KR100937602B1

KR100937602B1 - 인체 통신 시스템 및 그것의 통신 방법

Info

Publication number: KR100937602B1
Application number: KR1020070129774A
Authority: KR
Inventors: 박기혁; 임인기; 강성원; 박형일; 형창희; 황정환; 김진경; 박덕근; 강태욱; 김성은; 김정범; 김경수
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2010-01-20
Also published as: KR20090062486A; WO2009075420A1; US8467431B2; US20100272156A1

Abstract

본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 의사잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블을 포함하는 프레임을 상기 인체로 전송하는 송신부, 그리고 상기 인체로부터 상기 프레임을 수신하여 맨체스터 디코딩하고, 상기 디코딩 결과 및 상기 의사잡음 코드의 상호 상관을 수행하고, 그리고 상기 상호 상관 결과를 근거로 하여 프레임 동기를 수행하는 수신부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 클럭 및 데이터 복원 동작 성능이 향상된다. 본 발명은 계산량을 줄인 효율적인 프레임 동기 방식을 제공한다.

Description

인체 통신 시스템 및 그것의 통신 방법{HUMAN BODY COMMUNICATION SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 인체를 채널로 사용하는 인체 통신 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[과제관리번호 : 2006-S-072-02, 과제명 : 인체통신 컨트롤러 SoC]

인체 통신은 전도성을 갖는 인체를 통신 채널로 이용한다. 데이터는 인체의 한 부분에 연결된 송신기를 이용하여 송신된다. 송신된 데이터는 인체의 다른 부분에 연결된 또는 인체의 외부에 있는 수신기를 이용하여 복원된다. 인체 통신을 이용하면, 휴대 기기들 사이의 통신 또는 고정된 기기와 사용자 사이의 통신이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다. 예를 들면, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대용 컴퓨터, 디지털 카메라, MP3 플레이어 그리고 휴대폰 사이의 통신이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다. 프린터, 신용 카드 결재, TV 수신, 출입 시스템, 또는 교통 수단 탑승 시의 요금 결제 등이 사용자의 접촉을 통해 수행될 수 있다.

공기가 전파를 등방성으로 전달하는 반면, 인체는 전파를 이방성으로 전달한다. 따라서, 인체의 임의의 위치에 존재하는 수신기는 송신기로부터 정확한 전파를 전달받기 어렵다. 인체를 통해 전달되는 전파는 공기를 통해 전달되는 전파보다 많은 에너지를 손실한다. 인체는 전도성을 가지므로, 인체는 주변 환경으로부터 간섭 신호를 전달받기 쉽다.

본 발명의 목적은 클럭 및 데이터의 복원 동작 성능을 향상시킨 인체 통신 시스템을 제공하는 데에 있다. 본 발명의 다른 목적은 계산량을 감소하여 효율적이고 안정적인 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 의사잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블을 포함하는 프레임을 상기 인체로 전송하는 송신부; 그리고 상기 인체로부터 상기 프레임을 수신하여 맨체스터 디코딩하고, 상기 디코딩 결과 및 상기 의사잡음 코드의 상호 상관을 수행하고, 그리고 상기 상호 상관 결과를 근거로 하여 프레임 동기를 수행하는 수신부를 포함한다.

실시 예로서, 상기 수신부는 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행한다. 상기 수신부는 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하였지만 상기 상호 상관 결과가 음의 값을 나타내는 경우, 상기 프레임이 한 칩 지연된 시점에서 상기 프레임 동기를 수행한다. 상기 수신부는 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행한다.

실시 예로서, 상기 수신부는 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행한다. 상기 수신부는 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 목표 값에 도달하면 상기 프 레임 동기를 수행한다. 상기 수신부는 상기 프레임의 헤더 및 데이터를 대역 확산 복조한다.

실시 예로서, 상기 수신부는 상기 인체로부터 전달된 상기 프레임의 신호 크기를 증폭 또는 감쇄하여 일정하게 유지하는 자동 이득 제어기; 상기 자동 이득 제어기로부터 전달된 상기 프레임으로부터 클럭을 복원하고, 상기 클럭을 이용하여 상기 프레임의 데이터를 복원하는 클럭 및 데이터 복원부; 상기 데이터가 복원된 프레임에 대해 프레임 동기를 수행하는 프레임 동기부; 상기 프레임 동기가 수행된 프레임의 헤더 및 데이터를 복조하는 복조기; 및 상기 복조된 헤더 및 데이터에 대해 채널 오류 정정 부호화를 수행하는 채널 디코더를 포함한다. 상기 수신부는 상기 인체에 의한 프레임 왜곡을 보상하고, 상기 왜곡이 보상된 프레임을 상기 자동 이득 제어기로 전달하는 등화 필터를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 송신부는 상기 프레임의 헤더 및 데이터를 대역 확산 변조한다. 상기 송신부는 채널 오류 정정 부호화를 수행하는 채널 인코더를 포함한다.

