KR102121219B1 - 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템 - Google Patents

저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

저전력용 광대역 PEBPSK 변복조 통신 시스템의 변복조 방법과 그 회로의 구성에 관한 것이다. PEBPSK 변복조 회로의 구성에 있어서, 고속으로 전송할 이진 데이터 신호의 엣지(Edge) 신호를 전치증폭하여 베이스밴드 캐리어(Baseband Carrier) 신호에 진폭 변조한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기의 캐리어 신호로 사용하며 상기 이진 데이터 신호로 상기 캐리어의 위상이 바꾸면 베이스밴드 PEBPSK(Pre-Emphasis Binary Phase Shift Keying) 변조신호가 발생하는데 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 Radio Frequency(RF) Mixer와 송신측 BPF를 통해서 송신주파수로 변환한 PEBPSK RF 신호를 송신하는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부; 상기 PEBPSK RF 송신신호가 유선(Wire), 또는 무선(Wireless) 경로를 통해 왜곡되어 전송될 수 있는 전송부; 및 상기 전송부의 고주파 손실과 수신측 BPF와 Baseband BPF를 통해서 대역폭이 제한되고 왜곡된 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 측파대(Sideband) 아날로그 신호들로 분리하고 기설정된 위상으로 맞추어 복조하는 비동기식 이진 위상 편이 복조기(BPSK Demodulator)로 이진 데이터를 복조하고, 비교기로 생성된 하측파대(Lower Sideband) 디지털 신호와 복조된 상기 이진 데이터를 이용하여 데이터 클럭을 복원하는 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부를 포함하는 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템이 제공될 수 있다.

Description

저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템{Low Power Wideband Pre-Emphasis Binary Phase Shift Keying(PEBPSK) Communication System}
본 발명의 실시예는 이진 데이터 신호의 고주파 성분을 전치증폭(Pre-Emphasis)한 각 엣지(Edge) 부분의 신호를 베이스밴드(Baseband) 캐리어 주파수에 진폭 변조한 신호를 이진 위상 편이 변조기(BPSK Modulator)의 캐리어 입력으로 하고 이진 데이터 신호를 변조한 PEBPSK 변조신호로 통신함으로써 안정적인 저전력용 광대역 PEBPSK 변복조 통신 시스템의 방법과 그 회로의 구성에 관한 것이다.
PEBPSK(Pre-Emphasis Binary Phase Shift Keying, 전치증폭 이진 위상 편이 변조) 신호는 캐리어를 억압한 양측파대 신호로써 캐리어 신호를 자체신호로 추출할 수 없는 문제로 내부 발진기의 캐리어로 동기시킨 동기식 BPSK 복조 방법을 사용하여 해결한다.
BPSK의 복조는 기본적 방식으로 COSTAS loop가 있는데 회로가 복잡하고 내부 발진기를 포함한 귀환루프를 사용함으로써 전력소모가 많고 전송속도에 한계가 있다. 아날로그 적분기와 스윗치-캐파시티를 사용한 비동기식 DPSK 복조 회로는 내부 발진회로와 적분기로 인해 전력소모가 많고 회로가 복잡하며 회로를 포함하는 칩의 면적이 커지며 패킷(Packet)중에 오류 한 개만 생겨도 전체를 버리는 문제가 있다.
BPSK 복조 회로와 관련하여 한국등록특허 제10-0365982호에서는 복조 장치에서의 동기 신호 생성부를 통해 안정적으로 실시하는 변조 및 복조 회로 장치에 대해서 기재하고 있다. PSK 복조 회로와 관련하여 한국등록특허 제10-1167023호에서는 내부 발진기 없이 비동기식으로 실시하는 복조 방법에 대해서 기재하고 있다.
본 발명의 실시예는 PEBPSK 변복조 방식에 있어서, 전송 속도와 안정성, 회로의 복잡도, 및 전력 소모에 대한 문제점을 해결하기 위해 PSK(Phase Shift Keying) 변복조 시스템의 대역폭 제한으로 전송속도의 한계와 에라비율에 문제가 있는데, 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier)를 사용한 위상 편이 변조하여 통신함으로써 이 같은 한계와 문제를 극복하는 PEBPSK 변복조 회로와 그 방법을 제공하고자 한다.
