KR101358902B1

KR101358902B1 - Data communication, Distance measuring and Location tracking using TDC-Multi Pulse Position Modulation

Info

Publication number: KR101358902B1
Application number: KR1020120068190A
Authority: KR
Inventors: 김태욱
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-02-06
Also published as: KR20140000824A

Abstract

TDC-다중 PPM 방식의 고속 데이터 통신이 제공된다. TDC를 이용하여 PPM 방식으로 인코딩된 데이터 펄스의 위치가 정밀하게 측정된다. High speed data communication in a TDC-multiple PPM scheme is provided. Using the TDC, the position of the data pulse encoded by the PPM method is precisely measured.

Description

Data communication, distance measuring and location tracking using TDC-Multi Pulse Position Modulation

본 발명의 실시 예는 무선통신에 관련된 것으로서, 좀더 상세하게는 시간디지털변환기-다중 PPM을 이용한 데이터 통신, 거리측정, 위치추적에 관련된 것이다.An embodiment of the present invention relates to wireless communication, and more particularly, to data communication, distance measurement, and location tracking using a time digital converter-multiple PPM.

차세대 무선통신기술 가운데 하나로 UWB가 주목을 받고 있다. UWB는 초고속 무선통신과 저출력, 그리고 효율적 주파수 활용 등의 장점을 바탕으로 앞으로 유비쿼커터스 시대를 구축하는 데 있어 큰 축으로 자리매김할 것으로 보인다. UWB는 생활 속에서의 근거리 초고속 무선통신의 활용가능성을 제시하고 있어 산업계에서 특히 주목을 받고 있는 분야이기도 하다.UWB is attracting attention as one of the next generation wireless communication technologies. UWB is expected to establish itself as a major axis in establishing the ubiquitous era based on the advantages of high-speed wireless communication, low power, and efficient frequency utilization. UWB is an area of particular interest in the industry because it suggests the possibility of using high-speed wireless communication in short distances in daily life.

UWB는 1ns 이하의 극히 짧은 펄스를 사용하여 통신을 한다. 펄스를 이용해 정보를 보내기 위해서 기본 펄스에 변조를 가해야 한다. 변조방식으로, 주어진 시간 간격 내에서 임펄스 신호를 보내거나 보내지 않는 방법의 온-오프 키(on-off keying) 방식이 있다. 온-오프 키 방식은 동기화 펄스를 보내고 동기화 펄스 다음에 임펄스 신호를 보내면 '1', 보내지 않으면 '0'으로 인식하는 통신 방식이다. 이러한 통신 방식은 데이터 속도가 그다지 높지 않다. 즉 이 같은 온-오프 키 방식의 경우 UWB 신호가 보내지는 주기인 PRF(Pulse Repetition Frequency) 정도의 데이터율(data rate)을 가진다. UWB uses very short pulses of less than 1ns. In order to send information using pulses, we must modulate the basic pulses. As a modulation method, there is an on-off keying method of sending or not sending an impulse signal within a given time interval. The on-off key method is a communication method that recognizes '1' when sending a synchronization pulse and an impulse signal after the synchronization pulse, and '0' when not sending. This communication method does not have a very high data rate. That is, such an on-off key type has a data rate of about pulse repetition frequency (PRF), which is a period in which a UWB signal is sent.

본 발명의 일 실시 예는 높은 데이터율의 UWB 통신을 제공한다.One embodiment of the present invention provides high data rate UWB communication.

본 발명의 다른 실시 예는 높은 데이터율의 통신과 함께 거리측정/위치추적을 함께 제공하는 UWB 통신을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides UWB communication that provides distance measurement / location tracking together with high data rate communication.

본 발명의 일 실시 예에 따른 통신장치는, PPM 신호를 수신하여 데이터 신호에 대응하는 데이터 펄스신호의 시간적 위치를 검출하는 통신장치로서, 상기 통신장치는 기준 펄스신호로부터 상기 데이터 펄스신호의 시간적 위치를 TDC를 사용하여 측정하는 TDC-PPM 복조기를 포함한다.A communication apparatus according to an embodiment of the present invention is a communication apparatus for receiving a PPM signal and detecting a temporal position of a data pulse signal corresponding to a data signal, wherein the communication apparatus is a temporal position of the data pulse signal from a reference pulse signal. It includes a TDC-PPM demodulator to measure using a TDC.

본 발명의 일 실시 예에 따른 통신방법은 Ts 주기로 전송되는 기준 펄스신호로부터 전송할 데이터 신호에 대응하는 시간적 위치에 데이터 펄스신호를 위치시켜 전송하는 PPM 방식으로 전송된 신호를 복조하는 데이터 복조 단계를 포함하는 통신 방법으로서, 상기 데이터 복조 단계는 상기 기준 펄스신호로부터 상기 데이터 펄스신호의 시간적 위치를 TDC를 사용하여 측정한다.The communication method according to an embodiment of the present invention includes a data demodulating step of demodulating a signal transmitted in a PPM method of positioning and transmitting a data pulse signal at a temporal position corresponding to a data signal to be transmitted from a reference pulse signal transmitted in a Ts period. In the communication method, the data demodulation step measures the temporal position of the data pulse signal from the reference pulse signal using a TDC.

본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 PPM 방법으로, 상기 다중 PPM 방법은 기준 펄스신호 및 상기 기준 펄스신호로부터 송신할 데이터 신호에 대응하는 지연시간을 갖는 단일 IR-UWB 신호를 전송하며, 상기 기준 펄스신호는 Ts 주기로 전송되고, 상기 단일 IR-UWB 신호는 상기 기준 펄스신호로와 다음 기준 펄스신호 사이에 상기 송신할 데이터 신호에 대응하는 시간적 위치를 가진다.In the multiple PPM method according to an embodiment of the present invention, the multiple PPM method transmits a single IR-UWB signal having a delay time corresponding to a reference pulse signal and a data signal to be transmitted from the reference pulse signal, and the reference pulse The signal is transmitted in a Ts period, and the single IR-UWB signal has a temporal position corresponding to the data signal to be transmitted between the reference pulse signal and the next reference pulse signal.

본 발명의 일 실시 예에 따른 IR-UWB 통신 장치는, IR-UWB 신호를 사용하여 펄스폭변조 한 신호를 수신하고 TDC를 사용하여 복조하는 TDC 복조기; 그리고, 대상객체의 거리를 TDC를 사용하여 측정하는 거리측정기를 포함한다.An IR-UWB communication apparatus according to an embodiment of the present invention includes a TDC demodulator for receiving a pulse width modulated signal using an IR-UWB signal and demodulating using a TDC; And, it includes a distance meter for measuring the distance of the target object using the TDC.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 높은 데이터율의 통신이 가능하다.According to one embodiment of the present invention, high data rate communication is possible.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 높은 데이터율의 통신 및 거리측정이 동시에 가능하다.According to one embodiment of the present invention, high data rate communication and distance measurement are possible at the same time.

도 1 및 도 2는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상에 따른 인코딩/디코딩을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및/또는 거리측정 및/또는 위치추적의 송신부를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및/또는 거리측정 및/또는 위치추적의 수신부를 개략적으로 도시이다.
도 6은 도 5의 수신부에 대해서 더 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 통신을 위한 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및 거리측정 및/또는 위치추적의 수신부를 개략적으로 도시이다.
도 9는 도 8의 수신부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 거리측정을 위한 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 동기화 펄스신호를 사용하여 거리를 측정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 12는 데이터 통신을 위한 수신부의 각 구성에서 생성되는 신호의 파형을 개략적으로 도시한다.
도 13 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 시간디지털변환기를 설명하기 위한 도면이다.1 and 2 are views for explaining the technical idea of the present invention.
3 is a diagram for describing encoding / decoding according to the technical spirit of the present invention.
FIG. 4 schematically illustrates a data communication and / or distance measurement and / or location transmitter using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of a receiver for data communication and / or distance measurement and / or location tracking using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining the receiver of FIG. 5 in more detail.
7 is a diagram for describing a method of generating a TDC start signal and a TDC stop signal for data communication according to an exemplary embodiment.
8 is a schematic view of a receiver for data communication and distance measurement and / or location tracking using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining in detail the receiving unit of FIG.
FIG. 10 is a diagram for describing a method of generating a TDC start signal and a TDC stop signal for distance measurement according to an exemplary embodiment.
11 is a view for explaining a method of measuring distance using a synchronization pulse signal.
12 schematically shows waveforms of signals generated in respective components of a receiver for data communication.
13 to 19 illustrate a time digital converter according to various embodiments of the present disclosure.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Other advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. Although not defined, all terms (including technical or scientific terms) used herein have the same meaning as commonly accepted by the generic art in the prior art to which this invention belongs. Terms defined by generic dictionaries may be interpreted to have the same meaning as in the related art and / or in the text of this application, and may be conceptualized or overly formalized, even if not expressly defined herein I will not. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한 '구비한단', '갖는다' 등도 이와 동일하게 해설되어야 한다.In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms' comprise 'and / or various forms of use of the verb include, for example,' including, '' including, '' including, '' including, Steps, operations, and / or elements do not preclude the presence or addition of one or more other compositions, components, components, steps, operations, and / or components. In addition, 'possessed', 'possessed', etc. should be commented in the same way.

본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.The term 'and / or' as used herein refers to each of the listed configurations or various combinations thereof.

한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만, '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기' '~블록', '~모듈'로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기' '~블록', '~모듈'로 더 분리될 수 있다.The terms 'to', 'to', 'block', 'module' and the like used in the entire specification may mean a unit for processing at least one function or operation. For example, a hardware component, such as a software, FPGA, or ASIC. However, '~', '~', '~ block', '~ module' are not meant to be limited to software or hardware. 'To', 'to', 'to block', 'to module', etc. may be configured to be addressable storage media and configured to play one or more processors. Thus, by way of example, '~', '~', '~', 'blocks', 'modules' and the like are intended to refer to a component such as software components, object-oriented software components, class components, Microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and the like, as well as components, Variables. The functions provided in the components and in the '~', '~', '~', and '~' Module ', or may be further separated from the additional components by' ~ ',' ~ ',' block ', or' module '.

또 본 명세서에서 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등이 다른 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등에 연결된다는 것은 직접적인 연결뿐만 아니라 제3의 '~부', '~기' '~블록', '~모듈'를 매개로 한 간접적인 연결도 가리킨다. Also, in the present specification, 'to', 'to', 'to block', 'to module' and the like are connected to other 'to', 'to', ' But also refers to an indirect connection through the third '~', '~', '~ block', or '~ module'.

또 본 명세서에서 사용된 제1, 제2 등의 용어는 단지 어느 특정 '~부', '~기' '~블록', '~모듈' 등을 다른 '~부', '~기' '~블록', '~모듈'와 구별하기 위한 것으로서, 어느 실시 예의 '제1 ~ 기'가 다른 실시 예에서는 '제2 ~ 기'로 언급될 수 있다.
It is also to be understood that the terms first, second, etc. used in this specification are intended to encompass only certain specific portions, such as ",", " Block 'and' module ', and the' first period 'to' first period 'in any embodiment may be referred to as' second period' in another embodiment.

본 발명의 기술적 사상은 UWB와 TDC(시간디지털변환기)를 이용한 데이터 통신 및/또는 거리측정 및/또는 위치추적에 대한 것이다. 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 기준신호의 한 주기 내의 다양한 시간적 위치에 (기준신호에 대해서 그 한 주기 내에 대응하는 시간 이내의 다양한 시간차를 두고) UWB 신호(예를 들어 IR-UWB 신호)를 송신하고 TDC를 이용하여 기준신호에 대한 UWB 신호의 시간적 위치를 정밀하게 재어 신호를 복조한다. 즉, 기준신호의 한 주기 내에 위치한 UWB 신호의 시간적 위치를 TDC를 이용하여 정밀하게 측정함으로써 UWB 신호 위치에 대응하여 신호를 복조할 수 있다. 이로써 높은 데이터율의 통신을 구현할 수 있다.The technical idea of the present invention relates to data communication and / or distance measurement and / or location tracking using UWB and TDC (Time Digital Converter). According to the technical idea of the present invention, a UWB signal (for example, an IR-UWB signal) is transmitted at various time positions within a period of a reference signal (with various time differences within a corresponding time within a period with respect to the reference signal). And demodulate the signal by precisely measuring the temporal position of the UWB signal with respect to the reference signal using the TDC. That is, by precisely measuring the temporal position of the UWB signal located within one period of the reference signal using the TDC, the signal can be demodulated corresponding to the position of the UWB signal. This enables high data rate communication.

