KR100692595B1 - Signal multiplexing system for using frequency division multiplexing and code division multiplexing, and, method thereof - Google Patents
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Abstract
주파수 분할 다중화 방식 및 코드 분할 다중화 방식을 혼합하여 신호를 다중화하는 신호 다중화 시스템이 개시된다. 본 신호 다중화 시스템은, 소정의 주파수 신호를 생성하는 소스부, 소스부에서 생성되는 주파수 신호를 주파수 분할 멀티플렉싱(Frequency Division Multiplexing : FDM)방식으로 분할하여 복수개의 서브 밴드 신호를 출력하는 제1멀티플렉싱부, 및, 복수개의 서브 밴드 신호 각각에 소정의 PN 코드 세트를 부여하여, 각 서브 밴드 신호를 복수개의 코드 신호로 분할하는 제2멀티플렉싱부를 포함한다. 이에 따라, 구현의 복잡성을 감소시킬 수 있으며, 성능의 열화를 방지할 수 있게 된다.A signal multiplexing system is disclosed that multiplexes a signal by mixing a frequency division multiplexing scheme and a code division multiplexing scheme. The signal multiplexing system includes a source unit for generating a predetermined frequency signal and a first multiplexer for dividing a frequency signal generated by the source unit using a frequency division multiplexing (FDM) method to output a plurality of subband signals. And a second multiplexing unit which applies a predetermined PN code set to each of the plurality of subband signals, and divides each subband signal into a plurality of code signals. Accordingly, implementation complexity can be reduced and performance degradation can be prevented.
주파수분할다중화, 코드분할다중화, 카오스, PN 코드 Frequency Division Multiplexing, Code Division Multiplexing, Chaos, PN Code
Description
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 시스템의 구성을 나타내는 블럭도,1 is a block diagram showing the configuration of a signal multiplexing system according to an embodiment of the present invention;
도 2는 도 1의 신호 다중화 시스템의 세부 구성을 나타내는 블럭도,2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the signal multiplexing system of FIG. 1;
도 3은 본 신호 다중화 시스템에서 출력되는 신호의 주파수 특성을 나타내는 모식도,3 is a schematic diagram showing frequency characteristics of a signal output from the signal multiplexing system;
도 4는 본 신호 다중화 시스템에서 사용되는 PN 코드 구성을 나타내는 모식도, 그리고,4 is a schematic diagram showing a PN code structure used in the present signal multiplexing system;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a signal multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawing
110 : 소스부 120 : 제1멀티플렉싱부110: source portion 120: first multiplexing portion
121, 122 : 밴드패스필터 130 : 제2멀티플렉싱부121, 122: band pass filter 130: second multiplexing unit
131, 133 : 승산부 132 : PN 코드 생성부131, 133: multiplication unit 132: PN code generation unit
본 발명은 유무선 통신 환경에서의 신호 다중화 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 주파수 분할 다중화 방식 및 코드 분할 다중화 방식을 결합시켜 유무선 통신 환경에서 복수개의 피코넷이 동시에 통신을 수행할 수 있도록 하는 신호 다중화 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a signal multiplexing system and a method thereof in a wired / wireless communication environment, and more particularly, by combining frequency division multiplexing and code division multiplexing so that a plurality of piconets can simultaneously communicate in a wired and wireless communication environment. It relates to a signal multiplexing system and a method thereof.
유무선 통신 환경에서는 복수개의 피코넷(piconet)이 존재한다. 이에 따라, 각 피코넷이 동시에 통신을 수행하기 위해서는, 다른 피코넷과의 신호 간섭을 방지하여야 한다. 이에 따라, 도입된 기술이 신호 다중화 방식이다. 신호 다중화 방식은 대표적으로 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing : FDM) 방식, 코드 분할 다중화(Code Division Multiplexing : CDM) 방식으로 구분된다.In a wired and wireless communication environment, a plurality of piconets exist. Accordingly, in order for each piconet to communicate at the same time, signal interference with other piconets should be prevented. Accordingly, the introduced technique is a signal multiplexing scheme. Signal multiplexing is typically divided into frequency division multiplexing (FDM) and code division multiplexing (CDM).
