KR100621138B1 - 다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를이용하는 코드분할 다중접속 방식의 초광대역 통신 방법및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access; 이하 CDMA라 함)을 이용한 논리채널 할당에 따른 초광대역(Ultra-WideBand; 이하 UWB라 함) 통신 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 CDMA의 확산 코드 생성을 위한 초기값에 따라 논리채널을 할당하여 UWB 통신을 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 UWB 통신 방법은, 다수의 논리채널 및 상기 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법으로서, 소정의 초기값으로 확산코드를 생성하는 단계, 수신된 신호를 생성된 확산코드로 복조하는 단계, 및 복조 결과 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우, 초기값을 변경하여 송신할 데이터를 변조하고 송신하는 단계를 포함한다.
UWB, 논리채널, 확산 코드, 초기값

Description

다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 초광대역 통신 방법 및 장치{Method and apparutus for ultra-wideband communication of code division multiple access using multiple logical channels and spreading code assigned to each logical channel}
도 1은 무선네트워크의 종류를 보여주는 도면이다.
도 2는 IEEE 802.15.3 표준에 따른 무선개인영역망(Wireless Personal Area Network)의 구성요소를 보여주는 도면이다.
도 3은 IEEE 802.15.4 표준에서 사용하는 수퍼 프레임의 구조를 보여주는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 논리채널을 할당하기 위하여 서로 다른 중심 주파수를 사용하도록 하는 방법을 보여주는 그래프 및 표이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 논리채널의 할당방법을 보여주는 표이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 확산 코드의 자기상관관계를 보여주는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 있어 신호 확산 코드를 생성하는 방법에 관한 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 네트워크 장치가 데이터 통신을 하는 과정 을 보여주는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 논리채널 할당방법에 따라 통신하는 네트워크 장치를 보여주는 블록도이다.
본 발명은 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access; 이하 CDMA라 함)을 이용한 논리채널 할당에 따른 초광대역(Ultra-WideBand; 이하 UWB라 함) 통신 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 확산 코드 생성을 위한 초기값에 따라 논리채널을 할당하여 UWB 통신을 하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선통신 기술의 급속한 발전과 함께 무선 기기들의 보급으로 사람들의 생활 방식에 많은 변화를 주고 있는데, 특히, 별도의 주파수 자원의 확보없이 기존의 무선통신 서비스와 공존하며 고속 광대역의 무선통신을 할 수 있는 UWB 통신이 최근에 활발히 연구되고 있다.
UWB 무선 기술은 넓은 의미에서 넓은 주파수 대역을 사용하는 통신 기술을 말하는데 1950년대부터 미국에서 주로 군사적 목적으로 연구되었다. 1994년 이후 군사보안이 해제되었고 일부 벤처 회사 및 연구소에서 상업적인 목적으로 UWB 무선 기술을 개발하기 시작했다. 그러다가 2002년 2월 14일에 미국연방통신위원회(Federal Communications Commission; 이하, FCC라 함)에서 상업적 이용을 허용하였다. 현재 UWB 기술은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15 WG(Working Group)에서 표준화 작업이 진행중이다. FCC가 정의하는 UWB란 사용할 주파수 대역폭이 중심 주파수에 대해서 20% 이상, 또는 500MHz 이상의 대역폭을 차지하는 무선 전송 기술을 의미한다. 여기서 대역폭은 -3dB 지점을 기준으로 결정하는 다른 통신과는 달리 -10dB 지점을 기준으로 결정한다. 이러한 UWB는 기저대역 신호를 반송파에 실어서 데이터를 전송하는 기존의 협대역 통신과는 달리 수 나노 초에 이르는 극히 짧은 기저대역 펄스를 사용하여 반송파의 사용 없이 데이터를 전송한다. 따라서 시간축 영역에서 수 나노 초에 해당하는 UWB 펄스는 주파수 스펙트럼 상에서는 수 기가 대역에 이르는 광대역을 가지기 때문에 기존의 협대역 무선통신 기술에 비교한다면 현저히 넓은 주파수 대역폭을 가지는 무선통신 기술이라고 할 수 있다.