이에, 광대역 이진 데이터 신호를 전송하며 저전력용인 동시에, 회로가 간단하며 안정적인 비동기식 복조 회로와 그 방법을 제공하기 쉽게 송신측 데이터 신호를 전치증폭하여 위상 편이 변조 함으로써, 즉 PEBPSK 변복조 시스템의 송수신측 대역폭 한계를 해결하는 방법으로 데이터 엣지(Edge) 신호를 전치증폭한 베이스밴드 캐리어를 사용한 PEBPSK 송신회로로 통신 시스템을 보완하며 안정성을 높여 시스템을 개선한 회로를 구현하고자 한다.
PEBPSK 변복조 회로의 구성에 있어서, 이진 데이터 엣지(Edge) 신호를 전치증폭하여 진폭 변조한 베이스밴드(Baseband) 신호를 BPSK 변조기의 캐리어로 사용하며 이진 데이터 신호로 상기 캐리어의 위상이 바꾸면 베이스밴드 PEBPSK 변조(Modulation) 신호가 발생하는데 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 Radio Frequency(RF) 캐리어(Carrier)에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 생성하여 내보내는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부; Wire Channel, 또는 Wireless Channel를 통해 상기 PEBPSK RF 송신신호가 왜곡되어 전송될 수 있는 전송부; 상기 전송부를 통해 왜곡될 수 있는 전송신호, 즉 PEBPSK RF 수신신호로부터 RF Carrier Mixer를 통해서 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 변환한 후, 상기 변조신호를 하측파대(Lower Sideband)와 상측파대(Upper Sideband) 아날로그 신호들로 분리하고, 상기 측파대 아날로그 신호들을 기설정된 위상으로 맞추어 복조하는 비동기식 이진 위상 편이 복조기(BPSK Demodulator)로 이진 데이터를 복조하고, 상기 하측파대 아날로그 신호를 디지털화한 신호와 복조된 상기 이진 데이터를 이용하여 복원된 데이터 클럭을 생성하는 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부를 포함하는 저전력용 광대역 전치증폭 위상 편이 변복조 통신 시스템이 제공될 수 있다.
일측에 있어서, 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부는 이진 데이터 신호의 고주파 성분을 기설정 시간만큼 전치증폭 하는 회로, 및 전치증폭된 신호를 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조로 실는 베이스밴드 진폭 변조기(Baseband Amplitude Modulator)를 포함할 수 있고,
상기 이진 데이터 신호를 상기 전치증폭 회로와 상기 베이스밴드 진폭 변조기를 통해 전치증폭한 베이스밴드 캐리어에 실어 PEBPSK 변조신호를 발생하는 이진 위상 편이 변조기(BPSK Modulator), 상기 PEBPSK 변조신호를 RF Carrier에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 발생하는 RF Carrier Mixer, 및 송신측 Band Pass Filter(BPF)를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 전송부는 PEBPSK 변조된 RF 신호가 전송될 Wire Channel, 또는 Wireless Channel이 포함될 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부는 수신측 BPF를 통해서 대역폭이 제한된 PEBPSK RF 수신신호를 RF Carrier 주파수를 이용하여 PEBPSK Baseband 신호로 변환하는 Mixer와 Baseband BPF를 포함할 수 있고,
상기 PEBPSK Baseband 신호로부터 하측파대(Lower Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 저역필터(LPF), 상측파대(Upper Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 고역필터(HPF), 상기 측파대들을 기설정된 위상으로 맞추는 위상 정렬기(Phase Aligner), 상기 위상 정렬기의 출력인 위상 변화부분에서 발생하는 펄스를 이용하여 데이터를 복조하는 복조기, 상기 하측파대 아날로그 신호를 하측파대 디지털 신호로 바꾸는 비교기, 및 상기 하측파대 디지털 신호와 상기 복조된 데이터를 이용하여 데이터 클럭을 복원하는 데이터 클럭 복원기(Data Clock Recovery Circuit)를 포함할 수 있다.
PEBPSK 변복조 방법에 있어서, 이진 데이터 신호의 고주파 성분을 전치증폭하여 진폭 변조한 Baseband 신호를 BPSK 변조기의 캐리어로 사용하며 이진 데이터로 상기 캐리어의 위상이 바꾸면 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 발생하는데 상기 베이스밴드 변조신호를 RF 캐리어에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 생성하여 내보내는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신단계; 유무선 경로를 통해 상기 PEBPSK RF 송신신호가 왜곡되어 전송될 수 있는 전송단계; 상기 전송단계를 통해 왜곡될 수 있는 전송신호, 즉 PEBPSK RF 수신신호로부터 RF Carrier Mixer를 통해서 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 변환한 후, 상기 변조신호를 하측파대와 상측파대 아날로그 신호들로 분리하고, 상기 측파대 아날로그 신호들을 기설정된 위상으로 맞추어 복조하는 비동기식 BPSK 복조기로 이진 데이터를 복조하고, 상기 하측파대 아날로그 신호를 디지털화한 신호와 복조된 상기 이진 데이터를 이용하여 복원된 데이터 클럭을 생성하는 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원단계를 포함하는 저전력용 광대역 전치증폭 위상 편이 변복조 통신 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예를 통해서, 광대역 데이터를 PSK 통신 시스템보다 안정적으로 빠르게 전송하며, 저전력용인 PEBPSK 변복조 통신 시스템과 그 방법을 제공할 수 있다.