본 발명의 기술적 사상에 따르면 기준신호의 지연시간을 이용하여 거리를 정밀하게 측정할 수 있어 데이터 통신과 거리측정 및/또는 위치추적을 동시에 구현할 수 있다.According to the technical idea of the present invention, the distance can be precisely measured by using the delay time of the reference signal, so that data communication, distance measurement, and / or location tracking can be simultaneously performed.

예를 들어 도 1에 도시된 바와 같이, 기준신호의 주기인 PRF(pulse repetition frequency)를 100MHz (10ns)라 하고 UWB 신호를 10bit로 인코딩할 경우, 데이터율은 100x10⁶ x 10= 1Gbps 로서, 1Gbps 급의 데이터 통신이 가능하다. UWB 신호가 5ps 의 간격이면 10bit로 인코딩할 경우 UWB 신호의 총 길이는 3ns 정도가 되나, 이는 기준신호의 주기 10ns의 단지 1/2밖에 되지 않는다. 따라서, 예를 들어 5ps의 해상도를 가지는 TDC를 사용하여 복조가 가능하다.For example, as shown in FIG. 1, when the pulse repetition frequency (PRF), which is a reference signal, is 100 MHz (10 ns) and the UWB signal is encoded in 10 bits, the data rate is 100x10 ⁶ x 10. As = 1Gbps, 1Gbps data communication is possible. If the UWB signal is spaced at 5 ps and encoded in 10 bits, the total length of the UWB signal is about 3 ns, but it is only half of the 10 ns period of the reference signal. Thus, for example, demodulation is possible using a TDC having a resolution of 5 ps.

한편, 도 1에서, UWB 신호가 2¹⁰ 개일 경우, UWB 신호의 총 길이가 기준신호 주기에 못 미치므로, UWB 신호를 2¹¹개까지 늘릴 수 있으며, 이 경우에는 11bit로 인코딩이 가능하여 1.1Gbps 급 통신이 가능하다.
Meanwhile, in FIG. 1, when the number of UWB signals is 2 ¹⁰ , since the total length of the UWB signals is less than the reference signal period, the UWB signals can be increased to 2 ¹¹ , in this case, 11 bits can be encoded to be 1.1Gbps. Class communication is possible.

도 2는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the technical idea of the present invention.

기준신호 예를 들어 동기화 펄스신호(Sync_pulse) 신호 이후에 다양한 시간적 위치(다양한 시간 간격)에 UWB 신호 예를 들어 데이터 펄스신호(Data_pulse)가 나타날 수 있고, 그 시간적 위치를 TDC를 사용해 정밀하게 측정하여 데이터를 복원할 수 있다. 송신부는 입력 데이터 신호를 동기화 펄스 신호의 한 주기 내에 다양한 시간적 위치로 인코딩하고 수신부는 TDC를 이용하여 데이터 펄스신호의 시간적 위치를 측정하여 입력 데이터를 디코딩한다. After the reference signal, for example, the synchronization pulse signal (Sync_pulse) signal, UWB signal, for example, data pulse signal (Data_pulse) may appear at various time positions (various time intervals), and the time position is precisely measured by using a TDC. You can restore the data. The transmitter encodes the input data signal into various temporal positions within one period of the synchronization pulse signal, and the receiver decodes the input data by measuring the temporal position of the data pulse signal using the TDC.

구체적으로 동기화 펄스신호(Sync_pulse)를 TDC 시작신호(TDC_start)로 하고 입력 데이터가 실리는 펄스신호(Data_pulse)를 TDC 중단신호(TDC_stop)로 하여, 동기화 펄스신호(Sync_pulse)와 데이터 펄스신호(Data_pulse) 사이의 시간 간격을 정밀하게 특정한다.Specifically, the synchronization pulse signal Sync_pulse is used as the TDC start signal TDC_start, and the pulse signal Data_pulse on which the input data is loaded is used as the TDC stop signal TDC_stop, and the synchronization pulse signal Sync_pulse and the data pulse signal Data_pulse The time interval between them is precisely specified.

TDC의 해상도는 1ps 정도까지 높아졌으며, 동기화 펄스신호 한 주기 내에 1ps 간격을 두고 임펄스 신호의 인코딩이 가능하므로, 높은 데이터율을 달성할 수 있다.
The resolution of the TDC has been increased to about 1ps, and since the impulse signal can be encoded at intervals of 1ps within one period of the synchronization pulse signal, a high data rate can be achieved.

도 3은 본 발명의 기술적 사상에 따른 인코딩/디코딩을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 예시적으로 10bit 인코딩/디코딩을 도시한다. 즉, 동기화 펄스신호 한 주기 내에서 2¹⁰개의 시간적 위치 중에서 입력되는 데이터에 따라 그에 대응하는 시간적 위치에 하나의 데이터 임펄스 신호를 위치시켜 인코딩하고, 동기화 펄스신호로부터의 데이터 펄스신호의 위치(시간간격)를 측정하여 입력 데이터를 디코딩한다. 지연라인을 사용하여 입력되는 데이터에 대응하는 시간적 위치에 데이터 펄스신호를 시간적 위치시킬 수 있다.3 is a diagram for describing encoding / decoding according to the technical spirit of the present invention. 3 exemplarily shows 10bit encoding / decoding. That is, one data impulse signal is positioned and encoded according to the data input among 2 ¹⁰ temporal positions within one period of the synchronization pulse signal, and the position (time interval) of the data pulse signal from the synchronization pulse signal is obtained. ) To decode the input data. The delay line may be used to temporally position the data pulse signal at a temporal position corresponding to the input data.

예를 들어 시간적 위치 '1'의 데이터 임펄스 신호는 '0000000000'로 디코딩되고(입력 데이터 '0000000000'은 시간적 위치 '1'로 인코딩되고) 시간적 위치 '2'의 데이터 임펄스 신호는 '0000000001'로 디코딩되고(입력 데이터 '0000000001'은 시간적 위치 '2'로 인코딩되고), 시간적 위치 '3'의 데이터 임펄스 신호는 '0000000010'로 디코딩되고(입력 데이터 '0000000010'은 시간적 위치 '3'으로 인코딩되고), ..., 시간적 위치 2¹⁰ -1'의 데이터 임펄스 신호는 '1111111110'로 디코딩되고(입력 데이터 '1111111110'은 시간적 위치 '2¹⁰ -1'로 인코딩되고), 시간적 위치 '2ⁿ'의 데이터 임펄스 신호는 '1111111111'로 디코딩(입력 데이터 '1111111111'는 시간적 위치 '2ⁿ'로 인코딩)된다. For example, the data impulse signal at temporal position '1' is decoded to '0000000000' (the input data '0000000000' is encoded to temporal position '1') and the data impulse signal at temporal position '2' is decoded to '0000000001'. (The input data '0000000001' is encoded into the temporal position '2'), the data impulse signal of the temporal position '3' is decoded to '0000000010' (the input data '0000000010' is encoded into the temporal position '3') , ..., data impulse signal in temporal position 2 ¹⁰ -1 'is decoded to' 1111111110 '(input data' 1111111110 'is encoded in temporal position' 2 ¹⁰ -1 '), and in temporal position' 2 ⁿ ' The data impulse signal is decoded into '1111111111' (the input data '1111111111' is encoded into the temporal position '2 ⁿ ').

입력 데이터에 따른 인코딩은 다양하게 변경이 가능하다. 예를 들어 시간적 위치 '2ⁿ'에 또는 다른 위치에 데이터 '000000000'를 인코딩하고 시간적 위치 '1'에 또는 다른 시간적 위치에 데이터 '1111111111'를 인코딩할 수 있다. 입력되는 데이터 패턴이 예측가능한 경우 빈번하게 나타나는 데이터를 동기화 펄스신호에 가까운 곳에 예를 들어 도 3에서는 시간적 위치 '1'에 인코딩할 수 있으며, 이 경우 동기화 펄스신호와 데이터 펄스신호 사이의 간격이 좁아 TDC를 사용한 디코딩 시간을 줄일 수 있을 것이다. 마찬가지로 드물게 발생하는 데이터의 경우에는 가급적 동기화 펄스신호로부터 멀리 떨어진 시간적 위치에 데이터 펄스신호를 인코딩할 수 있다.
The encoding according to the input data can be variously changed. For example, data '000000000' may be encoded at the temporal position '2 ⁿ ' or at another position, and data '1111111111' may be encoded at the temporal position '1' or at another temporal position. In the case where the input data pattern is predictable, data frequently appearing may be encoded near the synchronization pulse signal, for example, at the temporal position '1' in FIG. 3. In this case, the interval between the synchronization pulse signal and the data pulse signal is narrow. Decoding time using TDC will be reduced. Similarly, in the case of rarely occurring data, the data pulse signal may be encoded at a temporal position away from the synchronization pulse signal.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및/또는 거리측정 및/또는 위치추적의 송신부를 개략적으로 도시한다. 본 실시 예는 높은 데이터율의 통신을 위해, 다중 PPM(Pulse Position Modulation) 변조 방식을 제안한다. FIG. 4 schematically illustrates a data communication and / or distance measurement and / or location transmitter using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention. This embodiment proposes a multiple pulse position modulation (PPM) modulation scheme for high data rate communication.

도 4를 참조하면, 다중 PPM 변조 방식의 송신부(100)는 변조기(110), 펄스 생성기(130) 및 파워 증폭기(6000)를 포함한다. 다중 PPM 변조기(110)는 입력되는 디지털 코드(예: '00,..., 11)를, 다중 펄스위치변조 방식을 사용하여, 동기화 펄스신호(Sync_pulse)(이해를 위해 빗금으로 표시함)로부터 디지털 코드에 대응하는 거리(d)를 두고 데이터 펄스신호(Data_pulse)를 위치시켜, 변조를 한다. 입력되는 디지털 코드에 따라서 동기화 펄스신호(Sync_pulse)로부터 데이터 펄스신호(Data_pulse)의 거리가 달라진다. 여기서, 동기화 펄스신호(Sync_pulse)로부터 데이터 펄스신호(Data_pulse)의 거리는 동기화 펄스신호(Sync_pulse)가 송신된 후 지연라인(delay line)을 사용하여 디지털 코드에 대응하여 동기화 펄스신호(Sync_pulse)로부터 데이터 펄스(Data_pulse)를 적절히 지연시키는 것에 의해서 구현될 수 있다. 지연라인은 예를 들어 특정 지연시간을 갖는 다수의 지연셀(delay cell)을 직렬로 연결하여 구현할 수 있다.Referring to FIG. 4, the transmitter 100 of the multiple PPM modulation scheme includes a modulator 110, a pulse generator 130, and a power amplifier 6000. The multiple PPM modulator 110 receives the input digital code (e.g. '00, ..., 11) from the synchronization pulse signal Sync_pulse (marked with a hatch for understanding) using the multiple pulse position modulation method. The data pulse signal Data_pulse is positioned at a distance d corresponding to the digital code and modulated. The distance of the data pulse signal Data_pulse from the synchronization pulse signal Sync_pulse varies according to the input digital code. Here, the distance of the data pulse signal Data_pulse from the synchronization pulse signal Sync_pulse is a data pulse from the synchronization pulse signal Sync_pulse in response to the digital code using a delay line after the synchronization pulse signal Sync_pulse is transmitted. It can be implemented by appropriately delaying (Data_pulse). For example, the delay line may be implemented by connecting a plurality of delay cells having a specific delay time in series.

펄스 생성기(130)는 무선환경에서의 전송에 적합하도록 다중 PPM 변조기(110) 출력 신호로부터 펄스 신호를 생성한다. The pulse generator 130 generates a pulse signal from the output signal of the multiple PPM modulator 110 to be suitable for transmission in a wireless environment.

