KR100740702B1 - 시변조 ｕｗｂ 신호의 직선 경로 신호 검출방법 및 그 장치 - Google Patents

시변조 ｕｗｂ 신호의 직선 경로 신호 검출방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

시변조(time-modulated)된 UWB 신호의 직선 경로 신호를, 샘플링 및 후처리 과정을 통해 검출함으로써 목적물의 위치를 측정하기 위한 직선 경로 신호 검출방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명에 따라, 다중경로환경에서 수신된 측정신호로부터 직선경로 신호를 검출하는 방법에 있어서, (a) 상기 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시작에서 상기 측정신호를 샘플링하는 단계; (b) 소정의 시간 간격으로 연속적으로 측정신호가 더 수신되면, 그 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 (a) 단계의 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 상기 소정의 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 상기 연속적으로 수신된 측정신호들을 순차적으로 샘플링하는 단계; (c) 상기 샘플링된 값들에 대응되는 시간중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을, 상기 해석된 데이터 성분을 사용하여 조정하여 직선 경로 신호로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 데이터 통신 및 위치추정을 위해 별도의 신호 블록을 사용할 필요 없이, 시변조된 UWB 신호를 수신하여 샘플링 및 후처리를 함으로써 직선경로 신호를 검출할 수 있다.

Description

시변조 ＵＷＢ 신호의 직선 경로 신호 검출방법 및 그 장치{Method and apparatus for detecting direct path signal in the presence of multipath in time-modulated UWB propagation}
도 1은 다중 경로 채널을 통해 수신된 UWB 신호 파형의 일예를 도시한 도면,
도 2는 상관(correlation)과 문턱값 검출(threshold detection)을 이용하여 직선 경로 신호를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면,
도 3은 펄스 위치 변조(PPM) 방식을 설명하기 위한 참조도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임펄스 신호 수신기의 블록도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직선 경로 신호 검출 방법의 흐름도이다.
본 발명은 위치추정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시변조(time-modulated)된 UWB 신호의 직선 경로 신호를, 샘플링 및 후처리 과정을 통해 검출함으로써 목적물의 위치를 측정하기 위한 직선 경로 신호 검출방법 및 그 장치에 관한 것이다.
항해중인 선박이나 항공기의 위치 또는 방향을 결정하거나 장애물을 탐지하기 위한 목적외의 무선 측위를 일컫는 무선표정(radio-location) 기술에서는 여러 가지 무선 주파수 대역의 신호를 이용할 수 있는데, 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System, GPS) 또는 이동통신 시스템 등에서는 협대역(narrow band) 채널을 이용한다. 이러한 협대역 채널을 이용하는 무선표정(radio-location) 시스템에서는 대개 위치추정을 위한 측정신호의 도착시간(Time of Arrival, ToA) 또는 측정신호의 도착시간차(Time Difference of Arrival, TDoA)를 이용하여 위치를 추정한다.
도착시간(ToA)를 이용하는 방식은 그 위치를 파악하고자 하는 목적물에서 기지국으로 측정신호를 송신하고 이를 기지국에서 수신하여 목적물과 기지국 사이에 측정신호의 전달 시간을 측정하여 거리를 추정하는 방식이다. 즉, 복수개의 기지국에서 측정한 여러 개의 측정값으로부터 각 기지국을 중심으로 한 원들이 생기게 되고 목적물은 이 원들의 교점에 놓이게 되므로 그 위치를 파악할 수 있다. 반면에, 도착시간차(TDoA)를 이용한 방식은 서로 다른 곳에서 송신한 측정신호의 도달 시간차를 이용하여 위치를 결정한다. 즉, 두 기지국에서 목적물까지 거리의 차에 비례하는 신호 도달 시간차가 측정되고, 두 기지국에서 거리 차가 일정한 곳, 즉, 두 기지국을 초점으로 하는 쌍곡선 위에 목적물이 위치하게 되므로 그 위치를 파악할 수 있다.
