KR20040029695A - 펄스폭 코드 분할 다중 접속 방식 무선전화 시스템 - Google Patents

펄스폭 코드 분할 다중 접속 방식 무선전화 시스템 Download PDF

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KR20040029695A
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Abstract

본 발명은 펄스폭(pulse width) 코드 분할 다중 접속(PW/CDMA) 방식에 의해 베이스 스테이션과 무선 핸드셋 간에 데이터를 교환함으로써 가정내 자동화를 구현하는 무선전화 시스템에 관한 것으로서, 실내에 설치되며 PW/CDMA 방식에 의해 데이터를 변환하는 PW/CDMA 모뎀을 포함하는 베이스 스테이션과, 상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 음성이나 영상 또는 호출신호를 교환하는 도어폰과, 실내의 소정의 장소에 설치되며 상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 화재발생이나 가스누출, 문이나 창문의 개폐, 실내온도를 감지하는 다수의 센서와, PW/CDMA 모뎀을 포함하여 상기 베이스 스테이션과 PW/CDMA 방식으로 무선통신을 할 수 있는 하나 이상의 무선 핸드셋을 포함하여 구성된다.

Description

펄스폭 코드 분할 다중 접속 방식 무선전화 시스템 {Wireless phone system using PW/CDMA}
본 발명은 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 필스폭(pulse width) 코드 분할 다중 접속(PW/CDMA) 방식에 의해 베이스 스테이션과 무선 핸드셋 간에 데이터를 무선으로 교환할 수 있고, 부가적으로 홈 오토메이션 시스템을 구현할 수 있는 펄스폭 코드 분할 다중 접속 방식 무선전화 시스템에 관한 것이다.
최근의 컴퓨터, 인터넷, 통신 등 정보통신기술의 비약적 발전에 힘입어 다양한 기술을 활용한 다양한 형태의 홈 오토메이션 시스템이 개발되고 있다. 간단한 것으로는 도어폰으로부터 출발해서, 복잡하게는 가정내의 모든 가전제품들을 원격조정할 수 있는 시스템에 이르기까지, 또는 화재나 가스누출, 실내온도, 문이나 창문의 개폐여부 등을 자동으로 감지하여 사용자에게 알려주는 시스템 등, 홈 오토메이션 시스템의 활용범위는 나날이 확대되어가고 있는 추세이다.
이러한 홈 오토메이션 시스템에 있어서 가장 중요한 기술적 사항 중의 하나는 시스템 구성요소간의 데이터 통신이라 할 수 있고, 그 중에서도 무선통신에 있어서의 주파수 간섭이나 혼선 및 보안문제 등의 해결이다.
본 발명은 PW/CDMA 무선 통신 방식을 채택하여 특히 요구되는 주파수 간섭이나 혼선의 방지 및 보안성의 강화를 실현하는 동시에 구조를 보다 간단하게 하고 가격을 저렴하게 할 수 있는 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예의 시스템 구성도
도2는 본 발명의 바람직한 실시예의 일 구성요소인 베이스 스테이션의 내부 구성도
도3은 본 발명의 바람직한 실시예의 다른 구성요소인 무선 핸드셋의 내부 구성도
도4a 및 도4b는 베이스 스테이션과 무선 핸드셋 간의 데이터 송수신 계통도
<도면 주요부호의 설명>
10 베이스 스테이션, 11, 21 ADPCM 모뎀, 12 링/호출 디텍터, 13, 24 MCU, 14, 25 PW/CDMA 모뎀, 15, 26 RF 모뎀, 16, 23 키버튼부, 17, 27 디스플레이부, 18, 28 송수화부, 20 무선 핸드셋, 30 도어폰, 40 공중 유선 전화망, 50 센서,
발명의 개요
본 발명에 따른 PW/CDMA 무선전화 시스템은, 실내에 설치되며 PW/CDMA 방식에 의해 데이터를 변환하는 PW/CDMA 모뎀을 포함하는 베이스 스테이션과,
상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 음성, 영상 및 호출신호를 교환하는 도어폰과,
실내의 소정의 장소에 설치되며 상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 화재발생이나 가스누출, 문이나 창문의 개폐, 실내온도를 감지하는 다수의 센서와,
PW/CDMA 모뎀을 포함하여 상기 베이스 스테이션과 PW/CDMA 방식으로 무선통신을 할 수 있는 하나 이상의 무선 핸드셋을 포함하여 구성된다.
