KR100530365B1 - 초광대역 선형주파수 변조신호를 이용한 초광대역 고속무선 송수신기 및 그 방법 - Google Patents

초광대역 선형주파수 변조신호를 이용한 초광대역 고속무선 송수신기 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 초광대역 무선송신기는 송신할 데이터를 변조하여 제1선형변조신호를 출력하는 제1펄스발생기, 송신할 데이터를 변조하여 제2선형변조신호를 출력하는 제2펄스발생기, 제1선형변조신호와 제2선형변조신호를 가산하는 가산기, 가산기로부터 출력된 신호를 성형하는 펄스성형기, 반송파를 출력하는 반송파발생기, 펄스성형기로부터 출력된 신호를 반송파에 싣는 믹서, 믹서로부터 출력된 신호를 송신하는 송신부 및 제1펄스발생기, 제2펄스발생기 및 반송파발생기의 동작을 제어하여 송신될 신호의 변조를 제어하는 제어부를 포함한다. 펄스 간격을 줄여도 펄스 간의 상호 간섭 없이, 데이터 전송량을 증가 시킬 수 있고, 다중 피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우에도, 타 네트워크에서 사용하는 선형 주파수 변조 방식과 상이한 선형 주파수 변조 방식을 사용함으로써 간섭을 줄이고 통신 효율을 높일 수 있다.

Description

초광대역 선형주파수 변조신호를 이용한 초광대역 고속 무선 송수신기 및 그 방법{UWB wireless transmitter and receiver using UWB linear FM signals having opposite slopes and method thereof}
본 발명은 초광대역 선형주파수 변조신호를 이용한 초광대역 무선송수신기 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 두 개의 독립된 초광대역 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 전송 효율을 높이고 펄스간의 간섭 효과를 최소화하는 초광대역 무선송수신기 및 그 방법에 관한 것이다.
초광대역(Ultra WideBand : UWB)의 동작 주파수는 현재 3.1부터 10.6GHz로 설정되어 있다. 이와 같이 넓은 주파수 대역을 사용하는 초광대역 환경하에서는 전체 주파수 대역을 하나 또는 유한한 개수의 부대역(sub-band)으로 나누어 사용한다. 또한, 시간 영역에서는 모든 시간 영역에 신호가 존재하는 연속 파형을 쓰지 않고 시간의 일정 영역에서만 신호가 존재하는 웨이브 패킷 형태의 파형을 사용한다.
단일 주파수 대역을 사용하는 단일대역(Single band) 방식에서는 초광대역의 주파수를 모두 사용하는 임펄스를 송수신 신호로 사용한다. 그러나, 이러한 단일대역 방식은 타 시스템과의 간섭에 취약하다.
이러한 문제점을 극복하기 위해 다중대역(Multi band) 방식이 제안되었다. 다중대역 시스템은 여러 개의 부대역을 필요에 따라 사용할 수 있으므로, 간섭에 대처하기 쉽다. 그러나 펄스폭이 넓어지기 때문에 시간축 상에서의 펄스간의 간섭이 커지게 된다.
도 1은 일반적인 다중대역 시스템에서의 시간축상의 펄스 파형을 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 서로 다른 주파수 대역을 사용하는 다수의 전송 신호가 시간축상에 순차적으로 배열되어 있다. 주파수 대역은 사용자가 임의로 지정할 수 있으나, 일반적으로 초광대역 통신으로서 제안된 최소 규격인 110 Mbps 이상의 성능을 나타내기 위해서 7 또는 8개 이상의 대역을 사용한다.
동일한 주파수 대역의 신호가 서로 중첩되게 되면 신호의 구분이 불가능하므로, 다중경로에 의해 신호가 지연되어 원 신호와 중첩될 경우에는 신호 복원이 불가능하다. 따라서, 이를 방지하기 위해서는 동일한 신호의 반복 전송 주기를 충분히 길게하여 다중경로 신호와 중첩되지 않도록 하여야 한다. 그러나, 신호 사이의 간격이 멀어지면 단위 시간당 펄스 수가 줄어들어 전송되는 데이터 양이 줄어드는 단점이 있다.
