KR101034277B1 - 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 ｕｗｂ 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법 - Google Patents

동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 ｕｗｂ 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법 Download PDF

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Abstract

동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법이 개시된다. 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템은, 데이터비트 생성기를 구비하며, 상기 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 송신단; 및 반복적으로 수신된 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 추정하여 선택적으로 신호를 검출하는 수신단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이로써, UWB 시스템의 복잡도와 비트오류율 성능을 모두 고려하여 왜곡된 수신 UWB 신호를 효과적으로 재결합할 수 있게 된다.
동기식, 비동기식, 임펄스 라디오 UWB, PRC, SNR

Description

동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 ＵＷＢ 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법{Coherent and noncoherent I-R UWB system and selective detection method on pulse repetition thereof}
본 발명은 UWB 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법에 관한 것이다.
2002년 4월 미국 연방통신위원회 (Federal Communication Commission; FCC)의 주파수 할당 및 상업화 승인 이후, 초 광대역 (Ultra Wide Band; UWB) 통신 기술에 대한 연구와 개발이 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 특히, 초고속 W-PAN (Wireless Personal Area Network)용 UWB 표준화를 담당하는 IEEE 802.15.3a와 더불어, 무선 측위 기능까지 수반하는 저속 저전력 W-PAN용 UWB 표준화 그룹인 IEEE 802.15.4a를 중심으로 관련 업체들이 경쟁적인 UWB 연구 개발 대열에 적극 참여하고 있는 상황이다.
연속적인 정현파를 사용하는 기존의 무선통신 시스템과는 달리, 전형적인 임 펄스 라디오(Impulse Radio) UWB(IR-UWB) 시스템 송신단에서는 1nsec 내외의 매우 좁은 폭을 갖는 펄스 혹은 가우시안 모노사이클 펄스(Gaussian Monocycle Pulse)를 단속적으로 전송한다. 이 때문에 IR-UWB 시스템은 수백 MHz∼수 GHz의 대역에 걸쳐 매우 낮은 전력의 초 광대역 특성 및 간섭 특성을 갖게 되고, 높은 채널 용량과 데이터 전송율을 지원하며 다중경로에 대한 세밀한 분해가 용이하므로 오차가 수십 cm 이내의 정밀한 무선측위가 가능해진다.
이와 같은 장점들에도 불구하고, UWB 수신기에서는 많은 수의 다중경로 성분과 AWGN(Additive White Gaussian Noise: 부가적 백색 가우시안 잡음)에 의해 왜곡된 수신 UWB 신호를 재결합하는 것은 매우 어렵기 때문에 임펄스 라디오 기반의 UWB 시스템은 주어진 채널 환경에 상당히 민감하다고 할 수 있다. 또한, 수신된 UWB 신호의 순시적인 신호대잡음비(Signal-to-Noise; SNR)는 각 비트 혹은 심벌에 따라 AWGN에 의해 랜덤하게 변화된다. 더욱이, UWB 송수신기의 구현에 있어서 시스템 계층뿐만 아니라 링크 계층에서도 저복잡도, 저전력, 작은 칩 크기, 패이딩에 대한 강인성 등은 필수적으로 고려되어야 한다. 따라서 UWB 시스템의 복잡도와 비트오류율(Bit Error Rate; BER) 성능을 모두 고려하여 왜곡된 수신 UWB 신호를 효과적으로 재결합하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위하여 창안된 것으로서, 임펄스 라 디오 초 광대역 시스템의 복잡도와 비트오류율 성능을 모두 고려한 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 초 광대역 시스템 및 그것에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임펄스 라디오 초 광대역 시스템의 복잡도와 비트오류율 성능을 모두 고려한 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 초 광대역 시스템은, 데이터비트 생성기를 구비하며, 상기 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 송신단; 및 반복적으로 수신된 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 추정하여 선택적으로 신호를 검출하는 수신단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 송신단은 BPM(Bi-Phase Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), 및 OOK(On-Off Keying) 중 어느 하나의 동기식 변조방식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 송신단은 2PPM(Binary Pulse Position Modulation)의 비동기식 변조방식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송할 수도 있다.
상기 송신단은 상기 BPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송할 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00001
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
Figure 112008065686115-pat00002
는 이진 심벌이며,
Figure 112008065686115-pat00003
는
Figure 112008065686115-pat00004
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
Figure 112008065686115-pat00005
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타낸다.
또는, 상기 송신단은 상기 PPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송할 수도 있다.
Figure 112008065686115-pat00006
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
Figure 112008065686115-pat00007
는 이진 심벌이며,
Figure 112008065686115-pat00008
는
Figure 112008065686115-pat00009
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
Figure 112008065686115-pat00010
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간이며,
Figure 112008065686115-pat00011
는 상기 PPM 변조방식의 데이터 심벌
Figure 112008065686115-pat00012
에 따라 펄스의 위치를 결정하는 오프셋을 나타낸다.
또는, 상기 송신단은 상기 OOK 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송할 수도 있다.
