KR101090341B1 - A range estimation algorithm with low complexity based on ieee 802.15.4a chirp spread spectrum - Google Patents

A range estimation algorithm with low complexity based on ieee 802.15.4a chirp spread spectrum Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A range estimation algorithm with low complexity based on IEEE.802.15.4a chirp spread spectrum is provided to calculate delay time through an effective pre-process to attenuate interferences such as a multi-path, thereby increasing range estimation performance under an inner environment. CONSTITUTION: A sub chirp is realized by white Gaussian noise and a multi channel. A de-chirped sub chirp is obtained by a pre-process which obtains exact time. A sine signal with delay time information as a frequency component is obtained through the de-chirped sub chirp. The sine signal is divided into a signal and a noise by singular value decomposition. The delay time of each path is obtained by using an algorithm based on a noise space such as an ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique) and an MP(Matrix Pencil).

Description

IEEE.802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘{A range estimation algorithm with low complexity based on IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum}A range estimation algorithm with low complexity based on IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum}

본 발명은 초광대역(Ultra Wide Band, UWB) 무선통신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼(chirp spread spectrum) 기반의 무선통신 시스템에서 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 계산하는 알고리즘을 제시하기 위한 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 관한 것이다. The present invention relates to an ultra wide band (UWB) wireless communication system and a method thereof, and more particularly, through an effective preprocessing process in a wireless communication system based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum. A low complexity ranging algorithm based on an IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum for presenting an algorithm for calculating latency.

종래, IEEE 표준 802.15.4는, 무선 개인 통신망(WPAN)의 기본적인 하위 네트워크 계층을 제공하기 위해 제정된 것으로, 특히, 장치간의 저가격, 저속도 유비쿼터스 통신을 지향하는 것이다. Conventionally, the IEEE standard 802.15.4 was established to provide a basic lower network layer of a wireless personal communication network (WPAN). In particular, the IEEE standard 802.15.4 is aimed at low-cost, low-speed ubiquitous communication between devices.

즉, IEEE 802.15.4는 특별한 인프라가 없이도 서로 가까운 거리에 있는 장치끼리 저가격으로 통신을 할 수 있는 동시에, 저전력 소비까지도 염두에 둔 것으로, IEEE 802.15.4의 기본 프레임워크는 10미터 거리 내, 대략 250kbit/s의 트랜스퍼 레이트(transfer rate)를 전제조건으로 하여, 한 종류의 물리 계층(physicial layer)만이 아닌 여러 종류의 물리 계층을 정의하고 있다. In other words, IEEE 802.15.4 enables low-cost communication between devices in close proximity to each other without a special infrastructure, and also has low power consumption in mind. The basic framework of IEEE 802.15.4 is within 10 meters of the distance. Assuming a transfer rate of 250 kbit / s, various types of physical layers are defined, not just one type of physical layer.

즉, 더 적은 전력소모를 요구하는 임베디드 시스템에 대해 트레이드 오프를 하고자 물리 계층을 여러 개로 정의한 것이며, 최초의 저속도 스펙에서는 트랜스퍼 레이트가 약 20, 40kbit/s이었으나, 현재 버전에서는 약 100kbit/s인 스펙이 추가되었다. In other words, it is defined as multiple physical layers to trade off for embedded systems that require less power consumption.In the original low-speed specification, the transfer rate was about 20 and 40 kbit / s, but the current version is about 100 kbit / s. This was added.

또한, 저전력소모 스펙에서는 이들보다 더 낮은 트랜스퍼 레이트도 고려될 수 있으나, 상기한 바와 같이, WPAN 표준 중 IEEE 802.15.4만이 가지고 있는 특징은 극도로 저렴한 제조단가를 추구한다는 것과, 기술적으로 단순함을 추구하는 것인데, 이는 기술적 유연성과 일반성을 해치지 않는 범위 내에서 이루어져야 한다. In addition, the lower power consumption specification may also consider lower transfer rates than these. However, as described above, only the features of the IEEE 802.15.4 standard in the WPAN standard pursue extremely low manufacturing cost and technical simplicity. This should be done without compromising technical flexibility and generality.

IEEE 802.15.4에 포함된 중요한 특징들은 리얼 타임 응용에 적합하도록 타임 슬롯(guaranteed time slot)을 예약하는 기능, CSMA/CA를 이용한 콜리전 어보이던스, 보안성 있는 통신 지원 등이 있으며, 또한, 제조사는 디바이스에 링크 퀄리티나 에너지 디텍션 등과 같은 전력 관리 기능을 포함시킬 수 있다. Important features included in IEEE 802.15.4 include the ability to reserve time slots for real-time applications, collision reporting with CSMA / CA, and secure communication support. Manufacturers can include power management features such as link quality and energy detection in their devices.

IEEE 802.15.4 디바이스는 세 가지 가능한 무선 주파수 대역 중 하나를 골라 작동하며, 즉, PHY는 2450MHz(2400-2483.5), 868MHz(868-868.6), 915MHz(902-928) 에서 동작한다.IEEE 802.15.4 devices operate in one of three possible radio frequency bands, that is, the PHY operates at 2450 MHz (2400-2483.5), 868 MHz (868-868.6), and 915 MHz (902-928).

또한, 인간 중심의, 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 컴퓨팅 환경에 접속할 수 있는 유비쿼터스 패러다임이 확대되면서 전 세계적으로 활발하게 연구되고 있는 기술 중의 하나로서, 센서 네트워크(sensor network)가 있다. In addition, there is a sensor network as one of the technologies actively researched around the world with the expansion of the ubiquitous paradigm for accessing a computing environment anytime, anywhere regardless of a human center.

