KR101910864B1

KR101910864B1 - 가정 환경 내에서의 신호들의 전송을 위한 시스템

Info

Publication number: KR101910864B1
Application number: KR1020120002007A
Authority: KR
Inventors: 쟝-뤽 로베르; 알리 루지르; 도미니끄 로 이네 똥; 쟝 프랑쑤와 뺑또
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2011-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2018-10-24
Also published as: US20130083833A1; KR20120093071A; CN102594415A; JP2012191601A; JP5957226B2; US9042821B2; EP2670061A1; EP2475105B1; EP2475105A1; EP2670061B1

Abstract

본 발명은 더 구체적으로 가정 환경을 위해 의도된 신호들을 위한 무선 전송 시스템에 관한 것이다. 이것은,
- 제1 신호들(S1)을 전송하도록 의도된 적어도 m개의 전송 채널(11) 및 n개의 지향성 전송 안테나(12)를 포함하고, n>m>1이며, 제어 수단(14)에 의해 선택된 스위칭 스키마에 따라 n개의 안테나 중의 한 안테나를 각각의 신호 전송 채널에 연관시키기 위한 스위칭 수단(13)을 포함하는 중앙 단말(1),
- 제1 신호들을 수신하기 위해 수신 안테나에 접속된 적어도 하나의 수신 채널을 포함하는 적어도 하나의 클라이언트 단말(2) - 상기 중앙 단말 및 상기 클라이언트 단말은 미리 결정된 주파수 대역을 갖는 전송 채널에서 통신함 -,
- 상기 클라이언트 단말에 연관된 미리 결정된 지리적 구역(Z1, Z2)의 적어도 한 포인트 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타내는 정보 항목을 생성할 수 있는 추정 장치(15, 3, 4), 및 상기 적어도 하나의 정보 항목을 중앙 단말의 제어 수단에 전송하기 위한 리턴 채널(5)
을 포함한다.

Description

가정 환경 내에서의 신호들의 전송을 위한 시스템{SYSTEM FOR TRANSMISSION OF SIGNALS IN A DOMESTIC ENVIRONMENT}

본 발명은 더 구체적으로 가정 환경(domestic environment)용으로 의도된 신호들을 위한 무선 전송 시스템에 관한 것이다.

주택 내의 디지털 멀티미디어 장치의 수의 증가는, HD(High Definition) 비디오 데이터 스트림, 오디오 데이터 스트림 또는 인터넷 데이터 스트림과 같은 데이터 스트림들의 높은 비트레이트에서의 동시적인 배포를 보장하는 가정용 네트워크(domestic networks)의 출현으로 이어졌으며, 이러한 데이터는 주택 내의 모든 또는 거의 모든 포인트들에서 이용가능하다. 그것이 설치되어 있는 건물(아파트, 단층 또는 복층 주택 등) 내의 방의 분포에 의존하는 구조를 갖는 그러한 네트워크는 케이블, 광섬유, PLC(Power Line Carrier), 또는 표준 802.11a/b/g 또는 11n을 따르는 WiFi 타입의 무선 장치와 같은 상이한 기술들을 이용하여 효율적으로 사용될 수 있다. 이러한 802.11n 표준은, 간섭이 우세한 환경에서 비트레이트 및 강건성(robustness)과 관련하여 전송 효율이 개선되는 것을 가능하게 하는 멀티안테나 기술인 MIMO(Multiple Input Multiple Output)의 사용을 허가한다.

그러나, 표준 802.11n 및 MIMO 기술에 기반을 두는 이러한 새로운 솔루션들은 각각 이용되는 MIMO 기술에 따른 그들 자신만의 특수성(specificity)을 갖는다. 이하는, MIMO 기술의 기본적인 원리들을 상기시키는 것이다.

MIMO 시스템의 원리는 신호들을 여러개의 전송 채널을 통해 전송 및/또는 수신하여, 독립적인 신호들을 획득하고, 신호들 중 적어도 하나가 페이딩에 영향을 받지 않거나 약간만 영향을 받을 확률을 증가시키는 것이다. MIMO 기술은 2개의 주요 범주로 나누어질 수 있다:

- 개방 루프 시스템(open loop systems)이라고 칭해지는 시스템으로서, 여기에서 전송은 전파 채널(propagation channel)에 대한 사전 지식 없이 구현되고, 이러한 시스템들은 공간 다중화(Spatial Multiplexing)(MIMO 매트릭스 B라고도 칭해짐) 기술 또는 공간 시간 블록 코딩(Space Time Block Coding)(MIMO 매트릭스 A라고도 칭해짐) 기술을 이용한다.

- 폐쇄 루프 시스템(closed loop systems)이라고 칭해지는 시스템으로서, 빔 형성(Beamforming) 기술을 이용하고, 전송 채널에 관한 정보를 송신기에게 전송하기 위한 리턴 채널(return channel)을 포함한다.

