KR101805315B1 - 다중 선형 처프를 이용한 css 구현 장치 및 방법 - Google Patents

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함재현
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Abstract

본 발명은 CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS의 사용자 수를 증가시키기 위하여 서브 처프(Sub-Chirp)의 순서와 대역뿐만이 아니라, Sub-Chirp 사이에서 발생되는 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려하는 CSS 구현 장치 및 방법에 대한 것이다.

Description

다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치 및 방법{Apparatus and Method for implementing Chirp Spread Spectrum using multiple linear chirp}
본 발명은 CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS의 사용자 수를 증가시키기 위하여 서브 처프(Sub-Chirp)의 순서와 대역뿐만이 아니라, Sub-Chirp 사이에서 발생되는 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려하는 CSS 구현 장치 및 방법에 대한 것이다.
CSS(Chirp Spread Spectrum)는 시간에 따라 순간 주파수가변하는 처프(chirp) 신호를 이용하여 데이터 신호를 더 넓은 주파수 대역으로 확산시키는 기술이다. CSS는 저전력 높은 시간 분해능 다중 경로 감쇠에 강인한 특성을 지니고 있기 때문에 레이다 기술로 사용되었고 최근에는 PAN(Wireless Personal Area Network)을 위한 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a 표준의 실내 무선 통신을 위한 물리 계층 기술로 채택되었다.
한편, 처프(Chirp)를 이용한 통신은 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려해야 한다. 현재 다중 사용자 접속을 위한 기법으로 다수의 단일 선형 처프(Single Linear Chirp; SLC)와 다중선형(Multiple Linear Chirp; MLC)을 조합하는 연구가 진행되었으며 전송 성능의 향상을 위해 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려할 필요가 있다.
부연하면, 일반적으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet)의 경우에는 총 4명의 사용자만 동시에 전송할 수 있는 구조이다. 이를 보여주는 도면이 도 4 에 도시된다. 도 4는 일반적인 표준 SOP(Simultaneously Operating Piconet)의 시간-주파수 관계 및 파형을 보여주는 그래프이다.
따라서, CSS 시스템의 다중 사용자 전송을 위해서는 모든 사용자가 사용하는 SOP의 교차 상관성(Cross-Correlation)을 반드시 고려해야 할 필요가 있다.
그러나, 기존 기법에서는 이러한 부분을 고려하지 않고 있다는 문제점이 있었다.
1. 한국공개특허번호 제 10-2011-0006029호(발명의 명칭: CSS 기반의 위치 인식 시스템)
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 송 성능의 향상을 위해 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려한 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS의 사용자 수를 증가시키기 위하여 서브 처프(Sub-Chirp)의 순서와 대역뿐만이 아니라, 서브 처프(Sub-Chirp) 사이에서 발생되는 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려하는 MLC(Multiple Linear Chirp) 기반 SOP(Simultaneously Operating Piconet)를 실현할 수 있는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 전송 성능의 향상을 위해 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려한 다중 선형 처프를 이용한 CSS(Chirp Spread Spectrum) 구현 장치를 제공한다.
