KR101226559B1 - Magnetic field communication system and magnetic field communication transmitter and magnetic field communication reciever using therein - Google Patents

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Abstract

자기장 통신 시스템이 개시된다. 상기 자기장 통신 시스템은 자기장 통신 송신기와 자기장 통신 수신기를 포함하며, 상기 자기장 통신 송신기는 데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 안테나를 이용하여 자기장 통신 채널을 통하여 외부의 자기장 통신 시스템으로 송신하며, 상기 자기장 통신 수신기는 상기 자기장 통신 채널을 통하여 상기 외부의 자기장 통신 시스템으로부터 전송된 자기장 신호를 상기 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 자기장 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 반송파 주파수 여현파 신호 각각을 이용하여 복조하고, 복조된 신호들 각각에 대해서 서로 다른 위상을 갖는 복수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각을 이용하여 디코딩한다.A magnetic field communication system is disclosed. The magnetic field communication system includes a magnetic field communication transmitter and a magnetic field communication receiver, the magnetic field communication transmitter encodes a data signal, mixes the encoded signal with a carrier frequency sinusoidal signal to generate a transmission signal, and transmits the transmission signal to an antenna Transmits to an external magnetic field communication system through a magnetic field communication channel, and the magnetic field communication receiver receives a magnetic field signal transmitted from the external magnetic field communication system through the magnetic field communication channel using the antenna, and the magnetic field The signal is demodulated using each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal, and decoded using each of a plurality of baud rate clock signals having different phases for each of the demodulated signals.

Description

자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기{MAGNETIC FIELD COMMUNICATION SYSTEM AND MAGNETIC FIELD COMMUNICATION TRANSMITTER AND MAGNETIC FIELD COMMUNICATION RECIEVER USING THEREIN}MAGNETIC FIELD COMMUNICATION SYSTEM AND MAGNETIC FIELD COMMUNICATION TRANSMITTER AND MAGNETIC FIELD COMMUNICATION RECIEVER USING THEREIN}

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 자기장 통신 장치에 관한 것으로, 특히 구조가 간단하고 제조가격이 낮고 통신가능범위가 넓은 자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기에 관한 것이다.Embodiments in accordance with the concept of the present invention relates to a magnetic field communication device, and more particularly, to a magnetic field communication system having a simple structure, low manufacturing cost, and a wide communication range, and a magnetic field communication transmitter and a magnetic field communication receiver used in the system.

자기장은 통신 채널의 매질(meduim)에 따라 유전율(dielctric permeability)이 크게 변하는 전기장과 달리, 자성 물질을 제외한 매질에서 거의 일정한 투자율(magnetic permeability)을 가진다. 따라서, 자기장 통신은 금속, 수중, 지중, 건물 붕괴 장해 등 극한 환경에서도 무선 통신을 가능하게 하여 매질에 따라 수신율이 크게 변하는 기존 무선 통신의 문제점을 해결하는 차세대 무선통신 시스템으로 각광받고 있다.Magnetic fields have a nearly constant magnetic permeability in a medium excluding magnetic materials, unlike electric fields in which the dielectric constant varies greatly with the medium of the communication channel. Therefore, magnetic field communication has been in the spotlight as a next generation wireless communication system that enables wireless communication in extreme environments such as metal, underwater, underground, building collapse, and so on, and solves the problems of existing wireless communication in which reception rate varies greatly depending on the medium.

종래의 자기장 통신 시스템에서는, 송신기에서 반송파(carrier)는 오실레이터(oscillator)를 이용하여 발생되고, 수신기에서 수신 신호는 PLL(phase-locked loop) 칩을 이용하여 발생된 정현파 신호를 사용하여 복조하므로, 회로의 구조가 복잡하고 제조 가격이 비싼 문제가 있다. 특히, 상기 PLL 칩은 가격이 비쌀 뿐 아니라 임의로 반송파 주파수를 변경할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 종래의 자기장 통신 시스템은 통신 범위가 좁다는 제한이 있다.In a conventional magnetic field communication system, since a carrier is generated using an oscillator and a received signal is received from a receiver using a sinusoidal signal generated using a phase-locked loop (PLL) chip, There is a problem in that the circuit structure is complicated and the manufacturing price is high. In particular, the PLL chip has a problem that the carrier frequency can not be changed arbitrarily as well as expensive. In addition, the conventional magnetic field communication system has a limitation that the communication range is narrow.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 송신기에서 전류 증폭기를 이용하여 통신 가능 범위를 넓히고, 송신기에서 반송파는 FPGA(field programmable gate array)의 내부 클럭을 이용하여 반송파를 발생되고, 수신기에서 수신 신호는 FPGA의 내부 클럭 신호를 이용하여 발생된 정현파와 여현파 각각을 이용하여 복조되고 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 분주한 위상이 서로 다른 복수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각을 이용하여 복조된 신호들 각각을 디코딩함으로써 구조를 간단하게 하고 제조 가격을 낮출 수 있도록 하는 자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기를 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to widen the communication range by using a current amplifier in the transmitter, the carrier in the transmitter generates a carrier using the internal clock of the field programmable gate array (FPGA), the received signal in the receiver Demodulated using a sine wave and a cosine wave generated by using an internal clock signal of the demodulated signal. It is to provide a magnetic field communication system and a magnetic field communication transmitter and magnetic field communication receiver used in the system that can simplify the structure and lower the manufacturing cost by decoding each of the signals.

본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템은 자기장 통신 송신기와 자기장 통신 수신기를 포함하며, 상기 자기장 통신 송신기는 데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 안테나를 이용하여 자기장 통신 채널을 통하여 외부의 자기장 통신 시스템으로 송신하며, 상기 자기장 통신 수신기는 상기 자기장 통신 채널을 통하여 상기 외부의 자기장 통신 시스템으로부터 전송된 자기장 신호를 상기 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 자기장 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 반송파 주파수 여현파 신호 각각을 이용하여 복조하고, 복조된 신호들 각각에 대해서 서로 다른 위상을 갖는 복수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각을 이용하여 디코딩한다.The magnetic field communication system according to an embodiment of the present invention includes a magnetic field communication transmitter and a magnetic field communication receiver, wherein the magnetic field communication transmitter encodes a data signal and mixes the encoded signal with a carrier frequency sinusoidal signal to generate a transmission signal. And transmits the transmission signal to an external magnetic field communication system through a magnetic field communication channel using an antenna, and the magnetic field communication receiver uses the antenna to transmit a magnetic field signal transmitted from the external magnetic field communication system through the magnetic field communication channel. And demodulate the magnetic field signal by using a carrier frequency sinusoidal signal and a carrier frequency sinusoidal signal, respectively, and output each of a plurality of baud rate clock signals having different phases for each of the demodulated signals. To decode.

상기 반송파 주파수 정현파 신호의 위상과 상기 반송파 주파수 여현파 신호의 위상의 차이는 90도일 수 있고, 상기 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 사이의 위상차는 90도일 수 있다.The difference between the phase of the carrier frequency sinusoidal signal and the phase of the carrier frequency sinusoidal signal may be 90 degrees, and the phase difference between the plurality of baud rate clock signals may be 90 degrees.

상기 자기장 통신 송신기는 상기 전송 신호의 전류를 증폭하여 송신할 수 있다.The magnetic field communication transmitter may amplify and transmit the current of the transmission signal.

상기 반송파 주파수 정현파 신호 및 상기 반송파 주파수 여현파 신호 각각은 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 내부 클럭 신호를 분주하고, 분주된 신호를 변환하여 발생될 수 있고, 상기 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각은 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 분주하여 발생될 수 있다.Each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal may be generated by dividing an internal clock signal of a field programmable gate array (FPGA), converting the divided signal, and each of the plurality of baud rate clock signals It may be generated by dividing the internal clock signal of the FPGA.

본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 송신기는 데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호와 반송파 주파수 클럭 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Arrat); 상기 인코드된 신호를 레귤레이팅하고, 상기 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 상기 레귤레이트된 인코드된 신호와 상기 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 출력하는 변조부; 및 상기 전송 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 전송 신호를 자기장 통신 채널을 통하여 송신하는 송신부를 포함한다.Magnetic field communication transmitter according to an embodiment of the present invention encodes a data signal, FPGA (Field Programmable Gate Arrat) for outputting the encoded signal and the carrier frequency clock signal; Regulating the encoded signal, converting the carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, and mixing the regulated encoded signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a transmission signal, the transmission signal A modulator for outputting a; And a transmitter for amplifying the transmission signal and transmitting the amplified transmission signal through a magnetic field communication channel.