도 2a 및 2b는 펄스 통신시 펄스간의 상호간섭이 발생하는 과정을 시간축상에 나타낸 도면이다. 도 2a를 참조하면, 신호 전송 주기가 충분히 길게 설정되어 있으며, 지연되어 도착한 다중경로 신호와 원 신호가 중첩되지 않아서 간섭이 없다. 도 2b는 데이터 전송률을 높이기 위해 펄스 전송 주기를 짧게 한 경우로서, 지연되어 도착한 다중경로 신호와 원 신호간에 간섭 현상이 나타나는 것을 알 수 있다.
단일대역 시스템에서는 펄스폭이 매우 짧아서 펄스간의 간섭 문제가 상대적으로 적다. 그러나, 다중대역 시스템의 경우에는 펄스폭이 길어서 실내 환경에서의 간섭 또는 다른 네트워크 간의 간섭 등이 문제가 된다.
또한, 다중대역 시스템의 경우 서로 간섭이 없는 복수의 부대역을 사용하게 되면 데이터 전송량을 충분히 확보할 수는 있으나, 시스템이 복잡해지고 비용도 상승한다. 따라서, 가능한 적은 수의 부대역을 사용하여 간섭없는 다중대역 시스템을 구현할 필요성이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 두 개의 독립된 초광대역 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 전송 효율을 높이고 펄스간의 간섭 효과를 최소화하는 초광대역 고속 무선송수신장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초광대역 무선송신기는 송신할 데이터를 변조하여 제1선형변조신호를 출력하는 제1펄스발생기, 상기 송신할 데이터를 변조하여 제2선형변조신호를 출력하는 제2펄스발생기, 상기 제1선형변조신호와 상기 제2선형변조신호를 가산하는 가산기, 상기 가산기로부터 출력된 신호를 성형하는 펄스성형기, 반송파를 출력하는 반송파발생기, 상기 펄스성형기로부터 출력된 신호를 상기 반송파에 싣는 믹서, 상기 믹서로부터 출력된 신호를 송신하는 송신부 및 상기 제1펄스발생기, 상기 제2펄스발생기 및 상기 반송파발생기의 동작을 제어하여 상기 송신될 신호의 변조를 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1선형변조신호와 제2선형변조신호는 동일한 주파수 대역을 갖고, 제1선형변조신호는 상기 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 증가하며, 제2선형변조신호는 상기 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 감소한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 송신될 신호가 송신되는 주파수 대역의 각 부대역에 대하여 독립적으로 상기 변조를 수행한다.
상기 제어부는, 상기 제1펄스발생기를 동작시키는 제1변조방식, 상기 제2펄스발생기를 동작시키는 제2변조방식, 및 상기 제1펄스발생기 및 제2펄스발생기를 동작시키는 제3변조방식 중 어느 하나를 결정하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 제어부는 데이터 전송량에 따라 상기 제1변조방식, 제2변조방식 및 제3변조방식 중 어느 하나를 결정하여 변조를 수행한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 다중피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우, 변조방식을 상기 타 네트워크의 변조방식과 상이하게 되도록, 상기 제1선형변조방식 및 제2선형변조방식 중 어느 하나로 선택하여 변조를 수행한다.
바람직하게는, 상기 제1변조방식과 제2변조방식은 각각 독립적으로 수행되거나, 시간축상에서 상호 교대로 수행된다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 초광대역 무선수신기는 초광대역 신호를 수신하는 수신부, 역반송파를 발생하는 역반송파발생기, 상기 수신된 신호로부터 반송파를 제거하기 위해 상기 역반송파를 믹스하는 믹서, 상기 반송파가 제거된 신호를 필터링하는 제1정합필터, 상기 반송파가 제거된 신호를 필터링하는 제2정합필터, 상기 반송파가 제거된 신호를 상기 제1정합필터, 상기 제2정합필터, 및 상기 제1정합필터 및 상기 제2정합필터 중 어느 하나로 출력하는 스위치, 상기 제1정합필터의 출력신호를 검출하는 제1검출기, 상기 제2정합필터의 출력신호를 검출하는 제2검출기, 상기 제1검출기 및 상기 제2검출기의 출력신호를 처리하는 데이터처리부 및 상기 반송파발생기, 상기 스위치 및 상기 데이터처리부를 제어하여 상기 수신된 신호의 복조를 제어하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제1정합필터와 상기 제2정합필터는, 동일한 주파수 대역을 공유하고 주파수가 상기 대역내에서 선형적으로 증가하는 제1선형변조신호 및 주파수가 상기 대역내에서 선형적으로 감소하는 제2선형변조신호 각각에 대하여 반응을 나타내고, 타 선형변조신호에 대해서는 잡음성분과 동일한 반응을 나타낸다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 수신된 신호가 전송된 주파수 대역의 각 부대역에 대하여 독립적으로 상기 복조를 수행한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 수신된 신호의 파형에 따라 해당하는 선형변조방식을 판단하여, 상기 제1정합필터, 및 상기 제2정합필터, 및 상기 제1정합필터 및 제2정합필터 중 어느 하나를 선택하여 상기 수신된 신호를 필터링하도록 제어한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른, 송신할 데이터를 변조하여 초광대역 신호를 송신하는 방법은, 송신방식을 결정하는 단계, 상기 결정된 송신방식과 통신환경에 따라 변조방식을 선택하는 단계, 상기 송신할 데이터를 상기 선택된 변조방식에 따라 신호로 변조하는 단계 및 상기 변조된 신호를 성형하고, 상기 성형된 신호를 반송파에 실어 송신하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 변조방식 선택단계에서는, 동일한 주파수 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 증가하는 제1선형변조신호를 이용하는 제1선형변조방식, 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 감소하는 제2선형변조신호를 이용하는 제2선형변조방식, 및 상기 제1선형변조신호 및 상기 제2선형변조신호를 이용하는 제3선형변조방식 중 어느 하나를 선택한다.
