KR101203718B1 - 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

통신 장치는 수신된 신호에 대응하는 검출 신호를 디지털 변환하여 복수 개의 시간 심볼을 포함하는 디지털 검출 신호를 생성하고, 디지털 검출 신호를 바탕으로 디지털 검출 신호의 평균 전력을 계산하여 검출 신호의 평균 전력값을 추정하며, 미리 정해진 기준 전력값이 평균 전력값보다 큰 경우, 미리 정해진 제1 채널을 통해 초광대역 통신을 수행한다. 이를 통해 다른 통신 방식을 따르는 통신기기와의 간섭을 일으키지 않으면서 초광대역 통신을 수행할 수 있다.
초광대역, UWB, 간섭, 회피

Description

통신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMMUNICATION}
본 발명은 통신 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 초광대역 통신을 위한 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-071-03, 과제명: 초고속 멀티미디어 전송 UWB 솔루션 개발].
초광대역 통신 방식은 기존의 스펙트럼에 비해 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술로써, 초광대역 통신 방식에 따르면 근거리에서 초고속 전송이 가능하고, 출력 전력을 낮출 수 있으므로 전력 증폭기 없이 에너지 사용효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 다중경로 페이딩에 대응이 가능하며 펄스 도달 시간으로부터 수 센티미터 정도의 정밀도로 기기간 거리를 계산할 수 있어 위치 기반 저전력 애드-혹 네트워크(Ad-Hoc Network)에 활용이 가능하다.
그러나, 이와 같은 초광대역 통신 방식은 넓은 주파수 대역을 사용하기 때문에, 초광대역 통신 방식을 따르는 통신기기와 다른 통신 방식을 따르는 통신기기간 에 상호 간섭을 일으키는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다른 통신 방식을 따르는 통신기기와의 간섭을 일으키지 않고 초광대역 통신을 수행하기 위한 통신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 통신 방법은 초광대역 통신을 수행하는 방법으로써, 수신된 신호에 대응하는 검출 신호를 디지털 변환하여 복수 개의 시간 심볼을 포함하는 디지털 검출 신호를 생성하는 단계, 디지털 검출 신호를 바탕으로 디지털 검출 신호의 평균 전력을 계산하여 검출 신호의 평균 전력값을 추정하는 단계, 그리고 미리 정해진 기준 전력값이 평균 전력값보다 큰 경우, 미리 정해진 제1 채널을 통해 초광대역 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
이때 제1 채널은 복수 개의 서브캐리어를 포함하고, 평균 전력값이 기준 전력값보다 큰 경우, 디지털 검출 신호를 바탕으로 피 간섭 신호의 위치를 검출하여 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보에 해당하는 위치 정보를 생성하는 단계, 그리고 제1 채널에 포함된 복수 개의 서브캐리어 중 정보에 대응하는 서브캐리어를 제외한 일부를 통해 초광대역 통신을 수행하는 단계를 더 포함한다.
또한 위치 정보를 생성하는 단계는 디지털 검출 신호에 포함된 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 푸리에 변환하여 N개의 시간 심볼에 각각 대응하는 N개의 주파수 심볼을 생성하는 단계, N개의 주파수 심볼을 바탕으로 미리 정해진 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 생성하는 단계, 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하는 연산을 수행하여 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 생성하는 단계, 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 피 간섭 신호의 존재 유무를 판단하기 위한 기준값을 생성하는 단계, 그리고 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 기준값과 비교하여 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어 중 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보에 해당하는 제1 위치 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
또한 N개의 주파수 심볼의 각각은 복수 개의 주파수 샘플을 포함하고, 복수 개의 샘플 합을 생성하는 단계는 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어의 각각 별로 각 서브캐리어에 대응하는 주파수 샘플을 합하는 연산을 수행하여 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 생성한다.
또한 기준값을 생성하는 단계는 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 미리 설정된 서브캐리어 검출 범위값으로 나누는 연산을 수행하여 기준값을 생성한다.