본 발명에 따른 인체 통신 방법은 의사잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블을 포함하는 프레임을 상기 인체로 송신하는 단계; 상기 인체로부터 상기 프레임을 수신하여 맨체스터 디코딩을 수행하는 단계; 상기 디코딩 결과 및 상기 의사잡음 코드의 상호 상관을 수행하는 단계; 그리고 상기 상호 상관 결과를 근거로 하여 프레임 동기를 수행한다.

실시 예로서, 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하면 상기 프 레임 동기가 수행된다. 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하였지만 상기 상호 상관 결과가 음의 값을 나타내는 경우, 상기 프레임을 한 칩 지연시키고 상기 프레임이 한 칩 지연된 시점에서 상기 프레임 동기가 수행된다. 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행된다.

실시 예로서, 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행된다. 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행된다.

본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 프리엠블로 사용하여 클럭 및 데이터 복원 동작 성능을 향상시킨다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 디코딩된 프레임 및 의사 잡음 코드를 상호 상관 하고, 상관값에 따라 프레임 동기를 수행한다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 상관값의 차이를 이용하여 프레임 동기를 수행한다. 이때, 상호 상관에 관계되는 비트 수가 프리엠블의 비트 수의 반으로 감소하므로, 프레임 동기의 게산량이 감소된다.

본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 프리엠블로 사용한다. 따라서, 수신부의 클럭 및 데이터 복원 동작 성능이 향상된다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 디코딩된 프레임 및 의사 잡음 코드 를 상호 상관 하고, 상관값이 음수인 경우에도 프레임 동기를 수행한다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 양수인 상관값 및 음수인 상관값의 차이를 이용하여 프레임 동기를 수행한다. 따라서, 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 신호 대 잡음 비가 낮은 인체에서 적은 계산량으로 안정작인 프레임 동기를 수행한다.

이하에서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인체 통신 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 인체 통신 시스템은 채널로 이용되는 인체(200), 인체(200)의 한 부분에 연결된 송신부(100), 그리고 인체(200)의 다른 부분에 연결되거나 인체(200)의 외부에 있는 수신부(300)를 포함한다. 예를 들면, 송신부(100)는 인체의 한 부분에 연결되고, 수신부(300)은 가방 안에 존재할 수 있다. 송신부는 외부로부터 전달된 데이터를 변조하여 인체(200)로 송신한다. 인체(200)는 송신부(100)로부터 전달된 신호를 수신부(300)로 전달한다. 수신부(300)는 인체(200)로부터 전달된 신호를 복조하여 데이터를 복원한다. 복원된 데이터는 외부로 전달된다.

도 2는 도 1에 도시된 송신부(100)를 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 송신부(100)는 PN 부호기(110), 맨체스터 인코더(120), 채널 인코더(130), 변조기(140) 및 다중화기(150)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 송신부(100)는 별도의 클럭 발생기(미도시)를 포함한다. PN 부호기(110), 맨체스터 인코더(120), 채널 인코더(130), 변조기(140) 및 다중화기(150)는 클럭 발생 기에서 발생된 클럭에 응답하여 동작한다.

데이터를 송신할 때, PN 부호기(110)는 미리 설정된 의사 잡음 코드(PN 코드)를 발생한다. 의사 잡음 코드는 복수의 칩들로 구성된다. 의사 잡음 코드는 맨체스터 인코더(120)로 전달된다. 맨체스터 인코더(120)는 의사 잡음 코드를 맨체스터 인코딩한다. 맨체스터 인코더(120)는 신호가 전달되면, 전달된 신호 및 전달된 신호의 반전 신호를 출력한다. 예를 들면, 맨체스터 인코더(120)에 전달된 의사 잡음 코드가 "1"인 경우, 맨체스터 인코더(120)는 "10"을 출력한다. 맨체스터 인코더(120)에 전달된 의사 잡음 코드가 "0"인 경우, 맨체스터 인코더(120)는 "01"을 출력한다. 맨체스터 인코더(120)에 전달된 의사 잡음 코드가 "10"인 경우, 맨체스터 인코더(120)는 "1001"을 출력한다. 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드는 다중화기(150)에 전달된다.