Figure 112008065686115-pat00013
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
Figure 112008065686115-pat00014
는 이진 심벌이며,
Figure 112008065686115-pat00015
는
Figure 112008065686115-pat00016
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
Figure 112008065686115-pat00017
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타낸다.
여기서, UWB 다중경로 채널 모델은 탭 지연선(Tap-Delay-Line) 모델링을 기 반으로 하며, 채널 임펄스 응답함수 h(t)는 다음의 식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00018
여기서,
Figure 112008065686115-pat00019
은 다중경로 성분의 수를 나타내며,
Figure 112008065686115-pat00020
는
Figure 112008065686115-pat00021
번째 경로의 신호 크기를 나타내고,
Figure 112008065686115-pat00022
은
Figure 112008065686115-pat00023
번째 경로의 시간 지연이며,
Figure 112008065686115-pat00024
은 다중경로 성분을 분해할 수 있는 최소 시간을 의미하고,
Figure 112008065686115-pat00025
는 송수신기간 거리로 인한 전송 시간 지연이며, 전체 프레임 구간
Figure 112008065686115-pat00026
내에서 균일하게 분포하는 것으로 가정된다.
또한, 상기 수신단이 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 BPM 변조방식의 신호, PPM 변조방식의 신호, 및 OOK 변조방식의 신호는 각각 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00027
Figure 112008065686115-pat00028
Figure 112008065686115-pat00029
여기서, 상기 수신단은 수신된 신호의 복조 및 검출을 위해 상관기 기반의 Rake 방식의 수신기를 사용하는 것이 바람직하며, j번째 심벌의 복조를 위한 참조 신호는 다음과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00030
여기서
Figure 112008065686115-pat00031
와
Figure 112008065686115-pat00032
는 각각
Figure 112008065686115-pat00033
번째 이진심벌 0 혹은 1에 대한 BPM, PPM, OOK 에 의해 각각 변조된 송신 신호를 나타낸다.
이때, 상기 Rake 방식의 수신기의 핑거(Finger) 수 F에 따라 상관기 출력값 Zj,m은 다음과 같이 합산될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00034
여기서
Figure 112008065686115-pat00035
은 Rake 수신기의 최대비 결합(Maximum Ratio Combining)을 위한 가중치 성분이다.
여기서, 상기 수신단은, 계산된 상기
Figure 112008065686115-pat00036
를 이용해서 추정된 신호의 Quality 값
Figure 112008065686115-pat00037
를 다음의 식과 같이 산출하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 추정기를 포함하는 것이 바람직하다.
Figure 112008065686115-pat00038
,
Figure 112008065686115-pat00039
여기서, R은 송신단에 의한 펄스 반복 전송된 횟수를 나타낸다.
상기 수신단은, 상기 BPM 변조방식의 수신신호 및 상기 PPM 변조방식의 수신신호에 대하여, Qj 값을 큰 크기 순서대로 정렬시키는 SNR 비교기를 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 수신단은, 상기 OOK 변조방식으로 R번 반복 전송되어 수신된 신호들에 대하여
Figure 112008065686115-pat00040
의 평균값
Figure 112008065686115-pat00041
을 계산한 후, 계산된 상기
Figure 112008065686115-pat00042
가
Figure 112008065686115-pat00043
보다 크면 큰 크기 순서대로 상기
Figure 112008065686115-pat00044
값을 정렬하고
Figure 112008065686115-pat00045
의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장하며, 상기
Figure 112008065686115-pat00046
가
Figure 112008065686115-pat00047
보다 작으면 작은 크기 순서대로
Figure 112008065686115-pat00048
값을 정렬하고
Figure 112008065686115-pat00049
의 값을 이와 대 칭되는 순서로 저장하는 SNR 비교기를 더 포함할 수도 있다.
여기서,
Figure 112008065686115-pat00050
의 식에 의해 계산된다.
또한, 상기 수신단은, 상기 Qj를 크기에 따라 정렬하는 SNR 비교기; 및 상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 선택된 심벌 프레임의 수는 SEL(≤ R)로 정의되며, 상기 선택적 검출기는 상기 SEL이 1이면 Qj가 가장 큰 j번째 프레임 하나만 선택하여 신호 검출을 수행하고, 상기 SEL이 R이면 반복 전송되어 수신된 펄스의 평균 SNR이 가장 큰 SEL 개의 프레임을 선택하여 신호 검출을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 비동기식 변조방식으로 전송되는 신호는 다음의 식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00051
여기서,
Figure 112008065686115-pat00052
는
Figure 112008065686115-pat00053
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스를 나타내며,
Figure 112008065686115-pat00054
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 의미하고,
Figure 112008065686115-pat00055
는 2PPM 변복조 방식의 데이터 심벌
Figure 112008065686115-pat00056
에 따라 펄스의 위치를 결정하는 파라미터로써
Figure 112008065686115-pat00057
로 설정되며, 이 값은 최대지연확산 (Maximum Delay Spread)보다 큰 값으로 설정된다.
