KR20020060209A

KR20020060209A - 펄스 디코딩을 이용한 통신 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020060209A
Application number: KR1020027005218A
Authority: KR
Inventors: 조유리안토; 리에킨문
Original assignee: 츄 시아우 카이앵; 더 내셔널 유니버시티 오브 싱가포르
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2002-07-16
Also published as: CA2387403A1; WO2001031868A1; CN1375147A; AU6362999A; TW552784B; JP2003513521A; IL149241A0; CN1164060C; EP1228614A1

Abstract

인코딩 알파벳(encoding alphabet)의 정보 문자(information character)에 대응하는 물리적 형태의 신호는 기호(symbol)를 정의하는 아날로그 파형으로서 통신 채널로 송신되고, 그 파형은 기호 전송율(symbol rate)로 주기화되며, 이어 수신기에 수신될 때 신호는 무신호(silence)에 의하여 분리되는 펄스군으로 변환되고, 각 펄스군은 인코딩 알파벳의 문자에 대응하는 계수(count)로 사상된다. 펄스군은 개별 펄스 사이의 시간 보다 큰 임의의 지속시간으로 무신호에 의하여 분리된다. 펄스들은 기호의 주파수보다 큰 펄스율을 갖는다. 시스템은 상대적으로 좁은 대역폭 신호를 허용하나 반드시 이를 요구하지는 않는다.

Description

펄스 디코딩을 이용한 통신 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATION USING PULSE DECODING}

전자 기술의 발전에 따라, 서브오디오(subaudio) 주파수에서 마이크로파 주파수에 이르는 광대역 스펙트럼에 걸쳐 변조 주파수에서 무선 주파수 신호의 송신이 가능하며 실용적이다. 하지만, 이러한 능력을 활용하는 변조 및 복조 기술은 존재하지 않았다.

본 발명은 채널을 이용한 송신기와 수신기 사이의 통신에 관한 것이다. 그 응용은 원격 통신, 기록, 데이터 기록 및 제어 등이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템의 블록도이다.

도 2는 기호를 나타내는데 사용데는 임의 아날로그 파형을 도시한다.

도 3은 도 2의 논의와 관련한 파형 부분에 대응하는 펄스예를 도시한다.

도 4는 본 발명에 따른 수신기의 개략도이다.

본 발명에 따르면, 인코딩 알파벳(encoding alphabet)의 정보 문자(information character)에 대응하는 물리적 형태의 신호는 기호(symbol)를 정의하는 아날로그 파형으로서 통신 채널로 송신되고, 그 파형은 기호 전송율(symbol rate)로 주기화되며, 이어 수신기에 수신될 때 신호는 무신호(silence)에 의하여 분리되는 펄스군으로 변환되고, 각 펄스군은 인코딩 알파벳의 문자에 대응하는 계수(count)로 사상된다. 펄스군은 개별 펄스 사이의 시간 보다 큰 임의의 지속시간으로 무신호에 의하여 분리된다. 펄스들은 기호의 주파수보다 큰 펄스율을 갖는다. 시스템은 상대적으로 좁은 대역폭 신호를 허용하나 반드시 이를 요구하지는 않는다.

본 발명은 기저대역 변조(baseband modulation) 및 직접 복조 방법과 그에 관련된 시스템이다. 수신기에 의한 전체적인 문자화 및 추출을 요하지 않아 간단한 검출기 및 디코더를 사용할 수 있다는 점에서 유리하다. 더욱이, 정보를 반송파에 각인하거나(impressing) 반송파 복원이 필요하지 않다. 유사하게, 주파수 변환이나 중간 주파수 대역에서의 검출 개념도 필요 없다.