채널 인코더(130)는 외부로부터 전달된 데이터에 대해 채널 오류 정정 부호화를 수행한다. 채널 인코더(130)는 채널 오류 정정 부호화가 수행된 데이터 및 헤더를 변조기(140)에 전달한다. 헤더는 데이터와 함께 외부로부터 전달될 수 있다. 헤더는 채널 인코더(130)에서 생성될 수 있다. 헤더는 채널 오류 정정 부호화가 수행된 방법 및 조건들에 대한 정보를 포함할 수 있다.

채널 인코더(130)는 오류 정정을 위한 패리티 비트들을 데이터에 추가하는 블록 부호화를 수행할 수 있다. 채널 인코더(130)는 전달된 데이터 및 이전에 전달된 데이터의 값에 따라 송신할 데이터를 결정하는 길쌈 부호화를 수행할 수 있다. 채널 인코더(130)는 송신될 데이터를 행 및 열로 구성된 블록 단위로 배열하고, 행 및 열을 전환하여 송신하는 인터리빙(interleaving)을 수행할 수 있다. 채널 인코더(130)는 데이터의 비화 특성을 향상하기 위해, 키(key)를 이용하여 데이터를 스크램블링할 수 있다.

변조기(140)는 채널 인코더(130)로부터 헤더 및 데이터를 전달받는다. 변조기(140)는 헤더 및 데이터를 대역 확산 변조한다. 변조기(140)는 대역 확산 변조를 위한 의사 잡음 코드를 발생하기 위한 PN 부호화기를 포함할 수 있다. 대역 확산 변조된 헤더 및 데이터는 다중화기(150)에 전달된다.

다중화기(150)는 맨체스터 인코더(120)로부터 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 전달받는다. 다중화기(150)는 변조기(140)로부터 대역 확산 변조된 헤더 및 데이터를 전달받는다. 다중화기(150)는 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 프리엠블로 이용하여 프레임을 형성한다. 즉, 다중화기(150)는 의사 잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블 및 대역 확산된 헤더 및 데이터를 이용하여 프레임을 형성한다. 다중화기(150)는 프레임을 인체(200, 도 1 참조)에 전달한다.

도 3은 도 2에 도시된 맨체스터 인코더(120)를 보여주는 회로도이다. 도 2 및 3을 참조하면, 본 발명에 따른 맨체스터 인코더(120)는 인버터(122), 스위치(124) 및 스위치 선택기(126)를 포함한다. PN 부호기(110)로부터 전달된 의사 잡음 코드는 스위치(124) 및 인버터(122)의 입력단에 전달된다. 인버터(122)의 출력단은 스위치(124)에 연결된다. 스위치(124)는 스위치 선택기(126)의 제어에 응답하여, PN 부호기(110)의 출력을 다중화기(150)의 입력에 연결하거나, PN 부호기(110)출력을 인버터(122)를 통해 다중화기(150)의 입력에 연결한다. 스위치 선택기(126)는 클럭 발생기(미도시)에서 발생된 클럭에 응답하여 스위치(124)를 제어한다. PN 부호기(110)로부터 하나의 칩이 전달될 때, 스위치(124)는 PN 부호기(110)와 다중화기(150)를 연결하고, 인버터(122)를 통해 PN 부호기(110)와 다중화기(150)를 연결한다. 도 3에 도시된 바와 같이, PN 부호기(110)로부터 전달된 의사 잡음 코드가 "10110"인 경우, 맨체스터 인코더(120)는 "1001101001"을 출력한다.

도 4는 도 2의 다중화기(150)에 의해 형성된 프레임을 보여주는 블록도이다. 도 2 내지 4를 참조하면, PN 부호기(110)는 미리 설정된 의사 잡음 코드를 발생한다. 맨체스터 인코더(120)는 PN 부호기(110)로부터 전달된 의사 잡음 코드를 맨체스터 인코딩한다. 의사 잡음 코드가 "10110"인 경우, 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드는 "1001101001"이다. 채널 인코더(130)는 외부로부터 데이터를 전달받는다. 채널 인코더(130)는 외부로부터 헤더를 더 전달받을 수 있다. 채널 인코더(130)는 데이터에 대해 채널 오류 정정 부호화를 수행한다. 변조기(140)는 채널 인코더(130)로부터 헤더 및 데이터를 전달받는다. 변조기(140)는 헤더 및 데이터를 대역 확산 변조한다. 다중화기(150)는 맨체스터 인코더(120)로부터 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 전달받아 프리엠블을 형성한다. 다중화기(150)는 프리엠블 및 변조기(140)로부터 전달된 헤더 및 데이터를 이용하여 프레임을 형성한다. 프레임은 인체(200, 도 1 참조)에 전달된다.

