KR20060080315A - 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교변조 방법 및 장치 - Google Patents

첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교변조 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 첩 신호의 반복 시간 간격을 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 디지털 통신 장치의 송신부에서, 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조(Differentially Orthogonal Modulation) 방법에 있어서, (a) 상기 송신부에서 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit) 형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하여 병렬 입력 데이터를 생성하는 단계; (b) 상기 병렬 입력 데이터를 심볼 매퍼(Symbol Mapper)로 입력하는 단계; (c) 상기 심볼 매퍼에 입력된 상기 병렬 입력 데이터를 직교 변조하여, 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성하는 단계; (d) 상기 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력하는 단계; (e) 상기 인코딩 데이터를 직렬 비트 형태로 변환하여 기저대역(Baseband) 신호를 생성하는 단계; 및 (f) 상기 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호(Chirp Signal) 형태의 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 이를 수행하기 위한 변조 장치에 관한 것이다.
직교 변조, 차분 인코딩, 직교 함수, 차분 디코딩, 시간 간격 차이, 직교 신호

Description

첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 장치{Method and Apparatus for Differentially Orthogonal Modulation by Using Repetition Time Period of Chirp Signal}
도 1은 첩 신호의 실수부를 그래프로 표현한 파형,
도 2는 2 개의 첩 신호 간의 상관 특성을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼에서의 변환 방법을 나타내는 표,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분적 이산 직교 함수군의 예,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시간 간격 차이를 가지는 첩 신호의 예를 나타낸 도면,
도 7은 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 복조 장치를 나타낸 구성도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 형태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 과정을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300, 702 : 직렬/병렬 변환기 302 : 심볼 매퍼
304 : 차분 인코더 306 : 병렬/직렬 변환기
308 : 첩 신호 발생기 700 : 차분 디코더
704 : 심볼 디매퍼 706 : 선택기
본 발명은 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 첩 신호가 반복되는 시간 간격 차이를 변조기(Modulator) 별로 달리 변조하여 송신하고, 수신 측에서는 특정 송신기에서 사용된 반복 시간 간격 차이를 이용하여 차분 검출(Differential Detection)을 수행함으로서, 첩 신호의 특성상 수신기의 첩 신호 검출의 반복 시간 간격과 같은 시간 간격으로 변조된 송신 신호만이 첩 신호의 상관값의 최대치(Correlation Peak)로 차분 검출기에서 검출되게 하는 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 라인 또는 무선 링크를 통해서, 정보 또는 데이터를 한 지점에서 다른 지점으로 또는 한 장치로부터 제 2 의 장치로 전송하기 위해, 통상적으로 데이터를 반송파(Carrier)에 실음으로써 전송되기에 적합한 형태로 데이터를 변환하는 조작을 "변조(Modulation)"라 한다. 변조된 데이터는 제 2 의 장치에 의해 수신된 후에 '복조', 즉, 반송파를 제거하여 제 2 의 장치에서 차후 사용되기에 적절한 형태로 복원된다.
여기서 변조 방식은, 전송하려는 정보를 표시하는 신호파에 따라 정현파 또는 주기적 펄스 등의 고주파 전류 또는 전압의 진폭, 주파수, 그 밖에 시간적인 변화 등을 주는 방식 등이 있다.
변조 방식 중 직교 변조(Orthogonal Modulation) 방식은 변조시 직교 코드(Orthogonal Code)를 이용하는 것인데, 직교 변조 방식은 변조 차수(Modulation Dimension)를 증가시킴에 따라 주어진 비트 오율(Bit Error Rate)을 달성하는 데 요구되는 비트 당 신호 대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR)가 낮아지므로 사용할 수 있는 전력이 제한적인 시스템에 적합한 변조 방식이라는 특징이 있다.