요약하면, 공간 다중화(MIMO 매트릭스 B)는 전송될 데이터 스트림을 복수의 기본 스트림으로 분할하고, 이러한 기본 스트림들 각각을 라디오 채널 및 특정 안테나로 전송하는 것에 있다. 옥내 환경의 경우에서와 같이 다중 경로가 존재할 때, 상이한 기본 스트림들은 상이한 공간 시그너쳐(spatial signature)를 갖고서 수신기에 도달하고, 따라서 그들이 쉽게 차별화되는 것을 가능하게 한다. 이상적인 환경에서, 그리고 단거리에 걸쳐서, 이러한 기술은 물리적인 비트레이트, 그리고 결과적으로 시스템의 전체적인 전송 용량을 배가한다. 더 긴 거리에 대하여, 또는 더 어려운 전송 조건(불량한 신호 대 잡음비)에서, 비트레이트는 급속하게 열화한다. 이러한 열화는 본질적으로 송신기가 전송 채널의 상태에 관한 정보를 갖지 않는다는 사실에 기인한다. 따라서, 전송이 그에 따라 적응되지 못한다.

마찬가지로 전송 채널의 상태에 관하여 알지 못하며, 강건성 및 다이버시티를 우선으로 하는 다른 개방 루프 기술, 즉 공간 시간 블록 코딩(MIMO 매트릭스 B)은 앞에서 인용된 공간 다중화에 대조된다. 전송될 데이터 스트림은 복제되고, 코딩 후에 여러 개의 라디오 채널 및 관련 안테나를 통해 전송된다. 이러한 스트림들 각각은 알려진 공간-시간 코딩 알고리즘(spatio-temporal coding algorithm)을 통해 인코딩된다. 이 기술은 종종 시스템의 커버리지 구역을 증가시키기 위해 이용된다. 공간 다중화에 관하여 말하자면, 이 기술은 전송 채널에 관한 정보를 수신하기 위한 리턴 채널을 가능하게 하지 않는다. 따라서, 전송이 그에 따라 적응되지 못한다.

마지막으로, 빔 형성 기술은 전송 안테나의 방향 및 방사 패턴의 형태를 제어하기 위해, 그리고 따라서 선택된 전송 방향에서의 파워(power)를 증가시키기 위해 이용된다. 이러한 기술은 선택된 방향에서의 전송, 및 간섭 및 잡음에 대한 저항을 개선한다. 시스템의 전송 용량이 이러한 방식으로 증가될 수 있다. 전송에서의 빔 형성은 이론적으로 다중 안테나 시스템을 통한 전송을 위한 최적의 수단이다. 채널 정보가 제공되는 이러한 기술은 2개의 안테나에 대하여 6㏈(또는 4개의 안테나에 대하여 12㏈)의 이득을 획득한다. 또한, 이것은 공간 다중화와 같은 다른 기술들과 결합될 수 있고, 따라서 매우 높은 전송 용량을 유발한다.

현재 시장에서 가장 흔한 802.11n 표준을 따르는 구성은 2×2:2 타입(2 전송 채널, 2 수신 채널 및 2 공간 스트림), 2×3:2 또는 3×3:2이다. 이러한 시스템들 중 다수는 빔 형성 기술의 구현을 위해 필요한 리턴 채널을 갖지 않는다. 수신에서, 전송 채널의 상태를 결정하고 그에 따라 수신되는 심볼들을 복조하기 위해, CSI(Channel State Information)라고 칭해지는 정보 항목을 이용하는 것이 알려져 있다. CSI 정보는 일반적으로 유용한 심볼들과 함께 전송되는 트레이닝 심볼들을 이용하여 얻어진다. 전송에 대하여, 전송되는 신호들을 전송 조건에 따라 적응시키기 위해 CSIT(Channel State Information at Transmitter) 정보 항목을 송신기에 전송하기 위해, 리턴 채널이 요구될 것이다. 그러나, 이러한 리턴 채널은 그 리턴 채널의 구현의 복잡성으로 인해 MIMO 기술에서 구현되지 않는다.

그러므로, 현재, 일부 시스템들은 표준 802.11n에서 정의되는 "암시적 빔 형성(implicit beamforming)"이라고 칭해지는 기술을 구현한다. 이 기술에 따르면, 전송 채널은 역(reciprocal)인 것으로 고려된다. 예를 들어, 클라이언트 단말과 통신하는 중앙 단말을 포함하는 시스템이 고려되는 경우, 중앙 단말은 클라이언트 단말로부터의 정보의 추가 없이 빔들의 방향 매트릭스를 계산한다. 그것은 예를 들어 수신되는 신호들의 프리앰블을 분석하여 업링크 채널(클라이언트 단말로부터 중앙 서버로)을 추정함으로써 이것을 행한다. 그 다음, 중앙 단말은 다운링크 채널이 역이라고 고려하고서(즉, 업링크 채널과 동일하거나 거의 동일함), 신호들을 클라이언트 단말에 전송한다. 이러한 역 가설은, 가정 환경에 대응하는 다중 경로가 풍부하고 간섭이 우세한 환경에서는 유효하지 않다.

전송에서의 빔 형성 타입의 솔루션은 그러한 환경들에 대하여 더 적합할 것이다. 그러나, 앞에서 나타난 바와 같이, 그것의 구현은 매우 많은 수의 MIMO 안테나 및 관련 라디오 채널로 인해, 송신기 내의 신호의 처리 부분의 상당한 증가를 야기한다. 그러한 솔루션은 구현하기에 복잡하고, 에너지 소모적이며, 비용이 많이 든다.

본 발명의 한 목적은 위에 설명된 단점들을 극복하는 것이다.