도 5는 도 1에 도시된 수신부(300)를 보여주는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 수신부(300)는 등화 필터(310), 자동 이득 제어기(320), 클럭 및 데이터 복원부(330), 프레임 동기부(340), 복조기(350), 및 채널 디코더(360)를 포함한다. 등화 필터(310)는 인체(200, 도 1 참조)로부터 프레임을 전달받는다. 등화 필터(310)는 인체(200)에 의해 발생된 프레임의 왜곡을 보상한다. 등화 필터(310)는 기저 대역의 외부 잡음들을 제거한다. 인체 채널을 통해 신호가 전달될 때, 신호에 인체 고유의 주파수 응답 특성에 따른 감쇄 및 위상 왜곡이 발생된다. 또한, 신호에 외부의 전자 및 전기 기기로부터 전달되는 잡음이 유입된다. 인체 고유의 주파수 응답 특성의 사람의 체형에 따른 변화는 크지 않다. 따라서, 인체의 주파수 응답 특성은 사람마다 동일한 것으로 이해될 수 있다. 등화 필터(310)는 인체의 주파수 응답 특성에 다른 왜곡을 보상하기 위한 필터 특성을 갖는다. 등화 필터(310)는 저역 통과 필터 특성을 가지므로, 기저 대역에 발생되는 외부 잡음 또한 제거될 수 있다. 자동 이득 제어기(320)는 등화 필터(310)로부터 프레임을 전달받는다. 자동 이득 제어기(320)는 프레임의 신호 크기를 증폭 또는 감쇄하여 프레임의 신호 크기를 일정하게 유지한다.

클럭 및 데이터 복원부(330)는 자동 이득 제어기(320)로부터 프레임을 전달받는다. 클럭 및 데이터 복원부(330)는 전달된 프레임으로부터 클럭을 복원한다. 클럭 및 데이터 복원부(330)는 복원된 클럭을 이용하여 프레임의 데이터를 복원한다. 클럭 및 데이터 복원부(330)는 프레임으로부터 클럭을 복원하기 위한 위상 고정 루프(phase locked loop)를 포함한다. 클럭 및 데이터 복원부(330)에 연속된 '1' 또는 '0'이 전달되면, 위상 고정 루프의 동작 성능이 저하된다. 예를 들면, 클럭 및 데이터 복원부(330)에 전달된 프레임의 프리엠블, 헤더 또는 데이터는 "11111"을 포함할 수 있다. 일정 시간 동안 동일한 레벨을 갖는 신호가 전달되면, 위상 고정 루프는 전달된 "11111"을 "1111" 또는 "111111"인 것으로 판별할 수 있다. 본 발명에 따른 송신부(100, 도 2 참조)는 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 이용하여 프리엠블을 형성한다. 클럭 및 데이터 복원부(330)에 전달되는 프리엠블은 두 칩 이상 동일한 신호가 전달되지 않는다. 따라서, 클럭 및 데이터 복원부(330)의 클럭 복원 동작 성능은 안정적으로 수행된다.

프레임 동기부(340)는 클럭 및 데이터 복원부(330)로부터 프레임을 전달받는다. 프레임 동기부(340)는 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드로 형성된 프리엠블을 이용하여 프레임 동기를 수행한다. 프레임 동기부(340)는 헤더의 시작 위치에서 헤더 시작 펄스(Ph)를 발생한다.

복조기(350)는 프레임 동기부(340)로부터 프레임 및 헤더 시작 펄스(Ph)를 전달받는다. 프레임 동기부(340)는 헤더 시작 펄스(Ph)를 전달받고, 프레임 동기부(340)로부터 전달되는 프레임에 대해 대역 확산 복조를 수행한다. 헤더 시작 펄스(Ph)는 헤더의 시작 위치에서 발생되므로, 복조기(350)는 프레임의 헤더 및 데이터에 대해서만 대역 확산 복조를 수행한다.

채널 디코더(360)는 복조기(350)로부터 대역 확산 복조된 헤더 및 데이터를 전달받는다. 채널 디코더(360)는 헤더에 포함된 정보에 따라, 데이터에 대해 채널 오류 정정 복호화를 수행한다. 채널 디코더(360)는 헤더에 포함된 정보에 따라, 데이터에 대해 블록 복호화 그리고/또는 길쌈 복호화를 수행할 수 있다. 채널 디코더(360)는 헤더에 포함된 정보에 따라, 데이터에 대해 인터리빙 그리고/또는 스크램블링을 수행할 수 있다. 채널 오류 정정 복호화된 데이터는 외부로 전달된다.

