KR100773557B1 - Apparatus and method for wireless telecommunication - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의한 무선 통신 장치는 수신 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 상관부, 상관 신호와 임계 전압을 비교하고, 비교 결과에 해당하는 펄스 신호를 출력하는 비교부 및 펄스 신호에 기초하여 디지털 데이터를 출력하고, 펄스 신호에 기초하여 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 임계 전압을 조정하여 비교부로 출력하는 신호 처리부를 포함함으로써, 자동 이득 제어(AGC)의 실현이 매우 어려운 펄스를 사용하는 광대역(UWB)통신 장치에 있어서, 안정적으로 신호를 수신할 수 있도록 하며, 간단한 구성에 의해 고성능인 자동 이득 제어를 실현할 수 있도록 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a wireless communication apparatus including a correlator for despreading a received signal and outputting a correlated signal, comparing the correlated signal with a threshold voltage, and outputting a pulse signal corresponding to the comparison result. Wideband using a pulse that is very difficult to realize automatic gain control (AGC) by including a signal processing unit which outputs data and adjusts the threshold voltage and outputs it to the comparator when an abnormality in the communication state is detected based on the pulse signal. In the (UWB) communication apparatus, it is possible to stably receive a signal and to realize high-performance automatic gain control by a simple configuration.
Description
도 1은 종래의 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional radio communication apparatus.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.2 is an explanatory diagram showing a configuration of a radio communication apparatus according to the first embodiment.
도 3은 종래의 일반적인 검파 방식과 본 발명의 비교부(130)에 의한 검파 방식의 차이를 나타낸 설명도이다.3 is an explanatory diagram showing a difference between a conventional general detection method and a detection method by the
도 4는 안정 통신 상태시의 펄스 신호 파형을 나타내는 설명도이다.4 is an explanatory diagram showing a pulse signal waveform in a stable communication state.
도 5는 불안정 통신 상태시의 펄스 신호 파형을 나타내는 설명도이다.5 is an explanatory diagram showing a pulse signal waveform in an unstable communication state.
도 6은 제1 실시 형태에 따른 임계 전압을 조정하는 무선 통신 방법의 플로차트이다.6 is a flowchart of a radio communication method for adjusting the threshold voltage according to the first embodiment.
도 7은 도 6에 도시된 제206 단계를 설명하기 위한 플로차트이다.FIG. 7 is a flowchart for describing
도 8은 제2 실시 형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.8 is an explanatory diagram showing a configuration of a radio communication apparatus according to a second embodiment.
도 9는 제2 실시 형태에 따라 도 6의 제206 단계에서 임계 전압을 조정하는 것 이외에 이득 제어 전압을 조정하는 것을 설명하기 위한 플로차트이다.FIG. 9 is a flowchart for explaining adjustment of a gain control voltage in addition to adjusting the threshold voltage in
<도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
100, 400: 안테나 110, 410: 이득 증폭부100, 400:
120, 420: 상관부 130, 430: 비교부120, 420:
140, 440: 신호 처리부 140, 440: signal processing unit
본 발명은 통신 장치 사이에서 펄스파를 사용한 무선 통신을 하는 무선 통신 장치에 관하며, 특히, 통신 장치간에 UWB(Ultra_Wide_Band)방식에 의한 무선 통신을 하는 무선 통신 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
무선 통신에 있어서, 안테나로부터 송신된 전자파는 수신하기까지 공간 전파에 의한 손실이 생긴다. 이 공간 전파 손실은 거리를 d, 파장을 λ로 하였을 때, (4πd/λ)2로 표현되는데, 실제 사용 환경하에서는 산, 빌딩, 천정, 벽 등의 복잡한 형상, 위치 관계 및 재질 등에 의해 여러 가지값을 나타낸다. 또한, 기상의 변화, 주위의 차나 사람의 이동, 통신기기 자체의 이동 등에 의해 끊임없이 변화하고 있다. 안정된 통신 상태를 유지하기 위해서는 수신 전계 레벨에 따라 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier:LNA)의 이득을 변화시키고, A/D변환 회로나 복조 회로의 입력 레벨을 일정하게 하는 AGC(Automatic_Gain_control)회로를 사용할 필요가 있다. In wireless communication, electromagnetic waves transmitted from antennas are lost due to spatial propagation until reception. This space propagation loss is expressed as (4πd / λ) 2 when the distance is d and the wavelength is λ. Under the actual use environment, various kinds of space propagation loss are caused by complex shapes, positions, and materials such as mountains, buildings, ceilings, and walls. Indicates a value. Moreover, it is constantly changing by the change of the weather, the movement of the surrounding car or a person, the movement of the communication apparatus itself, etc. In order to maintain a stable communication state, it is necessary to use an AGC (Automatic_Gain_control) circuit that changes the gain of a low noise amplifier (LNA) according to the received electric field level and makes the input level of an A / D conversion circuit or a demodulation circuit constant. There is.
