KR100716722B1 - Apparatus and method for ultra wideband communication - Google Patents

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KR100716722B1 KR1020050042117A KR20050042117A KR100716722B1 KR 100716722 B1 KR100716722 B1 KR 100716722B1 KR 1020050042117 A KR1020050042117 A KR 1020050042117A KR 20050042117 A KR20050042117 A KR 20050042117A KR 100716722 B1 KR100716722 B1 KR 100716722B1
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Abstract

본 발명은 초광대역 통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 그 초광대역 통신장치는 전송할 데이터 비트로부터 변환된 이진위상신호를 시간도약된 N 개의 기저펄스와 승산하여 N 개의 송신펄스를 생성하는 송신펄스 생성부; 및 상기 송신 펄스 생성부로부터 입력받은 상기 N 개의 송신 펄스를 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to an ultra-wideband communication apparatus and method, wherein the ultra-wideband communication apparatus generates N transmission pulses by multiplying a binary phase signal converted from data bits to be transmitted by N base pulses time-bound. ; And an adder for summing the N transmit pulses received from the transmit pulse generator.

본 발명에 의하면, 송신펄스의 형태와 폭이 일정하고, 수신시 상관기에 사용되는 템플릿 파형의 개수가 줄어들어 수신기의 구조가 간단한 초광대역 통신시스템을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to implement an ultra-wideband communication system in which the shape and width of a transmission pulse are constant and the number of template waveforms used in the correlator when receiving is reduced, thereby simplifying the structure of the receiver.

Description

초광대역 통신 장치 및 방법{Apparatus and method for ultra wideband communication}Apparatus and method for ultra wideband communication

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 통신 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an ultra-wideband communication apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 8-ary신호 전송시 본 발명의 일실시예에 따른 송신 장치의 동작을 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an operation of a transmitting apparatus according to an embodiment of the present invention during 8-ary signal transmission.

도 3은 8-ary신호 전송시 본 발명의 일실시예에 따른 수신 장치의 동작을 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an operation of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention during 8-ary signal transmission.

본 발명은 초광대역 통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 무선 홈 네트워킹 등과 같이 고속전송이 요구되는 무선전송시스템에서, 직교성을 갖는 기저펄스를 이용하여 M-ary로 전송함으로써, 수신기의 구조가 간단해지는 초광대역 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultra-wideband communication apparatus and method, and in particular, in a wireless transmission system requiring high-speed transmission such as wireless home networking, the structure of a receiver is simplified by transmitting to M-ary using a base pulse having orthogonality. An ultra-wideband communication device and method.

셀룰러(cellular) 이동통신, 위성통신, 텔레비전 방송 등에서 사용되는 무선 데이터 전송기술은, 반송파(carrier)를 이용하여 기저대역신호(baseband signal)를 무선주파수신호로 변환하여 정보를 전달하는데 비하여, UWB(Ultra Wideband) 기술 특히, UWB IR(Impulse Radio)기술은 반송파를 사용하지 않고 일정한 주기와 파형을 가지고 있는 전기적 신호인 펄스를 1 나노초(nano second) 이하의 짧은 펄스를 이용하여 '0'과 '1'의 데이터를 표현하여 기저대역신호로 전송하는 통신 방식이다.The wireless data transmission technology used in cellular mobile communication, satellite communication, and television broadcasting uses UWB (carrier) to convert a baseband signal into a radio frequency signal to transmit information. Ultra Wideband (UWB) technology, especially UWB Impulse Radio (IR) technology, uses a short pulse of less than 1 nanosecond to generate a '0' and '1' pulse, an electrical signal that has a certain period and waveform without using a carrier wave. 'Is a communication method that expresses data of' and transmits as baseband signal.

최근 CDMA와 같은 통신 기술들이 원거리 고속통신으로 사용되는 반면에, UWB는 전력 소비가 적고, 변/복조 작업이 필요없으며, 주파수당 에너지 밀도가 낮기 때문에 블루투스, 무선 랜 등을 대체할 근거리 무선통신의 신기술로서 각광받고 있다.Recently, communication technologies such as CDMA are used for long-distance high-speed communication, while UWB has low power consumption, no modulation / demodulation work, and low energy density per frequency, which is why the short-range wireless communication that replaces Bluetooth, WLAN, etc. It is attracting attention as a new technology.

