KR20080107114A - Wireless impulse transmitter, wireless impulse receiver and transmission method in uwb-ir system - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 임펄스 라디오 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an ultra-wideband impulse radio system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 비트에 대응하는 단일 펄스 열의 형태를 보인 도면이다.2 is a diagram illustrating a form of a single pulse string corresponding to information bits according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 임펄스 라디오 시스템과 단일 형상, 단일 안테나 적용 시스템 간의 BER 성능 비교도이다.3 is a comparison of BER performance between an ultra-wideband impulse radio system and a single shape, single antenna application system according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 초광대역 임펄스 라디오(UWB-IR) 시스템에 관한 것으로, 특히, 공간-형상 다이버시티 코딩 기법을 이용하는 무선 임펄스 송신기, 이를 수신하는 수신기 및 무선 임펄스 송신 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 다중 경로 페이딩 환경에서 종래의 단일형상 펄스 및 단일 안테나를 이용한 기법과의 성능을 비교 분석하여 다중 형상 펄스 및 다중안테나를 이용한 코딩기법이 성능에 미치는 영향 을 정량적으로 입증하여 그 지표를 제공한다.The present invention relates to an ultra-wideband impulse radio (UWB-IR) system, and more particularly, to a wireless impulse transmitter using a space-shaped diversity coding technique, a receiver for receiving the same, and a method for transmitting a wireless impulse. The present invention compares and analyzes the performance of the conventional single-shape pulse and single-antenna technique in a multipath fading environment to quantitatively prove the effect of the coding technique using the multi-shape pulse and multi-antenna on the performance. to provide.
초광대역(UWB)는 미 국방성에서 군사용 무선통신기술로 사용되다가 미국 통신 주파수 관할 기관인 연방통신위원회(FCC)가 민간 기업에 개방하면서부터 관심을 갖게 되는 기술로서 무선통신, 네트워킹, 레이더, 이미지 및 위치 기반 시스템과 같은 저전력 응용 시스템에 적용 가능한 유력한 무선기법 중 하나이다.Ultra-wideband (UWB) is a technology used by the US Department of Defense as a military radiocommunication technology that has been of interest since the Federal Communications Commission (FCC), a US communications frequency authority, opened to private companies. It is one of the leading radio techniques that can be applied to low power application system such as the base system.
초광대역 임펄스 라디오 (UWB-IR)의 통신방식은 수 nS에서 수십 pS 정도의 펄스폭을 가지는 극히 짧은 임펄스 열을 방출하는 기법으로서 방출된 신호의 에너지가 저주파로부터 수 GHz까지 광범위하게 존재하게 된다. 보다 구체적으로, UWB는 3.1∼10.6㎓대의 주파수 대역을 사용하면서 10m∼1㎞의 전송거리를 보장하며, 이러한 짧은 펄스의 사용으로 인하여 다중 경로 페이딩에도 매우 강한 특징을 보이며, 송신할 신호를 변조파에 실어서 이를 상향 변조한 후 증폭하여 전송하는 기존의 통신기술과는 달리, 기저 대역 신호를 임펄스 열로 변조하여 바로 전송하기 때문에 시스템을 간단하고도 저렴하게 구성할 수 있다.Ultra-Wide Impulse Radio (UWB-IR) is a technique that emits extremely short impulse heat with a pulse width of several nS to several tens of pS, and the energy of the emitted signal is wide ranging from low frequency to several GHz. More specifically, UWB guarantees a transmission distance of 10m to 1km while using a frequency band of 3.1 to 10.6 GHz, and is very strong even in multipath fading due to the use of such short pulses, and modulates a signal to be transmitted. Unlike the existing communication technology that modulates and amplifies and transmits the uplink signal, the baseband signal is directly modulated by an impulse string to be directly transmitted, thereby making the system simple and inexpensive.
