KR20060019007A - 저전력 소비형 초광대역 송수신기 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 UWB 송수신 시스템에 관한 것으로서, 송수신 시스템을 상시 동작부와 송수신 처리부로 분리 운영하여, 평상시에는 상시 동작부에만 전원을 인가하고 송수신 처리부는 전원 오프상태로 유지하고, 상시 동작부가 수신 신호 중 ID를 확인하여 자신의 ID와 일치할 경우, 송수신 처리부의 전원을 인가하여 송수신 처리를 행함으로써, UWB 송수신 시스템의 전력 소비를 최소화하는 방법 및 이를 구현한 시스템을 제공한다.

아울러 수신단에 LPF를 채택함으로써 수신단 회로 구성을 단순화하고 수신 처리속도를 향상시키는 한편, 전력 소비를 저감시키는 구성을 제공한다.

UWB, 전력 소비, ID, LPF

Description

저전력 소비형 초광대역 송수신기 및 그 동작 방법{THE LOW POWER CONSUMPTION TYPE UWB TRANCEIVER AND OPERATION METHOD THEREOF}

도 1은 종래의 UWB 송수신 시스템의 기본 구조를 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 UWB 송수신 시스템의 수신 신호에 대한 아날로그-디지털 변환 특성을 도시한 도면.

도 3은 도 1에 도시된 UWB 송수신 시스템의 Rake 상관기의 세부 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 상시 동작부와 신호처리부를 도시한 도면.

도 5는 도 4의 상시 동작부와 신호처리부의 구체 관계에 대한 일 실시예를 도시한 도면.

도 6은 도 4의 상시 동작부와 신호처리부의 구체 관계에 대한 다른 실시예를 도시한 도면.

도 7은 도 4의 상시 동작부 중 전처리부의 일 실시예를 도시한 도면.

도 8은 도 4의 상시 동작부 중 전처리부의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 9는 도 4의 상시 동작부 중 ID 감지기의 일 실시예를 도시한 도면.

도 10은 도 4의 상시 동작부 중 ID 감지기의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 11은 본 발명에 따른 상시 동작부 및 LPF를 채택한 UWB 송수신기의 일 실시예를 도시한 구성도.

본 발명은 본 발명은, 초광대역(Ultra Wide Band; UWB)을 이용한 UWB 무선 송수신기 및 그 운용 방법에 관한 것이다.

UWB 무선 시스템은 한정된 주파수 자원에 대한 사용 효율성을 극대화하기 위하여 기존의 무선 시스템과 주파수 스펙트럼을 공유함으로써, 주파수 자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 고안된 것이다. UWB(Ultra Wide Band) 통신 방식은 500MHz 이상의 주파수 대역을 사용하는 통신 시스템 또는 Fraction Bandwidth가 20%이상을 사용하는 무선 통신 방식으로 규정되며, RF(Radio Frequency) 반송파 대신 1㎱ 이하로 폭이 좁은 모노 펄스를 이용하여 정보를 전송하는 기술이다.

이러한 UWB 무선 시스템은, 펄스의 성질에 의해 광대역(0㎐?? 수㎓)에 걸쳐 기저대역 잡음과 같이 낮은 전력 스펙트럼이 존재하기 때문에 현재 사용되고 있는 다른 무선 시스템에 간섭을 주지 않으며, 초광대역의 대역폭을 사용함으로, 일반적인 무선 시스템에 비하여 신호의 전송속도가 증가된다.

또한, UWB 무선 시스템은 기존의 무선 시스템에서 필수적으로 사용되었던 반송파를 사용하지 않으므로, 각각의 주파수대로 송신되는 데이터는 노이즈 정도의 강도밖에는 없게 되므로, 같은 주파수대를 사용하는 무선기기와 혼신(混信)되는 일이 없으며, 송신 장치 및 수신 장치의 소모 전력을 현저하게 감소시킬 수 있다.