종래 UWB 기술에 있어서 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation : 이하, PPM라 칭함)는 수학식 1과 같이 정의된다.In the conventional UWB technology, pulse position modulation (hereinafter referred to as PPM) is defined as in Equation 1.

Figure 112005026306815-pat00001
Figure 112005026306815-pat00001

프레임 단위로 전송하는 UWB 기술은 하나의 데이터 비트를 전송하기 위해

Figure 112005026306815-pat00002
개의 프레임을 사용함이 일반적이다.
Figure 112005026306815-pat00003
는 프레임 시간(duration)을 나타내며, j는 프레임 인덱스이다.UWB technology to transmit frame by frame to transmit one data bit
Figure 112005026306815-pat00002
It is common to use two frames.
Figure 112005026306815-pat00003
Denotes a frame duration, and j is a frame index.

한편, UWB 기술은 다중 사용자를 지원하기 위해 시간도약 다중 접속 방식(Time Hopping Multiple Access)을 사용함이 일반적인데, 시간도약은 펄스를 시간도약 코드와 칩시간(duration)을 승산한 값만큼 타임쉬프트(time-shift)함으로 써 이루어진다. 상기의 수식에서

Figure 112005026306815-pat00004
는 k번째 사용자의 j번째 시간도약 코드이며,
Figure 112005026306815-pat00005
는 다원접속을 위한 칩(chip)의 시간간격이다.On the other hand, UWB technology generally uses Time Hopping Multiple Access to support multiple users. Time hopping is time-shifted by multiplying the time hopping code by the time of the chip. time-shift). In the above formula
Figure 112005026306815-pat00004
Is the j th time jump code for the k th user,
Figure 112005026306815-pat00005
Is the time interval of the chip for multiple access.

Figure 112005026306815-pat00006
는 전송되는 모노 임펄스 파형이며,
Figure 112005026306815-pat00007
는 비트 ‘0’과 ‘1’을 구분하기 위해 상기 모노 임펄스를 시간축상 앞 또는 뒤로 위치시키는 시간 간격이다.
Figure 112005026306815-pat00008
는 k 번째 사용자의
Figure 112005026306815-pat00009
번째 데이터 비트를 나타낸다.
Figure 112005026306815-pat00006
Is the mono impulse waveform being transmitted,
Figure 112005026306815-pat00007
Is a time interval for positioning the mono impulse forward or backward on the time axis to distinguish bits '0' and '1'.
Figure 112005026306815-pat00008
Of k th user
Figure 112005026306815-pat00009
Indicates the first data bit.

종래 UWB 기술에 있어서 펄스 진폭 변조(Pulse Amplitude Modulation : 이하, PAM이라 칭함)는 수학식 2와 같이 정의된다.In the conventional UWB technology, pulse amplitude modulation (hereinafter referred to as PAM) is defined as in Equation 2.

Figure 112005026306815-pat00010
Figure 112005026306815-pat00010

수학식 1과 달리

Figure 112005026306815-pat00011
성분은 없어진 대신, 전송할 데이터 값에 따라
Figure 112005026306815-pat00012
의 진폭이나 부호가 달라지는 형태의 식이 된다. 즉, PPM 방식은 펄스가 정해진 위치에 있으면 ‘0’을 나타내고, 그곳에서 시간
Figure 112005026306815-pat00013
만큼 타임 쉬프트 (time-shift)한 경우를 ’1’로 하는 변조 방식이고, PAM 방식은 펄스의 진폭이 특정값 이상이면 ‘1’, 이하이면 ‘0’이 되도록 변조하는 방식으로 이진위상 변조(bi-phase modulation) 방식이 이에 포함된다.Unlike Equation 1
Figure 112005026306815-pat00011
The component is gone, instead of depending on the data value
Figure 112005026306815-pat00012
It is an expression of the form in which the amplitude and the sign of are different. That is, the PPM method indicates '0' when the pulse is in a predetermined position, and the time there is
Figure 112005026306815-pat00013
The PAM method is a modulation method that modulates the pulse to be '1' if the amplitude of the pulse is greater than or equal to a certain value and '0' if it is less than or equal to a specific value. This includes bi-phase modulation.