또한 제1 위치 정보를 생성하는 단계는 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 기준값과 비교하여 기준값보다 큰 샘플 절대값에 대응하는 서브캐리어에 피 간섭 신호가 존재한다고 판단하여 제1 위치 정보를 생성한다.
또한 디지털 검출 신호를 생성하는 단계 이전에, 신호로부터 제1 채널에 대 응하는 신호 성분을 검출하여 검출 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
또한 평균 전력값이 기준 전력값보다 큰 경우, 제1 채널을 제2 채널로 변경하는 단계를 더 포함하고, 검출 신호를 생성하는 단계는 신호로부터 제2 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하여 검출 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또한 검출 신호를 생성하는 단계는 미리 정해진 시간 동안 수신된 신호로부터 제1 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하는 단계, 그리고 신호 성분을 미리 설정된 이득값으로 증폭하여 검출 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 통신 장치는 초광대역 통신을 수행하는 장치로써, 모듈, 변환부, 제어부 및 통신부를 포함한다. 모듈은 미리 정해진 시간 동안 수신된 신호에서 초광대역 통신을 위한 제1 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하고, 검출된 신호 성분을 증폭하여 검출 신호를 출력한다. 변환부는 검출 신호를 디지털 변환하여 디지털 검출 신호를 출력한다. 제어부는 디지털 검출 신호를 바탕으로 검출 신호의 평균 전력값을 추정하고, 평균 전력값을 통해 제1 채널에서 피 간섭 신호의 유무를 판단하며, 판단 결과에 따라 간섭 회피 기술을 적용한다. 통신부는 제어부의 제어에 따라 초광대역 통신을 수행한다.
이때 제어부는 제1 채널에서 피 간섭 신호가 검출된 경우, 제1 채널을 제2 채널로 변경한다.
또한 디지털 검출 신호는 복수 개의 시간 심볼을 포함하고, 제어부는 복수 개의 시간 심볼 중 일부의 시간 심볼을 병렬로 출력하는 데이터 배열부, 그리고 일부의 시간 심볼을 바탕으로 일부의 시간 심볼의 평균 전력을 계산하여 평균 전력값 을 출력하는 전력 계산부를 포함한다.
또한 제어부는 제1 채널에서 피 간섭 신호가 검출된 경우, 주파수 영역에서 피 간섭 신호가 위치하는 서브캐리어에 대한 정보를 생성하고, 통신부는 서브캐리어에 대한 정보에 대응하는 톤 널링 방식으로 제1 채널을 초광대역 통신을 수행한다.
또한 제어부는 복수 개의 시간 심볼 중 일부의 시간 심볼을 병렬로 출력하는 데이터 배열부, 그리고 일부의 시간 심볼에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 심볼을 바탕으로 정보를 생성하는 위치 추적부를 포함한다.
또한 복수 개의 주파수 심볼의 각각은 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 포함하고, 위치 추적부는 일부의 시간 심볼에 각각 대응하고, 일부의 시간 심볼을 푸리에 변환하여 복수 개의 주파수 심볼을 출력하는 복수 개의 푸리에 변환부, 복수 개의 주파수 심볼을 바탕으로 복수 개의 서브캐리어의 각각 별로 각 서브캐리어에 대응하는 주파수 샘플을 합하여 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 출력하는 제1 연산부, 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하여 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 출력하는 제2 연산부, 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 미리 정해진 서브캐리어 검출 범위값으로 나눠 기준값을 출력하는 제3 연산부, 그리고 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 기준값과 비교하여 정보를 생성하는 위치 검출부를 포함한다.
본 발명의 특징에 따르면, 검출 레벨 이상의 피 간섭 신호를 정확하게 검출할 수 있고, 검출된 피 간섭 신호의 레벨에 따라 대역 회피 방식 또는 톤 널링 방식 등의 회피 기술을 적용하여 다른 통신 방식을 따르는 통신기기와의 간섭을 일으키지 않으면서 초광대역 통신을 수행할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 통신을 위한 통신 장치 및 방법에 대해 설명한다.