파워 증폭기(6000)는 펄스 생성기(130) 출력 신호의 파워를 증폭하여 송신부로 전송한다.
The power amplifier 6000 amplifies the power of the output signal of the pulse generator 130 and transmits it to the transmitter.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및/또는 거리측정 및/또는 위치추적의 수신부를 개략적으로 도시이다. 본 실시 예의 수신부(200)는 높은 데이터율의 통신을 위해, TDC-PPM 변조를 제안한다.5 is a schematic view of a receiver for data communication and / or distance measurement and / or location tracking using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention. The receiver 200 of the present embodiment proposes TDC-PPM modulation for high data rate communication.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신부(200)는 저잡음 증폭기(LNA, 210) 및 TDC-PPM 복조기(230)를 포함한다. 저압음 증폭기(210)는 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호를 전달받고, 이를 증폭한다. 저잡음 증폭기(210)는 다중경로페이딩(multipath fading) 등으로 인하여 발생한 노이즈(noise)를 최대한 억제할 것이다.Referring to FIG. 5, the receiver 200 according to an embodiment of the present invention includes a low noise amplifier (LNA) 210 and a TDC-PPM demodulator 230. The low pressure amplifier 210 receives the synchronization pulse signal and the data pulse signal and amplifies it. The low noise amplifier 210 may suppress noise generated due to multipath fading or the like as much as possible.

TDC-PPM 복조기(230)는 TDC를 이용하여 동기화 펄스신호(Sync_pulse)로부터 데이터 펄스신호(Data_pulse)의 거리(즉, 두 신호의 수신 시간차)를 측정하고 이를 대응하는 디지털 코드('01, ..., 11)로 복조한다. The TDC-PPM demodulator 230 measures the distance of the data pulse signal Data_pulse from the synchronization pulse signal Sync_pulse (that is, the reception time difference between the two signals) using the TDC, and corresponds to the corresponding digital code '01, .. , 11).

도 6을 참조하여 도 5의 수신부에 대해서 더 상세히 설명을 한다.The receiver of FIG. 5 will be described in more detail with reference to FIG. 6.

도 6을 참조하면, TDC-다중 PPM 복조기(230)는 포락선 검출기(231), 비교기(233), TDC 신호 생성기(235) 및 TDC(237)를 포함한다. 비록 도시되지는 않았지만, 저잡음 증폭기(210)와 포락선 검출기(231) 사이에 전치 증폭기가 연결될 수 있다. 전치 증폭기는 저잡음 증폭기(210)의 출력신호를 전달받고, 이를 증폭한다. 즉, 전치 증폭기는 저잡음 증폭기(210) 출력 신호의 이득(gain)을 보충하기 위하여, 저잡음 증폭기(210) 출력 신호를 피크-투-피크(peak-to-peak) 방식으로 증폭한다. Referring to FIG. 6, the TDC-multiple PPM demodulator 230 includes an envelope detector 231, a comparator 233, a TDC signal generator 235, and a TDC 237. Although not shown, a preamplifier may be connected between the low noise amplifier 210 and the envelope detector 231. The preamplifier receives the output signal of the low noise amplifier 210 and amplifies it. That is, the preamplifier amplifies the low noise amplifier 210 output signal in a peak-to-peak manner to compensate for the gain of the low noise amplifier 210 output signal.

포락선 검출기(231, ED)는 저잡음 증폭기(210) 또는 전치 증폭기의 출력 신호의 피크점(peak point)을 검출한다. The envelope detector 231 (ED) detects a peak point of the output signal of the low noise amplifier 210 or the preamplifier.

비교기(233)는 포락선 검출기(231)의 출력과 기준 레벨(reference level, V_THS)을 비교한다. 예를 들어, 포락선 검출기(231)의 출력 신호가 기준 레벨(V_THS)보다 낮은 경우, 비교기(2300)는 '1'을 출력할 것이다. 포락선 검출기(231)의 출력 신호가 기준 레벨(V_THS)보다 높은 경우 비교기(233)는 '0'을 출력할 것이다. 즉, 비교기(233)는 포락선 검출기(231) 출력 신호를 디지털 펄스신호로 변환한다. 한편, 비교기(233)의 기준 레벨(V_THS)은 다중경로페이딩의 영향을 최소화할 수 있을 정도로 적절하게 선택될 것이다. 비교기(233)의 기준 레벨(V_THS)은 다중경로페이딩으로 인하여 생성된 노이즈의 레벨보다 높고, 직접경로(direct path)를 통하여 생성된 신호의 레벨보다 낮게 설정될 수 있다.The comparator 233 compares the output of the envelope detector 231 with a reference level V _THS . For example, when the output signal of the envelope detector 231 is lower than the reference level V _THS , the comparator 2300 will output '1'. When the output signal of the envelope detector 231 is higher than the reference level V _THS , the comparator 233 will output '0'. That is, the comparator 233 converts the envelope detector 231 output signal into a digital pulse signal. On the other hand, the reference level (V _THS ) of the comparator 233 will be appropriately selected to minimize the effects of multipath fading. The reference level V _THS of the comparator 233 may be set higher than a level of noise generated due to multipath fading and lower than a level of a signal generated through a direct path.

TDC 신호 생성기(235, T_FF)는 비교기(233) 출력신호로부터 TDC(237)를 위한 입력신호를 생성한다. 예를 들어 TDC 신호 생성기(235)는 T-플립플롭(T_FF)으로 구성될 수 있다. TDC 신호 생성기(235)는 비교기(233)의 출력 신호의 상승 에지(rising edge)를 이용하여, TDC 신호를 생성한다. 예를 들어, TDC 신호 생성기(235)는 비교기(233)의 연속한 두 출력 신호(동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호)를 이용하여 TDC 신호를 생성한다. 예를 들어 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호의 상승 에지들 사이의 값을 '1'로 유지함으로써, TDC 신호를 생성한다. 이에 대해서는 도 7을 참조하여 상세히 설명을 한다. TDC(237)는 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호로부터 생성된 TDC 시작신호(TDC_start) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)를 사용하여 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호 사이의 시간간격(도 4 및 도 5의 'd')을 정밀하게 측정한다.The TDC signal generators 235 and T_FF generate an input signal for the TDC 237 from the comparator 233 output signal. For example, the TDC signal generator 235 may be configured as a T-flip flop T_FF. The TDC signal generator 235 generates a TDC signal by using a rising edge of the output signal of the comparator 233. For example, the TDC signal generator 235 generates a TDC signal using two consecutive output signals (synchronization pulse signal and data pulse signal) of the comparator 233. For example, the TDC signal is generated by maintaining a value between the rising edges of the synchronization pulse signal and the data pulse signal at '1'. This will be described in detail with reference to FIG. 7. The TDC 237 uses the TDC start signal TDC_start and the TDC stop signal TDC_stop generated from the synchronization pulse signal and the data pulse signal to determine the time interval between the synchronization pulse signal and the data pulse signal ( d ') is measured precisely.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터 통신을 위한 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 7 is a diagram for describing a method of generating a TDC start signal and a TDC stop signal for data communication according to an exemplary embodiment.

도 7을 참조하면, 도 6의 비교기(233) 출력인 제1 동기화 펄스신호(Syn1_pulse)와 제1 데이터 펄스신호(Data1_pulse)의 상승 에지 사이를 '1'로 유지하여 TDC 시작신호(TDC_start)를 생성하고, 비교기(233) 출력인 제1 데이터 펄스신호(Data1_pulse)와 제2 동기화 펄스신호(Sync2_pulse)의 상승 에지 사이를 '1'로 유지하여 TDC 중단신호(TDC_stop)를 생성한다. 즉, TDC 시작신호의 상승에지는 동기화 펄스신호의 상승에지에 대응하고 TDC 중단신호의 상승에지는 데이터 펄스신호의 상승에지에 대응한다. 따라서, 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호의 상승 에지 사이의 시각간격(거리)은 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호의 상승에지 사이의 시간간격(거리)와 동일하고 도 6의 TDC(237)는 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 사용하여, 두 신호의 시간간격(TDC 시작신호 및 TDC 중단신호의 상승 에지 사이의 간격)을 정밀하게 측정함으로써, 데이터 펄스신호의 신간적 위치에 대응하는 디지털 코드를 디코딩할 수 있다. 입력되는 두 신호의 상승 에지를 '1'로 유지하는 것은 예를 들어 T-플립플롭을 사용하여 구현할 수 있다.Referring to FIG. 7, the TDC start signal TDC_start is maintained by maintaining '1' between the first synchronization pulse signal Syn1_pulse and the rising edge of the first data pulse signal Data1_pulse, which are outputs of the comparator 233 of FIG. 6. The TDC stop signal TDC_stop is generated by maintaining '1' between the rising edge of the first data pulse signal Data1_pulse and the second synchronization pulse signal Sync2_pulse, which are outputs of the comparator 233. That is, the rising edge of the TDC start signal corresponds to the rising edge of the synchronization pulse signal and the rising edge of the TDC stop signal corresponds to the rising edge of the data pulse signal. Therefore, the time interval (distance) between the rising edges of the synchronization pulse signal and the data pulse signal is equal to the time interval (distance) between the rising edge of the TDC start signal and the TDC stop signal and the TDC 237 of FIG. By using the signal and the TDC stop signal, the time interval of the two signals (the distance between the rising edge of the TDC start signal and the TDC stop signal) is precisely measured, thereby decoding the digital code corresponding to the new position of the data pulse signal. Can be. Keeping the rising edges of the two input signals at '1' can be implemented using, for example, a T-flip-flop.

본 실시 예는 초광대역 무선통신 분야에 적용되어 고속으로 기가급 이상으로 데이터 송수신이 가능하다. 예를 들어 PC와 TV, PC와 프로젝터, PC와 카메라, PC와 USB, PC와 스마트폰, USB와 스마트폰 간의 동영상, 사진 등의 데이터를 실시간으로 고속으로 전송할 수 있다.
This embodiment is applied to the field of ultra-wideband wireless communication, it is possible to transmit and receive data at a giga rate or more at high speed. For example, data can be transferred at high speed in real time from PCs and TVs, PCs and projectors, PCs and cameras, PCs and USBs, and PCs and smartphones.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UWB 및 TDC를 이용한 데이터 통신 및 거리측정 및/또는 위치추적의 수신부를 개략적으로 도시이다.8 is a schematic view of a receiver for data communication and distance measurement and / or location tracking using UWB and TDC according to an embodiment of the present invention.

도 6의 실시 예와 달리 본 실시 예는 데이터 통신에 더해서 거리측정 및/또는 위치추적 기능을 제공한다. 도 8을 참조하면, 수신부(300)는 저잡음 증폭기(310, LNA), TDC-PPM 복조기(330a) 및 거리측정기/위치추적기(330b)를 포함한다. 저잡음 증폭기(310) 및 TDC-PPM 복조기(330a)는 도 6을 참조하여 설명을 하였으므로, 다시 설명하지 않는다.Unlike the embodiment of FIG. 6, the present embodiment provides a distance measurement and / or location tracking function in addition to data communication. Referring to FIG. 8, the receiver 300 includes a low noise amplifier 310 (LNA), a TDC-PPM demodulator 330a, and a range finder / locator 330b. The low noise amplifier 310 and the TDC-PPM demodulator 330a have been described with reference to FIG. 6 and will not be described again.

거리측정기/위치추적기(330b)는 동기화 펄스신호를 사용하여 대상객체까지의 거리 및/또는 대상객체의 위치를 측정한다.
The range finder / position tracker 330b measures the distance to the target object and / or the position of the target object using the synchronization pulse signal.

도 9는 도 8의 수신부를 상세히 설명하기 위한 도면이다.9 is a view for explaining in detail the receiving unit of FIG.

도 9를 참조하면, 수신부(400)는 저압음 증폭기(410), 포락선 검출기(431), 비교기(433), 제1 TDC 신호 생성부(530a), 제1 TDC(437a), 제2 TDC 신호 생성부(530b) 및 제2 TDC(437b)를 포함한다. 포락선 검출기(431), 비교기(433), 제1 TDC 신호 생성부(530a), 제1 TDC(437a)는 다중 PPM 복조기(430a, 도 8의 330a에 대응)를 구성하고, 포락선 검출기(411), 비교기(431), 제2 TDC 신호 생성부(530b), 제2 TDC(437b)는 거리측정기/위치추적기(430b, 도 8의 330b에 대응)를 구성한다.Referring to FIG. 9, the receiver 400 includes a low voltage amplifier 410, an envelope detector 431, a comparator 433, a first TDC signal generator 530a, a first TDC 437a, and a second TDC signal. The generation unit 530b and the second TDC 437b are included. The envelope detector 431, the comparator 433, the first TDC signal generator 530a, and the first TDC 437a constitute a multiple PPM demodulator 430a (corresponding to 330a of FIG. 8), and the envelope detector 411. The comparator 431, the second TDC signal generator 530b, and the second TDC 437b constitute a range finder / locator 430b (corresponding to 330b of FIG. 8).

