KR101079405B1 - 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치 - Google Patents
병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 직렬 형식의 데이터 신호를 병렬 형식으로 변환하고 변환된 데이터 신호에 따라 카오스 신호를 송신하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치에 관한 것으로, 전송하고자 하는 직렬 데이터를 사전에 설정된 단위를 갖는 병렬 데이터로 변환하는 신호 변환부; 사전에 설정된 카오스 신호를 생성하는 카오스 신호 생성부; 및 상기 신호 변환부로부터의 변환된 데이터에 따라 상기 카오스 신호 생성부로부터의 상기 카오스 신호를 증폭하는 증폭부를 포함하고, 상기 신호 변환부는 상기 직렬 데이터를 사전에 설정된 비트(bit) 수를 갖는 칩(chip) 단위를 갖는 상기 병렬 데이터로 변환하는 직렬-병렬 변환기; 및 상기 직렬-병렬 변환시로부터의 병렬 데이터 중 상기 칩 단위의 데이터를 각각 열로 갖는 행렬로 변환하고, 상기 행렬의 각 데이터를 연산하여 상기 증폭부에 전달하는 행렬 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치를 제공한다.
카오스 신호(Chaotic Signal), 무선 단거리 네트워크(Wireless Body Area Network;WBAN), 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼(Parallel Sequence Spread Spectrum;PSSS)
Description
본 발명은 카오스 신호 송신 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 직렬 형식의 데이터 신호를 병렬 형식으로 변환하고 변환된 데이터 신호에 따라 카오스 신호를 송신하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 카오스 신호(Chaotic Signal)는 비주기성 신호로서 특정한 위상이 존재하지 않으며 광대역이라는 특징을 갖는다. 통상의 정형파 신호는 시간에 따른 규칙적인 위상을 가지므로 반위상의 간섭신호가 더해 졌을 때 신호가 왜곡되거나 상쇄될 수 있다. 그러나, 카오스 신호는 명확한 위상을 갖지 않으므로 반위상의 신호 또는 간섭 신호가 유입되더라도 간섭이 발생하지 않기 때문에 정보를 담고 있는 데이터 신호가 보호될 수 있는 장점을 지닌다. 또한, 주파수 분석적인 측면에서도, 카오스 신호는 광대역 범위에서 주기에 관계없이 일정한 크기를 갖는 에너지 효율이 뛰어난 신호이다.
이와 같은, 카오스 신호를 정보전송을 위한 반칙적인 위상을 가지므로 반위상의 간섭신호가 더해 졌을 때 신호가 왜곡되거나 상쇄될 수 있다. 그러나, 카오스 신호는 명확한 위상을 갖지 않으므로 반위상의 신호 또는 간섭 신호가 유입되더라도 간섭이 발생하지 않기 때문에 정보를 담고 있는 데이터 신호가 보호될 수 있는 장점을 지닌다. 또한, 주파수 분석적인 측면에서도, 카오스 신호는 광대역 범위에서 주기에 관계없이 일정한 크기를 갖는 에너지 효율이 뛰어난 신호이다.
상술한 카오스 신호를 반송파로 이용하는 경우, 스파이크(Spike)가 적어 모뎀에서 타임 호핑(Time hoppling) 등과 같은 별도의 코딩(Coding)이 필요하지 않고, 간단한 변조방식인 OOK(On-Off Keying)방식을 이용하여 간단한 송신장치 또는 수신장치를 구현할 수 있다.
이러한 카오스 신호를 이용하면 시스템의 작은 변화를 통해 카오스 신호를 제어할 수 있어 보다 향상된 전력 효율을 갖는 통신 시스템을 구현할 수 있다는 점과, 본질적으로 넓은 주파수 대역으로 확산하는 연속적인 스펙트럼을 가지므로 광대역에 걸쳐 손실되지 않은 에너지 스펙트럼을 가지고 변조에 이용될 수 있다는 점 등 많은 장점이 있어서 초광대역을 사용하는 송신장치 또는 수신장치에 카오스 신호를 이용하려는 시도가 이루어지고 있다.
한편, 카오스 신호의 송신에 있어서 종래에는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(Direct Sequence Spread Spectrum;DSSS) 방식을 사용하는데, 이러한 직접 시퀀 스 확산 스펙트럼 방식은 광대역 특성을 유지하면서 다수의 사용자를 지원하고자 하는 경우 전송 속도가 5Mbps 이하로 형성된다.