상기 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치는, CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템을 포함하며 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치로서,
다중 사용자 지원 및 전송 성능의 향상을 위해 다수의 다중 선형 처프 신호의 대역폭 간격을 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산을 통해 검출하는 검출부;
상기 다수의 다중 선형 처프 신호중 서로 다른 2개의 다중 선형 서브 처프 신호 사이의 직교성을 보장하기 위해 상기 교차 상관성 특성 계산을 바탕으로 다수의 다중 선형 서브 처프 신호를 미리 설정되는 기준으로 서브 처프 조합으로 생성하는 조합부; 및
상기 서브 처프 조합을 전송 목적에 따라 탑-다운 방식으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보를 생성하여 전송하는 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 CSS 시스템은, IEEE 802.15.4a CSS 시스템인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SOP는 MLC(Multiple Linear Chirp) 기반 SOP인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 서브 처프 조합은 서로 동일한 방향의 서브 처프를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보는 탑다운(Top-Down) 방식으로 서브 처프(Sub-Chirp) 시간 동안 서로 다른 처프(Chirp)가 교차하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산은 일정한 대역폭 간격으로 서로 다른 다중 선형 처프의 대역폭 간격에 따라 이루어지며, 계산된 교차 상관성 특성에 해당하는 처프율(Chirp Rate)을 서로 다른 두 개의 서브 처프에 할당하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 교차 상관성 특성 계산은 각 SOP 마다의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 및 전체 SOP의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성이 적용되는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 일실시예는, 검출부가 다중 사용자 지원 및 전송 성능의 향상을 위해 다수의 다중 선형 처프 신호의 대역폭 간격을 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산을 통해 검출하는 단계; 조합부가 상기 다수의 다중 선형 처프 신호중 서로 다른 2개의 다중 선형 서브 처프 신호 사이의 직교성을 보장하기 위해 상기 교차 상관성 특성 계산을 바탕으로 다수의 다중 선형 서브 처프 신호를 미리 설정되는 기준으로 서브 처프 조합으로 생성하는 단계; 및 전송부가 상기 서브 처프 조합을 전송 목적에 따라 탑-다운 방식으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보를 생성하여 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS(Chirp Spread Spectrum) 표준 시스템의 사용자 수를 증가시키기 위해 최적의 교차 상관성(Cross-Correlation)을 고려한 SOP(Simultaneously Operating Piconet)의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 다중 사용자 전송에서 반드시 고려해야 하는 교차 상관성(Cross-Correlation)
Figure 112016095164488-pat00001
특성을 확인할 수 있다는 점이다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전송 성능의 향상 및/또는 사용자 증가를 위해 직교 특성을 보장할 수 있는 최적의 서브 처프(Sub-Chirp) 조합이 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 전송의 목적에 따른 SOP의 구현이 가능하므로 통해 표준 시스템의 전송 성능을 향상시키고 사용자 수를 증가시킬 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템의 대표적인 특징을 보여주는 표이다.
도 2는 일반적인 IEEE 802.15.4a CSS PHY 의무표준 시스템에 따른 CSS 구현 장치(200)의 구성 블럭도이다.
도 3은 일반적인 IEEE 802.15.4a CSS 신호의 시간-주파수 관계 및 파형을 보여주는 그래프이다.
도 4는 일반적인 표준 SOP(Simultaneously Operating Piconet)의 시간-주파수 관계 및 파형을 보여주는 그래프이다.
도 5는 SLC(Single Linear Chirp)와 본 발명의 일실시예에 따른 MLC(Multiple Linear Chirp)의 시간-주파수 관계를 보여주는 그래프이다.
도 6은 SLC(Single Linear Chirp)와 본 발명의 일실시예에 따른 MLC(Multiple Linear Chirp)의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 1 예시이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 2 예시이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 3 예시이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 4 예시이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 5 예시이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 교차 상관성(Cross-Correlation) 측정 결과를 보여주는 표이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 최적의 업-SOP를 보여주는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 최적의 다운-SOP를 보여주는 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 SOP의 교차 상관성(Cross-Correlation) 관계를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 매개객체를 사용하여 잠수함 시스템 모델과 잠수함 통합설계를 연계하는 방법 및 이의 시스템을 상세하게 설명하기로 한다.
도면을 설명하기에 앞서, 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 설명하기로 한다. 일반적인 CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템에서 사용되는 서로 다른 두 개의 처프를 표현하면 다음 수학식과 같다.
Figure 112016095164488-pat00002
여기서,
Figure 112016095164488-pat00003
는 중심 주파수,
Figure 112016095164488-pat00004
는 처프율(Chirp Rate)로 순간 주파수 변화율(Hz/s)을 의미한다. 이 때 처프율(Chirp Rate)이 0보다 크면 순간 주파수가 증가하는 업 처프(Up-chirp), 반대로 처프율(Chirp Rate)이 0보다 작으면 순간 주파수가 감소하는 다운 처프(Down-chirp)가 된다.
일반적으로 두 개의 처프(Chirp) 사이에서 발생되는 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성
Figure 112016095164488-pat00005
는 처프(Chirp)의 성능에 있어서 중요한 요소이다. 다음 수학식은 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성
Figure 112016095164488-pat00006
을 표현한 것이다.
Figure 112016095164488-pat00007
여기서,
Figure 112016095164488-pat00008
는 처프 지속 기간(Chirp Duration),
Figure 112016095164488-pat00009
는 처프(Chirp)의 에너지로 다음 수학식과 같이 표현된다.
