KR100955697B1 - 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템과 그의구동방법 - Google Patents

초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템과 그의구동방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 협대역 간섭 억제 방법을 적용하여 통신 시스템의 안정성 및 정확성을 향상시킬 수 있는 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM, Ultra wideband-Pulse Amplitude Modulation)를 이용한 통신 시스템과 그의 구동방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법은 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법에 있어서, 제 1 주파수를 가지는 데이터 신호를 생성하는 단계; 제 1 주파수에 협대역 간섭을 발생시키는 제 2 주파수를 검출하는 단계; 상기 제 2 주파수로부터의 협대역 간섭을 억제하는 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 주파수의 데이터 신호를 상기 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형 형태로 변환하여 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
UWB, PAM, NBI

Description

초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템과 그의 구동방법{Communication system where uses ultra wideband pulse amplitude modulation, and driving method thereof}
본 발명은 통신 시스템의 간섭 억제 방법에 관한 것으로, 특히 협대역 간섭을 억제할 수 있는 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템과 그의 구동방법에 관한 것이다.
현재 무선 통신 분야에서는 한정된 주파수 자원에 비해 주파수에 대한 수요는 급증하고 있다. 이러한 문제를 해결하는 한 방법으로 기존의 통신 시스템의 주파수 스펙트럼을 공유함으로써 주파수 자원을 좀 더 효율적으로 사용할 수 있는 초광대역(Ultra-Wideband)을 이용한 통신방식이 관심을 모으고 있다.
미국 연방통신위원회(Federal Communication Commission, FCC)는 2002년 초광대역(Ultra-Wideband, 이하, 'UWB'라 함) 기술을 차세대 개인통신망(Personal Area Network, PAN)을 지원하는 기술 중의 하나로 승인하였으며, 이를 계기로 대표적인 차세대 무선통신 기술로 주목 받고 있다.
UWB(Ultra-Wideband) 통신방식은 매우 낮은 전력을 사용하여 초광대역의 주 파수 대역으로 디지털 데이터를 전송하는 무선 전송기술로써, 매우 낮은 전력으로 초고속, 고성능의 무선 네트워크를 구축하여 신뢰성 있는 통신이 가능한 무선 통신기술이다. 또한, UWB 통신방식은 인터셉과 검파 확률이 낮은 장비, 차량 및 비행체 등에 대한 충돌 방지 장비, 비행기와 다른 항공 시설에서 지상으로부터의 고도를 측정하는 고도계, 위치 추적 등의 특별히 안전한 통신이 요구되는 중요한 국방 기술 및 공공 분야 등에 이용되고 있다.
UWB 통신 방식은 500MHz 이상의 주파수 대역을 사용하는 통신 시스템 또는 상대대역폭이 20% 이상을 사용하는 무선 통신 방식으로 규정되며, RF(Radio Frequency) 반송파 대신 1나노초(ns) 이하로 폭이 좁은 모노 펄스를 이용하여 정보를 전송하는 기술이다.
이러한 UWB 무선통신 시스템은, 펄스의 성질에 의해 광대역에 걸쳐 기저대역 잡음과 같이 낮은 전력 스펙트럼이 존재하기 때문에 현재 사용되고 있는 다른 무선통신 시스템에 간섭을 주지 않으며, 초광대역의 대역폭을 사용함으로, 일반적인 무선통신 시스템에 비하여 신호의 전송속도가 증가한다.
또한, UWB 무선통신 시스템은 기존의 무선통신 시스템에서 필수적으로 사용되었던 반송파를 사용하지 않으므로, 각각의 주파수대로 송신되는 데이터는 잡음 정도의 강도밖에는 없게 되므로, 같은 주파수대를 사용하는 무선기기와 혼신(混信)되는 일이 없으며, 송수신 장치의 소모 전력을 현저하게 감소시킬 수 있다.
