A state-detection method of a destination node in a TH-PPM modulation IR-UWB ad hoc network, 패킷을 전송할 소스 노드가 특정 목적지 노드의 채널을 센싱하는 제1단계와;A first step of sensing, by a source node to which a packet is to be sent, a channel of a specific destination node; 상기 채널 센싱으로 감지된 신호(
Figure 112007008132645-pat00059
)를 기준 신호
Figure 112007008132645-pat00060
및 상기 목적지 노드에 할당된 호핑 코드를 이용하여 상관(Correlation)을 취하여, 상관 결과값(
Figure 112007008132645-pat00086
)을 추출하는 제2단계와;The signal detected by the channel sensing (
Figure 112007008132645-pat00059
Reference signal
Figure 112007008132645-pat00060
And taking a correlation by using a hopping code assigned to the destination node,
Figure 112007008132645-pat00086
Extracting c); 상기 상관 결과값(
Figure 112007008132645-pat00061
)을 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 코드인
Figure 112007008132645-pat00062
와 곱하고, 그 결과값을 모두 합하는 제3단계와;The correlation result (
Figure 112007008132645-pat00061
) Is a two-phase binary code assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00062
Multiplying by and summing all the result values; 상기 제3단계의 결과 값을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우 상기 목적지 노드가 점유된 상태임을 나타내는 값을 출력하고, 임계값 이하인 경우 목적지 노드가 유휴 상태임을 나타내는 값을 출력하는 제4단계;Comparing the result value of the third step with a predetermined threshold value and outputting a value indicating that the destination node is occupied if it is larger than a threshold value, and outputting a value indicating that the destination node is idle if it is less than or equal to the threshold value. The fourth step; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법.State detection method of the destination node in the IR-UWB ad hoc network comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1단계는 상기 목적지 노드로의 패킷 전송 이벤트 발생시 수행되며,The first step is performed when a packet transmission event occurs to the destination node. 상기 제4단계 이후,After the fourth step, 상기 제4단계의 출력값이 목적지 노드가 유휴 상태임을 나타내는 값인 경우, 상기 소스 노드는 상기 목적지 노드로 즉시 패킷을 전송하고, 목적지 노드가 점유된 상태임을 나타내는 값인 경우 랜덤한 백-오프 타임동안 대기한 후 상기 제1단계로 궤환하는 제5단계;If the output value of the fourth step is a value indicating that the destination node is idle, the source node immediately transmits a packet to the destination node, and if the value indicates that the destination node is occupied, waits for a random back-off time. A fifth step of feeding back to the first step; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법.The status detection method of the destination node in the IR-UWB ad hoc network, characterized in that further comprising. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제5단계에서,In the fifth step, 상기 소스 노드는 상기 목적지 노드로의 패킷 전송 시, 상기 목적지 노드의 2 위상 이진 코드로 이루어진 PN 시퀀스로 상기 목적지 노드의 호핑 코드를 확산하여 TH-PPM 변조한 신호를 상기 목적지 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지 방법.The source node transmits a TH-PPM modulated signal to the destination node by spreading a hopping code of the destination node in a PN sequence consisting of a two-phase binary code of the destination node when transmitting a packet to the destination node. State detection method in the IR-UWB ad hoc network. TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 목적지 노드의 상태 감지를 가능하게 하는 송신기로서,A transmitter that enables status detection of a destination node in a TH-PPM modulation IR-UWB ad hoc network. 목적지 노드로의 패킷 전송을 위해 채널 코딩을 수행하는 채널 인코더;A channel encoder for performing channel coding for packet transmission to a destination node; 상기 송신기가 패킷을 전송할 목적지 노드에 할당된 호핑 코드인 정수값 형태의
Figure 112007008132645-pat00063
를 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 PN 시퀀스인
Figure 112007008132645-pat00064
로 확산하는 확산기와;In the form of an integer value which is a hopping code assigned to a destination node to which the transmitter will send a packet.