이러한 방식은 수신된 측정신호의 도착시간에 관련된 타이밍 정보(timing information)에 기초하여 목적물의 거리와 위치를 추정하기 때문에 목적물의 위치 확인(positioning)을 위해서는, 먼저 측정신호의 도착시간을 정확히 알아내야 한다. 측정신호를 송신하는 송신기와 그 신호를 수신하는 수신기 사이의 직선 경로에 장애물이 존재하지 않는 경우에는 측정신호의 도착시간에 관련된 타이밍 정보(timing information)를 정확히 알아내는 것이 비교적 용이하므로 종래의 협대역 신호를 이용할 수 있다. 그러나, 송신기와 수신기 사이의 직선 경로에 장애물이 존재하는 환경(shadowed environment)이나 실내 환경과 같이 복잡한 다중 경로가 존재하는 환경에서는 직선 경로 신호의 검출이 매우 어려우므로 협대역 주파수를 이용한 위치 인식이 불가능하거나 그 정확도가 현저히 떨어지게 된다.
이렇게 다중 경로가 존재하는 환경에서 직선 경로 신호를 검출하는 것이 어려운 것은 측정에 사용되는 신호, 예를 들어 RF 신호의 시간 해상도(time resolution)에 한계가 있기 때문이다. 시간 해상도(time resolution)란 측정신호를 수신하는 수신기에서 서로 다른 차등 경로 길이(differential path length)를 갖는 다중 경로 신호들을 구분해낼 수 있는 정도를 의미하며 일반적으로 신호의 대역폭에 반비례한다. 즉, 높은 해상도를 갖기 위해서는 펄스의 폭이 작아야 한다. 또한, 시간 해상도에 따라 거리 해상도도 정해진다. 예를 들어 30cm의 거리 해상도를 가지기 위해서는 1ns의 시간차를 갖는 다중 경로 신호들을 구분할 수 있어야 하며, 이는 매우 넓은 대역폭을 갖는 신호를 측정신호로 사용할 때에만 가능하다. 따라서 기존의 협대역 통신 시스템을 실내 환경과 같은 복잡한 다중 경로 환경에 응용하는 것은 매우 어렵다.
초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 통신 시스템에서 사용하는 신호인 임펄스 신호의 폭은 일반적으로 1ns 이하의 폭이 매우 좁은 펄스로써, 신호의 대역폭이 매우 넓기 때문에 다중 경로 환경에서의 위치 인식 또는 거리 측정 시스템에서의 응용이 가능하며, 수십 cm 또는 수 cm의 오차 이내로 위치를 측정할 수 있다. 따라서, UWB 통신 시스템이 처음 등장한 이후로 UWB 시스템을 위치 인식 시스템으로 응용하는 것에 대하여 여러 가지 연구가 진행되었다.
이와 관련하여, 미국특허 등록번호 6,054,590(ultra-wideband geolocation system)은 여러 개의 임펄스 무선 노드(impulse radio node)에서의 TDoA 정보를 이용하여 무선단말의 위치를 추적하는 것에 대하여 개시하고 있다. 여기에서는 직선 경로 신호의 ToA 정보를 터널 다이오우드(tunnel diode)를 사용하여 검출하고 있다. 또한, 미국특허 등록번호 6,300,903에서는 임펄스를 이용한 위치 인식 시스템을 개시하고 있지만, 다중 경로 환경에서의 직선 경로 신호의 검출에 대해서는 구체적으로 개시하고 있지 않다.
한편 다음의 논문, UWB 통신에서의 직선 경로 신호의 검출 방식("Ranging in a dense multipath environment using an UWB radio link", Joon-Yong Lee and Robert A. Scholtz, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.20, no.9, pp.1677 - 1683, Dec. 2002)은 generalized maximum likelihood estimation을 이용하여 직선 경로 신호를 검출하는 것에 대하여 개시하고 있다. 이 방식은 UWB 신호가 시간 해상도(time resolution)가 매우 높다는 점을 이용한 것이다. 그러나 측정된 신호를 처리하기 위해서 오버 샘플링(over-sampling)된 채널 측정 데이터를 필요로 하기 때문에 측정시간이 매우 길어지고, 계산량도 많아 실제 위치측 정 시스템에 적용하기가 어렵다.
일반적으로 위치인식이나 거리추정의 목적으로 무선신호를 이용할 경우에는, 데이터를 전송하지 않거나, 데이터 블록과 구분된 프리앰블(preamble)을 사용하는 것이 보통이다. 왜냐하면, 임펄스 신호에 포함된 데이터 블록에는 변조과정에서 발생한 랜덤성분(randomness)이 존재하기 때문이다. 특히 펄스 위치 변조(Pulse Position Modulation, PPM)와 같이 신호의 시간지연을 이용하여 데이터를 인코딩하는 변조 방식을 사용하는 경우에는, 데이터 값이 '0' 인가 '1'인가에 따라서 신호의 도착시간이 기준시간에서 다소 달라지기 때문에, 신호의 정확한 도착시간을 추정하기가 어려워 거리를 추정하는 것이 어렵게 된다.