센서 네트워크는 센서를 네트워크로 구성한 것을 의미하며, 무선 센서 네트워크(WSN; wireless sensor network), 유비쿼터스 센서 네트워크(USN; ubiquitous sensor network) 등으로도 칭해지고, 그 중, 유비쿼터스 센서 네트워크는 대한민국에서 부르는 이름이며, 다음과 같은 특징이 있다. The sensor network refers to a sensor network. The sensor network is also referred to as a wireless sensor network (WSN), a ubiquitous sensor network (USN), and the like. It has the following features.

첫째로, USN 기술은 크게 RFID, WSN 등의 내용을 포함하고 있으며, 모든 사물에 적용되는 임베디드 무선 네트워크 기술이고, 둘째로, USN 관련 소프트웨어 플랫폼으로는 TinyOS, Nano Qplus, Contiki, LiteOS 등이 있으며, 다양한 표준과 프로토콜을 지원하며, 셋째로, USN 관련 표준으로는 IETF의 6LoWPAN[1], ROLL[2], CoRE[3]와 함께 ZigBee[4], Wireless HART[5], ISA 100[6] 등이 있다. First, USN technology is largely embedded contents such as RFID, WSN, embedded wireless network technology applied to all things. Second, USN related software platforms include TinyOS, Nano Qplus, Contiki, LiteOS, Third, USN standards include ZigBee [4], Wireless HART [5], ISA 100 [6] along with IETF's 6LoWPAN [1], ROLL [2] and CoRE [3]. Etc.

또한, 향후 2~3년 후에는 IPv6를 접목한 USN 기술이 많이 확산될 것으로 기대되고 있으며, 국내외에서 법제화 및 표준화를 진행하고 있다. In addition, in the next two to three years, the USN technology that combines IPv6 is expected to spread, and legislation and standardization are in progress at home and abroad.

즉, 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)는 각종 센서에서 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크를 의미하며, 사람의 접근이 불가능한 취약지구에 수백개의 센서네트워크 노드를 설치하면, 사람이 감시하는 것과 마찬가지의 역할을 할 수 있다. In other words, the ubiquitous sensor network (USN) refers to a network configured to collect information collected by various sensors wirelessly. When hundreds of sensor network nodes are installed in vulnerable areas where humans cannot access, It can play the same role.

WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술 및 초소형 네트워크 디바이스 기술 등이 발전함에 따라 센서 네트워크 기술이 매우 활성화되고 있고, 예를 들면, 미국에서는 이 기술을 홈 오토메이션이나 생태 모니터링 등에 시험적으로 적용하고 있고, 또한, 이러한 기술은, 향후 사회기반시설 안전 감시, 산불 감시, 산업시설 감시, 국방 등의 분야에서 널리 활용될 수 있다. With the development of WPAN (Wireless Personal Area Network) technology and micro network device technology, sensor network technology is very active. For example, in the United States, this technology is being applied to home automation and ecological monitoring. These technologies could be widely used in future infrastructure safety monitoring, forest fire monitoring, industrial facility monitoring, and defense.

이러한 이유로 USN에서 가장 중요한 기술은 정확한 정보를 빠르게 전달하는 신뢰성이며, 또, 전력소모도 매우 중요하다. For this reason, the most important technology in USN is reliability that delivers accurate information quickly, and power consumption is also very important.

따라서 현재, WPAN(Wireless Personal Area Network) 전송기술의 하나인 IEEE 802.15.4a의 저속형 UWB(Ultra Wide Band) 기술이 활발하게 연구되어고 있으나, IEEE 802.15.4a에서 제시된 WPAN 전송채널의 경우에는 심각한 멀티패스(Multi-path) 간섭성분이 존재하여 이에 대한 해결방안이 절실히 요구되고 있다. Therefore, although low-speed ultra wide band (UWB) technology of IEEE 802.15.4a, which is one of wireless personal area network (WPAN) transmission technologies, has been actively studied, the WPAN transmission channel proposed by IEEE 802.15.4a is seriously studied. There is a multi-path interference component and there is an urgent need for a solution.

즉, 더 상세하게는, 무선신호의 특성상, 실제로는 동일 영역대의 주파수를 사용하는 다른 무선통신 시스템(예를 들면, 블루투스나 와이파이(Wi-Fi) 등)과의 간섭작용이나, 바디 팩터(Body Factor) 등과 같이 다른 매질 의한 통신장애가 발생하게 된다. In more detail, due to the characteristics of the radio signal, interference with other wireless communication systems (for example, Bluetooth, Wi-Fi, etc.) that actually use the same frequency band, or body factor Communication failures due to other media such as factors) occur.

여기서, 바디 팩터란, 사람의 신체에 의해 무선 라디오 통신이 장애를 받는 상황을 의미하는 것으로, 예를 들면, 종래의 센서 네트워크에서 많이 사용하는 IEEE 802.15.4 기반의 시스템의 경우, 두 개의 센서 노드를 신체의 앞뒤에 바짝 붙여서 통신을 시도할 경우 통신 자체가 불가능한 경우가 많이 발생하며, 이와 같은 현상은 CSS 기반의 IEEE 802.15.4a에서도 유사하게 나타나게 된다. Here, the body factor refers to a situation in which wireless radio communication is disturbed by a human body. For example, in the case of a system based on IEEE 802.15.4, which is widely used in a conventional sensor network, two sensor nodes are used. If you try to communicate by attaching to the front and back of the body, the communication itself is often impossible, and this phenomenon is similar in CSS-based IEEE 802.15.4a.