상기 FPGA는 상기 데이터 신호를 수신하는 데이터 입력 모듈; 상기 FPGA의 내부 클럭 신호를 반송파 주파수로 분주하여 상기 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 반송파 주파수 분주 모듈; 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 보드 레이트(baud rate)로 분주하여 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 보드 레이트 분주 모듈; 및 상기 데이터 신호와 상기 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 상기 인코드된 신호를 발생하는 인코딩 모듈을 포함할 수 있다.The FPGA comprises a data input module for receiving the data signal; A carrier frequency division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at a carrier frequency to generate the carrier frequency clock signal; A baud rate division module for generating a baud rate clock signal by dividing the internal clock signal of the FPGA at a baud rate; And an encoding module for mixing the data signal and the baud rate clock signal to generate the encoded signal.

상기 변조부는 상기 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하는 저역통과필터; 상기 인코드된 신호를 레귤레이팅하는 전압 레벨 레귤레이터; 및 상기 반송파 주파수 정현파 신호와 상기 레귤레이트된 인코드된 신호를 혼합하여 상기 전송 신호를 발생하는 믹서를 포함할 수 있다.The modulator may include a low pass filter converting the carrier frequency clock signal into the carrier frequency sine wave signal; A voltage level regulator regulating the encoded signal; And a mixer for mixing the carrier frequency sinusoidal signal with the regulated encoded signal to generate the transmission signal.

상기 송신부는 상기 전송 신호의 전압을 증폭하는 전압 증폭기; 상기 전압 증폭기로부터 출력된 상기 전송 신호의 전류를 증폭하는 전류 증폭기; 및 상기 전류 증폭기로부터 출력된 상기 전송 신호를 상기 자기장 통신 채널을 통하여 송신하는 송신 안테나를 포함할 수 있다.The transmitter includes a voltage amplifier for amplifying a voltage of the transmission signal; A current amplifier for amplifying the current of the transmission signal output from the voltage amplifier; And a transmission antenna configured to transmit the transmission signal output from the current amplifier through the magnetic field communication channel.

본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 수신기는 자기장 통신 채널을 통하여 자기장 통신 송신기로부터 자기장 신호를 수신하고, 상기 자기장 신호의 잡음을 제거하고 증폭된 수신 신호를 출력하는 수신부; 제1 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 여현파 신호로 변환하고, 상기 수신 신호와 상기 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 제1 복조 신호를 출력하고, 상기 수신 신호와 상기 반송파 주파수 여현파 신호를 혼합하여 제2 복조 신호를 출력하는 복조부; 및 상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호와 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 출력하고, 상기 제1 복조 신호를 다수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제1 출력 신호로 선택하고, 상기 제2 복조 신호를 상기 다수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제2 출력 신호로 선택하고, 상기 제1 출력신호와 상기 제2 출력신호 중 프리엠블(preamble) 조건을 만족하는 적어도 하나를 적어도 하나의 데이터 신호로 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, a magnetic field communication receiver includes: a receiver configured to receive a magnetic field signal from a magnetic field communication transmitter through a magnetic field communication channel, remove noise of the magnetic field signal, and output an amplified received signal; Converts a first carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, converts a second carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, mixes the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal, and outputs a first demodulated signal; A demodulator for mixing the received signal with the carrier frequency cosine wave signal to output a second demodulated signal; And outputting the first carrier frequency clock signal and the second carrier frequency clock signal, wherein data is present among signals generated by mixing the first demodulation signal with each of a plurality of baud rate clock signals. Selecting a signal as a first output signal, selecting a signal having data from among signals generated by mixing the second demodulation signal with each of the plurality of baud rate clock signals, and selecting the first output signal as the second output signal. And a field programmable gate array (FPGA) for outputting at least one of the output signal and the second output signal that satisfies a preamble condition as at least one data signal.

상기 복조부는 상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 여현파 신호로 변환하는 복수의 제1 저역통과필터들; 상기 수신 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합하여 제1 베이스밴드 신호를 발생하고, 상기 수신 신호를 상기 반송파 주파수 여현파 신호와 혼합하여 제2 베이스밴드 신호를 발생하는 복수의 믹서들; 상기 제1 베이스밴드 신호 및 상기 제2 베이스밴드 신호 각각의 고주파 잡음을 제거하는 복수의 제2 저역통과필터들; 각각이 상기 복수의 제2 저역통과필터들 각각으로부터 출력된 상기 제1 베이스밴드 신호 및 상기 제2 베이스밴드 신호를 증폭하는 복수의 제2 증폭기들; 상기 복수의 제2 증폭기들 각각으로부터 출력된 상기 제1 베이스밴드 신호와 상기 제2 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 복조 신호로 출력하는 복수의 아날로그-디지털 변환기들을 포함할 수 있다.The demodulator comprises: a plurality of first low pass filters for converting the first carrier frequency clock signal into the carrier frequency sinusoidal signal and converting the second carrier frequency clock signal into the carrier frequency cosine wave signal; A plurality of mixers for mixing the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a first baseband signal, and for mixing the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a second baseband signal; A plurality of second low pass filters to remove high frequency noise of each of the first baseband signal and the second baseband signal; A plurality of second amplifiers each amplifying the first baseband signal and the second baseband signal output from each of the plurality of second lowpass filters; A plurality of analog-to-digital converters converting the first baseband signal and the second baseband signal output from each of the plurality of second amplifiers into digital signals and outputting the first demodulated signal and the second demodulated signal; Can include them.

상기 FPGA는 상기 FPGA의 내부 클럭 신호를 반송파 주파수로 분주하여 상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 제1 반송파 주파수 분주 모듈; 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 상기 반송파 주파수로 분주하여 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 제2 반송파 주파수 분주 모듈; 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 보드 레이트로 분주하여 제1 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 제1 보드 레이트 분주 모듈; 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 상기 보드 레이트로 분주하여 제2 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 제2 보드 레이트 분주 모듈; 상기 제1 복조 신호와 상기 제1 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제1 출력 신호를 발생하고, 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제2 출력 신호를 발생하는 복수의 제1 출력 모듈들; 상기 제2 복조 신호와 상기 제1 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제3 출력 신호를 발생하고, 상기 제2 복조 신호와 상기 제2 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제4 출력 신호를 발생하는 복수의 제2 출력 모듈들; 상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 출력하는 제1 선택 모듈; 상기 제3 출력 신호와 상기 제4 출력 신호 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 출력하는 제2 선택 모듈; 및 상기 제1 선택 모듈로부터 출력된 신호와 상기 제2 선택 모듈로부터 출력된 신호 중 프리엠블 조건을 만족하는 신호를 데이터 신호로 출력하는 디코딩 모듈을 포함할 수 있다.The FPGA may include: a first carrier frequency division module for dividing an internal clock signal of the FPGA at a carrier frequency to generate the first carrier frequency clock signal; A second carrier frequency division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at the carrier frequency to generate the second carrier frequency clock signal; A first baud rate division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at a baud rate to generate a first baud rate clock signal; A second baud rate division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at the baud rate to generate a second baud rate clock signal; A plurality of agents generating a first output signal by mixing the first demodulation signal and the first baud rate clock signal, and generating a second output signal by mixing the first demodulation signal and the second baud rate clock signal; 1 output modules; A plurality of agents generating a third output signal by mixing the second demodulation signal and the first baud rate clock signal, and generating a fourth output signal by mixing the second demodulation signal and the second baud rate clock signal; 2 output modules; A first selection module configured to select and output a signal in which data exists among the first output signal and the second output signal; A second selection module configured to select and output a signal in which data exists among the third output signal and the fourth output signal; And a decoding module configured to output, as a data signal, a signal satisfying a preamble condition among a signal output from the first selection module and a signal output from the second selection module.

본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템과 그 시스템에 사용되는 자기장 통신 송신기 및 자기장 통신 수신기는 자기장 통신의 통신 가능 범위를 넓히고, 그 구조를 간단하게 하고 제조 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.Magnetic field communication system according to an embodiment of the present invention, and the magnetic field communication transmitter and magnetic field communication receiver used in the system has the effect of extending the communication range of the magnetic field communication, simplify the structure and reduce the manufacturing cost.