도면에 표시된 경로 ①은 데이터 통신을 위한 것으로서 이 점에 대해서는 이미 도 5 및 도 6을 참조하여 설명을 하였다.The path ① shown in the figure is for data communication, and this point has already been described with reference to FIGS. 5 and 6.

경로 ②는 거리측정에 관련된 것으로서 데이터 통신에 사용된 동기화 펄스를 이용하고, TDC(437b)를 적용하여 거리를 측정한다. 본 실시 예의 경우 데이터 통신 및 거리측정 모두가 가능하여, 시야 확보가 어려운 환경, 예를 들어 군사작전, 소방작전 등에 유용하게 적용되어 작전 동료와의 초고속 영상 통신, 작전 동료의 위치를 정확하게 파악할 수 있다.The path ② is related to the distance measurement, and uses the synchronization pulse used for data communication, and measures the distance by applying the TDC 437b. In the present embodiment, both data communication and distance measurement are possible, so that it is usefully applied to an environment in which it is difficult to secure a field of view, for example, military operation or fire fighting operation, so that high-speed video communication with the operational colleagues and the location of the operational colleagues can be accurately identified. .

제2 TDC 신호 생성기(530b, T_FF)는 비교기(433) 출력신호로부터 제2 TDC(437b)를 위한 입력신호를 생성한다. 예를 들어 제2 TDC 신호 생성기(530b)는 T-플립플롭(T_FF)으로 구성될 수 있다. 제2 TDC 신호 생성기(530b)는 비교기(433)의 출력 신호의 상승 에지(rising edge)를 이용하여, TDC 신호를 생성한다. 예를 들어, 제2 TDC 신호 생성기(530b) 비교기(433)의 두 동기화 펄스신호를 이용하여 TDC 신호를 생성한다. 예를 들어 두 동기화 펄스신호의 상승 에지들 사이의 값을 '1'로 유지함으로써, TDC 신호를 생성한다. 이에 대해서는 도 10을 참조하여 상세히 설명을 한다. 제2 TDC(437b)는 동기화 펄스신호로부터 생성된 TDC 시작신호(TDC_start) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)를 사용하여 두 동기화 펄스신호 사이의 시간간격을 정밀하게 측정하며, 이로부터 대상객체까지의 거리를 측정할 수 있다.The second TDC signal generators 530b and T_FF generate an input signal for the second TDC 437b from the comparator 433 output signal. For example, the second TDC signal generator 530b may be configured as a T-flip flop T_FF. The second TDC signal generator 530b generates a TDC signal by using a rising edge of the output signal of the comparator 433. For example, the TDC signal is generated using two synchronization pulse signals of the comparator 433 of the second TDC signal generator 530b. For example, the TDC signal is generated by keeping the value between the rising edges of the two synchronization pulse signals at '1'. This will be described in detail with reference to FIG. 10. The second TDC 437b accurately measures the time interval between the two synchronization pulse signals by using the TDC start signal TDC_start and the TDC stop signal TDC_stop generated from the synchronization pulse signal, and thus, the distance to the target object. Can be measured.

거리측정기/위치추적기(430b)는 다중 PPM 복조기(430a)와 유사한 구성을 가지며, TDC 신호를 생성하는 면에서 차이를 보인다. 즉, 다중 PPM 복조기(430a)는 도 7을 참조하여 설명을 한 바와 같이 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호를 사용하여 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성하였으나, 거리측정기/위치추적기(430b)는 동기화 펄스신호를 사용하여 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성한다. 이 점에 대해서 도 10을 참조하여 설명을 한다.
The range finder / locator 430b has a configuration similar to that of the multiple PPM demodulator 430a and shows a difference in generating a TDC signal. That is, the multi-PPM demodulator 430a generates the TDC start signal and the TDC stop signal using the synchronization pulse signal and the data pulse signal as described with reference to FIG. 7, but the range finder / locator 430b is synchronized. A pulse signal is used to generate a TDC start signal and a TDC stop signal. This point will be described with reference to FIG. 10.

도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 거리측정을 위한 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 10 is a diagram for describing a method of generating a TDC start signal and a TDC stop signal for distance measurement according to an exemplary embodiment.

도 10을 참조하면, 제1 동기화 펄스신호(Sync1_pulse)와 제2 동기화 펄스신호(Sync2_pulse)의 상승 에지 사이를 '1'로 유지하여 TDC 시작신호(TDC_start)를 생성하고, 제2 동기화 펄스신호(Sync2_pulse)와 제3 동기화 펄스신호(Sync3_pulse)의 상승 에지 사이를 '1'로 유지하여 TDC 중단신호(TDC_stop)를 생성한다. 입력되는 두 신호의 상승 에지를 '1'로 유지하는 것은 예를 들어 T-플립플롭을 사용하여 구현할 수 있다.
Referring to FIG. 10, the TDC start signal TDC_start is generated by maintaining '1' between the rising edge of the first synchronization pulse signal Sync1_pulse and the second synchronization pulse signal Sync2_pulse, and the second synchronization pulse signal ( The TDC stop signal TDC_stop is generated by maintaining '1' between Sync2_pulse and the rising edge of the third synchronization pulse signal Sync3_pulse. Keeping the rising edges of the two input signals at '1' can be implemented using, for example, a T-flip-flop.

도 11을 참조하여 동기화 펄스신호를 사용하여 거리를 측정하는 방법을 설명한다. 본 실시 예는 상대적인 거리추적에 대한 것으로서, 측정 대상의 움직임 정도를 정지상태를 기준으로 하여 상대적으로 측정한다. 즉, 정지 상태에서 측정 대상이 이동할 때, 그 이동 정도를 측정할 수 있다. A method of measuring distance using a synchronization pulse signal will be described with reference to FIG. 11. In this embodiment, relative distance tracking is performed. The degree of movement of the measurement target is measured relative to the stationary state. That is, when the measurement object moves in the stationary state, the movement degree can be measured.

동기화 펄스신호의 주기(Ts_r)는 도플러 효과와 비슷하게 의해서 거리측정 대상 객체가 움직임에 따라 변하게 된다. 도 11을 참조하면, 처음에 일정한 거리에서 떨어진 상태에서(도 11의 맨 위쪽 도면, 주기 Ts_r), 대상 객체(송신부)가 거리측정자(수신부)로부터 멀어질 때에는(도 11의 중간도면) 두 동기화 펄스신호 사이의 도달 시간 차(주기)가 증가 (동기화 펄스신호의 주기가 Ts_r 에서 Ts_1 으로 증가)할 것이고, 이동 후에 정지한다면, 동기화 펄스신호의 주기는 다시 원래대로 Ts_r로 돌아올 것이다. 즉, 주기 증가분에 해당하는 만큼의 거리가 증가할 것이다. 따라서 객체가 멀어지는 경우 정지 상태에서의 거리에 주기 증가에 해당하는 거리를 가산함으로써 객체의 위치를 추적할 수 있다. 예를 들어 정지 상태에서 객체까지의 거리를 D_r이라고 하고, 동기화 펄스신호의 주기를 Ts_r이라고 하면, 객체가 멀어질 때, 주기는 Ts_r에서 Ts_1으로 증가한다. 따라서 객체의 거리 D_1 = D_r + (Ts_1 - Ts_r)x c (여기서 c는 빛의 속도) 로 될 것이다. 이 같은 방법으로 이동하는 객체의 거리를 추적할 수 있다. The period Ts_r of the synchronization pulse signal is changed as the object to be measured is moved similarly to the Doppler effect. Referring to FIG. 11, when the target object (transmitter) moves away from the distance measurer (receiver) in the state of being separated from a certain distance (top view of FIG. 11, period Ts_r in the first time), two synchronizations are performed. The time difference (period) of arrival time between the pulse signals will increase (the period of the synchronization pulse signal will increase from Ts_r to Ts_1), and if stopped after the movement, the period of the synchronization pulse signal will return to Ts_r again as it was. That is, the distance corresponding to the period increment will increase. Therefore, when the object is far away, the position of the object can be tracked by adding the distance corresponding to the period increase to the distance from the stationary state. For example, if the distance from the stationary state to the object is D_r and the period of the synchronization pulse signal is Ts_r, when the object moves away, the period increases from Ts_r to Ts_1. Thus, the distance of the object D_1 = D_r + (Ts_1-Ts_r) x c, where c is the speed of light. In this way, you can track the distance of a moving object.

반대로 대상 객체가 거리측정자에 가까워질 때에는(도 11의 맨 아래 도면) 두 동기화 펄스신호 사이의 도달 시간 차(주기)가 감소(동기화 펄스신호의 주기가 Ts_r 에서 Ts_2 으로 감소, 또는 Ts_1에서 Ts_2로 감소)할 것이고, 이동 후에 정지한다면, 동기화 펄스신호의 주기는 다시 원래대로 Ts_r로 돌아올 것이다. 즉, 주기 증가분에 해당하는 만큼의 거리가 감소할 것이다. 따라서 객체가 가까워지는 경우 정지 상태에서의 거리에 주기 증가에 해당하는 거리를 감산함으로써 객체의 위치를 추적할 수 있다. 예를 들어, 전술하였듯이 D_1에서 객체 가까워질 때, 주기는 Ts_1에서 Ts_2로 감소한다. 따라서 객체의 거리 D_2 = D_1 + (Ts_2 - Ts_1) x c (여기서 c는 빛의 속도) 로 될 것이다.
Conversely, when the target object approaches the rangefinder (bottom figure in FIG. 11), the time difference of arrival (period) between two synchronization pulse signals decreases (the period of the synchronization pulse signal decreases from Ts_r to Ts_2, or from Ts_1 to Ts_2). If it stops after the movement, the period of the synchronization pulse signal will be returned to Ts_r again. In other words, the distance corresponding to the period increment will decrease. Therefore, when the object is closer, the position of the object can be tracked by subtracting the distance corresponding to the period increase from the distance in the stationary state. For example, as described above, when the object approaches D_1, the period decreases from Ts_1 to Ts_2. Thus, the distance of the object will be D_2 = D_1 + (Ts_2-Ts_1) xc, where c is the speed of light.

처음에 송신부 및 수신부를 기준거리(D_r) (예를 들어 '0')만큼 떨어진 상태에서 송수신부를 동작시키면, 송신부를 소지하는 객체의 이동에 따른 거리를 전술한 바와 같이 계산할 수 있고, 정지상태로부터 이동에 따른 상대적인 거리를 감산 또는 가산함으로써, 이동 객체의 거리를 추적할 수 있다.
If the transmitter / receiver is operated in a state where the transmitter and receiver are separated by the reference distance D_r (for example, '0') at first, the distance according to the movement of the object carrying the transmitter can be calculated as described above. By subtracting or adding the relative distance according to the movement, the distance of the moving object can be tracked.

한편, 송수신부를 동기화시켜 거리를 측정할 수 있다. 이 경우 동기화된 기준신호를 사용하고 그 기준신호의 송수신 사이의 지연시간을 TDC로 측정하여 거리를 측정할 수 있다. 즉, 기준신호의 송신 시점에 동기된 신호를 TDC 시작신호로 사용하고, 상기 기준신호가 지연되어 수신된 지연 기준신호를 TDC 중단신호로 사용하여 거리를 측정할 수 있다.
Meanwhile, the distance may be measured by synchronizing the transceiver. In this case, the distance can be measured by using the synchronized reference signal and measuring the delay time between transmission and reception of the reference signal by TDC. That is, the distance may be measured by using a signal synchronized with the transmission point of the reference signal as the TDC start signal, and using the delayed reference signal received after the reference signal is delayed as the TDC stop signal.