도 6은 도 5에 도시된 프레임 동기부(340)를 보여주는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 프레임 동기부(340)는 맨체스터 디코더(341), 양극 부호화기(342, 344), PN 부호기(343), 상관기(345), 절대값 계산부(346), 비교부(347) 및 지연 조절부(348)를 포함한다.

맨체스터 디코더(341)는 클럭 및 데이터 복원부(330)로부터 프레임을 전달받는다. 맨체스터 디코더(341)는 프레임을 맨체스터 디코딩한다. 양극 부호화기(342)는 맨체스터 디코더(341)로부터 맨체스터 디코딩된 프레임을 전달받는다. 양극 부호화기(342)는 맨체스터 디코딩된 프레임을 양극 부호화한다. 예를 들면, 맨체스터 디코딩된 프레임의 프리엠블, 헤더 또는 데이터가 "10110" 이면, 양극 부호화기(342)는 "1(-1)11(-1)"을 출력한다. PN 부호기(343)는 의사 잡음 코드를 발생한다. PN 부호기(343)가 발생하는 PN 부호는 송신부(100, 도 2 참조)의 PN 부호기(110)가 발생하는 의사 잡음 코드와 동일하다. 양극 부호화기(344)는 PN 부호기(343)로부터 전달된 의사 잡음 코드를 양극 부호화한다. 상관기(345)는 양극 부호화기들(342, 344)로부터 맨체스터 디코디된 프레임 및 의사 잡음 코드를 전달받는다. 상관기(345)는 맨체스터 디코딩된 프레임 및 의사 잡음 코드에 대해 상호 상관을 수행한다. 상관 값(TM)은 절대값 계산부(346) 및 지연 조절부(348)에 전달된다. 절대값 계산부(346)는 상관 값(TM)의 절대값(TMabs)을 계산한다. 비교부(347)는 절대값(TMabs)이 목표 값에 도달했는지 판별한다. 절대값(TMabs)이 목표 값에 도달하면, 비교부(347)는 헤더의 시작을 나타내는 헤더 시작 펄스(Ph)를 발생한다. 비교부(347)는 절대값(TMabs)이 목표값에 도달했음을 나타내는 목표 펄스(TMabs,max)를 발생한다. 지연 조절부(348)는 프레임, 상관값(TM) 및 목표 펄스(TMabs,max)를 전달받는다. 지연 조절부(348)는 목표 펄스(TMabs,max)가 전달되면, 상관값(TM)이 양수인지 음수인지 판별한다. 상관값(TM)이 양수이면, 지연 조절부(348)는 프레임을 복조기(350)에 전달한다. 상관값(TM)이 음수이면, 지연 조절부(348)는 프레임을 한 칩 지연시켜 복조기(350)에 전달한다. 지연 조절부(348)는 쉬프트 레지스터 그리고/또는 플립 플롭을 포함할 수 있다.

도 7은 도 6에 도시된 맨체스터 디코더(341)를 보여주는 회로도이다. 도 7을 참조하면, 맨체스터 디코더(341)는 스위치(3412) 및 스위치 제어기(3414)를 포함한다. 스위치(3412)는 클럭 및 데이터 복원부(330), 양극 부호화기(342) 및 플로팅에 연결된다. 스위치(3412)는 스위치 제어기(3414)의 제어에 응답하여, 양극 부호화기(342)의 입력을 클럭 및 데이터 복원부(330)에 연결하거나, 양극 부호화기(342)의 입력을 플로팅한다. 스위치 제어기(3414)는 클럭 및 데이터 복원부(330)에 의해 복원된 클럭(CLK)에 응답하여 동작한다. 클럭 및 데이터 복원부(330)로부터 한 칩이 전달되면, 스위치 제어기(3414)는 스위치(3412)를 천이한다. 예를 들면, 스위치에 "1001101001"이 전달되면, 스위치는 "10110"을 출력한다. 본 발명에 따른 맨체스터 디코더(341)는 복수의 스위치를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 맨체스터 디코더(341)는 복수의 버퍼를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 맨체스터 디코더(341)는 당업자에 의해 다양하게 응용될 수 있음은 자명하다.