수 나노 초에 이르는 극히 짧은 펄스를 사용하여 데이터를 전송하는 UWB 무선 기술은 기존의 협대역 통신과는 다른 여러 특징을 가진다. UWB는 기본적으로 펄스를 이용한 신호의 전송이기 때문에 주파수 대역에서 대역폭이 매우 넓어지고 반대로 주파수 축 위에서의 송신 전력 밀도는 작아진다. 즉 잡음대역 이하에서도 통신이 가능하다.
UWB 무선 통신 기술이 초고속 전송이 가능한 이유는 섀논의 채널 용량 식(Shannon's Capacity)으로 설명할 수 있다. 섀논 한계에서는 유선 또는 무선 통신 시스템 모두 데이터를 오류 없이 전송할 수 있는 최대 데이터 전송률은 제공된 물리적인 통신 채널마다 고유 통신 채널 용량 C로 정의할 수 있다. 특히 전송할 수 있는 주파수의 대역폭 B는 일정하게 제한되어 잡음으로 인해 오류가 생기는 채 널에서의 최대 전송 용량 C는 수학식 1과 같주어진다.
Figure 112004021385580-pat00001
(여기서, C는 최대 채널 용량을 의미하고 B는 채널 대역폭을 의미하고, S는 신호의 전력을 의미하며, N은 노이즈의 전력을 의미한다)
수학식 1을 살펴보면 C는 B에 대해 선형적으로 증가하는 것을 알 수 있고 또한 S/N에 의해 로그함수적으로 증가하는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 대역폭이 증가한다는 것은 채널로 전송할 수 있는 최대 채널 용량이 이에 비례할 수 있다는 것이다. UWB는 짧은 펄스(wavelet)를 이용하여 정보를 송수신하기 때문에 주파수 영역에서 UWB 신호를 관찰하면 대역폭이 수 GHz 정도로 넓을 수가 있다. 즉, UWB 통신을 할 경우에 엄청나게 빠른 데이터 전송이 가능하다는 의미이다. 이외에도 UWB는 넓은 대역폭을 사용하므로 상대적으로 적은 전력으로 통신이 가능하다는 장점이 있고, 다중접속이 가능하며 다중 경로에 의한 간섭 영향을 억제할 수 있는 장점도 있다.
UWB가 응용될 수 있는 분야는 다양한데, 많은 주목을 받는 분야 중 하나는 대략 수~수십m 정도 영역에서의 고속 근거리 통신이다. 고속 근거리 통신을 위하여 UWB 신호를 변조하는 방법은 UWB 펄스(UWB Wavelet)의 위치의 변화를 이용하는 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation: PPM), 펄스의 크기를 이용하는 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation: PAM), BPSK나 QPSK와 같은 위상 편이 방식 변조(Phase Shift Keying: PSK), 및 직교 주파수분할다중변조(Orthogonal Frequency Division Modulation: OFDM) 등이 알려져 있다. 한편, 최근에는 저속 근거리 무선 통신을 위하여도 UWB가 응용되고 있다.
UWB 통신의 경우 그 특성상 넓은 대역폭을 많은 사용자들이 공유하므로, 무선 근거리 통신에 있어 여러 개의 무선망이 연동되는 환경의 경우 동일한 대역폭을 여러 개의 채널로 나누어 사용할 필요가 있다. 따라서 UWB 통신에 있어 논리채널의 할당방법이 필요하게 되었다.
