KR100654009B1 - Spread spectrum communication system utilizing differential code shift keying - Google Patents
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Abstract
차분 코드 시프트 키잉(DCSK)으로 불리우는 변조 기술을 사용하는 확산 스펙트럼 데이터 통신 시스템은 확산 파형으로 공지된 길이 T의 연속 순환 회전된 파형들 사이에 시간 시프트의 형태로 데이터를 전송한다. 복수의 비트들이 복수의 시프트 인덱스들로 분할된 각 심볼 주기동안 전송되며, 각 시프트 인덱스는 특정한 비트 패턴을 표시한다. 확산 파형은 전송될 데이터에 따른 양만큼 회전되거나, 또는 2개의 연속 회전 사이의 차로 전달된다. 첩 파형 패턴의 템플릿을 갖는 매치된 필터를 사용하는 상관기(42)는 각 심볼마다 수신된 신호 내의 첩의 회전량을 검출하기 위해 사용된다. 수신된 데이터는 시프트 레지스터(38) 내에 공급되어 순환 회전된다. 각 회전 시프트동안, 매치된 필터는 상관 합을 발생한다. 각 심볼마다 선택된 시프트 인덱스는 최대 상관 합(44)을 산출하는 시프트 인덱스에 대응한다. 차분 시프트 인덱스는 이전에 수신된 시프트 인덱스로부터 현재 수신된 시프트 인덱스를 감산함으로써 발생된다. 이후, 차분 시프트 인덱스가 디코드되어 초기 전송된 데이터를 산출한다.A spread spectrum data communication system using a modulation technique called differential code shift keying (DCSK) transfers data in the form of time shifts between successive circular rotated waveforms of length T, known as spread waveforms. A plurality of bits are transmitted during each symbol period divided into a plurality of shift indices, each shift index representing a particular bit pattern. The spread waveform is rotated by an amount depending on the data to be transmitted, or transmitted as a difference between two consecutive turns. A correlator 42 using a matched filter with a template of the chirp waveform pattern is used to detect the amount of rotation of the chirp in the received signal for each symbol. The received data is supplied into the shift register 38 to be rotated in rotation. During each rotation shift, the matched filter produces a correlation sum. The shift index selected for each symbol corresponds to the shift index that yields the maximum correlation sum 44. The differential shift index is generated by subtracting the currently received shift index from the previously received shift index. The differential shift index is then decoded to yield the initially transmitted data.
확산 스펙트럼, 시프트 인덱스, 상관기, 심볼, 샘플링 Spread Spectrum, Shift Index, Correlator, Symbol, Sampling
Description
본 발명은 일반적으로 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 데이터를 송수신하기 위해 차분 코드 시프트 키잉(keying)을 사용하는 확산 스펙트럼 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to data communication systems, and more particularly to spread spectrum communication systems that use differential code shift keying to transmit and receive data.
통신의 신뢰성 및 보안성을 개선하기 위해 확산 스펙트럼 통신 기술을 사용함은 잘 알려진 사실이며, 또한 갈수록 더 보편화되고 있다. 확산 스펙트럼 통신에서는 전송될 데이터의 대역폭보다 훨씬 큰 스펙트럼 대역폭을 사용하여 데이터를 전송한다. 이것은 높은 협대역 노이즈, 스펙트럼 왜곡 및 펄스 노이즈의 출현 시에 보다 고 신뢰성의 통신을 제공하며, 이와 더불어 다른 장점들도 제공하게 된다. 확산 스펙트럼 통신 시스템은 일반적으로 도래하는 신호를 식별하기 위하여 상관(correlation) 기술을 사용한다.The use of spread spectrum communication technology to improve the reliability and security of communication is well known and increasingly common. In spread spectrum communication, data is transmitted using a spectral bandwidth much larger than the bandwidth of the data to be transmitted. This provides more reliable communication in the presence of high narrowband noise, spectral distortion and pulsed noise, as well as providing other advantages. Spread-spectrum communication systems generally use correlation techniques to identify incoming signals.
확산 스펙트럼 통신 시스템은 일반적으로 고 에너지의 협대역 상대 재밍(jamming)을 극복하기 위하여 군사 환경에서 사용된다. 상업용 또는 가정용 환경에서, 상기 시스템은 AC 전원선 같은 노이즈 매체 상에서 고 신뢰성 통신을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 소정의 가정용 전기 기기 및 장치들에서는 전 원선 상에서의 통신 신호가 심하게 파괴될 가능성이 있다. 예를 들면, 전자 디밍(dimming) 장치는 일반적으로 디밍 기능을 실행 시에 AC 파형을 제어하기 위해 트라이액 또는 실리콘 제어 정류기(SCR)를 사용하기 때문에, 전원선 상에 대량의 노이즈가 생기게 된다.Spread-spectrum communication systems are commonly used in military environments to overcome high energy narrowband relative jamming. In a commercial or home environment, the system can be used to implement high reliability communications on noise media such as AC power lines. In particular, certain household electrical appliances and devices have the potential to severely disrupt communication signals on power lines. For example, electronic dimming devices typically use a triac or silicon controlled rectifier (SCR) to control the AC waveform when performing the dimming function, resulting in a large amount of noise on the power line.
AC 전원선 같은 통신 매체는 고속 페이딩, 예측할 수 없는 진폭과 위상 왜곡, 및 이밖의 노이즈로 인해 손상될 수 있다. 또한, 통신 채널은 예측할 수 없는 시간 변화 재밍 및 협대역 간섭(interference)을 받을 수 있다. 이러한 채널을 통해서 디지털 데이터를 전송하기 위해서는, 데이터 전송을 위해 가능한 한 넓은 대역폭을 사용하는 것이 바람직하며, 이것은 확산 스펙트럼 기술을 사용함으로써 구현될 수 있다.Communication media, such as AC power lines, can be damaged by high speed fading, unpredictable amplitude and phase distortion, and other noise. In addition, the communication channel may be subject to unpredictable time varying jamming and narrowband interference. In order to transmit digital data over such a channel, it is desirable to use as wide a bandwidth as possible for data transmission, which can be realized by using spread spectrum technology.
보편적인 확산 스펙트럼 통신의 일 형태에서는, 소위 직접 시퀀스 확산 스펙트럼이 우선 디지털 데이터를 변조한 후, 그 결과를 특히 PN 시퀀스 같은 바람직한 스펙트럼 특성을 갖는 신호와 승산함으로써 발생된다. 상기 PN 시퀀스는 주기가 N인 비트의 주기적 시퀀스이다. 이 시퀀스 내의 각 비트는 칩으로 칭한다. 시퀀스는 하나 보다 큰 칩 지연을 위해 자기상관이 매우 낮은 특성을 갖는다. 일부 시스템에서, PN 시퀀스는 첩(chirp) 파형으로 대체된다.In one form of universal spread spectrum communication, a so-called direct sequence spread spectrum is first generated by modulating digital data and then multiplying the result with a signal having desirable spectral characteristics, in particular a PN sequence. The PN sequence is a periodic sequence of bits with period N. Each bit in this sequence is called a chip. Sequences have very low autocorrelation for greater than one chip delay. In some systems, the PN sequence is replaced with a chirp waveform.
확산 스펙트럼 수신기는 일반적으로 트래킹 루프 또는 다른 트래킹 메카니즘과 조합한 획득 방법을 사용하여 실행되는 동기화를 행하기 위하여 필요하다. AC 전원선 같이 노이즈를 예측할 수 없는 환경에서는, 트래킹 루트가 통상 정보의 손실을 자주 초래한다. 이러한 문제점들을 극복하기 위한 통신 시스템은 대형이고 복잡하며 고가이다. 또한, 이러한 시스템은 통상적으로 심볼당 1개 또는 2개의 비트만을 전송 시에만 성과를 거둔다.Spread-spectrum receivers are generally required to perform synchronization that is performed using an acquisition method in combination with a tracking loop or other tracking mechanism. In environments where noise is unpredictable, such as AC power lines, tracking routes usually cause loss of information. Communication systems for overcoming these problems are large, complex and expensive. Also, such a system typically only pays off when only one or two bits per symbol are transmitted.
본 발명은 차분 코드 시프트 키잉(DCSK)으로 불리우는 변조 기술을 사용하여, 심볼당 전송되는 비트수를 증가하고, 동기화 요건을 감소하고, 성능을 향상시키는 확산 스펙트럼 데이터 통신 시스템에 관한 것이다. 이 데이터는 확산 파형으로 불리우는 연속적 순환 회전되는 길이 T의 파형들 사이에서 시간 시프트의 형태로 전송된다. 확산 파형은 적합한 자기상관 특성을 갖는 소정 형태의 파형으로 이루어질 수 있다. 여기서 제시한 예에서는, 표준 CEBus 전송과 본 발명의 통신 시스템에 의해 발생되는 전송의 공존을 허용하기 위해, 표준 CEBus 첩이 확산 파형으로 사용될 수 있다.The present invention relates to a spread spectrum data communication system that uses a modulation technique called differential code shift keying (DCSK) to increase the number of bits transmitted per symbol, reduce synchronization requirements, and improve performance. This data is transmitted in the form of time shifts between successive circularly rotated length T waveforms called diffusion waveforms. The diffusion waveform may be of any type of waveform having suitable autocorrelation characteristics. In the example presented here, a standard CEBus chirp may be used as the spread waveform to allow coexistence of the standard CEBus transmission with the transmission generated by the communication system of the present invention.
단위 심볼 시간(UST)으로도 불리우는 각 심볼 주기 동안에, 복수의 비트들이 전송된다. 상기 심볼 주기는 복수의 시프트 인덱스로 분할되며, 각 시프트 인덱스는 특정한 비트 패턴을 표시한다. 파형은 전송될 데이터에 따른 양만큼 회전된다. 데이터는 이것이 전송되기 전에 첩에 적용된 회전량으로 전달된다. 또한, 데이터는 연속 심볼들 사이의 시프트 차로 전달될 수도 있다. 상관기는 수신된 파형을 디코드하기 위해 사용된다. 이 상관기는 각 심볼마다 수신된 신호 내에서의 첩의 회전량을 검출하기 위하여 첩 파형 패턴의 템플릿(template)을 갖는 매치된 필터를 사용한다. 수신된 데이터는 시프트 레지스터에 공급되어 순환적으로 회전된다. 각 회전 시프트 동안, 매치된 필터는 상관 합을 발생한다. 각 UST마다 선택된 시 프트 인덱스는 최대(또는, 최소) 상관 합을 산출한 시프트 인덱스에 대응한다. 차분 시프트 인덱스는 이전에 수신된 시프트 인덱스로부터 현재 수신된 시프트 인덱스를 감산하여 구해진다. 이 후, 이 차분 시프트 인덱스는 처음에 전송된 데이터를 산출하기 위하여 디코드된다. During each symbol period, also called unit symbol time (UST), a plurality of bits are transmitted. The symbol period is divided into a plurality of shift indices, each shift index representing a particular bit pattern. The waveform is rotated by an amount according to the data to be transmitted. The data is delivered in the amount of rotation applied to the concubine before it is sent. In addition, data may be conveyed with a shift difference between successive symbols. The correlator is used to decode the received waveform. This correlator uses a matched filter with a template of the chirp waveform pattern to detect the amount of chirp rotation in the received signal for each symbol. The received data is supplied to the shift register and rotated cyclically. During each rotation shift, the matched filter generates a correlation sum. The shift index selected for each UST corresponds to the shift index for which the maximum (or minimum) correlation sum is calculated. The differential shift index is obtained by subtracting the currently received shift index from the previously received shift index. This differential shift index is then decoded to yield the initially transmitted data.
송신기는 데이터를 패킷 형태로 수신기에 전송한다. 패킷의 스타트 필드는 패킷의 처음에 배치된다. 수신기는 선형 상관을 사용하여 수신된 각 심볼의 모든 가능한 시프트에 걸쳐서 상관 피크를 조사한다. 패킷의 스타트 필드가 검출되면, 수신기는 2개의 연속된 제로를 조사한다. 2개의 연속된 제로가 패킷의 스타트 필드 내에서 수신되면, 동기화가 이루어진다. 동기화가 이루어지면, 순환적 상관을 사용하여 패킷의 나머지를 수신한다. 송신기에 의해 전송된 차분 데이터(differential data)는 2개의 연속 심볼들 사이에서 연산된 시프트 거리로 인코드된다. 수신기 내의 차분기(differentiator)는 차분 데이터를 발생한다. 이어서, 상기 차분 데이터를 인테그레이트(integrate)하면 이중 에러 결과를 방지하는데 도움을 준다.The transmitter sends data to the receiver in the form of a packet. The start field of the packet is placed at the beginning of the packet. The receiver uses linear correlation to examine the correlation peak over all possible shifts of each received symbol. If the start field of a packet is detected, the receiver looks at two consecutive zeros. If two consecutive zeros are received within the start field of the packet, synchronization occurs. Once synchronized, the recursive correlation is used to receive the rest of the packet. Differential data sent by the transmitter is encoded with a shift distance computed between two consecutive symbols. Differentiators in the receiver generate differential data. Then, integrating the difference data helps to avoid double error results.
본 발명은 고속 실시예 및 고 신뢰성 실시예로 불리우는 2가지 실시예들을 개시한다. 표준 100마이크로초 CEBus 첩으로 사용하는 경우, 고속 실시예는 데이터 전송률을 대략 50Kbps까지 할 수 있다. 고 신뢰성 실시예는 전송 신뢰성을 높이기 위하여 더 긴 확산 파형 길이를 사용한다. 또한, 수신기는 입력 신호를 2개 이상의 분리 주파수 대역으로 분할한다. 각 대역은 이를 수신하여, 상관 합을 발생한다. 각 대역의 상관 결과는 조합되어, 최대 상관 시프트 인덱스가 판단된다. 여기서 제시한 예에서, 고 신뢰성 실시예는 각각 100마이크로초인 8개의 첩으로부터 800마이크로초 기간인 슈퍼첩으로 불리우는 심볼을 구성한다. 전체 슈퍼첩은 전송될 데이터에 따라 순환적으로 시프트된다. 슈퍼첩 패턴의 템플릿을 갖는 수신기 내의 상관기는 수신된 신호로부터 슈퍼첩을 검출하고 디코드하기 위해 사용된다.The present invention discloses two embodiments, called a fast embodiment and a high reliability embodiment. When used with a standard 100 microsecond CEBus chirp, high speed embodiments can achieve data rates up to approximately 50 Kbps. High reliability embodiments use longer spread waveform lengths to increase transmission reliability. The receiver also divides the input signal into two or more separate frequency bands. Each band receives it, generating a correlation sum. The correlation results of each band are combined to determine the maximum correlation shift index. In the example presented here, the high reliability embodiment constitutes a symbol called supercheap, which is 800 microseconds in duration, from eight chirps, each 100 microseconds. The entire superpatch is cyclically shifted in accordance with the data to be transmitted. The correlator in the receiver with the template of the supercomb pattern is used to detect and decode the supercomb from the received signal.
본 발명의 확산 스펙트럼 통신 시스템은, 고 신뢰성의 전송, 단순성, 고속 동기화 및 심각한 페이딩으로부터의 빠른 회복의 장점들을 갖는다. 또한, 종래의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 통신 시스템과 같은 심볼 기간을 사용하여, 복수의 데이터 비트가 각 심볼마다 더 긴 기간 또는 더 높은 데이터 수율을 허용하도록 심볼마다 전송될 수 있다. 상기 시스템의 다른 장점으로는 주파수 변화 신호 대 노이즈비에 특징이 있는 채널 강도를 제공하는 것이 있다. 또한, 본 발명은 단일 VLSI 집적 회로 같이 저 비용으로 구현될 수 있다.The spread spectrum communication system of the present invention has the advantages of high reliability transmission, simplicity, high speed synchronization and fast recovery from severe fading. Further, using symbol periods, such as conventional direct sequence spread spectrum communication systems, multiple data bits may be transmitted per symbol to allow longer periods or higher data yields for each symbol. Another advantage of the system is to provide a channel strength characterized by the frequency change signal to noise ratio. In addition, the present invention can be implemented at low cost, such as a single VLSI integrated circuit.