이에 더불어 저전력용 고속 유무선 통신기기에 적용할 수 있는 변복조방식을 제공하며, System on Chip(SoC)을 구현하기에 적합하여 편리함과 경제성이 높다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 저전력용 광대역 전치증폭 위상 편이 변복조 통신 시스템 구성을 설명하기 위한 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 데이터(Random data)를 3.2GHz의 베이스밴드 캐리어로 변조된 신호로부터 측파대로 분리된 신호들을 제1의 설정된 위상으로 맞추어 복조되는 과정의 신호들을 도시한 그래프이다.
도 3는 본 발명의 일실시예에 있어서, 랜덤 데이터(Random data)를 3.2GHz의 베이스밴드 캐리어로 변조된 신호로부터 측파대로 분리된 신호들을 제2의 설정된 위상으로 맞추어 복조되는 과정의 신호들을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 저전력용 광대역 전치증폭 위상 편이 변복조 통신 시스템 방식을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, PEBPSK 변복조 통신시스템의 구성과 복조 방법에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 저전력용 광대역 전치증폭 위상 편이(PEBPSK) 변복조 통신 시스템의 구성을 설명하기 위한 회로도를 도시한 것이다. 도 1과 같은 회로의 구성에 대해 설명하면, 상기 PEBPSK 변복조 회로는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부(110), 전송부(120), 그리고 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부(110)는 이진 데이터 신호의 고주파 성분을 기설정 시간만큼 전치증폭 하는 회로, 및 전치증폭된 신호를 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조로 실는 베이스밴드 진폭 변조기(Baseband Amplitude Modulator)를 포함할 수 있고, 상기 전치증폭 회로와 상기 베이스밴드 진폭 변조기를 통해 전치증폭한 베이스밴드 캐리어에 상기 이진 데이터 신호를 실어 PEBPSK 변조신호를 발생하는 이진 위상 편이 변조기, 상기 PEBPSK 변조신호를 RF Carrier에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 발생하는 RF Carrier Mixer와 송신측 BPF를 포함할 수 있다. 이중, 상기 전치증폭 회로를 통해, 상기 이진 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호인데, 이 신호를 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조하여 생성한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호에 상기 이진 데이터 신호를 상기 이진 위상 편이 변조기로 실어 발생한 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 상기 전송부를 통해 전송하기 위하여 다시 RF Carrier에 실은 송신신호는 데이터의 고주파 성분을 강조하여 전송부의 고주파 손실과 수신측 BPF를 통해서 대역폭이 제한되어 왜곡된 PEBPSK RF 수신신호를 비동기식 이진 위상 편이 복조함으로써 ISI(심볼간 간섭) 문제를 해결하여 데이터 복조가 안정되게 함으로써 비트 에라(Bit Error)를 줄인다.
전송부(120)는 PEBPSK 변조된 RF 송신신호가 전송될 유선 경로(Wire Channel), 또는 무선 경로(Wireless Channel)를 포함하여 구성될 수 있다.
비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부(130)는 도시한 바와 같이 상기 전송부(120)를 통해서 전송된 PEBPSK RF 수신신호로부터 비동기식으로 이진 데이터 신호를 복조하고 데이터 클럭 신호를 복원하는데 필요한 수신측 BPF, RF Carrier Mixer, Baseband BPF, 저역필터(LPF), 고역필터(HPF), 위상 정렬기(Phase Aligner), 이진 위상 편이 복조기(BPSK Demodulator), 비교기(Comparator), 및 데이터 클럭 복원기(Data Clock Recovery Circuit)를 포함될 수 있다. 여기서, 수신측 BPF를 통해 대역폭이 제한된 상기 PEBPSK RF 수신신호로부터 PEBPSK Baseband 신호를 생성하고, 상기 PEBPSK Baseband 신호로부터 하측파대(LSB)와 상측파대(USB)의 아날로그 신호들로 분리하고 다시 측파대 아날로그 신호들을 기설정된 위상으로 맞추어 상기 PEBPSK Baseband 신호의 위상 변화부분에서 발생하는 양펄스(Positive Pulse)와 부펄스(Negative Pulse) 신호들을 생성함으로써 데이터 신호를 비동기식으로 복조할 수 있고, 상기 하측파대 아날로그 신호를 디지털화한 하측파대 디지털 신호와 복조된 상기 데이터 신호를 이용하여 데이터 클럭을 복원할 수 있다.