그러나, 최근에는 단거리 통신(Wirelss Body Area Network;WBAN)기반의 엔터테인먼트 및 의료 기기에서는 5MBps 이상의 전송 속도를 요구하고 있으며, 이러한 전송 속도 요구에 따라 종래의 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 전송 장치는 단거리 통신 기반의 엔터테인먼트 및 의료 기기에 적용할 수 없는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 직렬 형식의 데이터 신호를 병렬 형식으로 변환하고 변환된 데이터 신호에 따라 카오스 신호를 송신하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면은 전송하고자 하는 직렬 데이터를 사전에 설정된 단위를 갖는 병렬 데이터로 변환하는 신호 변환부와, 사전에 설정된 카오스 신호를 생성하는 카오스 신호 생성부와, 상기 신호 변환부로부터의 변환된 데이터에 따라 상기 카오스 신호 생성부로부터의 상기 카오스 신호를 증폭하는 증폭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 신호 변환부는 상기 직렬 데이터를 사전에 설정된 비트(bit) 수를 갖는 칩(chip) 단위를 갖는 상기 병렬 데이터로 변환하는 직렬-병렬 변환기와, 상기 직렬-병렬 변환시로부터의 병렬 데이터 중 상기 칩 단위의 데이터를 각각 열로 갖는 행렬로 변환하고, 상기 행렬의 각 데이터를 연산하여 상기 증폭부에 전달하는 행렬 연산기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 행렬 연산기는 상기 행렬 중 각 열의 데이터를 합하여 가산된 데이터를 상기 증폭부에 전달할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 증폭부는 상기 행렬 연산기로부터의 데이터에 따라 이득을 가변하여 상기 카오스 신호를 증폭하는 프로그래머블 게인 증폭기를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 증폭부로부터의 증폭된 카오스 신호를 사전에 설정된 주파수 대역으로 통과시키는 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 기술적인 측면에 따르면, 상기 필터부로부터의 필터링된 카오스 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 신호 증폭부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 직렬 형식의 데이터 신호를 병렬 형식으로 변환하고 변환된 데이터 신호에 따라 카오스 신호를 송신하여 전송 속도를 5Mbps 이상 높게 형성할 수 있는 효과가 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 카오스 신호 송신 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 카오스 신호 송신 장치(100)는 신호 변환부(110), 카오스 신호 생성부(120) 및 증폭부(130)를 포함할 수 있다.
신호 변환부(110)는 직렬-병렬 변환기(111)와 행렬 연산기(112)를 구비할 수 있다.
병렬 시퀀스 확산 스펙트럼(Parallel Sequence Spread Spectrum) 방식은 한 사용자가 여러 개의 확산 시퀀스를 다중으로 사용하여 전송하는 방식이다.
이에 따라, 직렬-병렬 변환기(111)는 전송고하자 하는 직렬 형태의 데이터를 사전에 설정된 단위를 갖는 병렬 데이터로 변환한다. 상기 직렬 형태의 데이터는 '1'과 '0'의 연속으로 이루어진 데이터이고, 상기 병렬 데이터는 사전에 설정된 칩(chip)단위를 가지며, 상기 칩은 복수의 데이터일 수 있다. 이때, 상기 병렬 데이터는 준직교(Quasi-Orthogonal)하여야 한다.
행렬 연산기(112)는 상기 병렬 데이터를 행렬로 변환하고, 변환된 행렬의 각 데이터를 연산한다. 연산된 데이터는 증폭부(130)에 전달된다.
상술한 신호 변환부(110)의 데이터 변환에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 카오스 신호 송신 장치의 데이터 변환을 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)를 참조하면, 전송하고자 하는 직렬 데이터는 제1 내지 제n 칩과 같이 사전에 설정된 비트(bit) 수를 갖는 칩(chip) 단위로 나눠질 수 있으며, 직렬-병렬 변환기(111)는 직렬 데이터를 설정된 칩 단위를 갖는 병렬 데이터로 변환된다. 도면에서는 하나의 칩은 6개의 비트로 구성되는 것을 예시하였다.
도 2의 (b)를 참조하면, 행렬 연산기(112)는 상기 병렬 데이터를 행렬로 변환하며, 상기 행렬은 상기 칩의 비트수와 동일하게 열을 구성한다. 즉, 상기 병렬 데이터의 제1 칩은 상기 행렬의 제1 열을 구성하고, 동일하게 상기 병렬 데이터의 제n 칩은 상기 행렬의 제n 열을 구성한다.
다음으로, 행렬 연산기(112)는 상기 행렬의 각 데이터를 연산한다. 즉, 도 2의 (c)와 같이, 상기 행렬의 각 열의 데이터를 합산하여 가산된 데이터(Pas, Pbs, Pns)를 각각 증폭부(130)에 전달한다.