따라서, 본 발명에 따르면, 송신기로부터 수신기로 통신 채널을 통해 통신하는 방법이 제공되며, 송신기와 수신기는 모두 상기 통신 채널과 접속되고, 상기 통신 방법은, 송신기에서, 각 심볼이 이 심볼 내에 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 시프트된 확산 파형을 사용하여 구성된 복수의 심볼들을 발생하는 단계와, 복수의 심볼들을 통신 채널 상에 배치하는 단계와, 수신기에서 통신 채널로부터의 신호를 수신하는 단계와, 수신된 신호를 확산 파형에 대응하는 템플릿과 상관시킴으로써 수신기에서 복수의 심볼들을 디코딩하는 단계를 포함한다.Thus, according to the present invention, there is provided a method of communicating over a communication channel from a transmitter to a receiver, wherein both the transmitter and the receiver are connected with the communication channel, wherein the communication method, in the transmitter, each symbol is to be transmitted within this symbol. Generating a plurality of symbols constructed using a spread waveform cyclically shifted by an amount in accordance with the data, placing the plurality of symbols on a communication channel, receiving a signal from the communication channel at a receiver, receiving Decoding the plurality of symbols at the receiver by correlating the received signal with a template corresponding to a spread waveform.
또한, 본 발명에 따르면, 송신기로부터 수신기로 통신 채널을 통해 통신하는 방법이 제공되며, 송신기와 수신기는 모두 상기 통신 채널과 접속되고, 상기 통신 방법은, 송신기에서, 각 심볼이 이 심볼 내에 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 시프트된 확산 파형을 사용하여 구성된 복수의 심볼들을 발생하는 단계와, 이 복수의 심볼들을 통신 채널 상에 배치하는 단계와, 수신기에서 통신 채널로부터의 신호를 수신하는 단계와, 수신된 신호를 확산 파형에 대응하는 템플릿과 상관시킴으로써 수신기에서 복수의 심볼들을 디코딩하여 확산 파형의 연속 순환 시프트들 사이의 시간 시프트를 표시하는 차분 시프트 인덱스를 발행하는 단계를 포함한다.Further, according to the present invention, there is provided a method of communicating over a communication channel from a transmitter to a receiver, wherein both the transmitter and the receiver are connected with the communication channel, wherein the communication method, at the transmitter, each symbol is to be transmitted within this symbol. Generating a plurality of symbols constructed using a spread waveform cyclically shifted by an amount in accordance with the data, placing the plurality of symbols on a communication channel, receiving a signal from the communication channel at a receiver, Correlating the received signal with a template corresponding to the spreading waveform to decode a plurality of symbols at the receiver to issue a differential shift index indicating a time shift between successive cyclic shifts of the spreading waveform.
확산 파형은 첩 파형 또는 복수의 개별 첩들로 이루어진 슈퍼첩 파형으로 구성될 수 있다. 또한, 디코딩 단계는 각 수신된 심볼을 하나의 심볼 길이와 동등한 총량으로 순환 시프팅하는 단계와, 수신된 심볼의 각 순환 시프트동안, 수신된 심볼을 확산 파형에 대응하는 템플릿과 상관시키는 단계와, 최대 상관 합에 대응하는 시프트 인덱스를 발생하는 단계, 및 시프트 인덱스를 디코딩하여 초기 전송된 데이터를 산출하는 단계를 포함한다.The diffusion waveform may be composed of a chirp waveform or a superchirp waveform composed of a plurality of individual chirps. In addition, the decoding step includes cyclically shifting each received symbol by a total amount equivalent to one symbol length, correlating the received symbol with a template corresponding to the spread waveform during each cyclic shift of the received symbol; Generating a shift index corresponding to the maximum correlation sum, and decoding the shift index to produce an initial transmitted data.
디코딩 단계는 또한, 각 수신된 심볼을 하나의 심볼 길이와 동등한 총량으로 순환 시프팅하는 단계와, 수신된 심볼의 각 순환 시프트동안, 수신된 심볼을 확산 파형에 대응하는 템플릿과 상관시키는 단계와, 포지티브 상관 합과 네거티브 상관 합에 대응하는 제 1 시프트 인덱스 및 네거티브 시프트 인덱스를 각각 발생하는 단계와, 제 1 시프트 인덱스 및 제 2 시프트 인덱스를 디코딩하여 제 1 데이터 출력과 제 2 데이터 출력을 각각 산출하는 단계, 및 포지티브 상관 합과 네거티브 상관 합의 최대치에 기초하여 제 1 시프트 인덱스 또는 제 2 시프트 인덱스를 출력하는 단계를 포함한다.The decoding step also includes cyclically shifting each received symbol to a total amount equivalent to one symbol length, correlating the received symbol with a template corresponding to the spread waveform during each cyclic shift of the received symbol; Generating a first shift index and a negative shift index respectively corresponding to the positive correlation sum and the negative correlation sum, and decoding the first shift index and the second shift index to calculate the first data output and the second data output, respectively; And outputting the first shift index or the second shift index based on the maximum of the positive correlation sum and the negative correlation sum.
본 발명에 따르면, 통신 채널을 통해 통신하기 위한 확산 스펙트럼 통신 시스템이 제공되며, 상기 시스템은, 통신 채널과 연결되어, 각 심볼이 이 심볼 내에 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 시프트된 확산 파형을 사용하여 구성된 복수의 심볼들을 발생하는 송신기, 및 통신 채널과 연결되어, 통신 채널로부터의 신호를 수신하고 이 수신된 신호를 확산 파형에 대응하는 템플릿과 상관시킴으로써 복수의 심볼들을 디코딩하는 수신기를 포함한다.According to the present invention, there is provided a spread spectrum communication system for communicating over a communication channel, wherein the system uses a spread waveform that is cyclically shifted by an amount in accordance with the data to be transmitted in this symbol, each symbol being connected to the communication channel. And a receiver coupled with the communication channel, the receiver generating a plurality of symbols, and decoding the plurality of symbols by receiving a signal from the communication channel and correlating the received signal with a template corresponding to a spread waveform.
또한, 본 발명에 따르면, 입력 비트 스트림으로부터 통신 채널을 통해 전송할 신호를 발생하고 확산 파형을 사용하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 입력 비트 스트림으로부터 시프트 인덱스의 직렬 스트림을 형성하는 단계와, 시프트 인덱스의 직렬 스트림 내의 각 시프트 인덱스에 따라 초기 인덱스를 결정하는 단계와, 초기 인덱스에 따라 상기 확산 파형을 순환 시프팅하는 단계, 및 순환 시프팅된 확산 파형을 통신 채널 상에 전송하는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a method of generating a signal to be transmitted over a communication channel from an input bit stream and using a spread waveform, the method comprising the steps of: forming a serial stream of shift indices from the input bit stream; Determining an initial index according to each shift index in the serial stream of indexes, cyclically shifting the spreading waveform according to the initial index, and transmitting the cyclically shifted spreading waveform on a communication channel. .
또한, 본 발명에 따르면, 입력 비트 스트림으로부터 통신 채널을 통해 전송할 확산 스펙트럼 신호를 발생하고 확산 파형을 사용하는 방법이 제공되며, 상기 방법은, 입력 비트 스트림으로부터 시프트 인덱스를 형성하는 단계와, 다음의 수학식에 따라 초기 인덱스를 결정하는 단계와, According to the present invention, there is also provided a method for generating a spread spectrum signal for transmission over a communication channel from an input bit stream and using a spread waveform, the method comprising: forming a shift index from the input bit stream; Determining an initial index according to the equation;
초기 인덱스에 따라 확산 파형을 순환 시프팅하는 단계, 및 순환 시프트된 확산 파형을 통신 채널 상에 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 입력 비트 스트림을 차분하여 차분 시프트 인덱스를 산출하는 단계를 더 포함한다.Cyclically shifting the spread waveform in accordance with the initial index, and transmitting the cyclically shifted spread waveform on the communication channel. The method further comprises calculating a differential shift index by differentiating the input bit stream.
또한, 본 발명에 따르면, 입력 비트 스트림으로부터 통신 채널을 통해 전송할 신호를 발생하고 확산 파형을 사용하는 송신기가 제공되며, 상기 송신기는, 입력 비트 스트림 내의 n비트의 각 그룹으로부터 시프트 인덱스를 형성하는 수단과, 시프트 인덱스에 따라 초기 인덱스를 결정하는 수단과, 초기 인덱스에 따라 확산 파형을 순환 시프팅하는 수단, 및 통신 채널을 통해 순환 시프팅된 확산 파형을 제공하는 수단을 포함한다.According to the present invention, there is also provided a transmitter for generating a signal to be transmitted over an communication channel from an input bit stream and using a spread waveform, the transmitter comprising means for forming a shift index from each group of n bits in the input bit stream. And means for determining an initial index according to the shift index, means for cyclically shifting the spread waveform according to the initial index, and means for providing the cyclically shifted spread waveform over the communication channel.
상기 확산 파형을 순환 시프팅하는 수단은, 초기 인덱스를 수신하도록 적응된 카운팅 수단, 및 이 카운팅 수단의 출력에 대응하는 확산 파형의 샘플 위치들을 출력하는 룩업(look up) 테이블 수단을 포함한다. 상기 송신기는 입력 비트 스트림을 차분하여 차분 시프트 인덱스를 산출하는 차분기를 더 포함한다.The means for cyclically shifting the spreading waveform comprises counting means adapted to receive an initial index and look up table means for outputting sample positions of the spreading waveform corresponding to the output of the counting means. The transmitter further includes a differential that differentials the input bit stream to produce a differential shift index.
또한, 본 발명에 따르면, 통신 채널과 연결되어 각 심볼이 특정한 심볼 시간동안 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 회전되는 확산 파형으로 구성된 복수의 심볼들을 수신하는 수신기가 제공되며, 상기 수신기는, 수신 입력 신호를 샘플링하는 샘플링 수단과, 이 샘플링 수단의 출력을 순환 회전시키며 복수의 탭들을 갖는 시프트 수단과, 이 시프트 수단의 복수의 탭들과 연결되어 확산 파형에 대응하는 템플릿을 사용해서 시프트 수단의 각 순환 시프트 동안 상관 합을 발생하고, 각 수신된 심볼에 대한 복수의 상관 합들을 발생하는 상관 수단과, 복수의 상관 합으로부터 최대 상관 합을 결정하는 최대 상관 검출 수단, 및 최대 상관 합과 연관된 시프 트 인덱스를 디코딩하고 그 출력을 발생하는 데이터 디코더를 포함한다.In addition, according to the present invention, there is provided a receiver connected to a communication channel for receiving a plurality of symbols consisting of a spread waveform in which each symbol is cyclically rotated by an amount according to data to be transmitted for a specific symbol time, wherein the receiver comprises a receive input. Each cycle of the shift means using a sampling means for sampling the signal, a shift means having a plurality of taps while rotating the output of the sampling means, and a template connected to the plurality of taps of the shift means and corresponding to the diffusion waveform. Correlation means for generating a correlation sum during the shift and generating a plurality of correlation sums for each received symbol, a maximum correlation detection means for determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and a shift index associated with the maximum correlation sum It includes a data decoder to decode and generate its output.
또한, 본 발명에 따르면, 통신 채널과 연결되어, 각 심볼이 확산 파형을 사용하여 전송된 복수의 심볼들로서 디코드된 데이터를 수신하는 수신기가 제공되며, 상기 수신기는, 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역들 내에 분할하고, 각각이 단일 주파수 대역과 연관된 복수의 대역 통과 신호들을 출력하는 신호 스플리팅(splitting) 수단과, 복수의 대역 통과 신호들을 샘플링하는 샘플링 수단과, 이 샘플링 수단의 출력을 각 주파수 대역마다 상관시키고, 각 주파수 대역마다의 복수의 대역 상관 합들을 발생하는 상관 수단과, 복수의 대역 상관 합들을 각각 합산하여 복수의 상관 합을 산출하는 합산 수단과, 복수의 상관 합들로부터 최대 상관 합을 결정하는 최대 상관 검출 수단, 및 이 최대 상관 합을 사용하여 수신된 심볼들을 디코딩하고, 그 출력을 발생하는 데이터 디코딩 수단을 포함한다.According to the present invention, there is also provided a receiver, connected to a communication channel, for receiving data decoded as a plurality of symbols in which each symbol is transmitted using a spreading waveform, the receiver receiving the received input signal at a plurality of frequencies. Signal splitting means for dividing into bands, each outputting a plurality of band pass signals associated with a single frequency band, sampling means for sampling the plurality of band pass signals, and an output of the sampling means, respectively. A correlation means for correlating for each frequency band and generating a plurality of band correlation sums for each frequency band, a summation means for summing each of the plurality of band correlation sums to yield a plurality of correlation sums, and a maximum correlation from the plurality of correlation sums Maximum correlation detection means for determining the sum, and the maximum correlation sum is used to decode the received symbols and generate the output. It comprises means for decoding data.
또한, 본 발명에 따르면, 통신 채널과 연결되어, 각 심볼이 특정한 심볼 시간동안 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 회전되는 확산 파형으로 구성된 복수의 심볼들로 인코드된 데이터를 수신하는 수신기가 제공되며, 상기 수신기는, 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역들 내에 분할하고, 각각이 단일 주파수 대역과 연관된 복수의 대역 통과 신호들을 출력하는 신호 스플리팅 수단과, 복수의 대역 통과 신호들을 샘플링하는 복수의 샘플링 수단과, 각 주파수 대역과 연관된 각 샘플링 수단의 출력을 순환 회전시키고, 각각이 복수의 탭들을 갖는 복수의 시프트 수단과, 각각이 시프트 수단들 중 하나의 출력부와 연결되어, 확산 파형에 대응하는 템플릿을 사용하여 시프트 수단의 각 순환 시프트동안 상관 합을 발생하고, 각각이 각 수신된 심볼에 대한 복수의 대역 상관 합들을 발생하는 복수의 상관 수단과, 복수의 상관 합들을 발생하도록 각 상관 수단에 의해 출력된 복수의 대역 상관 합들을 각각 합산하는 합산 수단과, 복수의 상관 합들로부터 최대 상관 합을 결정하는 최대 상관 검출 수단, 및 이 최대 상관 합과 연관된 시프트 인덱스를 디코딩하고, 그 출력을 발생하는 데이터 디코더를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a receiver connected to a communication channel to receive data encoded into a plurality of symbols consisting of a spread waveform in which each symbol is cyclically rotated by an amount according to the data to be transmitted for a particular symbol time. The receiver comprises: signal splitting means for dividing a received input signal into a plurality of frequency bands, each outputting a plurality of band pass signals associated with a single frequency band, and a plurality of sampling the plurality of band pass signals And a sampling means of circulating rotation of the output of each sampling means associated with each frequency band, each of the plurality of shift means each having a plurality of taps, and each of which is connected to an output of one of the shift means, A correlation sum is generated during each cyclic shift of the shift means using the corresponding template, each of which corresponds to each received symbol. A plurality of correlation means for generating a plurality of band correlation sums, a summation means for summing a plurality of band correlation sums respectively output by each correlation means to generate a plurality of correlation sums, and a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums. Means for determining a maximum correlation and a data decoder for decoding the shift index associated with this maximum correlation sum and generating its output.
이 수신기는 최대 상관 검출 수단의 출력부와 연결되어, 2개의 연속 순환 회전된 확산 파형들간의 시간차에 대응하는 차분 시프트 인덱스를 발생하는 차분기를 더 포함한다.The receiver is further connected with an output of the maximum correlation detecting means, further comprising a differencer for generating a differential shift index corresponding to the time difference between two successive circularly rotated spread waveforms.
이 수신기는 데이터 디코더의 출력부와 연결되어, 상기 데이터 디코더의 출력을 인테그레이트하는 인테그레이터(integrator)를 더 포함한다. 상기 신호 스플리팅 수단은 각각이 그 주파수 대역에 따라 대역폭 및 중심 주파수를 갖는 복수의 대역 통과 필터를 포함한다. 샘플링 수단은 1비트 아닐로그 대 디지털 컨버터 또는 비교기 및 샘플 회로를 포함한다. 샘플링 수단은 I 또는 인-페이즈(in phase) 데이터 스트림 및 Q 또는 쿼드러쳐 데이터 스트림을 모두 발생하는 수단을 포함하며, Q 데이터 스트림은 I 데이터 스트림에 대하여 소정 양만큼 시간 지연된다.The receiver further comprises an integrator connected to the output of the data decoder, integrating the output of the data decoder. The signal splitting means comprise a plurality of band pass filters each having a bandwidth and a center frequency according to its frequency band. Sampling means include a 1-bit analog to digital converter or comparator and sample circuit. The sampling means comprises means for generating both an I or in phase data stream and a Q or quadrature data stream, wherein the Q data stream is time delayed by a predetermined amount relative to the I data stream.