도 2는 PEBPSK 변복조의 일실시예에 있어서, 3.2Gbps 전송속도의 랜덤 데이터(Random data) 신호와 이 랜덤 데이터를 3.2GHz 주파수의 베이스밴드 캐리어로 PEBPSK Baseband 변조한 송신측의 신호, 및 수신측 PEBPSK Baseband 신호가 복조 과정에서 나타나는 신호들을 도시한 그래프이다.
그래프에 대해서 위로부터 아래의 방향으로 설명하면, 그래프 (a)는 3.2Gbps 전송속도의 랜덤 데이터(Random data) 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (b)는 상기 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (c)는 상기 전치증폭 신호를 3.2GHz의 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조로 실은 Pre-Emphasis Baseband Carrier 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (d)는 상기 Pre-Emphasis Baseband Carrier 신호를 상기 데이터 신호로 위상 편이 변조한 송신측 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 실시예를 도시한 것이다. 또한, 그래프 (e)는 상기 전송부를 통과할 때 생기는 고주파 성분의 감쇄와 수신측 BPF에 의한 대역폭 제한으로 생긴 수신측 PEBPSK RF 신호를 RF Carrier Mixer를 통해서 변환한 수신측 PEBPSK 베이스밴드 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (f)는 상기 수신측 PEBPSK Baseband 신호가 저역필터(LPF)를 통하여 하측파대(LSB)가 강조된 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (g)는 상기 수신측 PEBPSK Baseband 신호가 고역필터(HPF)를 통하여 상측파대(USB)가 강조하여 상기 그래프 (f)에 도시된 신호에 정렬된 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (h)는 상기 그래프 (f)에 도시된 신호와 상기 그래프 (g)에 도시된 신호의 합성으로 생성된 비동기식 위상 편이 복조를 위한 신호의 실시예를 도시한 것이다.
그리고, 그래프 (i)는 하측파대 아날로그 신호가 비교기에 의해 변환된 하측파대 디지털 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (j)는 상기 그래프 (h)에 도시된 신호을 이용하여 비동기식 위상 편이 복조된 이진 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (k)는 상기 그래프 (i)에 도시된 신호와 상기 복조된 이진 데이터 신호를 이용하여 생성된 데이터 클럭 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (l)는 상기 복조된 이진 데이터 신호를 상기 데이터 클럭 신호에 동기한 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (m)는 상기 그래프 (a)에 도시된 이진 데이터 신호를 상기 데이터 클럭 신호에 동기한 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (n)는 상기 그래프 (l)에 도시된 신호와 상기 그래프 (m)에 도시된 신호를 비교한 비트 에라(Bit Error) 신호의 실시예를 도시한 것이다.
도 3는 PEBPSK 변복조의 일실시예에 있어서, 3.2Gbps 전송속도의 랜덤 데이터(Random data) 신호와 이 랜덤 데이터를 3.2GHz 주파수의 베이스밴드 캐리어로 PEBPSK Baseband 변조한 송신측의 신호, 및 수신측의 PEBPSK Baseband 복조 과정에서 나타나는 신호들을 도시한 그래프이다.
그래프에 대해서 위로부터 아래의 방향으로 설명하면, 그래프 (a)는 3.2Gbps 전송속도의 랜덤 데이터(Random data) 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (b)는 상기 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (c)는 상기 전치증폭 신호를 3.2GHz의 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조로 실은 Pre-Emphasis Baseband Carrier 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (d)는 상기 Pre-Emphasis Baseband Carrier 신호를 상기 데이터 신호로 위상 편이 변조한 송신측 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 실시예를 도시한 것이다. 또한, 그래프 (e)는 상기 전송부를 통과할 때 생기는 고주파 성분의 감쇄와 수신측 BPF에 의한 대역폭 제한으로 생긴 수신측 PEBPSK RF 신호를 RF Carrier Mixer를 통해서 변환한 수신측 PEBPSK 베이스밴드 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (f)는 상기 수신측 PEBPSK Baseband 신호가 저역필터(LPF)를 통하여 하측파대(LSB)가 강조된 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (g)는 상기 수신측 PEBPSK Baseband 신호가 고역필터(HPF)를 통하여 상측파대(USB)가 강조하여 상기 그래프 (f)에 도시된 신호에 정렬된 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (h)는 상기 그래프 (f)에 도시된 신호와 상기 그래프 (g)에 도시된 신호의 합성으로 생성된 비동기식 위상 편이 복조를 위한 신호의 실시예를 도시한 것이다.