본 발명은 신호 확산 코드를 생성하기 위한 초기값에 따라 논리채널을 할당함으로써 통신 장치의 메모리 용량을 줄이고 구현을 용이하게 하는 UWB 통신 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 통신 방법은, 다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법으로서, 소정의 초기값으로 확산코드를 생성하는 단계, 수신된 신호를 생성된 확산코드로 복조하는 단계, 및 복조 결과 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우, 초기값을 변경하여 송신할 데이터를 변조하고 송신하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 통신 방법은, 다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 방법으로서, 소정의 초기값으로 확산코드를 생성하는 단계, 및 수신된 신호를 생성된 확산코드로 복조하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 통신 장치는, 다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 장치로서, 확산코드를 생성하기 위한 초기값을 저장하는 저장 모듈, 확산 코드를 이용한 신호를 송수신하는 송수신 모듈, 및 초기값으로 대응되는 확산코드로 송수신 모듈에 수신된 신호를 복조하고, 복조 결과 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우 초기값을 변경하여 송신할 데이터를 변조하고 변조된 데이터를 송수신 모듈에 제공하는 제어 모듈을 포함한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 UWB 통신 장치는, 다수의 논리채널 및 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 장치로서, 확산코드를 생성하기 위한 초기값을 저장하는 저장 모듈, 확산 코드를 이용한 신호를 송수신하는 송수신 모듈, 및 초기값으로 대응되는 확산코드로 송수신 모듈에 수신된 신호를 복조하는 제어 모듈을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 무선네트워크의 종류를 보여주는 도면이다.
무선 네트워크는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 2가지의 형태로 나눌 수 있다. 액세스 포인트(Access Point)를 포함하는 무선 네트워크 형태로서, '인프라스트럭쳐 모드(infrastructure mode)의 무선 네트워크'와 액세스 포인트(Access Point)를 포함하지 않는 무선 네트워크 형태로서, '애드 혹 모드(ad-hoc mode)의 무선 네트워크' 이다.
인프라스트럭쳐 모드(infrastructure mode)의 무선 네트워크는 무선 네트워크를 유선 네트워크와 연결하거나, 무선 네트워크에 속하는 무선 네트워크 장치들간에 통신을 하기 위하여 액세스 포인트(Access Point)가 데이터 전달의 중계 역할을 수행하게 된다. 따라서, 모든 데이터는 상기 액세스 포인트(Access Point)를 거쳐야 한다.
애드 혹 모드(ad-hoc mode)의 무선 네트워크는 사전 계획 없이 네트워크가 필요한 경우에 한해서 형성되는 것으로, 상기 액세스 포인트(Access Point)와 같은 중계 장치를 거치지 않고, 단일의 무선 네트워크에 속하는 무선 네트워크 장치들이 직접 서로에게 데이터를 송수신하는 형태이다.
현재 UWB 통신 기술의 적용이 논의되고 있는 분야는 애드 혹 모드의 무선 네트워크로서, IEEE 802.15.3a 표준이 다루고 있는 고속의 무선개인영역망(High Data Rate Wireless Personal Area Network)의 물리계층과 IEEE 802.15.4a 표준이 다루고 있는 저속의 무선개인영역망(Low Data Rate Wireless Personal Area Network)의 물리계층이 있다. IEEE 802.15.3a 표준은 IEEE 802.15.3 기술이 사용하는 미디어 접근 제어(Medium Access Control; 이하 MAC이라 함)를 그대로 이용하며 물리계층의 기술만 UWB 기술을 이용하여 보다 높은 대역폭을 갖도록 함으로써 고속의 데이터 전송을 요구하는 오디오/비디오 기기들을 무선으로 연결하는 데에 초점을 두고 있다.
도 2는 IEEE 802.15.3 표준에 따른 무선개인영역망(Wireless Personal Area Network; 이하 WPAN이라 함)의 구성요소를 보여주는 도면이다.