한편, UWB 시스템에서 M-ary 전송을 하기위한 방식으로, 펄스의 레벨을 다르게 전송하는 다중레벨(multi-level) PAM 방식과 PPM 펄스들을 서로 다른 시간 간격(

Figure 112005026306815-pat00014
)으로 전송하는 M-ary PPM 방식이 있다. 이러한 방식들의 경우 수신측의 상관기에 사용하는 템플릿 파형들의 개수는 일반적으로 M개가 되므로, 템플릿 파형들이 많아져 수신기의 구조가 복잡하다는 제약이 있다.Meanwhile, as a method for M-ary transmission in a UWB system, a multi-level PAM method and PPM pulses that transmit pulse levels differently at different time intervals (
Figure 112005026306815-pat00014
), There is an M-ary PPM method. In such cases, since the number of template waveforms used in the correlator of the receiving side is generally M, there are constraints that the structure of the receiver is complicated due to a large number of template waveforms.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 본 발명에 의하면, M-ary 신호를 초광대역에서 송수신할 경우, 직교성을 가진 기저펄스를 사용함으로써, 수신시 상관기에 사용되는 템플릿 펄스의 개수를 줄여 수신기의 구조가 간단하도록 하는 초광대역 통신시스템을 구현할 수 있다.According to the present invention, when the M-ary signal is transmitted and received in the ultra-wide band, by using a base pulse having orthogonality, the structure of the receiver by reducing the number of template pulses used in the correlator at the time of reception It is possible to implement an ultra-wideband communication system which makes it simple.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 초광대역 통신 장치는 전송할 데이터 비트로부터 변환된 이진위상신호를 시간도약된 N 개의 기저펄스와 승산하여 N 개의 송신펄스를 생성하는 송신펄스 생성부; 및 상기 송신 펄스 생성부로부터 입력받은 상기 N 개의 송신 펄스를 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ultra-wideband communication apparatus, comprising: a transmission pulse generation unit generating N transmission pulses by multiplying a binary phase signal converted from data bits to be transmitted by N base pulses time-bounded; And an adder for summing the N transmit pulses received from the transmit pulse generator.

상기 초광대역 통신 장치에 있어서, 상기 기저펄스는 다음의 수학식에서 In the ultra-wideband communication device, the base pulse is expressed by the following equation.

Figure 112005026306815-pat00015
Figure 112005026306815-pat00015

n에 각기 다른 자연수를 상기 N 개 만큼 대입하여 얻거나, 상기 대입하여 얻어진 N 개의 펄스를 선형결합하여 얻어짐이 바람직하다.It is preferable that it is obtained by substituting as many as N the said natural number in n, or by linearly combining the N pulses obtained by the substitution.

상기의 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 초광대역 통신 방법은 전송할 데이터 비트를 이진위상신호로 변환하는 단계; N 개의 기저펄스를 발생시켜 시간도약시키는 단계; 상기 시간도약된 상기 N개의 기저펄스와 상기 이진위상신호를 승산하는 단계; 및 상기 승산된 N 개의 펄스를 합산하여 송신하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.The ultra-wideband communication method according to the present invention for achieving the above technical problem comprises the steps of converting a data bit to be transmitted into a binary phase signal; Generating N time pulses to time-lapse; Multiplying the time-bound N base pulses by the binary phase signal; And summing and transmitting the multiplied N pulses.

상기 초광대역 통신 방법에 있어서, 상기 기저펄스는 다음의 수학식에서 In the ultra-wideband communication method, the base pulse is expressed by the following equation.

Figure 112005026306815-pat00016
Figure 112005026306815-pat00016

n에 각기 다른 자연수를 상기 N 개 만큼 대입하여 얻거나, 상기 대입하여 얻어진 N 개의 펄스를 선형결합하여 얻어짐이 바람직하다.It is preferable that it is obtained by substituting as many as N the said natural number in n, or by linearly combining the N pulses obtained by the substitution.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method and an apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 통신 장치의 구성을 도시한 블록도로서, 송신장치(100), 수신장치(200)를 포함하여 이루어진다.1 is a block diagram showing the configuration of an ultra-wideband communication apparatus according to an embodiment of the present invention, which includes a transmitter 100 and a receiver 200.