바람직하게는, 상기 송신방식 결정단계에서는, 데이터 전송량을 늘리기 위해 상기 제1선형변조방식과 상기 제2선형변조방식을 시간축상에서 교대로 사용하는 방식 및 제3선형변조방식 중에서 어느 하나를 결정한다.
바람직하게는, 상기 송신방식 선택단계에서는, 다중피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우 상기 타 네트워크와 간섭이 발생하지 않도록, 상기 제1선형변조방식 및 제2선형변조방식 중 어느 하나를 결정한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 3a는 선형 주파수 변조 신호의 웨이브 패킷을 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a의 웨이브 패킷에 대한 정합필터 복조 신호를 나타낸 도면이다. 도 3a에 도시된 선형 주파수 변조 신호의 웨이브 패킷은 그 주파수가 시간에 따라 선형적으로 증가하며, 수신측에서 정합필터를 이용하여 이를 복조하면 도 3b와 같은 신호 파형을 나타낸다.
선형 주파수 신호는 비교적 낮은 신호레벨을 가지며, 초광대역의 신호를 효율적으로 전송하는데 적합하고, 특히 송수신단에서의 하드웨어 구현이 용이하여 경제적인 장점이 있다.
선형 주파수 변조 신호는 주파수 특성이 시간축을 따라 선형적으로 변하는 신호로서, 사용 주파수 대역과 펄스폭 만으로 정의된다. 따라서, 일반적인 선형 주파수 변조 신호는 동일한 주파수 대역과 펄스폭을 사용하게 될 경우, 신호를 구별할 수 없게 된다.
따라서, 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 전송량을 증가시키기 위해서는 주파수 대역 또는 펄스폭 이외의 변수를 이용하여야 한다. 또한, 다중경로 환경하에서 펄스간의 상호간섭을 줄이기 위해서는, 유사한 대역을 공유하는 펄스간의 상호간섭을 줄이기 위한 방법이 필요하다.
도 4는 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 변조된 신호를 송신하는 초광대역 무선송신기의 구조를 나타낸 블럭도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 초광대역 무선송신기는 제1펄스발생기(410), 제2펄스발생기(415), 가산기(420), 펄스성형기(430), 반송파발생기(435), 제어부(425), 믹서(440) 및 송신부(445)를 포함한다.
도 6a 및 6b는 동일한 주파수 대역에서의 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호의 파형특성을 나타낸 도면이다. 도 6a에 도시한 선형 주파수 변조 신호는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 증가하는 업펄스(Up Pulse)이고, 도 6b에 도시한 선형 주파수 변조 신호는 주파수가 시간에 따라 선형적으로 감소하는 다운펄스(Down Pulse)이다.
제1펄스발생기(410)는 송신할 데이터를 변조하여 제1선형변조신호를 출력한다. 제1선형변조신호는 도 6a에 도시한 바와 같이 주파수가 시간에 따라 선형적으로 증가하는 업펄스, 즉 (+) 선형 변조를 갖는 선형 주파수 변조 웨이브 패킷이다. 이러한 선형 주파수 변조 웨이브 패킷은 시간 영역에서 다음의 수학식1과 같이 나타난다.