카오스 신호 생성부(120)는 사전에 설정된 카오스 신호를 생성하고, 상기 카오스 신호를 증폭부(130)에 전달한다.
증폭부(130)는 상기 카오스 신호 생성부(120)로부터 전달받은 상기 카오스 신호를 상기 신호 변환부(110)의 행렬 연산기(112)로부터의 가산된 데이터에 따라 증폭한다. 이에 따라, 증폭부(130)는 상기 가산된 데이터에 따라 이득이 가변되는 프로그래머블 게인 증폭기(Programmable Gain Amplifier;PGA)를 구비할 수 있으며, 상기 프로그래머블 게인 증폭기는 상기 가산된 데이터에 따라 이득이 가변되는데, 상기 이득은 신호 변환부(110)의 상기 병렬 데이터의 상기 칩의 비트수에 따라 결정될 수 있다.
이러한 증폭부(130)는 데이터의 비트에 따라 카오스 신호를 스위칭하고, 데이터의 비트 수에 따라 구비되는 복수의 스위치를 포함하지 않을 수 있어 회로 면적 및 비용을 저감시킬수 있다.
도 3은 본 발명의 카오스 신호 송신 장치로부터 출력되는 신호 파형도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 카오스 신호 송신 장치(100)의 증폭부(130)로부터의 출력 신호는 도 3과 같이 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼으로 형성될 수 있다.
더하여, 본 발명의 카오스 신호 송신 장치(100)는 필터부(140) 및 신호 증폭부(150)를 더 포함할 수 있다.
필터부(140)는 도 3과 같이 도시된 증폭부(130)로부터의 출력 신호를 사전에 설정된 주파수 대역으로 통과시키고, 통과된 출력 신호는 신호의 외형이 아날로그 형태로 변형될 수 있다.
신호 증폭부(150)는 필더부(140)에 의해 필터링된 신호를 전송에 적합하게 증폭시켜 외부로 전송한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 카오스 신호 송신 장치는 직렬 형태의 전송 데 이터를 병렬 형태로 변환한 후 변환된 병렬 형대의 전송 데이터에 따라 카오스 신호를 변조하여 송신하므로, 직접 확산 시퀀스 스펙트럼 방식에 대비하여 전송 속도가 향상된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 카오스 신호 송신 장치의 구성도.
도 2의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 카오스 신호 송신 장치의 데이터 변환을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 카오스 신호 송신 장치로부터 출력되는 신호 파형도.
<도면의 주요 부호에 대한 상세한 설명>
100...카오스 신호 송신 장치 110...신호 변환부
111...직렬-병렬 변환기 112...행렬 연산기
120...카오스 신호 생성부 130...증폭부
140...필터부 150...신호 증폭부
Claims (6)
- 전송하고자 하는 직렬 데이터를 사전에 설정된 단위를 갖는 병렬 데이터로 변환하는 신호 변환부;사전에 설정된 카오스 신호를 생성하는 카오스 신호 생성부; 및상기 신호 변환부로부터의 변환된 데이터에 따라 상기 카오스 신호 생성부로부터의 상기 카오스 신호를 증폭하는 증폭부를 포함하고,상기 신호 변환부는상기 직렬 데이터를 사전에 설정된 비트(bit) 수를 갖는 칩(chip) 단위를 갖는 상기 병렬 데이터로 변환하는 직렬-병렬 변환기; 및상기 직렬-병렬 변환시로부터의 병렬 데이터 중 상기 칩 단위의 데이터를 각각 열로 갖는 행렬로 변환하고, 상기 행렬의 각 데이터를 연산하여 상기 증폭부에 전달하는 행렬 연산기를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,상기 행렬 연산기는 상기 행렬 중 각 열의 데이터를 합하여 가산된 데이터를 상기 증폭부에 전달하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치.
- 제3항에 있어서,상기 증폭부는 상기 행렬 연산기로부터의 데이터에 따라 이득을 가변하여 상기 카오스 신호를 증폭하는 프로그래머블 게인 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치.
- 제1항에 있어서,상기 증폭부로부터의 증폭된 카오스 신호를 사전에 설정된 주파수 대역으로 통과시키는 필터부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치.
- 제5항에 있어서,상기 필터부로부터의 필터링된 카오스 신호를 사전에 설정된 이득으로 증폭하는 신호 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 시퀀스 확산 스펙트럼 방식 카오스 신호 송신 장치.
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