UWB 무선통신 시스템은 기저대역 신호를 상향 변환 없이 안테나를 통해 직접 송신하고, 상기와 같이 송신된 신호를 직접 복조하기 때문에 송수신 장치를 간소하 게 구현할 수 있다. 아울러, 펄스 방식의 UWB 송수신기는 단거리에서 초고속의 데이터 전송 특성을 가지며, 전송에 이용되는 펄스의 폭이 아주 짧아 고정밀의 위치 또는 거리를 판별할 수 시스템에 응용할 수 있다.
상술한 바와 같이, UWB 무선통신 시스템은 넓은 주파수 대역을 사용함으로써 다른 무선통신 시스템에 간섭을 주지 않으며, 일반적인 무선통신 시스템에 비하여 데이터의 전송속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나, 전송 신호의 에너지를 넓은 주파수 대역으로 확산시킴으로 인접한 높은 레벨의 협대역 간섭에 취약한 문제점이 있다. 이러한, 협대역 간섭으로 인해 통신 시스템의 성능이 저하되고, 심한 경우 통신 시스템에 고장이 발생될 수 있는 단점이 있다. 이러한 문제점들로 인해, UWB 무선통신 시스템에서 협대역 간섭을 줄일 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM, Ultra wideband-Pulse Amplitude Modulation)를 이용한 통신 시스템에서의 협대역 간섭을 억제할 수 있는 파형 설계와 이를 이용한 통신 시스템의 구동방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법은 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법에 있어서, 제 1 주파수를 가지는 데이터 신호를 생성하는 단계; 제 1 주파수에 협대역 간섭을 발생시키는 제 2 주파수를 검출하는 단계; 상기 제 2 주파수로부터의 협대역 간섭을 억제하는 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 생성하는 단계; 및 상기 제 1 주파수의 데이터 신호를 상기 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형 형태로 변환하여 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템은 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템에 있어서, 시스템 클럭 및 계열을 이용하여 제 1 주파수를 가지는 데이터 신호를 생성하는 신호 생성기; 제 1 주파수에 협대역 간섭을 발생시키는 제 2 주파수를 검출하는 협대역 간섭 파형 검출부; 상기 제 2 주파수로부터의 협대역 간섭을 억제하는 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 생성하는 협대역 간섭 억제 파형 발생부; 및 상기 신호 생성기로부터의 데이 터 신호를 상기 협대역 간섭 억제 파형의 형태로 변환하여 송신하는 신호 송신기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템은 두 개의 협대역 간섭억제 파형을 사용하여 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서 협대역 간섭 신호를 억제하여, 통신 시스템의 안정성 및 성능(이득)을 향상시키는 효과를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템은 협대역 간섭을 억제시킬 수 있는 특정 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 기반으로 하는 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템을 제안한다.
초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템 전송 대역에서 특정 주파수로 협대역 간섭을 억제할 수 있는 2가지 종류의 협대역 간섭 억제 파형을 제안하며, 제안된 파형들에 대한 협대역 간섭 억제 성능은 가우시안 모노 사이클을 기준으로 종래의 시스템과 비교하였다.
이러한, 모의실험 결과를 통해 본 발명에서 제안된 2가지 파형이 모노 사이 클을 기반으로 하는 종래의 통신 시스템의 성능을 능가한다는 것을 확인할 수 있으며, 모의실험의 결과분석을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템이 종래의 UWB 펄스 파형을 이용한 통신 시스템에 대비하여 성능상의 이득이 향상되었음을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에서 협대역 간섭(NBI) 파형 검출부(20) 및 협대역 간섭(NBI) 억제 파형 발생부(30)를 제외한 다른 구성은 종래 기술의 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템과 동일한 구성이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템(10)은 전송 대역에서 특정 주파수의 협대역 간섭을 억제시키기 위하여, 종래의 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서 협대역 간섭(NBI) 파형 검출부(20) 및 협대역 간섭(NBI) 억제 파형 발생부(30)를 포함하여 구성된다.
협대역 간섭(NBI) 파형 검출부(20)는 송신하고자 하는 원 신호에 간섭 영향을 줄 수 있는 협대역 간섭 파형을 검출한다. 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템(10)은 협대역 간섭(NBI) 파형 검출부(20)를 이용하여 협대역 간섭 파형을 검출하고, 협대역 간섭 억제 파형 발생부(30)를 통해 검출된 협대역 간섭 파형을 억제하는 두 종류의 협대역 간섭 억제 파형을 생성한다. 이후, 신호 생성기로부터 생성된 데이터 신호를 두 종류의 협대 역 간섭 억제 파형 형태로 변환하여 신호 송신기를 통해 송신한다.
