KR100922857B1 - 초광대역 무선시스템의 수신장치 및 그 수신방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치는, 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 샘플링하는 아날로그/디지털 컨버터와; 상기 아날로그/디지털 컨버터에 입력되는 직렬 데이터를 M : N의 병렬 데이터로 전환하는 직렬/병렬 컨버터와; 상기 N개의 병렬 데이터를 정합 필터링하는 정합필터뱅크부와; 상기 정합필터뱅크부의 출력을 터너리 코드와 상호상관하여 출력하는 상호상관기뱅크부와; 상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 터너리 코드의 시작 경계를 검출하는 프리앰블 경계검출부와; 상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 다중경로 위상 및 진폭변화를 산출하는 다중경로 프로파일 산출기와; 상기 정합필터뱅크부의 출력을 입력받아 확산코드를 이용하여 역확산하는 역확산부와; 상기 역확산된 값을 입력받아 펄스의 위치와 위상을 결정하는 데이터 복조부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신 장치 및 그 방법은, 병렬 구조의 낮은 시스템 클럭을 사용함으로써 저전력화가 가능하고 정밀한 신호 획득 및 동기를 맞출 수 있으며, 채널 변경에 따른 수신장치의 변경없이 기저대역의 신호를 수신할 수 있다.
Description
본 발명은 초광대역 무선시스템의 수신장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 IEEE 802.15.4a 에서 채택된 펄스 방식 초광대역(Ultra Wideband: UWB) 무선시스템을 구현함에 있어, 병렬 구조의 낮은 시스템 클럭을 사용함으로써 저전력화가 가능하고 정밀한 신호 획득 및 동기를 맞출 수 있으며, 채널 변경에 따른 수신장치의 변경없이 기저대역의 신호를 수신할 수 있는 초광대역 무선시스템의 수신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-070-02, 과제명: 홈네트워크용 Cognitive 무선 시스템 개발(Development of Connitive Wireless Home Networking System)]
펄스 방식의 UWB 무선 기술은 저전력의 가능성과 고유한 거리추정 능력이 부각되면서 2007년 3월 저속 위치인식 무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network: WPAN)의 국제표준인 IEEE 802.15.4a의 물리계층 기술로 채택되는 등 유망한 기술로 크게 주목 받고 있다.
IEEE 802.15.4a 펄스 방식의 UWB 무선시스템은 연속적인 신호를 사용하던 종래의 무선 시스템과는 달리, 수 nsec의 폭을 가지는 펄스를 이용한다.
도 1은 IEEE 802.15.4a 펄스 방식의 UWB 프레임을 도시한 도면이다. 도 1의 도시한 바와 같이, 프리앰블 구간(100,101)에서는 터너리(Ternary) 코드를 이용한 변조(104)를, 헤더 및 페이로드 구간(102,103)에서는 펄스위치변조의 하나인 버스트위치변조(Burst Position Modulation: BPM)와 극성변조(BPSK)(105)를 거쳐 무선으로 전송하고 수신된 펄스 신호를 복조한다.
또한 IEEE 802.15.4a 펄스방식 UWB 시스템에서는 간섭효과를 낮추기 위해 시간도약(Time-hopping) 기법과 스크램블링(Scrambling) 기법을 사용하고 있다.