본 발명에 있어서의 가장 큰 특징은 베이스 스테이션과 무선 핸드셋 간의 데이터 교환에 있어서 PW/CDMA 방식에 의한 무선통신 방식을 채택하였다는 것이다.
종래의 DS/CDMA 방식에 의해 발생되는 변조신호는 마치 비디오 신호와 같이 다양한 레벨값을 갖는 아날로그 신호 형태가 된다. PW/CDMA 방식은 이러한 신호 크기 변화를 펄스폭으로 바꾸어 출력신호의 레벨을 이진화(binary)시켜 신호 레벨을 항상 일정하게 하여 외형적으로는 TDMA 신호 파형과 같은 모양으로 만드는 기술이다.
CDMA 복조과정은 직교코드 주기 동안의 면적적분을 통해 원래의 정보를 복원하므로 펄스의 크기를 펄스폭으로 전환해도 복조과정에서 전송하는 정보의 내용에 따른 상대적인 면적비의 변화는 발생하지 않으므로 DS/CDMA와 PW/CDMA는 이론적으로 동일한 복조 특성을 나타내게 된다.
그러나, 파형 형태가 이진화가 되므로 신호처리 과정도 이진 처리가 가능해지고 RF 출력도 선형성이 요구되지 않으므로 전체적인 시스템 구조가 간단해지는 장점이 있다. 다만, 펄스 크기를 펄스폭으로 바꾸는 과정에서 세밀한 펄스폭의 출현으로 송신시 전송대역폭이 넓어지고 수신시 필요한 샘플링 레이트(Sampling rate)가 높아져 실제로는 구현할 수 없는 어려운 문제가 발생한다.
PW/CDMA 방식은 변조신호의 매 칩마다 펄스폭의 극성을 교대로 바꾸어 코드 칩간의 경계에서의 펄스 변화를 없애며, 변화하는 펄스폭의 영역을 제한하여 채널수가 증가해도 변조 신호의 대역폭의 지속적인 증가가 되지 않게 하고, 펄스크기를 펄스폭으로 바꾸기 전에 일정 레벨 이상의 신호크기를 잘라내어(Truncation) 수신시 필요한 샘플링 레이트를 획기적으로 감소시켜 시스템 구현이 가능하도록 하였다.
제안된 기술은 시스템 구조가 간단해져 이진화 형태의 단일 다중채널만으로도 TDMA와 버금갈 정도의 전송속도를 제공할 수 있고 사용자가 밀집한 환경에서 간섭신호의 제거 능력이 뛰어나므로 무선통신을 사용하는 곳에는 어디에나 적용할 수 있으며, 향후 유선통신이 사용되는 곳에서도 유선 프로토콜을 그대로 사용하며 전화를 무선으로 대체하는 용도로 널리 사용될 것이다.
실시예
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.
도1은 본 발명의 시스템 구성도이다. 도1에 도시된 바와 같이, 실내에 설치되는 베이스 스테이션(10)을 중심으로 상기 베이스 스테이션(20)과 PW/CDMA 방식으로 무선통신 할 수 있는 하나 이상의 무선 핸드셋(20)과, 현관에 설치되며 상기 베이스 스테이션(20)과 유선으로 연결되어 상호간에 호출신호나 음성 또는 영상신호를 교환하는 도어폰(30)과, 상기 베이스 스테이션(10)과 유선으로 연결되어 있고 실내의 천정이나 문 또는 창문 등에 부착되어 화재, 가스누출, 실내온도 또는 문 이나 창문의 개폐여부 등을 감지하여 상기 베이스 스테이션(20)에 전송하는 역할을 하는 다수의 센서(50)들로 구성된다. 상기 베이스 스테이션(10)은 공중 유선 전화망(PSDN, 40)과도 연결되어 전화 통화를 할 수 있다.