도 1은 종래의 일반적인 무선 통신 장치를 나타낸다. 이 무선 통신 장치는 신호를 수신하는 안테나(10)와, 수신 신호의 이득을 가변 증폭하는 이득 가변 증폭 기(20)와, 국부 발진기(30)에서 생성한 주파수와 이득 가변 증폭기(20)의 출력 신호의 주파수를 혼합하는 믹서(40)와, 믹서(40)로부터의 출력 신호를 증폭하는 IF 증폭기(50)와, IF 증폭기(50)의 출력 신호를 A/D변환하여 신호 처리하는 신호 처리부(60)와, IF 증폭기(50)의 출력 신호를 검파하는 검파기(70)와, 이득 가변 증폭기(20)에 대해 이득 제어 전압을 피드백하는 피드백 회로(80)를 구비하고 있다. 이러한 일반적인 무선 통신 장치는 반송파(Carrier)로서 연속파(Continuos_wave)를 사용하고 있고, 또 변조 후의 주파수대역도 비교적 협대역이기 때문에, 수신기 측에서 필요 대역만을 필터로 추출하고 다이오드 등으로 검파함으로써 수신 전계 레벨을 고정밀도로 검출할 수 있다. AGC회로는 그 값을 이득 가변 증폭기(320)에 피드백시킴으로써 실현하고 있다. 1 shows a conventional general wireless communication device. The radio communication apparatus includes an
그러나, 1 [n sec] 이하의 매우 짧은 펄스를 사용하고, 펄스의 위치 또는 펄스의 진폭을 전송 데이터에 의해 변조하는 UWB방식에서는 종래 방식에 의한 수신 전계 레벨의 검출은 대단히 어렵다. 그 이유는 UWB방식에서는 반송파가 사용되지 않고, 시간적으로 전력이 분산되어 있어서, 전송 데이터의 유무나 순서에 의한 수신 전계 레벨의 검출 오차가 커지는 결과를 초래한다. 또한, FCC(Federal_Communication_commission:미국연방통신위원회)의 스펙트럼 마스크 규정이 -41.3[dBm/MHz]이하로 대단히 낮고, 주파수대역도 3.1[GHz]에서 10.6[GHz]로 초광대역이기 때문에 잡음이나 다른 통신 시스템의 영향을 받기 쉬운 것도 검출 오차를 크게 하는 요인이 된다.However, in the UWB system which uses a very short pulse of 1 [n sec] or less and modulates the position of the pulse or the amplitude of the pulse by the transmission data, detection of the received electric field level by the conventional method is very difficult. The reason is that the carrier wave is not used in the UWB system, and power is distributed in time, resulting in a large detection error of the received electric field level due to the presence or absence of transmission data and the order. In addition, the FCC (Federal_Communication_commission) spectrum mask regulations are very low, below -41.3 [dBm / MHz], and the frequency band is also ultra-wide, from 3.1 [GHz] to 10.6 [GHz]. It is also easy to be influenced to increase the detection error.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광대역(UWB)통신 장치에 있어서, 비교기의 임계 전압을 수신 신호의 상태에 따라 적응적으로 조정함으로써, 안정적으로 신호를 수신할 수 있도록 하며, 간단한 구성에 의해 고성능인 자동 이득 제어를 실현할 수 있도록 하는 무선통신 장치 및 방법에 관한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in the UWB communication apparatus by adaptively adjusting the threshold voltage of a comparator according to the state of a received signal, thereby stably receiving a signal, and having a high performance by a simple configuration. A wireless communication apparatus and method for realizing automatic gain control.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 무선 통신 장치는 수신 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 상관부, 상관 신호와 임계 전압을 비교하고, 비교 결과에 해당하는 펄스 신호를 출력하는 비교부 및 펄스 신호에 기초하여 디지털 데이터를 출력하고, 펄스 신호에 기초하여 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 임계 전압을 조정하여 비교부로 출력하는 신호 처리부를 포함한다. In order to achieve the above object, the wireless communication apparatus according to the present invention includes a correlator for despreading a received signal and outputting a correlated signal, comparing the correlated signal with a threshold voltage, and outputting a pulse signal corresponding to the comparison result. And a signal processor that outputs digital data based on the pulse signal, and adjusts the threshold voltage and outputs the digital data to the comparator when an abnormality in the communication state is detected based on the pulse signal.
상기 상관부는 자기 상관에 의한 부 돌출부(side lobe) 또는 상호 상관에 의한 오류 돌출부가 자기 상관값과 자기 상관값의 사이에 형성되도록 확산 부호를 조정하는 것을 특징으로 한다. The correlator adjusts a spreading code such that a side lobe due to autocorrelation or an error protrusion due to cross correlation is formed between the autocorrelation value and the autocorrelation value.
상기 비교부는 상기 상관 신호와 상기 임계 전압의 비교에 의한 디지털 신호의 적분을 통해, 상기 펄스 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.The comparison unit may output the pulse signal through integration of the digital signal by comparison between the correlation signal and the threshold voltage.