Figure 112016095164488-pat00010
수학식 2는 상관성(Correlation) 특성을 계산하는 것으로, 일반적으로 "Cross-Correlation" 용어를 사용하기 때문에 이 용어로 통일하고자 한다. 상관 특성으로 인해 두 개의 처프(Chirp) 사이에서 발생하는 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성
Figure 112016095164488-pat00011
가 0에 가까울수록 두 개의 처프(Chirp) 사이에 직교 특성이 보장될 수 있다. 또한, 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성
Figure 112016095164488-pat00012
가 1에 가까울수록 직교 특성이 깨짐으로써 서로 다른 두 신호를 정확하게 구분할 수 없게 된다. 이로 인해 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성
Figure 112016095164488-pat00013
가 다중 사용자를 위해 고려해야 하는 요소라고 할 수 있다.
도 1은 일반적인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4a CSS(Chirp Spread Spectrum) 시스템의 대표적인 특징을 보여주는 표이다. 도 1을 참조하면, 2.4GHz 주파수 대역의 WPAN(Wireless Personal Area Network)에서 근거리 위치 파악 및/또는 저속 데이터 통신 서비스를 위해 IEEE에서 CSS의 물리계층(Physical Layer; PHY) 규격을 정의한다. 도 1에 도시된 표는 IEEE 802.15.4a CSS PHY 표준의 대표적인 특징을 간략히 정리한 것이다.
도 2는 일반적인 IEEE 802.15.4a CSS PHY 의무표준 시스템에 따른 CSS(Chirp Spread Spectrum) 구현 장치(200)의 구성 블록도이다. 도 2를 참조하면, CSS 구현 장치(200)는, CSS 시스템과, 상기 CSS 시스템과 연결되어 다중 선형 처프 신호를 처리하여 SOP를 생성하는 신호 처리 모듈(290) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
CSS 시스템은, 입력 신호를 역 다중화하는 역 다중화기(210), 직렬 신호(Serial signal)를 병렬 신호(Parallel signal)로 변환하는 제 1 및 제 2 직렬-병렬 변환기(220-1,220-2), 병렬 신호를 이원 직교 코드 맵핑하는 제 1 및 제 2 심볼 맵퍼(230-1,230-2), 병렬 신호(Parallel signal)를 직렬 신호(Serial signal)로 변환하는 제 1 및 제 2 병렬-직렬 변환기(240-1,240-2), 직렬 신호로 변환된 칩의 묶음들이 모여 PSK(phase shift keying) 변조(예를 들면, QPSK: quadrature phase shift keying)를 수행하는 맵퍼(250), PSK 변조 신호에 지연신호를 곱하여 차분 변조를 수행하는 제 1 곱셈기(260), 다중 선형 처프 신호를 생성하는 CSS 발생기(201), 차분 변조 신호와 다중 선형 처프 신호를 곱하는 제 2 곱셈기(280), 다중 선형 처프 신호의 샘플 수만큼 입력 신호를 지연하는 쉬프트 레지스터(270) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
CSS 시스템은 데이터를 처프(Chirp) 신호를 이용하여 대역 확산시키는 역할을 수행하게 된다.
이와 함께, 신호 처리 모듈(290)은, 다중 사용자 지원 및 전송 성능의 향상을 위해 다수의 다중 선형 처프 신호의 대역폭 간격을 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산을 통해 검출하는 검출부(291), 상기 다수의 다중 선형 처프 신호중 서로 다른 2개의 다중 선형 서브 처프 신호 사이의 직교성을 보장하기 위해 상기 교차 상관성 특성 계산을 바탕으로 다수의 다중 선형 서브 처프 신호를 미리 설정되는 기준으로 서브 처프 조합으로 생성하는 조합부(293), 및 상기 서브 처프 조합을 전송 목적에 따라 탑-다운(top-down) 방식으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보를 생성하여 전송하는 전송부(295)등을 포함할 수 있다.
도 3은 일반적인 IEEE 802.15.4a CSS 신호의 시간-주파수 관계 및 파형을 보여주는 그래프이다. 도 3을 참조하면, CSS 변조를 위해 사용되는 SOP 중 첫 번째 SOP의 시간-주파수 관계 및 파형을 도시한 것이다. SOP는 한 심벌이 총 4개의 서브-처프(Sub-Chirp)로 구성되며, 2개의 서로 다른 대역(High/Low Band)에서 각 2개의 서브-처프(Sub-Chirp)가 서로 다른 스위핑 방향을 가지며 존재한다.