기존의 UWB-IR의 통신방식은 정보비트들을 임펄스 열로 만들어 전송하는 방식으로, 정보 비트를 전송하기 위해서 이를 반복되는 미리 지정된 코드로 변환하여 칩(CHIP)으로 형성한 후, 이를 펄스 열로 변환한다. 펄스 열로 변환시에 원래의 위치에서 델타만큼 이동시킨 펄스위치변조(PPM) 방식을 사용하여 비트 0과 비트 1을 구분하여 전송하게 된다.In the conventional UWB-IR communication method, information bits are made into an impulse string and transmitted. In order to transmit the information bits, the UWB-IR is converted into a predetermined code that is repeated and formed into a chip, and then converted into a pulse string. When converting to pulse train,
상기와 같은 단일형상 펄스와 PPM 방식을 이용한 종래의 통신방식 이외에도 공개된 다른 기존 선행 기술로는 대한민국 공개특허공보 10-2003-0011600으로 공개 된 "무선 임펄스 송신기, 수신기 및 방법"에 개시되어 있다. "무선 임펄스 송신기, 수신기 및 방법"은 복수의 펼스 형상을 이용하여 보내려는 정보비트에 대응하는 펄스 형태를 선택 전송하여 비트 0과 비트 1을 구분하여 전송하게 된다.Other conventional prior art disclosed in addition to the conventional communication method using the single-shaped pulse and PPM method as described above is disclosed in the "wireless impulse transmitter, receiver and method" published in Republic of Korea Patent Publication No. 10-2003-0011600. The "wireless impulse transmitter, receiver, and method" selects and transmits a pulse type corresponding to an information bit to be sent using a plurality of pull shapes to transmit
최근에는, 다중안테나를 이용한 코딩기법을 UWB-IR에 적용하여 공간 다이버시티 이득을 얻어 전송 성능을 향상 시키고자 하는 연구들이 진행되어 오고 있다. 그러나 상기와 같은 다중안테나를 이용한 코딩기법은 단일형상 펄스만을 이용하여 공간 다이버시티 이득을 얻는 한계를 가지고 있다.Recently, researches have been made to improve transmission performance by applying a multi-antenna coding technique to UWB-IR to obtain a spatial diversity gain. However, the coding technique using the multi-antenna as described above has a limitation of obtaining a spatial diversity gain using only a single shape pulse.
또한 종래의 다중안테나를 이용한 코딩기법에서 공간 다이버시티 이득을 얻기 위해서는 연속된 2개 이상의 펄스 열이 전송되는 동안의 무선 채널환경은 변하지 않아야 한다는 시-불변성 제약조건이 존재하여 고밀도 다중경로 페이딩 환경에서의 연속된 펄스 열에 대한 무선 채널이 변할 경우에 시스템의 성능을 크게 저하시키는 결과를 초래하게 되는 문제점을 갖는다.In addition, in order to obtain spatial diversity gain in the conventional multi-antenna coding technique, there is a time-invariant constraint that the radio channel environment must not be changed while transmitting two or more consecutive pulse trains. Changing the wireless channel for successive pulse trains of H has a problem that results in a significant degradation of the performance of the system.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하고 사용자의 요구에 부응하기 위한 것으로, 복수개의 다중 직교 초광대역 펄스의 상호 직교 특성에 따른 형상 다이버시티 및 다중안테나의 공간 다이버시티를 이용한 공간-형상 다이버시티 코딩 기법을 시간축 상의 연속된 펄스열에 적용하지 않고 단일 펄스 열에 적용함으로서 공간 다이버시티 이득을 무선 채널의 시-불변성 조건없이도 항상 얻을 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the conventional problems and to meet the needs of the user, a space-shaped diversity coding technique using the shape diversity and the spatial diversity of multiple antennas according to the mutual orthogonal characteristics of a plurality of orthogonal ultra-wideband pulses Is applied to a single pulse train rather than to a continuous pulse train on the time axis, so that the spatial diversity gain can always be obtained without time-invariant conditions of the radio channel.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 특징에 따르면, 본 발명은 초광대역 임펄스 라디오 시스템에서의 무선 임펄스 송신기를 제공한다. 