상기 신호 처리부는 상기 펄스 신호가 검출되어야 하는 지점에서 신호가 검출되지 않은 경우에, 상기 임계 전압을 순차적으로 낮추어서 상기 비교부로 피드백하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 신호 처리부는 상기 펄스 신호가 검출되지 않아야 하는 지점에서 신호가 검출되는 경우에, 상기 임계 전압을 순차적으로 높여서 상기 비교부로 피드백하는 것을 특징으로 한다. When the signal is not detected at the point where the pulse signal is to be detected, the signal processor may lower the threshold voltage sequentially and feed back to the comparator. In addition, when the signal is detected at a point where the pulse signal should not be detected, the signal processor may increase the threshold voltage sequentially and feed back to the comparator.
상기 무선 통신 장치는 상기 수신 신호의 이득을 증폭하는 이득 증폭부를 더 포함하고, 상기 신호 처리부는 상기 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 이득 증폭 전압을 조정하여 상기 이득 증폭부로 피드백하는 것을 특징으로 한다.The wireless communication apparatus may further include a gain amplifier unit for amplifying the gain of the received signal, wherein the signal processor adjusts a gain amplifier voltage and feeds back the gain amplifier unit when detecting an abnormality in the communication state. .
상기 이득 증폭부는 고정 이득 증폭기에 감쇄기를 부가하여 이득을 가변시키는 것을 특징으로 한다.The gain amplifier is characterized by varying the gain by adding an attenuator to the fixed gain amplifier.
상기 무선 통신 장치는 상기 펄스신호가 주기적으로 출력되지 않는 데이터 변조의 경우에, 프리앰블 패턴으로서 반복 고정 패턴을 삽입하여, 상기 펄스신호가 주기적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the case of data modulation in which the pulse signal is not periodically output, the wireless communication device inserts a repeating fixed pattern as a preamble pattern so that the pulse signal is periodically output.
상기의 또 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 무선 통신 방법은 수신 신호를 역확산하여 상관 신호를 출력하는 단계; 상관 신호와 임계 전압을 비교하고, 상기 비교 결과에 해당하는 펄스 신호를 출력하는 단계; 및 펄스 신호에 기초하여 디지털 데이터를 출력하고, 상기 펄스 신호에 기초하여 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 상기 임계 전압을 조정하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above another object, the wireless communication method according to the present invention comprises the steps of despreading the received signal to output a correlation signal; Comparing the correlation signal with a threshold voltage and outputting a pulse signal corresponding to the comparison result; And outputting digital data based on the pulse signal, and adjusting the threshold voltage when detecting an abnormality in the communication state based on the pulse signal.
상기 상관신호를 출력하는 단계는 자기 상관에 의한 부 돌출부(side lobe) 또는 상호 상관에 의한 오류 돌출부가 자기 상관값과 자기 상관값의 사이에 형성되도록 확산 부호를 조정하는 것을 특징으로 한다.The outputting of the correlation signal may include adjusting a spreading code so that a side lobe due to autocorrelation or an error protrusion due to cross correlation is formed between the autocorrelation value and the autocorrelation value.
상기 펄스 신호를 출력하는 단계는 상기 상관 신호와 상기 임계 전압의 비교에 의한 디지털 신호의 적분을 통해, 상기 펄스 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.The outputting of the pulse signal may include outputting the pulse signal through integration of a digital signal by comparison between the correlation signal and the threshold voltage.
상기 임계 전압을 조정하는 단계는 상기 펄스 신호가 검출되어야 하는 지점 에서 신호가 검출되지 않은 경우에, 상기 임계 전압을 순차적으로 낮추는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 임계 전압을 조정하는 단계는 상기 펄스 신호 가 검출되지 않아야 하는 지점에서 신호가 검출되는 경우에, 상기 임계 전압을 순차적으로 높이는 것을 특징으로 한다.Adjusting the threshold voltage is characterized in that the threshold voltage is sequentially lowered when no signal is detected at the point where the pulse signal should be detected. In addition, adjusting the threshold voltage may increase the threshold voltage sequentially when a signal is detected at a point where the pulse signal should not be detected.
상기 무선 통신 방법은 상기 수신 신호의 이득을 증폭하는 단계; 및 상기 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 이득 증폭 전압을 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The wireless communication method includes amplifying the gain of the received signal; And adjusting a gain amplification voltage when the abnormality of the communication state is detected.
상기 무선 통신 방법은 상기 펄스신호가 주기적으로 출력되지 않는 데이터 변조의 경우에, 프리앰블 패턴으로서 반복 고정 패턴을 삽입하여, 상기 펄스신호가 주기적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 한다.In the wireless communication method, in the case of data modulation in which the pulse signal is not periodically outputted, a repeating fixed pattern is inserted as a preamble pattern so that the pulse signal is periodically outputted.