더욱이, UWB 무선 시스템은 기저대역 신호를 상향 변조 없이 안테나를 통해 직접 송신하고, 상기와 같이 송신된 신호를 직접 복조하기 때문에 송신 장치 및 수신장 치를 간소하게 구현할 수 있다. 아울러, 펄스 방식의 UWB 송수신기는 단거리에서 초고속의 데이터 전송특성을 가지며, 전송을 이용되는 펄스의 폭이 아주 짧아 고정밀의 위치를 판별할 수 시스템에 응용할 수 있다.

이와 같은 UWB 무선 시스템은 미합중국 특허 제4,641,317호(1987년 2월 3일자 등록), 제4,813,057호(1989년3월 14일자 등록), 제4,979,186호(1990년 12월 18일자 등록), 제5,363,108호(1994년 11월 8일자 등록), 제4,743,906호(1988년 5월 10일자 등록) 및 제5,687,169호(1997년 11월 11일자 등록) 등에 개시되어 있다.

UWB 무선 시스템에서는 데이터 송수신을 위하여 일반적으로 각 비트에 대해 소정 수의 임펄스를 송신하는 반복 부호를 이용하고 있다. 시간주기 T마다 시간을 구획을 나눔으로써 기준시점을 정하고, 이 기준시점으로부터 의사랜덤시간(T1, T2, T3,T4)만큼 떨어진 시간에 있어서, 펄스를 송신한다.

데이터 1을 송신하는 경우, 의사 랜덤 시간 T1에 펄스를 송신하고, 데이터 0을 송신하는 경우, T1+TS(TS는 미리 정해진 시간임)에 펄스를 송신한다. 수신기는, 기준시점으로부터 시간 T1만큼 떨어진 시간에 있어서 펄스를 수신한 경우, 데이터 1을 복조하고, 시간 T1+TS만큼 떨어진 시간에 있어서 펄스를 수신한 경우, 데이터 0을 복조한다.

UWB 통신 방식과 같이 아주 짧은 펄스파를 이용하는 경우 신호의 펄스의 폭이 아주 짧고 사용되는 신호의 크기가 제한되어 있어 전력 소비가 다른 통신 방식에 비하여 상대적으로 적은 장점을 진다. 그러나, 휴대용 또는 이동용 UWB 송수신 단말기의 경우에는 전력 소비를 줄일수록 단말기의 설계 및 동작에 크나큰 이점이 뒤따른다.

따라서 본 발명은 UWB 송수신 시스템의 ID 감지기를 부가하여 전력 소비를 더욱 줄일 수 있는 송수신기 구조 및 그 운용 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 UWB 송수신기의 회로 구성을 단순화하고 처리 속도를 낮게 함으로써 전력 소비를 줄일 수 있는 또 다른 송수신기 구조를 제공하는 데 있다.

전술한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 무선 신호를 송신 또는 수신하는 안테나와, 송수신 신호 처리를 신호처리부와, 수신 신호의 대역을 제한하고 잡음 성분을 억압하는 전처리부 및 수신 신호와 자신의 ID를 비교하여 자신에게 수신될 신호를 감지하는 ID 감지부로 이루어지는 상시 동작부와, 상기 신호처리부에 전원을 온-오프하는 스위치 수단을 포함하며, 상기 신호처리부는 평소에는 전원이 인가되지 않는 것이고, 상기 상시 동작부는 항상 전원이 인가되어 자신이 수신할 신호를 감지한 경우, 상기 신호처리부의 전원을 인가하도록 상기 스위치를 제어하는 것인 저전력 소비형 UWB 송수신기를 제공한다.

상기 전처리부는 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BPF) 또는 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF) 및 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)를 포함한다.