상기 상관 수단은 복소(complex) 상관 수단을 포함한다. 복소 상관 수단은 복수 상관 결과에 비선형 함수를 적용하는 수단을 포함한다. 이 비선형 함수는 제곱 함수를 포함하는 수신기.Said correlation means comprise complex correlation means. Complex correlation means include means for applying a nonlinear function to the plural correlation results. This nonlinear function is a receiver that contains a squared function.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 심볼들로서 인코드되고 통신 채널을 통해 전송되는 데이터를 수신하는 방법이 제공되며, 상기 각 전송 심볼은 확산 파형을 사용하고, 상기 방법은, 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역들에 분할하여, 각각이 단일 주파수 대역과 연관된 복수의 대역 통과 신호를 발생하는 단계와, 이 복수의 대역 통과 신호들을 샘플링하여 샘플 스트림을 산출하는 단계와, 복수의 대역 상관 합들을 발생하도록 각 주파수 대역과 연관된 샘플 스트림을 상관시키는 단계와, 복수의 상관 합들을 발생하도록 복수의 대역 상관 합들을 각각 합산하는 단계와, 복수의 상관 합들로부터 최대 상관 합을 결정하는 단계, 및 이 최대 상관 합을 사용하여 각 수신된 심볼마다의 시프트 인덱스를 디코딩하고, 그 출력을 발생하는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a method for receiving data encoded as a plurality of symbols and transmitted over a communication channel, wherein each transmission symbol uses a spread waveform, the method comprising: receiving a plurality of received input signals; Dividing into frequency bands of C, generating a plurality of band pass signals, each associated with a single frequency band, sampling the plurality of band pass signals to produce a sample stream, and generating a plurality of band correlation sums Correlating a sample stream associated with each frequency band to each other, summing a plurality of band correlation sums respectively to generate a plurality of correlation sums, determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and the maximum correlation Decoding the shift index for each received symbol using the sum and generating the output.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 심볼들로서 인코드되고 통신 채널을 통해 전송되는 데이터를 수신하는 방법이 제공되며, 상기 각 심볼은 특정한 심볼 시간동안 전송될 데이터에 따른 양만큼 순환 회전되는 확산 파형으로 구성되고, 상기 방법은, 수신된 입력 신호를 복수의 주파수 대역들에 분할하고, 각각이 단일 주파수 대역과 연관된 복수의 대역 통과 신호들을 발생하는 단계와, 복수의 대역 통과 신호들을 샘플링하여 샘플 스트림을 산출하는 단계와, 각 주파수 대역의 샘플 스트림을 순환 회전시키는 단계와, 확산 파형에 대응하는 템플릿을 사용하여 각 주파수 대역에 대하여 순환 회전된 샘플 스트림을 상관시키고, 각 순환 회전동안 대역 상관 합을 발생하여, 각 심볼마다의 복수의 대역 상관 합을 산출하는 단계와, 복수의 상관 합을 발생하도록 각 주파수 대역에 대하여 복수의 대역 상관 합들을 합산하는 단계와, 복수의 상관 합들로부터 최대 상관 합을 결정하는 단계, 및 이 최대 상관 합과 연관된 시프트 인덱스를 디코딩하고, 그 출력을 발생하는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is also provided a method for receiving data encoded as a plurality of symbols and transmitted over a communication channel, each symbol having a spread waveform that is cyclically rotated by an amount according to the data to be transmitted for a particular symbol time. And the method comprises: dividing a received input signal into a plurality of frequency bands, generating a plurality of band pass signals, each associated with a single frequency band, sampling the plurality of band pass signals to sample a stream of samples; Calculating, circulating a sample stream of each frequency band, and correlating the cyclically rotated sample stream for each frequency band using a template corresponding to the spread waveform, and generating a band correlation sum for each cyclic rotation. Calculating a plurality of band correlation sums for each symbol, and generating a plurality of correlation sums. Summing a plurality of band correlation sums for each frequency band, determining a maximum correlation sum from the plurality of correlation sums, and decoding a shift index associated with the maximum correlation sum and generating an output thereof. do.
또한, 본 발명에 따르면, 송신기와 수신기에 모두 접속된 통신 채널을 통해 통신하기 위한 확산 스펙트럼 통신 시스템에서, 상기 수신기를 동기시키기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은, 서로에 대해서 제로의 차분 시프트를 갖는 복수의 확산 파형들을 전송하는 단계와, 복수의 확산 파형들을 수신하고 디코딩하는 단계, 및 서로간에 제로의 차분 시프트를 갖는 최소 소정 수의 확산 파형을 수신할 때, 동기화를 이루는 단계를 포함한다. 각 확산 파형은 제로의 회전 시프트를 갖는다.Further, according to the present invention, in a spread spectrum communication system for communicating over a communication channel connected to both a transmitter and a receiver, a method for synchronizing the receiver is provided, which method performs a zero differential shift with respect to each other. Transmitting a plurality of spreading waveforms having a plurality of spreading waveforms, receiving and decoding the plurality of spreading waveforms, and synchronizing when receiving a minimum predetermined number of spreading waveforms having zero differential shifts from each other. Each diffusion waveform has a rotational shift of zero.
본 발명은 일례로서의 첨부된 도면을 참조하여 설명된다.The invention is described with reference to the accompanying drawings as an example.
도 1은 본 발명의 확산 스펙트럼 통신 시스템에서 사용하는데 적합한 첩 파형의 일례이다.1 is an example of a chirp waveform suitable for use in a spread spectrum communication system of the present invention.
도 2는 전송될 대표적 데이터량만큼 각 첩 패턴을 회전시킴으로써 발생된 샘플 심볼 스트림 파형의 일례이다.2 is an example of a sample symbol stream waveform generated by rotating each chirp pattern by a representative amount of data to be transmitted.
도 3은 본 발명의 데이터 통신 프로토콜의 패킷 구조를 예시한다.3 illustrates a packet structure of the data communication protocol of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨 블록도이다.4 is a high level block diagram illustrating a transmitter of the first embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제 1 실시예의 수신부를 예시한 하이 레벨 블록도이다.5A and 5B are high level block diagrams illustrating a receiver of a first embodiment of the present invention.
도 6은 별도의 비데이터 심볼을 갖는 차분 데이터 또는 절대치 데이터를 전송하는데 적합한 본 발명의 제 1 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨도이다.6 is a high level diagram illustrating a transmitter of a first embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with separate non-data symbols.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예의 수신부를 더 상세히 예시한 하이 레벨 블록도이다.7A and 7B are high level block diagrams illustrating in more detail the receiver of the first embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 제 1 실시예의 프리앰블 및 동기화 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.8 is a high level flowchart illustrating a preamble and synchronization reception method according to a first embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 제 1 실시예의 순환 모드 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.9 is a high level flowchart illustrating a cyclic mode reception method of the first embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 선형 트래킹 보정 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.10 is a high level flowchart illustrating the linear tracking correction method of the present invention.
도 11은 복수의 단일 첩들로부터 발생되고 하나의 슈퍼 UST로 이루어진 슈퍼첩 파형의 일례이다.FIG. 11 is an example of a super chirp waveform generated from a plurality of single chirps and consisting of one super UST.
도 12는 본 발명의 제 2 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨 블록도이다.12 is a high level block diagram illustrating a transmitter of a second embodiment of the present invention.
도 13은 별도의 비데이터 심볼을 갖는 차분 데이터 또는 절대치 데이터를 전송하는데 적합한 본 발명의 제 2 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨도이다.FIG. 13 is a high level diagram illustrating a transmitter of a second embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with separate non-data symbols.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 제 2 실시예의 수신부를 예시한 하이 레벨 블록도이다.14A, 14B and 14C are high level block diagrams illustrating a receiver of a second embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예의 프리앰블 및 동기화 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.15 is a high level flowchart illustrating a preamble and synchronization reception method according to a second embodiment of the present invention.
도 16은 본 발명의 제 2 실시예의 순환 모드 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도이다.16 is a high level flowchart illustrating a cyclic mode reception method of a second embodiment of the present invention.
본 발명은 비교적 AC 전원선 같은 노이즈 환경에 적합한 확산 스펙트럼 데이터 통신 시스템이다. 본 발명의 확산 스펙트럼 데이터 통신 시스템의 2개의 다른 실시예들을 설명한다. 고속 실시예로도 불리우는 제 1 실시예에서는 비교적 고속 데이터 통신을 할 수 있는 송신기 및 수신기 쌍을 포함한다. 고 신뢰성 실시예로도 불리우는 제 2 실시예서는 제 1 실시예보다는 데이터 전송 속도가 낮지만, 보다 높은 신뢰 레벨로 통신하는 송신기 및 수신기 쌍이 있다. 본 발명의 양 실시예들은 특히 CEBus 통신 표준에 따라 동작하는 모뎀을 포함한 환경에서 사용하는데 적합하다. 고속 실시예는 현재의 CEBus 표준이 할 수 있는 것보다 훨씬 높은 속도로 데이터를 전송할 수 있다. CEBus 표준은 전자 산업 협회에서 규정된 것으로서, EIA-600으로 알려져 있다.The present invention is a spread spectrum data communication system suitable for a relatively noisy environment such as an AC power line. Two other embodiments of the spread spectrum data communication system of the present invention are described. The first embodiment, also called the high speed embodiment, includes a transmitter and receiver pair capable of relatively high speed data communication. The second embodiment, also called a high reliability embodiment, has a lower data transmission rate than the first embodiment, but there are transmitter and receiver pairs that communicate at a higher confidence level. Both embodiments of the present invention are particularly suitable for use in an environment including a modem operating according to the CEBus communication standard. High speed embodiments can transmit data at much higher rates than the current CEBus standard can. The CEBus standard is defined by the Electronics Industry Association and is known as EIA-600.
본 발명의 확산 스펙트럼 시스템은 확산 파형으로 불리우는 연속적 순환 회전된 길이 T의 파형들 사이에 시간 시프트의 형태로 데이터를 전송한다. 확산 파형은 적절한 자기상관 특성을 갖는 소정 형태의 파형으로 구성될 수 있다. 바람직하게, 확산 파형은 첩 파형으로 구성된다. 첩 파형, 즉, 본 발명의 확산 스펙트럼 통신 시스템에서 사용하는데 적합한 확산 파형의 일례를 도 1에 나타내었다. 도 1에 나타낸 확산 파형은 단위 심볼 시간(UST)으로 불리우는 기간에 걸쳐 있다. 각 심볼 주기 또는 UST 동안, 복수의 비트들이 전송된다. 심볼 주기는 복수의 시프트 인덱스로 분할되고, 각 시프트 인덱스는 특정한 비트 패턴을 표시한다. 확산 파형은 전송될 데이터에 따른 양만큼 회전된다. 데이터는 이 데이터가 전송되기 전에 첩에 적용되는 회전량으로 전달된다. 또한, 데이터는 연속 심볼들간의 시프트 차로 전달된다. 일반적으로, 첩은 스윕된 주파수 신호를 포함한다. 예를 들면, 주파수 스윕은 CEBus 표준에서 지정된 첩에서와 마찬가지로 200 내지 400KHz, 100KHz 내지 200KHz에 걸쳐 있을 수 있다. 또는, 첩은 도 1에 나타낸 스윕된 주파수 파형 을 포함할 수 있다.The spread spectrum system of the present invention transfers data in the form of time shifts between successive circularly rotated length T waveforms called spread waveforms. The diffusion waveform may be composed of any type of waveform having suitable autocorrelation characteristics. Preferably, the diffusion waveform consists of a chirp waveform. An example of a chirped waveform, i.e., a spread waveform suitable for use in the spread spectrum communication system of the present invention, is shown in FIG. The spread waveform shown in FIG. 1 spans a period called unit symbol time UST. During each symbol period or UST, a plurality of bits are transmitted. The symbol period is divided into a plurality of shift indices, each shift index representing a particular bit pattern. The spread waveform is rotated by an amount according to the data to be transmitted. The data is delivered in the amount of rotation applied to the concubine before it is transmitted. In addition, data is conveyed in shift differences between successive symbols. In general, the chirp includes a swept frequency signal. For example, the frequency sweep can span 200 to 400 KHz, 100 KHz to 200 KHz as in the concubines specified in the CEBus standard. Alternatively, the chirp can include the swept frequency waveform shown in FIG. 1.
본 발명의 확산 스펙트럼 통신 시스템은 차분 코드 시프트 키잉(DCSK)으로 공지된 기술을 사용하여 데이터를 전송한다. 이 기술을 사용하여, 연속적 순환 회전되는 확산 파형들간의 시간 시프트 형태, 또는 절대치 형식의 자체적인 시프트 형태로 데이터가 전송된다. 확산 파형은 CEBus 모뎀 환경에서의 문제를 방지하기 위하여 표준 CEBus로 구성될 수 있다. 비 CEBus 환경 또는 CEB 장치와의 상호운용성이 중요하지 않는 경우, 본 발명은 다른 확산 파형을 사용할 수 있다.The spread spectrum communication system of the present invention transmits data using a technique known as differential code shift keying (DCSK). Using this technique, data is transmitted in the form of a time shift between successive circularly rotated spread waveforms, or its own shift in absolute form. The spread waveform can be configured with standard CEBus to avoid problems in the CEBus modem environment. Where interoperability with non-CEBus environments or CEB devices is not critical, the present invention may use other spreading waveforms.
전송될 대표적 데이터량만큼 각 첩 패턴을 회전시킴으로써 발생되는 샘플 심볼 스트림 파형의 일례를 도 2에 나타내었다. 본 발명의 DCSK 변조 구조는 첩 파형을 전송될 데이터에 따른 특정한 양만큼 회전시킴으로써 데이터를 전송한다. 따라서, 각 UST 동안, 첩은 상기 특정한 UST 동안 전송될 데이터에 대응하는 첩 파형의 지점에서 시작한다. 도 2를 참조하면, 샘플 심볼 스트림을 작성한 4개의 UST가 도시된다. 각 UST 내에 전송될 데이터는 각 첩 파형에 적용된 회전량으로 전달된다. 예를 들면, 제 1 UST에서, 첩 파형은 수평 화살표의 길이로 표시된 특정한 양만큼 회전된다. 수직 하방향을 지시하는 화살표는 어떠한 회전도 적용되지 않는 초기 첩 파형의 처음을 표시한다. 각 UST 내에서는, 데이터가 전송되기 전에 전송될 데이터가 첩에 적용된 회전량을 결정한다.An example of a sample symbol stream waveform generated by rotating each chirp pattern by a representative amount of data to be transmitted is shown in FIG. The DCSK modulation scheme of the present invention transmits data by rotating a chirp waveform by a certain amount according to the data to be transmitted. Thus, during each UST, the chirp starts at the point of the chirp waveform corresponding to the data to be transmitted during that particular UST. 2, four USTs showing a sample symbol stream are shown. Data to be transmitted in each UST is delivered in the amount of rotation applied to each chirp waveform. For example, in the first UST, the chirp waveform is rotated by a certain amount indicated by the length of the horizontal arrow. Arrows pointing vertically downward indicate the beginning of the initial chirp waveform to which no rotation is applied. Within each UST, the amount of rotation applied to the concubines is determined before the data is transmitted.