제안된 솔루션은, 중앙 단말과 적어도 하나의 클라이언트 단말을 포함하는 MIMO 타입(리턴 채널을 갖지 않음)의 표준 전송 시스템과, 한편으로는 전송에서의 섹터 타입의 지향성 안테나들의 네트워크, 및 다른 한편으로는 MIMO 전송 시스템 외부의 의사 리턴 채널을 연관시켜서, 클라이언트 단말들 각각으로부터 중앙 단말로의 환경에 관한 정보를 복구하는 것에 있다. 제어 수단은 복구된 정보의 처리를 확실하게 하고, 결과적으로 중앙 단말의 지향성 안테나들의 선택 매트릭스를 제어한다.

또한, 본 발명의 목적은 신호 전송 시스템으로서,

- 제1 신호들을 전송하도록 의도된 적어도 m개의 전송 채널 및 n개의 전송 안테나를 포함하고, n>m>1이며, 제어 수단에 의해 선택된 스위칭 스키마(switching schema)에 따라 n개의 안테나 중의 한 안테나를 각각의 신호 전송 채널에 연관시키기 위한 스위칭 수단을 포함하는 중앙 단말,

- 미리 결정된 주파수 대역을 갖는 전송 채널에서 통신할 수 있는 중앙 단말을 통해 전송된 제1 신호들을 수신하기 위해 수신 안테나에 접속된 적어도 하나의 수신 채널을 포함하는 적어도 하나의 클라이언트 단말

을 포함하고,

전송 안테나들은 지향성 안테나들(directive antennas)이고, 각각의 전송 안테나는 미리 결정된 각도 섹터(angular sector)에서 제1 신호들을 전송할 수 있고,

시스템은 또한 클라이언트 단말에 연관된 미리 결정된 지리적 구역의 적어도 한 포인트 내에서의 중앙 단말에 의해 전송되는 제1 신호들의 수신 품질에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 생성할 수 있는 추정 장치, 및 상기 적어도 하나의 정보 항목을 중앙 단말의 제어 수단에 전송하기 위한 리턴 채널을 포함하고, 상기 제어 수단은 상기 적어도 하나의 정보 항목에 따라 스위칭 스키마를 선택하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 시스템은 클라이언트 단말의 구역의 적어도 한 포인트에서의 수신 품질에 관한 정보를 중앙 단말에게 전송하기 위한 리턴 채널을 포함하여, 중앙 단말이 상기 정보에 따라 수신을 최적화하는 스위칭 스키마를 선택하게 한다. 이 리턴 채널은 중앙 단말과 클라이언트 단말로 형성된 MIMO 서브시스템에 독립적이다.

유리한 특징에 따르면, 추정 장치는,

- 중앙 단말과 클라이언트 단말 간의 전송 채널의 미리 결정된 주파수 대역에 가깝거나 그와 동일한 주파수 대역 내에서, 질의 신호라고 칭해지는 제2 신호를 상기 클라이언트 단말에 대해 선택된 지향성 안테나들 중의 적어도 하나의 지향성 안테나를 통해 전송할 수 있는, 중앙 단말의 부근의 전송 회로, 및

- 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역 내에서의 질의 신호의 파워(power)를 측정할 수 있는 상기 구역 내의 측정 회로 - 측정은 상기 구역 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타냄 -

를 포함한다.

클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역은 예를 들어 상기 클라이언트 단말이 존재하는 주택의 방이다.

따라서, 질의 신호는 중앙 단말을 통해 송신된 제1 신호들에 가깝거나 그와 동일한 주파수로 전송되고, 그것은 이러한 제1 신호들과 동일한 변동들(variations)을 경험한다. 따라서, 클라이언트 단말의 지리적 구역 내에 배치된 측정 회로를 통해 수신된 질의 신호의 측정은 중앙 단말과 클라이언트 단말에 연관된 구역의 포인트 사이에서 전송 채널의 변동이 결정되는 것을 가능하게 한다.

특정 실시예에 따르면, 측정 회로는 RFID(Radio Frequency IDentification) 판독기에 연관된 적어도 하나의 RFID 센서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 RFID 센서는 질의 신호를 수신하고, 그것을 RFID 센서의 식별자에 관련된 코딩 매개변수에 따라 코딩하고, 코딩된 신호를 상기 RFID 판독기에 송신할 수 있고, 상기 RFID 판독기는 상기 코딩된 신호로부터, 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타내는 정보 항목을 생성할 수 있다.

유리하게는, 측정 회로는 중앙 단말과 클라이언트 단말 사이의 전송 채널의 변동을 정밀하게 결정하기 위해, 클라이언트 단말 상에 위치된 RFID 센서를 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 측정 회로는 구역의 여러 포인트들에서의 전송 채널의 상태를 획득하고 클라이언트 단말의 레벨에서 전송 채널의 변화를 유리하게 예측할 수 있기 위해, 클라이언트 단말에 연관된 구역의 복수의 고정된 포인트들에 걸쳐 분산되는 복수의 RFID 센서를 포함한다. 센서들의 수는 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역의 크기, 및 구역에 걸친 전송 채널의 추정에 대해 요구되는 정밀도에 따라 달라진다.