이하, 본 발명에 의한 무선 통신 장치 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 도면에서 설명하는 구성요소는 본발명의 실시 형태에 있어서 특징적인 부분인 수신측을 중심으로 나타내고 있으며, 무선 통신 장치의 구성 요소의 전부를 나타낸 것이 아님을 밝혀둔다.Hereinafter, a wireless communication apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The components described in the following drawings are shown mainly on the receiving side, which is a characteristic part in the embodiments of the present invention, and it is clear that not all of the components of the radio communication apparatus are shown.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.2 is an explanatory diagram showing a configuration of a radio communication apparatus according to the first embodiment.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 실시 형태에 따른 무선 통신 장치는 안테나(100), 이득 증폭부(110), 상관부(120), 비교부(130) 및 신호 처리부(140)를 구비한다. As shown in FIG. 2, the radio communication apparatus according to the first embodiment includes an
안테나(100)는 무선 신호를 수신하여, 이득 증폭부(110)로 출력한다.The
이득 증폭부(110)는 수신 신호의 이득을 가변 증폭하고, 증폭한 신호를 상관부(120)로 출력한다. 이득 증폭부(110)는 고정 이득 증폭기의 전단 또는 후단에 PIN 다이오드 등의 감쇄기를 부가하여 이득을 가변시키는 것도 가능하다. 제1 실시 형태에 있어서 이득 증폭부(110)는 반드시 구비되어야 할 구성요소는 아니므로, 본 발명의 무선 통신 장치에서 제외되는 것도 가능하다. The
상관부(120)는 이득 증폭부(110)에서 증폭된 신호를 역확산하여 상관 신호를 생성하고, 생성된 상관 신호를 비교부(130)로 출력한다. 상관부(120)는 증폭된 신호와 국부 신호의 일치성을 비교함으로써, 동기되는 신호를 역확산하는 기능을 수행한다.The
한편, 수신 신호 중 오류에 해당하는 신호가 검출되는 경우에 그러한 오류 신호가 현재의 자기(AUTO) 상관값과 다음의 자기 상관값의 사이에서 발생하도록 상관부(120)의 확산 부호를 제어할 필요가 있다. 오류 신호가 자기 상관값 근처에서 발생하는 경우에는 신호 처리부(140)에서 오류 신호인지 아닌지의 판단하기 어렵기 때문이다. 따라서, 본 발명에서 상관기(120)는 자기상관 부 돌출부(side lobe) 또는 상호(mutual) 상관의 오류 돌출부가 자기 상관값과 자기 상관값의 사이에서 발생하도록 확산 부호를 조정하고, 아울러 수신 신호의 헤더 정보에 해당하는 파일럿 신호도 오류 신호가 자기 상관값 사이에서 발생하도록 제어한다. On the other hand, when a signal corresponding to an error among the received signals is detected, it is necessary to control the spreading code of the
비교부(130)는 상관 신호와 임계 전압을 비교하고, 비교 결과에 해당하는 펄스 신호를 신호 처리부(140)로 출력한다. 즉, 비교부(130)는 상관 신호가 임계전압을 초과한다고 판단되면, 펄스를 생성하고, 상관 신호가 임계 전압을 초과하지 않 는다면 펄스를 생성하지 않는다.The
도 3은 종래의 일반적인 검파 방식과 본 발명의 비교부(130)에 의한 검파 방식의 차이를 나타낸 설명도이다. 도 3a에 나타낸 반송파를 사용하는 일반적인 무선 통신 방식에서는 항상 전류가 흐르고 있기 때문에, 간단한 아날로그 검파 회로에 의해 정밀도 있게 수신 전력을 적분할 수 있다. 한편, 도 3b의 UWB통신에서는 전력이 시간적으로 분산되어 있기 때문에, 아날로그적으로 적분하면 오차가 커져 버린다. 그래서 본 실시 형태의 비교부(130)는 상관 신호와 임계 전압을 비교함으로써, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호의 적분을 통해 수신 신호의 전력에 해당하는 펄스 신호를 출력한다. 도 3b를 살펴보면, 디지털 신호에 해당하는 펄스 신호의 면적이 수신신호에 대한 전력량을 나타낸다.3 is an explanatory diagram showing a difference between a conventional general detection method and a detection method by the
신호 처리부(140)는 비교부(130)로부터 제공된 펄스 신호에 기초하여 디지털 데이터를 출력하고, 펄스 신호에 기초하여 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 임계 전압을 조정하여 비교부(130)로 출력한다. 신호 처리부(140)는 펄스 신호가 검출되어야 하는 지점에서 신호가 검출되지 않은 경우에, 임계 전압을 순차적으로 낮추어서 비교부(130)로 피드백하고, 펄스 신호가 검출되지 않아야 하는 지점에서 신호가 검출되는 경우에, 임계 전압을 순차적으로 높여서 비교부(130)로 피드백한다. 디지털 출력이 일정 주기로 출력되어야 하므로, 신호 처리부(140)는 디지털 출력이 일정 주기로 출력되지 않는다면, 통신 상태의 이상을 감지하게 된다.The
수신된 신호에 오류가 발생하지 않은 경우 및 오류가 발생한 경우에 대한 신호 처리부(140)의 기능을 설명한다.The function of the
도 4는 안정 통신 상태시의 펄스 신호 파형을 나타내는 설명도이고, 도 5는 불안정 통신 상태시의 펄스 신호 파형을 나타내는 설명도이다. 4 is an explanatory diagram showing a pulse signal waveform in a stable communication state, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing a pulse signal waveform in a unstable communication state.