본 발명의 DCSK 변조 방법은 동기 에러에 강하고, 비교적 구현이 용이하며, 백색 가우시안 노이즈의 출현시의 에러 보정 코드와 유사한 성능을 나타내는 장점이 있다. 동작 시, 각 UST는 소정 수의 시프트 인덱스 또는 시프트 위치로 분할된 다. 여기서 제시한 예에서, 각 UST는 32 시프트 인덱스로 분할된다. 그러나, 각 UST는 32보다 높거나 또는 낮은 복수의 시프트 인덱스로 분할될 수 있다. 각 UST를 32로 분할하여 심볼당 5비트의 전송률로 전달된다. 이하, 고속 실시예에 이어서 고 신뢰성 실시예에 대해서 설명한다.The DCSK modulation method of the present invention is advantageous in that it is resistant to synchronization error, is relatively easy to implement, and exhibits a performance similar to that of an error correction code in the appearance of white Gaussian noise. In operation, each UST is divided into a predetermined number of shift indices or shift positions. In the example presented here, each UST is divided into 32 shift indices. However, each UST may be divided into a plurality of shift indices higher or lower than 32. Each UST is divided into 32 bits and transmitted at a rate of 5 bits per symbol. Hereinafter, the high reliability embodiment will be described following the high speed embodiment.
본 발명의 데이터 통신 프로토콜부의 패킷 구조는 도 3에 나타내었다. 일반적으로, 본 발명의 패킷 구조는 CEBus 패킷 구조와 마찬가지 형태로 프리앰블, SOP(start of packet) 필드, L 바이트 데이터 필드 및 CRC(cyclic redundancy check) 필드로 구성된다. 그러나, 본 발명의 패킷 구조는 부가 필드를 포함한다. 프리앰블부(450)는 CEBus 표준에서 정의한 프리앰블 필드와 유사하다. 패킷의 스타트(SOP) 필드(452)는 본 발명의 수신기에 의해 3개의 연속된 제로로서 인식된 심볼 '1111'로 구성된다. 패킷의 스타트 필드 내의 '1'은 제로의 절대치 시프트를 표시하고, 용어 '제로'는 제로의 차분 시프트를 표시함을 유념한다.The packet structure of the data communication protocol unit of the present invention is shown in FIG. In general, the packet structure of the present invention is composed of a preamble, a start of packet (SOP) field, an L byte data field, and a cyclic redundancy check (CRC) field in the same manner as the CEBus packet structure. However, the packet structure of the present invention includes additional fields. The
용어 DCSK는 수신기가 수신된 연속 심볼들간의 회전차를 검출한다는 사실로부터 유도된다. 패킷의 스타트 필드의 2개의 마지막 제로가 검출되면, 수신기는 동기하여 수신할 수 있다. 프로토콜 버전(454)은 상기 특정한 패킷에 대하여 사용되는 프로토콜 버전을 포함한 3개의 비트 필드이다. 프로토콜 버전 필드는, 예를 들면, 고속 데이터 전송 속도에서 저속 데이터 전송 속도에 걸친 다양한 타입의 전송 프로토콜을 허용한다. 이 필드는 또한 임의의 유저 프로토콜이 실행될 수 있도록 한다. 프로토콜 버전 필드는 하나의 심볼을 사용하여 전송되고, 수신기에 알맞는 제로 이외의 시프트 값을 갖으므로써 패킷의 스타트 필드의 끝과 프로토콜 버전 필드의 처음을 검출하기 위해 필요하다. 또한, 프로토콜 버전 필드는 수신기에 의해 공지된 심볼당 고정된 수의 비트를 사용하여 전송되어야 한다. 이것에 의해 수신기가 프로토콜 버전 필드를 수신하고 디코드할 수 있도록 보장한다. 일단, 디코드되면, 다른 수신 모드가 설정될 수 있다. 패킷의 나머지 구조 및 코딩은 또한 프로토콜 버전 필드에 의해 결정된다. 이것은 심볼당 비트수, 즉 심볼 시간당 첩 시프트의 수를 포함한다. 일반적으로, 첩으로 구성된 각 심볼에는 5개의 비트가 전송된다.The term DCSK is derived from the fact that the receiver detects a difference in rotation between received consecutive symbols. If the two last zeros of the start field of the packet are detected, the receiver may receive synchronously.
패킷 길이(456)는 바이트 내의 패킷의 크기를 표시한 7개의 비트 필드이다. 일반적으로, 패킷 크기는 128바이트 또는 1024비트 같은 특정한 수로 제한된다. 헤더 에러 검출 코드(HEDC)(458)는 패킷 길이 필드 및 프로토콜 버전용의 에러 검출 코드를 포함한 8비트 필드이다. 데이터 필드(460)는 DCSK 데이터 첩의 시퀀스로 구성된다. 이 필드의 처음은 첩 경계로 정렬되고, 상기 필드의 길이 L 바이트는 패킷 길이 필드에 의해 결정된다. 순환적 리던던시 체크(CRC) 필드(462)는 16비트 에러 검출 필드로 구성된다. 이 필드에는 어떠한 첩 경계 할당도 없이 연속적으로 DCSK 데이터 첩이 뒤따른다. 만약, 소정의 비트가 CRC 필드 다음에 미사용 상태로 남게 되면, 이들은 최종 첩의 끝에 제로 패드된다.
이하, 본 발명의 통신 시스템의 송신부에 대해서 더 상세히 설명한다. 본 발명의 고속 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨 블록도를 도 4에 나타내었다. 본 발명의 송신부 및 수신부는 첩 또는 심볼 시간이 32시프트 인덱스로 분할된 경우에 대해서 설명된다. 따라서, 각 심볼 시간 동안에 5개의 비트가 일시에 전송된 다. 그러나, 당 기술의 숙련자들은 심볼 기간마다 더 많거나 적은 비트수를 전송하기 위해 본 발명의 수신기 및 송신기를 변경할 수 있다. 도 4를 참조하면, 호스트는 일반적으로 참조부호 (12)인 송신기에 전송될 데이터를 공급한다. 상기 호스트는 전송될 데이터를 이미 발생된 헤더 및 CRC 필드와 함께 공급한다. 시프트 인덱스를 형성하기 위해 사용되는 호스트는 송신기의 초기 인덱스부(14)에 입력된다. 시프트 인덱스는 0 내지 2n-1의 범위 내의 수를 포함하고, 여기서 'n'은 심볼 시간당 전송되는 비트수를 표시한다. 여기서 설명한 예에서, 'n'은 5이다. 따라서, 시프트 인덱스는 0 내지 31의 범위 내의 수를 포함한다. 첩 내의 초기 인덱스는, 이하에 주어진 바와 같이, 예를 들면 2n의 인코딩 세트에서의 총 심볼수로 첩의 길이를 나누고, 시프트 인덱스와 승산함으로써 연산된다. Hereinafter, the transmission unit of the communication system of the present invention will be described in more detail. A high level block diagram illustrating a transmitter of a high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. The transmitter and receiver of the present invention will be described in the case where the chirp or symbol time is divided into 32 shift indices. Thus, five bits are transmitted at one time during each symbol time. However, those skilled in the art can modify the receiver and transmitter of the present invention to transmit more or fewer bits per symbol period. Referring to FIG. 4, the host supplies data to be transmitted to the transmitter, which is generally indicated at 12. The host supplies the data to be transmitted with the header and CRC fields already generated. The host used to form the shift index is input to the
본 예에서, 첩 길이는 512로 설정된다. 따라서, 각 첩은 32인덱스로 분할되는데, 이 각각은 서로 16으로, 즉 0, 16, 32 등으로 이격된다. 이어서, 초기 인덱스는 첩 길이, 즉 모듈러 512를 카운트하는 카운터(16)에 입력된다. 동기 신호는 카운터를 초기에 클리어하는 기능을 한다. 카운터의 출력은 첩 샘플 판독 전용 메모리(ROM)(18)의 어드레스 입력부에 공급된다. 상기 ROM은 첩 주파수 파형의 디지털화된 표현을 포함한다. ROM의 출력은 D/A 컨버터(20)에 입력되고, 이 D/A 컨버터(20)의 아날로그 출력은 우선 신호 폭에 따라 적절한 통과 대역을 갖는 대역 통 과 필터(BPF)(21)에 의해 필터링된다. 이 후, BPF의 출력은 출력 증폭기(22)에 의해 증폭된다. 이 증폭기의 출력은 전송 출력 신호를 포함한다.In this example, the chirp length is set to 512. Thus, each concubine is divided into 32 indexes, each of which is spaced 16 apart from each other, i.e. 0, 16, 32, and so on. The initial index is then input to a
이하, 본 발명의 통신 시스템의 수신부에 대해서 더 상세히 설명한다. 본 발명의 고속 실시예의 수신부를 예시한 하이 레벨 블록도를 도 5에 나타내었다. 수신된 신호는 대역 통과 필터(BPF)(32)에 입력되고, 이 대역 통과 필터(32)의 대역폭은 첩 내에 전송된 주파수 범위를 수신할 수 있을 정도로 충분히 넓다. 대역 통과 필터의 출력은 1비트 A/D 컨버터(34)에 입력된다. 이 1비트 A/D 컨버터는 적절한 샘플링 주파수에서 클록된 샘플러와 조합된 비교기를 포함할 수 있다. A/D 컨버터의 출력은 시프트 레지스터 #1(35) 및 멀티플렉서(mux)(40)의 2개의 입력부 중 한 입력부에 입력된다. 멀티플렉서의 출력은 제 2 시프트 레지스터 #2(38)에 입력된다. 예시를 목적으로, 두개의 시프트 레지스터 #1 및 #2 모두의 길이는 각각 256비트 길이로 한다. 시프트 레지스터 #1로부터 출력된 256비트는 각각 시프트 레지스터 #2에 입력된다. 시프트 레지스터 #2의 출력은 상관기(42)에 입력된다. 이 상관기는 첩 패턴을 인식하기 위한 기능을 하는 매치된 필터를 사용하여 실행된다. 첩 패턴은 상관기 내의 템플릿으로 기억되고, 수신된 입력 신호로부터 첩의 존재 유무를 검출하기 위해 사용된다. 시프트 레지스터 #2의 직렬 출력은 멀티플렉서(40)의 제 2 입력으로 랩 어라운드(wrapped around) 된다. 멀티플렉서의 선택 출력은 선형/순환적 제어 신호에 의해 제어된다.Hereinafter, the receiver of the communication system of the present invention will be described in more detail. A high level block diagram illustrating a receiver of a high speed embodiment of the present invention is shown in FIG. The received signal is input to a band pass filter (BPF) 32, and the bandwidth of the
일반적으로 참조부호 (30)인 수신기는 선형 또는 순환 모드로 동작할 수 있다. 선형 모드 동작 동안에는, 멀티플렉서가 A/D 컨버터의 출력을 시프트 레지스 터 #2의 입력으로서 선택하도록 설정된다. 동기화가 일어나기 전에는, 상관기가 선형 모드에서 동작하도록 설정된다. 각 비트가 수신됨에 따라, 이 비트는 시프트 레지스터 #2 내로 클록된다. 시프트 레지스터 #2의 출력은 상관기(42)에 입력된다. 상관기에 입력된 각 비트는 템플릿으로부터의 대응하는 비트와 승산된다. 이 후, 256개의 승산치가 모두 상관기의 출력을 형성하기 위해 합산된다. 상관기 내의 템플릿 비트와 각 입력 비트와의 승산은 XOR 함수를 사용하여 실행될 수 있다.
상관기의 합산 출력은 최대 상관 검출기(44)에 입력된다. 각 심볼 주기 동안에, 최대 상관 검출기는 상관기에 의해 출력된 모든 256개의 합산치 중의 최대치를 결정하는 기능을 한다. 최대 상관 검출기는 최대 상관 합을 검출하면 2개의 값들을 출력한다. 제 1 값 NMAX는 최대 상관 합과 연관된 256개의 가능한 시프트 내의 위치를 표시한다. 또한, 값 SMAX는 최대인 것으로 확인되며 위치 표시자 NMAX와 연관된 특정한 상관 합을 나타낸다. 따라서, 값 NMAX는 0 내지 255 범위의 소정 값을 취할 수 있다. 이어서, 최대 상관을 산출한 시프트 인덱스가 차분기에 입력된다. 이 차분기는 합산기(50), 지연 유닛(52) 및 제 2 합산기(54)로 구성된다. 지연 회로(52)는 입력값을 하나의 단위 심볼 시간만큼 지연하는 기능을 한다. 지연 유닛의 출력은 합산기(54)를 통해 현재의 인덱스 값의 모듈로 첩 길이로부터 감산된다. 합산기(54)의 출력은 2개의 연속 심볼 시간에 대응하여 검출된 2개의 시프트들 사이의 차분 또는 델타 시프트를 표시한다.The sum output of the correlator is input to the
합산기의 출력과 자기상관 최대치 SMAX는 차분 데이터 디코더(56)에 입력된 다. 차분 데이터 디코더는 전송된 초기 데이터에 따라 0 내지 255 범위에 있을 수 있는 시프트 인덱스를 0 내지 31 범위 내의 값으로 맵핑하는 기능을 한다. The output of the summer and the autocorrelation maximum S MAX are input to the
순환적 동작 모드에서, 1비트 A/D 컨버터(34)의 출력은 시프트 레지스터 #1(36)에 입력된다. 수신된 데이터는 이것이 완전히 채워질 때까지 시프트 레지스터 #1 내로 클록된다. 이 때, 시프트 레지스터는 완전한 심볼 시간을 나타내는 데이터를 포함한다. 일단 완전히 채워지면, 시프트 레지스터 #1의 콘텐츠는 시프트 레지스터 #2 내에 병렬식으로 로딩된다. 멀티플렉서(40)는 시프트 레지스터 #2로부터의 직렬 데이터를 랩하여 그 직렬 데이터가 시프트 레지스터 #2에 되돌아오도록 선택된다. 카운터(46)는 정상적으로 1개의 UST 폭인 첩의 길이를 카운트하는 기능을 한다. 초기 동기 신호는 초기에 카운터를 리셋하기 위해 사용된다. 카운터로부터 출력된 로드 신호는 시프트 레지스터 #2에 입력되고, 시프트 레지스터 #1의 콘텐츠를 시프트 레지스터 #2에 덤핑하기 위한 타이밍을 제공하는 작용을 한다. 시프트 레지스터 #2는 이 시프트 레지스터의 길이를 구성하는 비트수와 동일한 배수로 클록된다. 시프트 레지스터가 회전할 때마다, 상관기는 최대 상관 검출기에 입력되는 합을 발생한다. 시프트 레지스터가 256회전할 때마다. 최대 상관 검출기는 최대 상관 합 및 자체의 최대 합을 산출한 인덱스에 대응하는 NMAX 및 SMAX를 출력한다. 카운터는 최대 상관 검출기에 입력될 카운트 인덱스를 공급한다. 이 인덱스는 카운터 값을 시프트 레지스터 #2의 각 회전시마다 공급한다.In the cyclical operation mode, the output of the 1-bit A /
트래킹 보정 회로(48)는 심볼 단위에 기초하여 카운터 내의 값을 미세 조정 한다. 트래킹 보정 회로는 심볼 단위에 기초하여 카운터 내의 값을 미세 조정하는 기능을 한다. 수신된 인덱스와 이상적 인덱스간의 작은 차이는 트래킹 보정 회로(48)의 입력으로서 사용된다. 포지티브 또는 네거티브 에러 신호는 트래킹 보정 회로에 의해 출력되어, 카운터에 입력된다. 이 에러 신호는 각 심볼 시간 내에서 첩의 수신 및 상관을 보다 양호하게 트랙하기 위해 카운터 내의 값을 미세 조정하는 작용을 한다.The
도 4에 나타낸 송신기(12)는 절대치 전송 모드를 사용하여 데이터를 전송한다. 상기 모드에서, 모든 2n 심볼은 차분 또는 인테그레이트 없이 직접 전송된다. 각 5개의 비트 심볼은 UST 내의 각 첩에 대한 회전 시프트 인덱스를 직접 결정하기 위해 사용된다. 따라서, 도 5에 나타낸 수신기(30)는 차분 데이터 디코더에 의해 발생된 델타 시프트를 인테그레이트하는 기능을 하는 인테그레이터(62)를 포함한다. 또한, 부가적인 송신 및 수신 모드가 가능하다. 예를 들면, 송신기는 차분 모드에서 사용되기 때문에, 이 송신기는 데이터가 전송되기 전에, 이 데이터를 모듈로 첩 길이로 인테그레이트한다. 따라서, 수신기는 도 5에 나타낸 수신기에서와 같이, 적절한 수신을 위하여 수신된 데이터를 차분해야만 한다. 그러나, 이 경우, 인테그레이터는 필요치 않다. 다른 예에서, 데이터는 우선 송신기 내의 시프트 인덱스의 모듈로 수로 차분되고, 인코드된 후, 첩 샘플 ROM에 적용되기 전에 인테그레이트된다. 따라서, 수신기는 우선 데이터를 차분하고, 차분기의 출력을 디코드하고, 최종적으로 디코더의 출력을 인테그레이트하여 수신기의 출력을 형성한다. 송신기 내의 인코더는 데이터 및 비데이터 심볼을 모두 포함한 전체 심볼을 인코드하는 기능을 한다.The transmitter 12 shown in FIG. 4 transmits data using the absolute value transmission mode. In this mode, all 2 n symbols are sent directly with no difference or integration. Each five bit symbol is used to directly determine the rotation shift index for each chirp in the UST. Thus, the
이 최종 예는 데이터 심볼(2N 또는 소정의 다른 수)과 함께 데이터 심볼 세트 내에 없는 별도의 심볼을 인코드하기 위해 사용될 수 있다. 여기서 제시한 5비트 예에서는, 32 보다 큰 총 심볼 수가 전송되도록 하며, 이 심볼들 중 일부는 비 데이터 심볼이다. 이를 구현하기 위하여, 첩 심볼 시간은 32보다 큰 복수의 시프트 인덱스로 분할되어, 별도의 비데이터 심볼을 적응시킨다.This final example can be used to encode a separate symbol that is not in the data symbol set with a data symbol ( 2N or some other number). In the 5-bit example presented here, the total number of symbols greater than 32 is to be transmitted, some of which are non-data symbols. To implement this, the chirp symbol time is divided into a plurality of shift indices greater than 32 to accommodate separate non-data symbols.