이 실시예에서, 각각의 RFID 센서는 질의 신호를 수신한 다음, 그것을 식별자와 함께 코딩하여, 코딩된 신호를 RFID 판독기에 전송한다. RFID 판독기는 클라이언트 단말에 연관된 구역의 고정된 포인트에 위치된다.

특정 실시예에 따르면, 각각의 RFID 판독기는 구역의 RFID 센서들에 의해 전송되는 코딩된 신호들의 수신 파워를 측정하기 위한 수단, 및 수신된 신호들을 디코딩하고, 수신된 신호 각각에 대하여, 상기 신호를 전송한 센서의 식별자를 결정하고, 수신된 코딩된 신호 각각에 대하여, 수신 파워 및 식별자를 포함하는 신호를 생성하기 위한 처리 회로를 포함한다.

특정 실시예에 따르면, 전송 회로는 특정한 시간 간격 동안 구역의 측정 회로에 질의 신호를 주기적으로 뚜렷하게(noticeably) 전송한다. 이러한 간격 동안, 중앙 단말은 제1 신호들을 전송하지 않는다.

특정 실시예에 따르면, 시스템은 지리적 구역에 각각 연관된 복수의 클라이언트 단말을 포함한다. 측정 회로는, 지리적 구역들 각각에서, 적어도 하나의 RFID 센서 및 관련된 RFID 판독기를 포함한다. 본 실시예에서, 전송 회로는 지리적 구역들 각각에 대하여, 특정한 시간 간격 동안 지리적 구역의 RFID 센서(들)에 질의 신호를 전송한다.

따라서, 지리적 구역들 각각은 상이한 시간 간격들 동안 따로따로 질의를 받는다.

유리한 실시예에 따르면, RFID 센서는 표면 음향파 수동 센서(surface acoustic wave passive sensor)이다. RFID 센서들은 예를 들어 레이블, 바람직하게는 접착물의 형태이다.

질의 신호들은 펄스 트레인들(pulse trains)이다.

특정 실시예에 따르면, 제어 수단은 상기 리턴 채널을 통해 전송된 적어도 하나의 정보 항목에 따라 스위칭 매트릭스의 복수의 미리 결정된 스위칭 스키마 중에서 스위칭 스키마를 선택한다.

바람직한 실시예에 따르면, 리턴 채널은 예를 들어 "ZigBee" 또는 "Zwave" 표준에 따라 동작하는 무선 전송 채널이다.

변형에서, 리턴 채널은 예를 들어 PLC(Power Line Carrier) 타입의 유선 채널이다.

첨부 도면들을 참조하는 이하의 상세한 설명 동안, 본 발명이 더 잘 이해될 것이고, 다른 목적, 상세, 특징 및 이점들이 더 분명하게 나타날 것이다.
도 1은 지리적 구역 Z1 내에 배치된 클라이언트 단말과 통신하는 중앙 단말을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 개요이다.
도 2는 메시 네트워크에 따라 구역 Z1 내에 위치된 RFID 센서들의 집합을 보여주는 개요이다.
도 3은 표면 음향파 RFID 센서의 개략도이다.
도 4는 2개의 지리적 구역 Z1 및 Z2 내에 위치된 2개의 클라이언트 단말과 통신하는 중앙 단말을 포함하는 본 발명에 따른 시스템의 개요이다.

도 1을 참조하면, 신호 전송 시스템은 예를 들어 무선 통신 표준 802.11n을 준수하는 신호들 S1을 적어도 하나의 클라이언트 단말(2)에 전송하기 위해 복수의 전송 채널(11) 및 복수의 지향성 전송 안테나(12)를 구비하는 중앙 단말 또는 액세스 포인트(1)를 포함한다.

액세스 포인트(1)는 예를 들어 인터넷 네트워크 액세스에 가깝게 배치되고, 클라이언트 단말(2), 즉 예를 들어 컴퓨터, 텔레비전, 3G 전화기 또는 인터넷 네트워크 커넥터와 같은 멀티미디어 단말과 통신한다.

액세스 포인트(1)는 m개의 전송 채널(11) 및 n개의 전송 안테나(12)를 포함하고, n>m>1이다. 이것은 또한 m개의 신호 전송 채널 각각을 제어 수단(14)에 의해 선택된 스위칭 스키마에 따라 n개의 안테나 중의 한 안테나에 연관시키기 위한 스위칭 수단(13)을 포함한다. 특정 실시예에 따르면, 스위칭 스키마는 스위칭 수단(13) 내에 저장된 스위칭 매트릭스의 복수의 미리 결정된 스위칭 스키마로부터 선택된다.

도 1의 예에서, 액세스 포인트는 2개의 전송 채널(11) 및 4개의 지향성 안테나(12)를 포함한다. 스위칭 수단(13)은 802.11n 표준을 따르는 신호들을 클라이언트 단말에 전송하기 위해, 2개의 전송 채널이 4개의 지향성 안테나 중 2개의 지향성 안테나에 접속되는 것을 가능하게 한다.

신호들 S1은 2.4㎓ WiFi 주파수 대역, 즉 대역 [2.4㎓-2.483㎓] 내의 전송 채널에서 전송된다.