본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 송신기의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 변조부의 개략적인 블록도이다.
도 5는 도 2에 도시된 송신부의 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 수신부의 개략적인 블록도이다.
도 8은 도 6에 도시된 복조부의 개략적인 블록도이다.
도 9는 도 6에 도시된 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 개략적인 블록도이다.
도 10은 도 1, 도 5 또는 도 7에 각각 도시된 안테나의 회로도이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to more fully understand the drawings recited in the detailed description of the present invention, a detailed description of each drawing is provided.
1 is a view for explaining a magnetic field communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic block diagram of a magnetic field communication transmitter according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic block diagram of a field programmable gate array (FPGA) shown in FIG. 2.
4 is a schematic block diagram of a modulator shown in FIG. 2.
FIG. 5 is a schematic block diagram of the transmitter of FIG. 2.
6 is a diagram illustrating a magnetic field communication receiver according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic block diagram of a receiver shown in FIG. 6.
8 is a schematic block diagram of a demodulator shown in FIG. 6.
FIG. 9 is a schematic block diagram of a field programmable gate array (FPGA) shown in FIG. 6.
FIG. 10 is a circuit diagram of an antenna shown in FIG. 1, 5, or 7, respectively.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional descriptions of embodiments of the present invention disclosed herein are only for the purpose of illustrating embodiments of the inventive concept, But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Embodiments in accordance with the concepts of the present invention are capable of various modifications and may take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are intended to distinguish one element from another, for example, without departing from the scope of the invention in accordance with the concepts of the present invention, the first element may be termed the second element, The second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "immediately between," or "neighboring to," and "directly neighboring to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", or the like, specify that there is a stated feature, number, step, operation, , Steps, operations, components, parts, or combinations thereof, as a matter of principle.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a magnetic field communication system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 자기장 통신 시스템(100)은 자기장 통신 채널(600)을 통하여 서로 통신하는 제1 자기장 통신 시스템(200-1)과 제2 자기장 통신 시스템(200-2)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the magnetic field communication system 100 includes a first magnetic field communication system 200-1 and a second magnetic field communication system 200-2 communicating with each other through a magnetic field communication channel 600.

제1 자기장 통신 시스템(200-1)은 제1 자기장 통신 송신기(300-1), 제1 자기장 통신 수신기(400-1) 및 제1 안테나(500-1)를 포함한다.The first magnetic field communication system 200-1 includes a first magnetic field communication transmitter 300-1, a first magnetic field communication receiver 400-1, and a first antenna 500-1.

제1 자기장 통신 송신기(300-1)는 데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합(mix)하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 제1 안테나(500-1)를 이용하여 자기장 통신 채널(600)을 통하여 제2 자기장 통신 시스템(300-2)으로 송신한다.The first magnetic field communication transmitter 300-1 encodes a data signal, mixes the encoded signal with a carrier frequency sinusoidal signal, generates a transmission signal, and transmits the transmission signal to the first antenna 500-1. Is transmitted to the second magnetic field communication system 300-2 through the magnetic field communication channel 600.

제1 자기장 통신 수신기(400-1)는 자기장 통신 채널(600)을 통하여 제2 자기장 통신 시스템(300-2)으로부터 전송된 자기장 신호를 제1 안테나(500-1)를 이용하여 수신하고, 상기 자기장 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 반송파 주파수 여현파 신호 각각을 이용하여 복조하고, 복조된 신호들 각각에 대해서 서로 다른 위상을 갖는 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각을 이용하여 디코딩한다.The first magnetic field communication receiver 400-1 receives a magnetic field signal transmitted from the second magnetic field communication system 300-2 through the magnetic field communication channel 600 by using the first antenna 500-1. The magnetic field signal is demodulated using each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal, and decoded using each of a plurality of baud rate clock signals having different phases for each of the demodulated signals.

반송파 주파수 정현파 신호의 위상과 상기 반송파 주파수 여현파 신호의 위상의 차이는 90도일 수 있고, 상기 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 사이의 위상차는 90도일 수 있다.The difference between the phase of the carrier frequency sinusoidal signal and the phase of the carrier frequency sinusoidal signal may be 90 degrees, and the phase difference between the plurality of baud rate clock signals may be 90 degrees.

자기장 신호와 반송파 주파수 정현파 신호의 위상차가 0도인 경우, 제1 자기장 통신 수신기(400-1)가 자기장 신호와 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 복조하면 수학식 1이 성립한다.When the phase difference between the magnetic field signal and the carrier frequency sinusoidal signal is 0 degrees, Equation 1 is established when the first magnetic field communication receiver 400-1 mixes and demodulates the magnetic field signal and the carrier frequency sinusoidal signal.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112011041721887-pat00001
Figure 112011041721887-pat00001

여기서, fc는 반송파 주파수를 나타내고, T는 주기를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.Where f c represents a carrier frequency, T represents a period, and t represents time.

자기장 신호와 반송파 주파수 정현파 신호의 위상차가 90도인 경우, 제1 자기장 통신 수신기(400-1)가 자기장 신호와 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 복조하면 수학식 2가 성립한다.When the phase difference between the magnetic field signal and the carrier frequency sinusoidal signal is 90 degrees, Equation 2 is established when the first magnetic field communication receiver 400-1 mixes and demodulates the magnetic field signal and the carrier frequency sinusoidal signal.

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112011041721887-pat00002
Figure 112011041721887-pat00002

여기서, fc는 반송파 주파수를 나타내고, T는 주기를 나타내고, t는 시간을 나타낸다.Where f c represents a carrier frequency, T represents a period, and t represents time.

즉, 제1 자기장 통신 수신기(400-1)가 반송 주파수 정현파 신호와 반송 주파수 여현파 신호 각각과 자기장 신호를 혼합하면, 어느 하나의 복조 신호가 0일 때, 다른 하나의 복조 신호는 1/2 T의 값을 가진다.That is, when the first magnetic field communication receiver 400-1 mixes each of the carrier frequency sinusoidal signal, the carrier frequency cosine wave signal, and the magnetic field signal, when one demodulation signal is 0, the other demodulation signal is 1/2. It has a value of T.

제1 자기장 통신 수신기(400-1)는 가장 복조율이 낮은 경우, 예컨대, 위상차가 45도인 경우에도 약 70% 이상의 복조율을 가진다. 따라서, 본 발명의 자기장 통신 수신기(400-1)는 PLL 칩을 사용하지 않고 반송파 주파수 정현파 신호와 반송파 주파수 여현파 신호 각각을 이용하여 자기장 신호를 복조할 수 있으므로 회로를 간단하게 하고 제조 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.The first magnetic field communication receiver 400-1 has a demodulation rate of about 70% or more even when the demodulation rate is the lowest, for example, when the phase difference is 45 degrees. Therefore, the magnetic field communication receiver 400-1 of the present invention can demodulate the magnetic field signal using each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal without using a PLL chip, thereby simplifying the circuit and reducing the manufacturing cost. It can be effective.

제1 자기장 통신 송신기(300-1)는 전송 신호의 전류를 증폭하여 송신할 수 있다. 전송 신호의 전류를 증폭하여 제1 안테나(500-1)에 고전류가 공급되므로, 제1 안테나(500-1)는 강한 자기장을 발생시킬 수 있어 자기장 통신 시스템(100)의 통신 가능 범위를 넓힐 수 있다.The first magnetic field communication transmitter 300-1 may amplify and transmit a current of the transmission signal. Since a high current is supplied to the first antenna 500-1 by amplifying the current of the transmission signal, the first antenna 500-1 can generate a strong magnetic field, thereby widening the communication range of the magnetic field communication system 100. have.

반송파 주파수 정현파 신호 및 반송파 주파수 여현파 신호 각각은 FPGA의 내부 클럭 신호를 분주하고, 분주된 신호를 변환, 예컨대, 저역통과필터링하여 발생될 수 있고, 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각은 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 분주하여 발생될 수 있다.Each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal may be generated by dividing an internal clock signal of the FPGA and converting the divided signal, for example, low pass filtering, each of the plurality of baud rate clock signals of the FPGA. It may be generated by dividing the internal clock signal.

따라서, 제1 자기장 통신 시스템(200-1)은 별도의 오실레이터(Oscillator)를 포함하지 않고 자기장 통신을 수행할 수 있으므로, 회로를 간단하게 하고 제조 가격을 낮출 수 있는 효과가 있다.Therefore, since the first magnetic field communication system 200-1 can perform magnetic field communication without including an oscillator, the first magnetic field communication system 200-1 can simplify the circuit and reduce the manufacturing cost.

제2 자기장 통신 시스템(200-2)의 구조는 제1 자기장 통신 시스템(200-1)의 구조와 동일하므로 동일한 부분에 대한 설명은 생략한다.Since the structure of the second magnetic field communication system 200-2 is the same as that of the first magnetic field communication system 200-1, a description of the same parts will be omitted.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 송신기의 개략적인 블록도이다.2 is a schematic block diagram of a magnetic field communication transmitter according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 제1 자기장 통신 송신기(300-1)와 제2 자기장 통신 송신기(300-1)의 실시예로 구현된 자기장 통신 송신기(300)는 FPGA(340), 변조부(360) 및 송신부(380)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the magnetic field communication transmitter 300 implemented as an embodiment of the first magnetic field communication transmitter 300-1 and the second magnetic field communication transmitter 300-1 shown in FIG. 1 includes an FPGA 340, The modulator 360 and the transmitter 380 are included.