별도의 비데이터 심볼을 갖는 차분 데이터 또는 절대치 데이터를 전송하는데 적합한 본 발명의 고속 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨도를 도 6에 나타내었다. 차분 송신 모드를 사용하여 데이터를 전송하기 위하여, 선택적 차분기(72)는 필요하지 않다. 호스트는 시프트 인덱스로 작용하는 데이터를 초기 인덱스 연산 유닛(80)에 공급한다. 첩 심볼 내의 시프트 인덱스는 연산되어, 합산기(82) 및 지연 유닛(84)으로 구성된 인테그레이터(85)에 입력된다. 합산기(82)는 모듈로 2n, 즉 모듈로 32를 가산한다. 합산기의 출력은 지연된 후, 초기 인덱스 연산 유닛(80)의 출력과 함께 가산된다. 인테그레이터의 출력은 도 4에 나타낸 송신기의 카운터와 마찬가지로 기능하는 카운터(86)에 입력된다. 첩 샘플 ROM(88), D/A 컨버터(90), 대역 통과 필터(BPF)(91) 및 출력 증폭기(92)는 도 4에 나타낸 송신기 내의 대응하는 구성요소와 마찬가지로 기능한다.6 is a high level diagram illustrating a transmitter of a fast embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with separate non-data symbols. In order to transmit data using the differential transmission mode, an
이하, 본 발명의 통신 시스템의 수신부에 대해서 더 상세히 설명한다. 본 발명의 고속 실시예의 수신부를 예시하는 하이 레벨 블록도는 도 7a 및 도 7b에 더 상세히 나타낸다. 아날로그 수신된 데이터는 대역 통과 필터(BPF)(102)에 입력되고, 이 대역 통과 필터(102)의 대역폭은 첩 파형의 주파수 범위에 걸쳐서 설정된다. BPF 필터의 출력은 1비트 A/D 컨버터(104)에 입력되며, 이 1비트 A/D 컨버터(104)는 샘플링 회로와 조합한 비교기를 사용하여 구현될 수 있다. A/D 컨버터의 출력은 시프트 레지스터 #1(106) 및 멀티플렉서(mux)(114)에 입력된다. 이 멀티플렉서(114)의 출력은 시프트 레지스터 #2(108)에 입력되고, 이 시프트 레지스터 #2(108)의 직렬 출력은 멀티플렉서의 제 2 입력에 랩 어라운드된다. 도 5의 수신기에서와 마찬가지로, 멀티플렉서는 선형/순환적 제어 신호에 의해 선택된다. Hereinafter, the receiver of the communication system of the present invention will be described in more detail. A high level block diagram illustrating a receiver of a high speed embodiment of the present invention is shown in more detail in FIGS. 7A and 7B. The analog received data is input to a band pass filter (BPF) 102, and the bandwidth of the
선형 모드의 수신은 동기화용의 프리앰블 동안에 사용된다. 일단, 동기화가 이루어지면, 순환 수신 모드가 패킷의 나머지를 복조하기 위해 사용된다. 선형 동작 모드 중에, 멀티플렉서는 A/D 컨버터(104)로부터 시프트 레지스터 #2로 데이터를 입력하기 위해 선택된다. 각 비트가 시프트 레지스터 #2를 거쳐서 시프트되기 때문에, 상관기(110)는 최대 상관 검출기(112)에 입력되는 합산 출력을 발생한다. 일단, 동기화가 이루어지면, 수신기는 순환 동작 모드로 스위치된다. 이 모드에서, 전체 UST에 대한 데이터가 시프트 레지스터 #1에 시프트되고, 카운터(116)로부터 로드 명령이 발생하면, 시프트 레지스터 #1의 전체 콘텐츠가 시프트 레지스터 #2에 전송된다. 이어서, 시프트 레지스터 #2의 콘텐츠가 멀티플렉서(114)를 통해 비트 단위로 회전된다. 시프트 레지스터 #2의 출력은 매치된 필터로서 작용하는 상관기(110)에 입력된다. 시프트 레지스터 #2의 256개의 비트는 각각 상관기(110) 내에 기억된 템플릿의 대응하는 비트와 승산된다. 이어서, 256개의 승산치가 모두 상관기의 출력을 발생하기 위하여 합산된다. 이러한 승산은 XOR 게이트를 사용하여 실행될 수 있다. 적절한 변환 후에, 상관기가 포지티브와 네거티브의 부호를 모두 가질 수 있는 합산치를 발생한다.Receive in linear mode is used during the preamble for synchronization. Once synchronization is made, a circular receive mode is used to demodulate the rest of the packet. During the linear mode of operation, the multiplexer is selected to input data from A /
또한, 상관기는 256 미만의 탭을 사용하여 매치된 필터를 구현할 수 있다. 상관기에 의해 사용되는 탭의 수는 실질적으로 시프트 레지스터 #2의 비트수에 대응하는 전체 탭 수의 거의 1/3까지 감소될 수 있다. 이것은 템플릿을 이 템플릿의 포지티브 및 네거티브 값 모두의 임계치에 대하여 샘플링함으로써 구현될 수 있다. 템플릿의 포지티브 값은 포지티브 임계치와 비교되고, 이 임계치 아래의 소정의 값은 버려져서 사용되지 않는다. 마찬가지로, 템플릿의 네거티브 값은 네거티브 임계치와 비교되어, 이 네거티브 임계치 미만의 소정의 값도 또한 버려져서 사용되지 않는다. 이러한 방식으로 탭의 수가 거의 2/3만큼 감소될 수 있다. 이것에 의해, 노이즈가 제거된 탭을 통해 발생할 수 없어서, 상관기의 출력 합에 영향을 미치기 않기 때문에, 실질적으로 성능을 향상시킬 수 있다.The correlator can also implement a matched filter using less than 256 taps. The number of taps used by the correlator can be reduced by nearly one third of the total number of taps corresponding to the number of bits in
상관기의 출력 합은 최대 상관 검출기를 통해서 입력되며, 이 최대 상관 검출기는 각 UST 내의 합의 포지티브 및 네거티브 값 모두의 최대 상관 합을 찾는다. 이 최대 상관 검출기는 상관 합의 포지티브 및 네거티브 값인 NPOS 및 NNEG 모두의 최대 상관을 이룬 시프트 값을 표시하는 2개의 시프트 인덱스를 각각 출력한다. 또한, 포지티브 및 네거티브 상관 최대치 모두의 상관 합의 대응하는 절대치들도 또 한 SPOS 및 SNEG로 각각 출력된다. 합산치 SPOS 및 SNEG는 각각 저역 통과 필터(LPF)(150, 152)에 입력된다. 상관 합은 비교기(154)에 입력되기 전에 평활화된다. 비교기(154)는 포지티브와 네거티브 상관 합 사이의 최대치를 결정하는 기능을 한다. 비교기의 출력은 포지티브 인덱스 NPOS 또는 네거티브 인덱스 NNEG를 선택하기 위한 기초를 형성한다.The sum of the outputs of the correlator is input through a maximum correlation detector, which finds the maximum correlation sum of both the positive and negative values of the sum in each UST. This maximum correlation detector outputs two shift indices each representing the maximum correlated shift value of both the positive and negative values of the correlation sum, N POS and N NEG . In addition, the corresponding absolute values of the correlation sum of both the positive and negative correlation maximums are also output to S POS and S NEG , respectively. The sum values S POS and S NEG are input to low pass filters (LPFs) 150 and 152, respectively. The correlation sum is smoothed before entering the
포지티브 인덱스는 포지티브 수신 논리 회로(144)에 입력되고, 네거티브 인덱스는 네거티브 수신 논리부(146)에 입력된다. 포지티브 및 네거티브 수신 논리 회로는 모두 동일하게 기능하기 때문에, 설명의 편의상 포지티브 수신 논리 회로에 대해서만 설명한다. 최대 상관 검출기에 의해 출력된 인덱스는 우선 차분된다. 차분기는 합산기(126), 지연 유닛(128) 및 합산기(130)로 구성된다. 차분기는 최대 상관 검출기에 의해 발견된 각 시프트 인덱스간의 시프트 델타를 발생한다. 이 후, 이 델타 시프트 값은 가장 가까운 시프트 값으로 라운드된다. 여기서 제시한 예에서는, 5데이터 비트를 갖는 심볼 및 256비트를 갖는 시프트 레지스터를 사용하여, 8비트씩 서로 분리된 시프트 인덱스로 전달한다. 따라서, 차분기에 의해 출력된 델타 시프트 인덱스는 가장 가까운 8비트 배수, 즉 0, 8, 16, 24 등으로 라운드된다.The positive index is input to the positive
이어서, 라운드된 델타 시프트 인덱스는 차분 데이터 디코더(136)에 입력되며, 이 차분 데이터 디코더(136)는 전송된 데이터를 표시하는 0과 31 사이의 값으로 시프트 인덱스를 디코드하는 기능을 한다. 송신기가 절대치 전송 모드, 즉 차 분 또는 인테그레이트 없이 데이터 비트를 심볼로 스트레이트 인코딩하는 모드로 설정되면, 차분 데이터 디코더의 출력은 심볼들간의 차분치들을 나타내고, 전송된 초기 데이터를 회복하기 위해 인테그레이트 될 필요가 있다. 인테그레이터(148)는 합산기(138)와 지연 회로(140)로 구성된다. 0 내지 31 범위 내의 값으로 구성된 현재의 시프트 인덱스는 합산기의 이전 출력과 함께 모듈로 32에 가산된다. 이 값은 수신기의 출력 데이터를 형성하고, 초기에 전송된 5비트를 표시한다.The rounded delta shift index is then input to the
인테그레이터(148)의 출력은 대응하는 인테그레이터 및 네거티브 수신 논리 연산부(146)의 출력과 함께 멀티플렉서(142)에 입력된다. 비교기(154)의 출력은 멀티플렉서(142)의 선택 입력으로 작용한다. 따라서, 높은 상관 합을 산출한 인덱스는 수신 출력 데이터를 결정하기 위해 사용된다.The output of the
수신기는 또한 UST의 상측 에지에 가까운 시프트 인덱스를 체크하는 기능을 하는 선형 모드 트래킹 보정 회로(118)를 포함한다. 수신기의 동작 중에는, 상관 피크가 UST의 상단에 가깝게 발생하는 것이 바람직하지 않다. 매우 높은 시프트 인덱스를 갖으면, 상관 피크가 2개의 UST 주기 사이의 경계에 걸쳐 있을 수 있다. 따라서, 피크가 UST 경계 가까이 발생함을 검출하면, 선형 모드 트래킹 보정 회로는 UST 경계로부터 떨어진 보정 피크를 이동시키기 위하여 카운터 값을 대략 10%정도 조정하는 기능을 한다.The receiver also includes a linear mode
선형 모드 트래킹 보정 회로에 의해 출력된 값은 카운터로부터 감산된다. 카운터 값의 변화는 수신기에 대한 심볼 기준점을 재조정하는데 효과적이어서, 상관 피크들이 심볼들간의 경계에 걸쳐있지 않게 된다. 선형 모드 트래킹 보정 회로 는 패킷의 스타트 필드를 수신하기 위해 사용되는 선형 동작 모드 중에 동작함을 유념한다. 일단, 트래킹 및 동기화가 완료되면, 수신기는 패킷의 나머지에 대해 순환 수신 모드로 스위치한다.The value output by the linear mode tracking correction circuit is subtracted from the counter. The change in the counter value is effective to readjust the symbol reference point for the receiver so that the correlation peaks do not span the boundaries between the symbols. Note that the linear mode tracking correction circuit operates during the linear mode of operation used to receive the start field of the packet. Once tracking and synchronization is complete, the receiver switches to circular receive mode for the rest of the packet.
카운터에 보정치를 제공함과 더불어, 선형 모드 트래킹 보정 회로는 또한 포지티브 수신 논리부(144) 내의 차분기의 일부인 합산기(126)에 보정 신호를 공급한다. 마찬가지로, 보정 신호는 네거티브 수신 논리 회로(146) 내의 대응하는 합산기에 공급된다. 합산기로의 보정 신호는 차분기에 동기화된 카운터 값을 유지하기 위해 필요하다. In addition to providing a correction to the counter, the linear mode tracking correction circuit also supplies a correction signal to
또한, 수신기(100)는 선형 및 순환적 동작 모드 모두에서 클록 드리프트를 보정하기 위해 동작한다. 보정 신호는 가장 가까운 전체 시프트 값으로 라운딩하기 전과 후의 차분된 시프트 인덱스 사이의 차에 기초하여 발생된다. 라운드 오프 시프트 값은 합산기(134)에 입력된다. 이어서, 라운드된 시프트 값은 언라운드된 시프트 값으로부터 감산되고, 그 차는 저역 통과 필터되고, 카운터(116) 내의 값을 조정하기 위해 사용된다. 비교기(154)가 포지티브 또는 네거티브 시프트 인덱스를 사용하기 위해 선택되는 가의 여부에 따라, 멀티플렉서(124)는 포지티브 수신 논리부 또는 네거티브 수신 논리부로부터의 값을 저역 통과 필터(122)에 통과시키는 기능을 한다. 저역 통과 필터의 출력은 합산기(120)에 입력되기 전에 라운드 오프 보정치를 평활화하는 기능을 한다. 합산기(120) 출력 상의 오버플로우는 카운터가 새로운 카운트를 위해 제로로 리로드되도록 한다. 저역 통과 필터로부터의 보정 신호는 합산기에 의해 카운터의 현재 값으로부터 감산된다. 포지티브 수신 논리부 내의 합산기(134) 및 네거티브 수신 논리부 내의 대응하는 합산기 모두로부터 출력된 클록 드리프트 보정 신호는 포지티브 또는 네거티브의 부호를 가질 수 있다. 이러한 기술을 사용하여, 심볼 주기로의 카운터의 동기화가 유지된다.In addition, the
본 발명의 고속 실시예의 프리앰블 및 동기화 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도를 도 8에 나타내었다. 우선, 모든 플래그 및 카운터가 리셋된다(스텝 160). 이어서, 상관기의 선형 동작 모드가 설정된다(스텝 162). 수신된 데이터 비트는 최대 상관이 발견될 때까지 시프트 레지스터 #2 내로 시프트된다(스텝 164). 일단, 최대 상관 피크가 발견되면, 수신기는 인접한 최대 상관 피크를 조사한다. 제로 카운터는 차분 제로가 검출될 때(스텝 166) 증가한다(스텝 172). 차분 제로는 연속 상관 피크간의 차의 절대값이 최소 델타 시프트의 1/2보다 작을 때, 즉 보다 작을 때, 검출되며, 여기서 n은, 프로토콜 버전 필드가 판독되기 전에, 예를 들면, 3비트의 초기 심볼당 비트수이다. 또한, 보정 합의 피크치가 소정의 임계치보다 큰가의 여부가 체크된다(스텝 174). 만약, 상관 피크치가 상기 임계치보다 크다면, '캐리어 검출' 신호가 통보된다(스텝 176). 이어서, 임계치보다 크게 수신된 제로 델타, 즉 제로와 동등한 델타의 수를 카운트하는 기능을 하는 '하이 제로' 카운터가 증대한다(스텝 178). 일단, 최소 2개의 하이 제로가 수신되면(스텝 180), 수신기는 동기화를 고려한다. 이어서, 시간 베이스가 NMAX의 값에 따라 보정된다(스텝 182). 일단, 수신기가 동기화되면, 상기 시프트 인덱스 값은 심볼 경계로부터 현재 카운터 값의 오프셋을 표시한다. 카운터는 각 심볼 의 적절한 프레이밍을 행하기 위하여 NMAX 값을 사용하여 조정되는데, 즉, 카운터는 각 심볼의 스타트에서 카운팅을 개시한다. 이어서, 패킷의 나머지 수신이 순환적 수신 모드를 사용하여 지속된다(스텝 188).8 is a high level flowchart illustrating a method of preamble and synchronization reception in a fast embodiment of the present invention. First, all flags and counters are reset (step 160). Next, the linear mode of operation of the correlator is set (step 162). The received data bits are shifted into
스텝 166을 참조하면, 연속 상관 피크가 서로의 최소 델타 시프트의 반 내에 없는 경우, 제로 카운터가 클리어된다(스텝 170). 더불어, 하이 제로 카운터도 클리어된다(스텝 168). 이어서, 수신기는 선형 수신 모드에 계속 있으며, 다음의 UST 기간 중에 최대 상관 피크를 찾는다.Referring to step 166, if the continuous correlation peak is not within half of each other's minimum delta shift, the zero counter is cleared (step 170). In addition, the high zero counter is also cleared (step 168). The receiver then continues in the linear receive mode and finds the maximum correlation peak during the next UST period.