주파수 분할 다중화 방식이란, 각 피코넷들이 전체 주파수 대역을 나누어서 사용하는 방식이다. 이 경우, 전체 주파수 대역을 나누기 위해서는 밴드패스필터를 사용하여야 한다. 따라서, 피코넷의 개수만큼 밴드패스필터가 존재하여야 하므로, 구현에 있어 복잡도가 높아지게 된다. 또한, 각 피코넷이 사용하는 스펙트럼의 밴드위스(bandwidth)가 피코넷 개수에 비례하여 줄어들게 된다. 따라서, 주파수 사용 효율이 낮아진다는 문제점이 있었다.Frequency division multiplexing is a method in which each piconet divides the entire frequency band. In this case, a band pass filter should be used to divide the entire frequency band. Therefore, since the number of bandpass filters must exist as many as the number of piconets, the complexity of implementation increases. In addition, the bandwidth of the spectrum used by each piconet is reduced in proportion to the number of piconets. Therefore, there is a problem that the frequency use efficiency is lowered.
한편, 코드 분할 다중화 방식이란, 각 피코넷이 사용하는 주파수 신호에 PN 코드(Pseudo random Noise code)를 부여함으로써 신호 간의 간섭을 방지하여, 전체 주파수 대역을 공유하도록 하는 방식이다. 하지만, 코드 분할 다중화 방식을 On- Off Keying(OOK) 디지털 통신 방식에 적용할 경우, 피코넷의 개수가 3개 이상이면 성능에 열화가 발생할 수 있다는 문제점이 있었다. 즉, OOK 디지털 통신 방식이란, 신호 파형에 따라 MARK(1)와 SPACE(0)를 생성하여 반송파의 진폭을 변화시키는 방식을 의미한다. OOK 디지털 통신 방식에 따르면 피코넷의 개수가 4개이면 8개의 PN 코드를 필요로 한다. 따라서, 각 PN 코드 간에 직교성이 낮아 간섭이 발생할 가능성이 있다. 이를 방지하기 위해서는 길이가 긴 PN 코드를 사용하여야 한다. 하지만, 긴 PN 코드를 사용하게 되면 구현의 복잡성이 증가하게 되는 문제점이 있었다.On the other hand, the code division multiplexing method is a method of preventing interference between signals by giving a PN code (Pseudo random Noise code) to the frequency signal used by each piconet to share the entire frequency band. However, when the code division multiplexing scheme is applied to the On-Off Keying (OOK) digital communication scheme, there is a problem in that performance may occur when the number of piconets is three or more. That is, the OOK digital communication method means a method of generating MARK (1) and SPACE (0) according to the signal waveform to change the amplitude of the carrier wave. According to the OOK digital communication method, if the number of piconets is four, eight PN codes are required. Therefore, the orthogonality between each PN codes is low, and there is a possibility of interference. To prevent this, a long PN code should be used. However, using a long PN code has a problem that the complexity of the implementation increases.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 주파수 분할 다중 방식 및 코드 분할 다중 방식을 혼합하여 구현의 복잡성이나 성능 열화를 방지할 수 있는 신호 다중화 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a signal multiplexing system and method which can prevent implementation complexity or performance degradation by mixing frequency division multiplexing and code division multiplexing. .
이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 시스템은, 소정의 주파수 신호를 생성하는 소스부, 상기 소스부에서 생성되는 주파수 신호를 주파수 분할 멀티플렉싱(Frequency Division Multiplexing : FDM)방식으로 분할하여 복수개의 서브 밴드 신호를 출력하는 제1멀티플렉싱부 및 상기 복수개의 서브 밴드 신호 각각에 소정의 PN 코드 세트를 부여하여, 각 서브 밴드 신호를 복수개의 코드 신호로 분할하는 제2멀티플렉싱부를 포함한다.Signal multiplexing system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the frequency unit for generating a predetermined frequency signal, frequency division multiplexing the frequency signal generated by the source (Frequency Division Multiplexing: FDM) A first multiplexing unit for dividing a plurality of subband signals by dividing in a manner, and a second multiplexing unit for dividing each subband signal into a plurality of code signals by applying a predetermined PN code set to each of the plurality of subband signals. Include.
바람직하게는, 상기 소스부는, 카오스 신호를 출력하는 카오스 소스를 포함할 수 있다.Preferably, the source unit may include a chaos source for outputting a chaos signal.