FPGA(340)는 입력장치(320)로부터 수신한 데이터 신호(DS)를 인코딩하고, 인코드된 신호(EDS)와 반송파 주파수 클럭 신호(CFC)를 출력한다.The FPGA 340 encodes the data signal DS received from the input device 320 and outputs the encoded signal EDS and the carrier frequency clock signal CFC.

변조부(360)는 FPGA(340)로부터 출력된 인코드된 신호(EDS)를 레귤레이팅하고, FPGA(340)로부터 출력된 반송파 주파수 클럭 신호(CFC)를 반송파 주파수 정현파 신호(CFS)로 변환하고, 상기 레귤레이트된 인코드된 신호(REDS)와 상기 반송파 주파수 정현파 신호(CFS)를 혼합하여 전송 신호(SS')를 발생하고, 상기 전송 신호(SS')를 출력한다.The modulator 360 regulates the encoded signal EDS output from the FPGA 340, and converts the carrier frequency clock signal CFC output from the FPGA 340 into a carrier frequency sine wave signal CFS. The regulated encoded signal (REDS) and the carrier frequency sinusoidal signal (CFS) are mixed to generate a transmission signal (SS '), and outputs the transmission signal (SS').

송신부(380)는 변조부(360)로부터 출력된 전송 신호(SS')를 증폭하고, 상기 증폭된 전송 신호(SS)를 도 5에 도시된 송신 안테나(386)를 이용하여 자기장 통신 채널(600)을 통하여 송신한다.The transmitter 380 amplifies the transmission signal SS ′ output from the modulator 360, and transmits the amplified transmission signal SS to the magnetic field communication channel 600 using the transmission antenna 386 shown in FIG. 5. Send via).

도 5에 도시된 송신 안테나(386)는 도 1에 도시된 제1 안테나(500-1) 또는 제2 안테나(500-2)와 동일한 안테나이다.The transmitting antenna 386 shown in FIG. 5 is the same antenna as the first antenna 500-1 or the second antenna 500-2 shown in FIG. 1.

도 3은 도 2에 도시된 FPGA의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of the FPGA shown in FIG.

도 2와 도 3을 참조하면, FPGA(340)는 데이터 입력 모듈(342), 반송파 주파수 분주 모듈(344), 보드 레이트 분주 모듈(346) 및 인코딩 모듈(348)을 포함할 수 있다.2 and 3, the FPGA 340 may include a data input module 342, a carrier frequency division module 344, a baud rate division module 346, and an encoding module 348.

본 명세서에서의 모듈(module)이라 함은 본 명세서에서 설명되는 각각의 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.A module in the present specification may mean hardware capable of performing functions and operations according to each name described in the present specification, or computer program code capable of performing specific functions and operations. It may mean, or may mean, an electronic recording medium, for example, a processor, on which computer program code is capable of performing specific functions and operations.

다시 말해, 모듈이란 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.In other words, a module may mean a functional and / or structural combination of hardware for performing the technical idea of the present invention and / or software for driving the hardware.

데이터 입력 모듈(342)은 입력장치(320)로부터 데이터 신호(DS)를 수신한다.The data input module 342 receives the data signal DS from the input device 320.

반송파 주파수 분주 모듈(344)은 FPGA(340)의 내부 클럭 신호(CLK)를 반송파 주파수로 분주하여 반송파 주파수 클럭 신호(CFC)를 발생한다.The carrier frequency division module 344 divides the internal clock signal CLK of the FPGA 340 into a carrier frequency to generate a carrier frequency clock signal CFC.

예컨대, FPGA(340)의 내부 클럭 신호(CLK)가 50MHz이고 반송파 주파수가 125kHz인 경우, 상기 FPGA(340)의 상기 내부 클럭 신호(CLK)를 분주비 200으로 분주하여 125kHz인 반송파 주파수 클럭 신호(CFC)를 발생한다.For example, when the internal clock signal CLK of the FPGA 340 is 50 MHz and the carrier frequency is 125 kHz, the internal clock signal CLK of the FPGA 340 is divided by the division ratio 200 to generate a carrier frequency clock signal of 125 kHz ( CFC).

보드 레이트 분주 모듈(346)은 FPGA의 내부 클럭 신호(CLK)를 보드 레이트로 분주하여 보드 레이트 클럭 신호(BRC)를 발생한다.The baud rate division module 346 divides the internal clock signal CLK of the FPGA at a baud rate to generate a baud rate clock signal BRC.

예컨대, FPGA(340)의 내부 클럭 신호(CLK)가 50MHz이고 보드 레이트가 1kHz인 경우, 상기 FPGA(340)의 상기 내부 클럭 신호(CLK)를 분주비 25000으로 분주하여 1kHz인 보드 레이트 클럭 신호(BRC)를 발생한다.For example, when the internal clock signal CLK of the FPGA 340 is 50 MHz and the baud rate is 1 kHz, the internal clock signal CLK of the FPGA 340 is divided at a division ratio of 25000 to give a baud rate clock signal of 1 kHz ( BRC).

인코딩 모듈(348)은 데이터 입력 모듈(342)로부터 출력된 데이터 신호(DS)와 보드 레이트 분주 모듈(346)로부터 출력된 보드 레이트 클럭 신호(BRC)를 혼합하여 상기 인코드된 신호(EDS)를 발생한다.The encoding module 348 mixes the encoded signal EDS by mixing the data signal DS output from the data input module 342 and the baud rate clock signal BRC output from the baud rate division module 346. Occurs.

인코딩 모듈(348)은 도 6에 도시된 자기장 통신 수신기(400)에서 프리엠블(preamble) 조건을 만족하는지 판단할 수 있도록 데이터 입력 모듈(342)로부터 출력된 데이터 신호(DS)에 시작 비트(start bit)/종료 비트(end bit), 프레임 확인 비트, 또는 에러정정 비트 중 적어도 어느 하나를 추가하여 인코딩할 수 있다.The encoding module 348 may start the start bit (start) in the data signal DS output from the data input module 342 to determine whether the preamble condition is satisfied in the magnetic field communication receiver 400 illustrated in FIG. 6. At least one of a bit / end bit, a frame check bit, and an error correction bit may be added and encoded.

도 4는 도 2에 도시된 변조부의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of a modulator shown in FIG. 2.

도 2와 도 4를 참조하면, 변조부(360)는 저역통과필터(362), 전압 레벨 레귤레이터(364) 및 믹서(366)를 포함한다.2 and 4, the modulator 360 includes a low pass filter 362, a voltage level regulator 364, and a mixer 366.

저역통과필터(362)는 FPGA(340)로부터 출력된 반송파 주파수 클럭 신호(CFC)를 반송파 주파수 정현파 신호(CFS)로 변환한다.The low pass filter 362 converts the carrier frequency clock signal CFC output from the FPGA 340 into a carrier frequency sinusoidal signal CFS.

전압 레벨 레귤레이터(364)는 FPGA(340)로부터 출력된 인코드된 신호(EDS)를 레귤레이팅한다.The voltage level regulator 364 regulates the encoded signal EDS output from the FPGA 340.

믹서(366)는 저역통과필터(362)로부터 출력된 반송파 주파수 정현파 신호(CFS)와 전압 레벨 레귤레이터(364)로부터 출력된 레귤레이트된 인코드된 신호(REDS)를 혼합한다.The mixer 366 mixes the carrier frequency sinusoidal signal CFS output from the low pass filter 362 and the regulated encoded signal REDS output from the voltage level regulator 364.

도 5는 도 2에 도시된 송신부의 개략적인 블록도이다.FIG. 5 is a schematic block diagram of the transmitter of FIG. 2.

도 2와 도 5를 참조하면, 송신부(380)는 전압 증폭기(382), 전류 증폭기(384), 송신 안테나(386)을 포함한다.2 and 5, the transmitter 380 includes a voltage amplifier 382, a current amplifier 384, and a transmit antenna 386.

전압 증폭기(382)는 변조부(360)로부터 출력된 전송 신호(SS')의 전압을 증폭한다.The voltage amplifier 382 amplifies the voltage of the transmission signal SS 'output from the modulator 360.

전류 증폭기(384)는 전압 증폭기(382)로부터 출력된 전송 신호(SS'')의 전류를 증폭한다.The current amplifier 384 amplifies the current of the transmission signal SS '' output from the voltage amplifier 382.

