KR100662872B1 - 임펄스 신호 획득 방법 및 장치 - Google Patents

임펄스 신호 획득 방법 및 장치 Download PDF

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impulse signal
cell
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정민섭
나재은
마중수
서명환
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 단거리 통신에 이용되는 초광대역(UWB:Ultra Wide Band) 통신 시스템에서 전송 데이터의 송수신에 이용하는 임펄스에 대하여, 셀(Cell)이 넓은 임펄스를 획득한 후, 획득된 셀이 넓은 임펄스 내에서 셀이 좁이 임펄스를 획득하여 사용하도록 하는 임펄스 신호 획득 방법 및 장치에 관한 것으로서,
본 발명에 의하면, 전송 데이터의 송수신에 이용되는 임펄스 신호의 획득 시간을 단축할 수 있으며, 그에 따라 임펄스 신호의 획득에 대한 테스트 횟수를 줄일 수 있다. 또한, 임펄스 신호의 획득 시간이 단축됨에 따른 전력 소모를 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
Acquisition, 단거리 통신, 초광대역, 셀, 임펄스, 비교기, 위상

Description

임펄스 신호 획득 방법 및 장치{Impulse signal acquisition method and apparatus}
도 1a는 종래 UWB 통신 시스템에서 임펄스 신호 획득을 위한 직렬 검색 블럭도를 나타낸 도면,
도 1b는 임펄스 신호 획득을 위한 직렬 검색 과정을 나타낸 도면,
도 2a는 종래 방법과 비교한 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 방법을 위한 기본적인 개념도를 나타낸 도면,
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호가 적용된 초광대역 통신 시스템에서 송수신되는 프리앰블 패킷 데이터의 구조를 나타낸 도면,
도 2c는 셀이 넓은 임펄스 신호와 셀이 좁은 임펄스 신호를 나타낸 그래프,
도 3은 임펄스 신호의 셀 폭과 다른 파라미터들을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 송신기의 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 송신기의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 수신기의 구성 을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 수신기의 구성을 나타낸 도면, 그리고
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 과정을 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 곱셈기 120 : TH 코드 생성기
130 : 상관기 140 : 비교기
150 : 획득 제어기 410 : 정보 소스부
412 : 제어부 414 : 스프레딩부
416 : 펄스 생성부 418 : PN 코드 생성부
420 : 송신 안테나 510 : 스위치
512 ~ 516 : 펄스 생성부 602 : 수신 안테나
604 : 곱셈기 606 : 펄스 생성부
608 : 상관기 610 : 비교기
612 : 확인부 614 : 획득 제어부
616 : 스위치 618 : PN 코드 생성부
710 ~ 714 : 펄스 생성부 720 : 제1 스위치
730 : 제2 스위치
본 발명은 임펄스 신호 획득 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단거리 통신에 이용되는 초광대역(UWB:Ultra Wide Band) 통신 시스템에서 전송 데이터의 송수신에 이용하는 임펄스에 대하여, 셀(Cell)이 넓은 임펄스를 획득한 후, 획득된 셀이 넓은 임펄스 내에서 셀이 좁이 임펄스를 획득하여 사용하도록 하는 임펄스 신호 획득 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근에 주목받고 있는 초광대역(UWB) 무선 기술은 기저대역(Baseband) 신호를 반송파(Carrier wave)에 실어서 데이터를 전송하는 기존의 협대역 통신과는 달리 수 나노 초(Second)에 이르는 극히 짧은 기저대역 펄스를 사용하여 반송파의 사용없이 데이터를 전송한다.
도 1a는 종래 UWB 통신 시스템에서 임펄스 신호 획득을 위한 직렬 검색 블럭도를 나타낸 것이다.