본 발명에 따르면, 안테나들(12)은 지향성 안테나들이고, 따라서 특정한 각도 섹터(angular sector) 내에서 신호들을 각각 전송한다. 예를 들어, 건물의 방에 대응하는 지리적 구역 Z1 내에 위치된 클라이언트 단말(2)은 하나 또는 수개의 안테나를 통해 신호들 S1을 수신한다.

본 발명의 중요한 특성에 따르면, 시스템은 클라이언트 단말(2)에 의한 신호들 S1의 수신의 품질을 나타내는 정보를 생성하기 위한 추정 장치, 및 그 정보를 액세스 포인트의 제어 수단(14)에 전송하기 위한 리턴 채널(5)을 더 포함한다. 그 다음, 제어 수단(14)은 리턴 채널을 통해 수신된 정보에 따라 스위칭 스키마를 선택한다.

추정 장치는 본질적으로 액세스 포인트의 레벨에서, WiFi 대역 내에서 또는 이에 가까운 주파수 대역 내에서, 질의 신호 S2를 정기적으로 또는 주기적으로 전송하기 위한 전송 회로(15), 및 클라이언트 단말(2)에 연관된 구역 Z1 내의, RFID 판독기(4)에 연관된 적어도 하나의 RFID 센서(3)를 포함한다. 도 1의 예에서, 추정 장치는 구역 Z1 내의 복수의 RFID 센서(3)를 포함한다. RFID 센서(3) 및 RFID 판독기(4)는 구역 Z1의 복수의 포인트에서 질의 신호 S2의 파워를 측정할 수 있는 측정 회로를 형성한다.

액세스 포인트는 TDMA(Time Division Multiple Access) 모드에 따라 클라이언트 단말 및 RFID 센서들과 통신한다. 액세스 포인트는 기간 T1 동안 신호들 S1을 전송하고, 기간 T2 동안 신호들 S2를 전송하며, T2≪T1이고, 시간 T1 및 T2는 겹치지 않는다.

각각의 RFID 센서(3)는 질의 신호 S2를 수신하고, 그것을 RFID 센서 식별자에 관련된 코딩 매개변수로 코딩하고, 코딩된 신호 S'2를 RFID 판독기(4)에 전송하도록 의도된 것이다. RFID 판독기(4)는 RFID 센서를 통해 전송된 신호를 수신하고, 이것으로부터, 센서가 위치된 구역 Z1의 포인트에서의 신호들의 수신 품질을 나타내는 정보 항목을 생성한다.

RFID 센서들(3)은 구역 Z1의 고정된 포인트들에 배치된다. 센서는 또한 유리하게는 클라이언트 단말이 고정될 때, 그 클라이언트 단말 상에 직접 위치된다. RFID 센서들은 유리하게는 클라이언트 단말, 또는 클라이언트 단말이 배치된 방의 한 요소 상에 부착된 접착성 레이블의 형태이다. 센서들은 바람직하게는 표면 음향파 수동 센서들이다. 이러한 표면 음향파 수동 센서들은 강한 선형성을 갖는 장치들로서, 이는 센서에 의해 강한 신호가 수신되면 응답 신호는 동등하게 강할 것이고, 약한 신호가 수신되면 응답 신호가 약할 것임을 의미한다. 따라서, RFID 판독기에 의해 수신되는 신호의 파워는 RFID 센서에 의해 수신되는 신호의 파워에 뚜렷하게 비례한다. 센서들은 도 3을 참조하여 나중에 설명될 것이다.

RFID 판독기(4)는 또한 구역 Z1의 고정된 포인트에, 또는 클라이언트 단말 상에 위치된다. 이것은 구역 Z1의 RFID 센서들에 의해 전송되는 신호들의 수신 파워를 측정하기 위한 수단, 및 수신된 신호들을 디코딩하고, 각각의 수신된 신호에 대하여 상기 신호를 전송한 센서의 식별자를 결정하고, 수신된 각각의 코딩된 신호에 대하여, 수신 파워 및 식별자를 포함하는 신호를 생성하기 위한 처리 회로를 포함한다. 그 다음, RFID 판독기에 의해 생성된 신호는 리턴 채널(5)을 통해 제어 수단(14)에 전송된다.

리턴 채널(5)은 예를 들어 표준 "ZigBee" 또는 "Zwave"에 따라 동작하는 무선 전송 채널, 또는 예를 들어 PLC(Power Line Carrier)를 경유하는 유선 채널이다. 이러한 목적을 위하여, 그것은 클라이언트 단말(2)의 레벨에서의 송신기(51), 및 액세스 포인트(1)의 레벨에서의 수신기(52)를 포함한다. 수신기(52)는 제어 수단(14)에 접속된다.

제어 수단(14)은 리턴 채널을 통해 전송되는 정보를 분석하고, 이 정보에 따라 스위칭 스키마를 선택한다. 수신 품질이 충분하지 않은 경우, 제어 수단(14)은 신호들 S1의 전송을 위해 다른 안테나들(12)을 선택하는 방식으로 스위칭 스키마를 수정한다.