송신 안테나(386)는 전류 증폭기(384)로부터 출력된 전송 신호(SS)를 자기장 통신 채널(600)을 통하여 송신한다.The transmit antenna 386 transmits the transmission signal SS output from the current amplifier 384 through the magnetic field communication channel 600.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자기장 통신 수신기를 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram illustrating a magnetic field communication receiver according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 도 1에 도시된 제1 자기장 통신 수신기(400-1)와 제2 자기장 통신 수신기(400-2) 각각의 실시예로 구현된 자기장 통신 수신기(400)는 수신부(420), 복조부(440) 및 FPGA(460)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the magnetic field communication receiver 400 implemented in each of the first magnetic field communication receiver 400-1 and the second magnetic field communication receiver 400-2 shown in FIG. 1 includes a receiver 420. , Demodulator 440 and FPGA 460.

수신부(420)는 자기장 통신 채널(600)을 통하여 자기장 통신 송신기(300)로부터 자기장 신호(SS)를 수신하고, 상기 자기장 신호(SS)의 잡음을 제거하여 증폭하고, 증폭된 수신 신호(RS)를 출력한다.The receiver 420 receives the magnetic field signal SS from the magnetic field communication transmitter 300 through the magnetic field communication channel 600, removes and amplifies the noise of the magnetic field signal SS, and amplifies the received signal RS. Outputs

복조부(440)는 FPGA(460)로부터 출력된 제1 반송파 주파수 클럭 신호(CFC1)를 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)로 변환하고, FPGA(460)로부터 출력된 제2 반송파 주파수 클럭 신호(CFC2)를 반송파 주파수 여현파 신호(COSIN)로 변환하고, 수신부로(420)부터 출력된 수신 신호(RS)와 상기 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)를 혼합하여 제1 복조 신호(DMS1)를 출력하고, 상기 수신 신호(RS)와 상기 반송파 주파수 여현파 신호(COSIN)를 혼합하여 제2 복조 신호(DMS2)를 출력한다.The demodulator 440 converts the first carrier frequency clock signal CFC1 output from the FPGA 460 into a carrier frequency sine wave signal SIN, and the second carrier frequency clock signal CFC2 output from the FPGA 460. Is converted into a carrier frequency sinusoidal signal COSIN, and the first demodulated signal DMS1 is output by mixing the received signal RS output from the receiver 420 with the carrier frequency sinusoidal signal SIN. The second demodulation signal DMS2 is output by mixing the reception signal RS and the carrier frequency cosine wave signal COSIN.

FPGA(460)는 제1 반송파 주파수 클럭 신호(CFC1)와 제2 반송파 주파수 클럭 신호(CFC2)를 출력하고, 복조부(440)로부터 출력된 제1 복조 신호(DMS1)를 다수의 보드 레이트 클럭 신호들(BRC1 및 BRC2) 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제1 선택 신호(SS1)로 선택하고, 복조부(440)로부터 출력된 제2 복조 신호(DMS2)를 상기 다수의 보드 레이트 클럭 신호들(BRC1 및 BRC2) 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제2 선택 신호(SS2)로 선택하고, 상기 제1 선택 신호(SS1)와 상기 제2 선택 신호(SS2) 중 프리엠블(preamble) 조건을 만족하는 적어도 어느 하나를 적어도 하나의 데이터 신호(DS')로 출력한다.The FPGA 460 outputs a first carrier frequency clock signal CFC1 and a second carrier frequency clock signal CFC2, and outputs a plurality of baud rate clock signals from the first demodulation signal DMS1 output from the demodulator 440. Selects a signal having data among the signals generated by mixing with each of BRC1 and BRC2 as the first selection signal SS1 and selects a plurality of second demodulation signals DMS2 output from the demodulator 440. A signal having data among the signals generated by mixing with each of the baud rate clock signals BRC1 and BRC2 is selected as the second selection signal SS2, and the first selection signal SS1 and the second selection are selected. At least one of the signals SS2 that meets a preamble condition is output as at least one data signal DS ′.

도 7은 도 6에 도시된 수신부의 개략적인 블록도이다.FIG. 7 is a schematic block diagram of a receiver shown in FIG. 6.

도 6과 도 7을 참조하면, 수신부(420)는 수신 안테나(422), 대역통과필터(424) 및 증폭기(426)를 포함한다.6 and 7, the receiver 420 includes a reception antenna 422, a band pass filter 424, and an amplifier 426.

송신 안테나(386)는 도 1에 도시된 제1 안테나(500-1) 또는 제2 안테나(500-2)와 동일한 안테나이다.The transmit antenna 386 is the same antenna as the first antenna 500-1 or the second antenna 500-2 shown in FIG. 1.

수신 안테나(422)는 자기장 통신 채널(600)을 통하여 자기장 통신 송신기(300)로부터 자기장 신호(SS)를 수신한다.The receiving antenna 422 receives the magnetic field signal SS from the magnetic field communication transmitter 300 through the magnetic field communication channel 600.

대역통과필터(424)는 수신 안테나(422)로부터 출력된 자기장 신호(SS)에서 잡음을 제거한다.The bandpass filter 424 removes noise from the magnetic field signal SS output from the receiving antenna 422.

증폭기(426)는 대역통과필터(424)로부터 출력된 잡음이 제거된 자기장 신호(SS')를 증폭하여 수신신호(RS)를 발생한다.The amplifier 426 generates the reception signal RS by amplifying the magnetic field signal SS 'from which the noise output from the band pass filter 424 is removed.

도 8은 도 6에 도시된 복조부의 개략적인 블록도이다.8 is a schematic block diagram of a demodulator shown in FIG. 6.

도 6과 도 8을 참조하면, 복조부(440)는 복수의 제1 저역통과필터들(442-1, 442-2), 복수의 믹서들(444-1, 444-2), 복수의 제2 저역통과필터들(446-1, 446-2), 복수의 제2 증폭기들(448-1, 448-2) 및 복수의 아날로그-디지털 변환기들(450-1, 450-2)을 포함한다.6 and 8, the demodulator 440 includes a plurality of first low pass filters 442-1 and 442-2, a plurality of mixers 444-1 and 444-2, and a plurality of first Two low pass filters 446-1, 446-2, a plurality of second amplifiers 448-1, 448-2, and a plurality of analog-to-digital converters 450-1, 450-2. .

제1 저역통과필터(442-1)는 FPGA(460)로부터 출력된 제1 반송파 주파수 클럭 신호(CFC1)를 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)로 변환하고, 제1 저역통과필터(442-2)는 FPGA(460)로부터 출력된 제2 반송파 주파수 클럭 신호(CFC2)를 반송파 주파수 여현파 신호(COSIN)로 변환한다.The first low pass filter 442-1 converts the first carrier frequency clock signal CFC1 output from the FPGA 460 into a carrier frequency sinusoidal signal SIN, and the first low pass filter 442-2 The second carrier frequency clock signal CFC2 output from the FPGA 460 is converted into a carrier frequency cosine wave signal COSIN.

믹서(444-1)는 수신부(420)로부터 출력된 수신 신호(RS)를 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)와 혼합하여 제1 베이스밴드 신호(BBS1)를 발생하고, 믹서(444-2)는 상기 수신 신호(RS)를 반송파 주파수 여현파 신호(COSIN)와 혼합하여 제2 베이스밴드 신호(BBS2)를 발생한다.The mixer 444-1 generates the first baseband signal BBS1 by mixing the received signal RS output from the receiver 420 with the carrier frequency sine wave signal SIN, and the mixer 444-2 generates the first baseband signal BBS1. The received signal RS is mixed with the carrier frequency cosine wave signal COSIN to generate a second baseband signal BBS2.

복수의 제2 저역통과필터(446-1 및 448-2) 각각은 복수의 믹서들(444-1 및 444-2) 각각으로부터 출력된 제1 베이스밴드 신호(BBS1) 및 제2 베이스밴드 신호(BBS2) 각각의 고주파 잡음을 제거한다.Each of the plurality of second low pass filters 446-1 and 448-2 may include a first baseband signal BBS1 and a second baseband signal output from each of the plurality of mixers 444-1 and 444-2. BBS2) Remove each high frequency noise.

복수의 제2 증폭기들(448-1 및 448-2) 각각은 복수의 제2 저역통과필터들(446-1 및 446-2) 각각으로부터 출력된 제1 베이스밴드 신호(BBS1') 및 상기 제2 베이스밴드 신호(BBS2') 각각을 증폭한다.Each of the plurality of second amplifiers 448-1 and 448-2 may include the first baseband signal BBS1 ′ and the first baseband signal output from each of the plurality of second low pass filters 446-1 and 446-2. Amplify each of the two baseband signals BBS2 '.