피크값이 소정의 임계치보다 낮으면(스텝 174), 제로 카운터 값이 5보다 큰가의 여부가 체크된다(스텝 184). 카운터의 값이 5보다 작으면, 하이 제로 카운터가 클리어되고(스텝 168), 수신기는 다음 최대 상관 피크의 조사를 계속한다. 제로 카운터 값이 5보다 크면, 표준 CEBus 패킷이 수신되었음을 표시하고, 수신기는 이 수신기의 선형 수신 모드를 사용하여 표준 CEBus 수신으로 스위치한다.If the peak value is lower than the predetermined threshold (step 174), it is checked whether the zero counter value is greater than five (step 184). If the value of the counter is less than 5, the high zero counter is cleared (step 168) and the receiver continues to investigate the next maximum correlation peak. If the zero counter value is greater than 5, it indicates that a standard CEBus packet has been received, and the receiver switches to standard CEBus reception using the linear receive mode of this receiver.
본 발명의 고속 실시예의 순환적 수신 모드를 예시한 하이 레벨 흐름도를 도 9에 나타내었다. 순환적 수신 모드는 일반적으로 패킷부를 수신하여 동기화하기 위해 사용된다. 제 1 스텝은 시프트 레지스터 #2(108)의 256 시프트인 UST 내의 모든 비트 각각에 대한 상관 피크를 찾기 위한 것이다(스텝 190). 차분 제로가 검출되면(스텝 192), 제로 카운터는 1씩 증대한다(스텝 204). 차분 제로는, 현재 상관 피크 위치로부터 감산된 이전의 최대 상관 피크 위치의 절대치가 최소 델타 시프트의 1/2보다 작을 때, 즉 보다 작을 때 검출되며, 여기서 n은 프로 토콜 버전 필드가 판독되기 전에, 예를 들면, 3비트의 초기 심볼당 비트수이다. 제로 카운터 값이 5보다 크지 않으면, 제어는 스텝 190으로 되돌아고, 수신기는 다음 최대 상관 피크를 조사한다(스텝 206). 제로 카운터의 값이 5보다 크면, 표준 CEBus 버스 패킷이 수신되고, 수신기는 표준 CEBus 수신을 행하기 위하여 선형 동작 모드로 스위치된다(스텝 208).9 is a high level flowchart illustrating a cyclic reception mode of a fast embodiment of the present invention. Cyclic reception mode is generally used to receive and synchronize the packet part. The first step is to find the correlation peak for each bit in UST that is 256 shifts in
2개의 상관 피크치간의 차의 절대치가 최소 델타 시프트의 1/2 내에 있지 않으면, 패킷의 프로토콜 버전 필드가 디코드된다(스텝 194). 상술한 바와 같이, 패킷의 스타트(SOP) 필드는 제로 회전 시프트를 갖는 4개의 심볼들을 포함한다. 수신기는 상기 심볼들을 차분 제로로 디코드한다. 비 제로 델타 시프트를 검출시에는 프로토콜 버전의 스타트 필드를 표시하는데, 이 프로토콜 버전 필드는 비 제로 시프트의 단일 심볼이다.If the absolute value of the difference between the two correlation peak values is not within one half of the minimum delta shift, the protocol version field of the packet is decoded (step 194). As described above, the start field of the packet includes four symbols with zero rotation shift. The receiver decodes the symbols into differential zeros. When detecting a nonzero delta shift, the start field of the protocol version is indicated, which is a single symbol of the nonzero shift.
다음에, 패킷 길이 및 헤더 에러 검출 코드(HEDC)가 판독된다(스텝 196). 헤더 에러 검출 코드가 보정되면(스텝 198), 패킷의 나머지가 판독된다(스텝 200). 헤더 에러 검출 코드가 보정되지 않으면, 패킷은 무시된다(스텝 210). 완전한 패킷이 수신되면, 패킷의 끝과 CRC 체크의 상태를 통지한다(스텝 202).Next, the packet length and the header error detection code HEDC are read (step 196). If the header error detection code is corrected (step 198), the rest of the packet is read (step 200). If the header error detection code is not corrected, the packet is ignored (step 210). If a complete packet is received, the end of the packet and the status of the CRC check are notified (step 202).
본 발명의 선형 트래킹 보정 방법을 예시한 고 레벨 흐름도를 도 10에 나타내었다. 상술한 바와 같이, 트래킹 보정은 선형 모드 트래킹 보정 회로(118)에 의해 수행된다(도 7). 첩 길이 마이너스 현재 수신된 시프트 인덱스(N으로 표시됨)가 소정의 임계치보다 작다면(스텝 220), 시간값 △T가 설정되는데, 바람직하게는 첩 길이의 10%로 설정된다(스텝 222). 모듈로 첩 길이를 카운트하는 카운터(116)( 도 7)는 상기 △T 값을 사용하여 보정된다(스텝 226). 특히, 카운터의 상측 제한은 △T에 따라 조정된다. 더불어, 마지막 포지티브 및 네거티브 최대 상관 시프트 위치도 또한 △T 값에 따라 보정된다(스텝 228). 현재 시프트 인덱스로부터 감산된 첩 길이가 소정의 임계치 이상이면, △T는 제로로 설정되고, 카운터는 변화되지 않는다(스텝 224).A high level flow chart illustrating the linear tracking correction method of the present invention is shown in FIG. As described above, tracking correction is performed by the linear mode tracking correction circuit 118 (Fig. 7). If the currently received shift index (indicated by N) is smaller than the predetermined threshold (step 220), the time value DELTA T is set, preferably 10% of the length of the chirp (step 222). The counter 116 (FIG. 7) which counts the modulo chirp length is corrected using the above DELTA T value (step 226). In particular, the upper limit of the counter is adjusted in accordance with ΔT. In addition, the last positive and negative maximum correlation shift positions are also corrected according to the DELTA T value (step 228). If the chirp length subtracted from the current shift index is equal to or greater than the predetermined threshold,? T is set to zero and the counter does not change (step 224).
이하, 본 발명의 확산 스펙트럼 통신 시스템의 제 2의 고 신뢰성 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 고 신뢰성 실시예는 단일 슈퍼첩을 발생하기 위해 복수의 단일 UST 첩을 연결함으로써 고 레벨의 신뢰성을 달성한다. 예를 들면, 8개의 100마이크로초 UST 주기가 800마이크로초의 슈퍼 UST 주기를 형성하기 위해 연결될 수 있다. 이 때, 차분 코드 시프트 키잉(DCSK)은 상술한 고속 실시예에서의 각 개별 심볼에서와 마찬가지 방식으로 상기 슈퍼첩에 적용된다. Hereinafter, a second high reliability embodiment of the spread spectrum communication system of the present invention will be described in detail. The high reliability embodiment achieves a high level of reliability by connecting a plurality of single UST chirps to generate a single supercheap. For example, eight 100 microsecond UST periods may be connected to form a super UST period of 800 microseconds. At this time, differential code shift keying (DCSK) is applied to the supercombination in the same manner as for each individual symbol in the above-described fast embodiment.
고 신뢰성 실시예에서, 데이터는 순환 회전되는 슈퍼첩들 사이에서 시간 시프트의 형태로 전송된다. 여기서 제시한 예에서, 각 슈퍼첩은 8개의 표준 CEBus로 구성되어 슈퍼첩 800마이크로초 길이를 형성한다. 슈퍼첩 내의 각 개별 첩은 특정한 양만큼 순환 시프트된다. 슈퍼첩 내의 각 첩에 대한 개별 시프트량은 전송되는 모든 슈퍼첩에 대해서 고정된다. 각 첩의 시프트량 또는 회전량은 슈퍼첩 자기상관의 의사 피크(spurious peak)가 비교적 낮도록 선택된다. 또한, 각 개별 첩의 시프트는 연속한 첩들 사이의 시프트가 제로로부터 충분히 멀리 있도록 선택되어, 슈퍼첩이 표준 CEBus 패킷 또는 본 발명의 고속 실시예를 사용하여 전송된 패킷에 대한 패킷의 스타트(SOP)로서 인식되지 않게 된다. In a high reliability embodiment, the data is transmitted in the form of a time shift between the supercombinations that are rotationally rotated. In the example presented here, each supercheap consists of eight standard CEBus, forming a supercheap 800 microseconds in length. Each individual chirp in the supercheap is cyclically shifted by a certain amount. The individual shift amount for each chirp in the superbook is fixed for all superbooks to be transferred. The shift amount or rotation amount of each chirp is selected so that the spurious peak of the superchief autocorrelation is relatively low. In addition, the shift of each individual chirp is selected such that the shift between successive chirps is sufficiently far from zero, such that the superopto start of a packet (SOP) for a packet transmitted using a standard CEBus packet or a fast embodiment of the present invention. It is not recognized as.
고속 실시예와 마찬가지로, 각 슈퍼첩 내에 전송된 비트수는 필요한 시프트 인덱스의 최소 수를 결정한다. 특정한 데이터 샘플에 대한 시프트 인덱스의 일례를 도 11에 나타내었다. 이 경우, 슈퍼첩은 하방향으로 지시하는 화살표의 지점에서 전송되기 시작한다. 이 전송은 파형의 끝에서 랩 어라운드되어, 하방향 화살표의 지점으로 리턴된다.As with the fast embodiment, the number of bits transmitted in each supercombination determines the minimum number of shift indices required. An example of a shift index for a particular data sample is shown in FIG. 11. In this case, the superupe begins to be transmitted at the point of the arrow pointing downward. This transmission wraps around at the end of the waveform and returns to the point of the down arrow.
본 발명의 고 신뢰성 실시예의 통신 시스템의 패킷 구조는 도 3에 나타낸 고속 실시예의 구조와 유사하다. 고 신뢰성 실시예의 패킷 구조는 프리앰블, 패킷의 스타트(SOP) 필드, 프로토콜 버전 필드, 패킷 길이 필드, 헤더 에러 보정 코드(HEDC), 차분 코드 시프트 데이터 필드 및 CRC 필드를 포함한다. 고 신뢰성 실시예에서의 패킷 구조와 고속 실시예에서의 패킷 구조는, 고 신뢰성 실시예의 패킷의 스타트 필드가 제로 시프트를 갖는 4개의 정규 첩 심볼이 아닌 제로의 회전 시프트를 갖는 4개의 슈퍼첩 심볼을 포함하는 점에서 차이가 있다. 4개의 슈퍼첩 심볼은 수신기에 의해 제로의 3개의 차분 시프트로서 인식된다. 최종 전송된 제로 중 적어도 2개 이상이 정확히 검출되면 수신이 가능하다. 이 때, 수신기는 수신된 심볼 스트림에 동기하게 된다. 나머지 필드는 고속 실시예 패킷 구조의 대응하는 필드와 일치한다.The packet structure of the communication system of the high reliability embodiment of the present invention is similar to that of the high speed embodiment shown in FIG. The packet structure of the high reliability embodiment includes a preamble, a packet start (SOP) field, a protocol version field, a packet length field, a header error correction code (HEDC), a differential code shift data field and a CRC field. The packet structure in the high reliability embodiment and the packet structure in the high speed embodiment are characterized by the fact that the start field of the packet of the high reliability embodiment has four supercombination symbols having a rotation shift of zero instead of four regular chirped symbols having zero shift. There is a difference in that. Four supercombination symbols are recognized by the receiver as three differential shifts of zero. If at least two or more of the last transmitted zeros are correctly detected, reception is possible. At this time, the receiver is synchronized with the received symbol stream. The remaining fields match the corresponding fields in the fast embodiment packet structure.
수신 대역을 2개 이상의 같은 크기의 보조-대역으로 분할함으로써 제 2 실시예에서 고 신뢰성이 달성된다. 여기서 제시한 예에서, 수신 대역은 3개의 동일한 크기의 보조-대역으로 분할된다. 100KHz 내지 400KHz의 주파수에 걸쳐있는 첩 파형에 대해서는, 3개의 대역, 예를 들면, 100 내지 200KHz, 200 내지 300KHz 및 300 내지 400KHz가 있을 수 있다. 따라서, 수신기는 3개의 대역 통과 입력 필터로 구성된다. 각 대역 통과 필터의 출력은 각 대역 통과 필터의 출력을 바이너리 값으로 변환하는 1비트 A/D 컨버터에 입력된다. 이 1비트 A/D 컨버터는 비교기 및 적절한 샘플링 주파수에서 클록된 그 다음의 샘플러를 포함한다. 5.12MHz의 클록 레이트를 가정하면, 각 대역은 320KHz의 주파수에서 샘플링되어, I 또는 인-페이즈 데이터 스트림을 형성한다. 1비트 A/D 컨버터의 출력은 또한 지연 회로에 입력되며, 이 지연 회로는와 동등한 양만큼 신호를 지연시킨다. 값 fc는 각 통과 대역의 복조 주파수를 표시한다. 지연 유닛의 출력은 Q 또는 쿼드러쳐 데이터 스트림을 형성하는 샘플링 레이트 fs로 샘플링된다. 따라서, Q 샘플은 각 통과 대역 내의 복조 주파수의 90°도로 I 샘플에 대해서 지연된다. 3개 대역의 I 샘플은 샘플링 후에 정렬되지만, Q 샘플은 대역 의존 지연으로 인해 상기와 같지 않다.High reliability is achieved in the second embodiment by dividing the reception band into two or more equally sized sub-bands. In the example presented here, the receive band is divided into three equally sized sub-bands. For a chirped waveform spanning a frequency of 100 KHz to 400 KHz, there may be three bands, for example, 100 to 200 KHz, 200 to 300 KHz and 300 to 400 KHz. Thus, the receiver consists of three band pass input filters. The output of each bandpass filter is input to a 1-bit A / D converter that converts the output of each bandpass filter to a binary value. This 1-bit A / D converter includes a comparator and the next sampler clocked at the appropriate sampling frequency. Assuming a clock rate of 5.12 MHz, each band is sampled at a frequency of 320 KHz, forming an I or in-phase data stream. The output of the 1-bit A / D converter is also input to the delay circuit, which is Delay the signal by an amount equal to. The value f c indicates the demodulation frequency of each pass band. The output of the delay unit is sampled at a sampling rate f s that forms a Q or quadrature data stream. Thus, the Q samples are delayed for the I samples at 90 ° of the demodulation frequency within each pass band. Three samples of I samples are aligned after sampling, but Q samples are not as above due to band dependent delay.