따라서 펄스 방식의 UWB 수신 신호를 복원해 내기 위해서는 저전력을 위해 낮은 시스템 클럭을 사용할 수 있어야 하고, BPM+BPSK로 변조된 신호를 복조하기 위해 정밀한 동기 획득이 필요하다. 또한 IEEE 802.15.4a의 여러 채널(Low-band 또는 High-band)에서 사용되기 위해서는 채널 변경에 따른 수신장치의 변경이 없어야 시스템 운용이 용이하다. 그리고 IEEE 802.15.4a UWB 프레임은 도 1과 같이, +
프리앰블 구간과 헤더 및 데이터 구간에서 신호의 변조 방식이 다르므로 이를 고려하여 수신장치이 변경 설계가 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 병렬 구조의 낮은 시스템 클럭을 사용함으로써 저전력화가 가능하고 정밀한 신호 획득 및 동기를 맞출 수 있으며, 채널 변경에 따른 수신장치의 변경없이 기저대역의 신호를 수신할 수 있는 초광대역 무선시스템의 수신 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치는, 아날로그 신호를 디지털 신호의 펄스 신호로 변환한 후 직렬 데이터 신호를 N개의 병렬 데이터 신호로 샘플링하여 출력하는 직병렬 컨버터와; 상기 직병렬 컨버터에서 출력된 N개의 병렬 데이터 신호의 경계를 검출하고 필터링하는 필터링 수단과; 상기 필터링 수단에서 출력된 병렬 데이터 신호를 이용하여 다중경로 위상,진폭 변화의 검출 및 복조하는 복조 수단을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 필터링 수단은 N개의 병렬 데이터 신호를 정합 필터링한 후, 터너리(Ternary) 코드를 이용하여 프리앰블 구간의 데이터 신호를 출력하고 확산 코드를 이용하여 헤더 및 페이로드 구간의 데이터 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 복조 수단은 상기 출력된 신호의 채널을 동기화하고, 병렬 데이터 신호의 각 비트 스트림에 대해 최초의 큰 값을 검출한 후, 그 값의 위치부터 소정의 샘플 개수만큼 입력받아 다중경로의 위상 및 진폭변화를 산출하는 것이 바 람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치는, 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 샘플링하는 아날로그/디지털 컨버터와; 상기 아날로그/디지털 컨버터에 입력되는 직렬 데이터를 M : N의 병렬 데이터로 전환하는 직렬/병렬 컨버터와; 상기 N개의 병렬 데이터를 정합 필터링하는 정합필터뱅크부와; 상기 정합필터뱅크부의 출력을 터너리 코드와 상호상관하여 출력하는 상호상관기뱅크부와; 상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 터너리 코드의 시작 경계를 검출하는 프리앰블 경계검출부와; 상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 다중경로 위상 및 진폭변화를 산출하는 다중경로 프로파일 산출기와; 상기 정합필터뱅크부의 출력을 입력받아 확산코드를 이용하여 역확산하는 역확산부와; 상기 역확산된 값을 입력받아 펄스의 위치와 위상을 결정하는 데이터 복조부를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 상호상관기뱅크부 또는 상기 역확산부로부터 출력된 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 신호의 위상 및 시간을 동기화하는 동기부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 직렬/병렬 컨버터는 상기 아날로그/디지털 컨버터로부터 출력되는 직렬 데이터를 1:N으로 병렬화시켜 N배 만큼 클럭 속도를 낮추어 N개의 데이터를 동시에 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신방법은, 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와; 상기 변 환된 디지털 신호를 M:N의 병렬 데이터 신호로 변환하는 단계와; 상기 변환된 병렬 데이터 신호의 신호대잡음비를 정합 필터링하는 단계와; 상기 정합 필터링된 병렬 데이터 신호에서 터너리 코드를 이용하여 프리앰블 구간의 데이터를 출력하고, 확산 코드를 이용하여 헤더 및 페이로드 구간의 데이터를 출력하는 단계와; 상기 프리앰블 구간의 데이터는 소정 임계값을 넘는 최초 최대값을 검출한 후, 최초 최대값 이후의 평균치를 산출하고, 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터는 복조하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 프리앰블 구간의 데이터 출력 및 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터 출력에서 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 위상 및 시간 동기를 보상하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신 장치 및 그 방법은, 병렬 구조의 낮은 시스템 클럭을 사용함으로써 저전력화가 가능하고 정밀한 신호 획득 및 동기를 맞출 수 있으며, 채널 변경에 따른 수신장치의 변경없이 기저대역의 신호를 수신할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치는, 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 샘플링하는 아날로그/디지털 컨버터(Analog-to-Digital Converter: ADC)(200)와; 상기 아날로그/디지털 컨버터(200)에 입력되는 직렬 데이터를 M : N(정합필터뱅크부(202)의 입력대 출력비가 M:N, 예컨대 도 1에서는 M=1인 경우가 도시됨)의 병렬 데이터로 전환하는 직렬/병렬 컨버터(Serial-to-Parallel converter: S/P)(201)와; 상기 N개의 병렬 데이터를 정합 필터링하는 정합필터뱅크부(202)와; 상기 정합필터뱅크부(202)의 출력을 터너리 코드와 상호상관하여 출력하는 상호상관기뱅크부(203)와; 상기 상호상관기뱅크부(203)에서 출력된 신호를 입력받아 터너리 코드의 시작 경계를 검출하는 프리앰블 경계검출부(204)와; 상기 상호상관기뱅크부(203)에서 출력된 신호를 입력받아 다중경로 위상 및 진폭변화를 산출하는 다중경로 프로파일 산출기(208)와; 상기 정합필터뱅크부(203)의 출력을 입력받아 확산코드를 이용하여 역확산하는 역확산부(206)와; 상기 역확산된 값을 입력받아 펄스의 위치와 위상을 결정하는 데이터 복조부(207)와; 상기 상호상관기뱅크부(203) 또는 상기 역확산부(206)로부터 출력된 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 신호의 위상 및 시간을 동기화하는 동기부(205)를 포함하여 구성된다.