실제로 실험을 할 경우, 야외에서는 통신이 불가능한 경우가 대부분이며, 실내에서는 벽 등의 반사파에 의한 멀티패스로 인해 여러 경로로 전파가 수신되어, 패킷 수신은 가능하나, TOA(Time Of Arrival)에 의해 거리를 측정하는 IEEE 802.15.4a의 방식의 특성상 실제 거리 보다 큰 거리로 오차가 발생하게 된다. In actual experiments, communication is often impossible in the open air, and indoors, radio waves are received through various paths due to multipath by reflected waves such as walls, and packet reception is possible, but due to time of arrival (TOA) Due to the characteristics of the IEEE 802.15.4a method of measuring distance, an error occurs with a distance larger than the actual distance.

또한, 유비쿼터스 시대가 도래함에 따라 사회적으로 실내 위치추적 시스템에 대한 관심이 증가되었으나, 기존의 실내 위치추적 시스템은 실내 환경의 빈번한 변화에 능동적으로 대응하지 못하고, 실내 환경의 NLOS 특성으로 인하여 이동 객체의 정확한 위치 측정이 어려운 문제점이 있었다. Also, with the advent of the ubiquitous era, interest in indoor location tracking systems has increased socially, but existing indoor location tracking systems do not actively respond to frequent changes in the indoor environment, and due to the NLOS characteristics of the indoor environment, Accurate positioning was difficult.

따라서 상기한 바와 같은 종래의 IEEE 802.15.4a 기반의 UWB 통신시스템의 문제점을 해결하여, 멀티패스 간섭의 문제를 해결하고 복수의 신호를 한번에 처리가능한 저 복잡도 알고리즘을 제공하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제공되지 못하고 있는 실정이다. Therefore, it is desirable to solve the problems of the conventional IEEE 802.15.4a based UWB communication system as described above, to solve the problem of multipath interference and to provide a low complexity algorithm capable of processing a plurality of signals at one time. There is no device or method that satisfies all the requirements.

본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 멀티패스와 같은 간섭성분을 상쇄하여 실내환경에서의 거리측정 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 복수의 신호를 한번에 처리가능하도록 하는 알고리즘을 제시함으로써, 초광대역(UWB) 통신을 이용한 거리측정 및 위치측정 시스템에 있어서, IEEE 802.15.4a 기반 초광대역 무선통신 시스템의 저 복잡도 거리측정방법을 제공하고자 하는 것이다. The present invention seeks to solve the problems of the prior art as described above. Accordingly, an object of the present invention is to cancel the interference component such as multipath to improve the distance measuring performance in an indoor environment, By presenting an algorithm that can process a signal at a time, it is to provide a low complexity distance measuring method of an IEEE 802.15.4a based ultra wideband wireless communication system in a distance measuring and positioning system using ultra wideband (UWB) communication. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum) 기반의 초광대역(Ultra Wide Band) 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 있어서, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 서브첩(sub chirp)을 구하는 단계와, 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩(de-chirped sub chirp)을 구하는 단계와, 상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해(singular value decomposition)를 통해 신호와 잡음공간(subspace)으로 분리시키는 단계와, 그 후, ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique), MP(Matrix Pencil)와 같은 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계를 포함하여 구성되고, 상기 전처리 과정은, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 구하고, 그것에 의해 상기 지연시간을 계산함으로써, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성된 것을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, to calculate the delay time to measure the distance in the ultra-wideband (Ultra Wide Band) wireless communication system based on IEEE 802.15.4a chirp Spread Spectrum In the IEEE 802.15.4a chirp spread-spectrum-based low complexity ranging algorithm used to obtain a subchirp through white Gaussian noise and multichannels, and a preprocessing process to obtain accurate time obtaining a de-chirped sub chirp, and obtaining a sine signal having delay information as a frequency component through the depacked subchirp, and performing signal and noise space through singular value decomposition. ), Followed by noise such as Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT) and Matrix Pencil (MP). And calculating a delay time of each pass using a subspace based algorithm, wherein the preprocessing is performed by using the first subfolder of the symbol based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1 and 2 The de-subfolded subfold is obtained through a preprocessing process using de-folded subfolds of subfolders having the same slope and different bands in the time-frequency domain, like the first subfolder, or the third and fourth subfolders. Thereby an IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum based low complexity ranging algorithm is provided which is configured to reduce the complexity of the calculation of the overall algorithm for calculating the delay by calculating the delay.

여기서, 상기 서브첩을 구하는 단계는, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을 τm, n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때, 이하의 [식 1]을 이용하여 상기 서브첩을 구하는 것을 특징으로 한다. Here, the step of obtaining the sub-pouch, m is the index of the path (d), d is the number of paths, the amplitude of the m-th path a m , the delay time of the m-th path τ m , n (t) is white In the case of Gaussian noise, the sub-chirp is obtained using Equation 1 below.

[식 1] [Equation 1]

Figure 112010050131768-pat00001
Figure 112010050131768-pat00001

또한, 상기 지연시간을 구하는 단계는, 이하의 [식 3]을 이용하여 상기 지연시간을 구하는 것을 특징으로 한다. In the calculating of the delay time, the delay time may be calculated using Equation 3 below.

[식 3] [Equation 3]

Figure 112010050131768-pat00002
Figure 112010050131768-pat00002

아울러, 상기 전처리 과정은, p는 샘플 인덱스, Ts는 샘플링 간격이라 할 때, 이하의 [식 2]에서, In addition, in the pretreatment process, p is a sample index, and Ts is a sampling interval.