도 12는 데이터 통신을 위한 수신부의 각 구성에서 생성되는 신호의 파형을 개략적으로 도시한다. 도면에서 더 나은 이해를 위해서 동기화 펄스신호 관련 신호는 빗금으로 표시하였다.
12 schematically shows waveforms of signals generated in respective components of a receiver for data communication. For better understanding in the drawings, signals related to synchronization pulse signals are indicated by hatching.

이하에서는 다중 PPM 복조 및/또는 거리측정을 위한 두 신호 사이의 시간간격을 정밀하게 측정하는 TDC에 대해서 설명을 한다.
Hereinafter, a TDC for precisely measuring a time interval between two signals for multiple PPM demodulation and / or distance measurement will be described.

도 13 내지 도 19는 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 시간디지털변환기를 설명하기 위한 도면이다.
13 to 19 illustrate a time digital converter according to various embodiments of the present disclosure.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 시간디지털변환기(500)는 제1 지연라인(510a), 제2 지연라인(510b), 비교 블록(530) 및 시간차계산부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 13, the time digital converter 500 according to an embodiment of the present invention may include a first delay line 510a, a second delay line 510b, a comparison block 530, and a time difference calculator 600. Include.

제1 지연라인(510a)은 TDC 시작신호(TDC_start)에 연결되고 직렬 연결된 복수 개의 지연셀을 포함한다. 제2 지연라인(510b)은 TDC 중단신호(TDC_stop)에 연결되고 직렬 연결된 복수 개의 지연셀을 포함한다.The first delay line 510a includes a plurality of delay cells connected in series with the TDC start signal TDC_start. The second delay line 510b includes a plurality of delay cells connected to the TDC stop signal TDC_stop and connected in series.

비교 블록(530)은 복수 개의 비교기(제1 비교기 내지 제n 비교기)를 포함하며, 각 비교기는 제1 지연라인(510a)의 지열셀 및 제2 지연라인(510b)의 지연셀을 두 입력으로 한다. The comparison block 530 includes a plurality of comparators (first comparator to n-th comparator), and each comparator has two inputs of a geothermal cell of the first delay line 510a and a delay cell of the second delay line 510b. do.

시간차계산부(600)는 제1 내지 제n 비교기에 연결되고 비교기들 출력으로부터 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호의 수신 시간차 - 펄스 위치 - 를 계산한다.The time difference calculator 600 is connected to the first through n-th comparators and calculates the reception time difference of the synchronization pulse signal and the data pulse signal-the pulse position-from the comparators output.

구체적으로 설명을 하면, 제1 지연라인(510a)은 TDC 시작신호를 입력으로 받고, 제2 지연라인(510b)은 TDC 중단신호를 입력으로 받는다. 제1 지연라인(510a)을 구성하는 지연셀과 제2 지연라인(510b)을 구성하는 지연셀은 서로 다른 시간으로 입력신호를 지연시켜 출력하는 인버터로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 지연라인(510a)의 지연셀은 제2 지연라인(510b)의 지연셀보다 더 오래 입력신호를 지연시켜 출력한다. 예를 들어 TDC 시작신호에 연결된 제1 지연라인(510a)을 구성하는 지연셀들은 각각 입력 신호를 60p의 지연시켜 출력하며, TDC 중단신호에 연결된 제2 지연라인(510b)을 구성하는 지연셀들은 각각 입력 신호를 50p 지연시켜 출력한다.Specifically, the first delay line 510a receives the TDC start signal as an input and the second delay line 510b receives the TDC stop signal as an input. The delay cell constituting the first delay line 510a and the delay cell constituting the second delay line 510b may be configured as inverters which delay and output an input signal at different times. For example, the delay cell of the first delay line 510a delays and outputs the input signal longer than the delay cell of the second delay line 510b. For example, the delay cells constituting the first delay line 510a connected to the TDC start signal are output by delaying an input signal by 60p, and the delay cells constituting the second delay line 510b connected to the TDC stop signal are output. Each output signal is delayed by 50p.

제1 비교기 내지 제n 비교기는 각각 서로 다른 시간 간격으로 지연된 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호를 전달받는다. 제1 비교기 내지 제n 비교기는 각각 전달받은 TDC 중단신호의 상승 에지가 TDC 시작신호의 상승 에지에 우선하는 지를 비교하고, 비교 결과를 시간차계산부(600)에 제공한다. The first to n th comparators receive the TDC start signal and the TDC stop signal which are delayed at different time intervals, respectively. Each of the first comparator to the n-th comparator compares whether the rising edge of the received TDC stop signal has priority over the rising edge of the TDC start signal, and provides the comparison result to the time difference calculator 600.

따라서, 본 실시 예에 따른 시간디지털변환기(500)는, 제1 지연라인(510a)의 지연셀의 지연과 제2 지연라인(510b)의 지연셀의 지연 간의 차에 해당하는 해상도로 TDC 시작신호 및 TDC 중단신호의 도달시간차를 계산할 수 있다. 즉, 10p 단위로 도달시간차를 계산할 수 있다.Accordingly, the time digital converter 500 according to the present embodiment includes a TDC start signal at a resolution corresponding to a difference between the delay of the delay cell of the first delay line 510a and the delay of the delay cell of the second delay line 510b. And a time difference of arrival of the TDC stop signal. That is, the arrival time difference can be calculated in units of 10p.

예를 들어, 제1 비교기는 TDC 시작신호(TDC_start)에 비하여 60p 지연된 제1 TDC 시작신호(TDC_start_1) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)에 비하여 50p 지연된 제 1TDC 종료신호(TDC_stop_1)를 전달받는다. 제1 비교기는 제1 TDC 중단신호(TDC_stop_1)의 상승 에지가 제1 TDC 시작신호(TDC_start_1)의 상승 에지 우선하는 지를 비교한다. 예를 들어, 제1 TDC 중단신호(TDC_stop_1)의 상승 에지가 제1 TDC 시작신호(TDC_start_1)의 상승 에지에 우선하는 않는 경우, 제1 비교기는 '0'을 출력(즉, Q=0)할 것이다. 한편, 제1 TDC 중단신호(TDC_stop_1)의 상승 에지가 제1 TDC 시작신호(TDC_start_1)의 상승 에지에 우선하는 경우에는, 제1 비교기는 '1'을 출력(즉, Q=1)할 것이다. 비교 블록(530)의 비교기가 '1'을 출력할 때 시간디지털변환기는 동작을 멈출 수 있다.For example, the first comparator receives the first TDC start signal TDC_start_1 delayed by 60p relative to the TDC start signal TDC_start and the first TDC end signal TDC_stop_1 delayed by 50p relative to the TDC stop signal TDC_stop. The first comparator compares whether the rising edge of the first TDC stop signal TDC_stop_1 takes precedence over the rising edge of the first TDC start signal TDC_start_1. For example, when the rising edge of the first TDC stop signal TDC_stop_1 does not take precedence over the rising edge of the first TDC start signal TDC_start_1, the first comparator may output '0' (ie, Q = 0). will be. Meanwhile, when the rising edge of the first TDC stop signal TDC_stop_1 takes precedence over the rising edge of the first TDC start signal TDC_start_1, the first comparator outputs '1' (ie, Q = 1). When the comparator of the comparison block 530 outputs a '1', the time digital converter may stop operating.

시간차계산부(600)는 비교 블록(530)의 제1 비교기 내지 제n 비교기의 출력 값 들(Q1~Qn)을 전달받고 이로부터 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호 사이의 시간 차를 또는 동기화 펄스신호들 사이의 도달 시간 차(또는 수신 시간 차)를 계산한다.
The time difference calculator 600 receives the output values Q1 to Qn of the first to n-th comparators of the comparison block 530 and receives the time difference between the synchronization pulse signal and the data pulse signal from the synchronization block signal. Calculate the time difference of arrival (or time difference of reception) between the two.

도 14는 도 13의 시간디지털변환기(500)의 동작을 좀더 자세히 설명하기 위한 도면이다. 명확한 이해 및 간략한 설명을 위하여, 도 14에서 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호의 도달 시간 차는 60p보다 작으며, 제2 지연라인(510b)의 세 번째 지연셀의 출력인 제3 TDC 중단신호(TDC_stop_3)의 상승 에지가 제1 지연라인(510a)의 세 번째 지연셀의 출력인 제3 TDC 시작신호(TDC_start_3)의 상승 에지에 우선한다고 가정한다.14 is a view for explaining in more detail the operation of the time digital converter 500 of FIG. For clear understanding and brief description, in FIG. 14, the time difference between arrival of the synchronization pulse signal and the data pulse signal is less than 60p, and the third TDC stop signal TDC_stop_3 which is the output of the third delay cell of the second delay line 510b. It is assumed that a rising edge of the P1 takes precedence over the rising edge of the third TDC start signal TDC_start_3, which is the output of the third delay cell of the first delay line 510a.

초기 시간(t0)에서 TDC 시작신호(TDC_start)가 논리 로우(L)에서 논리 하이(H)로 천이되고, 제1 시간(t1)에서 TDC 중단신호(TDC_stop)가 논리 로우(L)에서 논리 하이(H)로 천이된다.At the initial time t0, the TDC start signal TDC_start transitions from a logic low L to a logic high H, and at a first time t1, the TDC stop signal TDC_stop turns a logic high L. Transition to (H).

TDC 시작신호(TDC_start)가 제1 지연라인(510a)의 제1 지연셀에 입력되고 60p 지연되어 출력된다. 즉, 제1 지연라인(510a)의 제1 지연셀은 TDC 시작신호(TDC_start)에 비하여 60p 지연된 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1)를 출력한다. 또한, TDC 중단신호(TDC_stop)는 제2 지연라인(510b)의 제1 지연셀에 입력되고 50p 지연되어 출력된다. 즉, 제2 지연라인(510b)의 제1 지연셀은 TDC 중단신호(TDC_stop)에 비하여 50p 지연된 제1 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_1)를 출력한다.The TDC start signal TDC_start is input to the first delay cell of the first delay line 510a and is delayed and output by 60p. That is, the first delay cell of the first delay line 510a outputs the first delayed TDC start signal TDC_start_1, which is 60p delayed compared to the TDC start signal TDC_start. In addition, the TDC stop signal TDC_stop is input to the first delay cell of the second delay line 510b and delayed by 50p. That is, the first delay cell of the second delay line 510b outputs the first delayed TDC stop signal TDC_stop_1 which is 50p delayed compared to the TDC stop signal TDC_stop.

각 지연라인의 제1 지연셀을 두 입력으로 하는 제1 비교기는, 제1 지연 TDC 종료신호(TDC_stop_1)의 상승 에지가 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1)의 상승 에지에 우선하지 않으므로, '0'을 출력한다(즉, Q1=0). The first comparator having two inputs of the first delay cell of each delay line, since the rising edge of the first delayed TDC end signal TDC_stop_1 does not take precedence over the rising edge of the first delayed TDC start signal TDC_start_1, '(Ie Q1 = 0).

같은 방식에 의하여, 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1) 및 제1 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_1)가 각각 제2 지연셀에 의해 60p 및 50p 지연된다. 따라서, 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2) 및 제2 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_2)는 TDC시작 신호(TDC_start) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)에 비하여 각각 120p 및 100p 지연된다.In the same manner, the first delayed TDC start signal TDC_start_1 and the first delayed TDC stop signal TDC_stop_1 are delayed 60p and 50p by the second delay cell, respectively. Therefore, the second delayed TDC start signal TDC_start_2 and the second delayed TDC stop signal TDC_stop_2 are delayed by 120p and 100p, respectively, than the TDC start signal TDC_start and the TDC stop signal TDC_stop.

각 지연라인의 제2 지연셀을 두 입력으로 하는 제2 비교기는, 제2 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_2)의 상승 에지가 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2)의 상승 에지에 우선하지 않으므로, '0'을 출력한다(즉, Q2=0).The second comparator having two inputs of the second delay cell of each delay line, since the rising edge of the second delay TDC stop signal TDC_stop_2 does not take precedence over the rising edge of the second delay TDC start signal TDC_start_2, becomes '0'. '(Ie Q2 = 0).