그리고, 그래프 (i)는 하측파대 아날로그 신호가 비교기에 의해 변환된 하측파대 디지털 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (j)는 상기 그래프 (h)에 도시된 신호을 이용하여 비동기식 위상 편이 복조된 이진 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (k)는 상기 그래프 (i)에 도시된 신호와 상기 복조된 이진 데이터 신호를 이용하여 생성된 데이터 클럭 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (l)는 상기 복조된 이진 데이터 신호를 상기 데이터 클럭 신호에 동기한 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (m)는 상기 그래프 (a)에 도시된 이진 데이터 신호를 상기 데이터 클럭 신호에 동기한 데이터 신호의 실시예를 도시한 것이고, 그래프 (n)는 상기 그래프 (l)에 도시된 신호와 상기 그래프 (m)에 도시된 신호를 비교한 비트 에라(Bit Error) 신호의 실시예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 저전력용 광대역 PEBPSK 변복조 통신 시스템에서 수행되는 변복조 방식을 설명하기 위한 흐름도를 도시한 것으로서, 도 1을 통해 설명한 PEBPSK 변복조 통신 시스템의 구성을 통해서 각 단계가 수행될 수 있다.
단계(210)에서는 이진 데이터 신호중에서 고주파 성분의 기설정 시간만큼을 전치증폭하는 데이터 엣지 회로와 진폭 변조기를 사용하여 발생된 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호를 캐리어로 쓰는 이진 위상 편이 변조기를 사용하여 상기 이진 데이터 신호를 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 변환한 후 RF Carrier Mixer와 송신측 BPF를 통해 PEBPSK RF 신호로 바꾸어 송신될 수 있다.
먼저, 상기 전치증폭 회로를 통해, 상기 이진 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분들을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호인데, 이 신호를 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조하여 생성한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호에 상기 이진 데이터 신호를 상기 이진 위상 편이 변조기로 실어 발생한 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 상기 전송부를 통해 전송하기 위하여 다시 RF Carrier에 실은 송신신호는 데이터의 고주파 성분을 강조하여 전송부의 고주파 손실과 수신측 BPF를 통해서 대역폭이 제한되어 왜곡된 PEBPSK RF 수신신호를 비동기식 이진 위상 편이 복조함으로써 ISI(심볼간 간섭) 문제를 해결하여 데이터 복조가 안정되게 함으로써 비트 에라(Bit Error)를 줄인다.
단계(220)에서는 단계(210)에서 출력된 신호인 PEBPSK RF 송신신호를 전송할 때 경로에 따라 유선 경로, 또는 무선 경로로 될 수 있으며, 상기 경로의 특성에 따라 상기 PEBPSK RF 송신신호보다 왜곡된 신호가 전송될 수 있다.
마지막으로 단계(230)에서는 단계(220)에서 출력된 신호, 즉 대역폭(Bandwidth) 제한과 전송경로에 따라 왜곡된 신호가 수신측 BPF를 통해 대역폭이 제한된 PEBPSK RF 수신신호로부터 RF Mixer와 Baseband BPF를 통해서 생성된 PEBPSK Baseband 신호로부터 하측파대(LSB)와 상측파대(USB)의 아날로그 신호들로 분리하고 다시 측파대 아날로그 신호들을 기설정된 위상으로 맞추어 상기 PEBPSK Baseband 신호의 위상 변화부분에서 발생하는 양펄스(Positive Pulse)와 부펄스(Negative Pulse) 신호들을 생성함으로써 비동기식으로 복조할 수 있는 베이스밴드 이진 위상 편이 복조기(Baseband BPSK Demodulator)를 통해 복조된 데이터 신호와 복원된 데이터 클럭을 출력할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예를 통해서, 광대역 이진 데이터 신호를 전송하며 저전력용인 동시에, 회로가 간단한 비동기식 PEBPSK 통신 회로와 그 방법을 제공할 수 있다. 이에 더불어 저전력 소모가 필요한 소자의 디지털 통신에도 사용할 수 있고, 모바일 통신기기에도 적용할 수 있는 변복조방식을 제공하며, System on Chip(SoC)을 구현하기에 적합하여 편리함과 경제성이 높다.
