KR101922907B1 - 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치 - Google Patents

샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

시간 간격이 동일한 복수의 샘플링 신호들 간의 차(difference)를 이용하여 엔벨로프(envelope)를 검출함으로써 낮은 계산 복잡도 및 간단한 회로 구성만으로 변조 신호의 엔벨로프를 검출하고, DC offset 변화에는 전혀 영향을 받지 않아 바이어싱(biasing)에 강인하게(robust) 변조 신호의 엔벨로프를 검출할 수 있는 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ENVELOPE DETECTION USING A DIFFERENCE OF SAMPLING SIGNALS}
아래의 실시예들은 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치 에 관한 것이다.
엔벨로프 검출(Envelope detection)은 변조 신호를 수신하여 복조하는 과정이 이루어지는 음성 처리 분야, 영상 처리 분야, 데이터 통신 분야 등에서 신호 처리(Signal Processing) 방식으로서 이용되고 왔다. 또한, 최근 엔벨로프 검출은 에너지/데이터 전송과 같은 분야에서도 이용되고 있다.
일반적으로 이용되고 있는 엔벨로프 검출 방식은 주로 주파수 대역에서의 밴드 패스 필터(band pass filter) 또는 로우 패스 필터(low pass filter)를 통한 방식, 힐버트 변환(Hilbert transform)으로 구한 분석적 신호(analytic signal)에서 피크 홀드(peak hold)를 통한 방식 등과 같은 신호 처리(signal processing)를 활용한다. 그러나 신호 처리를 활용하는 방식들은 구현상 회로의 복잡도가 상당하다. 또한, 다이오드(diode)와 캐패시터(capacitor) 등의 아날로그 회로를 이용한 방식은 회로 복잡도는 낮으나 정교한 엔벨로프 검출에 어려움이 있다. 뿐만 아니라, 주파수 대역에서의 필터(filter)를 통한 방식을 제외하고는 바이어싱(biasing)에 의해 엔벨로프 검출의 정확도가 떨어진다.
일 실시예에 따른 엔벨로프를 검출하는 방법은 변조 신호에 대응되는 복수의 샘플링 신호들 중 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들을 추출하는 단계; 상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들로부터 하나의 대상 샘플링 세트와 나머지 두 개의 샘플링 세트들을 식별하는 단계; 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분 사이의 차이를 기초로, 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 단계; 및 상기 엔벨로프 성분값을 기초로 상기 변조 신호의 엔벨로프를 검출하는 단계를 포함한다.
상기 추출된 적어도 네 개의 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 동일할 수 있다.
상기 엔벨로프 성분값을 계산하는 단계는 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산을 수행하는 단계; 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행하는 단계; 및 상기 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 상기 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일할 수 있다.
상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정할 수 있다.
일 실시예에 따른 엔벨로프를 검출하는 장치는 변조 신호에 대응되는 복수의 샘플링 신호들 중 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들을 추출하는 추출부; 상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들로부터 하나의 대상 샘플링 세트와 나머지 두 개의 샘플링 세트들을 식별하는 식별부; 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분 사이의 차이를 기초로, 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 계산부; 및 상기 엔벨로프 성분값을 기초로 상기 변조 신호의 엔벨로프를 검출하는 검출부를 포함한다.
상기 추출된 적어도 네 개의 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 동일할 수 있다.
상기 계산부는 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산을 수행하고, 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행하는 곱셈 연산기; 및 상기 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 상기 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행하는 덧셈 연산기를 포함할 수 있다.
상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산하는 평균 연산기를 더 포함할 수 있다.
상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일할 수 있다.
상기 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절하는 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시간 간격이 동일한 복수의 샘플링 신호들 간의 차(difference)를 이용하여 엔벨로프(envelope)를 검출함으로써 낮은 계산 복잡도 및 간단한 회로 구성만으로 변조 신호의 엔벨로프를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시간 간격이 동일한 복수의 샘플링 신호들 간의 차(difference)를 이용하여 엔벨로프(envelope)를 검출함으로써 DC offset 변화에는 영향을 받지 않아 바이어싱(biasing)에 강인하게(robust) 변조 신호의 엔벨로프를 검출할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 복수의 샘플링 세트에 포함된 각 샘플링 신호 사이의 시간 간격을 조절함으로써 변조 신호에 대한 임의의 샘플링 레이트(sampling rate)로도 정확하게 엔벨로프를 검출할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 DC offset이 존재하는 때의 정현파와 그 정현파의 엔벨로프(envelope)를 나타낸 그래프이다.