여기서, "w(t)" 는 가중함수, "ωc" 는 신호의 중심주파수, "B" 는 펄스의 대역폭, "T" 는 펄스의 폭을 각각 나타낸다.
또한, 제2펄스발생기(415)는 송신할 데이터를 변조하여 제2선형변조신호를 출력한다. 제2선형변조신호는 도 6b에 도시한 바와 같이 주파수가 시간에 따라 선형적으로 감소하는 다운펄스, 즉 (-) 선형 변조를 갖는 선형 주파수 변조 신호이다. 이러한 선형 주파수 변조 웨이브 패킷은 시간 영역에서 다음의 수학식2와 같이 나타난다.
여기서, "w(t)" 는 가중함수, "ωc" 는 신호의 중심주파수, "B" 는 펄스의 대역폭, "T" 는 펄스의 폭을 각각 나타낸다.
상기 수학식1과 수학식2로 나타나는 선형 주파수 웨이브 패킷은 각각 시간에 따른 주파수의 증감에 따라 나뉜다. 각 선형 주파수 웨이브 패킷은 단일 주파수 대역을 시간축 상에서 다르게 분포시킨 것이라고 할 수 있다. 상기한 바와 같이, "fu(t)"는 전송파를 중심으로 주파수가 점차 증가하는 펄스이고, "fd (t)"는 반대로 점차적으로 감소하는 펄스이다. 이 두 개의 선형 주파수 변조 웨이브 패킷은 시간축 상에서의 배열이 서로 반대되는 벡터 성분을 갖기 때문에, 같은 대역을 공유함에도 불구하고 상호 간섭 또는 상관 지수는 매우 낮게 된다.
가산기(420)는 제1선형변조신호와 제2선형변조신호를 가산한다. 펄스성형기(430)는 가산기로부터 출력된 신호를 성형한다. 그리고, 반송파발생기(435)는 반송파를 출력한다. 믹서(440)는 펄스성형기(430)로부터 출력된 신호를 반송파에 싣고, 송신부(445)를 통해 출력된 신호를 송신한다.
한편, 제어부(425)는 제1펄스발생기(410), 제2펄스발생기(415) 및 반송파발생기(435)의 동작을 제어한다. 제어부(425)는 주파수 변조 방식을 선택한다. 즉, 제어부(425)는 제1펄스발생기(410) 또는 제2펄스발생기를 동작시켜, (+) 선형 변조를 갖는 선형 주파수 웨이브 패킷을 이용하여 제1선형변조신호를 발생시키거나 (-) 선형 변조를 갖는 선형 주파수 웨이브 패킷을 이용하여 제2선형변조신호를 발생시킨다. 이와 달리, 제어부(425)는 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415) 모두를 동작시켜 제1선형변조신호 및 제2선형변조신호를 동시에 발생시킬 수도 있다.
이하, 제어부(425)가 제1펄스발생기(410)를 동작시켜 제1펄스변조신호를 출력하는 경우를 제1변조방식이라 칭하고, 제2펄스발생기(415)를 동작시켜 제2펄스변조신호를 출력하는 경우를 제2변조방식이라 칭한다. 또한, 제어부(425)가 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415) 모두를 동작시켜 제1선형변조신호 및 제2선형변조신호를 동시에 발생시키는 경우를 제3변조방식이라 칭한다.
제1변조방식 및 제2변조방식에서는 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415) 중 어느 하나만이 동작하므로 이경우 가산기(420)는 동작시키지 않는다. 따라서, 펄스성형기(430)는 출력된 제1변조신호 또는 제2변조신호를 성형하고 이를 믹서(440)로 출력한다. 이러한 제1변조방식과 제2변조방식은 각각 독립적으로 수행될 수 있으며, 또한 시간축상에서 상호 교대로 수행될 수도 있다.
한편, 제3변조방식에서는 가산기(420)를 동작시켜 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415)에서 출력된 제1선형변조신호와 제2선형변조신호를 가산하고, 펄스성형기(430)는 가산기(420)에서 출력된 신호를 성형한다.