복수의 아날로그-디지털 변환기들(450-1, 450-2) 각각은 복수의 제2 증폭기들(448-1, 448-2) 각각으로부터 출력된 제1 베이스밴드 신호(BBS1'')와 제2 베이스밴드 신호(BBS2'') 각각을 디지털 신호로 변환하여 제1 복조 신호(DMS1)와 상기 제2 복조 신호(DMS2)로 출력한다.Each of the plurality of analog-to-digital converters 450-1 and 450-2 may include a first baseband signal BBS1 ″ and a second baseband output from each of the plurality of second amplifiers 448-1 and 448-2. Each of the baseband signals BBS2 ″ is converted into a digital signal and output as a first demodulated signal DMS1 and a second demodulated signal DMS2.

도 9는 도 6에 도시된 FPGA의 개략적인 블록도이다.9 is a schematic block diagram of the FPGA shown in FIG. 6.

도 6과 도 9를 참조하면, FPGA(460)는 제1 반송파 주파수 모듈(462), 제2 반송파 주파수 분주 모듈(464), 제1 보드 레이트 분주 모듈(466), 제2 보드 레이트 분주 모듈(468), 복수의 제1 출력 모듈들(470-1 및 470-2), 복수의 제2 출력 모듈들(472-1 및 472-2), 제1 선택 모듈(474), 제2 선택 모듈(476) 및 디코딩 모듈(478)을 포함한다.6 and 9, the FPGA 460 includes a first carrier frequency module 462, a second carrier frequency division module 464, a first baud rate division module 466, and a second baud rate division module ( 468, a plurality of first output modules 470-1 and 470-2, a plurality of second output modules 472-1 and 472-2, a first selection module 474, and a second selection module ( 476 and decoding module 478.

제1 반송파 주파수 분주 모듈(462)은 FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')를 반송파 주파수로 분주하여 제1 반송파 주파수 클럭 신호(CFC1)를 발생한다.The first carrier frequency division module 462 divides the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 into a carrier frequency to generate a first carrier frequency clock signal CFC1.

제2 반송파 주파수 분주 모듈(464)는 FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')를 반송파 주파수로 분주하여 제2 반송파 주파수 클럭 신호(CFC2)를 발생한다.The second carrier frequency division module 464 divides the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 at the carrier frequency to generate a second carrier frequency clock signal CFC2.

제1 반송파 주파수 분주 모듈(462) 및 제2 반송파 분주 모듈(464) 각각은 초기값을 다르게 선택하여 제1 반송파 주파수 클럭 신호(CFC1)의 위상과 제2 반송파 주파수 클럭 신호(CFC2)의 위상 각각을 서로 다르게 발생한다.Each of the first carrier frequency dividing module 462 and the second carrier dividing module 464 selects an initial value differently so that the phase of the first carrier frequency clock signal CFC1 and the phase of the second carrier frequency clock signal CFC2 are respectively different. Happens differently.

예컨대, FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')가 50MHz이고, 반송파 주파수가 125kHz인 경우, 상기 FPGA(460)의 상기 내부 클럭 신호(CLK')를 분주비 200으로 분주하여 125kHz 클럭 신호를 발생한다.For example, when the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 is 50 MHz and the carrier frequency is 125 kHz, the internal clock signal CLK' of the FPGA 460 is divided by the division ratio 200 to generate a 125 kHz clock signal. Occurs.

제1 보드 레이트 분주 모듈(466)은 FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')를 보드 레이트로 분주하여 제1 보드 레이트 클럭 신호(BRC1)를 발생한다.The first baud rate division module 466 divides the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 at a baud rate to generate a first baud rate clock signal BRC1.

제2 보드 레이트 분주 모듈(468)은 FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')를 보드 레이트로 분주하여 제2 보드 레이트 클럭 신호(BRC2)를 발생한다.The second baud rate division module 468 divides the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 at a baud rate to generate a second baud rate clock signal BRC2.

예컨대, FPGA(460)의 내부 클럭 신호(CLK')가 50MHz이고, 보드 레이트가 1kHz인 경우, 상기 FPGA(460)의 상기 내부 클럭 신호(CLK')를 분주비 25000으로 분주하여 1kHz 클럭 신호를 발생한다.For example, when the internal clock signal CLK 'of the FPGA 460 is 50 MHz and the baud rate is 1 kHz, the internal clock signal CLK' of the FPGA 460 is divided at a division ratio of 25000 to generate a 1 kHz clock signal. Occurs.

제1 출력 모듈(470-1)은 복조부(440)로부터 출력된 제1 복조 신호(DMS1)와 제1 보드 레이트 분주 모듈(466)로부터 출력된 제1 보드 레이트 클럭 신호(BRC1)를 혼합하여 제1 출력 신호(OS1)를 발생하고, 제1 출력 모듈(470-2)은 상기 제1 복조 신호(DMS1)와 제2 보드 레이트 분주 모듈(468)로부터 출력된 제2 보드 레이트 클럭 신호(BRC2)를 혼합하여 제2 출력 신호(OS2)를 발생한다.The first output module 470-1 mixes the first demodulation signal DMS1 output from the demodulator 440 and the first baud rate clock signal BRC1 output from the first baud rate division module 466. The first output signal OS1 is generated, and the first output module 470-2 generates a second baud rate clock signal BRC2 output from the first demodulation signal DMS1 and the second baud rate division module 468. ) Is mixed to generate a second output signal OS2.

제2 출력 모듈(472-1)은 복조부(440)로부터 출력된 제2 복조 신호(DMS2)와 제1 보드 레이트 분주 모듈(466)로부터 출력된 제1 보드 레이트 클럭 신호(BRC1)를 혼합하여 제3 출력 신호(OS3)를 발생하고, 제2 출력 모듈(472-2)은 상기 제2 복조 신호(DMS2)와 제2 보드 레이트 분주 모듈(468)로부터 출력된 제2 보드 레이트 클럭 신호(BRC2)를 혼합하여 제4 출력 신호(OS4)를 발생한다.The second output module 472-1 mixes the second demodulation signal DMS2 output from the demodulator 440 and the first baud rate clock signal BRC1 output from the first baud rate division module 466. A third output signal OS3 is generated, and the second output module 472-2 generates a second baud rate clock signal BRC2 output from the second demodulation signal DMS2 and the second baud rate division module 468. ) Is mixed to generate a fourth output signal OS4.

복수의 제1 출력 모듈들(470-1 및 470-2) 각각은 제1 보드 레이트 클럭 신호(BRC1)와 제2 보드 레이트 클럭 신호(BRC2) 각각의 한 클럭 동안 복조부(440)로부터 출력된 제1 복조 신호(DMS1)가 1인 경우를 카운트한다. 상기 카운트 결과가 기준값 이상이면 제1 출력 신호(OS1) 및 제2 출력 신호(OS2) 각각을 1로 발생하고, 그렇지 않은 경우 0으로 발생한다.Each of the plurality of first output modules 470-1 and 470-2 is output from the demodulator 440 during one clock of each of the first baud rate clock signal BRC1 and the second baud rate clock signal BRC2. The case where the first demodulation signal DMS1 is 1 is counted. If the count result is greater than or equal to the reference value, each of the first output signal OS1 and the second output signal OS2 is generated as 1, otherwise, it is generated as 0.

예컨대, 반송파 주파수가 125kHz이고, 보드 레이트가 1khz인 경우, 복수의 제1 출력 모듈들(470-1 및 470-2) 각각은 제1 보드 레이트 클럭 신호(BRC1) 및 제2 보드 레이트 클럭 신호(BRC2) 각각의 한 클럭(1ms) 동안 125kHz인 반송파 주파수 클럭 신호(CFC')를 이용하여 복조부(440)로부터 출력된 제1 복조 신호(DMS1)가 1인 경우를 카운트한다. 상기 카운트 결과가 56회 이상이면 제1 출력 신호(OS1)를 1로 발생하고, 그렇지 않은 경우 상기 제1 출력 신호(OS2)를 0으로 발생한다.For example, when the carrier frequency is 125 kHz and the baud rate is 1 kHz, each of the plurality of first output modules 470-1 and 470-2 may include a first baud rate clock signal BRC1 and a second baud rate clock signal ( BRC2) The first demodulation signal DMS1 output from the demodulator 440 is counted using a carrier frequency clock signal CFC 'having a frequency of 125 kHz for one clock (1 ms). When the count result is 56 or more times, the first output signal OS1 is generated as 1, otherwise the first output signal OS2 is generated as 0.

복수의 제2 출력 모듈들(472-1 및 472-2) 각각의 구조는 복수의 제1 출력 모듈들(470-1 및 470-2) 각각의 구조가 동일하므로 동일한 부분의 기재를 생략한다.Since the structure of each of the plurality of second output modules 472-1 and 472-2 is the same as that of each of the plurality of first output modules 470-1 and 470-2, a description of the same part is omitted.