그러나 이와 같이, 거리정보의 추출과 데이터의 전송을 위해 별도의 신호 블록을 만들면, UWB 신호의 전송 효율성이 떨어질 뿐만 아니라, 지속적으로 거리정보를 갱신하는 것이 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복잡한 다중 경로와 부가적인 백색 가우시안 잡음(additive white gaussian noise, AWGN)이 존재하는 환경에서, 변조된 데이터 블록에서 거리추정 또는 위치추정을 위한 시간 정보를 추출함으로써, 시변조된 UWB 신호로부터 직선경로 신호를 검출하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, 다중경로환경에서 수신된 측정신호들로부터 직선경로 신호를 검출하는 방법에 있어서, (a) 상기 측정신호들 중 하나의 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 하나의 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시간에서 상기 측정신호를 샘플링하는 단계; (b) 상기 측정신호 이후에 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신된 측정신호들에 대해서, 상기 수신된 측정신호들에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 (a) 단계의 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 상기 소정의 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 상기 연속적으로 수신된 측정신호들을 순차적으로 샘플링하는 단계; (c) 상기 샘플링된 값들에 대응되는 시간중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을, 상기 해석된 데이터 성분을 사용하여 조정하여 직선 경로 신호로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출방법에 의해 달성된다.
상기 (c) 단계에서, 상기 해석된 데이터 성분의 값에 따라 정해지는, 기준 시간에 대한 시간차를, 상기 추정된 도달시간에 반영하여 조정하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 측정신호는 시변조된 UWB 신호 또는, 펄스 위치 변조된 UWB 신호인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 기술적 과제는 다중경로환경에서 수신된 측정신호들로부터 직선경로 신호를 검출하는 장치에 있어서, 상기 측정신호들 중 하나의 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 하나의 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시간에서 상기 측정신호를 샘플링하는 제1상관부; 상기 측정신호 이후에 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신된 측정신호들에 대해서, 상기 수신된 측정신호들에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 상기 소정의 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 상기 연속적으로 수신된 측정신호들을 순차적으로 샘플링하는 제2상관부; 및 상기 샘플링된 값들에 대응되는 시간중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을 직선 경로 도달 시간으로 추정하고, 상기 추정된 도달시간을 상기 해석된 데이터 성분을 사용하여 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출장치에 의해서도 달성된다.
상기 제어부는, 상기 해석된 데이터 성분의 값에 따라 정해지는, 기준 시간에 대한 시간차를, 상기 추정된 도달시간에 반영하여 조정하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 직선경로 추정을 위해 사용하는 임펄스 신호가 전송되는 채널 환경은, 송수신기간에 복수개의 경로가 존재하는 다중경로(multipath) 환경이다. 이러한 환경에서 한 개의 UWB 펄스를 송신할 때, 수신부에서 수신된 신호는 다음 수학식 1에 따라 표현될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112005008444470-pat00001
여기서 y(t) 는 수신부에서 수신된 신호를 나타내고, w(t) 는 수신부에서 사용되는 상관기(correlator)의 템플릿(template) 신호를 나타낸다. 템플릿 신호는 수신 신호와 유사한 펄스열의 신호로써, 수신된 신호와의 상관도(correlation)를 계산하기 위해 사용되는 신호이다. 템플릿 신호는 가우시안(Gaussian) 함수의 5차 미분, raised-cosine 함수 등 여러 가지가 될 수 있으며, 수신부에서 수신된 펄스의 모양에 따라 결정된다.
그리고 ad는 직선경로 신호의 크기를 나타내고, τd는 시간지연(time delay)을 나타낸다. 그리고, ai는 i 번째 다중경로 신호의 크기를 나타내며, τi는 i 번째 다중경로 신호의 시간지연을 나타낸다. 수학식 1에서 채널에 존재하는 잡음성분은 무시하였으며 다중경로의 총수는 L 이라고 가정하였다.
도 1은 다중 경로 채널을 통해 수신된 UWB 신호 파형의 일예를 도시한 도면이다.