제어부(425)는 송신방식의 결정에 있어서, 데이터 전송량의 증감, 다중경로 특성에 따라 상기한 제1변조방식, 제2변조방식 및 제3변조방식 중 어느 하나의 변조방식을 선택하거나, 시간축 상에서 제1변조방식과 제2변조방식을 상호 교대로 선택할 수도 있다. 도 8은 데이터 증가에 따른 시간축 상에서의 펄스 프레임 구조 변화를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 초광대역 무선송신기는, 데이터 전송률(Data rate)을 증대시키고자 하는 경우에는 시간축 상에서 제1변조방식에 의한 제1변조신호의 패킷 전체 주기(Tp) 사이에 제2변조방식에 의한 제2변조신호를 삽입하여 전송한다. 이에 따라, 신호 패킷 전체 주기는 "Tp/2"로 줄어들게 되나, 상기 제1변조신호와 제2변조신호는 상호 간섭이 낮아서, 상대신호의 다중경로신호에 의한 간섭의 영향을 거의 받지 않게 되므로, 간섭을 배제함과 동시에 시간당 데이터 전송률을 2배까지 높일 수 있다.
또한, 다중 피코넷(Multi-Piconet) 환경과 같이 서로 다른 네트워크가 중첩된 환경하에서, 부대역이 중복되어 대역탈락(band drop)이 필요할 때에는 대역탈락 없이도 해당하는 대역의 변조방식을 타 네트워크의 변조방식과 반대가 되도록 상기 제1변조방식 또는 제2변조방식으로 전환하여, 서로 같은 주파수를 공유하더라도 상호 간섭 없이 동작할 수 있다. 즉, 도 8에 도시된 바와 같이 피코넷(Piconet 1)과 피코넷(Piconet 2)이 중첩되어 있는 경우에는, 피코넷(Piconet 1)이 제1변조방식으로 동작하는 경우 피코넷(Piconet 2)은 제2변조방식으로 동작하게 되면, 대역탈락이 필요없고 상호 간섭 없이 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 변조된 신호를 수신하여 복조하는 초광대역 무선수신기의 구조를 나타낸 블럭도이다. 본 발명에 따른 초광대역 무선수신기는 수신부(505), 역반송파발생기(510), 믹서(515), 제1정합필터(525), 제2정합필터(530), 스위치(520), 제1검출기(535), 제2검출기(540), 데이터처리부(545) 및 제어부(550)를 포함한다.
수신부(505)는 신호를 수신한다. 역반송파발생기(510)는 수신된 신호가 실린 반송파를 제거하기 위한 역반송파를 발생한다. 믹서(515)는 수신된 신호로부터 반송파를 제거하기 위해 역반송파를 수신된 신호와 합한다.
제1정합필터(525) 및 제2정합필터(530)는 반송파가 제거된 신호를 필터링하기 위한 것이다. 제1정합필터(525) 및 제2정합필터(530)는 상기한 제1변조신호와 제2변조신호 각각에 대응하며, 대응되는 고유 신호에 대해서만 강한 반응을 보이고 다른 신호에 대해서는 매우 약한 반응을 보인다.
도 7은 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호에 대한 정합필터 복조 신호를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 정합필터는 두 개의 선형 주파수 변조 신호를 수신한 경우에 대응하는 하나의 고유한 선형 주파수 변조 신호에 대해서만 강하게 반응하여 뚜렷한 신호 파형으로 나타나고, 다른 선형 주파수 변조 신호에 대해서는 매우 약한 반응을 보여 잡음과 같이 나타난다. 따라서, 제1정합필터(525)와 제2정합필터(530)를 사용하면, 서로 동일한 시간 및 주파수 대역을 차지하는 두 개의 펄스를 수신측에서 분리해 낼 수 있다.
스위치(520)는 제어부의 제어에 의해 제1변조신호와 제2변조신호를 각각 제1정합필터(525)와 제2정합필터(530)로 전송한다. 제1변조신호만 수신된 경우에는 제1정합필터(525)를 동작시키고 제2변조신호만 수신된 경우에는 제2정합필터(530)를 동작시키는 것으로 충분하다.
제1정합필터(525)에 의해 필터링된 제1변조신호는 제1검출기(535)에 의해 검출되고 제2정합필터(530)에 의해 필터링된 제2변조신호는 제2검출기(540)에 의해 검출된다. 이와 같이 검출된 신호는 데이터처리부(545)에서 처리하게 된다.