이 무선 임펄스 송신기는, 데이터를 저장하는 데이터부; 하나의 데이터에 대응하여 설정된 제1 단일 펄스 열을 PPM하여 상기 데이터의 정보 비트-0 또는 1-를 표현하며, 상기 PPM된 제1 단일 펄스 열에 대하여 공간-형상 다이버시티 코딩하여 출력하는 공간-형상 코딩부; 및 제1 안테나와 제2 안테나를 통해 상기 공간-형상 다이버시티 코딩된 신호를송출하는 다중 송신 안테나부를 포함하되, 상기 공간-형상 다이버시티 코딩은 상기 PPM된 제1 단일 펄스 열의 제1 단위 펄스 형상과 상기 제1 단위 펄스 형상에 직교하는 제2 단위 펄스 형상에 대한 서로 다른 조합을 상기 제1 및 제2 안테나에 제공한다.According to a feature for achieving the above technical problem, the present invention provides a wireless impulse transmitter in an ultra-wideband impulse radio system. The wireless impulse transmitter includes a data unit for storing data; Spatial-shape to output information bit-0 or 1- of the data by PPM of the first single pulse train set corresponding to one data, and to perform spatial-shape diversity coding on the first PPM trained pulse stream Coding unit; And a multiple transmit antenna unit configured to transmit the space-shaped diversity coded signal through a first antenna and a second antenna, wherein the space-shaped diversity coding comprises: a first unit pulse shape of the PPM first single pulse train; And different combinations of a second unit pulse shape orthogonal to the first unit pulse shape and provided to the first and second antennas.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 특징에 따르면, 본 발명은 초광대역 임펄스 라디오 시스템의 무선 임펄스 수신기를 제공한다. 이 무선 임펄스 수신기는, PPM된 제1 단일 펄스 열의 제1 단위 펄스 형상과 상기 제1 단위 펄스 형상에 직교하는 제2 단위 펄스 형상에 대한 제1 및 제2 조합을 제1 경로 채널과 제2 경로 채널을 통해 수신하는 수신 안테나; 상기 PPM에 의한 제1 및 제2 위치를 고려하여, 상기 수신 안테나에 수신된 상기 제1 조합 및 제2 조합 중 상기 제1 위치에서 포착되는 제1 및 제2 단위 펄스 형상을 각각 추출하기 위한 제1 및 제2 정합필터와, 상기 제2 위치에서 포착되는 제1 및 제2 단위 펄스 형상을 각각 추출하기 위한 제3 및 제4 정합필터를 포함하는 정합 필터부; 상기 제1 및 제2 정합필터의 출력으로 구성된 벡터를 검출하는 제1 생성기와, 상기 제3 및 제4 정합필터의 출력으로 구성된 벡터를 검출하는 제2 생성기를 포함하는 벡터 생성기; 및 상기 제1 및 제2 생 성기의 출력 벡터를 곱하여 가장 큰 출력 전력을 가지는 위치 정보를 검출하여 데이터 트레인을 생성하는 검출기를 포함한다.According to another feature for achieving the above technical problem, the present invention provides a wireless impulse receiver of an ultra-wideband impulse radio system. The wireless impulse receiver comprises a first path channel and a second path by combining first and second combinations of a first unit pulse shape of a first PPM pulsed sequence and a second unit pulse shape orthogonal to the first unit pulse shape. A receiving antenna receiving over a channel; The first and second unit pulse shapes captured at the first position among the first and second combinations received by the reception antenna in consideration of the first and second positions by the PPM; A matched filter unit including first and second matched filters and third and fourth matched filters for extracting first and second unit pulse shapes captured at the second position, respectively; A vector generator comprising a first generator for detecting a vector configured with the outputs of the first and second matched filters, and a second generator for detecting a vector configured with the outputs of the third and fourth matched filters; And a detector for generating a data train by detecting the position information having the largest output power by multiplying the output vectors of the first and second generators.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 특징에 따르면, 본 발명은 초광대역 임펄스 라디오 시스템에서의 무선 임펄스 송신 방법을 제공한다. 