또한, 상기 수신단이 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 신호는 다음의 식과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00058
또한, 추정된 신호의 Quality 값 Qj는 다음의 식으로 산출될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00059
여기서,
Figure 112008065686115-pat00060
이고,
Figure 112008065686115-pat00061
이며, 적분 구간을 정의하는
Figure 112008065686115-pat00062
는
Figure 112008065686115-pat00063
이고,
Figure 112008065686115-pat00064
는 적분 구간을 정의하는 값을 나타내며, R은 송신단으로부터 펄스 반복 전송된 횟수를 나타낸다.
바람직하게는, 상기 수신단은, 크기의 순서에 따라 Qj값을 정렬하고, R번 반복된 펄스에 대한 각각의
Figure 112008065686115-pat00065
과
Figure 112008065686115-pat00066
값을
Figure 112008065686115-pat00067
의 순서에 따라 저장하는 SNR 비교기; 및 상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템은, 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 단계; 상기 전송단계에 의해 반복적으로 전송된 신호를 수신하여 SNR을 추정하는 단계; 상기 추정단계에 의해 추정된 신호의 Quality 값 Qj를 산출하고, 산출된 Qj를 크기에 따라 정렬하는 단계; 및 상기 정렬단계에 의해 정렬된 순서에 따라 j번째 프레임에서 심벌 검출을 수행하는 단계를 포함하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 펄스 반복 전송 기반으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 복잡도를 증가시키지 않으면서도 효과적으로 BER 성능을 향상시킬 수 있게 되며, 저가로 보다 향상된 BER 성능을 제공할 수 있게 되고, 열악한 환경에서도 상당히 높은 신뢰도의 무선 데이터 전송이 가능하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 초 광대역 시스템용 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출장치 및 그 검출방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 초 광대역 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다. 도면을 참조하면, 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 초 광대역 시스템(100)은 송신단(10) 및 수신단(20)으로 구성된다. 여기서, 송신단(10)은 데이터비트 생성기(12), PRC(Pulse Repetition Coding) 부호화기(14), UWB(Ultra Wide Band) 변조기(16), 및 UWB 펄스 생성기(18)를 구비한다. 또한, 수신단(20)은 상관기(21), SNR(Signal to Noise Ratio)(23), SNR 비교기(25), 선택적 검출기(27), 및 복호화기(29)를 구비한다.
PRC 부호화기(14)는 데이터비트 생성기(12)에 의해 생성된 데이터비트를 매 우 간단한 시간 다이버시티 알고리즘인 PRC 알고리즘으로 부호화한다. PRC(또는 반복코드) 알고리즘은 BER(Bit Error Rate) 성능을 향상시키기 위해 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 (R,1) 코딩 알고리즘이며, 여기서 R은 부호화된(coded) 비트 혹은 반복된 펄스의 수를 나타낸다. 따라서 반복 코드 부호화기(Encoder)(14)는 펄스 변조기(16)에서 특정 비트 혹은 심벌을 R번 반복하여 전송한다. 이때, 수신단(20)의 반복 코드 복호화기(도시하지 않음)는 과반수 논리(Majority Logic) 검출을 통해 반복 전송되어 수신된 R개의 비트열에서 가장 많이 발생된 비트를 송신된 비트로 선택하게 된다. 예를 들어, (3,1) 반복 코드를 사용하면 송신 비트열
Figure 112008065686115-pat00068
는
Figure 112008065686115-pat00069
Figure 112008065686115-pat00070
로 부호화되어 전송된다. 한편, 수신단(20)에서 복조된 비트열
Figure 112008065686115-pat00071
가
Figure 112008065686115-pat00072
일 경우, 복호화기는
Figure 112008065686115-pat00073
로 복호화한다.
이러한 PRC 알고리즘을 사용하는 UWB 시스템은 시스템의 복잡도가 크게 증가하지는 않지만, 전송률(Data Rate) 감소율에 비해 BER 성능 이득이 크지 않은 단점이 있다. 반면, UWB 시스템의 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해 길쌈부호화기가 사용될 수 있지만, 이 코드는 부호율과 구속장에 따라 복잡도가 급격히 증가하게 된다. 따라서 저복잡도와 저가를 목표로 하는 UWB 시스템의 주요 적용 분야를 고려해 볼 때, 시스템의 복잡도는 크게 증가하지 않으면서도 효과적으로 BER 성능을 향상시킬 수 있는 기법이 필히 요구된다고 할 수 있다.
실제로, UWB 다중경로 채널에서 수신된 신호는 UWB 펄스의 폭이 매우 짧으므로 많은 수의 다중경로 성분에 의해 확산된 형태로 들어오게 된다. 게다가, 반복 코드를 사용하여 동일한 비트 혹은 심벌이 반복 전송될 경우일지라도, 각 비트 혹은 심벌에 대해 측정된 수신 UWB 신호의 순시적인 SNR 값은 AWGN(Additive White Gaussian Noise)의 시변 (Time-Varying) 특성에 의해 매우 랜덤하게 변동된다. 이에, 본 발명에서는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 복잡도를 고려하면서도 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출 방법 및 장치를 제안한다.