즉, 한 개의 UWB 펄스를 송신하였을 때 다중경로 채널을 통과하여 수신된 신호의 파형을 도시한 도면이다. 복수개의 수신 신호 중에서 가장 먼저 도착하는 신호가 직선경로 신호이다.
도착시간(ToA) 또는 도착시간차(TDoA)를 이용하여, 무선 노드의 위치와 거리를 알아내는, 시간에 기초한 위치 추정 및 거리 추정 방식(time-based positioning / ranging)에서는, 송신기와 수신기간의 거리 정보는 직선경로 신호의 시간지연정보로부터 추출되므로, 수신된 신호 y(t)로부터 τd의 값을 정확히 측정하는 것이 필요하다. 상관기를 사용하는 동기식 수신기를 사용한다고 가정할 때, 상관기의 출력 Ryw(t)는 매치드 필터(matched filter) 등가모델을 사용하여 다음 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112005008444470-pat00002
여기서 Rw(t) 는 w(t)의 자기상관함수로 다음 수학식 3에 따라 정의된다.
[수학식 3]
Figure 112005008444470-pat00003
이때, 상관기의 출력에 문턱값 검출(threshold detection) 방식을 적용하여 τd의 값을 추정할 수 있다. 즉, 상관기의 출력이 소정의 문턱값(threshold)을 처음 초과하는 시간을 τd의 값으로 추정한다.
도 2는 상관(correlation)과 문턱값 검출(threshold detection)을 이용하여 직선 경로 신호를 검출하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상관기의 출력의 절대값이 문턱값(210)을 처음 초과하는 시간을 측정하여 그 때의 시간(220)을, 직선 경로 신호가 도착하는 시간으로 추정한다.
이러한 방법에 따라 직선경로 신호의 시간지연을 측정하기 위해서는, 수신부는 고속의 샘플러(sampler)를 구비하여야 한다. 즉, UWB 신호는 광대역 신호이기 때문에, 이를 샘플링하기 위해서는 샘플링 주파수가 매우 높은 샘플러가 필요하다. 예를 들어, 1ns 단위까지 시간지연을 정확하게 측정하기 위해서는, 최소 1GHz의 샘플링 주파수를 갖는 샘플러가 필요하며, 따라서 수신부가 복잡해지고 구현 비용이 높아진다.
따라서, 본 발명에서는 한개의 UWB 펄스를 송신하고, 수신부에서 수신된 신호를 음의 방향으로 샘플링하여 τd를 추정하는 것이 아니라, 여러개의 펄스를 정해진 시간간격으로 순차적으로 수신하여, 각 펄스에 대하여 샘플링을 수행하고 이를 조합하여 τd를 추정하기 때문에, 저속의 샘플링 주파수를 갖는 샘플러로도 구현할 수 있다.
임펄스 신호의 다중접속(multiple access) 방식과 변복조 방식으로 널리 사용되는 것이 타임 홉핑 CDMA(Time-hopping CDMA) 방식과 펄스 위치 변조(PPM)이다. 타임 홉핑 방식은 사용자에게 부여된 고유 코드에 따라 전송 신호의 시간 지연을 제어하여 송수신하는 방식이고, 펄스 위치 변조(PPM) 방식은 전송 신호의 이진값(binary data)에 따라 시간차를 부가하여 송수신하는 방식이다. 즉 펄스 위치 변조(PPM) 방식은, 0의 값의 신호와 1의 값의 신호간에 소정의 디더 타임(dither time)만큼의 시간차를 부가하여 변조하는 방식이다.
도 3은 펄스 위치 변조(PPM) 방식을 설명하기 위한 참조도이다.
도 3을 참조하면, 전송되는 데이터가 0일 경우와 1일 경우, 디더 타임(dither time) δ만큼의 상대적인 시간 지연(time delay)을 부여하여 0과 1의 데이 터를 구분함을 알 수 있다.
이렇게 타입 홉핑 CDMA 방식 또는 펄스 위치 변조(PPM) 방식에 따라 변조되어 전송된 UWB 신호는 다음 수학식 4에 따라 표현된다.