한편, 제어부(550)는 역반송파발생기(510), 스위치(520) 및 데이터처리부(545)의 동작을 제어한다. 또한, 제어부(550)는 사용 대역의 숫자와 펄스 발생 간격에 따라서 신호의 수신을 제어하고, 수신된 신호의 복조를 제어한다. 제어부(550)는 수신된 신호의 파형을 파악하고 그 주파수 변조 방식을 판단하여 이에 따라 제1정합필터(525) 또는 제2정합필터(530)를 선택하여 수신된 신호를 전송하거나, 수신된 신호를 제1정합필터(525) 및 제2정합필터(530)에 각각 전송하도록 스위치(520)를 제어한다.
제어부(550)는 다중대역 신호가 수신되면, 각 부대역에 대하여 상기한 방식으로 선형 복조를 취하여 신호 성분을 분리 감지하도록 초광대역 무선수신기를 제어한다.
또한, 제어부(550)는 다중 피코넷 환경등 네트워크가 중첩된 환경하에서 부대역이 중복되어 대역탈락이 필요할 때, 통신하는 초광대역 무선송신기에 대역탈락이 요청되었음을 알리고, 수신 방식을 다시 결정하며, 수신된 신호의 복조를 제어한다. 이에 따라, 초광대역 무선송신기는 그 제어부(550)의 동작에 의해 변조 방식을 전환하여 신호를 변조하고 송신하게 된다.
도 9는 고속 데이터 전송을 위해 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 전송하는 초광대역 무선송신기의 동작을 나타낸 흐름도이다. 도면을 참조하면, 초광대역 무선송신기의 제어부(425)는 먼저 무선송신기의 송신 방식을 결정한다(S910).
송신 방식은 상기한 바와 같이 데이터 전송량을 늘리기 위해서는 시간축 상에서 제1변조방식에 의한 제1변조신호의 주기(T) 사이에 제2변조방식에 의한 제2변조신호를 삽입하여 전송함으로써, 시간당 데이터 전송률을 2배까지 높일 수 있다. 또한, 제1변조신호와 제2변조신호는 상호 간섭을 거의 일으키지 않으므로 두 개의 변조 방식을 동시에 수행하여 두 개의 신호를 동시에 전송할 수도 있다.
한편, 다중 피코넷 환경에서, 부대역이 중복되어 대역탈락이 필요할 때에는 대역탈락 없이도 해당하는 대역의 변조방식을 상기 제1변조방식 또는 제2변조방식으로 전환하여, 신호를 송신할 수 있다.
이어서, 초광대역 무선송신기의 제어부(425)는 변조 방식을 선택한다(S920). 제어부(425)는 송신 방식 결정단계에서 결정된 송신 방식에 기초하고, 통신 환경 변화를 참조하여 상기한 제1변조방식, 제2변조방식 또는 제3변조방식을 선택한다.
초광대역 무선송신기는 송신할 데이터를 결정된 변조방식에 따라 변조한다(S930). 따라서, 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415) 중 어느 하나를 동작시키거나, 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415)를 동시에 동작시켜 데이터를 변조한다. 그리고, 제1펄스발생기(410) 및 제2펄스발생기(415) 모두를 동작시켜 데이터를 변조한 경우에는 출력된 제1변조신호와 제2변조신호를 가산한다.
이어서, 초광대역 무선송신기는 변조된 신호를 송신 방식에 맞도록 성형하고(S940), 성형된 신호를 반송파에 실어 송신한다(S950).
도 10은 다중 피코넷 환경에서 펄스를 제어하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 전송하는 초광대역 무선송신기의 동작을 나타낸 흐름도이고, 도 11은 다중 피코넷 환경에서 펄스를 제어하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 수신하는 초광대역 무선수신기의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 초광대역 무선송신기는 먼저 송신 방식을 결정한다(S1010). 송신 방식은 상기한 바와 같이 송신 환경과 데이터 전송량에 따라 결정된다. 이어서, 초광대역 무선송신기와 통신하는 무선수신기 등으로부터 채널 특성을 수신하여(S1020), 채널 특성에 대해 필요한 정보를 얻는다. 여기서 채널 특성에 대한 정보는 무선수신기가 대역탈락을 수행한 경우 해당하는 대역에 대한 정보를 포함한다.
수신된 채널 특성 정보에 따라 무선수신기에서 대역탈락이 수행되었는지를 판단한다(S1030). 대역탈락이 발생하지 않은 경우에는 기존의 변조 방식을 그대로 수행하여 변조된 신호를 송신한다(S1050). 그러나 대역탈락이 발생한 경우에는 변조 방식을 전환한다(S1040).