도2는 베이스 스테이션(10)의 내부 구성을 도시한 블럭 다이어그램이다. 베이스 스테이션(10)은 중앙처리장치인 MCU(13)와, 송수화기(18), 도어폰(30) 및 공중 유선 전화망(40)으로부터 입력되는 음성신호를 디지털 부호화하는 ADPCM 코덱(11)과 도어폰(30)과 공중 유선 전화망(40)의 음성신호를 구별해주는 링/호출 디텍터(12)와, MCU(13)로부터 입력된 데이터를 PW/CDMA 자체 알고리즘에 의해 변환하는 PW/CDMA 모뎀(14)과, PW/CDMA 모뎀(14)으로부터 입력된 신호를 무선으로 전송해주는 RF 모뎀(15)과, 키버튼(16)과 디스플레이부(17) 및 다수의 센서(50)로부터 입력을 받는 센서수신부(도면 미도시)를 포함하여 구성된다.
도3은 무선 핸드셋(20)의 내부 구성을 도시한 블럭 다이어그램이다. 무선 핸드셋(20)은 중앙처리장치인 MCU(24), ADPCM 코덱(21), PW/CDMA 모뎀(25), RF 모뎀(26), 송수화부(28), 전원부(22), 키버튼부(23) 및 디스플레이부(27)를 포함하여 구성된다.
도1에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예의 작용을 설명한다. 현관에 설치된 도어폰(30)을 통하여 방문자가 호출을 하면 호출신호는 베이스 스테이션(10)에 전달되고 베이스 스테이션(10)은 ADPCM 모뎀(11), MCU(13), PW/CDMA 모뎀(14) 및 RF 모뎀(15)을 거쳐 각 무선 핸드셋(20)에 전달된다. 베이스 스테이션(10)이나 무선 핸드셋(20) 중의 하나에서 통화모드로 전환하면 도어폰(30)과 통화모드로 전환된 베이스 스테이션(10)이나 무선 핸드셋(20) 간에 음성 통화를 할 수 있는 채널이 형성된다.
음성 통화는 베이스 스테이션(10)과 도어폰(30) 간에는 유선 통화로 이루어지고, 도어폰(30)과 무선 핸드셋(20) 간에 연결이 형성된 경우에는 도어폰(30)과 베이스 스테이션(10)은 유선 연결, 베이스 스테이션(10)과 무선 핸드셋(20) 간에는 PW/CDMA 방식에 의한 무선 연결이 이루어진다. 도어폰(30)과 베이스 스테이션(10) 및 무선 핸드셋(20)에 카메라가 장착되면 영상신호의 교환도 동일한 방식으로 가능할 것이다.
공중 유선 전화망(40)을 통한 전화 통화도 도어폰(30)과 마찬가지로 가능하다. 화재감지센서나 가스감지센서, 문이나 창문이 개폐감지센서, 온도감지센서 등의 다양한 센서(50)들을 베이스 스테이션(10)과 연결하여 화재나 가스누출, 문 또는 창문 개폐, 온도 초과 등이 감지될 경우에 신호를 보내 각 무선 핸드셋(20)에 보낼 수 있다.
링/호출 디텍터(12)는 베이스 스테이션(10)으로 입력되는 신호가 도어폰 신호인지, 전화 신호인지 또는 센서입력인지 등을 구분하여 MCU(13)에 전달함으로써각 신호에 따라 별도의 알림 수단을 사용하여 사용자가 구분할 수 있도록 하는 것이다.