이 무선 임펄스 송신 방법은, 하나의 데이터에 대응하여 설정된 제1 단일 펄스 열을 생성하는 단계; 상기 제1 단일 펄스 열을 PPM하여 상기 데이터의 정보 비트-0 또는 1-를 표현하는 단계; 상기 PPM된 제1 단일 펄스 열의 각 단위 펄스 형상에 대하여 공간-형상 다이버시티 코딩하여 출력하는 단계; 제1 안테나를 통해 상기 공간-형상 다이버시티 코딩된 제1 조합을 송출하고, 제2 안테나를 통해 상기 공간-형상 다이버시티 코딩된 제2 조합을 송출하는 단계를 포함하되, 상기 공간-형상 다이버시티 코딩은 상기 제1 단일 펄스의 제1 단위 펄스 형상과 상기 제1 단위 펄스 형상에 직교하는 제2 단위 펄스 형상을 조합하여 서로 다른 상기 제1 및 제2 조합 생성한다.According to another feature for achieving the above technical problem, the present invention provides a method for transmitting a wireless impulse in an ultra-wideband impulse radio system. The wireless impulse transmission method includes the steps of: generating a first single pulse string set corresponding to one data; PPM said first single pulse train to represent information bits-0 or 1-of said data; Performing spatial-shape diversity coding on each unit pulse shape of the PPM-first single pulse train and outputting the same; Transmitting the space-shaped diversity coded first combination via a first antenna and transmitting the space-shaped diversity coded second combination via a second antenna, wherein the space-shaped diversity is transmitted. Coding generates the first and second combinations different from each other by combining the first unit pulse shape of the first single pulse and the second unit pulse shape orthogonal to the first unit pulse shape.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise. In addition, the terms “… unit”, “… unit”, “module”, “block”, etc. described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware or software or a combination of hardware and software. It can be implemented as.
이제 본 발명의 실시예에 따른 초광대역 임펄스 라디오 시스템에서 무선 임펄스 송신기, 수신기 및 송신 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a wireless impulse transmitter, a receiver, and a transmission method in an ultra-wideband impulse radio system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 임펄스 라디오 시스템의 블록 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 초광대역 임펄스 라디오 시스템은 송신단(10)과 수신단(20)으로 구성된다.1 is a block diagram of an ultra-wideband impulse radio system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an ultra-wideband impulse radio system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
송신단(10)은 데이터부(110), 공간-형상 코딩부(120)와, 다중 송신 안테나부(130)를 포함하고, 수신단은(20)은 정합필터부(140), 벡터 생성기(150)와, 검출기(160)를 포함한다.The
데이터부(110)는 전송하고자 하는 데이터를 저장하고 입력 순서대로 데이터를 출력한다.The
공간-형상 코딩부(120)는 데이터부(110)에서 출력하는 데이터를 공간-형상 다이버시티 코드(표 1 참조)로 만들어 각 송신 안테나로 출력하며, 이때 공간-형상 다이버시티 코드는 공간-형상 코딩, PPM(Pulse Position Modulation) 및 공간-형상 다이버시티 코딩에 의해 생성된다.The space-
공간-형상 코딩은 입력되는 각 데이터를 설정된 단일 펄스 열로 변환한다. 여 기서, 단일 펄스 열은 복수개(Ns)의 단위 펄스 형상으로 이루어져 하나의 정보 비트에 대한 심볼이 된다. Spatial-shaped coding transforms each incoming data into a single set of pulse trains. Here, a single pulse train is composed of a plurality of unit pulse shapes (Ns) to become a symbol for one information bit.
PPM은 전송할 데이터의 정보 비트값(예; 0 또는1)에 따라 단일 펄스 열을 그대로 두거나 지연값만큼 지연시킨다. 일 예로, PPM은 정보 비트가 1이면 단일 펄스 열을 지연이 없도록 하고, 정보 비트가 0이면 설정 지연값만큼 단일 펄스 열을 지연한다. 다른 예로, PPM은 정보 비트가 1이면 지연값만큼 지연시키고, 정보 비트가 0이면 지연이 없도록 할 수 있다. 결국, PPM은 설정조건에 따라 정보 비트값에 따른 지연 여부를 결정한다.The PPM either leaves the single pulse string as it is or delays it by a delay value, depending on the information bit value (
이러한 공간-형상 코딩과 PPM에 의해 생성된 i번째 정보 비트에 대한 임펄스 열의 송신신호()는 다음의 수학식 1로 나타내어진다.The transmission signal of the impulse string for the i th information bit generated by this space-shape coding and PPM ( Is represented by the following equation.