도 1a에서, 외부로부터 수신된 신호는 곱셈기(110)에 의해 TH 코드 생성기(120)로부터 출력된 템플릿 신호(Template Signal)와 곱해져 상관기(130)로 인가된다. 상관기(130)에서 출력된 신호(y)는 비교기(140)에서 임계값(ξ)과 비교된다. 비교 결과, 신호(y)가 임계값(ξ)보다 작은 경우에 획득 제어기(150)로 인가되고, 임계값(ξ)보다 큰 경우에 임펄스 신호 획득을 위한 도 1b와 같은 직렬 검색 과정 을 수행하게 된다.
도 1b는 임펄스 신호 획득을 위한 직렬 검색 과정을 나타낸 도면이다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 수신된 신호(Received Signal)와 템플릿 신호(Template Signal)가 두 개의 셀(Cell) 차이로 동기되지 않았을 경우에, 획득 제어기(150)가 TH 코드 생성기(120)를 제어하여, 템플릿 신호를 하나의 셀 만큼 지연시키고, 다시 또 하나의 셀 만큼 지연시켜, 수신된 신호와 템플릿 신호의 동기를 맞추게 된다.
이때, 하나의 서브 나노 초 셀(Sub nano second cell)을 사용하여, 수신된 신호와 동기된 템플릿 신호를 획득하는 동작을 수행하게 되는 것이다.
또한, 불확실 영역(Uncertainty Region)이 20 ns(nano second)인 경우에, 1 ns 셀 단위로 임펄스 획득을 테스트하게 되면 20회를 수행하게 된다. 또한, 불확실 영역이 1 ㎲(Micro Second)이고, 하나의 셀이 0.25 ns인 경우에, 4000 셀이 소요되며 그에 따라 4000 회의 테스트를 수행해야 한다. 그리고, 임펄스 라디오 초광대역(IR-UWB:Impulse Radio-Ultra Wide Band) 신호의 평균 임펄스 획득 시간은 500 ㎳ 내지 1 초 정도가 걸린다.
전술한 바와 같이 종래의 임펄스 신호 획득시 테스트 횟수가 많아서 임펄스 신호의 획득 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다. 또한, 임펄스 신호의 획득 시간이 오래 걸림에 따른 전력 소모도 증가하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 단거리 통신에 이용되는 초광대역(UWB) 통신 시스템에서 전송 데이터의 송수신에 이용하는 임펄스에 대하여, 셀(Cell)이 넓은 임펄스를 획득한 후, 획득된 셀이 넓은 임펄스 내에서 셀이 좁이 임펄스를 획득하여 사용하도록 하는 임펄스 신호 획득 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임펄스 신호 획득 송신기는, 전송 데이터를 송신하는 데 이용하는 임펄스 신호에 대하여, 소정 제어 신호에 따라 펄스 폭을 가변시켜 상기 임펄스 신호를 생성하는 임펄스 생성부; 및 상기 임펄스 신호의 펄스 폭을 가변시키도록 하는 펄스폭 제어 신호를 상기 임펄스 생성부로 인가하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임펄스 생성부는, 상기 펄스폭 제어 신호에 따라 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하거나, 상기 셀이 좁은 임펄스 신호보다 N 배로 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀이 좁은 임펄스 신호의 펄스폭이 1 나노 초 셀이면, 상기 셀이 넓은 임펄스 신호의 펄스폭이 2 나노 초 셀인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 따른 임펄스 신호 획득 송신기는, 제1 펄스폭을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성하는 제1 임펄스 생성부; 제2 펄스폭을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성하는 제2 임펄스 생성부; 제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성하는 제N 임펄스 생성부; 소정의 제어 신호에 따라 임펄스 신호를 생성하도록, 상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치; 및 상기 스위칭 연결을 제어하여 상기 임펄스 신호가 생성되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부는 셀이 좁은 임펄스 신호 또는 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 따른 임펄스 신호 획득 수신기는, 수신된 신호에 곱셈하기 위한 임펄스 신호를, 소정 제어 신호에 따라 펄스 폭을 가변시켜 생성하는 임펄스 생성부; 상기 수신된 신호를 임계값과 비교하는 비교기; 상기 펄스 폭을 가변시키도록 하는 펄스폭 제어 신호를 상기 임펄스 생성부로 인가하고, 상기 비교기의 결과에 따라 상기 임펄스 신호가 