IEEE 802.15.3 WPAN, 즉 피코넷의 기본적인 구성요소는 디바이스(200)이다. 피코넷을 구성하기 위해서는 피코넷 조정자(Piconet Coordinator; 이하 PNC라 함) 역할을 하는 디바이스가 반드시 있어야 한다. PNC(210)는 비콘(Beacon)(220)을 사용하여 그 피코넷의 타이밍 동기 및 피코넷의 동작에 필요한 여러 정보 요소(Information Element)들을 제공한다. 또한 PNC는 피코넷을 구성하는 디바이스들의 채널 타임 관리, 채널 접근 제어, 전력 관리 등을 담당한다.
IEEE 802.15.3 피코넷은 애드 혹 모드의 무선 네트워크에서처럼, 어떤 디바이스가 통신을 하려고 할 때, 기존에 있던 피코넷에 가입하거나 피코넷이 없는 경우 자신이 PNC가 되어서 피코넷을 구성하고, 피코넷의 디바이스들이 더 이상 통신하지 않는 경우 피코넷을 제거한다.
IEEE 802.15.4a 표준을 논의하기 위한 작업 그룹은 IEEE 802.15.4 기술에 UWB 기술을 이용하여 위치인식 기능을 포함하려는 논의를 진행하고 있다. IEEE 802.15.4 기술은 20 Kbps(868 MHz)와 40 Kbps(915 MHz), 그리고 250 Kbps(2.4 GHz)만을 지원하는 WPAN 기술로 낮은 전력을 소모하며 초 저가의 센서 네트워크를 구현하기에 최적의 방안을 제공하는 기술이다.
IEEE 802.15.4의 절전은 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 수퍼 프레임 동안 16개의 슬롯을 두고 이 기간에 대부분의 데이터를 전송하며 그 이외는 비활성 상태에서 절전 모드로 동작하게 하는 방식을 채택함으로써 이루어진다. 이와 같은 데이터 전송기간의 할당은 완전 기능 디바이스(Full Function Device; 이하 FFD라 함)의 기능을 갖춘 기기가 PNC가 되고 비콘 프레임에 모든 관리 정보를 실어 자원 사용을 중재함으로써 형성된다. 기본적으로 IEEE 802.15.4의 데이터는 경쟁접근구간(Contention Access Period; 이하 CAP라 함)동안 충돌 회피 반송파 감지 다중 접속방식(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance; 이하, CSMA/CA라 함)을 기반으로 동작한다. 선택 사양이지만 무경쟁구간(Contention Free Period; 이하 CFP라 함)동안 보장된 타임 슬롯(Guaranteed Time Slot)을 이용하여 데이터를 전송할 수도 있다. IEEE 802.15.4 기기는 이와 같은 비콘을 기반으 로 수퍼 프레임을 지정하고 이에 따라 데이터를 전송하는 모드는 물론이고 비콘이 없는 상태에서 데이터를 송수신하는 모드도 지원한다. 비콘이 없는 상태에서 데이터를 전송하는 모드에서의 CSMA/CA 기반 MAC 방식은 채널이 유휴상태일 경우 자체적으로 발생한 난수(Random Number)만큼 백-오프(Back-Off)한 후 즉시 데이터를 보내게 되는 것이 차이점이다.
이러한 애드 혹 모드의 무선 네트워크의 경우 인프라 스프럭처 모드 의 무선 네트워크의 액세스 포인트(Access Point)에 해당하는 것이 없으므로, 코드분할 다중접속(Code Division Multiple Access; 이하 CDMA라 함) 방식의 UWB 통신을 함에 있어서 채널을 할당하고 확산코드를 공유하는 메커니즘을 각 네트워크 장치들이 분담하게 된다.
도 4a 및 도 4b는 논리채널을 할당하기 위하여 서로 다른 중심 주파수를 사용하도록 하는 종래의 방법을 보여주는 그래프 및 표이다.