도 8은 프레임에 대해 맨체스터 디코딩이 수행되는 과정을 보여주는 다이어그램이다. 도 1, 5, 6, 및 8을 참조하면, 송신부(100)의 PN 부호기(100)는 "10110"의 의사 잡음 코드를 발생한다. 맨체스터 인코더(120)는 PN 부호를 "1001101001"로 맨체스터 인코딩한다. 다중화기(150)는 맨체스터 인코딩된 PN 부호를 프리엠블로 이용하여 프레임(410)을 형성한다. 도 8에서, 의사 잡음 코드, 프리엠블, 헤더 및 데이터가 도시되었만, 본 발명에 따른 의사 잡음 코드, 프리엠블, 헤더 및 데이터는 한정되지 않는다. 맨체스터 디코더(341)는 프레임(410)을 맨체스터 디코딩한다.

맨체스터 디코딩된 결과의 비트 수는 맨체스터 디코더(341)에 입력된 신호의 비트 수의 1/2이다. 상관기(345)에서 상호 상관이 수행되는 비트 수는 의사 잡음 코드의 비트 수와 동일하다. 따라서, 맨체스터 디코더(341)는 입력되는 프레임(410)으로부터 의사 잡음 코드의 비트 수의 2배의 비트들을 순차적으로 입력받는다. 예를 들면, 의사 잡음 코드가 5비트인 "10110"인 경우, 맨체스터 디코더(341)는 입력 프레임(410)의 10 비트들, 즉 "1001101001"을 입력받는다. 입력되는 비트들은 내부의 시프트 레지스터(shift register)에 순차적으로 입력된다. 맨체스터 디코더(341)는 입력된 비트들의 1, 3, 5, 7, 9 번째 비트들 또는 2, 4, 6, 8, 10 번째 비트들을 순차적으로 출력한다. 맨체스터 디코딩은 참조부호 A부터 시작될 수 있다. 이때, 맨체스터 디코더(341)는 입력 비트들의 1, 3, 5, 7, 9 번째 비트들을 출력한다. 맨체스터 디코더(341)의 출력은 "10110"이다. 상관기(345)는 맨체스터 디코더의 출력 및 의사 잡음 코드의 상호 상관을 수행한다. 프레임(420)의 프리엠블 및 의사 잡음 코드가 동일하므로, 상관기(345)에 프리엠블이 모두 전 달되면 상관값(TM)은 최대(예를 들면, 5)가 된다. 비교부(347)는 헤더 시작 펄스(Ph)를 발생한다. 즉, 맨체스터 디코더(341)에 참조부호 C의 칩이 전달되면, 헤더 시작 펄스(Ph)가 발생된다. 헤더 시작 펄스(Ph)가 발생된 후에 전달되는 칩들은 헤더 및 데이터이다. 따라서, 프레임 동기가 수행된다.

맨체스터 디코딩은 참조부호 B부터 시작될 수 있다. 이때, 맨체스터 디코더(341)의 출력은 "01001"이다. 즉, 맨체스터 디코딩된 프리엠블은 의사 잡음 코드의 반전신호이다. 상관기(345)는 맨체스터 디코더(341)의 출력 및 의사 잡음 코드의 상호 상관을 수행한다. 맨체스터 디코더(341)의 출력이 의사 잡음 코드의 반전 신호이므로, 상관기(345)에 프리엠블이 모두 전달되면 상관값(TM)은 음수이다. 이때, 상관값(TM)의 절대값은 최대(예를 들면 5)이다. 비교부(347)는 헤더 시작 펄스(Ph)를 발생한다. 즉, 맨체스터 디코더(341)에 참조부호 D의 칩이 전달되면, 헤더 시작 펄스(Ph)가 발생된다. 헤더 시작 펄스(Ph)가 발생된 후에 전달되는 칩들은 한 칩 빠른 헤더 및 데이터이다. 상관값(TM)이 음수이므로, 지연 조절부(348)는 클럭 및 데이터 복원부(330)로부터 전달되는 프레임을 한 칩 지연시켜 출력한다. 따라서, 프레임 동기가 수행된다.

인체의 잡음이 증가하면, 프레임(410)의 프리엠블이 정확하게 전달되지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 디코딩된 프리엠블 및 의사 잡음 코드의 상관값의 절대값을 이용하여 프레임 동기를 수행한다. 즉, 송신된 의사 잡음 코드 및 송신된 의사 잡음 코드의 반전 신호를 이용하여 이중으로 프레임 동기를 수행한다. 따라서, 프레임 동기 성능이 향상된다. 시뮬레이션 결과에 따르 면, 신호 대 잡음 비가 높은 채널의 경우, 주로 양수인 상관값에서 프레임 동기가 수행된다. 신호 대 잡음 비가 낮은 채널의 경우, 주로 음수인 상관값에서 프레임 동기가 수행된다.