도 2는 일 실시예에 따라 6개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 4는 일 실시예에 따른 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 일 실시예에 따라 5개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따라 4개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따라 4개의 샘플링 신호들 간의 차이 및 5개의 샘플링 신호들 간의 차이 각각을 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방식에서의 스케일링 팩터(scaling factor)를 비교한 그래프이다.
도 8은 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법에서 set-length 및 set-gap이 모두 Δt 이고, 샘플링 레이트가 1/4 Δt 인 4개의 샘플링 신호들을 이용하여 엔벨로프를 검출하는 것을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 장치의 블록도이다.
도 10 및 도 11은 각각 DC offset이 '0' 인 상태 및 '-1' 인 상태에서 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(SDED)과 엔벨로프를 검출하는 방법(SED)을 실제 적용한 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 DC offset이 존재하는 때의 정현파와 그 정현파의 엔벨로프(envelope)를 나타낸 그래프이고, 도 2는 일 실시예에 따라 6개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 나타난 싸인(sine)파는 정현파의 신호 파형이다. 여기서, 엔벨로프(envelope)는 변조된 반송파 신호 파형의 정점(peak) 값들을 연결하여 얻어지는 곡선으로 '포락선'이라고 한다. 정현파의 엔벨로프는 도 1에서 알 수 있듯이 해당 파형의 정점(peak) 값들을 연결한 결과를 바이어싱(biasing) 해야 얻을 수 있다.
일 실시예에서 임의의 연속적인 (continuous) 정현파(x(t))는 아래의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012025069414-pat00001
여기서, A는 임의의 상수값, f c 는 carrier frequency, θ는 [0,2π) 사이 값을 가지는 위상(phase) 값이다. 또한, d는 시간에 따른 유동이 적은 상수값으로 x(t)를 t에 대해서 미분을 하면 제거되는 값이다.
하지만, 미분의 실제 구현은 회로의 복잡도를 상승시키기 때문에 일 실시예에서는 샘플들 간의 차를 이용하여 단순한 회로로 엔벨로프 검출의 구현이 가능하도록 한다.
[수학식 1]에서 x(t)는 A/D 변환(Analog-to-Digital Convertor; ADC)를 통해 얻은 변조 신호에 대응되는 복수의 샘플링 신호들(ADC samples)을 의미하며, [x(t1), x(t2), x(t3), ... , x(tm)]로 표현할 수 있다.
ADC sampling frequency가 f s =1/Δt로 일정하다는 가정 하에 도 2와 같이 6 개의 샘플링 신호들을 [x(T-τ-ℓ), x(T-τ), x(T-ℓ), x(T), x(T+τ-ℓ), x(T+τ)]와 같이 선택하면 τ값, ℓ값은 Δt의 상수배가 된다.
6 개의 샘플링 신호들은 다음의 [수학식 2]와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012025069414-pat00002
여기서, α = 2πf C T+θ, ε = 2πf C τ, γ = 2πf C ℓ, τ=c1Δt, ℓ=c2Δt(c1,c2는 정수)이다.
이러한 6 개의 샘플링 신호들을 도 2와 같이 연산하게 되면 아래의 [수학식 3]과 같은 결과를 얻을 수 있다.
Figure 112012025069414-pat00003
여기서, ε 과 γ는 이미 알고 있는 상수이므로, scaling factor k = 2sin(γ/2)sin ε로 해주면, 아래의 [수학식 4]와 같이 최종적으로 엔벨로프 성분값 A를 추출할 수 있다(단, ε≠nπ, γ≠2mπ).
Figure 112012025069414-pat00004
도 2 및 후술하는 도 5 및 도 6을 통해 살펴볼 수 있듯이 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(Sequential Difference Envelope Detection; SDED)에서는 샘플링 신호들을 구할 때, 세 쌍의 샘플링 세트(set)과 2개의 파라미터(parameter)를 이용할 수 있다.