본 발명은 전자기 송신은 물론 수신에도 적용 가능하며, 코히어런트(coherent)한지에 관계없이 임의의 에너지 형태에 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부도면과 더불어 이하의 상세한 설명을 참조하면 더욱 이해가 빠를 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 통신 시스템(10)의 블록도이다. 시스템(10)은 채널(20)을 통해 연결되는 송신기(12)와 수신기(22)를 포함한다. 송신기(12)는 데이터 스트림(data stream)(12)을 수신하고 출력(16)을 통하여 기호열 형태인 x(t)로 나타낸 아날로그 출력 파형(18)을 송신한다. 채널(20)은 송신기(12)와 수신기(22) 사이에서, 잡음을 포함하는 송신 신호[x(t)]에 대한 모든 손상의 대표적인 것이다. 채널(20)은 수신 신호[y(t)]를 수신기(22)로 내보낸다. 따라서, 송신 사상 함수는 다음과 같이 주어진다.

y(t) = f(x(τ),t)(1)

본 발명에 따른 수신기(22)는 이하에서 설명하는 바와 같이, 결정 장치(decision device)(26)에 인가되는 펄스군의 형태, 즉 P(t)로 출력을 발생시킨다. 결정 장치(26)는 데이터 스트림 중에서 대표적인 것을 데이터 스트림(14')으로 복원시킨다. 이는 예를 들면, 각 군에서 펄스를 계수하고 각 펄스군의 펄스 계수를 시스템 특성 세트로 설정된 특성에 사상시킴으로써 행해진다.

도 2를 참조하면, 기호열(sequence of symbol)(18)을 도시한다. 기호(18)는 정현파, 램프, 톱니파, 구형파, 비대칭파 또는 채널(20)의 우선 특성에 최적화되도록 선택되는 형상을 갖는 파형, 또는 그러한 기호의 조합일 수 있는 임의 아날로그 파형이다. 각 기호는 정보, 예를 들면, 진폭, 주파수, 기울기, 위상 및 이들의 조합을 포함하나 이이에 한정되지 않는 것에 영향을 미치는 어떠한 것으로 코딩될 수 있다.

기호(18)는 송신기(12)에 의하여 인코딩된다. 송신기는 값을 갖는 문자 세트 또는 알파벳의 각 정보 특성을 채널에 인가되는 기호 또는 기호들에 대한 적어도 하나의 형태로 사상시킨다. 가장 간단한 문자 세트는 "1"과 "0" 또는 "참" 또는 "거짓"의 이진 세트이나 기호당 비트수에 대한 자연 법칙으로 부과되는 실질적인 제한 이외에는 문자 세트 내의 문자의 수는 제한이 없다. 문자 세트 내의 문자가 많아질수록, 잡음의 존재 하에서 주어진 에너지 레벨에 대한 강건성(robustness)은 낮아진다. 기호율은 거기서 추출되는 펄스열에 비하여 상대적으로 통상 느리다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 펄스군(24)[P(t)]의 대표적인 것을 도시한다. 각 기호는 하나의 펄스군(24)으로 사상된다. 따라서, 코딩 목적을 위하여, 펄스 생성 속도는 기호율보다 크며, 펄스군 사이의 무신호(silence) 지속시간은 예상되는 펄스 생성 속도보다 크다. 무신호 지속시간과 펄스열 지속시간의 합은 기호의 지속시간(28)에 대응한다. 하지만, 무신호는 개별 펄스 사이의 시간보다 큰 임의의 지속시간이다. 따라서, 각각의 펄스 세트는 디코딩이 실시간을 고려한다고 가정하면 기호의 지속시간 내에서 언제라도 시작 및 중단될 수 있다. 각 펄스군 내의 펄스수는 펄스열이 대응하는 기호로 나타내는 정보 문자에 쉽게 대응한다. 파형(18)은 소정 펄스 계수에 대하여 상이한 많은 사상을 가질 수 있다. 이는 코딩의 잉여성(coding redundancy)을 통하여 추가적인 강건성을 제공한다.

도 4를 참조하면, 수신기(22)용 기본 회로를 도시한다. 이 회로는 2개의 소자[(Z)(30), Z_D(32)]를 포함한다. 신호원(34)은 수신된 신호[y(t)]를 나타내며, 여기서는 전압(Vs)으로 나타낸다. 출력은 P(t)이다. 신호원(34)은 제1 일반 정규화 임피던스 소자(Z)에 파형을 인가하며, 이어 제2 일반화 임피던스(Z_D)(32) 양단에 출력을 인가한다. 제1 및 제2 일반화 임피던스의 결합은 펄스열 출력[P(t)]을 생성한다. 전압과 전류로 나타낸 일반화된 방정식은 다음과 같다.