본 발명의 다른 면에 따라, 송신단과 수신단을 구비하는 UWB 송수신 시스템으로서, 상기 수신단의 수신 안테나 후단에 통상의 BPF 대신 LPF를 채택한 UWB 송수신 시스템이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따라, 평상시에는 송수신 신호 처리를 위한 신호처리부에 전원이 인가되지 않는 UWB 송수신 시스템의 동작 방법으로서, 수신 신호를 수신하는 단계와, 상기 수신 신호를 대역 통과시키고 잡음 성분을 억제하는 전처리 단계와, 상기 수신 신호와 자신의 ID를 비교하는 단계와, 상기 비교 결과, 자신이 수신할 신호로 확인될 경우 상기 신호처리부에 전원을 인가하는 단계와, 상기 신호처리부에 상기 수신 신호를 공급하는 단계와, 송신을 할 경우 상기 신호처리부에 전원을 인가하는 단계를 포함하는 UWB 송수신 시스템의 동작 방법이 제공된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명이 적용되는 UWB 송수신 시스템의 구성과, 본 발명에 따라 송신 신호에 의한 잡음 발생을 억제하기 위한 피드백 장치 및 잡음 제거 장치에 대하여 상세히 설명한다.

UWB 송수신 시스템은 데이터 전송을 위해 신호의 형태를 변환하고 이에 따른 펄스 신호를 송수신한다.

송신단에서는 전송될 데이터가 수신기에서 신호의 수신시 에러를 복원하기 위하여 FEC 에러 정정기에 보내져 부호화 된 후, 순간적으로 발생하는 외부의 영향에 강하게 하기 위해 신호들의 순서를 변환하는 인터리버(interleaver)에 전달된다. 인터리버로부터의 출력은 적절한 변조 방식에 의해 변조되며, 변조 방식의 예로는 PPM(Pulse Position Modulation), BPSK(Biphase Phase Shift Keying), AM(Amplitude Modulation) 등이 있다. 변조기에서 변조된 신호는 대역을 확산하기 위하여 변조기의 출력속도 보다 같거나 수 십배 빠른 확산 코드에 의해 대역이 확산된다. 이 확산된 신호의 발생에 따라 펄스 신호를 발생시켜 안테나에 입력되고 공중으로 방사된다.

수신단에서는 안테나를 통하여 원하는 대역으로 제한한 후 노이즈 성분은 억압하고 신호는 크게 증폭하는 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)에 보내져 증폭된 후 상관기에 입력되어 수신기에 정해진 PN코드와 비교하여 수신된 신호의 전력을 얻는다. 상관기의 출력은 블록 디인터리버를 통과하여 한 후 비터비 디코더 입력신호로 이용되어 복호과정을 거치고 정보 데이터들을 생성해낸다.

도 1 은 전술한 송수신 동작을 수행하는 UWB 송수신기의 신호 처리를 위한 신호처리부의 기본 구성도로서, 도시된 UWB 송수신 시스템은 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BFP), LNA, 상관기, 타이밍 생성기, 펄스 발생기 & 파형 쉐이퍼, 아날로그-디지털 변환기, 직접 대역 확산기(Direct Spread Spectrun)과 신호 처리기를 포함한다. 이하, UWB 송수신기의 기본 구성 요소의 구체적인 동작에 대해 설명한다.

가. 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BPF)

대역 통과 필터는 UWB 송신기가 사용하는 대역에 맞게 송신 신호의 대역을 제한하여 안테나를 통하여 신호를 방사하는데 사용되며, 아울러 수신기에서 안테나를 통하여 수신된 신호에서 UWB 펄스신호의 대역 외 불요 잡음을 제거하여 원하는 대역의 신호만을 필터링하는 역할을 수행한다.

나. 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)

안테나로부터 펄스 형태의 아날로그 UWB 펄스를 수신하여 신호의 크기를 증폭한다. 수신된 신호 중에 신호의 성분은 증폭을 하며 노이즈 성분의 가능한 억압하여 신호성분의 크기를 크게 한다. UWB 펄스 신호는 잡음에 가장 민감하므로 LNA를 사용하여 잡음지수를 최소한으로 낮게 한다. LNA내에서 초단 증폭기의 잡음은 아래 나타낸 것처럼 시스템에 그대로 전달된다.