각 대역의 복조 주파수 fc는 샘플링 주파수 fs의 1/2 배수인 것이 바람직하다. 따라서, 샘플링 주파수가 320KHz인 경우에는, 중심 주파수를 160KHz의 배수로 하는 것이 바람직하다. 복조 주파수는 특정한 주파수 대역의 중간에 가장 가까운 2 이상의 FS의 배수이도록 선택될 수 있다. 여기서 제시한 예에서, 100 내지 200KHz 범위의 대역 #1 및 fc는 160K로 선택된다. 대역 #2는 200 내지 300KHz 범위에 있으며, fc는 320KHz로 선택된다. 대역 #3은 300 내지 400KHz 범위에 있으며, fc는 또한 320KHz로 선택된다. 각각의 I와 Q 데이터 스트림 사이의 지연은 상기 특 정한 캐리어의 90°이동시키는 와 동일하다. 이어서, I 및 Q 데이터 스트림은 복소 템플릿을 사용하여 복소 상관되어 실제 및 가상 상관 합을 산출한다. 이어서, 상기 합들은 제곱되고 합산되어, 최대 상관 검출기에 입력된다. 3개의 통과 대역 모두로부터의 최대 상관 합이 결정되어, 상기 특정한 심볼에 수신기의 출력을 발생하기 위해 사용된다.The demodulation frequency f c of each band is preferably a multiple of 1/2 of the sampling frequency f s . Therefore, when the sampling frequency is 320 KHz, it is preferable that the center frequency is a multiple of 160 KHz. The demodulation frequency may be chosen to be a multiple of two or more FSs closest to the middle of a particular frequency band. In the example presented here,
본 발명의 고 신뢰성 송신부를 예시하는 하이 레벨 블록도를 도 12에 나타내었다. 일반적으로 참조부호 (30)인 송신기는 차분 전송 데이터와는 반대로 절대치 전송 데이터를 발생하는데 적합하다. 차분 데이터를 전송하고자 한다면, 인테그레이트 스텝이 필요하다. 도 12를 참조하면, 데이터가 호스트로부터 수신된다. 호스트는 헤더 및 CRC 체크 합을 미리 발생하여 첨부한다. 데이터는 초기 인덱스 연산 유닛(232)에 입력된다. 호스트로부터의 데이터는 인덱스를 연산하기 위해 사용되는 시프트 인덱스를 슈퍼첩 내에 형성한다. 상기 인덱스는 도 4의 송신기와 같은 방식으로 연산된다. 슈퍼첩의 길이는 각 슈퍼첩 심볼의 가능한 시프트 수로 분할된 후, 시프트 인덱스와 승산된다. 각 슈퍼첩이 5비트를 전송하는 경우, 시프트 인덱스는 0 내지 31의 값으로 구성될 수 있다. 또한, 여기서 제시한 예에서, 슈퍼첩의 길이는 2048 샘플로 취해진다. 따라서, 초기 인덱스는 0 내지 2047의 수로 구성된다. 이어서, 이 초기 인덱스는 카운터(234)에 입력된다. 카운터는 3비트 길이와 섹션 M비트 길이의 2개 부분으로 분할된 11비트 모듈로 2048 카운터이며, 이 경우 M은 8이다. 3비트부는 슈퍼첩 심볼을 작성하는 8첩 길이에 대응한다. 3 개의 상위 비트는 인덱스 ROM(36)에 입력되며, 이 인덱스 ROM(36)은 슈퍼첩 내의 각 개별 첩의 시작 지점 또는 초기 시프트 인덱스에 대응하는 M비트 값을 출력하는 기능을 한다. 상기 8개의 초기 시프트 인덱스는 전송되는 모든 주기에 우선하여 선택되고, 슈퍼첩의 자기상관을 최대화하도록 선택된다. 인덱스 ROM에 의해 출력된 M비트와 카운터(234)로부터의 M SB(significant bit)는 합산기(237)에 의해 가산된다. 합산기(237)는 상기 2개의 값들을 슈퍼첩을 구성하는 각 개별 첩의 모듈로 첩 길이와 함께 가산하는데, 이 경우에는 256이다. 합산기의 출력은 합산기(237)에 의해 출력된 8비트를 사용하여 어드레스된 첩 샘플 ROM(238)에 입력된다. 첩 샘플 ROM의 출력은 D/A 컨버터(240)에 의해 아날로그로 변환되고, 대역 통과 필터(BPF)(241)에 의해 필터링되고, 출력 증폭기(242)에 의해 증폭된다. 증폭기의 출력은 전송 출력 신호를 형성한다.A high level block diagram illustrating a high reliability transmitter of the present invention is shown in FIG. In general, the
슈퍼첩은 표준 CEBus 시스템과의 호환성을 위해 8첩을 사용하여 구성된다. 그러나, 심볼 길이가 고속 실시예에서 사용되는 것보다 더 길어야 하는 한가지 조건이 있다. 따라서, 슈퍼첩은 전체 심볼 길이에 걸쳐 있는 단일 첩으로 선택적으로 구성될 수 있다. 더 긴 길이의 첩을 사용하게 되면, 심볼 길이의 증가 및 이에 따른 더 정확한 상관으로 인해 신뢰성이 높아진다. 더불어, 수신기의 복수의 통과 대역을 사용하여 더 높은 신뢰성이 달성된다. 수신기가 상기 기술들 중 하나만 또는 이들을 조합한 사용을 통해 구성되어, 전송의 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 유념한다.Superpatches are configured using 8 zips for compatibility with standard CEBus systems. However, there is one condition that the symbol length must be longer than that used in the fast embodiment. Thus, the super chirp can optionally be composed of a single chirp that spans the entire symbol length. The use of longer chirps results in higher reliability due to an increase in symbol length and thus more accurate correlation. In addition, higher reliability is achieved by using multiple pass bands of the receiver. Note that the receiver can be configured through the use of only one or a combination of these techniques to improve the reliability of the transmission.
별도의 비데이터 심볼을 갖는 차분 데이터 또는 절대치 데이터를 전송하는데 적합한 본 발명의 고 신뢰성 실시예의 송신부를 예시한 하이 레벨도를 도 13에 나타내었다. 일반적으로 참조부호 (250)인 도 13의 송신기는 차분기(252)와 인테그레이터(262)가 추가된 것을 제외하면 도 12에 나타낸 것과 같다. 13 is a high level diagram illustrating a transmitter of a high reliability embodiment of the present invention suitable for transmitting differential data or absolute data with separate non-data symbols. The transmitter of FIG. 13, which is generally referred to 250, is as shown in FIG. 12 except that a
도 13에 나타낸 송신기(250)는 절대치 송신 모드를 사용하여 데이터를 전송한다. 상기 모드에서, 예를 들면, 2n의 심볼이 차분 또는 인테그레이트 없이 직접 전송된다. 각 5비트 심볼은 UST 내의 각 슈퍼첩의 회전 시프트 인덱스를 직접 결정하기 위해 사용된다. 따라서, 수신기는 차분 데이터 디코더에 의해 발생된 델타 시프트를 인테그레이트하는 기능을 하는 인테그레이터를 포함한다. 또한, 송신 및 수신 모드를 추가할 수도 있다. 예를 들면, 송신기는 차분 모드에서 사용되므로써, 이 송신기를 데이터를 전송하기 전에 이 데이터를 모듈로 슈퍼첩 길이로 인테그레이트한다. 따라서, 수신기는 적절한 수신을 위해 수신 데이터를 차분해야 한다. 그러나, 이 경우, 인테그레이터는 필요치 않다. 다른 예에서, 데이터는 우선 송신기 내의 시프트 인덱스의 모듈로 수와 차분되고, 인코드된 후, 첩 샘플 ROM에 공급되기 전에 인테그레이트된다. 따라서, 수신기는 우선 데이터를 차분하고, 차분기의 출력을 디코드하고, 최종적으로 디코더의 출력을 인테그레이트하여 수신기의 출력을 형성한다. The
이 최종 예는 데이터 심볼(2N 또는 소정의 다른 수)과 함께 데이터 심볼 세트 내에 없는 별도의 심볼을 인코드하기 위해 사용될 수 있다. 여기서 제시한 5비트 예에서는, 32 보다 큰 총 심볼 수가 전송되도록 하며, 이 심볼들 중 일부는 비 데이터 심볼이다. 이를 구현하기 위하여, 첩 심볼 시간은 32보다 큰 복수의 시프트 인덱스로 분할되어, 별도의 비데이터 심볼을 적응시킨다.This final example can be used to encode a separate symbol that is not in the data symbol set with a data symbol ( 2N or some other number). In the 5-bit example presented here, the total number of symbols greater than 32 is to be transmitted, some of which are non-data symbols. To implement this, the chirp symbol time is divided into a plurality of shift indices greater than 32 to accommodate separate non-data symbols.
차분 송신 모드를 사용하여 데이터를 전송하기 위하여, 선택적 차분기(72)는 필요하지 않다. 호스트는 시프트 인덱스로 작용하는 데이터를 초기 인덱스 연산 유닛(260)에 공급한다. 첩 심볼 내의 시프트 인덱스는 연산되어, 합산기(264) 및 지연 유닛(266)으로 구성된 인테그레이터(262)에 입력된다. 합산기(264)는 모듈로 2n, 즉 모듈로 32를 가산한다. 합산기의 출력은 지연된 후, 초기 인덱스 연산 유닛(260)의 출력과 함께 가산된다. 인테그레이터의 출력은 도 12에 나타낸 송신기의 카운터와 마찬가지로 기능하는 카운터(268)에 입력된다. 첩 샘플 ROM(274), D/A 컨버터(276), 대역 통과 필터(277) 및 출력 증폭기(278)는 도 12에 나타낸 송신기 내의 대응하는 구성요소와 마찬가지로 기능한다.In order to transmit data using the differential transmission mode, an
송신기와 수신기 쌍이 차분 모드에서 사용되면, 인테그레이터(262)는 초기 인덱스 데이터를 인테그레이트하고, 이것을 카운터(268)에 공급한다. 차분 모드에서, 수신기는 최대 상관합 검출기에 의해 출력된 시프트 인덱스를 차분하기만 하면 된다. 심볼 세트가 2n 이외의 심볼 수로 구성된 경우, 차분기(252)가 필요하다. 호스트로부터의 데이터는 지연 유닛(254)에 입력된 후, 합산기(256)에 의해 상기 호스트로부터 수신된 현재 데이터로부터 감산된다. 합산기로부터의 출력은 데이터 심볼의 모듈로 수, 즉 32를 가산하여, 데이터 인코드(258)에 출력한다. 데이터 인코더는 2n 데이터 심볼을 특정한 시프트 인덱스 세트에 맵핑한다. 데이터 인코더는 심볼 인코딩 세트가 비 데이터 심볼을 포함할 때 필요하다. 예를 들면, 인코딩 세트는 다양한 목적으로 사용되는 별도의 비 데이터 심볼와 함께 2n 데이터 심볼을 포함할 수 있다. When the transmitter and receiver pairs are used in differential mode,
시프트 인덱스는 인테그레이터(262)에 입력된 초기 인덱스를 연산하기 위해 사용된다. 인테그레이터의 출력은 지연 유닛(266)에 의해 지연되고, 합산기(264)에 의해 초기 인덱스와 가산된다. 이 합산기는 2개의 양적 모듈로와 슈퍼첩 길이를 가산한다. 카운터(268), 인덱스 ROM(270), 가산기(272), 첩 샘플 ROM(274), D/A 컨버터(276), 필터(277) 및 출력 증폭기는 도 12에 나타낸 송신기에서의 대응하는 구성요소와 마찬가지로 동작한다. The shift index is used to calculate the initial index input to
본 발명의 고 신뢰성 실시예의 수신부를 예시하는 하이 레벨 블록도를 도 14a, 14b 및 14c에 나타내었다. 상술한 바와 같이, 수신기는 대역 #1, 대역 #2 및 대역 #3으로 라벨된 3개의 통과 대역들로 분할된다. 수신된 신호는 대역 #1의 주파수 범위에 걸쳐 있는 대역 통과 필터(BPF)(282), 대역 #2의 주파수 범위에 걸쳐 있는 대역 통과 필터(292), 및 대역 #3의 주파수 범위에 걸쳐 있는 대역 통과 필터(296)에 입력된다. 100 내지 400KHz 범위의 첩 패턴에 대해서는, 대역 #1이 100 내지 200KHz의 통과 대역을 갖고, 대역 #2이 200 내지 300KHz의 통과 대역을 갖고, 대역 #3이 300 내지 400KHz의 통과 대역을 갖는다.A high level block diagram illustrating a receiver of a high reliability embodiment of the present invention is shown in FIGS. 14A, 14B and 14C. As mentioned above, the receiver is divided into three pass bands labeled
다른 실시예들은 대역수가 2개 이상이면 이를 증가하는 동시에 신뢰성을 높이기 위하여 다른 수의 대역을 사용할 수 있다. 대역이 3개인 경우, 대역들 중 2 개가 노이즈로 파손되어 수신을 실폐할 수 있지만, 나머지 대역의 수신 논리부는 아직 정확한 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 수신된 신호를 3개의 대역으로 분리하여 수신기가 더 이상의 위상 왜곡이 없도록 하는 장점이 있다. 각 대역이 조정할 수 있는 왜곡량은 변화하지 않지만, 함께 작동하는 3개의 대역들 모두로부터의 관계로 위상 왜곡량을 증가시켜서, 수신기가 조정을 통해서, 더 적합한 수신을 할 수 있다. Other embodiments may use different numbers of bands to increase reliability if the number of bands is two or more and at the same time increase reliability. If there are three bands, two of the bands may be damaged by noise and thus fail to receive, but the reception logic of the remaining bands may still output correct data. In addition, there is an advantage that the receiver is separated into three bands so that the receiver does not have any further phase distortion. The amount of distortion that each band can adjust is unchanged, but by increasing the amount of phase distortion in relation to all three bands working together, the receiver can adjust for better reception.
대역 #1에 대한 대역 통과 필터(282)의 출력은 1비트 A/D 컨버터(284)에 입력된다. 대역 #2에 대한 대역 통과 필터(292)의 출력은 1비트 A/D 컨버터(294)에 입력된다. 마찬가지로, #3에 대한 대역 통과 필터(296)의 출력은 1비트 A/D 컨버터(298)에 입력된다. 1비트 A/D 컨버터의 각 출력은 수신기 보조 유닛에 입력된다. 특히, 1비트 A/D 컨버터의 각 출력은 수신 보조 유닛, 또는 각 대역 #1, 대역 #2, 대역 #3에 대한 수신기 논리 회로(322, 324, 326)에 각각 입력된다. 각 대역들에서의 수신기 논리 회로는 동일한 회로부로 구성되어 있기 때문에, 설명의 편의상 대역 #1에서의 수신 논리 회로에 대해서만 도 14a에 예시하였다. The output of
도 14a, 14b 및 14c의 수신기의 동작은 I 데이터 스트림을 형성하는 샘플러(288)에 의해 샘플링 주파수 fs에서 샘플링된다. A/D 컨버터(284)의 출력은 또한 지연 회로(286)에 의해 의 주기가 지연된 후에 샘플러(290)에 샘플링 주파수 fs에서 샘플링된다. 샘플러의 출력은 90°쿼드러쳐 Q 비트 스트림을 형성한다.