RFID 센서들(3)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 정규 네트워크에 따라, 예를 들어 구역 Z1의 정확한 포인트들에 배치된다. 본 도면에서, 센서들(3)은 메시 네트워크의 노드들에 위치된다. 이러한 센서들 전부는 구역 Z1의 상이한 포인트들에서 수신되는 파워의 변화들이 분석되는 것을 가능하게 한다. 이러한 센서들은 압전 효과에 기초하며, 음향파 표면 센서들의 경우에서는 어떠한 외부 에너지도 필요로 하지 않는다. 그들은 오동작없이 금속 물체 또는 표면 상에 배치될 수 있으며, 대역 ISM 2.45㎓ 내에서 액세스 포인트 및 클라이언트 단말에 의해 형성되는 MIMO 또는 MISO 시스템과 동일한 주파수 대역에서 동작한다. 결과는 MIMO 또는 MISO 시스템과 추정 장치 간의 전송 채널 행동의 유사성이다.

각각의 표면 음향파 수동 센서는 질의 신호 S2의 반사기처럼 동작하고, 질의 신호 내에 단지 10㎽ 정도의 무선 주파수 펄스들(radio-frequency pulses)을 요구한다.

표면파 컴포넌트에서, 전기 신호와 음향파 간의 트랜스덕션은 압전 기판의 표면 상에 위치된 인터디지털 금속 네트워크(interdigital metallic network) 또는 인터디지털 트랜스듀서(interdigital transducer)를 통해 획득된다. 그러한 표면 음향파 센서가 도 3에 도시되어 있다. 그것은 안테나(31)가 탑재되는 기판(30), 안테나에 접속된 인터디지털 트랜스듀서(32), 및 기판 상의 매우 정밀한 위치들에 배치된 복수의 반사기(33)를 포함한다.

액세스 포인트(1)는 예를 들어 2.45㎓에서의 펄스 트레인인 질의 신호 S2를 전송한다. 펄스들은 그들을 트랜스듀서(32)에 전송하는 안테나(31)에 의해 캡처된다. 이 트랜스듀서는 마이크로파 신호를 전자-음향파(electro-acoustic wave)로 변환한다. 따라서, 생성되는 음향 펄스들은 압전 기판 상에서 전파되고, 부분적으로는 반사기들(33)에 의해 반사된다. 트랜스듀서(32)에 반사되는 파들은 반사기들의 위치들에 기초하여 코드를 운반한다. 이러한 코딩은 반사기들(33)에 의해 도입되는 반사된 펄스들의 지연 시간에 기초한다. 따라서, 신호 내에 도입되는 코드는 센서에 특정적인 식별자에 대응한다. 반사되는 펄스 트레인은 트랜스듀서로 리턴하고, 그 트랜스듀서에 의해 전기 신호 S'2로 재변환되어, 안테나(31)에 의해 RFID 판독기(4)로 재전송된다. 이러한 위치 코딩(position coding)은 RFID 센서들에 대하여 많은 수의 가능한 코드, 그리고 마찬가지로 많은 수의 식별자를 구하며, 이 수는 반사기들의 수 및 반사기들 간의 가능한 간격에 따라 달라진다. 따라서, 본 발명에 따르면, 각각의 센서는 고유 식별자를 갖는다. RFID 센서에 의해 코딩되는 신호는 RFID 판독기(4)에 전송된다. RFID 판독기의 수단은 그에 의해 수신되는 신호의 파워 레벨을 측정한다. 그 다음, 수신된 신호는 RFID 판독기(4)의 처리 회로를 통해 분석된다. 처리 회로는 수신된 신호 내에 코딩된 식별자를 결정하고, 수신된 각각의 신호에 대한 쌍(수신 파워 - 식별자)을 포함하는 신호를 생성한다. 그 다음, RFID 판독기(4)는 이 신호를 리턴 채널(5)을 통해 제어 수단(14)에 전송한다.

앞에서 나타난 바와 같이, 리턴 채널(5)은 예를 들어 "ZigBee" 타입의 무선 전송 채널이다. 유리하게는, 그것은 비컨 모드로 동작하는데, 즉 RFID 판독기로부터 액세스 포인트의 제어 수단으로 주기적으로 정보를 전송한다. 질의 신호 S'2의 전송은 리턴 채널의 비컨 모드 상에서 동기화된다. 구역 Z1의 RFID 센서들로의 질의 신호 S2의 전송을 주기적으로 트리거하는 것은 이러한 리턴 채널이다.

질의 신호 S2의 전송을 위하여, 스위칭 수단(13)은 질의 신호의 전송 회로(15)를 WiFi 링크를 위해 이용되는 안테나들 중 적어도 하나에 접속하기 위해 추가의 입력을 포함한다.