여기서,

은 입력 신호대 잡음전력비,

은 출력 신호 대 잡음전력 비이다.

다. 상관기(Correlator), 타이밍 생성기(Timing Generator)

수신기에 수신된 신호는 상관기를 통하여 신호의 에너지가 구해지는데, 에너지는 송신된 신호와 수신된 신호의 동기가 맞추어져야 최대값을 갖게 되며 최대의 수신 전력을 얻을 수 있다. 정확한 동기는 신호간의 간섭를 방지하고 SNR를 크게하여 에러를 감쇄한다.

라. 펄스 발생기 & 파형 쉐이퍼(Shaper)

확산코드에 의해 확산된 신호에 따라 펄스를 발생한다. 코드들은 안테나를 통하여 공중으로 발사된다. 변조된 펄스들은 펄스 쉐이핑 필터(pulse shaping filter)를 통과하여 칩(chip) 사이의 간섭을 방지한다. 예를 들어 30%의 초과대 역을 갖는 root raised cosine LPF를 이용할 수 있다. 필터 컷 오프 주파수(-3dB)는 Fchip/2이다. root raised cosine 필터의 주파수 전달함수는 다음과 같다.

펄스 생성기는 시퀀스 생성기(Sequence generator)와 클럭 제어기(Clock controller)의 클럭을 이용하여 펄스의 발생 시간을 정하며 좁은 시간폭의 펄스를 생성한다. 시퀀스 생성기(Sequence generator)는 PN 생성기이다.

마. ADC(Analog Digital Converter)

대역제한된 아날로그 신호는 나이키스트 샘플링 주파수 이상의 샘플링 주파수로 동작하는 A/D 변환기를 거쳐 샘플링 및 양자화된 디지털 출력신호를 발생시킨다. 도 1에는 ADC가 상관기 후단에 배치된 것으로 도시되었으나, ADC의 위치는 상관기의 전단에도 배치될 수 있다. 즉, 상관기가 아날로그 형이면 도 1에서와 같이 상관기의 후단에 배치되고, 상관기가 디지털 형이면 상관기의 전단에 배치된다.

A/D 변환에서 아날로그 신호를 양자화를 시킬 때 입력신호

와 양자화된 출력신호

간에 아래와 같이 양자화 잡음

이 발생된다.

따라서, A/D 변환을 할 때는 도 2에 도시된 바와 같이 입력신호의 동적 구간(dynamic range)를 양자화기의 동적 구간에 맞추기 위해 앞단에 자동 이득 제어기(Automatic Gain Controller; AGC)를 삽입하여 사용한다.

바. 직접 대역 확산기(Direct Spread Spectrum)

전송 되어질 심볼은 PN-code와 곱셈되어 신호의 대역이 확산된다. 입력된 신호 심볼 속도는 수배 내지 수십배 빠른 속도의 신호를 출력하게 된다.

사. 신호처리모듈

1)변조기, 복조기

입력신호를 전송하기 위하여 입력 데이터의 따라 신호의 크기를 이용하여 변조하는 AM(amplitude modulation), 신호의 시간을 이용하여 변조하는 PPM(Pulse Position Modulation), 위상을 이용하여 변조하는 PM(Phase Modulation), 주파수를 변이시키는 FSK(Frequency Shift Keing), 및 이들을 혼합하여 신호를 변조하는 방식이 있다. 복조는 변조의 역 수순으로 실행하여 수신된 위상, 크기, 등으로부터 전송한 신호를 복원한다.

2) 채널 추정기(Channel estimator)

채널 추정기는 입력신호를 이용하여 채널의 위상과 이득을 예측하여 예측 값들을 Rake 상관기로 보내준다.