송신장치는 S/P부(110), 이진위상신호 생성부(120), 송신펄스 생성부(130) , 합산기(140) 및 송신기(150)를 포함하여 이루어진다. The transmission apparatus includes an S / P unit 110, a binary phase signal generator 120, a transmission pulse generator 130, a summer 140, and a transmitter 150.

S/P부(110)는 전송할 데이트 비트 열(bit stream)이 입력되는 경우, M-ary 신호 전송에 맞게

Figure 112005026306815-pat00017
비트씩 병렬로 이진위상신호 생성부(120)에 전달한다.When the data bit stream to be transmitted is input, the S / P unit 110 is adapted for M-ary signal transmission.
Figure 112005026306815-pat00017
The bits are transmitted to the binary phase signal generator 120 in parallel.

이진위상신호 생성부(120)는 S/P부(110)로부터 입력받은 비트들을 각각 이진 위상 신호(bi-phase signal)로 변환한다. 예컨대, 8-ary 전송시 0,1,0의 값을 입력받은 경우 -1, 1, -1 값으로 변환한다.The binary phase signal generation unit 120 converts the bits received from the S / P unit 110 into a bi-phase signal, respectively. For example, when an 8-ary transmission receives a value of 0,1,0, it is converted to -1, 1, -1.

송신펄스 생성부(130)는 N 개의 기저펄스를 발생시켜 시간도약시킨 뒤, 각각의 이진위상신호와 승산하여 송신 펄스를 생성한다. The transmission pulse generator 130 generates N base pulses to time-hop and multiplies each binary phase signal to generate a transmission pulse.

상기 복수 개의 기저펄스가 서로 영향을 미치지 않기 위해서는 직교성(orthogonality)이 필요한데, 본 발명에서는 상기 직교성을 갖는 기저펄스로써, 다음식으로 정의되는 수정된 허미트 다항식(Modified Hermite Polynomial : 이하 MHP라 칭함)을 사용한다.Orthogonality is required in order that the plurality of base pulses do not affect each other. In the present invention, as the base pulse having the orthogonality, a modified Hermite Polynomial (hereinafter referred to as MHP) is defined as the following equation. Use

Figure 112005026306815-pat00018
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MHP는 차수에 관계없이 펄스의 간격 및 대역폭이 유사하며, 차수와 시간축에서 영점을 지나는 점의 개수가 동일하므로 UWB 시스템에 적합한 기저펄스이다.The MHP is a base pulse suitable for UWB systems because the pulse interval and bandwidth are similar regardless of the order, and the number of points passing through the zero in the order and time axis is the same.

MHP로부터 N 개의 기저펄스를 발생시키는 방법으로, 상기 식의 n에 1, 2, 3 또는 1, 3, 4 등 각기 다른 자연수를 N 개 대입함으로써 상기 개수의 기저함수들을 얻어낼 수 있다. 또 다른 방법으로 MHP 자체가 직교성을 가지고 있으므로, 상기의 과정을 거쳐 얻어낸 기저펄스들의 선형결합(linear combination)으로도 얻어 낼 수 있다.By generating N base pulses from the MHP, the base functions of the number can be obtained by substituting N natural numbers such as 1, 2, 3 or 1, 3, 4 into n in the above equation. Alternatively, since MHP itself has orthogonality, it can be obtained by linear combination of base pulses obtained through the above process.

예컨대, 8-ary 전송시, 3개의 기저펄스가 필요한데, 상기 식에 n=1, 2, 3을 대입하여 얻은 펄스가

Figure 112005026306815-pat00019
라고 하면 상기
Figure 112005026306815-pat00020
자체로 기저펄스가 될 수 있으며, 뿐만 아니라 상기 펄스의 선형결합, 예컨대,
Figure 112005026306815-pat00021
,
Figure 112005026306815-pat00022
,
Figure 112005026306815-pat00023
도 기저펄스가 될 수 있다.For example, for 8-ary transmission, three base pulses are required, and the pulse obtained by substituting n = 1, 2, 3
Figure 112005026306815-pat00019
Speaking above
Figure 112005026306815-pat00020
Can itself be a base pulse, as well as a linear combination of said pulses, e.
Figure 112005026306815-pat00021
,
Figure 112005026306815-pat00022
,
Figure 112005026306815-pat00023
It can also be a base pulse.