제1 선택 모듈(474)은 복수의 제1 출력 모듈들(470-1 및 470-2) 각각으로부터 출력된 제1 출력 신호(OS1)와 제2 출력 신호(OS2) 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 제1 선택 신호(SS1)로 출력한다.The first selection module 474 may output a signal having data among the first output signal OS1 and the second output signal OS2 output from each of the plurality of first output modules 470-1 and 470-2. Select and output the first selection signal SS1.

제2 선택 모듈(476)은 복수의 제2 출력 모듈들(472-1 및 472-2) 각각으로부터 출력된 제3 출력 신호(OS3)와 제4 출력 신호(OS4) 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 제2 선택 신호(SS2)로 출력한다.The second selection module 476 may output a signal in which data exists among the third output signal OS3 and the fourth output signal OS4 output from each of the plurality of second output modules 472-1 and 472-2. It selects and outputs it as the 2nd selection signal SS2.

제1 선택 모듈(474) 및 제2 선택 모듈(476) 각각은 복수의 출력신호들을 수신하여 복수의 출력신호들 중 단위 프레임 동안 비트 1이 한번이라도 있으면 데이터가 존재하는 것으로 간주한다.Each of the first selection module 474 and the second selection module 476 receives a plurality of output signals and considers the data to exist if bit 1 is present at least once during a unit frame among the plurality of output signals.

디코딩 모듈(478)은 제1 선택 모듈(474)로부터 출력된 신호(SS1)와 제2 선택 모듈(476)로부터 출력된 신호(SS2) 중 프리엠블 조건을 만족하는 신호를 데이터 신호(DS')로 출력한다.The decoding module 478 outputs a data signal DS ′ that satisfies a preamble condition among the signal SS1 output from the first selection module 474 and the signal SS2 output from the second selection module 476. Will output

디코딩 모듈(478)은 자기장 통신 송신기(300)의 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)의 위상과 자기장 통신 수신기(400)의 반송파 주파수 정현파 신호(SIN)의 위상이 180도 차이가 나는 경우, 제1 선택 모듈(474)로부터 출력된 신호(SS1) 또는 제2 선택 모듈(476)로부터 출력된 신호(SS2) 중 어느 하나의 신호는 상기 자기장 통신 송신기(300)에서 입력장치로부터 수신한 입력신호가 뒤바뀌어 0은 1로, 1은 0으로 출력될 수 있으므로 프리엠블 조건을 판별할 때 상기 제1 선택 모듈(474)로부터 출력된 신호(SS1) 및 상기 제2 선택 모듈(476)로부터 출력된 신호(SS2) 각각의 비트 각각을 반대로 바뀐 신호도 고려할 수 있다.The decoding module 478 selects the first selection when the phase of the carrier frequency sinusoidal signal SIN of the magnetic field communication transmitter 300 and the phase of the carrier frequency sinusoidal signal SIN of the magnetic field communication receiver 400 differ by 180 degrees. Any one of the signal SS1 output from the module 474 or the signal SS2 output from the second selection module 476 is reversed by the input signal received from the input device in the magnetic field communication transmitter 300. Since 0 may be output as 1 and 1 may be output as 0, the signal SS1 output from the first selection module 474 and the signal SS2 output from the second selection module 476 when determining the preamble condition. We can also consider a signal in which each bit is reversed.

도 10은 도 1, 도 5, 또는 도 7에 각각 도시된 안테나의 회로도이다.10 is a circuit diagram of the antenna shown in FIG. 1, 5, or 7, respectively.

도 1, 도 5, 도 7과 도 10을 참조하면, 안테나(500-1, 500-2), 송신 안테나(386), 수신 안테나(422) 각각은 루프 안테나이므로 인덕터(720)로 표현할 수 있으며, 반송파 주파수에서 공진회로를 구성하도록 하는 커패시턴스를 갖는 커패시터(740)를 포함할 수 있다.1, 5, 7 and 10, the antennas 500-1, 500-2, the transmit antenna 386, and the receive antenna 422 are each loop antennas, and thus may be represented by an inductor 720. It may include a capacitor 740 having a capacitance to configure a resonant circuit at a carrier frequency.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

200 : 자기장 통신 시스템
300 : 자기장 통신 송신기
400 : 자기장 통신 수신기
340 : FPGA
360 : 변조부
380 : 송신부
420 : 수신부
440 : 복조부
460 : FPGA
200: magnetic field communication system
300: magnetic field communication transmitter
400: magnetic field communication receiver
340: FPGA
360: modulator
380: transmitter
420: receiver
440: demodulator
460: FPGA

Claims (11)