[식 2] [Equation 2]

Figure 112010050131768-pat00003
Figure 112010050131768-pat00003

IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1의 1, 2번째 디첩드 서브첩은 다음의 [식 4] 및 [식 5]와 같이 표현될 수 있으며, IEEE 802.15.4a chirp Spread Spectrum Piconet 1, 2nd de-subfold the subfolder can be expressed as the following [Equation 4] and [Equation 5],

[식 4] [Equation 4]

Figure 112010050131768-pat00004
Figure 112010050131768-pat00004

[식 5] [Equation 5]

Figure 112010050131768-pat00005
Figure 112010050131768-pat00005

상기 [식 4] 및 상기 [식 5]로부터, 주파수 정보는 같고 위상정보는 다른 것으로부터, 상기 [식 4] 및 상기 [식 5]를 평균화하여도 원래의 지연시간 정보를 가진 주파수 정보를 포함하는 신호를 얻을 수 있음에 근거하여, 이하의 [식 6]을 이용하여 상기 디첩드 서브첩을 구하는 것을 특징으로 한다. From the above [Equation 4] and [Equation 5], since the frequency information is the same and the phase information is different, the frequency information having the original delay time information is included even when the [Equation 4] and [Equation 5] are averaged. Based on the fact that a signal can be obtained, the defolded subfolder is obtained using Equation 6 below.

[식 6] [Equation 6]

Figure 112010050131768-pat00006
Figure 112010050131768-pat00006

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 초광대역(UWB) 통신을 이용한 거리측정 및 위치측정 시스템에 있어서, 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 계산하는 알고리즘을 제공함으로써, 멀티패스와 같은 간섭성분을 상쇄하여 실내환경에서의 거리측정 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 복수의 신호를 한번에 처리 가능하도록 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼(chirp spread spectrum) 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘이 제공된다. As described above, according to the present invention, in a distance measurement and position measurement system using ultra wide band (UWB) communication, an algorithm for calculating delay time through an effective preprocessing process is provided, thereby canceling an interference component such as a multipath. A low complexity ranging algorithm based on IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum is provided to improve the distance measurement performance in an indoor environment and to simultaneously process a plurality of signals.

따라서 본 발명에 따르면, IEEE 802.15.4a 기반의 초광대역 무선통신 시스템에 있어서, 실내 환경에서의 거리측정 성능이 향상된 초광대역(UWB) 통신을 이용한 거리측정 및 위치측정 시스템을 제공할 수 있다. Therefore, according to the present invention, in the ultra-wideband wireless communication system based on IEEE 802.15.4a, it is possible to provide a distance measurement and location measurement system using ultra-wideband (UWB) communication with improved distance measurement performance in an indoor environment.

도 1은 본 발명에 따른 알고리즘을 적용하기 전과 후의 신호의 크기를 비교하여 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 알고리즘과 본 발명에 따른 알고리즘을 각각 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 알고리즘과 본 발명에 따른 알고리즘을 각각 비교한 결과를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a comparison of the magnitude of the signal before and after applying the algorithm according to the present invention.
2 is a view showing a result of comparing the conventional algorithm and the algorithm according to the present invention, respectively.
3 is a view showing a result of comparing the conventional algorithm and the algorithm according to the present invention, respectively.

이하, 이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 초광대역 무선통신 시스템의 저 복잡도 거리측정방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the details of the low complexity distance measuring method of the ultra-wideband wireless communication system according to the present invention will be described.

여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다. Hereinafter, it is to be noted that the following description is only an embodiment for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments described below.

상기한 바와 같이, 최근, 유비쿼터스 네트워크 시대가 도래함에 따라, 위치인식 기반 응용 서비스 요구 증대에 따른 위치인식 무선 개인영역 네트워크(WPAN) 시스템이 주목을 받고 있으며, 특히, 초광대역(UWB) 기술은 저비용, 저소비전력으로 통신뿐만 아니라 실내나 음영지역에서 수십 cm급 이내의 정밀한 위치인식 및 추적 기능을 제공할 수 있으므로, 유비쿼터스 홈을 구축하기 위한 핵심기술로서 인식되고 있고, 저속 위치인식 WPAN 표준인 IEEE 802.15.4a의 물리계층(PHY)으로 채택되어 있다. As described above, with the advent of the ubiquitous network era, a location-aware wireless personal area network (WPAN) system is attracting attention due to an increasing demand for location-based application services, and in particular, the ultra-wideband (UWB) technology has a low cost. It is recognized as a core technology for building ubiquitous homes because it can provide precise location recognition and tracking function within tens of centimeters in indoor or shaded areas as well as communication with low power consumption.It is recognized as a core technology for establishing low speed location recognition WPAN standard IEEE 802.15 It is adopted as the physical layer (PHY) of .4a.

즉, UWB 무선 기술은, 중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을 차지하거나 500MHz 이상의 점유 대역폭을 차지하는 기술을 말하며, 기존의 협대역 시스템이나 광대역 CDMA 시스템에 비해 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력밀도를 가지므로 기존의 통신 시스템과 양립할 수 있다는 특징을 가지고 있다. In other words, UWB radio technology refers to a technology that occupies 20% or more of the center frequency bandwidth or 500MHz or more, and has a relatively low spectral power over a very wide frequency band compared to a conventional narrowband system or a wideband CDMA system. Because of its density, it is compatible with existing communication systems.