같은 방식에 의하여, 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2) 및 제2 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_2)가 각각 제3 지연셀에 의해 60p 및 50p 지연된다. 따라서, 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3) 및 제3 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_3)는 TDC시작 신호(TDC_start) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)에 비하여 각각 180p 및 150p 지연된다.In the same manner, the second delayed TDC start signal TDC_start_2 and the second delayed TDC stop signal TDC_stop_2 are delayed 60p and 50p by the third delay cell, respectively. Therefore, the third delayed TDC start signal TDC_start_3 and the third delayed TDC stop signal TDC_stop_3 are delayed 180p and 150p relative to the TDC start signal TDC_start and the TDC stop signal TDC_stop, respectively.

각 지연라인의 제3 지연셀을 두 입력으로 하는 제3 비교기는, 제3 지연 TDC 중단신호(TDC_stop_3)의 상승 에지가 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)의 상승 에지에 우선하므로, '1'을 출력한다(즉, Q3=1).The third comparator having two inputs of the third delay cell of each delay line has a rising edge of the third delayed TDC stop signal TDC_stop_3 because the rising edge of the third delayed TDC start signal TDC_start_3 takes precedence. Output (i.e., Q3 = 1).

세 번째 지연셀을 거친 결과의 TDC 중단신호가 TDC 시작신호를 앞서므로, 비교 블록(530)의 출력 비트는 '001'이 될 것이며 도달 시간 차는 20~30p 의 값을 가질 것이다. 예컨대, 비교 블록(530)의 출력 비트가 '00001'이면, 수신 시간차는 40~50p 일 것이다. 즉, 비교 블록(530)의 출력 비트에서 '1'이 최상위비트에서 k번째에 나타난다면, 도달 시간 차는 10*(k-1) ~ (10*k)p 일 것이다.Since the TDC stop signal resulting from the third delay cell precedes the TDC start signal, the output bit of the comparison block 530 will be '001' and the time difference of arrival will have a value of 20 to 30p. For example, if the output bit of the comparison block 530 is '00001', the reception time difference may be 40-50p. That is, if '1' appears in the kth order in the most significant bit of the output bit of the comparison block 530, the arrival time difference will be 10 * (k-1) to (10 * k) p.

위 실시 예는 제1 지연셀과 제2 지연셀의 지연시간 차이가 10p 일때를 예를 든 것이고, 두 지연셀 사이의 지연시간 차이가 줄어들면 더 정밀한 시간차이를 계산할 수 있다.In the above embodiment, the delay time difference between the first delay cell and the second delay cell is 10p. For example, when the delay time difference between the two delay cells decreases, more precise time difference can be calculated.

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 시간디지털변환기(600)를 도시한다. 본 실시 예는 도 13을 참조한 실시 예와 달리 TDC 시작신호만이 지연라인(610)에 연결되며, 비교기 각각은 각 지연셀을 통과한 후 입력된 TDC 시작신호와 지연라인을 통과하지 않고 직접 입력된 TDC 중단신호를 두 입력으로 가진다. 따라서 본 실시 예의 시간디지털변환기는 지연라인(610)의 지연셀의 지연정도에 대응하는 해상도로 도달 시간 차를 계산할 수 있다.15 illustrates a time digital converter 600 according to another embodiment of the present invention. Unlike the embodiment described with reference to FIG. 13, only the TDC start signal is connected to the delay line 610, and each comparator directly inputs the TDC start signal and the delay line without passing through each delay cell. It has two inputs of TDC stop signal. Therefore, the time digital converter according to the present exemplary embodiment may calculate the arrival time difference at a resolution corresponding to the delay degree of the delay cell of the delay line 610.

구체적으로 본 실시 예의 시간디지털변환기(600)는 TDC 시작신호를 입력으로 하는 지연라인(610), 지연라인(610)을 구성하는 각 지연셀을 일 입력으로 하고 TDC 중단신호를 다른 입력으로 하는 복수 개의 비교기로 구성된 비교 블록(630), 비교 블록(630)의 출력에 연결된 시간차계산부(650)를 포함한다.Specifically, the time digital converter 600 according to the present embodiment has a plurality of delay lines 610 for inputting a TDC start signal and one delay cell constituting the delay line 610 as one input and a TDC stop signal as another input. And a time difference calculator 650 connected to the output of the comparison block 630.

지연라인(610)은 TDC 시작신호를 원하는 해상도만큼 지연시키는 직렬 연결된 복수 개의 지연셀로 구성된다. 각 지연셀은 예를 들어 입력 신호를 30p 지연시켜 출력할 수 있으며 이 경우에 시간디지털변환기(600)는 30p 단위로 동기화 펄스신호 및 데이터 펄스신호의 도달 시간 차를 계산할 수 있다. Delay line 610 is composed of a plurality of delay cells connected in series to delay the TDC start signal by a desired resolution. For example, each delay cell may output the delayed input signal by 30p. In this case, the time digital converter 600 may calculate the time difference of arrival of the synchronization pulse signal and the data pulse signal in units of 30p.

도 16은 도 15의 시간디지털변환기(600)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 16 is a diagram for describing an operation of the time digital converter 600 of FIG. 15.

도 16을 참조하면, TDC 시작신호(TDC_start)는 제1 지연셀에 의하여 60p 지연하여 제1 시간(t1)에서 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1)를 출력한다. 제1 비교기는 제1 시간(t1)에서 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)를 두 입력으로 하며, TDC 중단신호(TDC_stop)의 상승 에지가 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1)의 상승 에지에 우선하지 않으므로, '0'을 출력한다(즉, Q1=0).Referring to FIG. 16, the TDC start signal TDC_start is delayed by 60p by the first delay cell and outputs the first delayed TDC start signal TDC_start_1 at the first time t1. The first comparator inputs the first delayed TDC start signal TDC_start_1 and the TDC stop signal TDC_stop at the first time t1, and the rising edge of the TDC stop signal TDC_stop is the first delayed TDC start signal ( Since it does not take precedence over the rising edge of TDC_start_1), '0' is output (that is, Q1 = 0).

같은 방식에 의하여, 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1)는 지연라인(610)의 두 번째 지연셀에 의해 30p 지연된다. 따라서, 두 번째 지연셀은 TDC 시작신호(TDC_start)에 비해서 60p 지연된 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2)를 출력한다. 제2 비교기는 제2 시간(t2)에서 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)를 두 입력으로 하며, TDC 중단신호(TDC_stop)의 상승 에지가 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2)의 상승 에지에 우선하지 않으므로, '0'을 출력한다(즉, Q2=1).In the same manner, the first delayed TDC start signal TDC_start_1 is delayed by 30p by the second delay cell of the delay line 610. Therefore, the second delay cell outputs the second delayed TDC start signal TDC_start_2 delayed by 60p compared to the TDC start signal TDC_start. The second comparator inputs the second delayed TDC start signal TDC_start_2 and the TDC stop signal TDC_stop at the second time t2, and the rising edge of the TDC stop signal TDC_stop is the second delayed TDC start signal ( Since it does not take precedence over the rising edge of TDC_start_2), '0' is output (that is, Q2 = 1).

같은 방식으로 제2 지연 TDC 시작신호(TDC_start_2)는 지연라인(610)의 세 번째 지연셀에 의해 30p 지연된다. 따라서, 세 번째 지연셀은 TDC 시작신호(TDC_start)에 비해서 90p 지연된 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)를 출력한다. 제3 비교기는 제4 시간(t2)에서 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3) 및 TDC 중단신호(TDC_stop)를 두 입력으로 하며, TDC 중단신호(TDC_stop)의 상승 에지가 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)의 상승 에지에 우선하므로, '1'을 출력한다(즉, Q3=0).In the same manner, the second delayed TDC start signal TDC_start_2 is delayed by 30p by the third delay cell of the delay line 610. Therefore, the third delay cell outputs a third delayed TDC start signal TDC_start_3, which is delayed by 90p relative to the TDC start signal TDC_start. The third comparator inputs the third delayed TDC start signal TDC_start_3 and the TDC stop signal TDC_stop at the fourth time t2, and the rising edge of the TDC stop signal TDC_stop is the third delayed TDC start signal ( Since the rising edge of TDC_start_3 is prioritized, '1' is output (that is, Q3 = 0).

지연라인(610)의 세 번째 지연셀을 거친 결과의 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)가 TDC 중단신호를 앞서므로, 비교 블록(630)의 출력 비트는 '001'이 될 것이며 도달시간차(Δt)는 60~90p 의 값을 가질 것이다. 예컨대, 비교 블록(630)의 출력 비트가 '00001'이면, 도달 시간 차는 120~150p 일 것이다. 즉, 비교 블록(530)의 출력 비트에서 '1'이 최상위비트에서 k번째에 나타난다면, 도달시간차(Δt)는 30*(k-1) ~ (30*k)p 일 것이다.
Since the third delayed TDC start signal TDC_start_3 resulting from the third delay cell of the delay line 610 precedes the TDC stop signal, the output bit of the comparison block 630 will be '001' and the time difference of arrival Δt ) Will have a value between 60 and 90 p. For example, if the output bit of the comparison block 630 is '00001', the arrival time difference may be 120 to 150p. That is, if '1' appears in the kth order in the most significant bit of the output bit of the comparison block 530, the arrival time difference Δt will be 30 * (k-1) to (30 * k) p.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시 예에 시간디지털변환기를 설명하기 위한 도면이다. 본 실시 예의 시간디지털변환기(700)은 도 15를 참조하여 설명을 한 시간디지털변환기와 유사한 제1 시간디지털변환기(701a), 도 13을 참조하여 설명을 한 시간디지털변환기와 유사한 제2 시간디지털변환기(701b), 선택부(770), 가산기(790)를 포함한다.17 is a view for explaining a time digital converter according to another embodiment of the present invention. The time digital converter 700 of the present embodiment includes a first time digital converter 701a similar to the time digital converter described with reference to FIG. 15, and a second time digital converter similar to the time digital converter described with reference to FIG. 13. 701b, a selector 770, and an adder 790.

제1 시간디지털변환기(701a)는 도 15의 시간디지털변환기와 유사하게 TDC 시작신호(TDC_start)에 연결되고 입력 신호를 소정시간 지연시켜 출력하는 복수 개의 직렬연결된 지연셀을 포함하는 지연라인(710), 지연라인(710)의 각 지연셀을 거진 TDC 시작신호 및 지연라인을 거치지 않은 TDC 중단신호(TDC_stop)를 두 입력으로 하는 비교기를 복수 개 포함하는 비교 블록(730a), 비교 블록(730a)의 출력단에 연결된 제1 시간차계산부(750a)를 포함한다. The first time digital converter 701a is connected to the TDC start signal TDC_start similar to the time digital converter of FIG. 15 and includes a delay line 710 including a plurality of serially connected delay cells for delaying and outputting an input signal by a predetermined time. A comparison block 730a and a comparison block 730a including a plurality of comparators having two inputs, a TDC start signal passing through each delay cell of the delay line 710 and a TDC stop signal TDC_stop not passed through the delay line. And a first time difference calculator 750a connected to the output terminal.

제2 시간디지털변환기(701b)는 도 13의 시간디지털변환기와 유사하게 입력 신호를 소정시간 지연시켜 출력하는 복수 개의 직렬연결된 지연셀을 포함하는 제1 지연라인(710a), 입력 신호를 소정시간 지연시켜 출력하는 제2 지연라인(710b), 제1 지연라인(710a)의 지연셀 출력 및 제2 지연라인(710b)의 지연셀 출력을 두 입력으로 하는 비교기를 복수 개 포함하는 제2 비교 블록(730b), 제2 비교 블록(730b)에 연결된 제2 시간차계산부(750b)를 포함한다. 제1 지연라인(710a)의 지연셀들은 제2 지연라인(710b)의 지연셀들과는 서로 다른 시간만큼 입력신호를 지연시켜 출력한다. 제2 시간디지털변환기(701a)의 제1 지연라인(710a)에는 TDC 중단신호(TDC_stop)가 입력되고, 제2 지연라인(710b)에는 선택부(770)의 출력이 입력된다. Similar to the time digital converter of FIG. 13, the second time digital converter 701b includes a first delay line 710a including a plurality of serially connected delay cells for delaying and outputting an input signal by a predetermined time and delaying the input signal by a predetermined time. A second comparison block including a plurality of comparators having two inputs including a second delay line 710b, a delay cell output of the first delay line 710a, and a delay cell output of the second delay line 710b. 730b) and a second time difference calculator 750b connected to the second comparison block 730b. The delay cells of the first delay line 710a delay and output the input signal by a time different from the delay cells of the second delay line 710b. The TDC stop signal TDC_stop is input to the first delay line 710a of the second time digital converter 701a, and the output of the selector 770 is input to the second delay line 710b.