먼저 도 1을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 구성에 대해 설 명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치(100)는 초광대역 통신(Ultra-WideBand Communication, 이하에서는 'UWB 통신'이라고도 함)을 위한 장치로써, 간섭 회피 기술(Detection And Avoid, 이하에서는 'DAA'라고도 함)을 적용하여 초광대역 통신을 수행한다. 이때 통신 장치(100)는 다중 대역 직교 주파수 분할 다중(Multi-Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하에서는 'MB-OFDM'이라고도 함) 방식을 따라 초광대역 통신을 수행할 수 있다.
이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치(100)는 무선 주파수 모듈(Radio Frequency Module, 이하에서는 'RF 모듈'이라고도 함)(110), 아날로그-디지털 변환부(analog-to-digital converter, 이하에서는 'ADC'라고도 함)(130), 제어부(150) 및 통신부(170)를 포함한다.
RF 모듈(110)은 미리 정해진 시간 동안 안테나를 통해 수신된 신호에서 복수 개의 초광대역 채널(Ultra-WideBand Channel, 이하에서는 'UWB 채널'이라고도 함) 중 미리 설정된 제1 UWB 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하고, 검출된 신호 성분을 미리 설정된 이득값(Gain)만큼 증폭하여 증폭된 신호 성분(이하에서는 '검출 신호'라고도 함)를 출력한다. 이때 제1 UWB 채널은 통신부(170)가 초광대역 통신을 수행하기 위해 미리 설정된 채널이다. 또한 RF 모듈(110)은 미리 정해진 ADC(130)의 적정 입력 레벨로 검출된 신호 성분을 증폭하기 위해 검출된 신호 성분을 미리 설정된 이득값(Gain)만큼 증폭할 수 있고, 이를 위해 가변 이득 증폭기를 포함할 수도 있다.
ADC(130)는 아날로그 신호에 해당하는 검출 신호를 디지털 신호로 변환하여 디지털 변환된 검출 신호(이하에서는 '디지털 검출 신호'라고도 함)를 출력한다. 이때 디지털 검출 신호는 복수 개의 시간 심볼을 포함하고, 복수 개의 시간 심볼의 각각은 복수 개의 시간 샘플을 포함한다.
제어부(150)는 디지털 검출 신호를 바탕으로 제1 UWB 채널에 피 간섭 신호의 유무를 판단하고, 판단결과에 따라 RF 모듈(110) 또는 통신부(170)를 제어한다. 이때 제어부(150)는 제1 UWB 채널을 제2 UWB 채널로 변경하고, RF 모듈(110)이 제2 UWB 채널에 대응하는 검출 신호를 출력하도록 RF 모듈(110)을 제어할 수 있다. 또는 제어부(150)는 간섭 회피 기술을 적용하여 통신부(170)가 제1 UWB 채널을 통해 초광대역 통신을 수행하도록 통신부(170)를 제어할 수도 있다. 이때 제어부(150)는 미리 설정된 피 간섭 신호의 검출을 위한 대역폭(이하에서는 '검출 대역폭'이라고도 함)에 따라 RF 모듈(110)에 포함된 가변 이득 증폭기의 이득값을 설정할 수 있다.
통신부(170)는 제어부(150)의 제어에 따라 UWB 통신을 수행한다.
다음은 도 2를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 검출을 위한 대역폭에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검출 대역폭을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 검출 대역폭(이하에서는 'BWI'라고도 함)(200)은 주파수 대역의 복수 개의 서브캐리어(Subcarrier)(10) 중 일부를 포함하는 대역폭 이다.
다음은 도 3을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 제어부에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(150)는 데이터 배열부(151), 전력 계산부(153) 및 위치 추적부(155)를 포함한다.
데이터 배열부(151)는 디지털 검출 신호에 포함된 복수 개의 시간 심볼 중 미리 설정된 개수에 대응하는 일부의 시간 심볼을 선택하고, 복수 개의 선택된 시간 심볼을 병렬로 출력한다.