예를 들면, UWB의 전송 대역에서는 여려 주파수의 협대역 간섭원이 있을 수 있는데, 여러 협대역 간섭 파형 중에서 송신하고자 하는 원 신호에 간섭을 발생시키는 신호가 5.3GHz의 주파수를 가지는 IEEE 802.11a인 경우에, 5.3GHz의 주파수의 협대역 간섭을 억제할 수 있는 두 종류의 협대역 억제 파형을 생성하고, 전송하고자 하는 데이터 신호를 5.3GHz의 주파수의 협대역 간섭에 영향을 받지 않는 상기 두 종류의 협대역 간섭 억제 파형 형태로 변환하여 전송함으로써 협대역 간섭을 줄일 수 있다.
송신부에서는 수신 안테나를 통해 신호를 획득하고, 수신된 파형은 UWB Amp에서 증폭된다. 이후, 수신된 파형은 기준파형 발생기로부터 생성된 기준 신호와 상관되어 시간 지연이 평가되고 최종적으로 원 신호가 복호된다.
이러한, 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템(10)의 효과를 검증하기 위하여 후술되는 표 1의 매개 변수들을 적용하여 실험을 실시하였고, 실험 결과를 통해 특정 주파수(예를 들면 5.3GHz)를 갖는 협대역 간섭에서 본 발명의 통신 시스템이 협대역 간섭 억제 성능이 향상되었음을 확인할 수 있다.
무선통신 시스템에서 다수의 사용자를 고려하지 않는 경우에 일반적인 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM) 방식은 이진 위상편이변조(Binary Phase Shift Keying, BPSK) 방식의 역할을 수행한다. 이때의 전송신호는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00001
여기서, di는 i번째 전송되는 이진 바이폴라 데이터 비트(-1 또는 +1)이고, wt(t)는 에너지 정규화 전송 파형이며, E는 전송비트 에너지, Tf는 펄스 반복시간이다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서는 하나의 비트가 Ns 개의 동일한 파형으로 전송된다고 가정한다. 간섭과 부가적 백색잡음(Additive White Gaussian Noise, AWGN)이 있는 다중경로 채널을 통하여 신호를 전송하면, 수신된 신호는 다음의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00002
여기서, Nk는 경로를 갖는 채널, 전송 및 반사 환경에서 진폭
Figure 112008033548803-pat00003
와 지연
Figure 112008033548803-pat00004
를 갖는 각 경로를 가정한다. wr(t)는 wt(t)에 해당하는 에너지 정규화 전송 파형이다. i(t)는 협대역 간섭을 나타내고 n(t)는 0-평균 AWGN이다.
수신기 측에서는, 상관 Rake 수신기가 채택되며, 수신기가 Nk 경로의 모든 매개변수를 알고 있다고 가정한다. 템플릿 v(t)=wr(t)는 수신된 신호와 연관된다. k-번째 경로의 비트 간격에 걸친 상관 출력은 하기식과 같이 주어진다.
Figure 112008033548803-pat00005
여기서,
Figure 112008033548803-pat00006
,
Figure 112008033548803-pat00007
,
Figure 112008033548803-pat00008
가 된다. 이를 단순화시켜 표현하면 아래의 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00009
여기서, s, i, n은 Nk×1의 벡터이다.