상기에서 는 복수의 상호 직교 펄스 형상이며, 예컨데, 상호 직교 펄스 형상이 2개인 경우에 a = {0, 1}이 된다. 는 송신전력이며, 는 프레임간의 간격이고, 는 1개의 정보 비트를 나타내는 단일 펄스 열 상에서 펄스의 개수이다. Δ는 PPM 방식에서의 위치변환 값으로, 예로 들어 지연값이 ε이면, 이다. j는 해당 번째 프레임이다.From above Are a plurality of mutually orthogonal pulse shapes, for example, a = {0, 1} when there are two mutually orthogonal pulse shapes. Is the transmit power, Is the interval between frames, Is the number of pulses on a single pulse train representing one information bit. Δ is a position conversion value in the PPM method, for example, if the delay value is ε, to be. j is the corresponding frame.
수학식 1에 의해 생성된 단일 펄스 열의 일 예를 도 2를 참조로 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 비트에 대응하는 단일 펄스 열의 형태를 보인 도면으로, 전송되는 정보 비트가 {1, 1, 0}이라고 가정하였다. 그리고 도 2에서는 단위 펄스 열이 8개의 임펄스 즉, 8개의 단위 펄스 형상으로 이루어진 경우를 일 예로 도시하였다.An example of a single pulse train generated by
도 2에 도시된 바와 같이, 정보 비트 {1, 1, 0} 중 첫 번째 정보 비트 1은 단위 펄스 열()로 공간-형상 코딩되고 Tsym0에서 시간지연이 없이 전송된다. 그리고 두 번째 정보비트 1은 첫 번째 정보 비트와 동일한 단일 펄스 열()로 공간-형상 코딩되고 Tsym1에서 시간지연이 없이 로 전송된다. 마지막으로, 세 번째 정보 비트 0은 첫 번째 정보 비트와 동일한 단일 펄스 열()로 공간-형상 코딩되고 Tsym2에서 지연값(ε)만큼 지연된 위치인 Tsym2+ε에서 로 전송된다.As shown in FIG. 2, the
한편, 공간-형상 코딩부(120)는 공간-형상 코딩되고 PPM 변조된 정보 비트를 다중 송신 안테나부(130)에 제공할 때, 2개 이상의 안테나의 공간 다이버시티를 확보하기 위하여 공간-형상 다이버시티 코딩 기법을 이용한다. 이때 공간-형상 다이버시티 코딩 기법은 단일 펄스 열을 이용하여 공간-형상 코드를 만든다.Meanwhile, when the space-
공간-형상 다이버시티 코딩 기법에 의해 나타나는 결과물인 공간-형상 코드는 다음의 표 1과 같다. The space-shape code, which is a result of the space-shape diversity coding scheme, is shown in Table 1 below.
상기 표 1은 송신 안테나가 2개인 경우에 대한 것으로, 일반화의 오류를 범하지 않고, i번째 정보비트의 값을 1 이라고 할 때(도 2의 경우에 대응시킴), 임펄스 열의 j번째 프레임에 적용된 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 나타낸다. 표 1에서 형상 0(shape 0)과 형상 1(shape 1)은 단위 펄스 형상( )에 대하여 수학식 1의 a가 2인 경우에 생성되는 상호 직교하는 단위 펄스 형상이다. 표 1에서 알 수 있듯이 공간-형상 다이버시티 코딩기법은 단일 펄스 열에 적용될 수 있음을 알 수 있다.Table 1 is for the case of two transmitting antennas, when the value of the i-th information bit is 1 (corresponding to the case of FIG. 2) without committing an error of generalization, it is applied to the j-th frame of the impulse string. Space-shape diversity coding technique is shown. In Table 1,
다중 송신 안테나부(130)는 적어도 2 이상의 송신 안테나(ant1, ant2)를 가지며, 공간-형상 코딩부(120)에서 출력하는 표 1과 같은 공간-형상 코드를 송신한다.The multiplex
이때 송신 안테나가 2개인 경우에, 각각의 안테나(atnt1, ant2)를 통하여 송신되는 신호는 다음의 수학식 2로 나타내어진다. In this case, when there are two transmitting antennas, a signal transmitted through each of the antennas atnt1 and ant2 is represented by the following equation.