채널 추정 기법은 여러 가지가 있으나, 그 중 파일롯 심볼 이용(Pilot Symbol Assisted; PSA) 채널 추정 기법을 예로 들어 설명하면 다음과 같다. 하나의 슬롯은 N(=Np+Nd)개의 심볼로 구성되는데, 앞부분에 Np개의 파일럿 심볼을 삽입 하고 나머지 Nd개를 데이터 심볼을 삽입하며, 미리 알고 있는 Np개의 파일럿 심볼을 이용하여 수신부에서 각 경로의 채널계수를 예측한다.

L개의 다중경로가 존재하는 채널에서의 각 경로의 채널계수가

일때 수신신호를 다음과 같이 표현할 수 있다.

여기서, s(t)는 송신신호,

는 잡음신호를 나타낸다.

수신기에서, l번째 경로의 n번째 슬롯에 대한 채널예측 계수

는 Np개의 수신 파일롯 심볼을 아래의 수학식 5를 이용하여 평균화함으로서 구할 수 있다.

여기서

은 n번째 슬롯의 m번째 심볼에 대한 matched filter출력 신호이다.

3) Rake 상관기

Rake 상관기는 채널 추정기에서 보내는 채널의 주파수와 위상정보를 이용하여 수신된 UWB 펄스와 템플릿 펄스 생성기로부터 생성되는 템플릿 펄스를 동기시켜 두 신호간의 상관 값을 계산해낸다. Rake 상관기는 W[Hz]의 대역폭을 가지는 PN 코드로 주파수 확산된 광대역 신호를 1/W (=TC)의 시간차로 상관기를 통해 수신하게 되면 독립적으로 채널에 영향을 받은 협대역 신호들을 얻을 수 있다. Rake 상관기는 이렇게 얻은 각 경로의 신호들을 최대비 합성(Maximal Ratio Combining; MRC) 을 함으로써 판정기에서 신호 대 잡음비를 최대로 해줄 수 있다.

상관을 취할 때 시퀀스 동기를 맞추어야 하는데, 시퀀스 동기 방식 중 단일적분 직렬 동기 획득 방식의 예를 들어 보면, 도 3에 도시된 바와 같이 수신기에 수신신호와 수신기의 시퀀스를 곱한 다음, 이것을 LTc만큼 적분하고나서 임계치와 비교하는 방식을 취한다. 이때, 적분된 값이 임계치보다 크게 되면 동기획득이 선언되고, 그렇지 않으면 다음 시퀀스의 위상으로 탐색을 진행한다. 이때, 탐색시간은 Tmax=2NcLTc이고, Nc는 시퀀스의 길이를 나타낸다.

4) 템플릿 펄스 생성기(Template pulse generator)

템플릿 펄스 생성기는 클록 제어기, 시퀀스 생성기에 의해 제어되어 수신기의 상관신호로 이용되는 펄스를 생성해낸다.

5) 디인터리버

Rake 상관기로부터의 출력은 디인터리버를 통과하여 심볼열들을 출력해낸다. 컨벌루션 디인터리버는 송신기의 컨벌루션 인터리버의 역의 과정을 수행하도록 구성한다.

6) 비터비 디코더

비터비 디코더는 송신기의 컨벌루션 인코더에 대응되며, 디인터리버 출력을 비터비 디코더 입력신호로 이용하여 비터비 알고리즘에 의한 복호과정을 거치고 데이터 비트들을 복원해낸다.

7) 디스크램블러(Descrambler)

디스크램블러는 송신부에서 사용한 스크램블러와 동일한 생성 다항식을 갖는 PRBS 발생기를 이용하여 스크램블 동작의 역의 과정을 수행하여 Rb[bps] 정보 데이터를 복원해낸다.

8) 확산코드 발생기

확산코드 발생기는 트롤 클럭에 동기되어 랜덤한 신호를 발생한다. 발생된 코드는 각 코드사이에 직교성을 가지며 자기 상관시에는 최대의 전력값을, 교차 상관시에 신호는 잡음과 같은 전력특성을 갖는다.