직교 변조 방식으로 변조된 정보를 복원하기 위해서는 수신 측에서 동기 검출(Coherent Detection) 기술을 사용하는 경우, 동기 검출 기술은 신호 대 잡음 특성이 상대적으로 우수하여 신호 검출을 정확히 할 수 있다는 장점이 있는 반면 이를 위한 수신기의 구조가 복잡해지고 동기를 잡는 데 많은 시간이 걸린다는 단점이 있다. 따라서 동기 검출 기술은 수신기의 신호 대 잡음 특성이 우수하여야 하는 경우에는 비록 수신기의 구조가 복잡하여도 좋은 선택이 될 수 있으나, 수신기의 구조가 간단하여야 하거나 수신기의 파워 소모가 적어야 하는 경우에는 적합하지 않다는 문제점이 있다.
한편, 첩 신호는 레이더 기술 등에서 거리 측정 목적으로 특히 적합한 것으로 알려져 있다. 이러한 첩 신호의 검출에는 일반적으로 SAW(Surface Acoustic Wave) 소자를 사용한다. SAW 소자란, 결정질(結晶質)의 고체 내에서 탄성파로 전파되는 음향파는 결정에 기계적 충격을 가하거나 압전 효과의 결과로 생성될 수 있는데, 이러한 특성을 이용하여 초소형 기판(Substrate) 위에 탄성파를 전파시켜 광범위한 기능을 수행하는 소자로 신호 처리 시스템에서 사용되는 것이다.
이러한 SAW 소자를 이용한 첩 신호의 검출 기술은, 수신 측에 SAW 소자를 사용하여 첩 신호의 상관값을 시간 연속적으로 구함으로서 최대 상관값이 나오는 시점과 신호의 크기를 이용하는 검출(Detection) 기술이다. 이 기술은 첩 신호의 검출 확률이 우수하며 첩 신호가 도달한 시간을 정확히 구분해 낼 수 있다는 장점이 있는 반면 디지털 반도체 소자에 비해 소자의 크기가 크고 가격이 비싸다는 단점이 있다.
또한, 반도체 기술을 이용하여 송수신 장치 전체를 SoC(System on a Chip)화하기 위해서는 SAW 소자를 사용치 않고 첩 신호를 전자 회로만으로 검출하는 기술이 필요하다는 요구가 있다. 그런데, 첩 신호의 검출을 위해 디지털 방식의 전자 회로를 사용하는 경우, 매우 짧은 폭의 상호 상관 최대치(Cross-correlation Peak) 검출을 위하여 짧은 상관(Correlation) 폭의 약 1/4 정도의 샘플링(Sampling)을 하여 상호 상관 최대치를 구하여야 원활한 검출이 가능하게 된다. 그러나 이러한 정도의 빠른 샘플링 주파수를 사용하는 경우에는 그 계산량이 과도하게 되어 구현상 문제점이 생긴다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 첩 신호가 반복되는 시간 간격 차이를 변조기(Modulator) 별로 달리 변조하여 송신하고, 수신 측에서는 특정 송신기에서 사용된 반복 시간 간격 차이를 이용하여 차분 검출(Differential Detection)을 수행함으로서, 첩 신호의 특성상 수신기의 첩 신호 검출의 반복 시간 간격과 같은 시간 간격으로 변조된 송신 신호만이 첩 신호의 상관값의 최대치(Correlation Peak)로 차분 검출기에서 검출되게 하고, 반복 시간 간격이 다른 송신 신호는 최대치에서 시간 간격 차만큼 어긋난 경우가 되어 상관값이 거의 0이 되어 간섭을 피할 수 있도록 하는, 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 목적에 의하면, 디지털 통신 장치의 송신부에서, 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조(Differentially Orthogonal Modulation) 방법에 있어서, (a) 상기 송신부에서 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit) 형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하여 병렬 입력 데이터를 생성하는 단계; (b) 상기 병렬 입력 데이터를 심볼 매퍼(Symbol Mapper)로 입력하는 단계; (c) 상기 심볼 매퍼에 입력된 상기 병렬 입력 데이터를 직교 변조하여, 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성하는 단계; (d) 상기 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력하는 단계; (e) 상기 인코딩 데이터를 직렬 비트 형태로 변환하여 기저대역(Baseband) 신호를 생성하는 단계; 및 (f) 상기 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호(Chirp Signal) 형태의 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 목적에 의하면, 디지털 통신 장치의 송신부에서, 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조(Differentially Orthogonal Modulation) 장치에 있어서, 상기 송신부에서 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit)형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하여 병렬 입력 데이터를 생성하는 직렬/병렬 변환기; 상기 직렬/병렬 변환기로부터 상기 병렬 입력 데이터를 수신하고, 상기 병렬 입력 데이터를 직교 변조하여 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성하는 심볼 매퍼(Symbol Mapper); 상기 심볼 매퍼로부터 상기 변조 데이터를 수신하고, 상기 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력하는 차분 인코더; 상기 차분 인코더로부터 상기 인코딩 데이터를 수신하고, 상기 인코딩 데이터를 직렬 비트 형태로 변환하여 기저대역(Baseband) 신호를 생성하는 병렬/직렬 변환기; 및 상기 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호(Chirp Signal) 형태의 송신 신호로 생성하는 첩 신호 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도 록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호는 수학식 1로 표현되며 이를 선형 첩(Linear Chirp)이라고도 한다.