아날로그/디지털 컨버터(200)는 1 개 이상의 M개를 구비하여(도 1에서는 M=1인 경우가 예로 도시됨), 기저대역의 펄스기반 UWB 신호를 M 개로 샘플링하는 것으로서, 통상적으로 UWB 신호 주파수 대역폭의 두 배 이상에 해당되는 만큼 샘플링한다. 또한, 두 배 이상이 되지 않더라도 효과적인 알고리즘을 사용하여 데이터를 복원해 낼 수도 있다.
따라서, 아날로그 신호는 모두 디지털 신호처리되므로 주파수 대역폭이 변경되지 않는 채널(Low-band 또는 High-band)에 대해 어떤 채널을 사용하여도 수신장치를 변경하지 않고 사용될 수 있다.
도 3은 IEEE 802.15.4a 초광대역 채널 운용을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 4, 7, 11, 15번을 제외한 채널은 모두 주파수 대역폭이 동일하므로 어떤 채널을 사용하더라도 기저대역 수신장치는 변하지 않는다.
직렬/병렬 컨버터(201)는 아날로그/디지털 컨버터(201)로부터 출력되는 직렬 데이터를 M:N(도 1에서는 M=1인 경우가 예로 도시됨)으로 병렬화시켜 초광대역 무선 시스템의 수신기 동작 클럭을 아날로그/디지털 컨버터 클럭에 비해 N배 만큼 클럭 속도를 낮추어 N개의 데이터를 동시에 출력한다.
정합필터뱅크부(202)는 N개의 정합필터(Matched filter)로 구성되어 있으며 신호의 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio: SNR)를 최대로 해주기 위해 사용되는 필터로써 이는 동시에 N개의 정합필터 출력을 낼 수 있다. 여기서, 각각의 정합필터에서는 아날로그/디지털 컨버터(200) 샘플링 속도에 대해 N배로 낮추어져 필터링되나 N개의 병렬 정합필터 데이터 출력값은 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도로 필터링이 이루어진다. 이때, 정합필터의 계수는 초광대역 무선시스템의 송신장치에서 사용한 펄스의 계수와 동일하며 IEEE 802.15.4a에서는 기준 펄스로 Root-Raised Cosine(RRC) 펄스를 사용하고 있다.
상호상관기뱅크부(203)는 정합필터뱅크부(202)로부터 출력되는 병렬의 N개 데이터를 계수가 터너리(Ternary) 코드로 이루어져 있는 필터에 순차적으로 인가하여 N개의 상호상관값을 동시에 출력한다. 즉, {1,-1,0}으로 이루어져 있는 터너리(Ternary) 코드와 상호상관(Correlation) 시키기 위한 것으로 N개의 상호상관기가 병렬로 구성되어 있어 동시에 N개의 상호상관 출력을 낼 수 있다. 여기서, 각각의 상호상관기의 병렬 데이터 출력값은 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도와 같이 필터링이 이루어진다.