통신 상태에 이상이 없는 경우를 살펴보면, 도 2의 부호(a), (b), (c)는 각각 이득 증폭부(110), 상관부(120) 및 비교부(130)의 출력 신호를 나타낸 것으로, 도 4는 도 2에 나타낸 부호 (a), (b), (c)에서의 출력 신호의 일례를 나타낸다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 안정된 통신 상태에서는 안테나(100)에서 수신된 신호는 이득 증폭부(110)에서 이득이 가변 증폭된 수신 신호 (a)가 출력되고, 이 후 수신 신호 (a)가 상관부(120)로 입력되면, 상관부(120)에서 상관 신호 (b)가 출력된다. 이후, 상관 신호 (b)은 비교부(130)로 입력되고, 비교부(130)는 임계 전압과 상관 신호 (b)를 비교함으로써, 아날로그 신호에 해당하는 수신 신호를 디지털 신호 (c)로 변환하여 출력한다. 도 4에 있어서 임계 전압(T0)은 비교부(130)에서 사용하는 임계 전압을 나타낸다. 도 4에서 상관 신호 (b)은 시각 t11∼t15의 각각에서 임계 전압(T0)을 상회하기 때문에, 디지털 신호 (c)는 이 시각 t11∼t15에 대응하여 펄스 신호가 생성된다. 신호 처리부(140)는 비교부(130)에서 출력되는 펄스 신호의 주기가 일정하다고 판단함으로써, 통신 상태가 정상적인 것이므로 디폴트로 설정된 임계 전압을 조정하지 않는다.In the case where there is no abnormality in the communication state, symbols (a), (b), and (c) of FIG. 2 indicate output signals of the
그러나, 통신 상태에 이상이 있는 경우를 살펴보면, 도 5는 도 2에 나타낸 부호 (a), (b), (c)점에서의 출력 신호의 다른 일례를 나타내는 설명도로, 특히 통신 상태가 불안정하여 통신 에러가 생긴 경우를 나타내고 있다.However, when there is an abnormality in the communication state, Fig. 5 is an explanatory diagram showing another example of the output signal at points (a), (b), and (c) shown in Fig. 2, in particular, because the communication state is unstable. The case where a communication error has occurred is shown.
통신 상태가 안정되어 있다면, 시각 t21, t23, t24, t25, t27에서 펄스 신호 가 출력되어야 한다. 그러나, 임계 전압 (1)(T1)의 조건 하에서는 시각 t24, t27의 상관 신호가 임계 전압보다 낮기 때문에, 도 5c에서 보는 바와 같이, 비교부(130)에서 t24, t27 지점의 펄스 신호가 누락된 디지털 신호 (1)가 출력된다. 신호 처리부(140)는 비교부(130)에서 출력되는 펄스 신호의 주기에 누락이 있음을 검출할 수 있고, 이러한 펄스 신호의 누락은 임계 전압이 비교적 높기 때문에 나타난다고 판단하여, 임계 전압을 낮추어서 비교부(130)로 출력한다. 따라서, 비교부(130)는 이후의 상관 신호에 대해서는 낮아진 임계 전압을 기준으로 펄스 신호를 출력하기 때문에 도 4c의 정상적인 펄스 신호를 출력할 수 있다. If the communication status is stable, a pulse signal should be output at times t21, t23, t24, t25 and t27. However, under the condition of the threshold voltage (1) (T1), since the correlation signals at the time t24 and t27 are lower than the threshold voltage, as shown in FIG. 5C, the pulse signal at the points t24 and t27 is missing in the
한편, 임계 전압(2)(T2)의 조건 하에서는 시각 t22, t26에서 본래 펄스 신호를 출력하지 않아야 하지만, 임계 전압 (2)(T2)이 낮기 때문에, 도 5c의 디지털 신호(2)에서 보는 바와 같이, 오류에 해당하는 펄스 신호가 출력된다. 이것은 잡음이나 상호 상관값을 오검출하는 것에 기인하는 것이다. 신호 처리부(140)는 비교부(130)에서 출력되는 펄스 신호의 주기가 더 빠르다는 것을 검출할 수 있고, 펄스 신호가 소정의 주기보다 빠르다는 것은 임계 전압이 비교적 낮기 때문에 오류 신호가 검출되는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 신호 처리부(140)는 임계 전압을 높여서 비교부(130)로 출력한다. 따라서, 비교부(130)는 이후의 상관 신호에 대해서는 높아진 임계 전압을 기준으로 펄스 신호를 출력하기 때문에 도 4c의 정상적인 펄스 신호를 출력할 수 있다. On the other hand, under the conditions of the threshold voltage (2) (T2), the original pulse signal should not be output at the time t22, t26, but since the threshold voltage (2) (T2) is low, as shown by the digital signal (2) of FIG. Similarly, a pulse signal corresponding to the error is output. This is due to incorrect detection of noise or cross-correlation values. The
본 실시 형태에서는 이러한 통신 에러의 특징을 적극적으로 이용하고, 통신 상태가 불안정하더라도 안정된 수신 상태를 확보할 수 있는 AGC회로를 실현한다. 즉, 신호 처리부(140)가 디지털 출력(1)의 상태를 검출한 경우는 임계 전압을 한단계 내린다. 신호 처리부(140)가 디지털 출력(2)의 상태를 검출한 경우는 임계 전압을 한단계 올린다. 이 기본 동작을 반복함으로써 어떠한 수신 전계 레벨에서도 도 4c의 안정 통신 상태로 수렴하는 AGC회로가 실현 가능하게 된다. In this embodiment, the AGC circuit can be actively used to utilize the characteristics of such a communication error, and to ensure a stable reception state even if the communication state is unstable. That is, when the
도 6은 제1 실시 형태에 따른 임계 전압을 조정하는 무선 통신 방법의 플로차트이다. 6 is a flowchart of a radio communication method for adjusting the threshold voltage according to the first embodiment.