상기 수신된 신호에 동기되도록 하기 위해, 상기 임펄스 신호의 위상을 이동시켜 생성하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 임펄스 생성부는, 상기 펄스폭 제어 신호에 따라 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하거나, 상기 셀이 좁은 임펄스 신호보다 N 배로 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 따른 임펄스 신호 획득 수신기는, 제1 펄스폭을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성하는 제1 임펄스 생성부; 제2 펄스폭을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성하는 제2 임펄스 생성부; 제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성하는 제N 임펄스 생성부; 수신된 신호에 곱셈하기 위한 임펄스 신호를 생성하도록, 상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치; 상기 수신된 신호를 임계값과 비교하는 비교기; 및 상기 스위칭 연결을 제어하여 상기 임펄스 신호가 생성되도록 제어하며, 상기 비교기의 결과에 따라 상기 임펄스 신호가 상기 수신된 신호에 동기되도록 하기 위해, 상기 임펄스 신호의 위상을 이동시켜 생성하도록 제어하는 획득 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임펄스 신호를 암호화하기 위한 PN 코드를 생성하는 PN코드 생성부; 및 상기 획득 제어부의 제어에 따라 상기 PN코드 생성부를, 상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부는 셀이 좁은 임펄스 신호 또는 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 따른 임펄스 신호 획득 방법은, (a) 임펄스 신호로 이루어진 프리앰블 패킷을 전송하는 단계; (b) 상기 프리앰블 패킷을 수신하고, 상기 프리앰블 패킷에 대해 셀이 넓은 임펄스를 사용하여 수신 신호를 획득하는 단계; 및 (c) 상기 셀이 넓은 임펄스의 내에서 셀이 좁은 임펄스를 사용하여 수신 신호를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서, 상기 임펄스 신호는 셀이 넓은 임펄스 신호 또는 셀이 좁은 임펄스 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 (a) 단계에서, 상기 프리앰블 패킷은, 셀이 넓은 임펄스 신호로 이루어진 제1 프리앰블 패킷과, 셀이 좁은 임펄스 신호로 이루어진 제2 프리앰블 패킷으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계는, 상기 수신 신호를 비교기의 임계값과 비교하고, 비교결과 상기 임펄스 신호와 동기되지 않는다면, 상기 수신 신호와 동기되도록 상기 임펄스 신호의 위상을 쉬프트시키도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀이 좁은 임펄스 신호의 펄스 폭은 1 나노 초 셀이고, 상기 셀이 넓은 임펄스 신호의 펄스 폭은 2 나노 초 셀인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2a는 종래 방법과 비교한 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 방 법을 위한 기본적인 개념도를 나타낸 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 임펄스 신호 획득 방법에서는 종래 방법의 1 나노 초 셀(ns cell)보다 넓은 2 나노 초 셀을 이용하여 임펄스 신호를 획득한 후, 획득한 2 나노 초 셀 내에서 다시 1 나노 초 셀을 이용하여 임펄스 신호를 획득하는 것이다.
따라서, 20 나노 초의 불확실 영역에서 종래 방법으로는 임펄스 획득에 대해 20회의 테스트 횟수를 갖지만, 본 발명의 경우에는 2 나노 초 셀을 이용하므로 임펄스 획득에 대해 10회의 테스트 횟수를 갖고, 여기에 2 나노 초 셀의 임펄스 신호에 대해 다시 1 나노 초 셀을 이용하여 2 회의 테스트 횟수를 갖게 된다. 결국 본 발명의 임펄스 신호 획득 방법에 따르면 20 나노 초의 불확실 영역에서 총 12 회의 테스트 횟수를 갖게 된다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호가 적용된 초광대역 통신 시스템에서 송수신되는 프리앰블 패킷 데이터의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리앰블 패킷 데이터는 셀이 넓은 펄스로 이루어진 제1 프리앰블 패킷과, 셀이 좁은 펄스로 이루어진 제2 프리앰블 패킷으로 구성된다.