전력 계산부(153)는 복수 개의 선택된 시간 심볼을 바탕으로 복수 개의 선택된 시간 심볼의 평균 전력을 계산한다.
위치 추적부(155)는 복수 개의 선택된 시간 심볼을 바탕으로 복수 개의 서브캐리어(10) 중 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어의 위치를 추적하며, 복수 개의 푸리에 변환부(155a, 155b), 제1 연산부(155c), 제2 연산부(155d), 제3 연산부(155e) 및 위치 검출부(155f)를 포함한다.
복수 개의 푸리에 변환부(155a, 155b)는 복수 개의 선택된 시간 심볼에 각각 대응하고, 복수 개의 선택된 시간 심볼의 각각을 푸리에 변환하여 복수 개의 선택된 시간 심볼에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 심볼을 출력한다. 이때 복수 개의 주파수 심볼의 각각은 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 포함한다.
제1 연산부(155c)는 복수 개의 주파수 심볼의 각각을 바탕으로 각 서브캐리어 별로 각 서브캐리어에 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 합하여 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 출력한다. 이때 복수 개의 샘플 합의 각각은 복소수값에 해당한다.
제2 연산부(155d)는 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하여 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 출력한다.
제3 연산부(155e)는 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 서브캐리어 검출 범위에 대응하는 값으로 나눠, 복수 개의 서브캐리어의 각각에 대해 피 간섭 신호의 존재 유무를 판단하기 위한 기준값을 출력한다.
위치 검출부(155f)는 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 기준값과 비교하여 피 간섭 신호가 위치하는 서브캐리어를 검출한다.
다음은 도 4 내지 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치가 초광대역 통신을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 통신 장치(100)는 미리 설정된 사일런트 타임(Silent Time)동안 안테나를 통해 신호를 수신한다(S100).
다음, RF 모듈(110)은 수신된 신호에서 미리 설정된 제1 UWB 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하여 검출 신호를 생성한다(S110).
이하에서는 도 5를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 검출 신호를 생성하는 방법에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검출 신호 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, RF 모듈(110)은 제어부(150)로부터 가변 이득 증폭기의 이득값을 수신한다(S111). 이때 제어부(150)는 통신 장치(100)의 최소 수신 감도를 ADC(130)의 적정 입력 레벨로 증폭하기 위해 필요한 가변 이득 증폭기의 이득값, 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치(100)의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이, 통신 장치(100)의 수신 신호 대역폭 및 검출 대역폭을 바탕으로 가변 이득 증폭기의 이득값을 설정할 수 있다. 또한 가변 이득 증폭기의 이득값은 수학식 1을 따를 수 있다.
Figure 112008088142162-pat00001
수학식 1에서,
Figure 112008088142162-pat00002
은 가변 이득 증폭기의 이득값을 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00003
는 통신 장치(100)의 최소 수신 감도를 ADC(130)의 적정 입력 레벨로 증폭하기 위해 필요한 가변 이득 증폭기의 이득값을 나타내며,
Figure 112008088142162-pat00004
는 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치(100)의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이를 나타낸다. 또한,
Figure 112008088142162-pat00005
는 통신 장치(100)의 수신 신호 대역폭을 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00006
는 검출 대역폭을 나타낸다.
다음, RF 모듈(110)은 수신된 신호에서 미리 설정된 제1 UWB 채널에 대응하는 신호 성분을 검출한다(S113).
이후, RF 모듈(110)은 검출된 신호 성분을 수신된 이득값만큼 증폭하여 검출 신호를 생성한다(S115).
다시 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치가 초광대역 통신을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
이후, ADC(130)는 검출 신호를 디지털 신호로 변환하여 복수 개의 시간 심볼을 포함하는 디지털 검출 신호를 생성한다(S120). 이때 복수 개의 시간 심볼의 각각은 복수 개의 시간 샘플을 포함한다.
다음, 제어부(150)는 디지털 검출 신호를 바탕으로 디지털 검출 신호의 평균 전력을 계산하여 검출 신호의 평균 전력값을 추정한다(S130).