표준은 다중 사용자를 위해 총 4개의 SOP를 지원하는데, 각각의 SOP는 하나의 심벌을 구성하는 4개의 서브 처프(Sub-Chirp)의 순서와 대역을 서로 다르게 배열함으로써 SOP 간의 직교 특성을 높인 구조이다.
본 발명의 일실시예에서는 IEEE 802.15.4a CSS의 사용자 수를 증가시키기 위하여 서브 처프(Sub-Chirp)의 순서와 대역뿐만이 아니라, 서브 처프(Sub-Chirp) 사이에서 발생되는 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 고려하는 MLC 기반 SOP를 제안한다. 다중 사용자를 지원하기 위한 SOP를 제안하기 위해, 우선 서로 다른 Chirp 사이에서 발생되는 Cross-Correlation 특성을 확인하고, 이 결과를 이용하여 서로 다른 처프(Chirp) 신호 간의 직교성을 높일 수 있는 최적의 Sub-Chirp 조합을 제안한다. 그리고 마지막으로 전송 목적에 따라 최적의 Sub-Chirp 조합을 기반으로 하는 SOP를 제안한다.
도 5는 SLC(Single Linear Chirp)와 본 발명의 일실시예에 따른 MLC(Multiple Linear Chirp)의 시간-주파수 관계를 보여주는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 처프(Chirp) 기반 전송 기법에서 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성은 매우 중요한 요소이다.
도 5에서 SLC(510)와 본 발명의 일실시예에서 고려하는 MLC(520)의 시간-주파수 관계를 도시한 것이다. 다음 수학식은 그 한 가지 예인 업(Up)-MLC인 경우에 대해 수학적으로 표현한 것이다.
Figure 112016095164488-pat00014
여기서,
Figure 112016095164488-pat00015
는 프론트 처프(Front-chirp)로
Figure 112016095164488-pat00016
이다.
Figure 112016095164488-pat00017
는 백 처프(Back-chirp)로
Figure 112016095164488-pat00018
에서 발생된다.
Figure 112016095164488-pat00019
와
Figure 112016095164488-pat00020
는 다음 수학식으로 각각 상세히 표현된다.
Figure 112016095164488-pat00021
Figure 112016095164488-pat00022
여기서, 프론트 처프율(Front-chirp Rate)은
Figure 112016095164488-pat00023
이고, 백 처프율(Back-chirp Rate)은
Figure 112016095164488-pat00024
, 그리고 대역폭 간격은
Figure 112016095164488-pat00025
이다.
일반적인 서브 처프(Chirp) 조합은 서로 다른 방향의 처프(Chirp)를 이용하지만, 본 발명의 일실시예에서는 동일한 방향의 서브 처프(Chirp)만을 고려하고 있다. 즉, 업(Up)-MLC는 서로 다른 두 개의 업-처프(Up-chirp)를 이용하는 기법이며, 다운-처프(Down-MLC)는 서로 다른 두 개의 다운-처프(Down-chirp)를 이용하는 기법이다.
도 6은 SLC(Single Linear Chirp)와 본 발명의 일실시예에 따른 MLC(Multiple Linear Chirp)의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 보여주는 그래프이다. 도 6은 일반적인 예시 중의 하나로 레이즈드-코사인 롤 오프 팩터(Raised-Cosine Roll-off Factor)가 0.25이고, 샘플링 주파수가
Figure 112016095164488-pat00026
MHz일 때의 결과를 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, 업/다운(Up/Down)-MLC 경우에는 일반적인 SLC 보다 교차-상관성(Cross-Correlation)이 평균적으로 낮다. 그러나, SLC와 동일하게 두 개의 서로 다른 처프(Chirp)가 서로 교차하는 부분이 발생되기 때문에 대역폭 간격이 증가함에도 불구하고 특정 구간까지는 교차-상관성(Cross-Correlation)이 크게 낮아지지 않는 것을 볼 수 있다.