Figure 112007008132645-pat00063
Is a two-phase binary PN sequence assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00064
A diffuser for diffusing into; 상기 확산기의 출력값을 이용하여 펄스의 위치를 변조하는 TH 변조기;A TH modulator for modulating the position of the pulse using the output of the spreader; 로 이루어짐을 특징으로 하는 송신기.Transmitter characterized in that consisting of. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
Figure 112007008132645-pat00065
는 펄스 파형을,
Figure 112007008132645-pat00066
는 목적지 노드의 채널 감쇄,
Figure 112007008132645-pat00067
는 프레임 구간,
Figure 112007008132645-pat00068
는 칩 구간,
Figure 112007008132645-pat00069
는 심볼당 펄스 수,
Figure 112007008132645-pat00070
은 변조 인덱스 십진수 코드,
Figure 112007008132645-pat00071
는 목적지 노드의 PN 호핑 코드라 할 때,
Figure 112007008132645-pat00065
The pulse waveform,
Figure 112007008132645-pat00066
Is the channel attenuation of the destination node,
Figure 112007008132645-pat00067
Is the frame interval,
Figure 112007008132645-pat00068
Is the chip interval,
Figure 112007008132645-pat00069
Is the number of pulses per symbol ,
Figure 112007008132645-pat00070
Is the modulation index decimal code,
Figure 112007008132645-pat00071
Is the PN hopping code of the destination node, 상기 송신기의 전송 신호는
Figure 112007008132645-pat00072
임을 특징으로 하는 송신기.The transmission signal of the transmitter
Figure 112007008132645-pat00072
Transmitter characterized in that. TH-PPM 변조 방식의 IR-UWB 애드혹 네트워크에서 자신이 패킷을 전송할 목적지 노드의 상태 감지를 위한 감지 수신기로서,A detection receiver for detecting a state of a destination node to which a packet will be transmitted in an IR-UWB ad-hoc network with a TH-PPM modulation scheme. 상기 목적지 노드의 상태 감지를 위하여 채널을 센싱하여 수신된 신호
Figure 112007008132645-pat00073
를 기준 신호
Figure 112007008132645-pat00074
의 신호 파형을 이용하여 상관(Correlation)을 취하는 펄스 상관기와;Signal received by sensing a channel to detect the state of the destination node
Figure 112007008132645-pat00073
Reference signal
Figure 112007008132645-pat00074
A pulse correlator for performing correlation using a signal waveform of? 상기 펄스 상관기의 출력 값이 양수인 경우
Figure 112007008132645-pat00087
을, 음수인 경우
Figure 112007008132645-pat00088
을 출력하는 결정기와;When the output value of the pulse correlator is positive
Figure 112007008132645-pat00087
, If negative
Figure 112007008132645-pat00088
A determiner for outputting; 상기 결정기로부터 출력되는 각
Figure 112007008132645-pat00089
를 상기 목적지 노드에 할당된 2 위상 이진 PN 코드인
Figure 112007008132645-pat00078
) 와 곱하는 역확산기와;The output from the determiner
Figure 112007008132645-pat00089
Is a two-phase binary PN code assigned to the destination node.
Figure 112007008132645-pat00078
A despreader that multiplies by; 상기 역확산기로부터 출력되는 값을 모두 합하는 결합기; 및A combiner that sums all the values output from the despreader; And 상기 결합기의 출력값을 미리 정해진 임계값과 비교하여, 임계값보다 큰 경우 상기 목적지 노드가 점유된 상태(Busy State)임을 나타내는 값을 출력하고, 임계값 이하이면 노드로의 신호 전송이 가능함을 나타내는 값을 출력하는 임계값 비교기;Compares the output value of the combiner with a predetermined threshold value, and outputs a value indicating that the destination node is occupied when it is greater than the threshold value, and a value indicating that signal transmission to the node is possible when the threshold value is less than the threshold value. A threshold comparator that outputs a; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.Receiver comprising a.
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