도 4는 터너리(Ternary) 코드와 상호상관기 출력 특성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 터너리 코드(400)는 IEEE 802.15.4a에서 정의된 터너리(Ternary) 코드 집합이며, 길이는 31이고 0이 15개, 0이 아닌 1 또는 -1이 16개로 구성되어 있다. 여기서, 터너리(Ternary) 코드가 UWB 프레임에서 1 프리앰블 심볼이다. 이때, 터너리(Ternary) 코드(400)는 자기 자신의 코드와 상호상관(Autocorrelation)을 시켰을 때, (401)에서 일치할 때만 최대값을 가지고 일치하지 않으면 0의 값을 가진다.
프리앰블 경계검출부(204)는 상호상관기뱅크부(203)의 N개 출력으로부터 임의의 임계치(Threshold)를 넘는 최초의 최대값을 찾아 N 패스 중 몇 번째 패스인지를 검출하여 프리앰블의 경계를 찾게 된다. 이때, 프리앰블의 경계를 찾게 되면 프리앰블을 구성하고 있는 칩(Chip)의 개수와 헤더 및 데이터 구간을 구성하고 있는 칩의 개수가 정해져 있으므로 SFD 경계, 헤더 경계, 데이터 페이로드 경계가 찾아지게 된다. 즉, 타이밍 동기(Timing synchronization)가 이루어진다.
다중경로 프로파일 산출기(208)는 프리앰블 경계 즉 상호상관기뱅크부(203) 의 출력에서 임의의 임계치를 넘는 처음 큰 값이 찾아지면, 그 이후의 상호상관기뱅크부(203)의 출력값은 다중경로 프로파일이 되므로 이를 평균 등을 취하여 구한다.
보다 상세하게는, 도 5는 USB 패킷의 터너리 코드와 수신신호의 상관관계의 결과로 얻어지는 채널 프로파일을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다중경로 채널 환경(IEEE 802.15.4a 채널모델 1번)에서 수신된 신호를 바탕으로 상호상관기뱅크부의 출력을 보여주는 것으로 임계값을 넘은 처음 큰 값(First Peak)이 프리앰블의 경계를 검출한 것이고, 그 이후의 값은 다중경로 프로파일에 해당한다. 이 다중경로 프로파일은 IEEE 802.15.4a 표준의 주요 목적 중 하나인 거리추정에 사용될 수 있고 다중경로 에너지를 모으기 위해 역확산부(206)에서도 사용될 수 있다.
역확산부(Despreader)(206)는 시간 도약(Time-hopping) 위치를 고려하여 확산코드를 곱하는 필터로 구성되어 있으며, IEEE 802.15.4a UWB 시스템에서 낮은 전력 특성을 가지는 대신 확산이득을 가질 수 있도록 설계되어 있어, 확산코드를 이용하여 역확산 시켜 데이터 검출이 용이하도록 하고 있다. 펄스의 정점에 해당하는 프롬프트(Prompt) 샘플 및 앞(Early)과 뒤(Late)에 해당하는 역확산 출력값을 구하여 이를 동기부(205)에 인가하여 헤더 및 페이로드 구간에서도 위상 및 타이밍 추적이 이루어질 수 있도록 한다.
동기부(205)는 상호상관기뱅크부(203) 또는 역확산부(206)로부터의 출력값 중 프롬프트(Prompt) 패스, 이전(Early) 패스, 이후(Late) 패스에 해당하는 값을 입력받아 송수신기간 클럭옵셋으로 인해 발생하는 시간오차를 추적하는 시간동기부와, 프롬프트(Prompt) 출력값의 위상을 추적하여 보상해 주는 위상동기부로 구성된다.
보다 상세하게는, 프리앰블 경계검출부(204)에서 이루어진 시간 동기가 시간이 지남에 따라 즉 UWB 프레임을 수신함에 따라 위상이 변화하고 송수신기간의 클럭 옵셋으로 타이밍 동기가 틀어질 수 있으므로 이를 추적해 나가기 위해 필요하다.