한편, 시간도약 방법으로, 전술한 바와 같이 시간도약코드

Figure 112005026306815-pat00024
와 칩시간
Figure 112005026306815-pat00025
을 승산한 값만큼 상기 발생된 N개의 기저펄스를 타임쉬프트한다. 상기 시간도약코드로는 많은 코드들이 이미 공지되어 있다.On the other hand, as a time jump method, the time jump code as described above
Figure 112005026306815-pat00024
And chip time
Figure 112005026306815-pat00025
Time shifts the generated N basis pulses by a value multiplied by. Many codes are already known as such time jump codes.

합산기(140)는 상기 송신 펄스 생성부(130)로부터 제공받은 N 개의 펄스를 합산하여 하나의 펄스로 출력한다.The summer 140 sums the N pulses provided from the transmission pulse generator 130 and outputs one pulse.

송신기(150)는 상기 합산기(140)의 출력신호를 초광대역 채널로 전송한다.The transmitter 150 transmits the output signal of the summer 140 to an ultra wideband channel.

다음의 수학식은 M-ary 전송시의 상기 과정에 의한 송신신호를 나타낸다.The following equation shows a transmission signal by the above process in M-ary transmission.

Figure 112005026306815-pat00026
Figure 112005026306815-pat00026

여기서, N은 M-ary전송에 필요한 기저함수의 개수로서

Figure 112005026306815-pat00027
의 관계를 만족하며, k는 사용자 인덱스이다.Where N is the number of basis functions required for M-ary transmission.
Figure 112005026306815-pat00027
Where k is the user index.

Figure 112005026306815-pat00028
은 M-ary 신호의 열(stream)이 있는 경우 m번째의 M-ary신호에 해당되는 이진 위상 신호이다. UWB의 특성상 한 개의 데이터를 전송하기 위해서 프레임을 Ns번 반복해서 전송하므로, 결국, M-ary 신호 하나를 전송하기 위해
Figure 112005026306815-pat00029
시간이 필요하다. j가 프레임인덱스이므로
Figure 112005026306815-pat00030
의 관계를 이룬다.
Figure 112005026306815-pat00028
Is a binary phase signal corresponding to the m-th M-ary signal when there is a stream of M-ary signals. Due to the characteristics of UWB, the frame is repeatedly transmitted Ns times to transmit one data, so in order to transmit one M-ary signal
Figure 112005026306815-pat00029
I need time. j is the frame index
Figure 112005026306815-pat00030
Form a relationship.

예컨대, 8-ary 신호 열이 3, 6, 4,…라고 할 때,

Figure 112005026306815-pat00031
은 두번째 신호인 6에 해당되는 110이 각각 이진위상신호로 변환된 값인 1, 1, -1이다.For example, an 8-ary signal sequence may be 3, 6, 4,... When I say
Figure 112005026306815-pat00031
Is 1, 1, and -1, wherein 110 corresponding to 6, the second signal, is converted to a binary phase signal, respectively.

한편, 상기 송신기 출력신호는 AWGN 채널, 페이딩 채널, UWB 채널 등의 채널을 거치게 되는데, 특히 AWGN 채널환경 하에서 송,수신 신호간 동기가 일치할 경우 기저펄스들간의 상관특성에 의해 각각의 기저펄스는 다른 기저펄스에 영향을 끼치지 않으므로, 각 기저펄스들은 서로 독립된 관계를 갖는다.On the other hand, the transmitter output signal passes through channels such as AWGN channel, fading channel, UWB channel, etc. In particular, when the synchronization between the transmission and reception signals in the AWGN channel environment is matched, each base pulse by the correlation characteristics between the base pulses Since they do not affect other base pulses, they are independent of each other.

수신 장치(200)는 수신기(210), 신호상관부(220), 경판정부(230), P/S부(240)을 포함하여 이루어진다.The receiving device 200 includes a receiver 210, a signal correlation unit 220, a hard decision unit 230, and a P / S unit 240.