먼저, 안테나로부터 수신되는 신호를 상기 이득 증폭부(110)가 이득을 증폭한다(제200 단계). 증폭된 신호는 상관부(120)에서 역확산하여 상관 신호를 출력한다(제202 단계). 이때, 상관부(120)는 자기 상관에 의한 부 돌출부(side lobe) 또는 상호 상관에 의한 오류 돌출부가 자기 상관값과 자기 상관값의 사이에 형성되도록 확산 부호를 조정한다. 비교부(130)는 출력된 상관 신호와 임계 전압을 비교하고, 비교 결과에 해당하는 펄스 신호를 출력한다(제204 단계). 비교부(130)는 상관 신호와 임계 전압의 비교에 의한 디지털 신호의 적분을 통해, 펄스 신호를 출력한다. 이후, 신호 처리부(140)는 펄스 신호에 기초하여 디지털 데이터를 출력하고, 펄스 신호에 기초하여 통신 상태의 이상을 검지한 경우에 임계 전압을 조정한다(제206 단계). 이상의 각 단계에서 제200 내지 제204 단계는 전술한 무선 통신 장치의 내용의 참조를 통해 상세히 설명될 수 있다. 따라서, 제206 단계에 대한 구체적인 동작만을 이후 언급한다.First, the
도 7은 도 6에 도시된 제206 단계를 설명하기 위한 플로차트이다.FIG. 7 is a flowchart for describing
우선, 신호 처리부(140)에서 통신 상태의 이상 유무를 판정한다(제300 단계 ). 만일, 통신 상태의 이상이 판정되면, 통신 상태의 이상 중에서 펄스 신호의 누락에 해당하는가를 판정한다(제302 단계). 만일, 펄스 신호의 누락이라고 판정되면, 즉, 도 5c의 디지털 출력(1)의 상태를 검출한 경우는, 신호 처리부(140)는 임계 전압을 한 단계 낮추고, 낮추어진 임계 전압을 비교부(130)로 피드백한다(제304 단계). 예를 들어, 초기에 설정된 임계 전압이 Vth이고, 임계 전압 증감분을 ΔV라 할 때, 신호 처리부(140)는 Vth=Vth-ΔV를 실행한다. First, the
한편, 신호 처리부(140)에서 데이터를 오검출한 경우, 즉, 도 5c의 디지털 출력(2)의 상태를 검출한 경우는 임계 전압을 한 단계 높이고, 높여진 임계 전압을 비교부(130)로 피드백한다(제306 단계). 예를 들어, 초기에 설정된 임계 전압이 Vth이고, 임계 전압 증감분을 ΔV라 할 때, 신호 처리부(140)는 Vth=Vth+ΔV를 실행한다. 이상의 기본 동작을 반복함으로써 모든 수신 전계 레벨에서 도 3의 안정 통신 상태로 수렴하는 AGC회로가 실현 가능하게 된다.On the other hand, when data is incorrectly detected by the
도 8은 제2 실시 형태에 따른 무선 통신 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.8 is an explanatory diagram showing a configuration of a radio communication apparatus according to a second embodiment.