먼저, 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 경우를 살펴보면, 본 발명에 따른 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템은 BPM(Bi-Phase Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), OOK(On-Off Keying) 변복조 방식을 고려한다. 각각의 동기식 변조방식에 따라, UWB 변조기(16)에 의해 변조된 전송 신호는 다음과 같다.
Figure 112008065686115-pat00074
Figure 112008065686115-pat00075
Figure 112008065686115-pat00076
여기서 데이터비트 생성기(12)로부터 생성되는
Figure 112008065686115-pat00077
는 이진 심벌이고,
Figure 112008065686115-pat00078
는
Figure 112008065686115-pat00079
이다.
Figure 112008065686115-pat00080
는 UWB 펄스 생성기(18)로부터 생성되는
Figure 112008065686115-pat00081
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스를 나타내며,
Figure 112008065686115-pat00082
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 의미한다. 또한,
Figure 112008065686115-pat00083
는 PPM 변복조 방식의 데이터 심벌
Figure 112008065686115-pat00084
에 따라 펄스의 위치를 결정하는 오프셋이다.
UWB 다중경로 채널 모델은 전형적으로 탭 지연선 (Tap-Delay-Line) 모델링을 기반으로 하는 것이 바람직하며, 이 채널 임펄스 응답 함수
Figure 112008065686115-pat00085
는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008065686115-pat00086
여기서
Figure 112008065686115-pat00087
은 다중경로 성분의 수를 나타내며,
Figure 112008065686115-pat00088
는
Figure 112008065686115-pat00089
번째 경로의 신호 크기를 나타낸다. 또한,
Figure 112008065686115-pat00090
은
Figure 112008065686115-pat00091
번째 경로의 시간 지연이고, 여기서
Figure 112008065686115-pat00092
은 다중경로 성분을 분해할 수 있는 최소 시간을 의미하며,
Figure 112008065686115-pat00093
는 송수신기간 거리로 인한 전송 시간 지연이며, 전체 프레임 구간
Figure 112008065686115-pat00094
내에서 균일하게 분포한다고 가정하였다. 이 때, UWB 다중경로 채널로부터 수신된 신호는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008065686115-pat00095
Figure 112008065686115-pat00096
Figure 112008065686115-pat00097
여기서
Figure 112008065686115-pat00098
는 AWGN을 나타낸다.
동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)의 수신단(20)은 수신 신호의 복조 및 검출을 위해 상관기(21) 기반의 Rake 방식의 수신기를 사용하며,
Figure 112008065686115-pat00099
번째 심벌의 복조를 위한 참조 신호는 다음과 같이 산출된다.
Figure 112008065686115-pat00100
여기서
Figure 112008065686115-pat00101
와
Figure 112008065686115-pat00102
는 각각
Figure 112008065686115-pat00103
번째 이진 심벌 0 혹은 1에 대한 BPM, PPM, OOK에 의해 각각 변조된 송신 신호를 나타낸다. Rake 수신기의
Figure 112008065686115-pat00104
번째 Finger의 상관기(21)의 출력
Figure 112008065686115-pat00105
은 다음 식을 통해 계산된다.
Figure 112008065686115-pat00106
여기서
Figure 112008065686115-pat00107
은 0에서
Figure 112008065686115-pat00108
사이의 값이다. 데이터 검출을 위해, 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)은 Rake 수신기에서 Finger 수
Figure 112008065686115-pat00109
에 따라 상관기(21)의 출력값
Figure 112008065686115-pat00110
을 다음과 같이 합산한다.
Figure 112008065686115-pat00111
여기서
Figure 112008065686115-pat00112
은 Rake 수신기의 최대비 결합 (Maximum Ratio Combining)을 위한 가중치 성분이다. 그리고 신호의 검출을 위해 ML(Maximum Likelihood) 검출기를 고려였으며, 이 검출기의 데이터 결정 방식은 다음과 같다.
Figure 112008065686115-pat00113
여기서
Figure 112008065686115-pat00114
는 데이터 결정을 위한 임계값(Threshold)을 나타내며, BPM과 PPM 변조일 경우에는
Figure 112008065686115-pat00115
이고, OOK 변조일 경우 본 논문에서는 채널이 이상적으로 완벽히 추정되었다고 가정하면 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112008065686115-pat00116
본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)은 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해, 동기식 임펄스 라디오 UWB 수신단(20)에서 일반적인 PRC 알고리즘과는 달리 반복 전송되어 수신된 신호의 SNR을 추정하여 선택적으로 신호 검출을 수행한다. 도 4는 본 발명에 따른 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법을 예로 나타내었다. 이에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)은, 송신단(10)에서 PRC 부호화기(14)로부터 펄스 반복 전송된 신호를 기반으로 수신단(20)에서 선택적 검출의 세부적인 절차를 수행한다.
먼저, SNR 추정기(23)는 수학식 10을 통해 계산한
Figure 112008065686115-pat00117
를 이용해서 추정된 신호의 Quality 값
Figure 112008065686115-pat00118
를 다음 식을 통해 계산한다.