파라미터의 일 예로는 set-length 및 set-gap를 들 수 있으며, set-length(γ=2πfCℓ)는 한 샘플링 세트 내에 포함된 샘플링 신호들 간의 거리이고, set-gap(ε= 2πfCτ)은 샘플링 세트의 중심 간의 거리이다.
일 실시예에서는 도 2와 같이 3개의 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들을 이용하여 1개의 변조 신호의 엔벨로프를 검출할 수 있다. 이때, 한 샘플링 세트 내에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격(set-length)은 모두 일정하고, 세 개의 샘플링 세트의 중심 간의 거리(set-gap)는 동일하다. 하지만, 이들 값들(set-length 및 set-gap)이 서로 같을 필요는 없다.
도 3은 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 엔벨로프를 검출하는 장치(이하 '검출 장치')는 변조 신호에 대응되는 복수의 샘플링 신호들 중 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들을 추출한다(310). 여기서, 검출 장치는 5개, 6개 등 4개 이상의 다양한 개수의 순차적인 샘플링 신호들을 추출할 수 있다. 이때, 추출된 적어도 네 개의 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 동일할 수 있다.
검출 장치는 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들로부터 하나의 대상 샘플링 세트와 나머지 두 개의 샘플링 세트들을 식별한다(320).
여기서, 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함한다. 그리고, 제1 샘플링 신호 및 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 제2 샘플링 신호 및 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일할 수 있다.
또한, 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정할 수 있다.
검출 장치는 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분 사이의 차이를 기초로, 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산한다(330).
여기서, 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분은 도 2를 참조하면, (x(T)- x(T-ℓ))2이고, 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분은 (x(T-τ) - x(T-τ-ℓ))*( x(T+τ) - x(T+τ-ℓ)))일 수 있다.
검출 장치가 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 방법은 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
검출 장치는 엔벨로프 성분값을 기초로 변조 신호의 엔벨로프를 검출한다(340).
이 밖에도 검출 장치는 제1 샘플링 신호 및 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 제2 샘플링 신호 및 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 방법을 나타낸 플로우차트이다.
검출 장치는 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산, 보다 구체적으로는 제곱 연산을 수행한다(410).
검출 장치는 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행한다(420).
검출 장치는 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행한다(430).
이 밖에도 검출 장치는 Normalize를 위하여 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따라 5개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
이 때 set-length는 set-gap의 2배이고, 최초의 샘플링 세트와 마지막 샘플링 세트는 한 개의 샘플을 공유한다.
도 5처럼 주기가 1/ f S 로 일정한 5개의 샘플들을 세 쌍의 샘플링 세트로 묶으면 세 쌍의 샘플링 세트 각각은 (x(n+1)- x(n-1)), (x(n+2)-x(n)) 및 (x(n) x(n-2))로 나타낼 수 있다. 이때, 가운데 한 개의 샘플링 신호(즉, x(n))는 덧셈 연산에 두 번 사용된다. 이 때 set-length = 2 x set-gap이고, scaling factor k = 2sin2(2πf C /f S )이 된다.
도 6은 일 실시예에 따라 4개의 샘프링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6처럼 주기가 1/ f S 로 일정한 4개의 샘플링 신호들을 세 쌍의 샘플링 세트로 묶으면 세 쌍의 샘플링 세트 각각은 (x(n) - x(n-1)), (x(n+1) - x(n)) 및 (x(n+2)-x(n+1))로 나타낼 수 있다. 이 때 set-length와 set-gap은 값이 같고, 2번째 샘플링 세트(x(n+1) - x(n))는 첫번째 샘플링 세트(x(n) - x(n-1))와 한 개의 샘플링 신호 x(n)를, 마지막 샘플링 세트(x(n+2)-x(n+1))와 한 개의 샘플링 신호(x(n+1))를 공유한다.
즉, 가운데 두 개의 샘플링 신호들(x(n), x(n+1))은 덧셈 연산에 두 번씩 사용된다. 이 때 set-length = set-gap이고, scaling factor k = 2sin(2πf C /f S )sin(πf C /f S )이 된다.