수신기(210)는 초광대역 채널 상의 신호를 수신한다.Receiver 210 receives a signal on an ultra-wideband channel.

신호상관부(220)는 수신된 신호를 시간도약된 N 개의 기저펄스와 프레임 단위로 상관시킴으로써 N 개의 상관도를 계산하여 출력한다. 상기 시간도약된 N 개의 기저펄스 즉, 템플릿 파형의 생성방법은 송신 장치에서 설명한 바와 같다. 수신된 신호와 N개의 템플릿 파형의 상관도는 수신신호를 각각의 템플릿 파형과 곱한 후 프레임 시간 간격(

Figure 112005026306815-pat00032
)만큼 적분을 하여 얻어진다.The signal correlation unit 220 calculates and outputs N correlations by correlating the received signals with time-bound N base pulses in units of frames. The method of generating the time-bound N base pulses, i.e., template waveforms, is as described in the transmitter. The correlation between the received signal and the N template waveforms is determined by multiplying the received signal by each template waveform,
Figure 112005026306815-pat00032
It is obtained by integrating by).

경판정부(230)는 신호상관부(220)로부터 각 비트에 대한 상관도를 입력받고, 각각의 비트에 대해 경판정을 한다. 즉, 상관도 값을 기반으로 송신한 비트 값이 어떤 값을 갖는지 판단한다. 예컨대, 상관도 값이 0 보다 크면 1, 그렇지 않으면 0으로 판정한다.The hard decision unit 230 receives a correlation degree for each bit from the signal correlation unit 220 and makes a hard decision on each bit. That is, it is determined which value the transmitted bit value has based on the correlation value. For example, it is determined as 1 if the correlation value is greater than 0, and 0 otherwise.

한편, UWB의 특성상 하나의 비트값를 전송하기 위해 프레임을 Ns 개 반복하여 전송하고, 신호상관부(200)는 수신신호를 프레임 단위로 처리하므로, 각 비트 당 Ns 개의 상관도 값을 계산한다. 즉, 경판정부(230)는 각각의 비트값에 대해 신호상관부(330)로부터 Ns개의 상관도 값을 제공받는다. 따라서, 경판정부(230)는 상기 Ns개의 상관도 값을 평균한 결과에 기초하여 경판정(hard decision)함이 바람직하다.On the other hand, in order to transmit one bit value due to the characteristics of the UWB, Ns frames are repeatedly transmitted, and the signal correlation unit 200 processes the received signal in units of frames, thereby calculating Ns correlation values for each bit. That is, the hard decision unit 230 receives Ns correlation values from the signal correlation unit 330 for each bit value. Therefore, the hard decision unit 230 preferably performs a hard decision based on a result of averaging the Ns correlation values.

P/S부(240)는 경판정부(230)에서 판정한 비트값들을 병렬로 입력받고, 일련의 비트 열로 출력한다.The P / S unit 240 receives the bit values determined by the hard decision unit 230 in parallel and outputs them in a series of bit strings.

도 2는 8-ary신호 전송시 본 발명의 일실시예에 따른 송신 장치(100)의 동작을 나타내는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating an operation of the transmitting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention during 8-ary signal transmission.

데이터 비트 열이

Figure 112005026306815-pat00033
가 있을 때 현재 전송할 데이터 비 트가
Figure 112005026306815-pat00034
일 때의 예를 든다. S/P부(110)의 출력은
Figure 112005026306815-pat00035
이 되며, 상기 값들은 이진위상신호 생성부(120)를 통해
Figure 112005026306815-pat00036
로 변환된다. Data bit columns
Figure 112005026306815-pat00033
When present, the data bit to be sent
Figure 112005026306815-pat00034
Give an example when The output of the S / P unit 110
Figure 112005026306815-pat00035
The values are obtained through the binary phase signal generator 120.
Figure 112005026306815-pat00036
Is converted to.

한편, 송신펄스 생성부(130)는 3개의 기저펄스인

Figure 112005026306815-pat00037
를 생성하여, 상기 기저펄스들을 시간도약값
Figure 112005026306815-pat00038
만큼 타임 쉬프트시킨다. 상기 타임 쉬프트된 펄스는 상기 이진위상신호 각각과 곱해지며 합산기(140)를 통해 하나의 신호로 출력되어 UWB 채널상에 놓이게 된다.Meanwhile, the transmission pulse generator 130 has three base pulses
Figure 112005026306815-pat00037
To generate the time pulses
Figure 112005026306815-pat00038
Time shift by. The time shifted pulse is multiplied by each of the binary phase signals and output as a signal through the summer 140 to be placed on the UWB channel.