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 초광대역 무선수신기는 먼저 수신 방식을 결정하고 신호를 수신한다(S1110). 결정된 수신 방식에 따라 수신된 신호를 복조한 후 필터링을 위해 제1정합필터(525) 및 제2정합필터(530) 중 어느 하나를 선택하거나, 제1정합필터(525) 및 제2정합필터(530)를 모두 이용하여 필터링을 수행한다(S1120). 필터링된 신호가 복수 개이면, 필터링된 신호에 대해 상관(Correlation)을 수행한다(S1130). 다중 피코넷 환경하에서 동일한 주파수 상에서 변조 방식이 동일한 신호가 복수개 수신되면, 상관값이 높게 나타난다.
이러한 상관값에 기초하여, 채널상에서 간섭이 발생하였는지 여부를 판단한다(S1140). 간섭이 발생한 경우에는 대역탈락을 수행하고, 대역탈락이 요청됨을 통신하는 무선송신기에 알린다(S1160). 대역탈락이 요구되는 상황이 아닌 경우에는 복조된 신호를 처리하여 수신된 데이터를 처리하게 된다(S1150).
본 발명에 따르면, 두 개의 선형 주파수 변조신호를 이용하여 변조를 수행하고 대응하는 선형 주파수 변조 신호에 대해서만 반응하고 타 선형 주파수 변조 신호에 대해서는 거의 반응하지 않는 두 개의 정합필터를 이용하여 복조를 수행하는 초광대역 무선송수신기가 제공된다. 따라서, 펄스 간격을 줄여도 펄스 간의 상호 간섭 없이, 데이터 전송량을 증가 시킬 수 있다.
또한, 다중 피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우에도, 타 네트워크에서 사용하는 선형 주파수 변조 방식과 상이한 선형 주파수 변조 방식을 사용함으로써 간섭을 줄이고 통신 효율을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 일반적인 다중대역 시스템에서의 시간축상의 펄스 파형을 나타낸 도면,
도 2a 및 2b는 펄스 통신시 펄스간의 상호간섭이 발생하는 과정을 시간축상에 나타낸 도면,
도 3a는 선형 주파수 변조 신호의 웨이브 패킷을 나타낸 도면,
도 3b는 도 3a의 웨이브 패킷에 대한 정합필터 복조 신호를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 변조된 신호를 송신하는 초광대역 무선송신기의 구조를 나타낸 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 이용하여 변조된 신호를 수신하여 복조하는 초광대역 무선수신기의 구조를 나타낸 블럭도,
도 6a 및 6b는 동일한 주파수 밴드의 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호의 파형 특성을 나타낸 도면,
도 7은 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호에 대한 정합필터 복조 신호를 나타낸 도면,
도 8은 데이터 증가에 따른 시간축 상에서의 펄스 프레임 구조 변화를 나타낸 도면,
도 9는 고속 데이터 전송을 위해 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 전송하는 초광대역 무선송신기의 동작을 나타낸 흐름도,
도 10은 다중 피코넷 환경에서 펄스를 제어하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 전송하는 초광대역 무선송신기의 동작을 나타낸 흐름도, 그리고
도 11은 다중 피코넷 환경에서 펄스를 제어하기 위한 본 발명에 따른 두 개의 독립된 선형 주파수 변조 신호를 수신하는 초광대역 무선수신기의 동작을 나타낸 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
410: 제1펄스발생기 415: 제2펄스발생기
420: 가산기 425: 제어부
430: 펄스성형기 435: 반송파발생기
440: 믹서 445: 송신부
505: 수신부 510: 역반송파발생기
515: 믹서 520: 스위치
525: 제1정합필터 530: 제2정합필터
535: 제1검출기 540: 제2정합필터
545: 데이터처리부

Claims (15)

  1. 송신할 데이터를 변조하여 제1선형변조신호를 출력하는 제1펄스발생기;
    상기 송신할 데이터를 변조하여 제2선형변조신호를 출력하는 제2펄스발생기;
    상기 제1선형변조신호와 상기 제2선형변조신호를 가산하는 가산기;
    상기 가산기로부터 출력된 신호를 성형하는 펄스성형기;
    반송파를 출력하는 반송파발생기;
    상기 펄스성형기로부터 출력된 신호를 상기 반송파에 싣는 믹서;
    상기 믹서로부터 출력된 신호를 송신하는 송신부; 및