이러한 UWB 기술은, 매우 넓은 주파수 대역 점유라는 특징을 이용하여 정밀한 위치인식 및 추적기능을 제공할 수 있어, 위치인식 WPAN 시스템의 PHY로 주목받고 있으며, 이와 같은 UWB 기술을 이용한 위치인식 서비스는 유비쿼터스 홈, 스마트 태그, 인명 구조 등의 위치추적 분야, 원격 센서, 위치인식 등을 기반으로 하는 각종 제어분야, 신체관리 모니터링 및 의료진 위치파악 등을 요구하는 의료 관련분야에 응용될 수 있다. Such UWB technology is able to provide precise location recognition and tracking using a feature of occupying a very wide frequency band, attracting attention as a PHY of a location recognition WPAN system, and the location recognition service using the UWB technology is ubiquitous home. , Smart tag, lifesaving location tracking field, remote control, location recognition based on various control fields, body care monitoring and medical personnel that require the location of the medical staff.

특히, 언제 어디서나 사람과 객체의 위치를 인식하고, 이를 기반으로 유용한 서비스를 제공하는 유비쿼터스 위치기반 서비스가 중요한 서비스로 대두되면서, 위치기반의 저전력 PHY 표준을 목표로 2004년 3월 IEEE 802.15 Alternate Task Group(TG4a)이 발족되었고, 2004년 5월에는 IEEE 802.15.4a 표준화를 위해 요구되는 기술사양이 발표되었다. In particular, the ubiquitous location-based service, which recognizes the location of people and objects and provides useful services based on them anytime, anywhere, has emerged as an important service.In March 2004, IEEE 802.15 Alternate Task Group aimed at location-based low-power PHY standards. (TG4a) was launched, and in May 2004 the technical specifications required for IEEE 802.15.4a standardization were published.

WPAN과 관련된 표준은 IEEE 802.15에서 추진하고 있으며, 이 중에서 UWB 기술을 사용하고 있는 표준은 고속 WPAN Alternate PHY에 대한 표준인 IEEE 802.15.3a와 저속 WPAN Alternate PHY에 대한 표준인 IEEE 802.15.4a이다. Standards related to WPAN are being promoted by IEEE 802.15. Among them, standards using UWB technology are IEEE 802.15.3a, a standard for high speed WPAN Alternate PHY, and IEEE 802.15.4a, a standard for low speed WPAN Alternate PHY.

그러나 고속 UWB에 대한 표준은 MB-OFDM 진영과 DS-CDMA 진영간의 의견차를 좁히지 못하여 결국 국제 표준화를 포기하고 각각 상용화를 시도하기로 한 실정이며, 따라서 UWB와 관련한 국제 표준은 IEEE 802.15.4a가 최초라 할 수 있다. However, the standard for high-speed UWB did not narrow the disagreement between MB-OFDM and DS-CDMA, and eventually decided to abandon international standardization and try to commercialize each. Therefore, the international standard for UWB was first established by IEEE 802.15.4a. It can be said.

IEEE 802.15.4a는 저소비 전력으로 통신과 거리측정을 동시에 가능케 하는 PHY 제정을 목표로 하는 것으로, IEEE 802.15.4a에서 저속 위치인식 WPAN의 PHY로 UWB 및 첩 스프레드 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum) 기술이 채택되었다. IEEE 802.15.4a aims to establish a PHY that enables communication and distance measurement at the same time with low power consumption. UWB and Chirp Spread Spectrum technologies are adopted as the PHY of the low-speed location aware WPAN in IEEE 802.15.4a. .

여기서, 첩 스프레드 스펙트럼(이하, 간단히 CSS라 한다)이란, 스펙트럼 확산통신의 변조방법 중 부호화(coding)를 사용하지 않고 시간에 따라 반송파 주파수를 선형적으로 스위핑 하여 프로세스 게인(processing gain)을 구현하는 방법이다. Here, the chirped spread spectrum (hereinafter referred to simply as CSS) is a process of gaining a process gain by linearly sweeping the carrier frequency with time without using coding among modulation methods of spread spectrum communication. It is a way.

본 발명은, 이러한 IEEE 802.15.4a의 CSS 기술내용에 기반한 거리측정 알고리즘에 있어서, 종래에 비해 실내환경에서의 거리측정능력이 향상되고 복수의 신호를 한번에 처리 가능하도록 구성된 IEEE 802.15.4a CSS 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘을 제시하고자 하는 것이다. According to the present invention, in the ranging algorithm based on the IEEE 802.15.4a CSS description, the IEEE 802.15.4a CSS-based low configuration is configured to improve the ranging capability in an indoor environment and to process a plurality of signals at a time, compared to the conventional art. We propose a complexity ranging algorithm.

먼저, 종래의 일반적인 CSS 기반 거리측정 알고리즘에 대하여 설명하면 다음과 같다. First, a description will be given of a conventional CSS-based ranging algorithm as follows.

IEEE 802.15.4a CSS 무선통신 시스템 기반의 지연시간 계산에 있어서, 백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 k번째 서브첩(sub chirp)을 다음과 같이 나타낸다. In the delay calculation based on the IEEE 802.15.4a CSS wireless communication system, the k-th sub chirp is represented as follows through white Gaussian noise and multiple channels.

[식 1] [Equation 1]

Figure 112010050131768-pat00007

Figure 112010050131768-pat00007

상기한 [식 1]에서, m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭은 am, m번째 패스의 지연시간은 τm으로 나타내며, n(t)는 백색 가우시안 잡음을 나타낸다. In Equation 1, m is an index of a path, d is a number of paths, an amplitude of the mth path is a m , a delay time of the mth path is represented by τ m , and n (t) is white. Represents Gaussian noise.

지연시간 τm = PintTs + τf,m은 정합필터 결과의 피크 시점으로 결정되는 PintTs와 샘플링 간격보다 적은 τf,m으로 구분될 수 있다. The delay time τ m = P int T s + τ f, m can be divided into P int T s , which is determined as the peak time point of the matched filter result, and τ f, m less than the sampling interval.