Figure 112005000422524-PAT00001
여기서,
Figure 112005000422524-PAT00002
는 첩 신호의 시작 주파수,
Figure 112005000422524-PAT00003
은 첩 신호의 존속 시간(Duration Time),
Figure 112005000422524-PAT00004
는 첩 신호의 주파수 폭(Bandwidth),
Figure 112005000422524-PAT00005
는 단위 계단 함수를 나타낸다.
이러한 첩 신호의 특징은 수학식 1에서 보는 바와 같이 신호의 시작과 끝에서 주파수가 다르며 그 사이에서 주파수가 선형적으로 바뀌어 간다는 것이다.
수학식 2는 수학식 1의 실수부(Real Part)만을 취한 식이다.
Figure 112005000422524-PAT00006
도 1은 수학식 2인 첩 신호의 실수부를 그래프로 표현한 파형이다.
도 1을 보면, 첩 신호는 낮은 주파수에서 시작하여 시간이 경과함에 따라 점차 높은 주파수로 변화해 가다가 총 주파수 변화량이
Figure 112005000422524-PAT00007
가 되는 시점에서 신호가 종료됨을 알 수 있다.
한편, 첩 신호는 신호 자체의 상호 상관(Cross-correlation) 특성이 우수하다는 장점이 있다.
도 2는 2 개의 첩 신호 간의 상관 특성을 나타낸 도면이다.
도 2에서, 2 개의 첩 신호가 동일 시점에서 일치할 때 도 2에서 상관 최대값이 나오게 되며 서로의 위치가 좌측 혹은 우측으로 어긋나면, 예를 들어 도 2의 최대값에서 2 이상 어긋나면 그 상관값은 급격히 작은 값이 되는 것을 알 수 있다.
한편, 첩 신호의 또다른 특징은 시간 축으로 길게 신호를 보냄으로서 낮은 전압으로 그 전체 에너지를 크게 할 수 있으며, 수신 측에서 상호 상관을 취하였을 때 짧고 큰 전압의 수신 신호를 만들 수 있어 신호의 도착 시점을 정확히 검출할 수 있다는 장점이 있다. 이런 첩 신호의 장점 때문에 레이더 분야에서 거리 측정에 사용되어 왔다.