도4a 및 도4b는 베이스 스테이션(10)과 무선 핸드셋(20)간, 무선 핸드셋(20)과 다른 무선 핸드셋(20)간에 PW/CDMA 방식에 의해 무선으로 데이터 통신을 하는 과정을 상세하게 도시한 것으로서, 도4a가 송신과정 도4b가 수신과정을 도시한 것이다.
도4a를 참조하면, 아날로그 음성입력이나 키버튼 입력 또는 센서 입력 등은 ADPCM 코덱(11)에서 샘플링, 양자화 및 부호화 과정을 거쳐 2진화 코드로 변환되어 MCU(13)의 제어에 의해 PW/CDMA 모뎀(14)에 입력되어 PW/CDMA 알고리즘에 의해 데이터 치러되어 RF 모뎀(15)에 의해 변조되어 무선 확산신호로 송출된다.
수신은 송신의 역과정으로서 도4b에 그 과정을 도시하였다. 무선 확산신호가 수신되면 RF 모뎀(15)과 PW/CDMA 모뎀(14)에 의해 복조과정을 거쳐 MCU(13)의 제어에 의해 ADPCM 코덱(11)에 입력되어 아날로그 신호로 변환되어 출력된다.
이상에서는 본 발명에 따른 기술적 사상을 일 실시예를 중심으로 설명하였으나 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되어 해석되어서는 아니된다. 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되어야 한다.
본 발명에 따른 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, CDMA 코드의 입력에 의한 데이터 확산으로 코드를 모르는 경우에는 해독이 불가능하기 때문에 보안성이 매우 우수하다.
둘째, CDMA 방식의 데이터 확산에 의해 대역폭이 넓어 노이즈에 강할 뿐만 아니라 복조 결과는 기존의 DS/CDMA와 대등할 정도로 통화 품질이 우수하다.
셋째, 이진화(Binary) 신호처리가 가능하여 변복조 회로가 단순화되고 가격이 저렴하다.
넷째, 높은 주파수에서 위상회전이 큰 고속전송에서도 동기가 용이하다.
다섯째, 핸드셋간의 통신 기능으로 가족 구성원간에 소형 무전기로 활용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 실내에 설치되며 PW/CDMA 방식에 의해 데이터를 변환하는 PW/CDMA 모뎀을 포함하는 베이스 스테이션,
    상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 음성, 영상 및 호출신호를 교환하는 도어폰,
    실내의 소정의 장소에 설치되며 상기 베이스 스테이션과 유선 연결되어 화재발생이나 가스누출, 문이나 창문의 개폐, 실내온도를 감지하는 다수의 센서,
    PW/CDMA 모뎀을 포함하여 상기 베이스 스테이션과 PW/CDMA 방식으로 무선통신을 할 수 있는 하나 이상의 무선 핸드셋을 포함하여 구성되는 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 베이스 스테이션은,
    중앙처리장치인 MCU와,
    도어폰 및 공중 유선 전화망으로부터 입력되는 음성신호를 디지털 부호화하는 ADPCM 코덱과,
    도어폰과 공중 유선 전화망의 음성신호를 구별해주는 링/호출 디텍터와,
    MCU로부터 입력된 데이터를 PW/CDMA 자체 알고리즘에 의에 변환하는 PW/CDMA 모뎀과,
    PW/CDMA 모뎀으로부터 입력된 신호를 무선으로 전송해주는 RF 모뎀과,
    다수의 센서로부터 입력을 받는 센서수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무선 핸드셋은,
    송수화부로부터 입력되는 음성신호를 디지털 부호화하는 ADPCM 코덱과,
    MCU로부터 입력된 데이터를 PW/CDMA 자체 알고리즘에 의에 변환하는 PW/CDMA 모뎀과,
    PW/CDMA 모뎀으로부터 입력된 신호를 무선으로 전송해주는 RF 모뎀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 PW/CDMA 방식 무선전화 시스템.
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