제1 시간디지털변환기(701a) 및 제2 시간디지털변환기(701b)의 동작은 도 15 및 도 13을 참조하여 설명을 한 시간디지털변환기의 동작과 대동소이하므로 자세한 설명을 생략한다. 제1 시간디지털변환기(701a)는 지연라인(710)을 구성하는 지연셀의 지연 정도에 대응하는 해상도로 도달 시간 차를 계산할 수 있다. 도면에 따르면 제1 시간디지털변환기(701a)는 60p의 해상도로 도달 시간 차를 측정할 수 있다. 한편, 제2 시간디지털변환기(701a)는 제1 지연라인(710a)의 지연셀의 지연과 제2 지연라인(710b)의 지연셀의 지연 간의 차에 해당하는 해상도로 도달 시간 차를 계산할 수 있다. 도면에서는 제2 시간디지털변환기(701b)는 10p 단위로 도달 시간 차를 계산할 수 있다.Operations of the first time digital converter 701a and the second time digital converter 701b are similar to those of the time digital converter described with reference to FIGS. 15 and 13, and thus, detailed descriptions thereof will be omitted. The first time digital converter 701a may calculate the time difference of arrival at a resolution corresponding to the delay degree of the delay cells constituting the delay line 710. According to the drawing, the first time digital converter 701a may measure the time difference of arrival at a resolution of 60p. Meanwhile, the second time digital converter 701a may calculate the arrival time difference at a resolution corresponding to the difference between the delay of the delay cell of the first delay line 710a and the delay of the delay cell of the second delay line 710b. . In the drawing, the second time digital converter 701b may calculate the time difference of arrival in units of 10p.

선택부(770)는 제1 시간디지털변환기(701a)의 지연라인(710)을 구성하는 각 지연셀의 출력을 입력으로 받고, 제1 비교 블록(730a)의 출력을 선택신호로 받아 제1 비교 블록(730a)의 출력 비트에 따라서 지연라인(710)을 구성하는 각 지연셀의 출력들 중 어느 하나를 선택하여 제2 시간디지털변환기(701b)의 제2 지연라인(710b)에 제공한다. 예를 들어, 제1 비교 블록(730a)의 출력 비트(Qna)가 '1'인 경우, 선택부(770)는 출력 비트(Qna)에 대응하는 제n 지연 TDC 시작신호(TDC_start_n)를 제2 시간디지털변환기(701a)의 제2 지연 라인(710b)에 제공한다.The selector 770 receives an output of each delay cell constituting the delay line 710 of the first time digital converter 701a as an input, and receives the output of the first comparison block 730a as a selection signal to perform a first comparison. One of the outputs of each delay cell constituting the delay line 710 is selected and provided to the second delay line 710b of the second time digital converter 701b according to the output bit of the block 730a. For example, when the output bit Qna of the first comparison block 730a is '1', the selector 770 outputs the nth delayed TDC start signal TDC_start_n corresponding to the output bit Qna to the second. To the second delay line 710b of the time digital converter 701a.

계속해서 도 17을 참조하면, 제1 시간차계산부(750a)는 제1 비교 블록(730a)으로부터 출력 비트(Q1a~Qna)를 수신하고, 코오스 시간(△t_crs)을 계산한다. 제2 시간차계산부(750b)는 제2 비교 블록(730b)으로 부터 출력 비트(Q1b~Qnb)를 수신하고, 파인 시간(△t_fn)을 계산한다. 여기서 코오스 시간(△t_crs)은 제1 시간디지털변환기(710a)의 지연라인(710)을 구성하는 지연셀의 지연정도에 대응하는 해상도로 예를 들어 60p 단위로 측정한 도달 시간 차를 가리킨다. 한편, 파인 시간(△t_fn)은 제2 시간디지털변환기(710b)의 제1 지연라인(710a)의 지연셀의 지연과 제2 지연라인(710b)의 지연셀의 지연 간의 차에 해당하는 해상도로 예를 들어 10p 단위로 측정한 도달 시간 차를 가리킨다.17, the first time difference calculator 750a receives the output bits Q1a to Qna from the first comparison block 730a and calculates a coarse time Δt_crs. The second time difference calculator 750b receives the output bits Q1b to Qnb from the second comparison block 730b and calculates a fine time Δt_fn. In this case, the coarse time Δt_crs is a resolution corresponding to the delay degree of the delay cell constituting the delay line 710 of the first time digital converter 710a and indicates, for example, a time difference of arrival measured in units of 60p. On the other hand, the fine time Δt_fn is a resolution corresponding to the difference between the delay of the delay cell of the first delay line 710a of the second time digital converter 710b and the delay of the delay cell of the second delay line 710b. For example, it indicates the time difference of arrival measured in 10p units.

가산기(790)는 코오스 시간(△t_crs)에서 파인 시간(△t_fn)을 감산함으로써, 도달 시간 차를 정밀하게 정확하게 계산한다.
The adder 790 calculates the time difference of arrival precisely and accurately by subtracting the fine time DELTA t_fn from the coarse time DELTA t_crs.

도 18은 도 17의 시간디지털변환기의 동작을 좀더 자세히 설명하기 위한 도면이다. 제3 시간(t3)에서, TDC 중단신호(TDC_stop)가 논리 로우에서 논리 하이로 천이된다고 가정된다. 도 18을 참조하면, 초기 시간(t0)에서 제4 시간(t4) 사이의 시간 차는 60p 단위로 측정하고 제3 시간(t3)에서 제4 시간(t4) 사이의 시간 차는 10p 단위로 측정함으로써, 빠른 동작 속도 및 높은 정확도를 함께 보장할 수 있다.FIG. 18 is a diagram illustrating the operation of the time digital converter of FIG. 17 in more detail. At a third time t3, it is assumed that the TDC stop signal TDC_stop transitions from a logic low to a logic high. Referring to FIG. 18, the time difference between the initial time t0 and the fourth time t4 is measured in 60p units, and the time difference between the third time t3 and the fourth time t4 is measured in units of 10p. Fast operation speed and high accuracy can be guaranteed together.

도 17 및 도 18을 참조하면, 본 실시 예의 시간디지털변환기는, 60p 단위로 도달 시간 차를 측정하여 코오스 시간(△t_crs)을 계산한다.17 and 18, the time digital converter of the present embodiment calculates a coarse time Δt_crs by measuring a time difference of arrival in units of 60p.

자세히 설명하면, TDC 시작신호(TDC_start)는 지연라인(710)에 입력되어 직렬 연결된 지연셀들에 의하여 각각 60p 단위로 지연된다. 따라서, 제1, 2, 4 시간(t1, t2, t4)에서, 제1 지연 TCD시작신호(TDC_start_1) 내지 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)는 TDC 시작신호(TDC_start)에 비하여 각각 60p 내지 180p 만큼 지연된다.In detail, the TDC start signal TDC_start is input to the delay line 710 and is delayed in units of 60p by the delay cells connected in series. Therefore, in the first, second, and fourth times t1, t2, and t4, the first delayed TCD start signal TDC_start_1 to the third delayed TDC start signal TDC_start_3 are 60p to 180p, respectively, compared to the TDC start signal TDC_start. Delayed by.

여기서, 제3 시간(t3)에서, TDC 중단신호(TDC_stop)가 논리 로우에서 논리 하이로 천이되기 때문에, 제1 시간(t1) 및 제2 시간(t2)에서 TDC 중단신호(TDC_stop)는 논리 로우의 논리 레벨을 갖는다. 따라서, 제1 시간디지털변환기(701a)의 비교 블록 (730a)의 제1 비교기 및 제2 비교기는 출력 비트(Q1a, Q2a)로써 각각 '0'을 출력한다. Here, since the TDC stop signal TDC_stop transitions from a logic low to a logic high at the third time t3, the TDC stop signal TDC_stop is a logic low at the first time t1 and the second time t2. Has a logic level of. Accordingly, the first comparator and the second comparator of the comparison block 730a of the first time digital converter 701a output '0' as output bits Q1a and Q2a, respectively.

하지만, TDC 중단신호(TDC_stop)는 제4 시간(t4)에서 논리 하이의 논리 레벨을 갖는다. 따라서, 제1 시간디지털변환기(701a)의 비교 블록 (730a)의 제3 비교기는 출력 비트(Q3a)로써 '1'을 출력한다.However, the TDC stop signal TDC_stop has a logic level of logic high at the fourth time t4. Accordingly, the third comparator of the comparison block 730a of the first time digital converter 701a outputs '1' as the output bit Q3a.

따라서, 제1 시간차계산부(750a)에는 '001'의 출력 비트가 전달되고, 제1 시간차계산부(750a)는 코오스 시간(△t_crs)으로 '180p'를 계산한다. Accordingly, an output bit of '001' is transmitted to the first time difference calculator 750a, and the first time difference calculator 750a calculates '180p' as the coarse time DELTA t_crs.

한편, 제3 비교기는 출력 비트(Q3a)가 '1'이면, 선택부(770)는 는 출력 비트(Q3a)에 응답하여, 제3 비교기의 출력신호인 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3)를 제2 시간디지털변환기(701b)의 제2 지연라인(710b)에 제공한다. 한편, TDC 중단신호(TDC_stop)는 지연셀을 거치지 않고 제2 시간디지털변환기(701b)의 제2 지연라인(710a)에 제공된다. 따라서, 제2 시간디지털변환기(701b)는 도 15에 도시된 바와 같이, TDC 중단신호(TDC_stop)와 제3 지연 TDC 시작신호(TDC_start_3) 사이의 시간 차를 10p 단위로 측정하며, 제2 시간차계산부(750b)는 파인 시간(△t_fn)을 계산한다.On the other hand, when the output bit Q3a is '1', the third comparator selects 770 the third delayed TDC start signal TDC_start_3, which is an output signal of the third comparator, in response to the output bit Q3a. To the second delay line 710b of the second time digital converter 701b. Meanwhile, the TDC stop signal TDC_stop is provided to the second delay line 710a of the second time digital converter 701b without passing through the delay cell. Accordingly, as illustrated in FIG. 15, the second time digital converter 701b measures the time difference between the TDC stop signal TDC_stop and the third delayed TDC start signal TDC_start_3 in 10p units, and calculates the second time difference. The unit 750b calculates a fine time DELTA t_fn.

가산기(790)는 코오스 시간(△t_crs)에서 파인 시간(△t_fn)을 감함으로써, 도달 시간 차를 정밀하게 정확하게 계산한다. The adder 790 calculates the time difference of arrival precisely and accurately by subtracting the fine time DELTA t_fn from the coarse time DELTA t_crs.

도 17 및 도 17을 참조하여 설명된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 시간디지털변환기는 제1 시간디지털변환기(701a)를 이용하여 큰 단위(예를 들어, 60p)로 코오스 시간(△t_crs)을 측정하고, 제2 시간디지털변환기(701b)를 이용하여 작은 단위(예를 들어, 10p)로 파인 시간(△t_fn)을 측정함으로써, 도달 시간 차를 빠르고 정확하게 측정할 수 있다.
As described with reference to FIGS. 17 and 17, the time digital converter according to the present embodiment uses the first time digital converter 701a to set the coarse time Δt_crs in large units (for example, 60p). By measuring and digging time? T_fn in small units (for example, 10p) using the second time digital converter 701b, the time difference of arrival can be measured quickly and accurately.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 시간디지털변환기를 설명하기 위한 도면이다. 도 19를 참조하면, 본 실시 예에 따른 시간디지털변환기(800)는 제1 시간디지털변환기(810a), 제2 시간디지털변환기(810b), 선택부(870), 제1 시간차 계산부(850a), 제2 시간차 계산부(850b) 및 가산기(890)를 포함하여, 제1 시간디지털변환기(810a) 및 선택부(870)를 제외하고는 도 17을 참조하여 설명을 한 시간디지털변환기와 유사한 구성을 가진다. 즉, 본 실시 예서는 도 17의 제1 시간디지털변환기(701a)의 각 지연셀을 한 쌍의 지연셀로 분할하고 분할된 한 쌍의 지연셀 사이의 노드가 선택부에 연결되는 되도록 한다.19 is a diagram for describing a time digital converter according to another embodiment of the present invention. 19, the time digital converter 800 according to the present embodiment includes a first time digital converter 810a, a second time digital converter 810b, a selector 870, and a first time difference calculator 850a. A configuration similar to the time digital converter described with reference to FIG. 17 except for the first time digital converter 810a and the selector 870, including the second time difference calculator 850b and the adder 890. Has That is, in this embodiment, each delay cell of the first time digital converter 701a of FIG. 17 is divided into a pair of delay cells, and a node between the divided pairs of delay cells is connected to the selection unit.