본 발명에서는 이러한 첩 신호의 특징 및 첩 신호의 반복 시간 주기를 이용하여, 송신기의 변조부에서 첩 신호의 차분 부호화(Differential Encoding)를 수행하고 수신기의 복조부에서 차분 검출기(differential Detection)를 수행함으로서 용이하게 첩 신호의 검출을 할 수 있게 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치는 직렬/병렬 변환기(S/P : Serial-to-Parallel Converter)(300), 심볼 매퍼(Symbol Mapper)(302), 차분 인코더(304) 및 병렬/직렬 변환기(P/S : Serial-to-Parallel Converter)(306), 첩 신호 발생기(308) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직렬/병렬 변환기(300)는 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit) 형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하는 장치이다. 도 3을 보면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직렬/병렬 변환기(300)는 3 비트(Bit)의 데이터를 한 묶음으로 하여 후술할 심볼 매퍼(302)로 입력한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼(302)는 직렬/병렬 변환기(300)로부터 병렬 형태의 입력 데이터를 수신하고, 수신된 입력 데이터를 직교 변조하여 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성한다. 도 4를 보면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼(302)는 3 비트씩 입력되는 데이터를 도 4의 변환 방법에 따라 출력한다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼(302)에서의 직교 변조에 직교 코드는 차분적 이원 직교 함수군(Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 또는 차분적 이산 이원 직교 함수군(Discrete Differentially Bi-Orthogonal Function Set)이 될 수 있는데, 심볼 매퍼(302)에서 직교 변조에 이용되는 직교 코드 및 후술할 첩 신호의 반복 시간 간격에 따라 수신기에서의 신호 검출 여부가 결 정되는 것이다.
일반적으로 직교 함수군(Orthogonal Function Set)은 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005000422524-PAT00008
수학식 3 에서
Figure 112005000422524-PAT00009
는 기저함수(Basis Function)들이고,
Figure 112005000422524-PAT00010
는
Figure 112005000422524-PAT00011
에 대한 켤레 복소 함수(Conjugate Function)이다.
즉, 동일 기저함수 간의 곱에 대한 주기(T) 적분은 그 값이 1이 되며 다른 기저함수 간의 곱에 대한 주기 적분은 그 값이 0이 된다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분적 직교 변조에서는 수학식 4와 같은 차분적 직교 함수군을 사용한다.
Figure 112005000422524-PAT00012
수학식 4에서
Figure 112005000422524-PAT00013
는 차분적 직교 특성을 갖는 기저함수(Basis Function)이다. 수학식 4와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분적 직교 함수는 일반 직교 함수
Figure 112005000422524-PAT00014
의 곱으로 생성할 수 있다.
수학식 4의 왼쪽 식은 차분적 직교 함수 3개가 곱해진 형태이며 이것은 수학식 4의 중간의 식과 같이 일반 직교 함수 6개가 곱해진 함수와 등가이다. 6 개의 일반 직교 함수의 곱은 두 개씩의 기저함수가 각각 복소 함수 쌍(Complex Conjugate Function Pair)으로 이루어진 경우, 즉 수학식 4에서 k=i, m=j 인 경우에 전체 적분 값은 1 이 되며, 그 이외의 경우에는 모두 0 이 되도록 기저함수를 구성할 수 있다.
한편, 전술한 특성을 가지는 차분적 직교 함수군의 예로는 수학식 5의 복소 싸인 함수(Complex Sinusoidal Function)를 들 수 있다.
Figure 112005000422524-PAT00015
이상 설명한 차분적 직교 함수는 연속 시간 함수(Continuous Time Function)인 경우에 해당되는 것이며, 이산 시간 함수(Discrete Time Function)인 경우도 같은 설명이 가능하다.
이산 직교 함수군(Discrete Orthogonal Function Set)은 일반적으로 수학식 6과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112005000422524-PAT00016
수학식 6에서,
Figure 112005000422524-PAT00017
는 기저함수(Basis Function)들이며
Figure 112005000422524-PAT00018
은
Figure 112005000422524-PAT00019
에 대한 켤레 복소 함수이다.
즉, 동일 기저함수 간의 곱에 대한 주기(N)합은 그 값이 1이 되며, 다른 기저함수 간의 곱에 대한 주기 합은 그 값이 0이 된다.
여기서, 차분적 이산 직교 함수군은 수학식 7로 표현된다.
Figure 112005000422524-PAT00020
수학식 7에서
Figure 112005000422524-PAT00021
은 차분적 이산 직교 특성을 갖는 기저함수이다. 수학식 7과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분적 이산 직교 함수는 일반 이산 직교 함수
Figure 112005000422524-PAT00022
의 곱으로 생성할 수 있다.