이하에서는 도 6을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 제어부가 검출 신호의 전력 추정값을 생성하는 방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 추정값 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저, 데이터 배열부(151)는 디지털 검출 신호에 포함된 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 병렬로 출력한다(S131). 이때 N개의 시간 심볼의 각각은 128개의 시간 샘플을 포함할 수 있다.
다음, 전력 계산부(153)는 N개의 시간 심볼을 바탕으로 N개의 시간 심볼에 대한 평균 전력을 계산하여 N개의 시간 심볼의 평균 전력값을 생성한다(S133). 이때 전력 계산부(153)는 수학식 2에 따라 N개의 시간 심볼에 대한 평균 전력을 계산할 수 있다.
Figure 112008088142162-pat00007
수학식 2에서,
Figure 112008088142162-pat00008
는 N개의 시간 심볼의 평균 전력값을 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00009
는 N개의 시간 심볼 중 어느 하나의 시간 심볼에 포함된 복수 개의 시간 샘플을 나타낸다. 이때
Figure 112008088142162-pat00010
은 N개의 시간 심볼의 각각의 인덱스를 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00011
는 각 시간 심볼에 포함된 복수 개의 시간 샘플의 각각의 인덱스를 나타낸다.
이후, 제어부(150)는 N개의 시간 심볼의 평균 전력값을 검출 신호의 평균 전력값으로 추정한다(S135).
다시 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치가 초광대역 통신을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
이후, 제어부(150)는 미리 설정된 기준 전력값과 검출 신호의 추정된 평균 전력값을 비교한다(S140).
만약, 기준 전력값이 추정된 평균 전력값보다 큰 경우, 통신부(170)는 제어부(150)의 제어에 따라 제1 UWB 채널을 통해 초광대역 통신을 수행한다(S150). 이때 제어부(150)는 제1 UWB 채널에 피 간섭 신호가 존재하지 않다고 판단하여 통신부(170)가 제1 UWB 채널을 통해 초광대역 통신을 수행하도록 제어한다.
한편, 추정된 평균 전력값이 기준 전력값보다 큰 경우, 제어부(150)는 초광대역 통신을 위해 설정된 제1 UWB 채널을 다른 채널로 변경할지 여부를 판단한다(S160). 이때 제어부(150)는 제1 UWB 채널에 피 간섭 신호가 존재한다고 판단하 고, 채널 변경 회피 동작의 수행 여부를 판단한다.
만약, 채널을 변경하지 않는 경우, 제어부(150)는 디지털 검출 신호를 바탕으로 피 간섭 신호의 위치를 검출하여 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보(이하에서는 '위치 정보'라고도 함)를 생성한다(S170).
이하에서는 도 7을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 위치를 검출하는 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 위치 검출 방법을 도시한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 데이터 배열부(151)는 디지털 검출 신호에 포함된 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 병렬로 출력한다(S171). 이때 N개의 시간 심볼의 각각은 128개의 시간 샘플을 포함할 수 있다.
다음, 복수 개의 푸리에 변환부(155a, 155b)는 N개의 시간 심볼을 푸리에 변환하여 N개의 시간 심볼에 각각 대응하는 N개의 주파수 심볼을 생성한다(S172). 이때 N개의 주파수 심볼의 각각은 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 포함한다. 또한 각 주파수 심볼은 128개의 서브캐리어에 각각 대응하는 128개의 주파수 샘플을 포함할 수 있다.
이후, 제1 연산부(155c)는 N개의 주파수 심볼을 바탕으로 각 서브캐리어 별로 각 서브캐리어에 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 합하여 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 생성한다(S173). 이때 복수 개의 샘플 합의 각각은 복소수값에 해당한다. 또한 제1 연산부(155c)는 수학식 3에 따라 128개 의 샘플 합을 생성할 수 있다.
Figure 112008088142162-pat00012
수학식 3에서,
Figure 112008088142162-pat00013
는 복수 개의 샘플 합의 각각을 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00014
는 각 주파수심볼에 포함된 복수 개의 주파수 샘플의 각각을 나타낸다.