자기장 통신 송신기와 자기장 통신 수신기를 포함하는 자기장 통신 시스템에서,
상기 자기장 통신 송신기는,
데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 안테나를 이용하여 자기장 통신 채널을 통하여 외부의 자기장 통신 시스템으로 송신하며,
상기 자기장 통신 수신기는,
상기 자기장 통신 채널을 통하여 상기 외부의 자기장 통신 시스템으로부터 전송된 자기장 신호를 상기 안테나를 이용하여 수신하고, 상기 자기장 신호를 반송파 주파수 정현파 신호와 반송파 주파수 여현파 신호 각각을 이용하여 복조하고, 복조된 신호들 각각에 대해서 서로 다른 위상을 갖는 복수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각을 이용하여 디코딩하며,
상기 반송파 주파수 정현파 신호 및 상기 반송파 주파수 여현파 신호 각각은 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 내부 클럭 신호를 분주하고, 분주된 신호를 변환하여 발생되고,
상기 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각은 상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 분주하여 발생되는 자기장 통신 시스템.
In a magnetic field communication system comprising a magnetic field communication transmitter and a magnetic field communication receiver,
The magnetic field communication transmitter,
Encodes a data signal, mixes the encoded signal with a carrier frequency sinusoidal signal to generate a transmission signal, and transmits the transmission signal to an external magnetic field communication system through a magnetic field communication channel using an antenna,
The magnetic field communication receiver,
Receives a magnetic field signal transmitted from the external magnetic field communication system through the magnetic field communication channel using the antenna, demodulates the magnetic field signal using a carrier frequency sinusoidal signal and a carrier frequency cosine wave signal, and demodulates the signal. Decode using each of a plurality of baud rate clock signals having different phases for each of
Each of the carrier frequency sinusoidal signal and the carrier frequency sinusoidal signal is generated by dividing an internal clock signal of a field programmable gate array (FPGA) and converting the divided signal,
And each of the plurality of baud rate clock signals is generated by dividing the internal clock signal of the FPGA.
제 1항에 있어서,
상기 반송파 주파수 정현파 신호의 위상과 상기 반송파 주파수 여현파 신호의 위상의 차이는 90도이고, 상기 복수의 보드 레이트 클럭 신호들 사이의 위상차는 90도인 자기장 통신 시스템..
The method of claim 1,
And a phase difference between a phase of the carrier frequency sinusoidal signal and a phase of the carrier frequency sinusoidal signal is 90 degrees, and a phase difference between the plurality of baud rate clock signals is 90 degrees.
제 1항에 있어서,
상기 자기장 통신 송신기는 상기 전송 신호의 전류를 증폭하여 송신하는 자기장 통신 시스템
The method of claim 1,
The magnetic field communication transmitter amplifies and transmits the current of the transmission signal to the magnetic field communication system
삭제delete 데이터 신호를 인코딩하고, 인코드된 신호와 반송파 주파수 클럭 신호를 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array);
상기 인코드된 신호를 레귤레이팅하고, 상기 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 상기 레귤레이트된 인코드된 신호와 상기 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 전송 신호를 발생하고, 상기 전송 신호를 출력하는 변조부; 및
상기 전송 신호를 증폭하고, 상기 증폭된 전송 신호를 자기장 통신 채널을 통하여 송신하는 송신부를 포함하는 자기장 통신 송신기.
A field programmable gate array (FPGA) for encoding a data signal and outputting an encoded signal and a carrier frequency clock signal;
Regulating the encoded signal, converting the carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, and mixing the regulated encoded signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a transmission signal, the transmission signal A modulator for outputting a; And
And a transmitter for amplifying the transmission signal and transmitting the amplified transmission signal through a magnetic field communication channel.
제 5항에 있어서,
상기 FPGA는,
상기 데이터 신호를 수신하는 데이터 입력 모듈;
상기 FPGA의 내부 클럭 신호를 반송파 주파수로 분주하여 상기 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 반송파 주파수 분주 모듈;
상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 보드 레이트(baud rate)로 분주하여 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 보드 레이트 분주 모듈; 및
상기 데이터 신호와 상기 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 상기 인코드된 신호를 발생하는 인코딩 모듈을 포함하는 자기장 통신 송신기.
6. The method of claim 5,
The FPGA,
A data input module to receive the data signal;
A carrier frequency division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at a carrier frequency to generate the carrier frequency clock signal;
A baud rate division module for generating a baud rate clock signal by dividing the internal clock signal of the FPGA at a baud rate; And
And an encoding module for mixing the data signal and the baud rate clock signal to generate the encoded signal.
제 5항에 있어서,
상기 변조부는,
상기 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하는 저역통과필터;
상기 인코드된 신호를 레귤레이팅하는 전압 레벨 레귤레이터; 및
상기 반송파 주파수 정현파 신호와 상기 레귤레이트된 인코드된 신호를 혼합하여 상기 전송 신호를 발생하는 믹서를 포함하는 자기장 통신 송신기.
6. The method of claim 5,
The modulator,
A low pass filter converting the carrier frequency clock signal into the carrier frequency sinusoidal signal;
A voltage level regulator regulating the encoded signal; And
And a mixer for mixing the carrier frequency sinusoidal signal and the regulated encoded signal to generate the transmission signal.
제 5항에 있어서,
상기 송신부는,
상기 전송 신호의 전압을 증폭하는 전압 증폭기;
상기 전압 증폭기로부터 출력된 상기 전송 신호의 전류를 증폭하는 전류 증폭기; 및
상기 전류 증폭기로부터 출력된 상기 전송 신호를 상기 자기장 통신 채널을 통하여 송신하는 송신 안테나를 포함하는 자기장 통신 송신기.
6. The method of claim 5,
The transmitting unit,
A voltage amplifier for amplifying the voltage of the transmission signal;
A current amplifier for amplifying the current of the transmission signal output from the voltage amplifier; And
And a transmission antenna for transmitting the transmission signal output from the current amplifier through the magnetic field communication channel.
자기장 통신 채널을 통하여 자기장 통신 송신기로부터 자기장 신호를 수신하고, 상기 자기장 신호의 잡음을 제거하고 증폭된 수신 신호를 출력하는 수신부;
제1 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 반송파 주파수 여현파 신호로 변환하고, 상기 수신 신호와 상기 반송파 주파수 정현파 신호를 혼합하여 제1 복조 신호를 출력하고, 상기 수신 신호와 상기 반송파 주파수 여현파 신호를 혼합하여 제2 복조 신호를 출력하는 복조부; 및
상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호와 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 출력하고, 상기 제1 복조 신호를 다수의 보드 레이트(baud rate) 클럭 신호들 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제1 선택 신호로 선택하고, 상기 제2 복조 신호를 상기 다수의 보드 레이트 클럭 신호들 각각과 혼합하여 생성된 신호들 중에서 데이터가 존재하는 신호를 제2 선택 신호로 선택하고, 상기 제1 출력신호와 상기 제2 출력신호 중 프리엠블(preamble) 조건을 만족하는 적어도 하나를 적어도 하나의 데이터 신호로 출력하는 FPGA(Field Programmable Gate Array)를 포함하는 자기장 통신 수신기.
A receiver which receives a magnetic field signal from a magnetic field communication transmitter through a magnetic field communication channel, removes noise of the magnetic field signal, and outputs an amplified received signal;
Converts a first carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, converts a second carrier frequency clock signal into a carrier frequency sinusoidal signal, mixes the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal, and outputs a first demodulated signal; A demodulator for mixing the received signal with the carrier frequency cosine wave signal to output a second demodulated signal; And
A signal in which data exists among signals generated by outputting the first carrier frequency clock signal and the second carrier frequency clock signal, and mixing the first demodulation signal with each of a plurality of baud rate clock signals. Is selected as a first selection signal, and among the signals generated by mixing the second demodulation signal with each of the plurality of baud rate clock signals, a signal having data is selected as a second selection signal, and the first output signal. And a field programmable gate array (FPGA) for outputting at least one of a signal and the second output signal that satisfies a preamble condition as at least one data signal.
제 9항에 있어서,
상기 복조부는,
상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호로 변환하고, 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 상기 반송파 주파수 여현파 신호로 변환하는 복수의 제1 저역통과필터들;
상기 수신 신호를 상기 반송파 주파수 정현파 신호와 혼합하여 제1 베이스밴드 신호를 발생하고, 상기 수신 신호를 상기 반송파 주파수 여현파 신호와 혼합하여 제2 베이스밴드 신호를 발생하는 복수의 믹서들;
상기 제1 베이스밴드 신호 및 상기 제2 베이스밴드 신호 각각의 고주파 잡음을 제거하는 복수의 제2 저역통과필터들;
각각이 상기 복수의 제2 저역통과필터들 각각으로부터 출력된 상기 제1 베이스밴드 신호 및 상기 제2 베이스밴드 신호를 증폭하는 복수의 제2 증폭기들;
상기 복수의 제2 증폭기들 각각으로부터 출력된 상기 제1 베이스밴드 신호와 상기 제2 베이스밴드 신호를 디지털 신호로 변환하여 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 복조 신호로 출력하는 복수의 아날로그-디지털 변환기들을 포함하는 자기장 통신 수신기.
The method of claim 9,
The demodulation unit,
A plurality of first low pass filters converting the first carrier frequency clock signal into the carrier frequency sinusoidal signal and converting the second carrier frequency clock signal into the carrier frequency sinusoidal signal;
A plurality of mixers for mixing the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a first baseband signal, and for mixing the received signal with the carrier frequency sinusoidal signal to generate a second baseband signal;
A plurality of second low pass filters to remove high frequency noise of each of the first baseband signal and the second baseband signal;
A plurality of second amplifiers each amplifying the first baseband signal and the second baseband signal output from each of the plurality of second lowpass filters;
A plurality of analog-to-digital converters converting the first baseband signal and the second baseband signal output from each of the plurality of second amplifiers into digital signals and outputting the first demodulated signal and the second demodulated signal; Magnetic field communication receiver comprising a.
제 9항에 있어서,
상기 FPGA는,
상기 FPGA의 내부 클럭 신호를 반송파 주파수로 분주하여 상기 제1 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 제1 반송파 주파수 분주 모듈;
상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 상기 반송파 주파수로 분주하여 상기 제2 반송파 주파수 클럭 신호를 발생하는 제2 반송파 주파수 분주 모듈;
상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 보드 레이트로 분주하여 제1 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 제1 보드 레이트 분주 모듈;
상기 FPGA의 상기 내부 클럭 신호를 상기 보드 레이트로 분주하여 제2 보드 레이트 클럭 신호를 발생하는 제2 보드 레이트 분주 모듈;
상기 제1 복조 신호와 상기 제1 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제1 출력 신호를 발생하고, 상기 제1 복조 신호와 상기 제2 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제2 출력 신호를 발생하는 복수의 제1 출력 모듈들;
상기 제2 복조 신호와 상기 제1 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제3 출력 신호를 발생하고, 상기 제2 복조 신호와 상기 제2 보드 레이트 클럭 신호를 혼합하여 제4 출력 신호를 발생하는 복수의 제2 출력 모듈들;
상기 제1 출력 신호와 상기 제2 출력 신호 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 출력하는 제1 선택 모듈;
상기 제3 출력 신호와 상기 제4 출력 신호 중 데이터가 존재하는 신호를 선택하여 출력하는 제2 선택 모듈; 및
상기 제1 선택 모듈로부터 출력된 신호와 상기 제2 선택 모듈로부터 출력된 신호 중 프리엠블 조건을 만족하는 신호를 데이터 신호로 출력하는 디코딩 모듈을 포함하는 자기장 통신 수신기.
The method of claim 9,
The FPGA,
A first carrier frequency division module for dividing an internal clock signal of the FPGA at a carrier frequency to generate the first carrier frequency clock signal;
A second carrier frequency division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at the carrier frequency to generate the second carrier frequency clock signal;
A first baud rate division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at a baud rate to generate a first baud rate clock signal;
A second baud rate division module for dividing the internal clock signal of the FPGA at the baud rate to generate a second baud rate clock signal;
A plurality of agents generating a first output signal by mixing the first demodulation signal and the first baud rate clock signal, and generating a second output signal by mixing the first demodulation signal and the second baud rate clock signal; 1 output modules;
A plurality of agents generating a third output signal by mixing the second demodulation signal and the first baud rate clock signal, and generating a fourth output signal by mixing the second demodulation signal and the second baud rate clock signal; 2 output modules;
A first selection module configured to select and output a signal in which data exists among the first output signal and the second output signal;
A second selection module configured to select and output a signal in which data exists among the third output signal and the fourth output signal; And
And a decoding module configured to output, as a data signal, a signal satisfying a preamble condition among a signal output from the first selection module and a signal output from the second selection module.
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