수학식 7의 왼쪽 식은 차분적 이산 직교 함수 3 개가 곱해진 형태이며 이것은 수학식 7의 중간식과 같이 일반 이산 직교 함수 6 개가 곱해진 함수와 등가이다. 6 개의 일반 이산 직교 함수의 곱은 두 개씩의 기저함수가 각각 복소 함수쌍 (Complex Conjugate Function Pair)으로 이루어진 경우 즉, 수학식 7에서 k=i, m=j 인 경우 전체 적분 값은 1 이 되며, 그 이외의 경우는 수학식 7의 값이 모두 0 이 되도록 기저함수를 구성할 수 있다.
한편, 전술한 특성을 가지는 차분적 이산 직교 함수군의 예로는 도 5의 왈쉬 함수(Walsh Function)를 들 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분 인코더(304)는 심볼 매퍼(302)로부터 변조 데이터를 수신하고, 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력한다. 출력된 인코딩 데이터는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬/직렬 변환기(306)를 거쳐 기저대역(Baseband) 신호로 생성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호 발생기(308)는 병렬/직렬 변환기(306)로부터 수신한 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호 형태의 송신 신호로 생성한다. 여기서, 첩 신호 발생기(308)에 입력된 신호(310)는 임펄스 발생기(미도시)에서 입력된 임펄스 신호로서, 이러한 임펄스 신호가 첩 신호 발생기(308)에 입력되면 임펄스 위치마다 첩 신호(312)가 발생된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 이러한 첩 신호 발생 시간 간격에 차이를 주어 송신 신호를 구분하게 하는 것으로, 도 3 에서는 2 개의 다른 시간 간격이 교대로 반복되는 것을 보여준다.
도 3에 도시된 바와 같이, 최종 송신 신호(314)는 시간 간격 차이가 있는 첩 신호로 구성되는데, 도 3은 2 개의 다른 시간차가 교대로 반복되는 경우를 예로 든 것으로, 이 때 2 개의 첩 간격은 동일 주기를 갖게 된다.
이는 도 6을 보면 더욱 명확히 알 수 있는데, 도 6은 첩 신호간 간격이 T와 T'로 다르게 반복되는 예를 보인 것으로, 이처럼 첩 신호의 발생 간격에 시간 차이를 두어 변조하게 되면 첩 신호 발생기(308)에서 설정된 첩 신호의 반복 시간 간격에 따라 수신기에서의 신호 검출 여부가 결정되는 것이다.
한편, 도 6에서 첩 신호의 실선 부분은 첩의 위상이 양(Positive)인 경우이고 점선 부분은 첩의 위상이 음(Negative)인 경우를 나타낸다.
도 7은 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 복조 장치를 나타낸 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 복조 장치는 차분 검출기(700, 702), 선택기(704), 직렬/병렬 변환기(706) 및 심볼 디매퍼(Symbol De-Mapper)(708) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분 검출기(700, 702)는 도 3의 직교 변조기로부터 첩 신호 형태의 송신 신호를 수신하고, 수신기에 설정된 반복 시간 간격 차이를 이용하여 송신 신호를 차분 디코딩한 출력값을 생성하고, 이러한 출력값의 이동 합(Moving Sum)을 출력한다.
도 7에서, 참조번호 700의 차분 검출기는 시간 간격 차이가 T인 첩 신호를 검출하는 데 사용되는 것으로, 이 차분 검출기(700)에 시간 간격이 T인 첩 신호의 반복이 입력되는 경우에는 도 2에서처럼 상관값의 최대치가 이동 합으로 출력되어 검출되며, 시간 간격이 T가 아닌 첩 신호의 반복이 입력되는 경우에는 도 2에서 상 관값이 0에 가까운 값이 이동 합으로 출력된다.