수학식 3 및 4에 의하여 검출기는
Figure 112008033548803-pat00010
을 수행하게 되는데, 여기서 c는 조합에 사용되는 가중 벡터이고, H는 공액전치(*)를 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서는 수신단에 ARake 수신기를 적용하며,
이것은 Nk 경로의 모든 채널 진폭
Figure 112008033548803-pat00011
와 지연
Figure 112008033548803-pat00012
가 포착된다는 것을 의미한다. 최대비율 조합(Maximum Ratio Combination, MRC)은
Figure 112008033548803-pat00013
를 설정함으로써 이루어지는데, 여기서
Figure 112008033548803-pat00014
는 채널이득 벡터를 나타낸다. 수신기 출력의 신호대간섭비(signal to interference ratio, SNIR)는 아래의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00015
여기서, Rn= E{nnH}이며, 이것은 Nk×Nk 직교 행렬을 의미한다. 또한, Ri= E{iiH}은 Nk×Nk 상관 행렬을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템은 협대역 간섭을 억제하는 것에 특징이 있으며, 협대역 간섭을 억제하기 위 하여 출력 간섭 Ri에 중점을 둔다. 이러한, Ri의 {k, l}요소는 아래의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00016
Figure 112008033548803-pat00017
Figure 112008033548803-pat00018
여기서, Ri(t)는 간섭 i(t)의 자기상관이다.
Figure 112008033548803-pat00019
와
Figure 112008033548803-pat00020
은 k 번째 및 l 번째 경로의 전파지연을 의미한다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템은 협대역 간섭을 억제시키기 위하여 두 가지의 협대역 간섭 파형을 제안하며, 두 가지의 협대역 간섭 파형은 아래의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00021
Figure 112008033548803-pat00022
여기서, g(t)는 FCC에 따른 스펙트럼 마스크에 적합한 정상적인 UWB 펄스 파 형이다. 예를 들면, 이것은 가우시안(Gaussian) 또는 레일레이(Rayleigh) 단일 주기가 될 수 있다.
상기 수학식 7에서, wr1(t) 파형을 제 1 협대역 간섭 억제 파형으로 정의하고, wr2(t) 파형을 제 2 협대역 간섭 억제 파형으로 정의한다. 또한, δ1은 첫 번째 종류 파형상의 두 모노 사이클 시간 간격, δ2은 두 번째 종류 파형상의 두 모노 사이클 시간 간격으로 정의한다.
수학식 6에 있는 wr(t)를 수학식 7에 있는 wr1(t)와 wr2(t)로 교체하여 UWB 스펙트럼이 fi에 중심을 두고 있는 협대역 간섭의 주파수 범위에 걸쳐 일정하다고 간주한다. 여기서, Ri의 {k, l}요소는 아래의 수학식 8과 같다.
Figure 112008033548803-pat00023
Figure 112008033548803-pat00024
여기서, fi는 협대역 간섭 i(t)의 중심주파수이고, G(f)는 아래의 수학식 9와 같이 g(t)의 주파수 식으로 표현될 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00025
수학식 8 및 9에서,
Figure 112008033548803-pat00026
는 주파수 fi에서 g(t)의 전력 스펙트럼 밀 도를 나타낸다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서는 협대역 간섭을 방생시키는 원인을 주파수 fi를 갖는 단일 톤 간섭원으로 정의하며, 이러한 간섭원(Ri)은 아래의 수학식 10에 의하여 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00027
여기서, β는 협대역 간섭의 진폭이고, φ는 위상을 의미한다. 이 협대역 간섭의 정규화된 자기상관 함수는 아래의 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00028
상기 수학식 8에 수학식 11을 대입하여 아래의 수학식 12와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008033548803-pat00029
Figure 112008033548803-pat00030
상기 수학식 12에 의하여,
Figure 112008033548803-pat00031
또는
Figure 112008033548803-pat00032
일 때,
이를 다르게 표현하면,
Figure 112008033548803-pat00033
또는
Figure 112008033548803-pat00034
일 때,
간섭원(Ri)가 0이 되므로(Ri=0), 이러한 경우에 협대역 간섭을 억제할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템에서 상술한 협대역 간섭 억제 파형을 이용하여 전송되는 신호의 협대역 간섭이 억제되는 것을 검증하기 위하여 아래와 같이 모의 실험을 실시하였다. 또한, 모의 실험의 결과를 동일한 에너지와 시간지연을 갖는 모노 사이클 파형과 비교하였다.
본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조(UWB-PAM)를 이용한 통신 시스템의 효과 검증을 위한 모의실험은 UWB-BPAM 시스템을 기반으로 한다.