이상 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명이 적용되는 UWB 송수신 시스템에 대하여 설명하였으며, 이하에서 본 발명의 특징적 구성에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 기술적 요지는 UWB 송수신기 시스템의 수신기에서 송수신 신호의 처리를 위한 신호처리부와 수신기의 ID를 확인하는 상시 동작부를 분리하여 평상시에는 상시 동작부에만 전원이 인가되고 신호처리부의 전원 스위치를 오프하여 송수신부의 동작을 정지시키고, ID가 확인된 경우에만 송수신부에 전원을 공급하여 동작하게 함으로써 소비 전력을 줄이는 것이다. 상시 동작부는 수신된 신호의 대역을 제한하는 필터, 신호성분을 증폭하고 노이즈 성분을 억압하는 LNA로 구성된 전처리부와 ID와 수신된 신호를 직접 비교 하여 일치되었을 때 최대의 에너지를 구하는 신호 감지부로 구성된다. 신호 감지부의 에너지가 정해진 한계값보다 크게 되면 전원 스위치를 온하여 송수신기가 동작하게 한다.

자신의 ID가 확인된 경우 안테나에 수신된 신호가 직접 수신기에 입력되거 나, ID감지기에서 전처리된 후 수신단에 입력된다. 본 발명의 다른 실시예에서는 ID감지기에서 전처리 되고 그 후 ID를 감지하는 ID 감지부를 거친 후 수신기에 입력될 수 있다. ID 감지기엔 상관기가 포함되어 있으므로 이 경우 신호처리부의 상관기의 복잡도를 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따라 수신 안테나, 상시 동작부 및 신호처리부의 배치 관계를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 상시 동작부(100)는 안테나와 신호처리부 사이에 위치하고, 스위치(200)에 제어 신호를 공급한다. 상시 동작부(100)에 의한 스위치(200) 제어 동작은 전술한 바와 같이 수신 신호와 자신의 ID를 비교하여 일치할 경우에만 신호처리부에 전원을 공급하도록 이루어진다.

도 5 및 6은 상시 동작부(100)의 세부 구성 및 신호처리부로의 수신 신호 전달에 관한 도면이다. 상시 동작부(100)는 전처리부(110)와 ID 감지부(120)로 이루어진다. 전처리부는 수신 신호의 주파수 대역을 제한하고 신호 성분은 증폭하고 잡음 성분은 억제하는 역할을 수행하며 ID 감지부(120)는 수신 신호와 자신의 ID를 비교하여 일치 여부에 따라 스위치(200)를 제어한다.

ID 감지부(120)가 현재의 수신 신호가 자신에게 송신된 것으로 판단하여 신호처리부에 전원을 인가한 경우, 수신 신호는 도 5에서와 같이 전처리부(110)에서 전처리 된 후 신호처리부로 입력될 수 있으며, 또는 도 6에서와 같이 ID 감지부(120)를 경유하여 신호처리부로 입력될 수 있다. ID 감지부(120)를 경유하게 되면 소정의 상관기 작용을 거친 후이므로 신호처리부의 상관기 구조가 단순화될 수 있다.

아울러, 도시하지는 않았지만 안테나로부터 직접 신호처리부로 수신 신호가 입력될 수 있다.

도 7은 전처리부(110)의 상세 구성의 일례를 도시한 도면이다. 전처리부(110)는 특정 주파수 대역만을 통과시키는 대역통과필터와 저잡음증폭기로 이루어진다. 도 7의 전처리부는 통상의 UWB 송수신기의 기본 구성에 관하여 전술한 내용에서의 대역 통과 필터(111) 및 저잡음 증폭기(112)로 이루어진다.

한편, 본 발명에 따른 다른 실시예에서 전처리부(110)는 도 8에 도시된 바와 같이, 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF)(113) 및 저잡음 증폭기(112)로 이루어질 수 있다. 대역 통과 필터 대신에 저역 통과 필터를 이용하게 될 경우, 후단의 회로가 간단해져서 전력 소비를 줄일 수 있다. 즉, 수신기에서 수신된 신호 성분을 선택하기 BPF를 사용할 경우에는 그 후 Mixer등을 사용하여 엔벨로프 신호를 감지하게 되는데, BPF대신 LPF를 사용하여 LPF에서 직접 엔벨로프를 감지해 내므로 다음단의 믹서(Mixer)가 필요하지 않아 회로가 간단해져 전력소비를 줄일 수 있다.