종래에 제안된 직접 확산 UWB 시스템은 전체 UWB 사용에 할당된 7.5GHz의 대역폭을 5GHz 대역의 무선랜(IEEE 802.11a)과의 공존을 위해서 UNII(Unlicensed National Information Infrastructure) 밴드를 중심으로 두개의 서브 밴드로 나누어 사용하는 시스템을 제안하였다. 다중 피코넷 운용 지원을 위해 CDMA 방식을 사용하는 종래의 제안서는 24칩 코드를 사용하여 송신 데이터를 확산시키고 5GHz 대역 이하 하부 밴드 시스템의 경우 684MHz의 대역폭을 가지는 루트-레이즈드 코사인(Root-Raised Cosine; RRC) 필터를 사용하여 송신 신호의 나이퀴스트 조건을 만족 하도록 하였다.
이 제안에 따른 논리채널의 할당방법은 같은 대역을 공유하는 여러 개의 채널에 조금씩 편이된 중심 주파수를 할당하고, 중심 주파수에 따라 확산 코드를 곱하는 속도, 즉 칩 레이트를 달리하도록 한다. 도 4a의 그래프는 각 논리채널이 같은 대역을 사용하지만 조금씩 편이된 서로 다른 중심 주파수를 가지고 있음을 보여주는 펄스의 스펙트럼을 보여준다. 도 4b의 표는 논리채널마다 서로 다른 중심 주파수가 할당되어 있고, 서로 다른 칩 레이트를 가지며, 다른 확산 코드를 가지고 있음을 보여준다.
이 경우 네트워크 장치가 통신을 하기 위해서는 먼저 사용가능한 채널을 스캔하고, 그 채널에서 사용하는 확산 코드로 데이터 신호를 변조하는 단계를 거쳐야 한다. 사용가능한 채널을 스캔하는 것은 중심 주파수들을 스캔하면서 중심 주파수의 에너지가 특정 값 이상인지를 체크함으로써 이루어진다. 에너지가 특정 값 이상이면 그 채널은 사용중이고, 그렇지 않으면 그 채널은 비어있는 것이므로, 비어있는 채널의 중심 주파수에 따른 확산 코드를 적용하여 데이터를 변조하여 통신을 개시한다. 이 논리채널 할당방법에 따를 경우 데이터 통신을 하기 위해서는 채널 스캔 단계와 확산 코드에 의한 신호 변조 단계의 두 단계를 거쳐야 하는 번거로움이 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 논리채널의 할당방법을 보여주는 표이다.
본 발명의 경우 중심 주파수의 변이가 필요없이 각 채널에서 사용되는 확산 코드의 초기값에 따라 논리채널이 할당된다. 확산 코드의 초기값에 따라 논리채널을 할당하는 방법의 일 실시예는 IEEE 802.15.4 표준의 PLME-SET.request 프리미티 브에 의해 phyCurrentChannel 어트리뷰트에 확산 코드의 초기값에 기초한 서로 다른 논리채널 번호를 할당하는 것이다. 도 5의 표는 각 채널에서 사용되는 확산 코드의 초기값에 따라 논리채널을 할당하는 일 실시예를 보여준다. 이 때, 논리채널 할당을 위해 선택되는 확산 코드의 초기값들은 확산 코드가 가져야 할 성질을 만족하도록 이루어진다.
CDMA를 이용하는 통신 시스템에서 확산 코드가 가져야할 성질은 다음과 같다. 첫째, 확산 코드는 난수(Random Number)에 가까워야 한다. 즉 의사-난수(Pseudo Random Number)이어야 한다. 둘째, 확산 코드는 자신의 시간 변이 형태(Time-shifted Version)와 쉽게 구분되어야 한다. 셋째, 확산 코드는 같은 집합에 속하는 다른 확산 코드 및 그들의 시간 변이 형태와 쉽게 구별되어야 한다. 넷째, 소스 네트워크 장치 및 싱크 네트워크 장치가 확산 코드를 쉽게 생성할 수 있어야 한다. 마지막으로, 정당한 권한이 없는 싱크 네트워크 장치가 확산 코드를 획득하여 재생성하는 것이 어려워야 한다. 이러한 성질을 만족하는 확산 코드는 일반적으로 피드백 시프트 레지스터(Feedback Shift Register)에 의해 생성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않으며 수학적 연산에 의해서도 초기값에 의해 확산 코드가 생성될 수 있다. 수학적 연산에 의해 확산 코드를 생성하는 방법의 일 예로서 혼돈 순열(Chaotic Sequence)의 생성이 있다. 혼돈 순열 x0, x1,..., xn 의 생성은 다음의 매핑 함수에 의해 유일하게 결정될 수 있다.