또한, 바람직하게는, 상기 제1멀티플렉싱부는 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 상기 카오스 신호를 분할할 수 있다.Preferably, the first multiplexing unit may split the chaotic signal using a plurality of band pass filters.
보다 바람직하게는, 상기 제2멀티플렉싱부는, 소정의 PN 코드 세트를 생성하는 PN 코드 생성부, 및, 상기 PN 코드 세트를 상기 복수개의 서브 밴드 신호에 각각 승산하는 복수개의 승산부를 포함할 수 있다.More preferably, the second multiplexing unit may include a PN code generator that generates a predetermined PN code set, and a plurality of multipliers that multiply the PN code set by the plurality of subband signals, respectively.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 방법은, 소정 주파수 신호를 생성하는 단계, 상기 주파수 신호를 주파수 분할 멀티플렉싱(Frequency Division Multiplexing : FDM)방식으로 분할하여, 복수개의 서브 밴드 신호를 출력하는 단계, 및, 상기 복수개의 서브 밴드 신호 각각에 소정의 PN 코드 세트를 부여하여, 복수개의 코드 신호로 분할하는 단계를 포함한다.Meanwhile, the signal multiplexing method according to an embodiment of the present invention includes generating a predetermined frequency signal, dividing the frequency signal by a frequency division multiplexing (FDM) method, and outputting a plurality of subband signals. And assigning a predetermined PN code set to each of the plurality of subband signals, and dividing the plurality of code signals into a plurality of code signals.
바람직하게는, 상기 주파수 신호를 생성하는 단계에서는, 카오스 신호를 생성할 수 있다.Preferably, in the generating of the frequency signal, a chaotic signal may be generated.
또한 바람직하게는, 상기 주파수 분할 멀티플렉싱 방식으로 분할하는 단계는, 복수개의 밴드패스필터를 이용하여 상기 카오스 신호를 분할할 수 있다.Also preferably, in the dividing by the frequency division multiplexing method, the chaotic signal may be divided using a plurality of band pass filters.
보다 바람직하게는, 상기 복수개의 코드 신호로 분할하는 단계는, 소정의 PN 코드 세트를 생성하는 단계, 및, 상기 복수개의 서브 밴드 신호 각각에 상기 PN 코드 세트를 승산하는 단계를 포함할 수 있다.More preferably, the dividing into a plurality of code signals may include generating a predetermined PN code set, and multiplying the PN code set by each of the plurality of subband signals.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 시스템의 구성을 설명하기 위한 블럭도이다. 도 1에 따르면, 본 신호 다중화 시스템은 소스부(110), 제1멀티 플렉싱부(120), 제2멀티플렉싱부(130)를 포함한다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a signal multiplexing system according to an embodiment of the present invention. According to FIG. 1, the signal multiplexing system includes a
소스부(110)는 소정 주파수 대역 특성을 가지는 신호를 출력한다. 구체적으로는 소스부(110)는 카오스 소스(chaotic source)로 구현될 수 있다. 카오스 소스란 시간 도메인에서 비주기적 움직임 특성을 가지는 카오스 신호를 출력하는 소스를 의미한다. 카오스 신호는 주파수 도메인에서는 소정 주파수 대역을 사용하는 특성을 가진다. The
제1멀티플렉싱부(120)는 소스부(110)로부터 출력되는 주파수 신호를 주파수 분할 다중화(Frequency Division Multiplexing)방식에 따라 복수개의 서브-밴드 신호(sub-band signal)로 분할하는 역할을 한다.The
제2멀티플렉싱부(130)는 제1멀티플렉싱부(120)에 의해 분할된 복수개의 서브-밴드 신호에 각각 PN 코드(Pseudo Noise code)를 부여하여, 복수개의 코드 신호로 분할하는 역할을 한다. PN 코드란 랜덤 특성을 가지는 코드로써, 하나의 시퀀스(sequence)에서 서로 닮은 점이 없어서 잡음처럼 해석된다. 이에 따라, 여러 피코넷이 동시 접속할 때 충돌을 방지하거나, 다른 피코넷 신호와의 간섭을 방지하게 하는 역할을 한다. The