다음, 제2 연산부(155d)는 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하여 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 생성한다(S174). 이때 제2 연산부(155d)는 수학식 3 및 수학식 4에 따라 128개의 샘플 절대값을 생성할 수 있다.
Figure 112008088142162-pat00015
수학식 4에서,
Figure 112008088142162-pat00016
는 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 나타낸다.
이후, 제3 연산부(155e)는 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 서브캐리어 검출 범위값으로 나눠, 복수 개의 서브캐리어의 각각에 대해 피 간섭 신호의 존재 유무를 판단하기 위한 기준값을 생성한다(S175). 이때 제3 연산부(155e)는 수학식 4 및 수학식 5에 따라 기준값을 생성할 수 있다.
Figure 112008088142162-pat00017
수학식 5에서,
Figure 112008088142162-pat00018
는 기준값을 나타내고,
Figure 112008088142162-pat00019
는 서브캐리어 검출 범위값을 나타낸다.
다음, 위치 검출부(155f)는 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 기준값과 비교하여 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어 중 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보(이하에서는 '제1 위치 정보'라고도 함)를 생성한다(S176). 이때 위치 검출부(155f)는 기준값보다 큰 샘플 절대값에 대응하는 서브캐리어에 피 간섭 신호가 존재한다고 판단할 수 있다.
다시 도 4를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치가 초광대역 통신을 수행하는 방법에 대해 설명한다.
다음, 통신부(170)는 제어부(150)의 제어에 따라 위치 정보에 대응하는 톤 널링(Tone-Nulling) 방식으로 제1 UWB 채널을 통해 초광대역 통신을 수행한다(S180). 이때 제어부(150)는 위치 정보를 바탕으로 통신부(170)가 제1 UWB 채널에 포함된 복수 개의 서브캐리어 중 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어를 제외한 일부를 통해 초광대역 통신을 수행하도록 제어한다.
다음은 도 8을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 사일런트 타임에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사일런트 타임을 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 통신 장치(100)는 미리 설정된 사일런트 타임(Silent Time) 주기마다 반복되는 사일런트 타임(Silent Time) 동안 피 간섭 신호를 검출하고 검출 결과에 따라 초광대역 통신 구간에 초광대역 통신을 수행한다.
다음은 도 9를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈의 수신 감도에 따른 가변 이득 증폭기의 이득값에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈의 수신 감도에 따른 가변 이득 증폭기의 이득값을 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, RF 모듈(110)에서 검출된 신호 성분의 수신 감도가 -80.8dBm인 경우, RF 모듈(110)은 검출된 신호 성분을 ADC(130)의 적정 입력 레벨로 증폭하기 위해 60dB의 이득값으로 증폭할 수 있다.
또한 RF 모듈(110)에서 검출된 신호 성분의 수신 감도가 -50.8dBm인 경우, RF 모듈(110)은 검출된 신호 성분을 ADC(130)의 적정 입력 레벨로 증폭하기 위해 30dB의 이득값으로 증폭할 수 있다.
다음은 도 10을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이를 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 피 간섭 신호의 검출 레벨이 -80dBm/MHz이고, 통신 장치(100)의 최소 수신 감도가 -108dBm/MHz인 경우, 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치(100)의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이는 28dBm/MHz이다.
다음은 도 11을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 데이터 배열부가 선택한 시간 심볼의 개수에 따른 피 간섭 신호 검출 확률에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 배열부가 선택한 시간 심볼의 개수에 따른 피 간섭 신호 검출 확률을 도시한 도면이다.
피 간섭 신호 검출 확률은 데이터 배열부(151)가 선택한 시간 심볼의 개수(이하에서는 'N'이라고도 함) 및 피 간섭 신호 검출 레벨에 대한 실제 수신 피 간섭 수신 레벨 비에 따라 도 11과 같이 도시될 수 있다.
다음은 도 12를 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 서브캐리어 검출 범위값에 따른 피 간섭 신호 검출 확률에 대해 설명한다.