Figure 112004021385580-pat00002
확산 코드를 생성하는 시프트 레지스터에 관한 상세한 사항은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술하도록 한다.
상기 성질들을 만족하는 확산 코드를 선택하는 문제는 좋은 이산-시간 주기 상호상관관계 함수(discrete-time periodic crosscorrelation function) 및 자기상관관계 함수(autocorrelation function)를 갖는 코드를 선택하는 문제로 좁혀진다. 즉 이상적인 확산 코드의 집합의 경우 각 확산 코드의 자기상관관계 함수(autocorrelation function)는 코드가 상호일치하는 경우를 제외하고는 0의 값을 갖고, 임의의 두 확산 코드의 상호상관관계 함수(crosscorrelation function)는 항상 0의 값을 갖게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 확산 코드의 자기상관관계(autocorrelation)를 나타내는 그래프는 도 6에 도시된 바와 같다. 확산 코드가 완전히 일치하는 경우(610)에만 높은 상관계를 가지며 그 이외의 경우에는 0의 상관관계를 갖는다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 있어 신호 확산 코드를 생성하는 방법에 관한 일 실시예를 보여주는 도면이다.
상술한 바와 같이 이진 확산 코드는 대부분 피드백 시프트 레지스터에 의해 생성된다. 특히 도 7a에 도시된 선형 피드백 시프트 레지스터(Linear Feedback Shift Register)가 흔히 사용된다. 이진 수열
Figure 112004021385580-pat00003
는 n-상태 시프트 레지스터에 의해 생성되는 것이 일반적이고, 가중치 h0, h1, ..., hn 은 0 또는 1 중 하나의 값을 갖는다. 이때, h0는 1이어야 한다. 그렇지 않으면 출력 코드 u는 n번의 시프트 후에 모두 0이 되기때문이다. 이와 유사하게 hn 또한 1이어야 한다. 도 7a로부터 출력 코드는 다음 식을 만족함을 알 수 있다.
Figure 112004021385580-pat00004
또한, 시프트 레지스터의 가중치 h0, h1,... hn은 일반적으로 다음과 같은 이진 다항식으로 나타낸다.
Figure 112004021385580-pat00005
시프트 레지스터h(x)는 스토리지 요소의 초기값에 따라 다른 수열을 생성할 수 있다. 다항식 h(x)의 차수가 n인 경우 2n-1개의 이진 수열이 생성된다. 예를 들면, 다항식
Figure 112004021385580-pat00006
의 경우 26-1개, 즉 63개의 이진 수열이 생성된다.
도 7b에 도시된 시프트 레지스터는 도 7a에 도시된 시프트 레지스터에 비해 전파 지연(Propagation Delay)이 적으므로 빠른 속도를 위한 구현에 더 적합하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 네트워크 장치가 데이터 통신을 하는 과정을 보여주는 흐름도이다.
데이터 신호를 변조하는 확산 코드를 생성하기 위한 초기값에 따라 논리채널이 할당(S800)되면, 통신을 하고자 하는 네트워크 장치는 각 논리채널의 초기값으로 확산 코드를 생성한다(S820). 이 때, 네트워크 장치들은 각 논리채널의 확산 코드 생성을 위한 초기값에 관한 테이블 정보를 가지고 있으므로 보유하고 있는 논리채널 정보에 따라 각 논리채널의 초기값으로 확산 코드를 생성할 수 있다. 초기값으로 확산 코드를 생성하는 방법은 도 7a 및 도 7b에서 상술한 바와 같다.