식 4와 식 5는 식 2와 식 3의 쌍대관계이다. 방정식은 Ψ(.)을 적절하게 선택하여 전류 또는 전압 파형을 펄스열로 직접 변환시킴을 기술하며, Ψ(.)는 임피던스 소자(Z_D)의 전달 특성이며, ε는 소섭동 매개변수(small perturbative parameter)이다.

본 발명은 소정 실시예를 참조하여 설명하였다. 다른 실시예는 당업자에게 명백하다. 따라서, 첨부된 청구범위를 제외하고는 제한되어서는 아니된다.

Claims

송신기와 수신기 사이에서 통신하는 방법으로서,

인코딩 알파벳의 정보 문자(information character)에 대응하며 기호의 전송율(symbol rate)을 정의하며 상기 기호 전송율로 주기적인 아날로그 파형을 생성하는 단계,

수신 신호를 발생시키기 위하여, 잡음을 포함하는 채널 특성화를 갖는 통신 채널을 통하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 상기 기호에 해당하는 상기 파형으로 특정되는 원신호(source signal)를 송신하는 단계, 그리고

상기 수신기에서, 각 펄스 사이의 시간보다 큰 임의 지속시간 동안 무신호(silence)로 분리되는 펄스군 형태의 정보를 상기 수신 신호로부터 추출하는 단계

를 포함하며,

각 펄스군의 펄스수는 상기 기호로 나타내는 상기 정보 문자의 하나에 대응하며, 상기 펄스는 상기 기호의 주파수보다 큰 펄스율을 갖는

통신 방법.
제1항에서,

상기 아날로그 파형은 정현파, 램프(ramp), 비대칭, 톱니파, 구형 및 채널 최적화 기호(channel-optimized symbol)로 구성되는 군으로부터 선택되는 통신 방법.
제1항에서,

상기 아날로그 파형은 시변(time-varying) 채널 최적화 기호를 포함하는 상이한 형태로 이루어진 파형들의 조합을 포함하는 통신 방법.
제1항에서,

상기 펄스는 비진동에 비하여 적어도 영(0)에서 최대값에 이르는 피크간 진폭을 갖는 통신 방법.
송신기와 수신기 사이에서 통신하는 시스템으로서,

상기 송신기에서, 인코딩 알파벳의 정보 문자(information character)에 대응하며 기호의 전송율(symbol rate)을 정의하며 상기 기호 전송율로 주기적인 아날로그 파형을 생성하고, 수신된 신호를 발생시키기 위하여, 잡음을 포함하는 채널 특성화를 갖는 통신 채널을 통하여 상기 송신기에서 상기 수신기로 상기 기호에 해당하는 상기 파형으로 특정되는 원신호를 송신하는 수단, 그리고

상기 수신기에서, 각 펄스 사이의 시간보다 큰 임의 지속시간동안 무신호(silence)로 분리되는 펄스군 형태의 정보를 상기 수신 신호로부터 추출하는 수단

을 포함하며,

각 펄스군의 펄스수는 상기 기호로 나타내는 상기 정보 문자의 하나에 대응하며, 상기 펄스는 상기 기호의 주파수보다 큰 펄스율을 갖는 통신 시스템.
제1항에서,

상기 아날로그 파형은 정현파, 램프, 비대칭, 톱니파, 구형 및 채널 최적화 기호로 구성되는 군으로부터 선택되는 통신 시스템.
제1항에서,

상기 아날로그 파형은 시변 채널 최적화 기호를 포함하는 상이한 형태의 파형들의 조합을 포함하는 통신 시스템.
제1항에서,

상기 펄스는 비진동에 비하여 적어도 0에서 최대값에 이르는 피크간 진폭을 갖는 통신 시스템.