이때 τf,m의 정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩(de-chirped sub chirp)을 이하의 [식 2]와 같이 하여 구한다.
At this time, de-chirped sub chirp as a pretreatment process for obtaining an accurate time of τ f, m is obtained by the following [Formula 2].

[식 2] [Equation 2]

Figure 112010050131768-pat00008

Figure 112010050131768-pat00008

상기한 [식 2]에서, p는 샘플 인덱스, Ts는 샘플링 간격이며, 또한, 각 서브첩은 38개의 샘플들로 구성되어 있고, 하나의 서브첩에 대한 대역폭은 8.6875MHz이나, 올림형 코사인 윈도우 (raised cosine window)에 의해 대략 22개의 샘플들만 사용 가능하다. In Equation 2 above, p is a sample index and Ts is a sampling interval, and each subfold consists of 38 samples, and the bandwidth for one subfold is 8.6875 MHz, but a rounded cosine window. Only about 22 samples are available by the raised cosine window.

이어서, 디첩드 서브첩(De-chirped subchirp)을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해(singular value decomposition)를 통해 신호와 잡음공간(subspace)으로 분리시킨다. Subsequently, a sinusoidal signal having delay information as a frequency component is obtained through a de-chirped subchirp, and the signal is separated into a signal and a noise space through singular value decomposition.

그 후, ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique), MP(Matrix Pencil) 등과 같은 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 이하의 [식 3]을 이용하여 구한다.
Subsequently, a delay time of each pass is obtained by using a subspace based algorithm such as Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT), Matrix Pencil (MP), etc. using Equation 3 below. .

[식 3] [Equation 3]

Figure 112010050131768-pat00009

Figure 112010050131768-pat00009

그러나 상기한 바와 같은 종래의 방법은, 앞서 설명한 바와 같이 멀티패스 등으로 인하여 실내 환경에서의 거리측정 성능이 만족스럽지 못하게 되므로, 본 발명에서는 다음과 같은 알고리즘이 제공된다. However, in the conventional method as described above, since the distance measurement performance in the indoor environment is not satisfactory due to the multipath as described above, the following algorithm is provided in the present invention.

즉, 본 발명에 따른 알고리즘은, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩, 즉, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩(de-chirped subchirps)을 가지고 효과적인 전처리 과정을 통해 지연시간을 계산하는 알고리즘이다. That is, the algorithm according to the present invention is based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1, and thus the first and second subfolders of the symbol, or the third and fourth subfolders, that is, the time-frequency domain. Is an algorithm that calculates delay time through effective preprocessing with de-chirped subchirps of sublaps with the same slope in different bands.

계속해서, 본 발명에 따른 초광대역 무선통신 시스템의 저 복잡도 거리측정방법의 상세한 내용에 대하여 설명한다. Next, the details of the low complexity distance measuring method of the ultra-wideband wireless communication system according to the present invention will be described.

지연시간 계산 알고리즘에서, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1의 1, 2번째 디첩드 서브첩은 다음의 [식 4] 및 [식 5]와 같이 표현될 수 있다.
In the delay calculation algorithm, the first and second decubited subfolds of the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1 can be expressed as the following [Equation 4] and [Equation 5].

[식 4] [Equation 4]

Figure 112010050131768-pat00010

Figure 112010050131768-pat00010

[식 5] [Equation 5]

Figure 112010050131768-pat00011

Figure 112010050131768-pat00011

상기한 [식 4] 및 [식 5]로부터, 주파수 정보가 같고 위상정보가 다른 것을 알 수 있다. [Equation 4] and [Equation 5] above show that the frequency information is the same and the phase information is different.

또한, 상기한 [식 4] 및 [식 5]를 평균화하여도, 원래의 지연시간 정보를 가진 주파수 정보를 포함하는 신호를 얻을 수 있다. In addition, even when the above-described equations (4) and (5) are averaged, a signal including frequency information having original delay time information can be obtained.

또, 다음의 [식 6]에 나타낸 바와 같이,
In addition, as shown in the following [Formula 6],

[식 6] [Equation 6]

Figure 112010050131768-pat00012

Figure 112010050131768-pat00012

즉, [식 6]을 전처리 과정을 거치기 전의 디첩드 서브첩 신호와 비교하면, 원하는 주파수 성분을 가지고 있지만 수신된 패스의 지연시간에 따라 신호의 크기가 달라지는 것을 알 수 있다. In other words, comparing [Equation 6] with the decubed subcue signal before the preprocessing process, it can be seen that the signal has a desired frequency component, but the magnitude of the signal varies according to the delay time of the received path.

아울러, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기한 바와 같은 전처리 과정을 통하여 수신된 패스의 신호크기를 나타내보면, 가장 짧은 지연시간을 가진 패스를 제외하고, 보다 긴 지연시간을 가지는 패스들의 신호가 상쇄되는 특성을 가지는 것을 볼 수 있다. In addition, as shown in Figure 1, when the signal size of the path received through the pre-processing as described above, except for the path with the shortest delay, the signal of the path having a longer delay is canceled It can be seen that it has characteristics.

따라서 거리계산에 중요한 정보가 되는 첫 번째 수신 패스(First-arrival-path)의 가중치를 높임으로써, 멀티패스 환경에서의 첫 번째 수신 패스 이외의 멀티패스의 영향을 줄일 수 있다. Therefore, by increasing the weight of the first-arrival-path, which is important information for distance calculation, the influence of multipaths other than the first reception path in the multipath environment can be reduced.