또한 LPF의 후단의 신호처리 속도를 기저대역(Base band) 속도로 낮게 하여 회로를 간단하게 하고, LNA의 주파수 동작 범위를 완화시키며 데이터 변환기의 샘플링 속도를 낮출 수 있도록 한다. 이로 인하여 오실레이터의 동작주파수를 낮추고 낮은 시스템 동작 클럭을 이용할 수 있도록 함으로써 전력 소비를 줄일 수 있게 한다.

LPF를 이용하는 구성은 본 발명에 따른 상시 동작부(100)를 포함하지 않는 경우라도, 본 발명의 다른 면에 따라 UWB 수신기에 채택되어 전력 소비를 줄일 수 있도록 채택될 수 있다.

도 9는 ID 감지부(120)의 세부 구성도의 일 실시례를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 구성은 상관기(121)와 임계기(122)에 의하여 ID 감지부(120)이 구성되며, 상관기(121)는 ID 값과 입력 신호의 곱을 적분하여 출력하고 임계기(122)가 이 값이 소정의 임계치를 상회할 경우 스위치(200)에 제어신호를 전달하여 신호처리부에 전원이 인가되도록 한다. 임계치는 실험적으로 구해질 수 있다.

도 10은 매치드 필터(Matched Filter)(123)로 구성된 ID 감지부(120)의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 매치드 필터는 ID 값과 입력 신호를 비교하여 일치될 경우 최대 출력을 발생하는 것으로서, 최대 출력이 나올 때 이 경우 스위치(200)를 제어하여 신호처리부에 전원을 인가한다.

도 11에 이상에서 설명한 사항을 반영한 본 발명에 따르는 UWB 송수신기의 일 실시예를 도시하였다. 송수신기는 상시 동작부(100)와, 스위치(200) 및 신호처리부로 구성되고, 상시 동작부(100)는 다시 LPF(113) 및 LNA(112)로 이루어지는 전처리부와 ID 감지부(120)를 포함한다. 신호처리부는 상관기, 펄스 발생기 & 파형 쉐이퍼, 타이밍 발생기, 클럭 발생기, 확산기와 신호처리모듈 등으로 이루어짐은 전술한 바와 같다.

이상 본 발명에 따른 UWB 송수신기의 구성에 대해 살펴보았으며, 이하 본 송수신기가 동작되는 방법에 대해 설명한다.

본 발명에 따르는 UWB 송수신 시스템은 평상시에는 송수신 신호 처리를 위한 신호처리부에 전원이 인가되지 않으며, 수신 신호를 수신하면, 상기 수신 신호를 대역 통과시키고 잡음 성분을 억제하는 전처리 과정을 수행한 후 상기 수신 신호와 자신의 ID를 비교하고, 그 비교 결과 자신이 수신할 신호로 확인될 경우 상기 신호처리부에 전원을 인가하며, 상기 신호처리부에 상기 수신 신호를 공급한다. 아울러, 송신을 할 경우에도 상기 신호처리부에 전원을 인가한다.

신호처리부에 수신 신호를 공급하는 방법은 안테나에서 직접 신호처리부로 전달하는 방식, 전처리부(110)의 출력이 신호처리부에 공급되는 방식, 및 ID 감지부(120)의 출력이 신호처리부에 공급되는 방식 중 어느 하나를 취할 수 있다.