이때, 타이밍 동기를 추적해 나가기 위해서는 처음에 프리앰블 경계검출부(204)에서 찾은 패스(Prompt)와 한 샘플이전의 패스(Early)와 한 샘플이후의 패스(Late)를 인가하여 시간이 지남에 따라 그 크기가 어떻게 변화하는지를 살펴 상호상관기값의 출력을 샘플단위로 조절하여 항상 프롬프트(Prompt)가 UWB 펄스의 정점이 되도록 한다.
또한, 변조방식에서 BPSK도 사용이 되고 있으므로 위상변화도 추적해 나가야 하는데 상호상관기 출력으로부터 보상할 수 있다. 한 예로써 프롬프트(Prompt) 샘플의 위상을 구한 후 그 다음 프롬프트(Prompt) 샘플의 위상을 예측하여 보상해 주는 방법이 사용될 수 있다.
데이터 복조부(207)는 BPM+BPSK로 변조된 신호를 역확산부 출력을 이용하여 데이터를 복조한다. 이때, 복조된 데이터는 비터비 디코더 및 RS 디코더 등과 같은 채널 디코더에 인가되어 후속 처리된다.
또한, 도 6은 본 발명의 초광대역 무선시스템의 수신방법에 대한 순서도이 다. 도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다(S601). 즉, 아날로그 신호는 모두 디지털 신호처리되므로 주파수 대역폭이 변경되지 않는 채널(Low-band 또는 High-band)에 대해 어떤 채널을 사용하여도 수신장치를 변경하지 않고 사용될 수 있다.
그리고, 상기 변환된 디지털 신호를 M:N의 병렬 데이터 신호로 변환한다(S602). 즉, 직렬 데이터를 M:N으로 병렬화시켜 초광대역 무선 시스템의 수신기 동작 클럭을 아날로그/디지털 컨버터 클럭에 비해 N배 만큼 클럭 속도를 낮추어 N개의 데이터를 동시에 출력한다.
그 다음, 상기 변환된 병렬 데이터 신호의 신호대잡음비를 정합 필터링한다(S603). 즉, 출력된 병렬 데이터 신호의 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio: SNR)를 최대로 해주기 위해 사용되는 필터로써 이는 동시에 N개의 정합필터 출력을 낼 수 있다. 여기서, 각각의 정합필터에서는 아날로그/디지털 컨버터 샘플링 속도에 대해 N배로 낮추어져 필터링되나 N개의 병렬 정합필터 데이터 출력값은 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도로 필터링이 이루어진다. 이때, 정합필터의 계수는 초광대역 무선시스템의 송신장치에서 사용한 펄스의 계수와 동일하며 IEEE 802.15.4a에서는 기준 펄스로 Root-Raised Cosine(RRC) 펄스를 사용하고 있다.
이어서, 상기 정합 필터링된 병렬 데이터 신호에서 터너리 코드를 이용하여 프리앰블 구간의 데이터를 출력하고, 확산 코드를 이용하여 헤더 및 페이로드 구간의 데이터를 출력한다(S604).
보다 상세하게는, 프리앰블 구간 데이터는 터너리(Ternary) 코드로 이루어져 있는 필터에 순차적으로 인가하여 N개의 상호상관값을 동시에 출력한다. 즉, {1,-1,0}으로 이루어져 있는 터너리(Ternary) 코드와 상호상관(Correlation) 시키기 위한 것으로 N개의 상호상관기가 병렬로 구성되어 있어 동시에 N개의 상호상관 출력을 낼 수 있다. 여기서, 각각의 상호상관기의 병렬 데이터 출력값은 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도와 같이 필터링이 이루어진다.
또한, 헤더 및 페이로드 구간의 데이터는 시간 도약(Time-hopping) 위치를 고려하여 확산코드를 이용하여 역확산 시켜 데이터 검출이 용이하도록 하고 있다. 이때, 펄스의 정점에 해당하는 프롬프트(Prompt) 샘플 및 앞(Early)과 뒤(Late)에 해당하는 역확산 출력값을 구하여 이를 동기부(205)에 인가하여 헤더 및 페이로드 구간에서도 위상 및 타이밍 추적이 이루어질 수 있도록 한다.