Figure 112008065686115-pat00119
Figure 112008065686115-pat00120
,
여기서
Figure 112008065686115-pat00121
는 PRC 부호화기(14)로부터 펄스 반복 전송된 횟수를 나타낸다.
다음으로 SNR 비교기(25)는 변복조 방식에 따라 다음과 같이 SNR 추정기(23)로부터 계산된
Figure 112008065686115-pat00122
를 비교한다.
(1) BPM과 PPM 수신기를 위한 SNR 비교기(25)
SNR 비교기(25)는
Figure 112008065686115-pat00123
번 반복 전송되어 수신된 UWB 신호들에 대해
Figure 112008065686115-pat00124
값을 큰 크기 순서대로 정렬하고,
Figure 112008065686115-pat00125
의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장한다.
(2) OOK 수신기를 위한 SNR 비교기(25)
우선, 동기식 OOK 수신기는
Figure 112008065686115-pat00126
번 반복 전송되어 수신된 UWB 신호들에 대해
Figure 112008065686115-pat00127
의 평균값
Figure 112008065686115-pat00128
을 계산한다. 다음으로
Figure 112008065686115-pat00129
가
Figure 112008065686115-pat00130
보다 크다면 SNR 비교기(25)는 큰 크기 순서대로
Figure 112008065686115-pat00131
값을 정렬하고,
Figure 112008065686115-pat00132
의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장한다. 이와는 달리
Figure 112008065686115-pat00133
가
Figure 112008065686115-pat00134
보다 작다면 SNR 비교기(25)는 작은 크기 순서대로
Figure 112008065686115-pat00135
값을 정렬하고,
Figure 112008065686115-pat00136
의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장한다.
그 다음으로, 선택적 검출기(27)는 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된
Figure 112008065686115-pat00137
번째 프레임에서 심벌 검출을 수행한다. 여기서 선택된 심벌 프레임의 수는 SEL(≤R)로 정의된다. 이와 같이, 만약
Figure 112008065686115-pat00138
이 1이라면
Figure 112008065686115-pat00139
가 가장 큰
Figure 112008065686115-pat00140
번째 프레임 하나만 선택하여 신호 검출을 수행한다. 그리고
Figure 112008065686115-pat00141
이
Figure 112008065686115-pat00142
이라면 제안된 발명은 일반적인 PRC 알고리즘과 같이 신호 검출을 수행한다. 즉, 제안된 발명은 반복 전송되어 수신된 펄스의 평균 SNR이 가장 큰
Figure 112008065686115-pat00143
개의 프레임을 선택하여 신호 검출을 수행한다.
마지막으로, 선택적 검출기(27)로부터 복조된
Figure 112008065686115-pat00144
개의 비트열을 가지고 PRC 복호화기(29)는 데이터 복호화를 수행한다.
다음에 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 경우를 살펴보면, 본 발명에 따른 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)은 2PPM 변복조 방식을 고려한다. 이 변복조 방식은 데이터 비트 생성기(12)로부터 생성된 이진 비트
Figure 112008065686115-pat00145
에 따라 하나의 UWB 펄스의 위치를 직접 결정하는 방식으로, 2PPM UWB 변조기(103)에 의해 변조되어 전송된 신호
Figure 112008065686115-pat00146
는 다음과 같다.
Figure 112008065686115-pat00147
여기서 UWB 펄스 생성기(18)로부터 생성되는
Figure 112008065686115-pat00148
는
Figure 112008065686115-pat00149
의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스를 나타내며,
Figure 112008065686115-pat00150
는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 의미한다. 또한,
Figure 112008065686115-pat00151
는 2PPM 변복조 방식의 데이터 심벌
Figure 112008065686115-pat00152
에 따라 펄스의 위치를 결정하는 파라미터로써
Figure 112008065686115-pat00153
로 설정되며, 이 값은 최대지연확산(Maximum Delay Spread)보다 큰 값으로 설정된다. 일반적으로 UWB 다중경로 채널 모델은 전형적으로 탭 지연선 모델링을 기반으로 한다. 따라서 UWB 다중경로 채널을 통과하여 수신된 신호
Figure 112008065686115-pat00154
는 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008065686115-pat00155
비동기식 2PPM 수신기는 기본적으로 IDU(Integration and Dump Unit)으로 구성되며, 이 수신기의 CU(Control Unit)에서는 적분 시작위치와 구간을 정의하는 제어 신호
Figure 112008065686115-pat00156
과
Figure 112008065686115-pat00157
를 관리한다. CU에 의해 제어된
Figure 112008065686115-pat00158
과
Figure 112008065686115-pat00159
에 따라
Figure 112008065686115-pat00160
번째 프레임에서의 상관기 또는 에너지 누적기(21)의 출력
Figure 112008065686115-pat00161
과
Figure 112008065686115-pat00162
는 다음 식들에 의해 산출된다.