이상 첨부 도면과 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 구체적으로 설명하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 당업자라면 다양한 변형과 변경을 용이하게 행할 수 있을 것이다. 예컨대, 따라서 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위의 해석에 의하여 정하여져야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 UWB 송수신기를 상시 동작부와 신호처리부로 분리하고 신호처리부에는 실제 신호를 처리할 경우에만 전원을 공급함으로써 UWB 송수신기의 전력 소비를 저감할 수 있으며, 한편으로 수신단의 BPF 필터 대신 LPF를 채택하여 그 후단의 회로 구성을 단순화시키고 샘플링 속도를 낮춤으로써 낮은 시스템 클럭으로 동일한 신호 처리 동작을 수행할 수 있도록 함으로써 더욱 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

Claims (11)

1. 무선 신호를 송신 또는 수신하는 안테나와,

   송수신 신호 처리를 신호처리부와,

   수신 신호의 대역을 제한하고 잡음 성분을 억압하는 전처리부 및 수신 신호와 자신의 ID를 비교하여 자신에게 수신될 신호를 감지하는 ID 감지부로 이루어지는 상시 동작부와,

   상기 신호처리부에 전원을 온-오프하는 스위치 수단을 포함하며,

   상기 신호처리부는 평소에는 전원이 인가되지 않는 것이고,

   상기 상시 동작부는 항상 전원이 인가되어 자신이 수신할 신호를 감지한 경우, 상기 신호처리부의 전원을 인가하도록 상기 스위치를 제어하는 것

   인 저전력 소비형 UWB 송수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 전처리부는 대역 통과 필터(Band Pass Filter; BPF) 및 저잡음증폭기(Low Noise Amplifier; LNA)를 포함하는 것인 UWB 송수신기.
3. 제1항에 있어서, 상기 전처리부는 저역 통과 필터(Low Pass Filter; LPF) 및 저잡음증폭기를 포함하는 것인 UWB 송수신기.
4. 제1항에 있어서, 상기 ID 감지부는 자신의 ID값과 입력 신호를 곱하여 적분 하는 상관기와, 상기 상관기의 출력과 소정의 임계값을 비교하여 임계값보다 크면 상기 스위치를 온 시키고, 임계값보다 적으면 상기 스위치를 온 시키는 임계기를 포함하는 것인 UWB 송수신기.
5. 제1항에 있어서, 상기 ID 감지부는 자신의 ID값과 입력 신호를 비교하여 일치할 경우 출력을 최대로 결정하는 매치드 필터(Matched Filter)를 포함하는 것인 UWB 송수신기.
6. 제1항에 있어서, 상기 수신 신호가 상기 안테나로부터 상기 신호처리부로 직접 입력되는 것인 UWB 송수신기.
7. 제1항에 있어서, 상기 수신 신호가 상기 전처리부로부터 상기 신호처리부로 입력되는 것인 UWB 송수신기.
8. 제1항에 있어서, 상기 수신 신호가 상기 ID 감지부로부터 상기 신호처리부로 입력되는 것인 UWB 송수신기.
9. 송신단과 수신단을 구비하는 UWB 송수신 시스템에 있어서,

   상기 수신단의 수신 안테나 후단에 통상의 BPF 대신 LPF를 채택한 UWB 송수신 시스템.
10. 평상시에, 송수신 신호 처리를 위한 신호처리부에 전원이 인가되지 않는 UWB 송수신 시스템의 동작 방법에 있어서,

    안테나에 의하여 신호를 수신하는 단계와,

    전처리부에 의하여 상기 수신 신호를 필터링하고 잡음 성분을 억제하는 전처리 단계와,

    ID 감지부에 의하여 상기 수신 신호와 자신의 ID를 비교하는 단계와,

    상기 비교 결과, 자신이 수신할 신호로 확인될 경우 상기 신호처리부에 전원을 인가하는 단계와,

    상기 신호처리부에 상기 수신 신호를 공급하는 단계와,

    송신을 할 경우 상기 신호처리부에 전원을 인가하는 단계

    를 포함하는 UWB 송수신 시스템의 동작 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 수신 신호 공급 단계는 상기 안테나, 상기 전처리부 및 상기 ID 감지부 중 어느 하나의 출력을 상기 신호처리부에 전달하는 것인 방법.

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