실시예에 따른 비동기식의 PEBPSK 변복조 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 데이터 구조, 데이터 파일, 프로그램 명령 등을 조합하여 또는 단독으로 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 플로피 디스크, 하드 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic media), DVD, CD-ROM와 같은 광기록 매체(Optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-optical media), 및 램(RAM), 롬(ROM), 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 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등한 것들에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부
120: 전송부
130: 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부
210: 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신단계
220: 전송단계
230: 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원단계

Claims (4)

  1. 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이(PEBPSK) 변복조 통신 시스템 구성에 있어서,
    고속으로 전송할 이진 데이터 신호의 엣지(Edge) 신호를 전치증폭하여 베이스밴드 캐리어(Baseband Carrier) 신호에 진폭 변조한 전치증폭 베이스밴드 캐리어 (Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기의 캐리어 신호로 사용하며 상기 이진 데이터 신호로 상기 캐리어의 위상이 바꾸면 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 발생하는데 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 RF 캐리어(Carrier) 송신주파수로 변환한 PEBPSK RF 송신신호를 내보내는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부;
    상기 PEBPSK RF 송신신호가 유선 경로(Wire Channel), 또는 무선 경로(Wireless Channel)를 통해 왜곡되어 전송될 수 있는 전송부; 및
    상기 전송부를 통해 왜곡될 수 있는 전송된 신호, 즉 PEBPSK RF 수신신호로부터 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 변환한 후, 상기 변조신호를 측파대(Sideband) 아날로그 신호들로 분리하고 기설정된 위상으로 맞추어 복조하는 비동기식 이진 위상 편이 복조기(BPSK Demodulator)로 이진 데이터를 복조하고, 하측파대(Lower Sideband) 디지털 신호와 복조된 상기 이진 데이터를 이용하여 데이터 클럭을 복원하는 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부
    를 포함하고,
    상기 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부는,
    상기 전송할 이진 데이터 신호의 고주파 성분을 기설정 시간만큼 전치증폭 하는 회로;
    상기 전치증폭된 신호를 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조한 전치증폭 베이스밴드 캐리어 신호를 발생하는 전치증폭 베이스밴드 진폭 변조기(Pre-Emphasis Baseband Amplitude Modulator);
    상기 전치증폭 베이스밴드 캐리어 신호에 상기 이진 데이터 신호를 실어 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 발생하는 이진 위상 편이(BPSK) 변조기;
    상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 RF Carrier에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 발생하는 RF Carrier Mixer; 및
    송신측 Band Pass Filter(BPF)
    를 포함하고,
    상기 전송부는,
    상기 PEBPSK RF 송신신호가 왜곡된 PEBPSK RF 신호로 전송될 수 있는 유선 경로(Wire Channel); 또는 무선 경로(Wireless Channel)
    를 포함하고,
    상기 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부는,
    대역폭이 제한된 PEBPSK RF 수신신호를 생성하는 수신측 BPF;
    상기 PEBPSK RF 수신신호가 RF Carrier 주파수에 의하여 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 포함된 합성신호로 변환되는 RF Carrier Mixer;
    상기 합성신호로부터 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호만 골라내는 Baseband BPF;
    상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 하측파대(Lower Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 저역필터(LPF);
    상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 상측파대(Upper Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 고역필터(HPF);