도 12는 서브캐리어 검출 범위값에 따른 피 간섭 신호 검출 확률을 도시한 도면이다.
도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 피 간섭 신호(300)는 제1 주파수(f19)에 대응하는 제1 서브캐리어 및 제2 주파수(f20)에 대응하는 제2 서브캐리어에 직접적인 간섭을 야기하고, 제3 주파수(f18)에 대응하는 제3 서브캐리어 및 제4 주파수(f21)에 대응하는 제4 서브캐리어에 사이드 로브(Side Robe)에 의한 간섭을 야기할 수 있다.
이때 피 간섭 신호(300)는 도 12의 (a)를 따른다.
피 간섭 신호 검출 확률은 검출 범위값 및 검출 범위에 따라 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 도시될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 통신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 검출 대역폭을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통신 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 검출 신호 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전력 추정값 생성 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 위치 검출 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 사일런트 타임을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RF 모듈의 수신 감도에 따른 가변 이득 증폭기의 이득값을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 피 간섭 신호의 검출 레벨과 통신 장치의 최소 수신 감도간의 수신 전력 밀도 차이를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 배열부가 선택한 시간 심볼의 개수에 따른 피 간섭 신호 검출 확률을 도시한 도면이다.
도 12는 서브캐리어 검출 범위값에 따른 피 간섭 신호 검출 확률을 도시한 도면이다.

Claims (15)

  1. 초광대역 통신을 수행하는 방법에 있어서,
    미리 설정된 사일런트 타임(silent time) 동안 복수 개의 초광대역 채널 중 일부 채널에서 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호로부터 상기 일부 채널 중에서 미리 정해진 제1 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하는 단계;
    상기 검출된 신호 성분을 미리 설정된 이득값으로 증폭하여 검출 신호를 생성하는 단계;
    상기 검출 신호를 디지털 변환하여 복수 개의 시간 심볼을 포함하는 디지털 검출 신호를 생성하는 단계;
    상기 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 병렬로 출력하는 단계;
    상기 N개의 시간 심볼에 대한 평균 전력을 계산하여 상기 검출 신호의 평균 전력값을 추정하는 단계; 및
    미리 정해진 기준 전력값이 상기 평균 전력값보다 큰 경우, 상기 제1 채널을 통해 초광대역 통신을 수행하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널은 복수 개의 서브캐리어를 포함하고,
    상기 평균 전력값이 상기 기준 전력값보다 큰 경우, 상기 디지털 검출 신호를 바탕으로 피 간섭 신호의 위치를 검출하여 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보에 해당하는 위치 정보를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 채널에 포함된 복수 개의 서브캐리어 중 상기 정보에 대응하는 서브캐리어를 제외한 일부를 통해 초광대역 통신을 수행하는 단계를 더 포함하는 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 정보를 생성하는 단계는
    상기 디지털 검출 신호에 포함된 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 푸리에 변환하여 N개의 시간 심볼에 각각 대응하는 N개의 주파수 심볼을 생성하는 단계;
    상기 N개의 주파수 심볼을 바탕으로 미리 정해진 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 생성하는 단계;
    상기 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하는 연산을 수행하여 상기 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 생성하는 단계;
    상기 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 상기 피 간섭 신호의 존재 유무를 판단하기 위한 기준값을 생성하는 단계; 및
    상기 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 상기 기준값과 비교하여 상기 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어 중 상기 피 간섭 신호가 존재하는 서브캐리어에 대한 정보에 해당하는 제1 위치 정보를 생성하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 N개의 주파수 심볼의 각각은 복수 개의 주파수 샘플을 포함하고,
    상기 복수 개의 샘플 합을 생성하는 단계는
    상기 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어의 각각 별로 각 서브캐리어에 대응하는 주파수 샘플을 합하는 연산을 수행하여 상기 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 생성하는 통신 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기준값을 생성하는 단계는
    상기 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 미리 설정된 서브캐리어 검출 범위값으로 나누는 연산을 수행하여 상기 기준값을 생성하는 통신 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 위치 정보를 생성하는 단계는
    상기 검출 대역폭에 따른 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 상기 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 상기 기준값과 비교하여 상기 기준값보다 큰 샘플 절대값에 대응하는 서브캐리어에 상기 피 간섭 신호가 존재한다고 판단하여 상기 제1 위치 정보를 생성하는 통신 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 평균 전력값이 상기 기준 전력값보다 큰 경우, 상기 제1 채널을 제2 채널로 변경하는 단계를 더 포함하고,
    상기 검출 신호를 생성하는 단계는
    상기 신호로부터 상기 제2 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하여 상기 검출 신호를 생성하는 단계를 포함하는 통신 방법.