도 7은 일 실시예에 따라 4개의 샘플링 신호들 간의 차이 및 5개의 샘플링 신호들 간의 차이 각각을 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방식에서의 스케일링 팩터(scaling factor)를 비교한 그래프이다.
4개의 샘플링 신호들을 이용하는 경우에는 더 적은 수의 샘플링 신호로 엔벨로프 샘플링(envelope sampling)이 가능하다. 반면에, 5개의 샘플을 이용하는 경우에는 2( f C /f S ) 값이 홀수이면, scaling factor/2 값이 1에 근접하기 때문에 정확한 scaling factor 값을 모르더라도 엔벨로프 검출이 가능하다.
도 8은 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법에서 set-length 및 set-gap이 모두 Δt 이고, 샘플링 레이트가 1/4 Δt 인 4개의 샘플링 신호들을 이용하여 엔벨로프를 검출하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 4개의 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 예를 볼 수 있다. 여기서, 엔벨로프 샘플링(Envelope sampling) 주기는 4개의 샘플링 신호를 하나의 샘플링 세트라고 했을 때 각 샘플링 세트 간의 거리로 ADC 샘플의 주기인 Δt의 정수배가 된다. 도 8의 경우에는 엔벨로프 샘플링 주기는 4Δt이다.
도 9는 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 장치의 블록도이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 엔벨로프를 검출하는 장치(900)는 추출부(910), 식별부(920), 계산부(930), 검출부(940) 및 조절부(950)를 포함한다.
추출부(910)는 변조 신호에 대응되는 복수의 샘플링 신호들 중 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들을 추출한다. 이때, 추출된 적어도 네 개의 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 서로 동일한다.
식별부(920)는 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들로부터 하나의 대상 샘플링 세트와 나머지 두 개의 샘플링 세트들을 식별한다.
여기서, 적어도 네 개의 순차적인 샘플링 신호들은 적어도 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함한다. 그리고, 제1 샘플링 신호 및 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 제2 샘플링 신호 및 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일할 수 있다.
또한, 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격(set-length) 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정할 수 있다.
계산부(930)는 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분 사이의 차이를 기초로, 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산한다.
대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이와 관련된 성분 각각을 계산하기 위하여, 계산부(930)는 곱셈 연산기(931), 덧셈 연산기(933) 및 평균 연산기(935)를 포함할 수 있다.
곱셈 연산기(931)는 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산을 수행하고, 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행할 수 있다.
덧셈 연산기(933)는 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행할 수 있다.
평균 연산기(935)는 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산할 수 있다. 여기서, 평균 연산기(935)는 일 실시예와 같이 계산부(930) 내에 포함될 수도 있고, 계산부(930)와는 별개의 구성 요소로 구성될 수도 있다.
검출부(940)는 엔벨로프 성분값을 기초로 변조 신호의 엔벨로프를 검출한다.
조절부(950)는 제1 샘플링 신호 및 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 제2 샘플링 신호 및 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절할 수 있다.
도 10 및 도 11은 각각 DC offset이 '0'인 상태 및 '-1'인 상태에서 일 실시예에 따른 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(SDED)과 엔벨로프를 검출하는 방법(SED)을 실제 적용한 결과를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 10을 참조하면, DC offset이 없을 경우에는 두 방법 모두 엔벨로프 검출이 가능하다는 것을 알 수 있다. 하지만. 도 11과 같이 DC offset이 있는 경우에는 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(SDED)만이 엔벨로프 검출 성능을 유지할 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 보듯이, 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(SDED)은 ADC 샘플링 신호들 간의 차이를 이용함으로써 간단하면서도 바이어싱(biasing)이 필요없는 엔벨로프 검출이 가능하다. 또한, 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법(SDED)에서는 set-length와 set-gap의 값을 조절함으로써 필요한 샘플링 신호의 개수를 줄일 수도 있고, 스케일링 팩터(scaling factor)에 강인한(robust) 엔벨로프 검출 또한 가능하다.