마찬가지로, 참조번호 702의 차분 검출기는 시간 간격 차이가 T'인 첩 신호를 검출하는 데 사용되는 것으로, 이 차분 검출기(702)에 시간 간격이 T'인 첩 신호의 반복이 입력되는 경우에는 도 2에서처럼 상관값의 최대치가 이동 합으로 출력되어 검출되며, 시간 간격이 T'가 아닌 첩 신호의 반복이 입력되는 경우에는 도 2에서 상관값이 0에 가까운 값이 이동 합으로 출력된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선택기(704)는 차분 검출기(700, 702)에 의해 차분 검출된 신호들 중 이동 합이 최대치인 신호를 선택하는 것으로, 만약 차분 검출기(700, 702)에 시간 간격이 T인 첩 신호의 반복이 입력되면 참조번호 700의 차분 검출기의 출력값이 참조번호 702의 차분 검출기의 출력값보다 큰 값이 될 것이므로, 참조번호 700의 차분 검출기의 출력이 선택될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직렬/병렬 변환기(706)는 선택기(704)에서 선택된 첩 신호의 출력을 병렬 형태의 병렬 데이터로 변환하여 후술할 심볼 디매퍼(708)로 전달한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 디매퍼(708)는 직렬/병렬 변환기(706)로부터 병렬 데이터를 수신하고, 병렬 데이터에 매핑된 직교 코드를 이용하여 입력 데이터를 검출해낸다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 심볼 디매퍼(708)에서는 직렬/병렬 변환기(706)의 출력에 대해 도 4의 변환표를 역으로 적용하면 된다.
정리하자면, 첩 신호 형태의 송신 신호에 도 3의 차분적 직교 변조 장치에서 변조에 사용한 직교 코드 이외의 직교 코드로 변조된 신호가 입력된 경우, 또는 첩 신호 발생기(308)에서 첩 신호 발생에 사용한 반복 시간 간격과 다른 반복 시간 간격이 도 6의 수신기에 설정되어 있는 경우, 차분 검출기(700, 702)의 출력이 모두 0 이 되거나 매우 작은 값이 되어 검출되지 않게 된다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 이러한 특성으로 인해 서로 다른 직교 코드 또는 서로 다른 반복 시간 간격 차이를 가지는 첩 신호를 사용하는 경우, 수신 측에서 직교 코드 별로 또는 반복 시간 간격 별로 구분하여 통신 단말 간에 혼신을 방지함으로써 신호의 구분이 가능하게 된다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 형태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반복 시간 간격 차이가 서로 다른 첩 신호의 예를 든 것이다. 즉, 도 8의 (a), (b), (c) 및 (d)는 모두 짧은 간격의 서브 첩 신호(Sub-Chirp Signal)의 서로 다른 조합을 나타낸 것으로, (a)는 4 개의 서브 업 첩(Sub Up-Chirp)으로만 구성된 첩 신호를 나타낸 것이며, (b)는 4 개의 서브 다운 첩(Sub Down-Chirp)으로만 구성된 첩 신호를 나타낸 것이며, (c)와 (d)는 서브 업-다운 첩의 조합으로 구성된 비선형(Non-Linear) 첩 신호를 나타낸 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 도 8의 (a), (b), (c) 및 (d)를 비롯하여 첩 신호의 구성과는 관계 없이, 각 첩 신호 간의 반복 시간 간격 차이를 다르게 송신함으로서 첩 신호의 차분 검출 시간 간격이 송신 신호와 같은 검출기의 출력에는 최대치의 상관값이 출력되게 하고, 시간 간격이 다른 검출기의 출력에는 0의 상관값이 출력되게 하여 첩 신호의 반복 시간 간격 차이만에 의해 송신 신호간 준 직교(Quisi-Orthogonal) 특성을 가지도록 하고 있다. 즉, (a)의 업 첩만을 가지고 (b), (c) 및 (d)처럼 시간 간격을 달리 한 조합으로도 같은 직교 특성을 얻을 수 있다는 것이다. 도 8에서처럼 각각의 첩 신호의 구성과 간격을 모두 다르게 하면, 신호의 중첩 시간을 임의로 바꾸어도 신호간의 상관 계수를 최소화 할 수 있게 된다는 추가적인 이점이 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 과정을 나타낸 순서도이다.