Figure 112008065686115-pat00163
Figure 112008065686115-pat00164
여기서 적분 구간을 정의하는
Figure 112008065686115-pat00165
는
Figure 112008065686115-pat00166
이며,
Figure 112008065686115-pat00167
는 적분 구간을 정의하는 값을 나타낸다. 따라서 본 발명에서는 ML 검출기를 고려하므로, 이 검출기의 데이터 결정은 다음 식에 따라 수행된다.
Figure 112008065686115-pat00168
본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템(100)은 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해, 비동기식 임펄스 라디오 UWB 수신단(20)에서 일반적인 PRC 알고리즘과는 달리 반복 전송되어 수신된 신호의 SNR을 추정하여 선택적으로 신호 검출을 수행한다. 도 5는 본 발명에 따른 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에 의한 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법을 예로 나타내었다. 이에 대한 상세한 설명은 다음과 같다.
본 발명에 따른 SNR 추정기(23)는 수학식 16 및 수학식 17로부터 계산된 출력값
Figure 112008065686115-pat00169
과
Figure 112008065686115-pat00170
를 이용하여 추정된 신호의 Quality 값
Figure 112008065686115-pat00171
를 다음 식을 통해 계산한다.
Figure 112008065686115-pat00172
여기서
Figure 112008065686115-pat00173
는 PRC 부호화기(14)로부터 펄스 반복 전송된 횟수를 나타낸다.
다음으로 SNR 비교기(25)는 크기순에 따라
Figure 112008065686115-pat00174
값을 정렬하고,
Figure 112008065686115-pat00175
번 반복된 펄스에 대한 각각의
Figure 112008065686115-pat00176
과
Figure 112008065686115-pat00177
값을
Figure 112008065686115-pat00178
의 순서에 따라 저장한다.
그 다음으로, 선택적 검출기(27)는 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된
Figure 112008065686115-pat00179
번째 프레임에서 심벌 검출을 수행한다. 여기서, 선택된 심벌 프레임의 수는
Figure 112008065686115-pat00180
로 정의된다. 즉, 제안된 발명은 반복 전송되어 수신된 펄스의 평균 SNR이 가장 큰
Figure 112008065686115-pat00181
개의 프레임을 선택하여 신호 검출을 수행한다.
마지막으로, 선택적 검출기(27)로부터 복조된
Figure 112008065686115-pat00182
개의 비트열을 가지고 PRC 복호화기(29는 데이터 복호화를 수행한다.
일반적으로, 무선 통신 시스템에서는 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해 블록 코드(Block Code)와 트렐리스 코드(Trellis Code) 등과 같은 채널 코딩 기법을 사용한다. 예를 들어, 길쌈부호화기(Convolutional Code)는 가장 일반적으로 사용되는 채널 코딩 알고리즘 중 하나이지만, 길쌈부호화기를 사용하는 무선 통신 시스템의 복잡도는 부호율(Code Rate)과 구속장(Constraint Length)에 따라 급격히 증가하게 된다.
이에, 본 발명에서는 동기식(Coherent) 및 비동기식(Noncoherent) 임펄스 라디오 UWB 시스템의 복잡도와 BER 성능을 모두 고려하기 위해 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법을 제안하였다. 우선 시스템의 복잡도를 고려하기 위해, 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템 및 그것에 의한 선택적 검출방법에서는 매우 간단한 시간 다이버시티 알고리즘인 일반적인 PRC(Pulse Repetition Coding)와 동일하게 UWB 신호를 반복 전송하게 된다. 하지만, 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 BER 성능을 효과적으로 향상시키기 위해, 수신단에서는 반복 전송되어 수신된 신호의 신호대잡음비를 추정하여 선택적으로 신호 검출을 수행한다. 한편, 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서는 변복조 방식으로 BPM(Bi-Phase Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), OOK(On-Off Keying) 등을 사용하며, 제안된 방법 및 장치에서는 이들 변복조 방식 각각에 적합한 절차를 포함한다. 또한, 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서는 변복조 방식 으로 2PPM(Binary Pulse Position Modulation)를 고려하며, 제안된 방법 및 장치에서는 이 변복조 방식에 적합한 절차를 포함한다. 따라서 본 발명은 동기식과 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서 널리 사용되는 변복조 방식의 대부분을 포함한 임펄스 라디오 기반 UWB 시스템의 BER 성능을 시스템 복잡도의 큰 증가 없이 효과적으로 향상시킬 수 있으므로, 임펄스 라디오 기반의 동기식 및 비동기식 UWB 기기에 높은 가격 부담 없이 효율적으로 응용 및 적용이 가능하다.
도 6은 IEEE 802.15.4a CM1 채널 모델에서 본 발명에 따른 선택적 검출방법을 사용한 동기식 UWB 시스템의 BER 성능을, 채널코딩을 하지 않은 동기식 UWB 시스템 및 일반적인 PRC 알고리즘이 사용된 동기식 UWB 시스템과 비교한 도면이다. 여기에서 사용된 동기식 변복조방식은 BPM, PPM, OOK 이다.