그리고, 상기 프리앰블 구간의 데이터는 소정 임계값을 넘는 최초 최대값을 검출한 후, 최초 최대값 이후의 평균치를 산출하고, 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터는 복조한다(S605).
보다 상세하게는, 상기 N개의 출력으로부터 임의의 임계치(Threshold)를 넘는 최초의 최대값을 찾아 N 패스 중 몇 번째 패스인지를 검출하여 프리앰블의 경계를 찾게 된다. 이때, 프리앰블의 경계를 찾게 되면 프리앰블을 구성하고 있는 칩(Chip)의 개수와 헤더 및 데이터 구간을 구성하고 있는 칩의 개수가 정해져 있으므로 SFD 경계, 헤더 경계, 데이터 페이로드 경계가 찾아지게 된다. 여기서, 프리앰블 경계가 찾아지면, 그 이후의 출력값은 다중경로 프로파일이 되므로 이를 평균 등을 취하여 구한다. 이때, 상기 산출된 평균치를 이용하여 거리 추정에 사용될 수 있다.
이어서, 상기 프리앰블 구간의 데이터 출력 및 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터 출력에서 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 위상 및 시간 동기를 보상한다(S606).
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 실시 예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 IEEE 802.15.4a 펄스 방식의 UWB 프레임을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 초광대역 무선시스템의 수신장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 IEEE 802.15.4a 초광대역 채널 운용을 도시한 도면.
도 4는 터너리(Ternary) 코드와 상호상관기 출력 특성을 도시한 도면.
도 5는 USB 패킷의 터너리 코드와 수신신호의 상관관계의 결과로 얻어지는 채널 프로파일을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 초광대역 무선시스템의 수신방법에 대한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 --- 아날로그/디지털 컨버터
201 --- 직렬/병렬 컨버터
202 --- 정합필터뱅크부
203 --- 상호상관기뱅크부
204 --- 프리앰블 경계검출부
205 --- 동기부
206 --- 역확산부
207 --- 데이터 복조부
208 --- 다중 경로 프로파일 산출기
Claims (18)
- 펄스 방식의 초광대역 무선 시스템의 수신 장치에 있어서,아날로그 신호를 디지털 신호의 펄스 신호로 변환한 후 직렬 데이터 신호를 N개의 병렬 데이터 신호로 샘플링하여 출력하는 직병렬 컨버터와;상기 직병렬 컨버터에서 출력된 N개의 병렬 데이터 신호 필터링하는 필터링 수단과;상기 필터링 수단에서 출력된 병렬 데이터 신호에서 프리앰블 구간과 헤더 및 페이로드 구간의 경계를 검출하고, 다중경로 위상,진폭 변화의 검출 및 복조하는 복조 수단을 포함하는 초광대역 무선 시스템의 수신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 필터링 수단이 N개의 병렬 데이터 신호를 정합 필터링한 후, 터너리(Ternary) 코드를 이용하여 상기 프리앰블 구간의 데이터 신호를 출력하고 확산 코드를 이용하여 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선 시스템의 수신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복조 수단은 상기 출력된 신호의 채널을 동기화하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선 시스템의 수신장치.
- 제 1항에 있어서,상기 복조 수단은 병렬 데이터 신호의 각 비트 스트림에 대해 최초의 큰 값을 검출한 후, 그 값의 위치부터 소정의 샘플 개수만큼 입력받아 다중경로의 위상 및 진폭변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선 시스템의 수신장치.