네트워크 장치는 확산 코드를 생성한 후 일정 구간 동안 데이터 신호를 수신하고 수신된 데이터 신호에 생성된 확산 코드를 곱함으로써 신호를 복조한다(S830). 일정 구간이라 함은 통신 규격에 따라 다른 값이 될 수 있으며, IEEE 802.15.4 규격의 경우 8 심볼(Symbol) 동안 데이터 신호를 수신하도록 규정되어 있다. 상기 복조 결과 구별가능한(Distinguishable) 데이터가 추출되면(S840), 해당 논리채널이 사용되고 있으므로 다음 채널에 해당하는(S850) 초기값으로 확산 코드를 생성하여(S820) 일정 구간 동안 데이터 신호를 수신하는 과정을 가능한 모든 논리채널에 대하여 반복한다. 어떤 논리채널에 대하여 복조 결과 구별가능한(Distinguishable) 데이터가 추출되지 않으면, 해당 채널은 사용되고 있지 않으므로 네트워크 장치는 이 채널을 사용하여 데이터 통신을 개시(S860)한다. 이 때 구별가능한(Distinguishable) 데이터라 함은 해당 채널이 사용중임을 알 수 있는 어떠한 형태의 데이터도 가능하다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 논리채널 할당방법에 따라 통신하는 네트워크 장치를 보여주는 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 네트워크 장치는 크게 제어 모듈(910), 송수신 모듈(920), 저장 모듈(930)로 이루어진다.
본 실시예에서 사용되는 "모듈"이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
소스 네트워크 장치의 제어 모듈(910)은 저장 모듈에 저장되어 있는 여러 논리채널의 초기값에 따라 확산 코드를 생성하고, 송수신 모듈(920)에 의해 수신된 일정 간격, 예를 들면 8 심볼 간격 동안의 데이터 신호를 저장 모듈에서 제공받은 확산 코드로 복조하여 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되지 않는 경우 해당 확산 코드로 데이터 신호를 변조하여 송수신 모듈(920)에 제공하는 역할을 수 행한다. 한편, 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우에는, 다른 논리채널의 초기값에 따라 확산 코드를 생성하고, 송수신 모듈(920)에 의해 수신된 일정 간격 동안의 데이터 신호를 저장 모듈에서 제공받은 확산 코드로 복조하는 동작을 반복한다.
소스 네트워크 장치의 송수신 모듈(920)은 논리채널의 사용여부를 확인하기 위하여 일정 간격, 예를 들면 8 심볼 간격 동안 데이터 신호를 수신하고, 데이터 통신이 개시되는 경우 제어 모듈에서 확산 코드에 의해 변조된 신호를 전송한다.
소스 네트워크 장치의 저장 모듈(930)은 여러 논리채널에 관한 정보, 즉 본 발명의 실시예의 경우 논리채널 및 논리채널을 할당하기 위한 확산 코드의 초기값에 관한 정보를 저장한다.
한편, 싱크 네트워크 장치의 제어 모듈(910)은 저장 모듈에 저장되어 있는 논리채널의 초기값으로 확산 코드를 생성하고, 생성된 확산 코드로 송수신 모듈에 의해 수신된 데이터 신호를 복조하는 역할을 한다.
싱크 네트워크 장치의 송수신 모듈(920)은 소스 네트워크 장치에 의해 논리채널의 확산 코드로 변조된 신호를 수신한다.
싱크 네트워크 장치의 저장 모듈(930)은 소스 네트워크 장치와 마찬가지로 논리채널 정보 및 논리채널의 할당을 위한 확산 코드를 생성하는 초기값에 관한 정보를 저장한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 UWB 통신 방법 및 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 논리채널을 할당함에 있어서 확산 코드의 초기값만을 저장함으로써 UWB 네트워크 장치의 메모리 부담을 줄이고 구현을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 논리채널마다 서로 다른 중심 주파수를 사용해야 한다는 제한이 없으므로 논리채널의 할당이 용이하다는 장점도 있다.