예컨대, 제1 프리앰블 패킷은 다수의 2 나노 초 셀로 이루어지고, 제2 프리앰블 패킷은 1 나노 초 셀로 이루어질 수 있다.
이때, 임펄스 신호 p(t)는 다음 수학식 1에 나타낸 가우스(Gaussian) 2차 함 수에 의해 구할 수 있다.
Figure 112005067272249-pat00001
여기서, a는 셀이 좁을 경우 0.125 ns 이고, 셀이 넓을 경우 0.25 ns 이다.
따라서, 수학식 1에 의해 얻어진 0.125 ns의 좁은 셀과 0.25 ns의 넓은 셀에 대한 임펄스 신호의 파형이 도 2c에 도시되어 있다. 도 2c에 도시된 바와 같이 넓은 셀의 폭이 좁은 셀의 폭보다 2배가 더 큼을 알 수 있다.
또한, 이 때의 셀 폭과 다른 파라미터들의 수치에 대해 다음 표 1에 나타내고, 셀 폭과 다른 파라미터들을 도 3을 통해 도시하고 있다.
parameter 기호 기본값
Frame duration Tf 100 ns
chip duration Tc 10 ns
# chip in one frame Nf 10
Cell width Tcell 2a
Period of TH code Nc 16
uncertainty region Tp Nc*Tf = 1600 ns
# cells in the uncertainty region N Tp/Tb 6400(Tcell 0.25), 3200(0.5)
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 송신기의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 송신기는, 정보 소스부(Information Source Unit : 410), 제어부(Controller : 412), 스프레딩부(Spreading Unit : 414), 펄스 생성부(Pulse Generator : 416), 피엔코드 생성부(PN code Generator : 418), 송신 안테나(Tx antenna : 420)를 포함한 구성을 갖는다.
정보 소스부(410)는 송신할 전송 데이터가 저장되어 있으며, 제어부(412)는 전송 데이터를 송신할 때 이용하는 임펄스 신호에 대해, 예컨대, 2 나노 초 셀 또는 1 나노 초 셀의 폭을 갖는 임펄스가 생성되도록 제어한다.
스프레딩부(414)는 제어부(412)의 제어 신호에 따라 전송 데이터에 PN 코드를 덮어 씌우는 기능을 한다.
펄스 생성부(416)는 제어부(412)의 펄스폭 제어 신호에 따라 예컨대, 2 나노 초 셀 또는 1 나노 초 셀의 폭을 갖는 가변적인 임펄스 신호를 생성한다.
송신 안테나(420)는 전송 데이터에 대한 임펄스 신호를 무선으로 송출한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 송신기의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 송신기는, 정보 소스부(410), 제어부(412), 스프레딩부(414), 스위치(510), 제1 펄스 생성부(512), 제2 펄스 생성부(514), 제N 펄스 생성부(516), PN 코드 생성부(418), 송신 안테나(420)를 포함한 구성을 갖는다.
여기서, 정보 소스부(410), 스프레딩부(414), PN 코드 생성부(418), 및 송신 안테나(420)에 대한 설명은 전술하였으므로 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 송신기는 서로 다른 펄스폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부를 각각 구성하고, 그 각각의 펄스 생성부를 스위칭 선택하여 해당 펄스폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하도록 하는 것이다.
스위치(510)는 제어부(412)의 제어 신호에 따라 제1 펄스 생성부(512), 제2 펄스 생성부(514), 제N 펄스 생성부(516) 중 하나와 스위칭 연결한다.
제1 펄스 생성부(512)는 제1 펄스폭, 예컨대, 2 나노 초 셀을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성한다.
제2 펄스 생성부(514)는 제2 펄스폭, 예컨대, 1 나노 초 셀을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성한다.