동일한 구역 내에서, RFID 판독기와 RFID 센서들 각각 사이의 거리는 비교적 작다(수 미터 정도)는 점에 유의해야 한다. 또한, RFID 센서들은 일반적으로 RFID 판독기의 직접적인 시야선(direct line of view) 내에 있다. 또한, 표면 음향파 RFID 센서들은 강한 선형성을 갖는 장치들이므로, RFID 판독기에 의해 수신되는 파워는 RFID 센서에 의해 수신되는 파워에 뚜렷하게 비례한다. 유리하게는, RFID 판독기에 의해 수신되는 파워의 레벨을 정정하여, 그것이 RFID 센서에 의해 수신되는 파워의 레벨을 가능한 한 나타내도록 하기 위해, RFID 센서와 RFID 판독기 간의 거리가 RFID 판독기의 처리 회로에 의해 고려된다. 거리 매개변수는 예를 들어 캘리브레이션 페이즈(calibration phase) 동안 결정된다. 구역의 각 RFID 센서는 예를 들어 주어진 파워의 신호의 전송의 형태로 RFID 판독기에 의해 질의를 받는다. RFID 센서는 RFID 센서와 RFID 판독기 간의 거리를 결정하기 위해 RFID 판독기에 의해 처리되는 응답 신호를 재전송한다. 이러한 거리 매개변수는 RFID 판독기 내에 기억되고, 수신 파워의 레벨들의 정정에 기여한다. 이러한 캘리브레이션 페이즈는 주기적으로 반복될 수 있다. 이것은 RFID 센서가 모바일 클라이언트 단말 상에, 예를 들어 휴대용 컴퓨터, IPhone 또는 WiFi 태블릿 상에 탑재될 때 매우 유용하다.

본 발명의 시스템은 또한 복수의 지리적 구역에 위치된 복수의 클라이언트 단말을 포함할 수 있다. 도 4는 2개의 구별되는 구역 Z1 및 Z2에 위치된 2개의 클라이언트 단말(2) 및 액세스 포인트(1)를 포함하는 시스템의 경우를 도시하고 있다. 각각의 구역은 복수의 RFID 센서(3) 및 RFID 판독기(4)를 포함한다. 전송 회로(15)는 구역 Z1의 RFID 센서들에 대해 의도된 질의 신호들 S2 및 구역 Z2의 RFID 센서들에 대해 의도된 신호들 S3를 TDMA 모드에 따라 전송한다. 구역 Z1(Z2 각각)의 RFID 센서들은 코딩된 신호 S'2(S'3 각각)를 구역 Z1(Z2 각각)의 RFID 판독기에 재전송한다. RFID 판독기들은 수신된 신호들을 분석하고, 구역들 Z1 및 Z2 내의 수신 품질을 나타내는 정보를 리턴 채널(5)을 통해 제어 수단(14)에 전송한다.

"ZigBee" 네트워크와 같은 리턴 채널은 본 발명의 시스템이 설치되는 건물 내에서, 조명 및 건물 온도와 같은 건물 제어 기능들을 관리하기 위해 이미 존재할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

본 발명은 상이한 특정한 실시예들에 관련하여 설명되었지만, 그것은 전혀 제한적인 것이 아니며, 설명된 수단의 모든 기술적 등가물들을 본 발명의 범위 내에 드는 그들의 조합들과 함께 포함한다는 점이 분명하다.