우선, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 직렬/병렬 변환기(300)는 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit) 형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환한다(S900). 직렬/병렬 변환기(300)에서는 변환된 입력 데이터를 심볼 매퍼(302)로 입력한다(S902).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼(302)는 직렬/병렬 변환기(300)로부터 병렬 형태의 입력 데이터를 수신하고, 수신된 입력 데이터를 직교 변조하여(S904), 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성한다(S906). 여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 심볼 매퍼(302)에서의 직교 변조에 직교 코드는 차분적 이원 직교 함수군(Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 또는 차분적 이산 이원 직교 함수군(Discrete Differentially Bi-Orthogonal Function Set)이 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차분 인코더(304)는 심볼 매퍼(302)로부터 변조 데이터를 수신하고, 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여(S908) 인코딩 데이터를 출력한다(S910). 출력된 인코딩 데이터는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬/직렬 변환기(306)를 거쳐 기저대역(Baseband)신호로 생성된다(S912).
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 첩 신호 발생기(308)에서는 병렬/직렬 변환기(306)에서 생성된 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호 형태의 송신 신호로 생성하여 전송한다(S914).
이러한 송신 신호를 수신한 디지털 통신 장치의 수신부에서는, 첩 신호 발생기(308)로부터 송신된 송신 신호를 할당된 고유 반복 시간 간격 차이를 이용하여 차분 디코딩하고 변환하여 입력 데이터를 검출하게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호를 디지털 통신의 송신부 변조기(Modulator)에 사용함으로써, 수신 측에서는 SAW 소자 방식의 검출을 대신해 간단한 구조의 차분 검출을 이용한 복조기(Demodulator)로 첩 신호의 수신을 가능하게 하며, 다중 사용자가 동시에 동일 매체를 통하여 다중 송신(Multiple Access)을 하는 경우에도 서로 다른 반복 시간 간격의 첩 신호를 사용하면 수신 측에서 반복 시간 간격 별로 구분하여 역다중화(De-Multiplexing) 수신이 가능하게 된다는 효과가 있다.
또한, 반복 시간 간격이 다른 첩 신호 간의 상관값을 더 낮출 수 있도록 하기 위하여 업첩/다운첩(Up Chirp / Down Chirp) 및 하나의 첩 신호를 시간 등분한 서브첩(Sub-Chirp) 신호의 재결합 등 다양한 형태의 첩 신호를 이용함으로써 반복 시간 간격이 다른 신호 간의 분리도를 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (22)

  1. 디지털 통신 장치의 송신부에서, 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조(Differentially Orthogonal Modulation) 방법에 있어서,
    (a) 상기 송신부에서 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit) 형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하여 병렬 입력 데이터를 생성하는 단계;
    (b) 상기 병렬 입력 데이터를 심볼 매퍼(Symbol Mapper)로 입력하는 단계;
    (c) 상기 심볼 매퍼에 입력된 상기 병렬 입력 데이터를 직교 변조하여, 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성하는 단계;
    (d) 상기 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력하는 단계;
    (e) 상기 인코딩 데이터를 직렬 비트 형태로 변환하여 기저대역(Baseband) 신호를 생성하는 단계; 및
    (f) 상기 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호(Chirp Signal) 형태의 송신 신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반복 시간 간격은 상기 첩 신호의 하나 이상의 심볼 주기인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 첩 신호는 업 첩 신호(Up Chirp Signal) 또는 다운 첩 신호(Down Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 첩 신호는 하나의 첩 신호를 시간 등분한 서브 첩 신호(Sub-Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브 첩 신호는 업 첩 신호(Up Chirp Signal) 또는 다운 첩 신호(Down Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 서브 첩 신호는 임의로 재결합되어 비선형(Non-Linear) 형태인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서,
    상기 직교 변조는 차분적 이원 직교 함수군(Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 중 하나 이상 또는 차분적 이산 이원 직교 함수군(Discrete Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 중 하나 이상을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 차분적 이원 직교 함수군은 복소 싸인 함수(Complex Sinusoidal Function)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 차분적 이산 이원 직교 함수군은 왈쉬 함수(Walsh Function)인 것을 특 징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 송신 신호를 수신한 상기 디지털 통신 장치의 수신부에서는, 상기 수신부에 할당된 상기 반복 시간 간격 차이를 이용하여 상기 송신 신호를 차분 디코딩하여 이동 합을 출력하고, 출력된 상기 이동 합에 따라 상기 입력 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 직교 코드 또는 상기 반복 시간 간격 차이를 서로 달리 하여 직교 변조된 송신 신호가 혼합되어 상기 수신부에 입력된 경우에도, 상기 수신부에서는 상기 수신부에 기할당된 상기 고유 직교 코드 또는 상기 반복 시간 간격 차이를 이용하여 상기 입력 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 방법.