제N 펄스 생성부(516)는 제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 수신기의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 수신기는, 수신 안테나(Rx antenna : 602), 곱셈기(604), 펄스 생성부(Pulse Generator : 606), 상관기(Correlator : 608), 비교기(Comparator : 610), 확인부(Validation Unit : 612), 획득 제어부(Acquisition Controller : 614), 스위치(616), PN 코드 생성부(618)를 포함한 구성을 갖는다.
수신 안테나(602)는 송신기로부터 송출된 전송 데이터를 수신한다.
곱셈기(604)는 수신 신호에 임펄스 신호를 곱하여 출력한다.
펄스 생성부(606)는 획득 제어부(614)의 펄스폭 제어 신호에 따라 가변된 임펄스 신호를 생성한다.
상관기(608)는 자기 상관(Auto-correlation) 기법을 사용하여 프리앰블 및 싱크워드 신호를 검출한다.
비교기(610)는 상관기로부터 인가된 신호(y)를 임계값(ξ)과 비교한다. 비교 결과, 신호(y)가 임계값(ξ)보다 작은 경우(y<ξ), 셀 쉬프트(cell shift) 신호를 획득 제어부(614)로 전달한다. 비교결과, 신호(y)가 임계값(ξ)보다 크거나 같은 경우(y≥ξ), 확인부(612)를 통해 false alarm 신호를 획득 제어부(614)로 전달한다.
획득 제어부(614)는 비교기(610)에서 인가된 셀 쉬프트 신호에 따라 생성할 임펄스 신호의 위상을 이동시키도록 하는 제어 신호와, 가변된 펄스폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하도록 하는 펄스폭 제어 신호를 펄스 생성기(606)로 인가한다. 또한, 획득 제어부(614)는 수신 신호와 임펄스 신호가 동기되면 스위치(616)를 제어해 수신 신호가 입력 데이터로 입력되도록 한다.
PN 코드 생성부(618)는 수신 신호의 암호화를 위해 PN 코드를 생성한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 장치에서 수신기의 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 수신기는, 수신 안테나(602), 곱셈기(604), 제1 펄스 생성부(710), 제2 펄스 생성부(712), 제N 펄스 생성부(714), 제1 스위치(720), 제2 스위치(730), 상관기(608), 비교기(610), 확인부(612), 획득 제어부(614), 스위치(616), PN 코드 생성부(618)를 포함한 구성을 갖는다.
여기서, 수신 안테나(602), 곱셈기(604), 상관기(608), 비교기(610), 확인부(612), 스위치(616), PN 코드 생성부(618)에 대한 설명은 전술하였으므로 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 수신기는 서로 다른 펄스폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하는 펄스 생성부를 각각 구성하고, 그 각각의 펄스 생성부를 스위칭 선택하여 해당 펄스폭을 갖는 임펄스 신호를 생성하도록 하는 것이다.
제1 펄스 생성부(710)는 제1 펄스폭, 예컨대, 2 나노 초 셀을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성한다.
제2 펄스 생성부(712)는 제2 펄스폭, 예컨대, 1 나노 초 셀을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성한다.
제N 펄스 생성부(714)는 제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성한다.
제1 스위치(720)는 획득 제어부(614)의 제어 신호에 따라 제1 펄스 생성부(710), 제2 펄스 생성부(712), 제N 펄스 생성부(714) 중 하나와 스위칭 연결한다.
제2 스위치(730)는 각 임펄스 신호에 PN 코드를 삽입하기 위해 PN 코드 생성부(618)를 획득 제어부(614)의 제어 신호에 따라 제1 펄스 생성부(710), 제2 펄스 생성부(712), 제N 펄스 생성부(714) 중 하나와 스위칭 연결한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 임펄스 신호 획득 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 이해를 돕기 위해 수신기를 예로 하여 설명한다.
먼저, 수신 안테나(602)를 통해 (a)와 같은 신호가 수신되면, 획득 제어부(614)는 (b)와 같은 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하기 위한 펄스폭 제어 신호를 펄스 생성부(606)로 인가한다. 이때, 수신 안테나(602)를 통해 수신된 수신 신호도 셀이 넓은 임펄스 신호이다.