또한, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼을 이용한 지연시간 계산에 있어서, 풀 첩에 대하여 기존의 알고리즘을 통해 지연시간을 계산하면, 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 4번 적용하여야 하는 반면, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 알고리즘을 이용하면, 잡음공간 기반 알고리즘을 2번만 적용하여 계산하면 된다. In addition, in calculating the delay time using the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum, if a delay time is calculated using a conventional algorithm for a full chirp, the subspace based algorithm must be applied four times. As described above, when the algorithm according to the present invention is used, the noise space based algorithm needs to be applied only two times.

이는, 잡음공간 기반 알고리즘의 계산 복잡도가 O(N3)로 높기 때문에 지연시간 계산 알고리즘의 전체 계산의 복잡도가 크게 감소되는데 기인한 것이다. This is because the computational complexity of the noise space based algorithm is high as O (N 3 ), which greatly reduces the complexity of the overall computation of the delay calculation algorithm.

따라서 상기한 바와 같이 본 발명에 의해 제시되는 알고리즘에 따르면, 저 복잡도의 거리측정 알고리즘을 가능하게 한다. Thus, according to the algorithm proposed by the present invention as described above, it enables a low complexity ranging algorithm.

계속해서, 상기한 바와 같은 본 발명에 의해 제시되는 알고리즘에 따른 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. Subsequently, the simulation results according to the algorithm proposed by the present invention as described above will be described.

본 발명의 발명자들은, 상기한 알고리즘의 효과를 검증하기 위해, 멀티패스 환경에서 종래의 알고리즘과 본 발명에 따른 알고리즘의 RMSE(Root Mean Squar Error)을 각각 비교하였다. The inventors of the present invention compared the root mean square error (RMS) of the conventional algorithm and the algorithm according to the present invention, respectively, in order to verify the effect of the above algorithm.

즉, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 저대역 및 고대역에서 수신된 첩 신호와 그들의 평균(averaging)을 이용하는 종래의 ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique) 알고리즘과 본 발명에 따른 알고리즘을 각각 비교하였다. That is, as shown in Figures 2 and 3, the conventional Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT) algorithm using the chirp signals received in the low band and high band and their averaging and the algorithm according to the present invention Were compared respectively.

또한, 도 2 및 도 3에서, 종래의 알고리즘을 ConvAvg, ConvLB 및 ConvHB와 같이 나타내었고, 여기서, ConvLB 및 ConvHB는 각각 저대역 및 고대역에서 서브첩을 사용함으로써 서브스페이스 기반 알고리즘으로부터 얻어진 평가결과를 나타내며, ConvAvg는 ConvLB 및 ConvHB의 평균을 취한 평가결과를 나타낸다. In addition, in Figs. 2 and 3, the conventional algorithm is shown as ConvAvg, ConvLB and ConvHB, where ConvLB and ConvHB respectively evaluate the results obtained from the subspace-based algorithm by using the substation in the low band and the high band. ConvAvg represents an evaluation result obtained by taking the average of ConvLB and ConvHB.

도 2에 있어서, 지연(integer delay)은 0(zero)이 아닌 것으로 가정하고, 이는 디처핑 포인트가 최초 도달 패스(first arrival path)로부터 nintTs만큼 떨어져 있음을 의미한다. In FIG. 2, it is assumed that the integer delay is not zero, meaning that the dechipping point is n int T s away from the first arrival path.

이 경우, 본 발명에 따른 알고리즘의 평가는 도 2에 나타낸 종래의 알고리즘과 거의 동일하다. In this case, the evaluation of the algorithm according to the present invention is almost the same as the conventional algorithm shown in FIG.

지연이 큰 멀티패스 채널에 있어서, 최초 도달 패스로부터 먼 멀티패스의 멀티패스의 억제율(suppression rate)은 약한 반면, 지연이 제로라고 가정하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 디처핑 포인트가 최초 도달 패스에 가까워진다. In a multipath channel with high delay, the suppression rate of the multipaths of the multipaths far from the initial arrival path is weak, while assuming that the delay is zero, as shown in FIG. Getting closer to

이때, 본 발명에 따른 알고리즘은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 모든 SNR 간격(SNR intervals)에 대하여 종래의 알고리즘에 비해 개선된 결과를 나타낸다. At this time, the algorithm according to the present invention, as shown in Figure 3, shows an improved result compared to the conventional algorithm for all the SNR intervals (SNR intervals).

즉, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 알고리즘은 모든 채널에 대하여 개선된 결과를 보장할 수는 없으나, 작은 값의 지연에 대하여는 향상된 효과가 있는 것임을 알 수 있다. That is, as described above, the algorithm according to the present invention cannot guarantee the improved result for all channels, but it can be seen that there is an improved effect for the small value delay.

또한, 본 발명에 따른 알고리즘은 SVD 또는 EVD를 이용하는 오직 하나의 서브스페이스 기반 처리만을 요구하므로, 각각 별도의 서브스페이스 기반 처리를 사용하는 종래의 알고리즘에 비하여 그만큼 처리과정을 단순화할 수 있다. In addition, since the algorithm according to the present invention requires only one subspace based processing using SVD or EVD, the processing can be simplified as compared to the conventional algorithm using separate subspace based processing.

이상 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 초광대역 무선통신 시스템의 저 복잡도 거리측정방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
As described above, the low complexity distance measuring method of the ultra-wideband wireless communication system according to the present invention has been described through the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited only to the contents described in the above embodiments. It is a matter of course that the present invention can be modified, changed, combined and replaced by a person skilled in the art according to the design needs and various other factors.