도 3은 8-ary신호 전송시 본 발명의 일실시예에 따른 수신 장치(200)의 동작을 나타내는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating an operation of the receiving apparatus 200 according to an embodiment of the present invention during 8-ary signal transmission.

수신된 신호를 3개의 템플릿 파형과 각각 곱한 후 프레임시간동안 적분을 함으로써 3개의 상관도값이 얻어진다. 한편, 하나의 데이터 비트에 대해 Ns개의 상관도값이 얻어지므로 상기 상관도 값들을 평균하여 비트 값을 판정한다. Three correlation values are obtained by multiplying the received signal by three template waveforms and integrating for the frame time. Meanwhile, since Ns correlation values are obtained for one data bit, the correlation values are averaged to determine a bit value.

경판정부(230)로부터 병렬 출력된 3개의 비트값들은 P/S부(240)를 통해 일련의 데이터 비트 열의 일부로 출력된다.The three bit values output in parallel from the hard decision unit 230 are output as part of a series of data bit streams through the P / S unit 240.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초광대역 통신 장치 및 방법의 흐름을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating the flow of an ultra-wideband communication apparatus and method according to an embodiment of the present invention.

먼저 전송할 데이터 비트는 이진위상신호 생성부(120)를 통해 이진위상신호로 변환된다(400단계).First, the data bits to be transmitted are converted into binary phase signals through the binary phase signal generator 120 (step 400).

N 개의 기저펄스를 생성한 후 시간도약시킨다(410단계). 시간도약 및 기저펄스 생성방법은 전술한 바와 같다.After generating N base pulses, time leaps (step 410). The time jump and the method of generating the base pulse are as described above.

상기 시간도약된 상기 N개의 기저펄스와 상기 이진위상신호가 승산된 N 개의 펄스가 송신펄스 생성부(130)로부터 출력된다(420단계). The N pulses multiplied by the time-bound N base pulses and the binary phase signal are output from the transmission pulse generator 130 (step 420).

한편, 이진 위상 신호 변환 단계, 기저펄스 발생 과정 및 시간도약 과정, 승산 과정은 상기의 순서에 한하지 않음은 물론이다.On the other hand, the binary phase signal conversion step, the base pulse generation process, time hopping process, multiplication process is not limited to the above order, of course.

승산된 N 개의 송신펄스는 합산기(140)를 통해 합산되어 송신기(150)를 통하여 초광대역 채널상에 놓여지게 된다(430단계).The multiplied N transmit pulses are summed through the summer 140 and placed on the ultra-wideband channel through the transmitter 150 (step 430).

상기 초광대역 채널상에 놓여진 신호는 수신장치(200)의 수신기(210)를 통하여 수신되며, 수신된 신호는 신호상관부(220)를 통해 시간도약된 N 개의 기저펄스와 상관되어 N 개의 상관도가 얻어진다(440단계). 상관도를 얻는 방법은 전술한 바와 같다.The signal placed on the ultra-wideband channel is received through the receiver 210 of the receiver 200, and the received signal is correlated with N base pulses time-bound through the signal correlator 220, and thus N correlations. Is obtained (step 440). The method of obtaining the correlation is as described above.

상기 주어진 상관도로부터 경판정부(230)를 통해 각각의 비트 값이 판정된다(450단계). 판정 방법은 전술한 바와 같다.Each bit value is determined through the hard decision unit 230 from the given correlation (step 450). The determination method is as described above.

이러한 본원 발명인 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.Such a method and apparatus of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but these are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

본 발명에 의하면, 송신펄스의 형태와 폭이 일정하고, 수신시 상관기에 사용되는 템플릿 파형의 개수가 줄어들어 수신기의 구조가 간단한 초광대역 통신시스템을 구현할 수 있다.According to the present invention, it is possible to implement an ultra-wideband communication system in which the shape and width of a transmission pulse are constant and the number of template waveforms used in the correlator when receiving is reduced, thereby simplifying the structure of the receiver.