이에 따라, 펄스 생성부(606)는 펄스폭 제어 신호에 따라 (b)에 도시된 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성한다.
셀이 넓은 임펄스 신호는 곱셈기(604)에 의해 수신 신호와 곱해져서 상관기(608)로 인가된다.
이어, 상관기(608)에서 출력된 신호(y)는 비교기(610)를 통해 임계값(ξ)과 비교된다.
비교기(610)를 통해 비교된 결과, (a)에 도시된 수신 신호와 (b)에 도시된 임펄스 신호가 하나의 셀 차이로 동기되지 않았다면, 비교기(610)는 하나의 셀을 이동시키도록 하는 셀 쉬프트 신호를 획득 제어부(614)로 출력한다.
획득 제어부(614)는 셀 쉬프트 신호에 따라 임펄스 신호를 하나의 셀 만큼 이동하도록 하는 펄스폭 제어 신호를 펄스 생성부(606)로 인가한다.
펄스 생성부(606)는 (c)에 도시된 바와 같이 하나의 셀 만큼 이동시켜 수신 신호와 동기된 임펄스 신호를 생성하게 된다.
한편, 수신기는 수신 안테나(602)를 통해 수신한 수신 신호가 (d)에 도시된 바와 같이 셀이 좁은 수신 신호이면, 획득 제어부(614)는 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하도록 제어하게 된다.
이에 따라, 펄스 생성부(606)는 (e)에 도시된 바와 같이 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하게 된다.
이때, 비교기(610)를 통해 수신 신호와 임펄스 신호를 비교한 결과, 하나의 셀 만큼 동기되지 않았다면, 획득 제어부(614)는 하나의 셀 만큼 이동시켜 임펄스 신호를 생성하도록 제어한다.
따라서, 펄스 생성부(606)는 (f)에 도시된 바와 같이 수신 신호와 동기된 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하게 된다.
전술한 바와 같이, 셀이 넓은 임펄스 신호를 사용하였을 경우와, 셀이 좁은 임펄스 신호를 사용하였을 경우의 획득 시간을 도 9를 통해 도시하였다. 도 9에 도시된 임펄스 신호의 평균 획득 시간을 보면, 셀이 넓은 임펄스 신호를 사용하였을 때가 셀이 좁은 임펄스 신호를 사용할 때보다 훨씬 획득 시간이 적게 소요됨을 알 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 단거리 통신에 이용되는 초광대역(UWB) 통신 시스템에서 신호의 송수신에 이용하는 임펄스에 대하여, 셀(Cell)이 넓은 임펄스를 획득한 후, 획득된 셀이 넓은 임펄스 내에서 셀이 좁이 임펄스를 획득하여 사용하도록 하는 임펄스 신호 획득 방법 및 장치를 실현할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전송 데이터의 송수신에 이용되는 임펄스 신호의 획득 시간을 단축할 수 있으며, 그에 따라 임펄스 신호의 획득에 대한 테스트 횟수를 줄일 수 있다. 또한, 임펄스 신호의 획득 시간이 단축됨에 따른 전력 소모를 줄여 에너지를 절감시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고, 전송 데이터의 송수신에 따른 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 전송 데이터를 송신하는 데 이용하는 임펄스 신호에 대하여, 소정 제어 신호에 따라 펄스 폭을 가변시켜 상기 임펄스 신호를 생성하는 임펄스 생성부; 및
    상기 임펄스 신호의 펄스 폭을 가변시키도록 하는 펄스폭 제어 신호를 상기 임펄스 생성부로 인가하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펄스 생성부는, 상기 펄스폭 제어 신호에 따라 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하거나, 상기 셀이 좁은 임펄스 신호보다 N 배로 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 송신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 셀이 좁은 임펄스 신호의 펄스폭이 1 나노 초 셀이면, 상기 셀이 넓은 임펄스 신호의 펄스폭이 2 나노 초 셀인 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 송신기.