Claims (4)

IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼(Chirp Spread Spectrum) 기반의 초광대역(Ultra Wide Band) 무선통신 시스템에서 거리를 측정하기 위하여 지연시간을 계산하기 위해 사용되는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘에 있어서,
백색 가우시안 잡음과 다중채널을 통해 서브첩(sub chirp)을 구하는 단계와,
정확한 시간을 구하기 위한 전처리 과정으로 디첩드 서브첩(de-chirped sub chirp)을 구하는 단계와,
상기 디첩드 서브첩을 통해 지연시간 정보를 주파수 성분으로 가지는 사인신호를 구하고, 이를 비정칙값 분해(singular value decomposition)를 통해 신호와 잡음공간(subspace)으로 분리시키는 단계와,
그 후, ESPRIT(Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique), MP(Matrix Pencil)와 같은 잡음공간 기반 알고리즘(subspace based algorithm)을 이용하여 각 패스들의 지연시간을 구하는 단계를 포함하여 구성되고,
상기 전처리 과정은, IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1을 기준으로 심볼의 1번째 서브첩과 2번째 서브첩, 또는 3번째 서브첩과 4번째 서브첩과 같이, 시간-주파수 도메인에서 기울기가 같고 서로 다른 대역의 서브첩들의 디첩드 서브첩을 이용한 전처리 과정을 통해 상기 디첩드 서브첩을 구하고, 그것에 의해 상기 지연시간을 계산함으로써, 상기 지연시간을 계산하는 전체 알고리즘의 계산의 복잡도를 감소하도록 구성된 것을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘.
IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum based low complexity distance measurement used to calculate latency to measure distance in an IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum based ultra wide band wireless communication system In the algorithm,
Obtaining sub chirp through white Gaussian noise and multichannel;
Obtaining a de-chirped sub chirp as a pretreatment process to obtain an accurate time;
Obtaining a sine signal having delay time information as a frequency component through the decued subfolder, and separating the sine signal into a signal and a subspace through singular value decomposition;
Thereafter, using the subspace based algorithm (SPR) such as Estimation of Signal Parameter via Rotation Invariant Technique (ESPRIT), Matrix Pencil (MP)
The preprocessing step has the same slope in the time-frequency domain, as in the first and second subfolds of the symbol or the third and fourth subfolds, based on IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum piconet 1. Configured to reduce the complexity of the computation of the overall algorithm for calculating the delay time by obtaining the defolded subfold through a preprocessing process using the defolded subfolds of subbands of different bands and thereby calculating the delay time. A low complexity ranging algorithm based on an IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum.
제 1항에 있어서,
상기 서브첩을 구하는 단계는,
m은 패스(path)의 인덱스, d는 패스의 개수, m번째 패스의 진폭을 am, m번째 패스의 지연시간을 τm, n(t)는 백색 가우시안 잡음이라 할 때,
이하의 [식 1]을 이용하여 상기 서브첩을 구하는 것을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘.

[식 1]
Figure 112010050131768-pat00013

The method of claim 1,
Obtaining the subfolder,
where m is the index of the path, d is the number of paths, the amplitude of the mth path is a m , the delay time of the mth path is τ m , and n (t) is white Gaussian noise.
A low complexity distance measurement algorithm based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum, wherein the subchief is obtained using Equation 1 below.

[Formula 1]
Figure 112010050131768-pat00013

제 1항에 있어서,
상기 지연시간을 구하는 단계는, 이하의 [식 3]을 이용하여 상기 지연시간을 구하는 것을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘.

[식 3]
Figure 112010050131768-pat00014

The method of claim 1,
The calculating of the delay time may include obtaining the delay time using Equation 3 below.

[Equation 3]
Figure 112010050131768-pat00014

제 1항에 있어서,
상기 전처리 과정은,
p는 샘플 인덱스, Ts는 샘플링 간격이라 할 때, 이하의 [식 2]에서,

[식 2]
Figure 112010050131768-pat00015


IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 피코넷 1의 1, 2번째 디첩드 서브첩은 다음의 [식 4] 및 [식 5]와 같이 표현될 수 있으며,

[식 4]
Figure 112010050131768-pat00016


[식 5]
Figure 112010050131768-pat00017


상기 [식 4] 및 상기 [식 5]로부터, 주파수 정보는 같고 위상정보는 다른 것으로부터, 상기 [식 4] 및 상기 [식 5]를 평균화하여도 원래의 지연시간 정보를 가진 주파수 정보를 포함하는 신호를 얻을 수 있음에 근거하여, 이하의 [식 6]을 이용하여 상기 디첩드 서브첩을 구하는 것을 특징으로 하는 IEEE 802.15.4a 첩 스프레드 스펙트럼 기반 저 복잡도 거리측정 알고리즘.

[식 6]
Figure 112010050131768-pat00018

The method of claim 1,
The pretreatment process,
When p is a sample index and Ts is a sampling interval, in the following [Formula 2],

[Formula 2]
Figure 112010050131768-pat00015


IEEE 802.15.4a chirp Spread Spectrum Piconet 1, 2nd de-subfold the subfolder can be expressed as the following [Equation 4] and [Equation 5],

[Equation 4]
Figure 112010050131768-pat00016


[Equation 5]
Figure 112010050131768-pat00017


From the above [Equation 4] and [Equation 5], since the frequency information is the same and the phase information is different, the frequency information having the original delay time information is included even when the [Equation 4] and [Equation 5] are averaged. A low complexity distance measurement algorithm based on the IEEE 802.15.4a chirp spread spectrum, wherein the decubed subcue is obtained using Equation 6 below based on the signal obtained.

[Equation 6]
Figure 112010050131768-pat00018

KR1020100074968A 2010-08-03 2010-08-03 A range estimation algorithm with low complexity based on ieee 802.15.4a chirp spread spectrum KR101090341B1 (en)

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