또한, 도 7은 IEEE 802.15.4a CM1 채널 모델에서 본 발명에 따른 선택적 검출방법을 사용한 비동기식 UWB 시스템의 BER 성능을, 채널코딩을 하지 않은 비동기식 UWB 시스템 및 일반적인 PRC 알고리즘이 사용된 동기식 UWB 시스템과 비교한 도면이다. 여기에서 사용된 비동기식 변복조방식은 2PPM이다.
도 6 및 도 7에서 R은 펄스 반복 전송 횟수를 나타내며, SEL은 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 UWB 시스템 및 그것에 의한 선택적 검출방법에서 데이터 검출을 위해 선택하는 프레임의 수를 의미한다. 도 6 및 도 7로부터 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따르면 효과적으로 BER 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 펄스 반복 전송 기반으로 하는 동기식 및 비동 기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서 시스템의 복잡도 증가도 거의 없이 효과적으로 BER 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법이므로, 이 장치 및 방법을 사용하는 UWB 기기는 저가로 보다 향상된 BER 성능을 제공할 수 있게 되고, 열악한 환경에서도 상당히 높은 신뢰도의 무선 데이터 전송을 가능하게 한다.
이러한 점은 송수신기 사이의 거리 등 사용자 환경을 비롯하여 사용되는 기기에 따라 시스템의 성능이 상당히 민감한 UWB 시스템을 고려해 볼 때, UWB 관련 산업체에서는 도입 및 사용 가능성이 매우 높아 그 가치는 상당히 높을 것으로 기대할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 송신단의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 수신단의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서의 절차의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템에서의 절차의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 IEEE 802.15.4a CM1 채널 모델에서 본 발명에 따른 선택적 검출방법을 사용한 동기식 UWB 시스템의 BER 성능을, 채널코딩을 하지 않은 동기식 UWB 시스템 및 일반적인 PRC 알고리즘이 사용된 동기식 UWB 시스템과 비교한 도면이다.
도 7은 IEEE 802.15.4a CM1 채널 모델에서 본 발명에 따른 선택적 검출방법을 사용한 비동기식 UWB 시스템의 BER 성능을, 채널코딩을 하지 않은 비동기식 UWB 시스템 및 일반적인 PRC 알고리즘이 사용된 동기식 UWB 시스템과 비교한 도면이다.

Claims (20)

  1. 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB(Ultra Wide Band) 시스템에 있어서,
    데이터비트 생성기를 구비하며, 상기 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 송신단; 및
    반복적으로 수신된 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 추정하여 선택적으로 신호를 검출하는 수신단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 송신단은 BPM(Bi-Phase Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), 및 OOK(On-Off Keying) 중 어느 하나의 동기식 변조방식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 송신단은 2PPM(Binary Pulse Position Modulation)의 비동기식 변조방 식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 송신단은 상기 BPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00183
    여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
    Figure 112008065686115-pat00184
    는 이진 심벌이며,
    Figure 112008065686115-pat00185
    는
    Figure 112008065686115-pat00186
    의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
    Figure 112008065686115-pat00187
    는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타냄.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 송신단은 상기 PPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00188
    여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
    Figure 112008065686115-pat00189
    는 이진 심벌이며,
    Figure 112008065686115-pat00190
    는
    Figure 112008065686115-pat00191
    의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
    Figure 112008065686115-pat00192
    는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간이며,
    Figure 112008065686115-pat00193
    는 상기 PPM 변조방식의 데이터 심벌
    Figure 112008065686115-pat00194
    에 따라 펄스의 위치를 결정하는 오프셋을 나타냄.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 송신단은 상기 OOK 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00195
    여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는
    Figure 112008065686115-pat00196
    는 이진 심벌이며,
    Figure 112008065686115-pat00197
    는
    Figure 112008065686115-pat00198
    의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고,
    Figure 112008065686115-pat00199
    는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타냄.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 송신단과 상기 수신단 사이의 채널을 더 포함하고, 상기 채널이 UWB 다중경로 채널 모델로 모델링되는 경우, 상기 UWB 다중경로 채널 모델은 채널 임펄스 응답함수 h(t)가 다음의 식과 같이 표현되는 탭 지연선(Tap-Delay-Line) 모델링을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 712011000189033-pat00200
    여기서,
    Figure 712011000189033-pat00201
    은 다중경로 성분의 수를 나타내며,
    Figure 712011000189033-pat00202
    는
    Figure 712011000189033-pat00203
    번째 경로의 신호 크기를 나타내고,
    Figure 712011000189033-pat00204
    은
    Figure 712011000189033-pat00205
    번째 경로의 시간 지연이며,
    Figure 712011000189033-pat00206
    은 다중경로 성분을 분해할 수 있는 최소 시간을 의미하고,
    Figure 712011000189033-pat00207
    는 송수신기간 거리로 인한 전송 시간 지연이며, 전체 프레임 구간
    Figure 712011000189033-pat00208