  4. 제1 펄스폭을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성하는 제1 임펄스 생성부;
    제2 펄스폭을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성하는 제2 임펄스 생성부;
    제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성하는 제N 임펄스 생성부;
    소정의 제어 신호에 따라 임펄스 신호를 생성하도록, 상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치; 및
    상기 스위칭 연결을 제어하여 상기 임펄스 신호가 생성되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 송신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부는 셀이 좁은 임펄스 신호 또는 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 송신기.
  6. 수신된 신호에 곱셈하기 위한 임펄스 신호를, 소정 제어 신호에 따라 펄스 폭을 가변시켜 생성하는 임펄스 생성부;
    상기 수신된 신호를 임계값과 비교하는 비교기;
    상기 펄스 폭을 가변시키도록 하는 펄스폭 제어 신호를 상기 임펄스 생성부로 인가하고, 상기 비교기의 결과에 따라 상기 임펄스 신호가 상기 수신된 신호에 동기되도록 하기 위해, 상기 임펄스 신호의 위상을 이동시켜 생성하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 임펄스 생성부는, 상기 펄스폭 제어 신호에 따라 셀이 좁은 임펄스 신호를 생성하거나, 상기 셀이 좁은 임펄스 신호보다 N 배로 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 수신기.
  8. 제1 펄스폭을 갖는 제1 임펄스 신호를 생성하는 제1 임펄스 생성부;
    제2 펄스폭을 갖는 제2 임펄스 신호를 생성하는 제2 임펄스 생성부;
    제N 펄스폭을 갖는 제N 임펄스 신호를 생성하는 제N 임펄스 생성부;
    수신된 신호에 곱셈하기 위한 임펄스 신호를 생성하도록, 상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치;
    상기 수신된 신호를 임계값과 비교하는 비교기; 및
    상기 스위칭 연결을 제어하여 상기 임펄스 신호가 생성되도록 제어하며, 상기 비교기의 결과에 따라 상기 임펄스 신호가 상기 수신된 신호에 동기되도록 하기 위해, 상기 임펄스 신호의 위상을 이동시켜 생성하도록 제어하는 획득 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 수신기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 임펄스 신호를 암호화하기 위한 PN 코드를 생성하는 PN코드 생성부; 및
    상기 획득 제어부의 제어에 따라 상기 PN코드 생성부를, 상기 제1 임펄스 생 성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부 중 하나와 스위칭 연결하는 스위치;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 수신기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 임펄스 생성부와 상기 제2 임펄스 생성부, 및 상기 제N 임펄스 생성부는 셀이 좁은 임펄스 신호 또는 셀이 넓은 임펄스 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 수신기.
  11. (a) 임펄스 신호로 이루어진 프리앰블 패킷을 전송하는 단계;
    (b) 상기 프리앰블 패킷을 수신하고, 상기 프리앰블 패킷에 대해 셀이 넓은 임펄스를 사용하여 수신 신호를 획득하는 단계; 및
    (c) 상기 셀이 넓은 임펄스의 내에서 셀이 좁은 임펄스를 사용하여 수신 신호를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 임펄스 신호는 셀이 넓은 임펄스 신호 또는 셀이 좁은 임펄스 신호인 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 프리앰블 패킷은, 셀이 넓은 임펄스 신호로 이루어 진 제1 프리앰블 패킷과, 셀이 좁은 임펄스 신호로 이루어진 제2 프리앰블 패킷으로 구성된 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 수신 신호를 비교기의 임계값과 비교하고, 비교결과 상기 임펄스 신호와 동기되지 않는다면, 상기 수신 신호와 동기되도록 상기 임펄스 신호의 위상을 쉬프트시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 셀이 좁은 임펄스 신호의 펄스 폭은 1 나노 초 셀이고, 상기 셀이 넓은 임펄스 신호의 펄스 폭은 2 나노 초 셀인 것을 특징으로 하는 임펄스 신호 획득 방법.
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