도 6의 동그라미 부분과 같이 대역폭 간격이 0인 것은 본 발명의 일실시예에 따른 MLC의 시간-주파수 관계가 일반적인 SLC와 동일한 형태인 것을 의미한다. 이 때 본 발명의 일실시예에 따른 교차 상관성(Cross-Correlation)이 일반적인 SLC와 동일한 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 보임으로써 이 측정 결과가 정확하다는 것을 확인할 수 있다. 그리고 업(Up)-MLC 또는 다운(Down)-MLC 만을 고려하는 경우에는 대역폭 간격이 증가함에 따라 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성이 크게 변화하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 두 개의 처프(Chirp)가 스위핑(Sweeping) 시간 동안 교차하지 않는 것이 교차 상관성(Cross-Correlation)을 현저히 낮출 수 있는 방안이며, 도 6의 네모 부분인
Figure 112016095164488-pat00027
MHz가 최적의 교차 상관성(Cross-Correlation)을 위한 대역폭 간격임을 확인할 수 있다.
이러한 교차 상관성 특성의 분석 결과를 바탕으로 CSS 시스템의 다중 사용자를 위해 최적의 서브 처프(Sub-Chirp) 조합이 가능하다. 도 7 내지 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 다양하게 제안된 최적의 서브 처프(Sub-Chirp) 조합을 도시한 것으로, 이와 같은 방식으로 다양하게 변화시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 1 예시이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 2 예시이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 3 예시이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 4 예시이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 최적의 서브 처프 조합의 제 5 예시이다.
위 도 7 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 서로 다른 2개의 대역과 1개의 풀 처프(Full-Chirp) 전송 시간 동안 동일한 패턴이 발생됨을 볼 수 있다. 따라서 음영 부분의 교차 상관성(Cross-Correlation)이 각 서브 처프 조합의 대표적인 교차 상관성(Cross-Correlation)이라고 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 교차 상관성(Cross-Correlation) 측정 결과를 보여주는 표이다. 특히, 도 12는 Roll-off
Figure 112016095164488-pat00028
, 샘플링 주파수
Figure 112016095164488-pat00029
인 경우, 측정 결과이다. 도 12를 참조하면, 전송 목적에 따른 SOP를 제안하기 위해 서브 처프(Sub-Chirp)의 성능을 확인해야 하며, 이를 위해 교차 상관성(Cross-Correlation)을 측정하였다. 이러한 측정 결과를 보여주는 도면이 도 12이다.
특히, 도 12는 도 7 내지 도 11에서 도시한 다양한 서브 처프(Sub-Chirp) 조합의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 측정한 결과를 정리한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 (c) 조합이 표준과 비슷한 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 지니고 있으면서 최대 8명이 동시에 전송을 할 수 있을 확인할 수 있다.
특히, 본 발명의 일실시예에 따른 (e) 조합은 표준보다 현저히 낮은 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성을 보이고 있으며, 이로 인해 전체 시스템의 전송 성능이 크게 향상될 것으로 예상된다. 이 중 (a), (b), 그리고 (e)의 경우에는 처프율(Chirp Rate)이 변하기 전까지 스위핑(Sweeping) 시간 동안 서로 다른 처프(Chirp)끼리 교차하지 않기 때문에 교차 상관성(Cross-Correlation)이 낮은 것으로 분석된다.
위에서 기술한 바와 같이, 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 분석을 통해 도 12의 (a), (b)와 이를 조합한 (c)이 다중 사용자를 위한 최적의 처프(Chirp) 조합임을 확인할 수 있다.
따라서, 탑다운(Top-Down) 방식으로 서브 처프(Sub-Chirp) 시간 동안 서로 다른 처프(Chirp)가 교차하지 않도록 하는 SOP를 도 13과 같이 설계할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 최적의 업-SOP를 보여주는 도면이고, 도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 최적의 다운-SOP를 보여주는 도면이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 각 SOP 마다 최적의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 및 전체 SOP의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성이 고려된 것이다.
결과적으로 사용자 수의 극대화를 위해서는 Up-SOP와 Down-SOP 모두를 사용하는 도 12의 (c) 조합이 존재한다. 또한, 전송률의 극대화를 위해서는 Up-SOP 또는 Down-SOP을 조합하는 그 외 조합이 존재하게 된다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 사용자 증가를 위한 SOP의 상관성(Coherence) 관계를 보여주는 도면이다. 도 15를 참조하면, CSS 시스템의 사용자 증가를 위해 발명된 SOP의 상관성(Coherence) 관계를 도시한 것으로, 동일한 신호에서만 상관성(Coherence)이 발생되며, 서로 다른 신호에서는 직교 특성을 보장하는 것을 볼 수 있다. 따라서, 본 발명의 일??예에 따른 SOP가 기존 시스템의 사용자를 2배 증가시킬 수 있음을 보여준다.