제1멀티플렉싱부(120)에서 분할된 각 서브-밴드 신호에 대하여 동일한 PN 코드 세트를 승산하여 코드 분할 할 수 있기 때문에, 피코넷의 개수가 4개 이상인 경우에도 PN 코드 구현의 복잡성이 완화되게 된다. Since the same PN code set may be multiplied for each sub-band signal divided by the
도 2는 도 1의 신호 다중화 시스템의 세부 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 따르면, 제1멀티플렉싱부(120)는 제1밴드패스필터(121) 및 제2밴드패스필터 (122)를 포함한다. 도 2에서는 2개의 밴드패스필터(121, 122)로 구현되었으나, 분할하고자 하는 서브-밴드 신호의 개수에 따라 밴드패스필터를 3개 이상으로 구현할 수도 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the signal multiplexing system of FIG. 1. According to FIG. 2, the
각 밴드패스필터(121, 122)는 소스부(110)로부터 출력되는 신호의 전체 주파수 대역 중 소정 주파수 대역의 신호만을 필터링하여 출력한다. 이에 따라, 각 밴드패스필터(121, 122)로부터 출력되는 신호는 소스부(110)의 출력 신호에 대한 서브-밴드 신호가 된다. Each of the
한편, 제2멀티플렉싱부(130)는 제1승산부(131), PN 코드 생성부(132), 및, 제2승산부(133)를 포함한다. Meanwhile, the
PN 코드 생성부(132)는 각 서브-밴드 신호에 부여할 PN 코드 세트를 생성하는 역할을 한다. PN 코드 생성부(132)는 복수개의 쉬프트 레지스터와 2진 합산기(modulo 2 adder)의 조합으로 구현될 수 있다. 각 쉬프트 레지스터는 수신되는 비트의 클럭(clock)을 지연시키는 역할을 한다. 2진 합산기는 각 쉬프트 레지스터로부터 입력되는 신호가 다를 경우 "1", 모두 같을 경우 "0"이 되는 논리값을 결정한다. 이러한 과정을 순차적으로 반복하여 랜덤특성을 가지는 PN 코드를 생성하게 된다. The PN code generator 132 generates a PN code set to be assigned to each sub-band signal. The PN code generator 132 may be implemented by a combination of a plurality of shift registers and a
생성된 PN 코드 세트는 제1, 2승산부(131, 133)에 의해 서브-밴드 신호에 승산된다. 결과적으로, 각 서브-밴드 신호는 제2멀티플렉싱부(130)에 의해 코드 분할 다중화 방식에 따라 2개의 코드 신호로 분할된다. The generated PN code set is multiplied by the first and
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 시스템에서 출력되는 신 호의 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 3에 따르면, 소스부(110)로부터 출력되는 신호(210)의 주파수 대역이 3 ~ 5 GHz인 경우, 제1 멀티플렉싱부(120)에 의해 주파수 대역이 각각 3 ~ 4, 4 ~ 5 GHz인 서브-밴드 신호(211, 212)로 분할된다. 각 서브-밴드 신호(211, 212)에는 PN 코드 세트가 부여된다. 제1 서브-밴드 신호(211)에 대해서 부여된 PN 코드 1, 2는 제1피코넷에서 비트값 1, 0을 나타내기 위해서 사용된다. 한편, 제1 서브-밴드 신호(211)에 대해서 부여된 PN 코드 3, 4는 제2피코넷에서 비트값 1, 0을 나타내기 위해서 사용된다. 3 is a graph showing the frequency characteristics of the signal output from the signal multiplexing system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, when the frequency band of the
한편, 제2 서브-밴드 신호(212)에 대해서 부여된 PN 코드 1, 2는 각각 제3피코넷에서의 비트값 1, 0을 나타내기 위해서 사용된다. 또한, 제2 서브-밴드 신호(212)에 대해서 부여된 PN 코드 3, 4는 각각 제4피코넷에서의 비트값 1, 0을 나타내기 위해서 사용된다. On the other hand, the
주파수 분할 다중화 방식을 이용하는 종래의 신호 다중화 시스템에 따르면, 총 4개의 피코넷이 동시에 동작하기 위해서는, 총 4개의 서브-밴드 신호로 분할하여야 한다. 하지만, 코드 분할 다중화 방식과 혼합 사용하게 되면, 2개의 서브-밴드 신호 만으로 총 4개의 피코넷을 동시에 동작시킬 수 있게 된다. 결과적으로, 사용가능한 스펙트럼의 크기가 증가하게 되며, 필요로 하는 밴드패스필터의 수도 줄일 수 있게 된다.According to the conventional signal multiplexing system using the frequency division multiplexing scheme, in order for a total of four piconets to operate at the same time, they must be divided into four sub-band signals. However, when used in combination with the code division multiplexing scheme, a total of four piconets can be operated simultaneously using only two sub-band signals. As a result, the size of the available spectrum is increased, and the number of band pass filters required can be reduced.