도 9는 본 발명에 따른 프레임 동기의 다른 실시 예를 보여주는 다이어그램이다. 도 5, 6, 및 9를 참조하면, 제 1 내지 3 프레임들은 순차적으로 맨체스터 디코딩된 프레임을 나타낸다. 의사 잡음 코드가 "10110"인 경우, 프레임의 칩들이 "10110"을 나타내면 상관값(TM)은 최대이다. 그런데, 프레임들의 프리엠블 뿐 아니라, 헤더 또는 데이터에 "10110"을 나타내는 칩들이 포함될 수 있다. 도 9에서 제 1 프레임의 데이터의 칩들은 "10110"을 나타낸다. 제 1 프레임의 프리엠블 및 데이터에서 상관값(TM)의 절대값(TMabs)이 최대이므로, 제 1 프레임의 프리엠블 및 데이터에서 목표 펄스(TMabs,max)가 발생된다. 따라서, 프레임 동기는 정상적으로 수행되지 않는다. 본 발명에 따른 프레임 동기부(340)는 복수의 프레임의 동일 위치의 칩에서 상관값(TM)의 절대값(TMabs)이 최대값에 도달한 경우, 프레임 동기를 수행할 수 ㅇ있다. 따라서, 프레임들의 헤더 또는 데이터에 의사 잡음 코드와 동일한 패턴의 칩들이 존재하는 경우에 정상적으로 프레임 동기가 수행된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 프레임 동기부(340')를 보여주는 블록도이다. 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 프레임 동기부(340')는 맨체스터 디코더(341), 양극 부호화기(342, 344), PN 부호기(343), 상관기(345), 차이 계산부(349), 비교부(347) 및 지연 조절부(348)를 포함한다. 맨체스터 디코더(341)는 전달된 프레임을 맨체스터 디코딩한다. PN 부호기(343)는 송신부(100)의 PN 부 호기(110)와 동일한 의사 잡음 코드를 발생한다. 양극 부호화기들(342, 344)은 각각 맨체스터 디코딩된 프레임 및 의사 잡음 코드를 양극 부호화한다. 상관기(345)는 맨체스터 디코더(341)의 출력 및 의사 잡음 코드를 상호 상관하여 상관값(TM)을 출력한다. 차이 계산부(349)는 상관값들의 차이를 계산하여 차이값(TMdif)을 출력한다. 비교부(347)는 차이값(TMdif)이 최대값에 도달하면 헤더 시작 펄스(Ph)를 발생한다. 비교부(347)는 차이값(TMdif)이 최대값 또는 목표 값에 도달하면, 목표 펄스(TMdif,max)를 출력한다. 목표 펄스(TMdif,max)가 전달되면, 지연 조절부(348)는 프레임을 한 칩 지연시켜 출력한다.

도 8 및 10을 참조하면, 맨체스터 디코딩은 참조부호 A 또는 참조부호 B의 위치의 칩으로부터 수행될 수 있다. 참조부호 A부터 맨체스터 디코딩이 수행되면, 디코딩된 프리엠블은 의사 잡음 코드와 동일하다. 참조부호 B부터 맨체스터 디코딩이 수행되면, 디코딩된 프리엠블은 의사 잡음 코드의 반전 신호이다. 상관기(345)는 상관값(TM)을 계산한다. 의사 잡음 코드와 동일한 프리엠블이 전달되면, 상관값(TM)은 최대값이다. 반전된 의사 잡음 코드와 동일한 프리엠블이 전달되면, 상관값(TM)은 최소값이다. 따라서, 의사 잡음 코드와 동일한 프리엠블의 상관값(TM) 및 반전 의사 잡음 코드와 동일한 프리엠블의 상관값(TM)의 차이값(TMdif)은 참조부호 D의 위치의 칩이 전달된 때에 최대이다. 차이값(TMdif)이 최대일 때, 헤더 시작 펄스(Ph) 및 목표 펄스(TMdif,max)가 발생된다. 목표 펄스(TMdif,max)가 전달되면, 지연 조절부(348)는 헤더를 한 칩 지연시켜 출력한다. 따라서, 프레임 동기가 수행된다.

본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 인코딩된 의사 잡음 코드를 프리엠블로 사용한다. 따라서, 수신부의 클럭 및 데이터 복원 동작 성능이 향상된다. 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 맨체스터 디코딩된 프레임 및 의사 잡음 코드를 상호 상관 하고, 상관값이 음수인 경우에도 프레임 동기를 수행한다. 따라서, 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 신호 대 잡음 비가 낮은 인체에서 프레임 동기 성능을 향상시킨다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위와 기술적 사상에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 자명하다. 그러므로 본 발명의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 인체 통신 시스템을 보여주는 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 송신부를 보여주는 블록도이다.