Claims (6)

전송할 데이터 비트로부터 변환된 이진위상신호를 시간도약된 N 개의 직교기저펄스와 승산하여 N 개의 송신펄스를 생성하는 송신펄스 생성부; 및A transmission pulse generator for generating N transmission pulses by multiplying the binary phase signal converted from the data bits to be transmitted by the N orthogonal base pulses which are time-hopped; And 상기 송신 펄스 생성부로부터 입력받은 상기 N 개의 송신 펄스를 합산하는 합산기를 포함함을 특징으로 하는 초광대역 송신 장치.And an adder configured to add the N transmit pulses received from the transmit pulse generator. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 직교기저펄스는 다음의 수학식에서 The orthogonal low pulse is expressed by the following equation
Figure 112007000493984-pat00045
Figure 112007000493984-pat00045
n에 각기 다른 자연수를 상기 N 개 만큼 대입하여 얻거나, 상기 대입하여 얻어진 N 개의 직교기저펄스를 선형결합하여 얻어짐을 특징으로 하는 초광대역 송신 장치.and n obtained by substituting the number of different natural numbers into n, or by linearly combining the N orthogonal low pulses obtained by the substitution.
수신된 신호를 시간도약된 N 개의 직교기저펄스와 상관시켜 N 개의 상관도를 계산하는 신호 상관부; 및A signal correlator for correlating the received signal with the time-hopped N orthogonal low pulses to calculate N correlations; And 상기 신호 상관부로부터 입력받은 상관도에 근거하여 각각의 비트 값을 판정하는 경판정부를 포함하고,And a hard decision unit determining each bit value based on a correlation degree received from the signal correlation unit. 상기 수신된 신호는, 송신단이 이진위상신호를 시간도약된 N개의 상기 직교기저펄스와 승산하여 생성된 N개의 송신펄스를 합하여 송신함에 따라 수신되는 신호인 것을 특징으로 하는 초광대역 수신 장치.And the received signal is a signal that is received as a transmitter transmits a sum of N transmission pulses generated by multiplying a binary phase signal with N orthogonal low pulses time-bound. 전송할 데이터 비트를 이진위상신호로 변환하는 단계;Converting the data bits to be transmitted into binary phase signals; N 개의 직교기저펄스를 발생시켜 시간도약시키는 단계;Generating N orthogonal low pulses to time-lapse; 상기 시간도약된 상기 N개의 직교기저펄스와 상기 이진위상신호를 승산하는 단계; 및Multiplying the time-bound N orthogonal low pulses by the binary phase signal; And 상기 승산된 N 개의 펄스를 합산하여 송신하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 초광대역 송신 방법.And summing and transmitting the multiplied N pulses. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 직교기저펄스는 다음의 수학식에서 The orthogonal low pulse is expressed by the following equation
Figure 112007000493984-pat00046
Figure 112007000493984-pat00046
n에 각기 다른 자연수를 상기 N 개 만큼 대입하여 얻거나, 상기 대입하여 얻어진 N 개의 직교기저펄스를 선형결합하여 얻어짐을 특징으로 하는 초광대역 송신 방법.The method is obtained by substituting as many as N the number of different natural numbers into n or by linearly combining the N orthogonal low pulses obtained by the substitution.
수신된 신호를 시간도약된 N 개의 직교기저펄스와 상관시켜 N 개의 상관도를 계산하는 단계; 및Computing N correlations by correlating the received signals with N time-orthogonal basal pulses; And 상기 계산된 상관도에 근거하여 각각의 비트 값을 판정하는 단계를 포함하고,Determining each bit value based on the calculated correlation; 상기 수신된 신호는, 송신단이 이진위상신호를 시간도약된 N개의 상기 직교기저펄스와 승산하여 생성된 N개의 송신펄스를 합하여 송신함에 따라 수신되는 신호인 것을 특징으로 하는 초광대역 수신 방법.The received signal is an ultra-wideband reception method, characterized in that the signal is received as the transmitter transmits the sum of the N transmission pulses generated by multiplying the binary phase signal by the N times orthogonal basal pulses.
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