Claims

신호들의 전송을 위한 시스템으로서,
- 제1 신호들(S1)의 전송을 위한 적어도 m개의 전송 채널(11) 및 n개의 전송 안테나(12)를 포함하고, n>m>1이며, 제어 수단(14)에 의해 선택된 스위칭 스키마(switching schema)에 따라 상기 n개의 안테나 중 하나의 안테나를 각각의 신호 전송 채널에 연관시키기 위한 스위칭 수단(13)을 포함하는 중앙 단말(1),
- 상기 중앙 단말을 통해 전송된 제1 신호들의 수신을 위한 수신 안테나에 접속된 적어도 하나의 수신 채널을 포함하는 적어도 하나의 클라이언트 단말(2) - 상기 중앙 단말 및 상기 클라이언트 단말은 주어진 주파수 대역을 갖는 전송 채널에서 통신할 수 있음 -
을 포함하고,
상기 전송 안테나들(12)은 지향성 안테나들(directive antennas)이고, 각각의 전송 안테나는 주어진 각도 섹터(angular sector)에서 제1 신호들을 전송하도록 구성되고,
상기 시스템은,
상기 클라이언트 단말에 연관된 주어진 지리적 구역(Z1, Z2)의 적어도 한 포인트로 상기 중앙 단말에 의해 전송되는 제1 신호들의 수신 품질에 관한 적어도 하나의 정보 항목을 생성하기 위한 추정 장치(15, 3, 4) - 상기 추정 장치는,
선택된 지향성 안테나들 중 적어도 하나를 통해 상기 중앙 단말과 상기 클라이언트 단말 간의 상기 전송 채널의 상기 주어진 주파수 대역에 가깝거나 동일한 주파수 대역 내에서 질의 신호(interrogation signal)를 전송하기 위한, 상기 중앙 단말의 전송 회로, 및
상기 클라이언트 단말에 연관된 상기 주어진 지리적 구역 내에서의 RFID 판독기에 연관된 적어도 하나의 RFID 센서를 포함하는 측정 회로
를 포함하고, 상기 적어도 하나의 RFID 센서는 상기 질의 신호를 수신하고, 그것을 상기 RFID 센서의 식별자에 관련된 코딩에 따라 코딩하고, 코딩된 신호를 상기 RFID 판독기에 전송하도록 구성되고, 상기 RFID 판독기는 상기 코딩된 신호로부터, 상기 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타내는 상기 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 구성됨 -, 및
상기 중앙 단말의 제어 수단으로 상기 적어도 하나의 정보 항목의 전송을 위한 리턴 채널(return channel)(5) - 상기 제어 수단은 상기 적어도 하나의 정보 항목에 따라 스위칭 스키마를 선택함 -
을 더 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
상기 측정 회로는 상기 클라이언트 단말 상에 위치된 RFID 센서(3)를 포함하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 측정 회로는 상기 클라이언트 단말에 연관된 구역의 복수의 고정된 포인트들에 걸쳐 분산되는 복수의 RFID 센서(3)를 포함하는 시스템.
제3항에 있어서,
상기 RFID 판독기(4)는 상기 클라이언트 단말에 연관된 구역의 고정된 포인트에 위치되는 시스템.
제4항에 있어서,
각각의 RFID 판독기(4)는 상기 구역의 RFID 센서들에 의해 전송되는 코딩된 신호들의 수신 파워를 측정하기 위한 수단, 및 수신된 신호들을 디코딩하고, 수신된 신호 각각에 대하여, 상기 신호를 전송한 상기 RFID 센서의 식별자를 결정하고, 수신된 코딩된 신호 각각에 대하여, 상기 수신 파워 및 상기 식별자를 포함하는 신호를 생성하기 위한 처리 회로를 포함하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전송 회로는 특정한 시간 간격 동안 상기 구역의 상기 측정 회로에 질의 신호를 주기적으로 뚜렷하게(noticeably) 전송하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
지리적 구역(Z1, Z2)에 각각 연관된 복수의 클라이언트 단말(2)을 포함하고, 상기 측정 회로는, 상기 지리적 구역들 각각에서, 적어도 하나의 RFID 센서 및 연관된 RFID 판독기를 포함하고, 상기 전송 회로는 상기 지리적 구역들 각각에 대하여, 특정한 시간 간격 동안 상기 지리적 구역의 RFID 센서(들)에 질의 신호를 전송하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
각각의 RFID 센서(3)는 표면 음향파 수동 센서(surface acoustic wave passive sensor)인 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 질의 신호(S2, S3)는 펄스 트레인(pulse train)인 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제어 수단(14)은 상기 리턴 채널(5)을 통해 전송된 상기 적어도 하나의 정보 항목에 따라 스위칭 매트릭스의 복수의 미리 결정된 스위칭 스키마 중에서 스위칭 스키마를 선택하는 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리턴 채널(5)은 예를 들어 "ZigBee" 또는 "Zwave" 표준에 따라 동작하는 무선 전송 채널인 시스템.
클라이언트 단말로서,
중앙 단말로부터 주어진 주파수 대역에서 전송된 제1 신호들 및 상기 주어진 주파수 대역에 가깝거나 동일한 주파수 대역에서 질의 신호를 수신하기 위한 수신 안테나에 접속된 적어도 하나의 수신 채널,
RFID 판독기에 연관된 적어도 하나의 RFID 센서를 포함하는 측정 회로 - 상기 적어도 하나의 RFID 센서는 상기 질의 신호를 수신하고, 그것을 상기 RFID 센서의 식별자에 관련된 코딩에 따라 코딩하고, 코딩된 신호를 상기 RFID 판독기에 전송하도록 구성되고, 상기 RFID 판독기는 상기 코딩된 신호로부터, 상기 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타내는 적어도 하나의 정보 항목을 생성하도록 구성됨 -, 및
상기 측정 회로로부터 상기 중앙 단말로 상기 적어도 하나의 정보 항목을 전송하기 위한 리턴 채널
을 포함하는 클라이언트 단말.
중앙 단말로서,
미리 결정된 주파수 대역을 갖는 전송 채널을 통해 클라이언트 단말로 제1 신호들의 전송을 위한 m개의 전송 채널 및 n개의 전송 안테나 - n>m>1이며, 상기 전송 안테나들은 지향성 안테나들이고, 각각의 전송 안테나는 미리 결정된 각도 섹터에서 제1 신호들을 전송할 수 있음 -;
제어 수단에 의해 선택된 스위칭 스키마에 따라 상기 n개의 안테나 중 하나의 안테나를 각각의 신호 전송 채널에 연관시키기 위한 스위칭 수단;
상기 중앙 단말과 상기 클라이언트 단말 간의 상기 전송 채널의 상기 미리 결정된 주파수 대역에 가깝거나 동일한 주파수 대역 내 질의 신호를 상기 클라이언트 단말에 연관된 주어진 지리적 구역 내의 측정 회로로 전송하기 위한 전송 회로를 포함하는 추정 장치 - 상기 측정 회로는 RFID 판독기에 연관된 적어도 하나의 RFID 센서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 RFID 센서는 상기 질의 신호를 수신하고, 그것을 상기 RFID 센서의 식별자에 관련된 코딩에 따라 코딩하고, 코딩된 신호를 상기 RFID 판독기에 전송하도록 구성되고, 상기 RFID 판독기는 상기 코딩된 신호로부터, 상기 클라이언트 단말에 연관된 지리적 구역 내에서의 제1 신호들의 수신 품질을 나타내는 적어도 하나의 정보 항목을 생성할 수 있음 -;
상기 측정 회로로부터, 상기 제1 신호들의 상기 수신 품질에 관한 상기 적어도 하나의 정보 항목을 수신하기 위한 리턴 채널; 및
상기 적어도 하나의 정보 항목에 따라 상기 전송 안테나에 대한 스위칭 스키마를 선택하기 위한 제어 수단
을 포함하는 중앙 단말.