    내에서 균일하게 분포하는 것으로 가정됨.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 수신단이 상기 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 BPM 변조방식의 신호, PPM 변조방식의 신호, 및 OOK 변조방식의 신호는 각각 다음과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 712011000189033-pat00209
    Figure 712011000189033-pat00210
    Figure 712011000189033-pat00211
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수신단은 수신된 신호의 복조 및 검출을 위해 상관기 기반의 Rake 방식의 수신기를 사용하며, j번째 심벌의 복조를 위한 참조 신호는 다음과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 712011000189033-pat00212
    여기서
    Figure 712011000189033-pat00213
    와
    Figure 712011000189033-pat00214
    는 각각
    Figure 712011000189033-pat00215
    번째 이진심벌 0 혹은 1에 대한 BPM, PPM, OOK에 의해 각각 변조된 송신 신호를 나타냄.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 Rake 방식의 수신기의 핑거(Finger) 수 F에 따라 상관기 출력값 Zj,m은 다음과 같이 합산되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00216
    여기서
    Figure 112008065686115-pat00217
    은 Rake 수신기의 최대비 결합(Maximum Ratio Combining)을 위한 가중치 성분임.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 수신단은,
    계산된 상기
    Figure 112008065686115-pat00218
    를 이용해서 추정된 신호의 Quality 값
    Figure 112008065686115-pat00219
    를 다음의 식과 같이 산출하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00220
    ,
    Figure 112008065686115-pat00221
    여기서, R은 송신단에 의한 펄스 반복 전송된 횟수를 나타냄.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
    상기 BPM 변조방식의 수신신호 및 상기 PPM 변조방식의 수신신호에 대하여, Qj 값을 큰 크기 순서대로 정렬시키는 SNR 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
    상기 OOK 변조방식으로 R번 반복 전송되어 수신된 신호들에 대하여
    Figure 112008065686115-pat00222
    의 평균값
    Figure 112008065686115-pat00223
    을 계산한 후, 계산된 상기
    Figure 112008065686115-pat00224
    가
    Figure 112008065686115-pat00225
    보다 크면 큰 크기 순서대로 상기
    Figure 112008065686115-pat00226
    값을 정렬하고
    Figure 112008065686115-pat00227
    의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장하며, 상기
    Figure 112008065686115-pat00228
    가
    Figure 112008065686115-pat00229
    보다 작으면 작은 크기 순서대로
    Figure 112008065686115-pat00230
    값을 정렬하고
    Figure 112008065686115-pat00231
    의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장하는 SNR 비교기를 더 포함하며,
    여기서,
    Figure 112008065686115-pat00232
    의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 동기 식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
    상기 Qj를 크기에 따라 정렬하는 SNR 비교기; 및
    상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    선택된 심벌 프레임의 수는 SEL(≤ R)로 정의되며,
    상기 선택적 검출기는 상기 SEL이 1이면 Qj가 가장 큰 j번째 프레임 하나만 선택하여 신호 검출을 수행하고, 상기 SEL이 R이면 반복 전송되어 수신된 펄스의 평균 SNR이 가장 큰 SEL 개의 프레임을 선택하여 신호 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  16. 제 3항에 있어서,
    상기 비동기식 변조방식으로 전송되는 신호는 다음의 식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00233
    여기서,
    Figure 112008065686115-pat00234
    는
    Figure 112008065686115-pat00235
    의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스를 나타내며,
    Figure 112008065686115-pat00236
    는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 의미하고,
    Figure 112008065686115-pat00237
    는 2PPM 변복조 방식의 데이터 심벌
    Figure 112008065686115-pat00238
    에 따라 펄스의 위치를 결정하는 파라미터로써
    Figure 112008065686115-pat00239
    로 설정되며, 이 값은 최대지연확산 (Maximum Delay Spread)보다 큰 값으로 설정됨.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 수신단이 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 신호는 다음의 식과 같은 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00240
  18. 제 17항에 있어서,
    추정된 신호의 Quality 값 Qj는 다음의 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
    Figure 112008065686115-pat00241
    여기서,
    Figure 112008065686115-pat00242
    이고,
    Figure 112008065686115-pat00243
    이며, 적분 구간을 정의하는
    Figure 112008065686115-pat00244
    는
    Figure 112008065686115-pat00245
    이고,
    Figure 112008065686115-pat00246
    는 적분 구간을 정의하는 값을 나타내며, R은 송신단으로부터 펄스 반복 전송된 횟수를 나타냄.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 수신단은,
    크기의 순서에 따라 Qj값을 정렬하고, R번 반복된 펄스에 대한 각각의
    Figure 112008065686115-pat00247
    과
    Figure 112008065686115-pat00248
    값을
    Figure 112008065686115-pat00249
    의 순서에 따라 저장하는 SNR 비교기; 및
    상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템.
  20. 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 단계;
    상기 전송단계에 의해 반복적으로 전송된 신호를 수신하여 SNR을 추정하는 단계;
    상기 추정단계에 의해 추정된 신호의 Quality 값 Qj를 산출하고, 산출된 Qj를 크기에 따라 정렬하는 단계; 및
    상기 정렬단계에 의해 정렬된 순서에 따라 j번째 프레임에서 심벌 검출을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법.
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