도 8에 나타낸 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 무선 통신 장치는 신호를 수신하는 안테나(400)와, 수신 신호의 이득을 가변 증폭하는 이득 증폭부(410)과, 수신 신호로부터 상관 신호를 출력하는 상관부(420)와, 상관 신호를 소정의 임계 전압과 비교하여 펄스 신호를 출력하는 비교부(430)와, 펄스 신호를 처리하여 데이터를 출력하는 신호 처리부(440)를 구비한다. As shown in FIG. 8, the wireless communication apparatus according to the second embodiment outputs a correlation signal from an
본 실시 형태에서는 신호 처리부(440)의 기능에 특징을 가진다. 이 이외의 안테나(400), 이득 증폭부(410), 상관부(420) 및 비교부(430)에 대해서는 제1 실시 형태에 따른 안테나(100), 이득 증폭부(110), 상관부(120), 및 비교부(130)와 실질적으로 동일하므로 중복 설명을 생략한다.This embodiment has a feature in the function of the
제2 실시 형태에서의 신호 처리부(440)는 이득 제어 전압을 이득 증폭부(410)로 피드백한다. 즉, 신호 처리부(440)는 임계 전압을 비교부(430)로 피드백할 뿐만 아니라, 이득 제어 전압을 이득 증폭부(410)로 피드백한다. 이에 따라, 본원발명의 무선 통신 장치는 신호 수신에 있어서, 보다 넓은 다이나믹 레인지를 확보할 필요가 있는 UWB통신 시스템에 최적화된 기기로서 적용될 수 있다. The
신호 처리부(440)는 임계 전압이 미리 정해진 최저값에 도달한 경우는 이득 제어 전압을 한 단계씩 상승시키고, 임계 전압이 미리 정해진 최고값에 도달한 경우는 이득 제어 전압을 한 단계씩 낮춘다. 신호 처리부(440)로부터 이득 제어 전압을 수신한 이득 증폭부(410)는 수신된 이득 제어전압에 따라 수신신호를 증폭한다. The
도 9는 제2 실시 형태에 따라 도 6의 제206 단계에서 임계 전압을 조정하는 것 이외에 이득 제어 전압을 조정하는 것을 설명하기 위한 플로차트이다. FIG. 9 is a flowchart for explaining adjustment of a gain control voltage in addition to adjusting the threshold voltage in
우선, 신호 처리부(440)에서 통신 상태의 이상 유무를 판정한다(제500 단계). 만일, 통신 상태의 이상이 판정되면, 통신 상태의 이상 중에서 펄스 신호의 누락에 해당하는가를 판정한다(제502 단계). 만일, 펄스 신호의 누락이라고 판정되면, 즉, 도 5c의 디지털 출력(1)의 상태를 검출한 경우는, 신호 처리부(440)는 임계 전압을 한 단계 낮추고, 낮추어진 임계 전압을 비교부(430)로 피드백한다(제304 단계). 예를 들어, 초기에 설정된 임계 전압이 Vth이고, 임계 전압 증감분을 ΔV라 할 때, 신호 처리부(140)는 Vth=Vth-ΔV를 실행한다. 이후, 신호 처리부(440)는 임계 전압이 미리 정해진 최저값보다 큰가를 판정한다(제506 단계). 여기서 최저값은 임의로 설정하는 값으로서 변경이 가능하다. 만일, 임계 전압이 최저값보다 크다면, 전술한 제502 단계로 진행한다. 그러나, 임계 전압이 최저값과 같다면, 신호 처리부(440)는 이전에 설정된 이득 제어 전압보다 한 단계 높은 이득 제어 전압을 이득 증폭부(410)로 출력한다(제508 단계). 이득 제어 전압을 높이는 이유는 이득을 높임으로서, 펄스 신호가 임계 전압 이하로 출력됨으로 인해 나타나는 신호의 누락을 방지하기 위해서이다.First, the
한편, 신호 처리부(440)에서 데이터를 오검출한 경우, 즉, 도 5c의 디지털 출력(2)의 상태를 검출한 경우는 임계 전압을 한 단계 높이고, 높여진 임계 전압을 비교부(430)로 피드백한다(제510 단계). 예를 들어, 초기에 설정된 임계 전압이 Vth이고, 임계 전압 증감분을 ΔV라 할 때, 신호 처리부(440)는 Vth=Vth+ΔV를 실행한다. 이후, 신호 처리부(440)는 임계 전압이 미리 정해진 최고값보다 작은가를 판정한다(제512 단계). 여기서 최고값은 임의로 설정하는 값으로서 변경이 가능하다. 만일, 임계 전압이 최고값보다 작다면, 전술한 제502 단계로 진행한다. 그러나, 임계 전압이 최고값과 같다면, 신호 처리부(440)는 이전에 설정된 이득 제어 전압보다 한 단계 낮은 이득 제어 전압을 이득 증폭부(410)로 출력한다(제514 단계). 이득 제어 전압을 낮추는 이유는 이득 증폭부(410)의 이득을 낮춤으로써, 오류 신호가 임계 전압 이상이 되는 것을 방지하기 위함이다. 이상의 기본 동작을 반복함으로써 수신 전계 레벨에서 도 4c의 안정 통신 상태로 수렴하는 AGC회로가 실 현 가능하게 된다. 또한, 임계 전압에 따라 이득을 조정함으로써 다이나믹 레인지가 넓은 최적의 AGC회로가 구현된다. On the other hand, when data is incorrectly detected by the
전술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태 이외에 다음의 실시 형태가 더 논의 될 수 있다.In addition to the above-described first and second embodiments, the following embodiments may be further discussed.