도 4는 제2 멀티플렉싱부(130)에서 사용하는 PN 코드 세트의 구성을 나타내는 모식도이다. 도 4에 따르면, PN 코드 1, 2는 서로 직교성을 가진다. 따라서, 하나의 피코넷에 대하여 비트값 1, 0(즉, 진폭 1, 0)를 표현할 수 있다. 또한, PN 코 드 3, 4도 서로 직교성을 가진다. 이에 따라, PN 코드 3, 4도 별도의 피코넷에 대하여 비트값 1, 0을 표현할 수 있다. PN 코드 1 ~ 4는 제1 서브-밴드 신호와 결합하여 제1, 2 피코넷에서 사용된다. 한편, PN 코드 1 ~ 4는 제2 서브-밴드 신호와 결합하여 제3, 4 피코넷에서 사용된다. 4 is a schematic diagram illustrating a configuration of a PN code set used in the
종래 기술에 따르면, 코드 분할 다중화 방식만을 사용하여 통신하는 환경에서 전체 피코넷의 수가 4개인 경우, 총 8개의 PN 코드가 필요하다. 따라서, 부득이하게 PN 코드의 시퀀스 길이를 두 배로 길게 구현하여야 한다. 하지만, 본 발명에 따르면, 제1멀티플렉싱부(120)에서 전체 주파수 대역을 분할하여 두 개의 서브-밴드 신호로 분할한다. 결과적으로, 시퀀스 길이가 4인 PN 코드를 4개만 이용하더라도, 총 4개의 피코넷이 동시 동작(simultaneous operating)하도록 할 수 있다. According to the related art, when the total number of piconets is four in an environment of communicating using only code division multiplexing, a total of eight PN codes are required. Therefore, the sequence length of the PN code must be implemented twice as long. However, according to the present invention, the
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신호 다중화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 따르면, 본 신호 다중화 방법은, 소정 주파수 대역을 사용하는 신호를 생성한 후(S510), 이를 주파수 분할 다중화 방식에 따라 복수개의 서브-밴드 신호로 분할한다(S520). 이 후에, 각 서브-밴드 신호에 대하여 PN 코드 세트를 부여함으로써, 코드 분할 다중화 방식에 따라 복수개의 코드 신호로 분할한다(S530). 이에 따라, 구현의 복잡성을 줄이면서 신호를 다중화 시킬 수 있게 된다.5 is a flowchart illustrating a signal multiplexing method according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the signal multiplexing method generates a signal using a predetermined frequency band (S510) and divides the signal into a plurality of sub-band signals according to a frequency division multiplexing scheme (S520). Thereafter, by assigning a PN code set to each sub-band signal, it is divided into a plurality of code signals according to a code division multiplexing method (S530). This allows for multiplexing of signals while reducing implementation complexity.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 주파수 분할 다중화 방식 및 코드 분할 다중화 방식을 혼합 사용하여, 유무선 통신 환경에 속하는 복수개의 피코넷이 동시 동작할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 신호 다중화 시스템 구현의 복잡성을 방지할 수 있으며, 각 피코넷 간의 신호 간섭을 방지하여 성능 열화를 줄일 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the frequency division multiplexing scheme and the code division multiplexing scheme may be mixed to enable a plurality of piconets belonging to a wired and wireless communication environment to operate simultaneously. Accordingly, the complexity of implementing a signal multiplexing system can be prevented, and performance degradation can be reduced by preventing signal interference between each piconet.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어 져서는 안 될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the above-described specific embodiment, the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
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Publication number | Publication date |
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KR20060104154A (en) | 2006-10-09 |
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