- 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 샘플링하는 아날로그/디지털 컨버터와;상기 아날로그/디지털 컨버터에 입력되는 직렬 데이터를 M : N의 병렬 데이터로 전환하는 직렬/병렬 컨버터와;상기 N개의 병렬 데이터를 정합 필터링하는 정합필터뱅크부와;상기 정합필터뱅크부의 출력을 터너리 코드와 상호상관하여 출력하는 상호상관기뱅크부와;상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 터너리 코드의 시작 경계를 검출하는 프리앰블 경계검출부와;상기 상호상관기뱅크부에서 출력된 신호를 입력받아 다중경로 위상 및 진폭변화를 산출하는 다중경로 프로파일 산출기와;상기 정합필터뱅크부의 출력을 입력받아 확산코드를 이용하여 역확산하는 역확산부와;상기 역확산된 값을 입력받아 펄스의 위치와 위상을 결정하는 데이터 복조부를 포함하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 5항에 있어서,상기 아날로그/디지털 컨버터는 1 개 이상으로 구비되어 M 개의 펄스 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서,상기 상호상관기뱅크부 또는 상기 역확산부로부터 출력된 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 신호의 위상 및 시간을 동기화하는 동기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 동기부는,상기 상호상관기뱅크부 또는 상기 역확산부로부터의 출력값 중 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스에 해당하는 값을 입력받아 송수신기간 클럭 옵셋으로 인해 발생하는 시간 오차를 추적하는 시간 동기부와,상기 프롬프트 출력값의 위상을 추적하여 위상차를 보상하는 위상동기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 직렬/병렬 컨버터는,상기 아날로그/디지털 컨버터로부터 출력되는 직렬 데이터를 M:N으로 병렬화 시켜 N배 만큼 클럭 속도를 낮추어 N개의 데이터를 동시에 출력하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 정합필터뱅크부는,필터의 계수가 N개의 정합필터로 구성이 되어 있으며 N개의 정합필터로부터 동시에 상기 아날로그/디지털 컨버터 샘플링 속도에 대해 N배로 낮추어져 필터링되고, N개의 병렬 정합필터 데이터 출력값은 아날로그/디지털 컨버터의 샘플링 속도로 필터링되는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 상호상관기뱅크부는,상기 정합필터뱅크부로부터 출력되는 병렬의 N개 데이터를 터너리(Ternary) 코드 필터에 순차적으로 인가하여 N개의 상호상관값을 동시에 출력하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 프리앰블 경계검출부는,상기 상호상관기뱅크부로부터 입력되는 병렬의 N개 데이터 중에서 소정의 임계치를 넘는 최초의 큰 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 다중경로 프로파일 산출기는,상기 프리앰블 경계검출부에서 최초의 큰 값을 검출한 후, 그 값의 위치부터 상기 상호상관기뱅크부의 출력을 소정의 샘플 개수만큼 입력받아 다중경로의 위상 및 진폭변화를 산출하는 것을 특징으로 하는 펄스방식 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 제 6항에 있어서, 상기 데이터 복조부는,상기 역확산부의 출력을 입력받아 펄스의 위치가 심볼구간의 앞부분에 위치하는지 뒷부분에 위치하는지를 판단하여 0 또는 1의 데이터를 복조하고, 펄스의 위상이 +인지 - 인지를 판단하여 0 또는 1의 데이터를 복조하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신장치.
- 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계와;상기 변환된 디지털 신호를 M:N의 병렬 데이터 신호로 변환하는 단계와;상기 변환된 병렬 데이터 신호의 신호대잡음비를 정합 필터링하는 단계와;상기 정합 필터링된 병렬 데이터 신호에서 터너리 코드를 이용하여 프리앰블 구간의 데이터를 출력하고, 확산 코드를 이용하여 헤더 및 페이로드 구간의 데이터를 출력하는 단계와;상기 프리앰블 구간의 데이터는 소정 임계값을 넘는 최초 최대값을 검출한 후, 최초 최대값 이후의 평균치를 산출하고, 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터는 복조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신방 법.
- 제 15항에 있어서,상기 프리앰블 구간의 데이터 출력 및 상기 헤더 및 페이로드 구간의 데이터 출력에서 프롬프트 패스 샘플, 한 샘플 이전의 패스 및 한 샘플 이후의 패스를 입력받아 위상 및 시간 동기를 보상하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 검출된 소정 임계값을 넘는 최초 최대값은,상기 프리앰블의 경계를 검출하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신방법.
- 제 15항에 있어서, 상기 프리앰블 구간의 데이터는 소정 임계값을 넘는 최초 최대값을 검출한 후, 최초 최대값 이후의 평균치를 산출하는 단계에서,상기 산출된 평균치를 이용하여 거리 추정에 사용되는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선시스템의 수신방법.
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