  12. 디지털 통신 장치의 송신부에서, 첩 신호(Chirp Signal)의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조(Differentially Orthogonal Modulation) 장치에 있어서,
    상기 송신부에서 전송하고자 하는 직렬 비트(Serial Bit)형태의 입력 데이터를 병렬 형태로 변환하여 병렬 입력 데이터를 생성하는 직렬/병렬 변환기;
    상기 직렬/병렬 변환기로부터 상기 병렬 입력 데이터를 수신하고, 상기 병렬 입력 데이터를 직교 변조하여 차분적 이원 직교 함수(Differential Bi-Orthogonal Function)로 이루어진 변조 데이터를 생성하는 심볼 매퍼(Symbol Mapper);
    상기 심볼 매퍼로부터 상기 변조 데이터를 수신하고, 상기 변조 데이터를 차분 인코딩(Differential Encoding)하여 인코딩 데이터를 출력하는 차분 인코더;
    상기 차분 인코더로부터 상기 인코딩 데이터를 수신하고, 상기 인코딩 데이터를 직렬 비트 형태로 변환하여 기저대역(Baseband) 신호를 생성하는 병렬/직렬 변환기; 및
    상기 기저대역 신호를 특정 반복 시간 간격 차이를 갖는 첩 신호(Chirp Signal) 형태의 송신 신호로 생성하는 첩 신호 발생기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반복 시간 간격은 상기 첩 신호의 하나 이상의 심볼 주기인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 첩 신호는 업 첩 신호(Up Chirp Signal) 또는 다운 첩 신호(Down Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 첩 신호는 하나의 첩 신호를 시간 등분한 서브 첩 신호(Sub-Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 서브 첩 신호는 업 첩 신호(Up Chirp Signal) 또는 다운 첩 신호(Down Chirp Signal)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 서브 첩 신호는 임의로 재결합되어 비선형(Non-Linear) 형태인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 직교 변조는 차분적 이원 직교 함수군(Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 중 하나 이상 또는 차분적 이산 이원 직교 함수군(Discrete Differentially Bi-Orthogonal Function Set) 중 하나 이상을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 차분적 이원 직교 함수군은 복소 싸인 함수(Complex Sinusoidal Function)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 차분적 이산 이원 직교 함수군은 왈쉬 함수(Walsh Function)인 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 송신 신호를 수신하는 상기 디지털 통신 장치의 수신부를 추가로 포함하되, 상기 수신부는,
    상기 송신부로부터 상기 송신 신호를 수신하고, 상기 반복 시간 간격 차이를 이용하여 상기 송신 신호를 차분 디코딩한 출력값을 생성하고 상기 출력값의 이동 합(Moving Sum)을 생성하는 차분 검출기; 및
    상기 차분 검출기에서 생성된 상기 이동 합이 최대치인 신호를 선택하여 출력하는 선택기;
    상기 선택기에서 선택된 신호에 매핑된 직교 코드를 이용하여 상기 입력 데이터를 검출하는 심볼 디매퍼(Symbol De-Mapper)
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 직교 코드 또는 상기 반복 시간 간격 차이를 서로 달리 하여 직교 변조된 송신 신호가 혼합되어 상기 수신부에 입력된 경우에도, 상기 수신부에서는 상기 수신부에 기할당된 상기 고유 직교 코드 또는 상기 반복 시간 간격 차이를 이용하여 상기 입력 데이터를 검출하는 것을 특징으로 하는 디지털 통신 장치의 송신부에서 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교 변조 장치.
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