    상기 하측파대와 상측파대 아날로그 신호들을 기설정된 위상으로 맞추어 위상 변화부분에서 양펄스(Positive Pulse)와 부펄스(Negative Pulse) 신호들을 발생하는 위상 정렬기(Phase Aligner);
    상기 양펄스와 부펄스 신호들을 이용하여 비동기식으로 디지털 데이터 신호를 복조하는 비동기식 BPSK 복조기(Demodulator);
    상기 하측파대 아날로그 신호를 하측파대 디지털 신호로 변환하는 비교기; 및
    상기 하측파대 디지털 신호와 상기 디지털 데이터 신호를 비교하는 배타적 부정 논리합(Exclusive-NOR) 게이트
    를 포함하고,
    상기 이진 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호로 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조하여 생성한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호에 상기 이진 데이터 신호를 상기 이진 위상 편이 변조기로 실어 발생한 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 고주파성분을 강조하여 송신하며,
    상기 전송부의 고주파 손실과 상기 수신측 BPF와 상기 Baseband BPF를 통해서 대역폭이 제한되고 왜곡된 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 비동기식 이진 위상 편이 복조함으로써 심볼간 간섭(ISI) 문제를 해결하여 데이터 복조가 안정되게 함으로써 비트 에라(Bit Error)를 줄이는 것
    을 특징으로 하는 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신부는 고속으로 전송할 이진 데이터 신호의 고주파 성분인 데이터 엣지부분을 전치증폭된 신호를 생성하는 전치증폭회로; 상기 전치증폭된 신호를 베이스밴드 캐리어(Baseband Carrier)에 진폭 변조한 전치증폭 베이스밴드 캐리어 신호를 발생하는 전치증폭 베이스밴드 진폭 변조기; 상기 전치증폭 베이스밴드 캐리어 신호에 상기 이진 데이터 신호를 실어 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 발생하는 이진 위상 편이(BPSK) 변조기; 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 RF Carrier에 실어 PEBPSK RF 송신신호를 발생하는 RF Carrier Mixer; 및 상기 송신신호만 통과 시키는 송신측 Band Pass Filter(BPF)를 포함하여 구성되며,
    상기 이진 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 베이스밴드 캐리어의 반 주기씩 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호로 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조하여 생성한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호에 상기 이진 데이터 신호를 상기 이진 위상 편이 변조기로 실어 발생한 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 고주파성분을 강조하여 송신함으로써 전송부와 수신측 대역필터(BPF)들의 대역제한을 보상하며,
    상기 전송부의 고주파 손실과 상기 수신측 BPF들을 통해서 대역폭이 제한되고 왜곡된 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 각 측파대들로 분리하고 위상을 정렬하여 비동기식 이진 위상 편이 복조를 함으로써 ISI(심볼간 간섭) 문제를 해결하여 데이터 복조가 안정되게 함으로써 비트 에라(Bit Error)를 줄이는 것
    을 특징으로 하는 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원부는 대역폭이 제한된 PEBPSK RF 수신신호를 생성하는 수신측 BPF; 상기 PEBPSK RF 신호를 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 포함된 합성신호로 변환하는 RF Carrier Mixer; 상기 합성신호에서 베이스밴드 PEBPSK 변조신호만 골라내는 Baseband BPF; 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 하측파대 아날로그 신호를 분리하는 저역필터(LPF); 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 상측파대 아날로그 신호를 분리하는 고역필터(HPF); 상기 하측파대 아날로그 신호와 상기 상측파대 아날로그 신호를 제1의 설정된 위상 또는 제2의 설정된 위상으로 맞추어 위상 변화부분에서 양펄스와 부펄스 신호들을 발생하는 위상 정렬기; 상기 양펄스와 부펄스 신호들을 이용하여 디지털 데이터 신호를 복조하는 비동기식 BPSK 복조기; 상기 하측파대 아날로그 신호를 하측파대 디지털 신호로 변환하는 비교기; 및 상기 하측파대 디지털 신호와 상기 디지털 데이터 신호를 비교하는 Exclusive-NOR 게이트를 포함해 구성되며,
    상기 전송부의 고주파 손실과 수신측 BPF와 Baseband BPF를 통해서 대역폭이 제한되고 왜곡된 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 각 측파대 신호들로 분리하고 위상을 정렬하여 비동기식 이진 위상 편이 복조를 함으로써 심볼간 간섭 문제를 해결하여 복조가 안정되게 함으로써 Bit Error를 줄여 비동기식으로 이진 데이터를 복조하고, 상기 복조된 이진 데이터와 하측파대 디지털 신호로 데이터 클럭을 복원 하는 것
    을 특징으로 하는 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 시스템.