    상기 제1펄스발생기, 상기 제2펄스발생기 및 상기 반송파발생기의 동작을 제어하여 상기 송신될 신호의 변조를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1선형변조신호와 제2선형변조신호는 동일한 주파수 대역을 갖고, 제1선형변조신호는 상기 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 증가하며, 제2선형변조신호는 상기 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 송신될 신호가 송신되는 주파수 대역의 각 부대역에 대하여 독립적으로 상기 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1펄스발생기를 동작시키는 제1변조방식, 상기 제2펄스발생기를 동작시키는 제2변조방식, 및 상기 제1펄스발생기 및 제2펄스발생기를 동작시키는 제3변조방식 중 어느 하나를 결정하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 데이터 전송량에 따라 상기 제1변조방식, 제2변조방식 및 제3변조방식 중 어느 하나를 결정하여 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는, 다중피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우, 변조방식을 상기 타 네트워크의 변조방식과 상이하게 되도록, 상기 제1선형변조방식 및 제2선형변조방식 중 어느 하나로 선택하여 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제1변조방식과 제2변조방식은 각각 독립적으로 수행되거나, 시간축상에서 상호 교대로 수행되는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  8. 초광대역 신호를 수신하는 수신부;
    역반송파를 발생하는 역반송파발생기;
    상기 수신된 신호로부터 반송파를 제거하기 위해 상기 역반송파를 믹스하는 믹서;
    상기 반송파가 제거된 신호를 필터링하는 제1정합필터;
    상기 반송파가 제거된 신호를 필터링하는 제2정합필터;
    상기 반송파가 제거된 신호를 상기 제1정합필터, 상기 제2정합필터, 및 상기 제1정합필터 및 상기 제2정합필터 중 어느 하나로 출력하는 스위치;
    상기 제1정합필터의 출력신호를 검출하는 제1검출기;
    상기 제2정합필터의 출력신호를 검출하는 제2검출기;
    상기 제1검출기 및 상기 제2검출기의 출력신호를 처리하는 데이터처리부; 및
    상기 반송파발생기, 상기 스위치 및 상기 데이터처리부를 제어하여 상기 수신된 신호의 복조를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선수신기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제1정합필터와 상기 제2정합필터는, 동일한 주파수 대역을 공유하고 주파수가 상기 대역내에서 선형적으로 증가하는 제1선형변조신호 및 주파수가 상기 대역내에서 선형적으로 감소하는 제2선형변조신호 각각에 대하여 반응을 나타내고, 타 선형변조신호에 대해서는 잡음성분과 동일한 반응을 나타내는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선수신기.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신된 신호가 전송된 주파수 대역의 각 부대역에 대하여 독립적으로 상기 복조를 수행하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신기.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 수신된 신호의 파형에 따라 해당하는 선형변조방식을 판단하여, 상기 제1정합필터, 및 상기 제2정합필터, 및 상기 제1정합필터 및 제2정합필터 중 어느 하나를 선택하여 상기 수신된 신호를 필터링하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선수신기.
  12. 송신할 데이터를 변조하여 초광대역 신호를 송신하는 방법에 있어서,
    송신방식을 결정하는 단계;
    상기 결정된 송신방식과 통신환경에 따라 변조방식을 선택하는 단계;
    상기 송신할 데이터를 상기 선택된 변조방식에 따라 신호로 변조하는 단계; 및
    상기 변조된 신호를 성형하고, 상기 성형된 신호를 반송파에 실어 송신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 변조방식 선택단계에서는, 동일한 주파수 대역내에서 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 증가하는 제1선형변조신호를 이용하는 제1선형변조방식, 주파수가 시간축에 따라 선형적으로 감소하는 제2선형변조신호를 이용하는 제2선형변조방식, 및 상기 제1선형변조신호 및 상기 제2선형변조신호를 이용하는 제3선형변조방식 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 송신방식 결정단계에서는, 데이터 전송량을 늘리기 위해 상기 제1선형변조방식과 상기 제2선형변조방식을 시간축상에서 교대로 사용하는 방식 및 제3선형변조방식 중에서 어느 하나를 결정하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 송신방식 선택단계에서는, 다중피코넷 환경하에서 타 네트워크가 중첩되어 대역탈락이 요구되는 경우 상기 타 네트워크와 간섭이 발생하지 않도록, 상기 제1선형변조방식 및 제2선형변조방식 중 어느 하나를 결정하는 것을 특징으로 하는 초광대역 무선송신방법.
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