모의실험과 ARake 수신기에 IEEE802.15.3a S-V 채널 모델을 채택하여 MRC를 수행하였다. 모의실험 매개 변수들은 아래의 표 1과 같다.
측정 갯수 100,000
두 파형간 평균 시간 간격(Tf) 10나노초(ns)
펄스 시간 주기(Ts) 2나노초(ns)
비트당 첩 파형 개수 (Ns) 8
협대역 간섭(fi) 중심주파수 5.3GHz
첫 번째 종류 파형상의 두 모노사이클 시간간격 () 4.5/fi = 0.8491나노초
두 번째 종류 파형상의 두 모노사이클 시간간격 () 5/fi = 0.943나노초
채널 모델 S-V 채널 (CM3)
표 1의 매개 변수들을 적용하여 실시한 모의실험에 적용되는 두 가지의 협대역 간섭 억제 파형을 도 2에 도시하였다. 도 2에서는 아래의 수학식 13에 의하여 주어지는 가우시안 단일주기(도 2에서 실선으로 도시)과 제 1 협대역 간섭 억제 파형(도 2에서 파단선으로 도시) 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형(도 2에서 점선으로 도시)을 함께 도시하여 비교하였다. 또한, 도 2에 도시된 모든 파형은 에너지를 정규화하여 나타낸 것이다.
Figure 112008033548803-pat00035
여기서, 도 2를 참조하면, 가우시안 단일주기가 0(zero) dc가 아님을 알 수 있다. 이것은
Figure 112008033548803-pat00036
임을 의미한다.
또한, 최초 생성된 제 1 협대역 간섭 억제 파형(도 2에서 파단선으로 도시) 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형(도 2에서 점선으로 도시) 역시 단일주기가 0 dc가 아니다.
가우시안 모노 사이클의 단일주기가 0 dc가 아닌 경우, 이를 협대역 간섭을 억제할 수 파형을 적용하는데 어려움이 있을 수 있는데 이러한 문제점은 상기 수학식 7의
Figure 112008033548803-pat00037
,
Figure 112008033548803-pat00038
구성함수 g(t)처럼 0 dc를 갖는 Rayleigh 단일주기를 적용하여, 파형을
단일주기가 0 dc가 되는 형태로 변환시킬 수 있다.
상기 수학식 7의 구성함수를 적용하여 최초 생성된 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 본 발명에서 제안하는 단일주기가 0 dc인 협대역 간섭 억제 파형으로 변환시킬 수 있다.
UWB의 전송 대역에서는 여려 주파수의 협대역 간섭원이 있다. 이중에서 IEEE 802.11a는 UWB의 전송 대역의 주된 협대역 간섭원이기 때문에, 표 1의 매개 변수들을 적용하여 실시한 모의실험을 통해 5.3GHz의 주파수를 갖는 강력한 협대역 간섭에서의 본 발명의 협대역 간섭 억제 성능을 평가한다.
도 2에 도시된, 종래의 가우시안 모노 사이클과 본 발명의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형에 대한 비트오율(Bit Error Rate, BER) 대비 Eb/N0 성능 비교 결과를 도 3에 도시하였다.
도 3에 도시된 비교 결과는 -2dB, 0dB 및 5dB의 SIR을 갖는 3가지 파형과 본 발명의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 대비하여 도시한 것으로, 도 3에서 "a"파형은 SIR이 -2dB인 경우,"b" 파형은 SIR이 0dB인 경우, "c" 파형은 SIR이 5dB인 경우를 나타내며, 본 발명에서 제안하는 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 적용시의 파형은 "d"와 같다. 여기서, "d" 파형은 SIR이 -2dB, 0dB, 5dB인 경우에, 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 적용한 결과를 도시한 것으로 모두 6개의 파형이 동일한 형태를 가지고 있다.
도 3의 비교 결과를 통해 -2dB, 0dB 및 5dB의 3가지 SIR에서 모두 본 발명에서 제안하는 두 가지의 협대역 간섭 파형을 적용시 종래보다 협대역 간섭의 억제 성능이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, Eb/N0 = 2dB 및 5dB 인 경우에 BER 대비 SIR의 성능 평가를 실시하여, 이 결과를 도 4에 도시하였다.