The operation of the receiver of FIGS. 14A, 14B and 14C is sampled at the sampling frequency f s by the
I 및 Q 데이터 스트림은 각각 시프트 레지스터의 분리 세트에 입력된다. I 비트 스트림 또는 인-페이즈 비트 스트림은 시프트 레지스터 #1(300) 및 멀티플렉서(308)의 2개의 입력부 중 하나에 입력된다. 멀티플렉서(308)의 출력은 시프트 레지스터 #2(302)의 직렬 입력부에 입력된다. 시프트 레지스터 #2의 직렬 출력은 멀티플렉서(308)에 대한 제 2 입력을 형성한다.The I and Q data streams are each input into separate sets of shift registers. The I bit stream or in-phase bit stream is input to one of two inputs of
마찬가지로, Q 또는 위상 밖 비트 스트림이 시프트 레지스터 #1(304) 및 멀티플렉서(310)의 2개의 입력부 중 하나에 입력된다. 멀티플렉서의 출력은 시프트 레지스터 #2(306)의 직렬 입력부에 입력된다. 시프트 레지스터 #2의 직렬 출력은 랩 어라운드되어, 멀티플렉서(310)의 제 2 입력을 형성한다. 선형/순환적 제어 신호는 멀티플렉서(308, 310)에 대한 선택 입력을 형성한다. I 및 Q 채널용의 시프트 레지스터 세트는 모두 도 7a 및 도 7b에 나타낸 수신지와 마찬가지로 동작한다.Similarly, a Q or out-of-phase bit stream is input to one of two inputs of
본 실시예엣의 시프트 레지스터의 크기는 256비트 길이임을 유념한다. 각 시프트 레지스터는 하나의 슈퍼첩으로 된 등가치 또는 8UST의 길이에 걸친 첩을 보유한다. 시프트 레지스터 #2로부터 256비트 I값 및 256비트 Q값이 복소 상관기(312)에 입력된다. 이 복소 상관기는 복소 입력 I+jQ와 복소 템플릿 Mi+jMq를 승산하여 다음의 관계를 산출하는 기능을 한다. Note that the size of the shift register in this embodiment is 256 bits long. Each shift register holds an equivalent value of one supercombination, or a concubine over a length of 8 UST. A 256 bit I value and a 256 bit Q value are input to the
복소 상관 출력 = (I+jQ)×(M i -jM q )Complex Correlation Output = ( I + jQ) × ( M i -jM q )
= (I·M i + Q·M q )+j(-I·M q + Q·M i )= ( IM i + QM q ) + j ( -I M q + Q M i )
= (Re) + j(Im) = (Re) + j (Im)
상관기에 의해 복소 승산을 행한 결과 실제 합과 가상 합이 각각 9비트 폭을 갖는다. 이어서, 실제 상관 합은 제곱 함수(314)에 의해 제곱되고, 가상 상관 합은 제곱 함수(316)에 의해 제곱된다. 이 후, 실제 합과 가상 합의 제곱치는 가산기(318)에 의해 가산된다. 가산기(318)의 출력은 대역 #1에서의 수신 논리 회로의 출력을 형성한다. 마찬가지로, 대역 #2 및 #3에서의 수신 논리 회로는 동일한 출력을 발생한다. 이어서, 출력된 3개의 상관 합은 합산기(320)에 의해 합산된다. 이 후, 합산기(320)의 출력은 최대 상관 검출기(382)에 입력된다.Complex multiplication by the correlator results in the actual sum and the virtual sum being 9 bits wide, respectively. The actual correlation sum is then squared by the
도 14c에 나타낸 바와 같은 수신기의 나머지 부분은, 포지티브 인덱스와 포지티브 상관기의 합이 고 신뢰성 실시예에서 사용되는 것만을 제외하면, 도 7a 및 7b의 고속 실시예와 연관하여 설명된 수신기와 동일한 방식으로 동작한다. 최대 상관치를 산출한 인덱스 NPOS는 합산기(342), 지연 유닛(344) 및 합산기(346)로 구성된 차분기에 입력된다. 0 내지 255 범위 내의 차분 시프트 인덱스의 출력은 라운딩 함수부(348)에 의해 가장 가까운 시프트 값으로 라운드된다. 이어서, 상기 라운드된 시프트 값은 차분 데이터 디코더(350)에 입력되고, 이 차분 데이터 디코더(350)는 시프트 인덱스 값을 최초 데이터 샘플 범위 내의 값으로 디코드하는데, 이 경우에는 0 내지 31의 수이다. 차분 디코더의 출력은 차분 데이터값이기 때문에, 이 출력은 수신기에 의해 출력되기 전에 인테그레이트 되어야 한다. 합산기(354) 및 지연 유닛(356)으로 구성된 인테그레이터는 차분 데이터값을 인테그레이트하여, 수신된 출력 데이터를 산출한다.
The remainder of the receiver as shown in FIG. 14C is the same as the receiver described in connection with the fast embodiment of FIGS. 7A and 7B, except that the sum of the positive index and the positive correlator is used in the high reliability embodiment. It works. The index N POS that calculates the maximum correlation value is input to the next quarter consisting of a
고속 실시예의 수신기에서와 마찬가지로, I 및 Q 데이터값은 단일 비트, 즉 0 또는 1로 표현될 수 있다. 또한, 복소 템플릿 Mi 및 Mq의 성분은 +1, -1 또는 0일 수 있다. +1 또는 -1과의 승산은 XOR 함수를 사용하여 행해지고, 0과의 승산은시프트 레지스터 내의 특정 탭과 접속시키지 않으므로써 행해진다. 상기한 방식으로 탭을 제거함으로써 0과의 승산을 행하면, 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 하드웨어를 상당히 절약할 수 있다. 이러한 기술에서는 접속된 후 가산될 최초 시프트 레지스터 탭의 대략 1/3만을 필요로 한다. As with the receiver of the fast embodiment, the I and Q data values may be represented by a single bit, i.e., zero or one. In addition, the components of the complex templates M i and M q may be +1, -1 or 0. Multiplication with +1 or -1 is performed using the XOR function, and multiplication with 0 is performed by not connecting to a specific tap in the shift register. Multiplying to zero by removing the tabs in the manner described above not only improves performance, but also significantly saves hardware. This technique requires only about one third of the initial shift register tap to be added after it is connected.
복소 상관기의 복소 템플릿은 우선 각 대역 통과 필터를 통해 슈퍼첩을 통과시킴으로써 연산된다. 이 후, 대역 통과 필터의 각 출력은 I 및 Q 데이터 스트림을 발생하도록 샘플된다. 이 후, 각 샘플은 +1, -1 및 0의 3개의 레벨로 양자화된다. 샘플의 절대값이 특정한 임계치 미만이면, 이것은 0으로 양자화된다. 그렇지 않으면, 부호가 감사되어, 포지티브 부호는 '1'로서 코드되고, 네거티브 부호는 '0'으로 된다. 이와 동일한 기술이 도 7a 및 7b에 나타낸 수신기의 템플릿을 발생하기 위해 사용될 수 있다.The complex template of the complex correlator is computed by first passing the supercombination through each bandpass filter. Each output of the band pass filter is then sampled to generate an I and Q data stream. Each sample is then quantized to three levels of +1, -1, and 0. If the absolute value of the sample is below a certain threshold, it is quantized to zero. Otherwise, the sign is audited, the positive sign is coded as '1', and the negative sign is '0'. This same technique can be used to generate the template of the receiver shown in FIGS. 7A and 7B.
수신기의 해상도를 더 증가시키기 위해, 보간(interpolation)이 사용될 수 있다. 이것은 실제 및 가상 출력 상관 합이 제곱되기 전에 복소 상관기(312)의 출려에 보간을 배치함으로써 달성될 수 있다. 이 보간은 중간값을 발생함으로써 효과적으로 샘플링 레이트를 2배로 할 수 있다. 보간된 값은 번호의 각 연속 쌍을 가산하고, 0.5 같은 적절한 상수와 승산함으로써 연산될 수 있다. 0.625를 승산하 면, 보간 함수에 sinx/x 또는 sinc 형태의 보간화를 달성하는데 유용한다. 이 후, 보간기의 출력은 제곱되어 가산된다.To further increase the resolution of the receiver, interpolation can be used. This can be accomplished by placing interpolation at the output of
보간을 사용하여, 저 샘플링 레이트의 사용을 허용할 수 있다. 예를 들어, 보간이 사용되면, 샘플링 레이트는 320KHz에서 160KHz로 감소될 수 있다. 따라서, 3개의 대역 각각에 대한 복조 주파수 fc는 더 바람직한 배수인 샘플링 레이트의 1/2 배수, 즉 80KHz로 변화될 수 있다. 따라서, 대역 #1의 중간 주파수는 160KHz일 수 있고, 대역 #2의 중간 주파수는 240KHz일 수 있고, 대역 #3의 중간 주파수는 320KHz일 수 있다.Interpolation can be used to allow the use of low sampling rates. For example, if interpolation is used, the sampling rate can be reduced from 320KHz to 160KHz. Thus, the demodulation frequency f c for each of the three bands can be changed to one-half multiple of the sampling rate, ie 80 KHz, which is a more desirable multiple. Thus, the intermediate frequency of
수신기는 프리앰블 청취 모드에서 동작을 개시한다. 수신기는 복소 상관의 최대 절대치를 연산한다. 더불어, 차분 시프트 및 상관 합 임계치가 또한 체크된다. 2개의 연속 시프트 제로가 검출되면, '캐리어 검출'이 통보된다. 이어서, 샘플링 창이 동기되고, 순환적 상관기가 패킷의 나머지를 디코드하기 위해 사용된다. The receiver initiates operation in the preamble listening mode. The receiver computes the maximum absolute value of the complex correlation. In addition, the differential shift and correlation sum thresholds are also checked. If two consecutive shift zeros are detected, 'carrier detection' is notified. The sampling window is then synchronized and a cyclic correlator is used to decode the rest of the packet.
본 발명의 고 신뢰성 실시예의 프리앰블 및 동기화 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도를 도 15에 나타내었다. 이상적으로, 모든 플래그와 카운터는 리셋된다(스텝 360). 이어서, 상관기의 선형 동작 모드가 설정된다(스텝 362). 수신된 데이터 비트는 최대 상관이 슈퍼첩, 즉 8UST에서 발견될 때까지 시프트 레지스터 #2 내로 시프트된다(스텝 364). 일단, 최대 상관 피크가 발견되면, 수신기는 인접한 최대 상관 피크를 조사한다. 차분 제로가 검출되면(스텝 368), 제로 카운터는 증가한다(스텝 372). 차분 제로는 연속 상관 피크간의 차의 절대값이 최소 델타 시프트의 1/2보다 작을 때, 즉 보다 작을 때, 검출되며, 여기서 n은, 프로토콜 버전 필드가 판독되기 전에, 예를 들면, 3비트의 초기 심볼당 비트수이다. 또한, 보정 합의 피크치가 소정의 임계치보다 큰가의 여부가 체크된다(스텝 374). 만약, 상관 합의 피크치가 상기 임계치보다 크다면, 제로 카운터의 값이 2 이상인 가의 여부가 체크된다(스텝 378). 만약, 제로 카운터 값이 2 이상이면, 선형 모드의 트래킹이 도 14c의 선형 모드 트래킹 보정 회로(336)를 사용하여 보정된다(스텝 380). 이 후, 패킷의 나머지 수신이 순환적 수신 모드를 사용하여 계속된다(스텝 382). 보정 합의 피크치가 임계치보다 크지 않다면, 제로 카운터의 값이 5보다 큰가의 여부가 판정된다(스텝 376). 그렇지 않다면, 제어는 스텝 360으로 진행하여, 처리를 시작한다. 만약, 제로 카운터가 5보다 크다면, 수신기는 더 이상의 제로가 수신되지 않을 때까지 수신을 계속한다(스텝 384). A high level flow chart illustrating a preamble and synchronization reception method of a high reliability embodiment of the present invention is shown in FIG. Ideally, all flags and counters are reset (step 360). Next, the linear mode of operation of the correlator is set (step 362). The received data bits are shifted into
마약, 스텝 368에서, 연속 상관 피크간의 차가 비트 시간의 1/2 이상이면, 제로 카운터가 클리어되고(스텝 370), 제어가 스텝 360으로 진행한다.In
패킷의 나머지를 수신하기 위해 사용되는 본 발명의 고 신뢰성 실시예의 순환 모드 수신 방법을 예시한 하이 레벨 흐름도를 도 16에 나타내었다. 제 1 스텝에서, 상관 피크는 슈퍼첩 내의각 비트, 즉 시프트 레지스터 #2(302, 306)(도 14c)의 256 시프트마다 발견된다(스텝 390). 차분 제로가 검출되면(스텝 392), 제로 카운터는 1씩 증대된다(스텝 394). A high level flow diagram illustrating a cyclic mode reception method of a high reliability embodiment of the present invention used to receive the remainder of a packet is shown in FIG. In the first step, a correlation peak is found every 256 bits of each bit in the superposition, i.e.,
차분 제로는, 현재 상관 피크 위치로부터 감산된 이전의 최대 상관 피크의 절대치가 최소 델타 시프트의 1/2보다 작을 때, 즉 보다 작을 때 검출되며, 여기서 n은 프로토콜 버전 필드가 판독되기 전에, 예를 들면, 3비트의 초기 심볼당 비트수이다. 제로 카운터 값이 5보다 크지 않으면, 제어는 스텝 390으로 되돌아고, 수신기는 다음 최대 상관 피크를 조사한다(스텝 400). 제로 카운터의 값이 5보다 크면, 수신기는 더 이상의 제로가 수신되지 않을 때까지 대기하였다가, 제어를 스텝 390으로 되돌린다(스텝 402).The difference zero is when the absolute value of the previous maximum correlation peak subtracted from the current correlation peak position is less than half of the minimum delta shift, i.e. Is detected when smaller, where n is the initial number of bits per symbol, for example, three bits before the protocol version field is read. If the zero counter value is not greater than 5, control returns to step 390 and the receiver examines the next maximum correlation peak (step 400). If the value of the zero counter is greater than 5, the receiver waits until no more zeros are received and returns control to step 390 (step 402).
2개의 상관 피크치간의 차의 절대치가 최소 델타 시간의 1/2 내에 있지 않으면, 패킷의 프로토콜 버전 필드가 디코드된다(스텝 396). 상술한 바와 같이, 패킷의 스타트(SOP) 필드는 바람직하게는 슈퍼첩이 제로의 시프트를 갖는 비회전되는 4개의 동일한 심볼을 포함한다. 수신기는 상기 심볼들을 차분 제로로 디코드한다. 비 제로 델타 시프트의 검출시에는 프로토콜 버전의 스타트 필드를 표시하는데, 이것은 이 프로토콜 버전 필드가 비 제로 시프트의 단일 심볼이기 때문이다. 일단, 프로토콜 버전이 디코드되면, 이에 따라 시프트의 반응성이 설정된다(스텝 398).If the absolute value of the difference between the two correlation peak values is not within half of the minimum delta time, the protocol version field of the packet is decoded (step 396). As discussed above, the SOP field of the packet preferably contains four identical symbols that are not rotated, with supershifts having a zero shift. The receiver decodes the symbols into differential zeros. The detection of a nonzero delta shift indicates the start field of the protocol version, since this protocol version field is a single symbol of nonzero shift. Once the protocol version is decoded, the responsiveness of the shift is set accordingly (step 398).
다음에, 패킷 길이 및 헤더 에러 검출 코드(HEDC)가 판독된다(스텝 404). 헤더 에러 검출 코드가 보정되면(스텝 406), 패킷의 나머지가 판독된다(스텝 408). 헤더 에러 검출 코드가 보정되지 않으면, 패킷은 무시된다(스텝 412). 패킷의 나머지가 판독되면(스텝 408), 패킷의 끝과 CRC 체크의 상태를 통지한다(스텝 412).Next, the packet length and the header error detection code HEDC are read (step 404). If the header error detection code is corrected (step 406), the rest of the packet is read (step 408). If the header error detection code is not corrected, the packet is ignored (step 412). When the rest of the packet is read (step 408), the end of the packet and the status of the CRC check are notified (step 412).
본 발명을 한정된 수의 실시예들을 통해서 설명하였지만, 본 발명의 많은 변형, 응용 및 다른 어플리케이션들이 이루어질 수 있음은 명백하다.While the invention has been described in terms of a limited number of embodiments, it is evident that many variations, applications, and other applications of the invention may be made.
데이터를 송수신하기 위해 차분 코드 시프트 키잉을 이용하는 확산 스펙트럼 통신 시스템에 사용된다.It is used in spread spectrum communication systems using differential code shift keying to send and receive data.
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