  9. 삭제
  10. 초광대역 통신을 수행하는 장치에 있어서,
    미리 설정된 사일런트 타임(silent time) 동안 복수 개의 초광대역 채널 중 일부 채널에서 수신된 신호로부터 상기 일부 채널 중에서 미리 정해진 제1 채널에 대응하는 신호 성분을 검출하고, 검출된 신호 성분을 미리 설정된 이득값으로 증폭하여 검출신호를 출력하는 모듈;
    상기 검출 신호를 디지털 변환하여 복수 개의 시간 심볼을 포함하는 디지털 검출 신호를 출력하는 변환부;
    상기 복수 개의 시간 심볼 중 N개의 시간 심볼을 병렬로 출력하는 데이터 배열부;
    상기 N개의 시간 심볼에 대한 평균 전력을 계산하는 전력 계산부;
    상기 계산된 평균 전력을 바탕으로 상기 검출 신호의 평균 전력값을 추정하고, 상기 평균 전력값을 통해 상기 제1 채널에서 피 간섭 신호의 유무를 판단하며, 판단 결과에 따라 간섭 회피 기술을 적용하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 초광대역 통신을 수행하는 통신부
    를 포함하는 통신 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 채널에서 상기 피 간섭 신호가 검출된 경우, 상기 제1 채널을 제2 채널로 변경하는 통신 장치.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제1 채널에서 상기 피 간섭 신호가 검출된 경우, 주파수 영역에서 상기 피 간섭 신호가 위치하는 서브캐리어에 대한 위치 정보를 생성하고,
    상기 통신부는
    상기 위치 정보에 대응하는 톤 널링 방식으로 상기 제1 채널을 초광대역 통신을 수행하는 통신 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 복수 개의 시간 심볼 중 일부의 시간 심볼을 병렬로 출력하는 데이터 배열부; 및
    상기 일부의 시간 심볼에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 심볼을 바탕으로 상기 정보를 생성하는 위치 추적부를 포함하는 통신 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 복수 개의 주파수 심볼의 각각은 복수 개의 서브캐리어에 각각 대응하는 복수 개의 주파수 샘플을 포함하고,
    상기 위치 추적부는
    상기 일부의 시간 심볼에 각각 대응하고, 상기 일부의 시간 심볼을 푸리에 변환하여 상기 복수 개의 주파수 심볼을 출력하는 복수 개의 푸리에 변환부;
    상기 복수 개의 주파수 심볼을 바탕으로 상기 복수 개의 서브캐리어의 각각 별로 각 서브캐리어에 대응하는 주파수 샘플을 합하여 상기 복수 개의 서브캐리어 에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 합을 출력하는 제1 연산부;
    상기 복수 개의 샘플 합을 바탕으로 각 샘플 합의 실수값의 절대값과 허수값의 절대값을 합하여 상기 복수 개의 샘플 합에 각각 대응하는 복수 개의 샘플 절대값을 출력하는 제2 연산부;
    상기 복수 개의 샘플 절대값을 바탕으로 상기 복수 개의 샘플 절대값을 모두 더한 값을 미리 정해진 서브캐리어 검출 범위값으로 나눠 기준값을 출력하는 제3 연산부; 및
    상기 복수 개의 샘플 절대값의 각각을 상기 기준값과 비교하여 상기 정보를 생성하는 위치 검출부를 포함하는 통신 장치.
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