도 4를 참조하면, 종래의 가우시안 모노 사이클(도 4에서 "e" 및 "f" 파형)에 기반한 통신 시스템의 BER은 SIR의 증가와 함께 감소한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형에 대한 BER(도 4에서 "g" 및 "h" 파형)은 안정되게 유지되어 동일한 증가와 함께 감소되지 않는다. 이것은 본 발명에서 제안된 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형이 특정 주파수에 의한 협대역 간섭의 억제 능력을 갖는다는 것을 의미한다.
도 2 내지 도 4에 주어진 모의실험 결과로부터, 상술한 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 이용한 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템이 특별히 높은 SIR의 경우에 종래의 가우시안 모노 사이클을 갖는 통신 시스템보다 높은 성능 이득을 달성할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 구성 및 작용은 하나의 실시 예로서 본 발명의 청구범위를 제한하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 변경하지 아니하는 범위내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 분야에 종사하는 자에게는 자명함을 알 수 있다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 가우시안 모노 사이클과 본 발명의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형을 나타내는 도면.
도 3은 종래의 가우시안 모노 사이클과 본 발명의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형에 대한 비트오율(Bit Error Rate, BER) 대비 Eb/N0 성능 비교 결과를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형의 BER 대비 SIR의 성능 평가결과를 나타내는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템
20 : 협대역 간섭 파형 검출부
30 : 협대역 간섭 억제 파형 생성부

Claims (5)

  1. 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법에 있어서,
    제 1 주파수를 가지는 데이터 신호를 생성하는 단계;
    제 1 주파수에 협대역 간섭을 발생시키는 제 2 주파수를 검출하는 단계;
    상기 제 2 주파수로부터의 협대역 간섭을 억제하는 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 생성하는 단계; 및
    상기 제 1 주파수의 데이터 신호를 상기 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형 형태로 변환하여 송신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    협대역 간섭 억제 파형은 가우시안(Gaussian) 또는 레일레이(Rayleigh) 단일 주기를 가지며, 특정 중심 주파수를 가지는 협대역 간섭 파형의 주파수 범위에 걸쳐 일정하도록 생성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    협대역 간섭 억제 파형은 제 1 및 제 2 협대역 갑섭 억제 파형으로 구성되며,
    상기 제 1 및 제 2 협대역 간섭 억제 파형은 서로 대칭을 이루는 신호 쌍으로 생성되는 것을 특징으로 하는 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 협대역 간섭 파형은 다음의 수학식
    Figure 112009081588395-pat00039
    및
    Figure 112009081588395-pat00040
    과 같이 생성되는 것을 특징으로 하고,
    상기 수학식에서, ωr1은 제 1 협대역 간섭 억제파형, ωr2는 제 2 협대역 간섭 억제파형, g(t)는 FCC(Federal Communication Commission)에 따른 스펙트럼 마스크에 적합한 정상적인 UWB(ultra wideband) 펄스 파형, δ1은 첫 번째 종류 파형상의 두 모노 사이클 시간 간격, δ2은 두 번째 종류 파형상의 두 모노 사이클 시간 간격인 것을 특징으로 하는 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템의 구동방법.
  5. 초광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템에 있어서,
    시스템 클럭 및 계열을 이용하여 제 1 주파수를 가지는 데이터 신호를 생성하는 신호 생성기;
    제 1 주파수에 협대역 간섭을 발생시키는 제 2 주파수를 검출하는 협대역 간섭 파형 검출부;
    상기 제 2 주파수로부터의 협대역 간섭을 억제하는 제 3 주파수의 협대역 간섭 억제 파형을 생성하는 협대역 간섭 억제 파형 발생부; 및
    상기 신호 생성기로부터의 데이터 신호를 상기 협대역 간섭 억제 파형의 형태로 변환하여 송신하는 신호 송신기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초 광대역 펄스진폭변조를 이용한 통신 시스템.
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