[수학식 4]
Figure 112005008444470-pat00004
여기서, s(t)는 송신된 UWB 신호를 나타내며, Tf는 프레임 타임(frame time)으로써, UWB 신호의 송신 주기를 나타낸다. Tc는 칩 타임(chip time)을 나타내고, cj는 사용자에게 부여된 타임 홉핑(time-hopping) 코드를 나타내며, 일반적으로 슈도 랜덤(pseudo-random, PN) 시퀀스가 사용된다. δ는 펄스 위치 변조(PPM)에서 사용되는 디더 타임(dither time)을 나타낸다. 그리고, dj는 j 번째 비트의 이진값이며 0 또는 1의 값을 갖는다. 이때, 다중경로 채널을 통과하여 수신된 신호는 다음 수학식 5에 따라 표현된다.
[수학식 5]
Figure 112005008444470-pat00005
여기서, y(t)는 상술한 수학식 1에서 이미 정의하였다.
수학식 5의 신호 z(t)가 상관기를 통과하면, 그 출력은 다음 수학식 6에 나 타낸 바와 같이 표현된다.
[수학식 6]
Figure 112005008444470-pat00006
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임펄스 신호 수신기의 블록도이다.
임펄스 신호 수신기는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 430), 제1상관부(correlator #1, 410), 제2상관부(correlator #2, 420), 제1지연부(440), 제2지연부(450), 제어부(460), AD 변환부(ADC)(470a, 470b) 및 클럭(480)을 구비한다. 제1상관부(410)와 제2상관부(420)를 포함하여 상관기라고 하고, 제1지연부(440), 제2지연부(450) 및 제어부(460)를 포함하여 중앙 제어부라고 한다.
수신기에서 수신된 신호 z(t) 는 저잡음 증폭기(430)를 통과하여 제1상관부(410) 및 제2상관부(420)로 입력된다. 제1상관부(410)는 수신된 신호의 특정경로 신호성분에 락(lock)을 걸어 추적(tracking)을 수행한다. 또한 제1상관부(410)는 펄스 위치 변조(PPM)된 신호의 데이터값을 복조한다. 제2상관부(420)는 매 펄스를 수신할 때마다 제1상관부(410)의 락 위치(lock point)를 기준으로 음의 방향으로 시간 지연을 제어하면서 한 개씩의 샘플을 취한다. 이때, 제1상관부(410)와 제2상관부(420)의 상대적 시간지연은 제어부(460)에 의해 제어되고, 제1지연부(440)와 제2지연부(450)는 제1상관부(410)와 제2상관부(420)의 지연시간값을 제어부(460)의 지시에 따라 조정하여 출력한다. 제2상관부(420)가 n 번째 신호에서의 락 위치(lock point)로부터 음의 방향으로 αn 만큼의 시간지연으로 샘플링을 수행한다고 하면, 제2상관부(420)에 의해 취해진 샘플들은 다음 수학식 7과 수학식 8에 따라 표현될 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112005008444470-pat00007
즉, 샘플들의 벡터
Figure 112005008444470-pat00008
는 복수개의 UWB 신호에서 샘플링된 값들로 구성된다.
[수학식 8]
Figure 112005008444470-pat00009
여기서 심벌간 간섭(inter-symbol interference)은 무시하였다. 수학식 8에서 나타난 바와 같이 n 번째 샘플의 락 위치(lock point)인 τlock으로부터의 상대적 시간지연(relative time delay)은 음의 방향으로 αn + δdn이 된다. 따라서, 상술한 문턱값 검출 방법에 따라 τd를 추정하기 위해서는 δdn만큼의 시간지연을 보상하는 후처리과정이 필요하며, 이를 위해 dn 정보를 필요로 한다. 그러나, 수신부에서는 n 번째 데이터인 dn의 값을 알 수 없으므로, 제1상관부에 의해 복조된 값으 로 이를 추정하며
Figure 112005008444470-pat00010
이라 표기한다. 제1상관부는 UWB 신호의 데이터 블록을 해석하여 UWB 신호값을 해석한다.
다음 수학식 9는, 전술한 방식에 의한 τd의 추정을 위한 후처리방식을 수식으로 표현한 것이다. 후처리 과정은 제어부(460)에서 수행된다.
[수학식 9]
Figure 112005008444470-pat00011
Figure 112005008444470-pat00012
는, τd의 추정값을 의미하며, Aθ는 다음 수학식 10을 만족하는 집합으로 정의된다.