Claims (12)

  1. 다수의 논리채널 및 상기 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법으로서,
    소정의 초기값으로 상기 확산코드를 생성하는 단계;
    수신된 신호를 상기 생성된 확산코드로 복조하는 단계; 및
    상기 복조 결과 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우, 상기 초기값을 변경하여 송신할 데이터를 변조하고 송신하는 단계를 포함하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 논리채널로 송신되는 신호들의 중심 주파수는 동일한 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 확산 코드를 생성하는 단계는
    선형 시프트 레지스터에 초기 비트를 입력하는 단계; 및
    상기 선형 시프트 레지스터에서 초기 비트를 입력받아서 출력한 값과 소정의 중간 비트에 대해 논리적 연산을 수행하여 상기 확산 코드를 생성하는 단계를 포함하는, 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 방법
  4. 다수의 논리채널 및 상기 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드 분할 다중접속 방식의 UWB 수신 방법으로서,
    소정의 초기값으로 상기 확산코드를 생성하는 단계; 및
    수신된 신호를 상기 생성된 확산코드로 복조하는 단계를 포함하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 방법
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 다수의 논리채널로 송신되는 신호들의 중심 주파수는 동일한 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 방법
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 확산 코드를 생성하는 단계는
    선형 시프트 레지스터에 초기 비트를 입력하는 단계; 및
    상기 선형 시프트 레지스터에서 초기 비트를 입력받아서 출력한 값과 소정의 중간 비트에 대해 논리적 연산을 수행하여 상기 확산 코드를 생성하는 단계를 포함하는, UWB 수신 방법
  7. 다수의 논리채널 및 상기 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 장치로서,
    상기 확산코드를 생성하기 위한 초기값을 저장하는 저장 모듈;
    상기 확산 코드를 이용한 신호를 송수신하는 송수신 모듈; 및
    상기 초기값으로 대응되는 확산코드로 상기 송수신 모듈에 수신된 신호를 복조하고, 상기 복조 결과 구별가능한(distinguishable) 데이터가 추출되는 경우, 상기 초기값을 변경하여 송신할 데이터를 변조하고 상기 변조된 데이터를 상기 송수 신 모듈에 제공하는 제어 모듈을 포함하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 장치
  8. 제 7항에 있어서, 상기 다수의 논리채널로 송신되는 신호들의 중심 주파수는 동일한 코드분할 다중접속 방식의 UWB 송신 장치
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 확산 코드는
    선형 시프트 레지스터에 초기 비트를 입력하고, 상기 선형 시프트 레지스터에서 초기 비트를 입력받아서 출력한 값과 소정의 중간 비트에 대해 논리적 연산을 수행하여 생성되는, UWB 송신 장치
  10. 다수의 논리채널 및 상기 각 논리채널에 할당된 확산 코드를 이용하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 장치로서,
    상기 확산코드를 생성하기 위한 초기값을 저장하는 저장 모듈;
    상기 확산 코드를 이용한 신호를 송수신하는 송수신 모듈; 및
    상기 초기값으로 대응되는 확산코드로 상기 송수신 모듈에 수신된 신호를 복조하는 제어 모듈을 포함하는 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 장치
  11. 제 10항에 있어서, 상기 다수의 논리채널로 송신되는 신호들의 중심 주파수는 동일한 코드분할 다중접속 방식의 UWB 수신 장치
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 확산 코드는
    선형 시프트 레지스터에 초기 비트를 입력하고, 상기 선형 시프트 레지스터에서 초기 비트를 입력받아서 출력한 값과 소정의 중간 비트에 대해 논리적 연산을 수행하여 생성되는, UWB 수신 장치
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