200: CSS(Chirp Spread Spectrum) 구현 장치
201: CSS 발생기
210: 역다중화기
220-1,220-2: 제 1 및 제 2 직렬-병렬 변환기
230-1,230-2: 심볼 맵핑기
230-1,230-2: 제 1 및 제 2 병렬-직렬 변환기
250: 맵퍼
260: 제 1 곱셈기
270: 쉬프트 레지스터
280: 제 2 곱셈기
290: 신호 처리 모듈
291: 검출부 293: 조합부
295: 전송부

Claims (8)

  1. 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치에 있어서,
    다중 사용자 지원 및 전송 성능의 향상을 위해 다수의 다중 선형 처프 신호의 대역폭 간격을 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산을 통해 검출하는 검출부;
    상기 다수의 다중 선형 처프 신호중 서로 다른 2개의 다중 선형 서브 처프 신호 사이의 직교성을 보장하기 위해 상기 교차 상관성 특성 계산을 바탕으로 다수의 다중 선형 서브 처프 신호를 미리 설정되는 기준으로 서브 처프 조합으로 생성하는 조합부; 및
    상기 서브 처프 조합을 사용자수를 증가시키거나 전송 성능의 향상을 위해 탑-다운 방식으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보를 생성하여 전송하는 전송부;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS(Chirp Spread Spectrum) 구현 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 SOP는 MLC(Multiple Linear Chirp) 기반 SOP인 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서브 처프 조합은 서로 동일한 방향의 서브 처프를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보는 탑다운(Top-Down) 방식으로 서브 처프(Sub-Chirp) 시간 동안 서로 다른 처프(Chirp)가 교차하지 않는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산은 일정한 대역폭 간격으로 서로 다른 다중 선형 처프의 대역폭 간격에 따라 이루어지며, 계산된 교차 상관성 특성에 해당하는 처프율(Chirp Rate)을 서로 다른 두 개의 서브 처프에 할당하는 것을 특징을 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 교차 상관성 특성 계산은 각 SOP 마다의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 및 전체 SOP의 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성이 적용되는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 장치.
  8. 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 방법에 있어서,
    검출부가 다중 사용자 지원 및 전송 성능의 향상을 위해 다수의 다중 선형 처프 신호의 대역폭 간격을 교차 상관성(Cross-Correlation) 특성 계산을 통해 검출하는 단계;
    조합부가 상기 다수의 다중 선형 처프 신호중 서로 다른 2개의 다중 선형 서브 처프 신호 사이의 직교성을 보장하기 위해 상기 교차 상관성 특성 계산을 바탕으로 다수의 다중 선형 서브 처프 신호를 미리 설정되는 기준으로 서브 처프 조합으로 생성하는 단계; 및
    전송부가 상기 서브 처프 조합을 사용자수를 증가시키거나 전송 성능의 향상을 위해 탑-다운 방식으로 SOP(Simultaneously Operating Piconet) 정보를 생성하여 전송하는 단계;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 선형 처프를 이용한 CSS 구현 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110086739A (zh) * 2019-05-17 2019-08-02 南京邮电大学 一种针对Chirp调制通信系统的多址接入冲突检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105656494A (zh) 2015-10-19 2016-06-08 嘉兴国电通新能源科技有限公司 S波段分段式多进制chirp调制无线通信系统及其通信方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105656494A (zh) 2015-10-19 2016-06-08 嘉兴国电通新能源科技有限公司 S波段分段式多进制chirp调制无线通信系统及其通信方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
En Cheng et. al.,"Design and Detection of Multilinear Chirp Signals for Underwater Acoustic Sensor Networks",International Journal of Distributed Sensor Networks, 2015

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110086739A (zh) * 2019-05-17 2019-08-02 南京邮电大学 一种针对Chirp调制通信系统的多址接入冲突检测方法
CN110086739B (zh) * 2019-05-17 2021-11-02 南京邮电大学 一种针对Chirp调制通信系统的多址接入冲突检测方法

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