[수학식 10]
Figure 112005008444470-pat00013
즉, 집합 Aθ는 제2상관부에 의해 취해진 샘플들 중 문턱값 θ를 초과하는 인덱스들의 집합을 나타낸다. 수학식 9와 수학식 10에 의해 추정값
Figure 112005008444470-pat00014
는, 복수개의 임펄스 신호에서 샘플링된 값의 절대값이 문턱값 θ를 초과하는 샘플들에 대한
Figure 112005008444470-pat00015
값들 중의 최대값으로 추정된다. 상술한 직선 경로 신호 검출과정을 정리하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직선 경로 신호 검출 방법의 흐름도이다.
UWB 대역의 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시작을 락(lock)을 걸어, 그 시간에서의 측정신호를 샘플링한다(S510). 그리고, 일정한 시간 간격으로 연속적으로 측정신호가 더 수신되면, 그 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 락을 건 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 측정신호의 수신 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 측정신호들을 순차적으로 샘플링한다(S520).
이때, 해석된 데이터 성분의 값에 따라 샘플을 취한 시간과 락을 건 도착시간과의 상대적인 시간차를 조정한다. 즉, UWB 신호는 그 데이터 값이 '0' 또는 '1'인가에 따라서 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 그 기준시간이 delta 만큼 이동하므로, 정확한 시간을 알기 위해서는 UWB 신호의 데이터 값에 따라, 샘플을 취한 시간과 락을 건 도착시간과의 상대적 시간차가 보상될 필요가 있다. 그리고 이렇게 샘플링된 값들에 대응되는, 상기 조정과정을 거친 시간들 중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을 직선 경로 도달 시간으로 추정한다(S530).
한편, 전술한 직선 경로 신호 검출 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 직선 경로 신호 검출 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 데이터 통신 및 위치추정을 위해 별도의 신호 블록을 사용할 필요 없이, 시변조된 UWB 신호를 수신하여 샘플링 및 후처리를 함으로써 직선경로 신호를 검출할 수 있다. 또한, 직선경로 신호를 검출하기 위한 수신부에서의 샘플링을 복수개의 펄스에 대해 수행함으로써, 저가의 저속 샘플러를 사용하여 수신기를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 다중경로환경에서 수신된 측정신호들로부터 직선경로 신호를 검출하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 측정신호들 중 하나의 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 하나의 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시간에서 상기 측정신호를 샘플링하는 단계;
    (b) 상기 측정신호 이후에 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신된 측정신호들에 대해서, 상기 수신된 측정신호들에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 (a) 단계의 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 상기 소정의 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 상기 연속적으로 수신된 측정신호들을 순차적으로 샘플링하는 단계;
    (c) 상기 샘플링된 값들에 대응되는 시간중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을, 상기 해석된 데이터 성분을 사용하여 조정하여 직선 경로 신호로 추정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계에서
    상기 해석된 데이터 성분의 값에 따라 정해지는, 기준 시간에 대한 시간차를, 상기 추정된 도달시간에 반영하여 조정하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 측정신호는 시변조된 UWB 신호 또는 펄스 위치 변조된 UWB 신호인 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출방법.
  4. 다중경로환경에서 수신된 측정신호들로부터 직선경로 신호를 검출하는 장치에 있어서,
    상기 측정신호들 중 하나의 측정신호에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 하나의 측정신호에 포함된 임의의 경로 신호의 도착시간에서 상기 측정신호를 샘플링하는 제1상관부;
    상기 측정신호 이후에 소정의 시간 간격으로 연속적으로 수신된 측정신호들에 대해서, 상기 수신된 측정신호들에 포함된 데이터 성분을 해석하고, 상기 도착시간을 기준으로 음의 시간 방향으로 상기 소정의 시간 간격만큼을 줄여 가면서, 상기 연속적으로 수신된 측정신호들을 순차적으로 샘플링하는 제2상관부; 및
    상기 샘플링된 값들에 대응되는 시간중에서, 샘플링 값이 소정의 문턱값을 처음으로 초과하는 때의 시간을 직선 경로 도달 시간으로 추정하고, 상기 추정된 도달시간을 상기 해석된 데이터 성분을 사용하여 조정하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 해석된 데이터 성분의 값에 따라 정해지는, 기준 시간에 대한 시간차를, 상기 추정된 도달시간에 반영하여 조정하는 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 측정신호는 시변조된 UWB 신호 또는 펄스 위치 변조된 UWB 신호인 것을 특징으로 하는 직선경로 신호 검출장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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