  4. 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이(PEBPSK) 변복조 통신 시스템에서 수행되는 변복조 통신 방법에 있어서,
    고속으로 전송할 이진 데이터 신호의 엣지(Edge) 신호를 전치증폭하여 베이스밴드 캐리어(Baseband Carrier) 신호에 진폭 변조한 베이스밴드 신호를 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조기의 캐리어 신호로 사용하며 상기 이진 데이터 신호로 상기 캐리어의 위상이 바꾸면 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 발생하는데 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 RF 캐리어(Carrier) 송신주파수로 변환한 PEBPSK RF 송신신호를 내보내는 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신단계;
    상기 PEBPSK RF 송신신호가 유선 경로(Wire Channel), 또는 무선 경로(Wireless Channel)를 통해 왜곡되어 전송될 수 있는 전송단계; 및
    상기 전송단계를 통해 왜곡될 수 있는 전송된 신호, 즉 PEBPSK RF 수신신호로부터 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 변환한 후, 상기 변조신호를 측파대(Sideband) 아날로그 신호들로 분리하고 기설정된 위상으로 맞추어 복조하는 비동기식 이진 위상 편이 복조기(BPSK Demodulator)로 이진 데이터를 복조하고, 하측파대(Lower Sideband) 디지털 신호와 복조된 상기 이진 데이터를 이용하여 데이터 클럭을 복원하는 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원단계
    를 포함하고,
    상기 전치증폭 이진 위상 편이 변조 송신단계는,
    상기 전송할 이진 데이터 의 고주파 성분을 기설정 시간만큼 전치증폭 하는 회로에 의해 전치증폭한 데이터 엣지(Edge) 신호를 생성하는 단계;
    상기 전치증폭한 데이터 엣지(Edge) 신호를 베이스밴드 진폭 변조기(Baseband Amplitude Modulator)에 의해 변조한 전치증폭한 베이스밴드 캐리어로 변환하는 단계;
    상기 전치증폭한 베이스밴드 캐리어에 상기 이진 데이터 신호를 실는 이진 위상 편이(BPSK) 변조기에 의해 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 생성하는 단계;
    상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 RF Carrier Mixer에 의해 PEBPSK RF 신호가 포함된 합성신호로 변환되는 단계; 및
    상기 합성신호로부터 송신측 BPF를 통해 PEBPSK RF 송신신호만 골라내는 단계
    를 포함하고,
    상기 전송단계는,
    상기 PEBPSK RF 송신신호가 유선 경로(Wire Channel) 또는 무선 경로(Wireless Channel)에 의해 왜곡된 PEBPSK RF 신호로 전송될 수 있는 단계
    를 포함하고,
    상기 비동기식 이진 위상 편이 복조 및 데이터 클럭 복원단계는,
    수신측 BPF에 의해 대역폭이 제한된 PEBPSK RF 수신신호를 생성하는 단계;
    상기 PEBPSK RF 수신신호를 RF Carrier Mixer에 의해 베이스밴드 PEBPSK 변조신호가 포함된 합성신호로 변환되는 단계;
    상기 합성신호로부터 Baseband BPF에 의해 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호만 골라내는 단계;
    저역필터(LPF)에 의해 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 하측파대(Lower Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 단계;
    고역필터(HPF)에 의해 상기 베이스밴드 PEBPSK 변조신호의 상측파대(Upper Sideband) 아날로그 신호를 분리하는 단계;
    상기 하측파대 아날로그 신호와 상기 상측파대 아날로그 신호를 기설정된 위상으로 맞추는 위상 정렬기(Phase Aligner)에 의해 위상 변화부분에서 양펄스(Positive Pulse)와 부펄스(Negative Pulse) 신호들을 발생하는 단계;
    상기 양펄스와 부펄스 신호들을 이용한 비동기식 BPSK 복조기(Demodulator)에 의해 비동기식으로 디지털 데이터 신호를 복조하는 단계;
    상기 하측파대 아날로그 신호를 비교기에 의해 디지털화한 하측파대 디지털 신호를 발생하는 단계; 및
    상기 하측파대 디지털 신호와 상기 디지털 데이터 신호를 비교하는 배타적 부정 논리합(Exclusive-NOR) 게이트에 의해 데이터 클럭을 복원하는 단계
    를 포함하고,
    상기 이진 데이터 신호의 고주파 성분이 있는 상승 엣지와 하강 엣지 부분을 기설정 시간만큼 강조한 전치증폭 신호는 세개의 레벨(Level) 신호로 고주파 성분을 강조한 신호로 베이스밴드 캐리어에 진폭 변조하여 생성한 전치증폭 베이스밴드 캐리어(Pre-Emphasis Baseband Carrier) 신호에 상기 이진 데이터 신호를 상기 이진 위상 편이 변조기로 실어 발생한 베이스밴드 PEBPSK 변조신호로 고주파성분을 강조하여 송신하며,
    상기 전송단계의 고주파 손실과 상기 수신측 BPF와 상기 Baseband BPF를 통해서 대역폭이 제한되고 왜곡된 베이스밴드 PEBPSK 변조신호를 비동기식 이진 위상 편이 복조함으로써 심볼간 간섭(ISI) 문제를 해결하여 데이터 복조가 안정되게 함으로써 비트 에라(Bit Error)를 줄이는 것
    을 특징으로 하는 저전력용 광대역 전치증폭 이진 위상 편이 변복조 통신 방법.
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