상술한 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 방법 및 장치는 핸드폰 또는 무선 TV 등 무선 전력 전송을 사용하는 시스템에서, 송수신단 간의 제어 정보 및 기타 정보 교환에 이용될 수 있다. 또한, 바이오 헬스 케어(bio health care) 분야에 응용이 가능하여, 인체에 삽입된 디바이스에 원격으로 전력을 전송하거나, 심박수 측정을 위한 붕대 타입의 디바이스 등에 무선으로 전력을 전송하는데 응용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
900: 샘플링 신호들 간의 차이를 이용하여 엔벨로프를 검출하는 장치
910: 추출부
920: 식별부
930: 계산부
940: 검출부
950: 조절부

Claims (15)

  1. 변조 신호의 샘플링 신호들에 기초하여 제1 샘플링 세트, 제2 샘플링 세트 및 제3 샘플링 세트를 생성하는 단계 - 각각의 샘플링 세트는 두 개의 샘플링 신호를 포함함 -;
    상기 제1 샘플링 세트, 상기 제2 샘플링 세트 및 상기 제3 샘플링 세트 중 대상 샘플링 세트를 결정하는 단계;
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 기초하여 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 중 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 단계; 및
    상기 엔벨로프 성분값을 기초로 상기 변조 신호의 엔벨로프를 검출하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 세트, 상기 제2 샘플링 세트, 및 상기 제3 샘플이 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 거리들은 동일한 엔벨로프를 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변조 신호의 상기 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 동일한 엔벨로프를 검출하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 엔벨로프 성분값을 계산하는 단계는
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산을 수행하는 단계;
    상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 상기 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행하는 단계
    를 포함하는 엔벨로프를 검출하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산하는 단계
    를 더 포함하는 엔벨로프를 검출하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 변조 신호의 상기 샘플링 신호들은
    제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일한 엔벨로프를 검출하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 신호들은
    제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절하는 단계
    를 더 포함하는 엔벨로프를 검출하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정한 엔벨로프를 검출하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중에서 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  9. 변조 신호의 샘플링 신호들에 기초하여 제1 샘플링 세트, 제2 샘플링 세트 및 제3 샘플링 세트를 생성하고, 상기 제1 샘플링 세트, 상기 제2 샘플링 세트 및 상기 제3 샘플링 세트 중 대상 샘플링 세트를 결정하는 식별부 - 각각의 샘플링 세트는 두 개의 샘플링 신호를 포함함 -;
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이(difference)와 관련된 성분 및 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 기초하여 상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 중 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프(envelope) 성분값을 계산하는 계산부; 및
    상기 엔벨로프 성분값을 기초로 상기 변조 신호의 엔벨로프를 검출하는 검출부
    를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 세트, 상기 제2 샘플링 세트, 및 상기 제3 샘플이 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 거리들은 동일한 엔벨로프를 검출하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변조 신호의 상기 샘플링 신호들 사이의 시간 간격은 동일한 엔벨로프를 검출하는 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 계산부는
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 곱셈 연산을 수행하고, 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대해 곱셈 연산을 수행하는 곱셈 연산기; 및
    상기 곱셈 연산을 수행한 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이 및 상기 곱셈 연산을 수행한 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 간의 차이에 대하여 덧셈 연산을 수행하는 덧셈 연산기
    를 포함하는 엔벨로프를 검출하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 대상 샘플링 세트에 포함된 대상 샘플링 신호에 대응하는 엔벨로프 성분값의 평균값을 계산하는 평균 연산기
    를 더 포함하는 엔벨로프를 검출하는 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 변조 신호의 상기 샘플링 신호들은
    제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격은 서로 동일한 엔벨로프를 검출하는 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 샘플링 신호들은
    제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호를 포함하고,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 사이의 제1 시간 간격, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 사이의 제2 시간 간격 및 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 사이의 제3 시간 간격을 조절하는 조절부
    를 더 포함하는 엔벨로프를 검출하는 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 하나의 대상 샘플링 세트에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격 및 상기 나머지 두 개의 샘플링 세트들 각각에 포함된 샘플링 신호들 사이의 간격은 서로 일정한 엔벨로프를 검출하는 장치.
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