이하에서는 도 17의 시간디지털변환기와의 차이점이 중점적으로 설명된다.Hereinafter, differences from the time digital converter of FIG. 17 will be mainly described.

제1 시간디지털변환기(810a)는 복수의 지연셀이 직렬로 연결된 지연라인(811), TDC 중단신호(TDC_stop)를 일 입력으로 하고 지연라인(811)의 각 지연셀 쌍 출력을 다른 입력으로 하는 비교기를 복수 개 포함하는 비교 블록(830a), 비교 블록(830a)의 출력에 연결된 제1 시간차계산부(850a)를 포함한다. 도 17의 제1 시간디지털변환기의 지연라인(710)의 각 지연셀이 60p의 지연 시간을 가지는 것과 달리, 본 실시 예의 제1 시간디지털변환기(810a)의 지연라인(811)의 각 지연셀은 30p의 지연 시간을 갖는다. 또 본 실시 예의 지연라인(811)의 인접한 두 개의 지연셀들은 한 쌍을 이루어, 도 17의 지연라인(710)의 하나의 지연셀에 대응한다. 즉, 인접한 두 지연셀이 한 쌍을 이루고 각 지연셀 쌍의 출력이 비교기의 일 입력으로 제공된다. 본 실시 예의 제1 시간디지털변환기(810a)의 동작은 도 16의 제1 시간디지털변환기(701a)와 대동소이하므로 자세한 설명은 생략된다.The first time digital converter 810a uses a delay line 811 and a TDC stop signal TDC_stop connected in series as a plurality of delay cells as one input, and outputs each pair of delay cells of the delay line 811 as another input. A comparison block 830a including a plurality of comparators and a first time difference calculator 850a connected to the output of the comparison block 830a. Unlike each delay cell of the delay line 710 of the first time digital converter of FIG. 17 having a delay time of 60p, each delay cell of the delay line 811 of the first time digital converter 810a of the present embodiment Has a delay of 30p. In addition, two adjacent delay cells of the delay line 811 of the present embodiment are paired to correspond to one delay cell of the delay line 710 of FIG. 17. That is, a pair of adjacent delay cells form a pair, and an output of each delay cell pair is provided as a first input of the comparator. Since the operation of the first time digital converter 810a of the present embodiment is substantially the same as the first time digital converter 701a of FIG. 16, a detailed description thereof will be omitted.

제2 시간디지털변환기(810b)는 복수의 지연셀이 직렬로 연결된 제1 지연라인(813a) 및 복수의 지연셀이 직렬로 연결된 제2 지연라인(813b), 제1 지연라인(811a)의 지연셀 출력 및 제2 지연라인(811b)의 지연셀 출력을 두 입력으로 하는 비교기를 복수 개 포함하는 제2 비교 블록(830b), 제2 비교 블록(830b)에 연결된 제2 시간차계산부(850b)를 포함한다. 제1 지연라인(813a)에는 TDC 중단신호(TDC_stop)가 입력되고, 제2 지연라인(813b)에는 제1 시간디지털변환기(810a)의 지연라인(811)의 각 지연셀 쌍을 이루는 두 지연셀 사이의 중간 노드 출력이 선택부(830)를 통해서 선택적으로 제공된다. 즉, 도 16의 제2 시간디지털변환기(701b)에 비해서 30p 더 지연된 지연 TDC 시작신호가 제2 지연 라인(813b)에 제공된다는 점을 제외하면, 도 17의 제2 시간디지털변환기(701b)의 구성 및 동작과 대동소이하다. 따라서, 제2 시간디지털변환기(810b)에 대한 설명은 이하 생략된다.The second time digital converter 810b includes a first delay line 813a having a plurality of delay cells connected in series, a second delay line 813b having a plurality of delay cells connected in series, and a delay of the first delay line 811a. A second comparison block 830b including a plurality of comparators having two inputs of a cell output and a delay cell output of the second delay line 811b, and a second time difference calculator 850b connected to the second comparison block 830b. It includes. The TDC stop signal TDC_stop is input to the first delay line 813a, and the two delay cells constituting each pair of delay cells of the delay line 811 of the first time digital converter 810a are input to the second delay line 813b. Intermediate node outputs are optionally provided through selector 830. That is, except that the delayed TDC start signal 30p delayed from the second time digital converter 701b of FIG. 16 is provided to the second delay line 813b, the second time digital converter 701b of FIG. It is similar to the configuration and operation. Therefore, the description of the second time digital converter 810b is omitted below.

선택부(870)는 복수의 스위치(SW1~SWn)로 구성된다. 선택부(870)의 스위치들(SW1~SWn)은 각각 대응하는 지연 TDC 시작신호를 수신하며, 출력 비트(Q1a~Qna)의 값에 따라 제1 지연 TDC 시작신호(TDC_start_1.5) 내지 제n 지연 TDC 시작신호(TDC_start_n.5)가 중 어느 하나를 제2 시간디지털변환기(810b)의 제2 지연 라인(813b)에 제공한다.The selector 870 includes a plurality of switches SW1 to SWn. The switches SW1 to SWn of the selection unit 870 respectively receive corresponding delayed TDC start signals, and the first delayed TDC start signals TDC_start_1.5 to nth according to the values of the output bits Q1a to Qna. The delay TDC start signal TDC_start_n.5 provides any one of them to the second delay line 813b of the second time digital converter 810b.

도 19의 선택부(870)는 도 17의 선택부(770)에 비하여 30p 더 지연된 지연 TDC 시작 신호를 수신하고, 선택된 지연 TDC 시작신호를 제2 시간디지털변환기(810b)의 제2 지연 라인(813a)에 제공한다. The selector 870 of FIG. 19 receives the delayed TDC start signal delayed 30p more than the selector 770 of FIG. 17, and selects the selected delayed TDC start signal from the second delay line 813a).

상술한 바와 같이, 본 실시 예의 제1 시간디지털변환기(750a)의 지연셀들은 각각 30p의 지연 시간을 가지며, 인접한 두 개의 지연셀이 하나의 쌍으로써 TDC 시작신호(TDC_start)를 60p 단위로 지연시킨다. 또한, 선택부(757)의 스위치들(SW1~SWn)은 각 지연셀쌍을 구성하는 두 지연셀 사이의 중간 노드에 연결된다.As described above, the delay cells of the first time digital converter 750a of the present embodiment each have a delay time of 30p, and two adjacent delay cells delay the TDC start signal TDC_start in units of 60p as a pair. . Further, the switches SW1 to SWn of the selector 757 are connected to the intermediate node between two delay cells constituting each delay cell pair.

이러한, 본 실시 예의 시간디지털변환기(800)는 제2 시간디지털변환기(810b)의 측정 범위를 확장시키는 효과가 있다. 즉 도 17의 시간디지털변환기에 비하여 넓은 측정 범위를 가짐으로써, 선형성을 보장할 수 있다.
Such a time digital converter 800 of this embodiment has an effect of extending the measurement range of the second time digital converter 810b. That is, by having a wider measurement range than the time digital converter of FIG. 17, linearity can be guaranteed.

이상의 설명은 단지 본 발명의 구체적인 실시 예의 상세한 설명 및 도면에 지나지 않고, 본 발명의 특허청구의 범위를 국한하는 것이 아니다. 따라서, 여기에 기술된 실시 예에 대해서 적당히 변경이나 변형 등을 실시할 수 있으며, 그 같은 변경이나 변형 등은 본 발명의 청구 범위 내에 포함되어야 할 것은 말할 필요도 없는 것이다. The above description is only a detailed description and a drawing of specific embodiments of the present invention, and is not intended to limit the claims of the present invention. Therefore, it is needless to say that modifications and variations can be appropriately made to the embodiments described herein, and such changes and modifications are included in the claims of the present invention.

Claims

A communication apparatus for receiving a PPM signal and detecting a temporal position of a data pulse signal corresponding to the data signal,
The communication device includes a TDC-PPM demodulator for measuring the temporal position of the data pulse signal using a TDC from a reference pulse signal,
The TDC-PPM demodulator is:
A first TDC signal generator generating a first TDC start signal and a first TDC stop signal from the reference pulse signal and the data pulse signal; And
And a first TDC measuring a time difference between the first TDC start signal and the first TDC stop signal.

delete

The method according to claim 1,
The first TDC signal generator,
Generating the first TDC start signal from a rising edge of the reference pulse signal and a rising edge of the data pulse signal,
And generate the first TDC interrupt signal from the rising edge of the data pulse signal and the rising edge of the reference pulse signal following the reference pulse signal.

The method according to claim 1,
And the data pulse signal is an IR-UWB signal.

A communication apparatus for receiving a PPM signal and detecting a temporal position of a data pulse signal corresponding to the data signal,
The communication device includes a TDC-PPM demodulator for measuring a temporal position of the data pulse signal from a reference pulse signal using a TDC; And
Including a distance meter for measuring the distance to the target object using the reference pulse signal,
The rangefinder is:
A second TDC signal generator for generating a second TDC start signal and a second TDC stop signal from adjacent reference pulse signals; And,
And a second TDC measuring a time difference between the second TDC start signal and the second TDC stop signal.

delete

The method according to claim 5,
The second TDC signal generator is:
Generating the second TDC start signal from a rising edge of a first reference pulse signal and a rising edge of a second reference pulse signal adjacent to the first reference pulse signal,
And generate a second TDC interrupt signal from a rising edge of the second reference pulse signal and a rising edge of a third reference pulse signal adjacent to the second reference pulse signal.

A communication method comprising demodulating a signal transmitted in a PPM method of positioning and transmitting a data pulse signal at a temporal position corresponding to a data signal to be transmitted from a reference pulse signal transmitted in a Ts period.
In the data demodulating step, the temporal position of the data pulse signal is measured using the TDC from the reference pulse signal, and a first TDC start signal and a first TDC stop signal are generated from the reference pulse signal and the data pulse signal. And a time difference between the first TDC start signal and the first TDC stop signal is input to the TDC.

The method according to claim 8,
The data pulse signal is an IR-UWB signal.

delete

Data demodulation step of demodulating the transmitted signal by the PPM method of positioning and transmitting the data pulse signal at a temporal position corresponding to the data signal to be transmitted from the reference pulse signal transmitted in the Ts period, and the distance measuring step of measuring the distance to the target object As a communication method comprising a,
In the data demodulating step, the temporal position of the data pulse signal from the reference pulse signal is measured using a TDC,
The distance measuring step may include: generating a second TDC start signal and a second TDC stop signal from an adjacent reference pulse signal, and inputting the same to a TDC to measure a time difference between the second TDC start signal and the second TDC stop signal; Way.

delete

A TDC demodulator for receiving a pulse width modulated signal using an IR-UWB signal and demodulating using a TDC; And
Including a distance meter for measuring the distance of the target object using a TDC,
The TDC demodulator is:
An envelope detector for detecting a peak point of the received pulse width modulated signal;
A comparator coupled to the envelope detector and comparing the output of the envelope detector with a reference level;
A first TDC signal generator coupled to the comparator and generating a first TDC start signal and a first TDC stop signal; And
An IR-UWB communication device comprising a first TDC coupled to the first TDC signal generator.

delete

A TDC demodulator for receiving a pulse width modulated signal using an IR-UWB signal and demodulating using a TDC; And
Including a distance meter for measuring the distance of the target object using a TDC,
The rangefinder is:
An envelope detector for detecting a peak point of the received pulse width modulated signal;
A comparator coupled to the envelope detector and comparing the output of the envelope detector with a reference level;
A second TDC signal generator coupled to the comparator and generating a second TDC start signal and a second TDC stop signal; And
An IR-UWB communication device comprising a second TDC coupled to the second TDC signal generator.