도 3은 도 2에 도시된 맨체스터 인코더를 보여주는 회로도이다.

도 4는 도 2의 다중화기에 의해 형성된 프레임을 보여주는 블록도이다.

도 5는 도 1에 도시된 수신부를 보여주는 블록도이다.

도 6은 도 5에 도시된 프레임 동기부를 보여주는 블록도이다.

도 7은 도 6에 도시된 맨체스터 디코더를 보여주는 회로도이다.

도 8은 프레임에 대해 맨체스터 디코딩이 수행된 결과를 보여주는 다이어그램이다.

도 9는 본 발명에 따른 프레임 동기의 다른 실시 예를 보여주는 다이어그램이다.

도 10은 본 발명에 따른 프레임 동기부의 다른 실시 예를 보여주는 블록도이다.

Claims

인체를 채널로 이용하는 인체 통신 시스템에 있어서:

의사잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블을 포함하는 프레임을 상기 인체로 전송하는 송신부; 그리고

상기 인체로부터 상기 프레임을 수신하여 맨체스터 디코딩하고, 상기 디코딩 결과 및 상기 의사잡음 코드의 상호 상관을 수행하고, 그리고 상기 상호 상관 결과를 근거로 하여 프레임 동기를 수행하는 수신부를 포함하고,

상기 수신부는 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하였지만 상기 상호 상관 결과가 음의 값을 나타내는 경우, 상기 프레임이 한 칩 지연된 시점에서 상기 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하고, 상기 상호 상관의 결과가 양의 값을 나타내는 경우, 상기 수신부는 상기 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 상기 상호 상관 결과 의 절대값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는 연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기를 수행하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는 상기 프레임의 헤더 및 데이터를 대역 확산 복조하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 수신부는

상기 인체로부터 전달된 상기 프레임의 신호 크기를 증폭 또는 감쇄하여 일정하게 유지하는 자동 이득 제어기;

상기 자동 이득 제어기로부터 전달된 상기 프레임으로부터 클럭을 복원하고, 상기 클럭을 이용하여 상기 프레임의 데이터를 복원하는 클럭 및 데이터 복원부;

상기 데이터가 복원된 프레임에 대해 프레임 동기를 수행하는 프레임 동기부;

상기 프레임 동기가 수행된 프레임의 헤더 및 데이터를 복조하는 복조기; 및

상기 복조된 헤더 및 데이터에 대해 채널 오류 정정 부호화를 수행하는 채널 디코더를 포함하는 인체 통신 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 수신부는 상기 인체에 의한 프레임 왜곡을 보상하고, 상기 왜곡이 보상된 프레임을 상기 자동 이득 제어기로 전달하는 등화 필터를 더 포함하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 송신부는 상기 프레임의 헤더 및 데이터를 대역 확산 변조하는 인체 통신 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 송신부는 채널 오류 정정 부호화를 수행하는 채널 인코더를 포함하는 인체 통신 시스템.
인체를 채널로 이용하는 인체 통신 방법에 있어서:

의사잡음 코드가 맨체스터 인코딩된 프리엠블을 포함하는 프레임을 상기 인체로 송신하는 단계;

상기 인체로부터 상기 프레임을 수신하여 맨체스터 디코딩을 수행하는 단계;

상기 디코딩 결과 및 상기 의사잡음 코드의 상호 상관을 수행하는 단계; 그리고

상기 상호 상관 결과를 근거로 하여 프레임 동기를 수행하는 단계를 포함하고,

상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하였지만 상기 상호 상관 결과가 음의 값을 나타내는 경우, 상기 프레임을 한 칩 지연시키고 상기 프레임이 한 칩 지연된 시점에서 상기 프레임 동기가 수행되는 인체 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달하고, 상기 상호 상관 결과가 양의 값을 나타내는 경우, 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목표 값에 도달한 시점에서 상기 프레임 동기가 수행되는 인체 통신 방법.
삭제
제 12 항에 있어서,

복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 상기 상호 상관 결과의 절대값이 목 표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행되는 인체 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행되는 인체 통신 방법.
제 12 항에 있어서,

연속된 두 상호 상관 결과의 차이값이 복수의 프레임들의 동일 위치의 칩에서 목표 값에 도달하면 상기 프레임 동기가 수행되는 인체 통신 방법.