예를 들어, 제2 실시 형태에서는 임계 전압과 이득 제어 전압을 모두 조정하는 것에 대해 논의하였지만, 임계 전압을 고정한 상태에서 이득 제어 전압만을 펄스 신호에 따라 조정할 수도 있다. 또한, 전술한 상관부가 복수개 구비된 경우에 있어서, 각 상관부로부터 출력되는 상관 신호에 따라 각각에 대응하는 임계 전압을 조정함으로써, 각 상관부 사이의 불균일을 최소화 할 수 있고, 수신 신호의 안정화를 도모할 수 있다. 또한, OOK(On_Off_Keying)와 같은 데이터 변조의 경우는 유효한 신호가 있으면 "on"을 출력하고, 유효한 신호가 없으면 "off" 신호를 출력함으로 인해, 디지털 출력이 일정 주기로 출력되지 않기 때문에, 본 발명의 AGC회로를 그대로 사용할 수 없다. 따라서, 이러한 경우는 프리앰블 패턴 즉, "1111"과 같은 반복 고정 패턴을 삽입함으로써, 디지털 출력이 일정 주기로 반복되도록 하여, 유효한 AGC를 구현할 수 있도록 한다. 이때, 전송 속도가 매우 고속인 시스템의 경우에는, 프리앰블 패턴으로 "1010"의 반복 고정 패턴을 삽입함으로써, 전송 속도를 감소시킴으로써 오류 신호의 검출을 보다 용이하게 수행할 수 있도록 한다. For example, in the second embodiment, the adjustment of both the threshold voltage and the gain control voltage has been discussed, but only the gain control voltage may be adjusted according to the pulse signal while the threshold voltage is fixed. In addition, in the case where the above-described correlator is provided in plural, by adjusting threshold voltages corresponding to the correlated signals outputted from the correlator, non-uniformity between the correlators can be minimized and stabilization of the received signal can be minimized. We can plan. In addition, in the case of data modulation such as OOK (On_Off_Keying), since a "signal" is output when there is a valid signal, and an "off" signal is output when there is no valid signal, the digital output is not output at regular intervals. AGC circuit cannot be used as it is. Therefore, in this case, by inserting a preamble pattern, i.e., a repeating fixed pattern such as "1111", the digital output is repeated at regular intervals, thereby enabling effective AGC. At this time, in the case of a system having a very high transmission speed, by inserting a repeating fixed pattern of "1010" into the preamble pattern, it is possible to more easily perform the detection of the error signal by reducing the transmission speed.
한편, 상술한 본 발명의 무선 통신 방법발명은 컴퓨터에서 읽을 수 있는 코드/명령들(instructions)/프로그램으로 구현될 수 있고, 매체, 예를 들면 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 코드/명령들/프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크, 마그네틱 테이프 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드를 내장하는 매체(들)로서 구현되어, 네트워크를 통해 연결된 다수개의 컴퓨터 시스템들이 분배되어 처리 동작하도록 할 수 있다. 본 발명을 실현하는 기능적인 프로그램들, 코드들 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 쉽게 추론될 수 있다.Meanwhile, the above-described wireless communication method invention of the present invention may be embodied as computer readable codes / instructions / programs, and may be implemented using a medium, for example, a computer readable recording medium. It may be implemented in a general-purpose digital computer for operating the instructions / program. The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (eg, ROM, floppy disk, hard disk, magnetic tape, etc.), optical reading medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.) and carrier wave (eg Storage media, such as through the Internet). In addition, embodiments of the present invention may be implemented as a medium (s) containing computer readable code, such that a plurality of computer systems connected through a network may be distributed and processed. Functional programs, codes and code segments for realizing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.
이러한 본원 발명인 무선 통신 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a wireless communication apparatus and method of the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but it is merely an example, and those skilled in the art may various modifications and other equivalent implementations therefrom. It will be appreciated that examples are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
본 발명에 의한 무선 통신 장치 및 방법은 AGC의 실현이 매우 어려운 펄스를 사용한 UWB통신 장치에 있어서, 간단한 구성에 의해 저렴하고 고성능인 AGC를 실현할 수 있고, 끊임없이 변화하는 공간 전파 손실에 대해서 안정된 수신 상태를 확보할 수 있는 효과가 있다. The radio communication apparatus and method according to the present invention can realize a low-cost and high-performance AGC by a simple configuration in a UWB communication apparatus using pulses, which is very difficult to realize AGC, and has a stable reception state against a constantly changing space propagation loss. There is an effect that can be secured.
또한, 본 발명에 의한 무선 통신 장치 및 방법은 임계 전압과 이에 대응하는 이득 제어 전압을 함께 조정함으로써, 안정된 수신 상태를 확보하기 위한 다이나믹 레인지가 넓은 AGC회로를 구현할 수 있다. In addition, the wireless communication apparatus and method according to the present invention can implement an AGC circuit having a wide dynamic range to secure a stable reception state by adjusting a threshold voltage and a gain control voltage corresponding thereto.
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