상기에서 는 제1 안테나(ant1)를 통해 송신된 신호이고, 는 제2 안테나(ant2)를 통해 송신된 신호를 나타낸다. 여기서, 수학식 2로 나타낸 제1 및 제2 안테나(ant1, ant2)에서 송신된 신호는 동일한 송신전력 조건하에서 단일 펄스 형상 및 단일 안테나 시스템과의 성능을 비교 하기 위해 각 안테나에서의 송신전력을 1/2로 고려하였다.From above Is a signal transmitted through the first antenna ant1, Denotes a signal transmitted through the second antenna ant2. Here, the signals transmitted from the first and second antennas ant1 and ant2 represented by
이렇게 다중 송신 안테나부(130)에서 송신되는 신호는 수신단(20)의 정합필터(140)에 연결된 안테나에 수신된다. 이때 제1 및 제2 안테나(ant1, ant2)에서 정합 필터부(140)로 수신되는 신호는 각각 상호 독립적인 채널, 및 를 거쳐 정합 필터부(140)에 연결된 수신 안테나에서 수신된다.The signal transmitted from the multiplex
여기서, i번째 정보 비트이고 수신되는 신호가 임펄스 열의 j번째 프레임라고 하며, 정합 필터부(140)의 안테나에 수신되는 신호를 X(t;i;j)라고 하면, X(t;i;j)는 다음의 수학식 3으로 나타내어진다. Here, if the i-th information bit and the received signal is called the j-th frame of the impulse string, and the signal received by the antenna of the matched
상기에서 는 AWGN(Additive White Gaussian Noise; 백색 가우시안 잡음) 채널을 나타내며, 상호 독립적인 다중경로채널, 및 은 수학식 4에 관련된다.From above Represents an Additive White Gaussian Noise (AWGN) channel, a multipath channel independent of each other, And Is related to equation (4).
상기에서 은 분해 가능한 다중 경로의 수를, 는 디락델타(Dirac Delta) 함수를, 는 다중 경로 페이딩 계수를 나타낸다.From above Is the number of decomposable multipaths, Is the Dirac Delta function, Denotes the multipath fading coefficient.
이렇게 안테나에 수신된 신호에 대해서 정합 필터부(140)는 다중 송신 안테나부(130)의 각 안테나(ant1, ant2)에서 송신하는 신호에서 각각의 다중 직교 펼스 형상을 포착한다. 이를 위해 정합 필터부(140)는 2N개의 정합필터로 구성되는데, 상기 N은 2 이상의 송신 안테나를 통해 전송되는 직교 펄스 형상의 수(수학식 1의 a에 해당됨)이다. 이하에서는 정합 필터부(140)를 표 1에 대응되도록 2개의 직교 펄스 형상(Ptx0(t), Ptx1(t))에 따른 정보비트 1과 0을 추출하는 4개의 정합필터(141 내지 144)로 이루어져 있다고 하고 설명한다.The matched
따라서, 정합 필터부(140)의 각 정합필터(141 내지 144)는 임펄스 열의 j번째 프레임에 대한 수신 신호(X(t;j)에 대하여 2개의 직교 단위 펄스를 구분하고, 0과 1의 정보 비트를 구분하여 추출한다.Accordingly, the matched
즉, i번째 정보 비트에 대한 j번째 프레임의 수신신호인 X(t)에 대하여, 제1 정합필터(141)는 정보 비트 1에 해당하는 제1 단위 펄스 형상(Ptx0(t))의 수신부에서의 제1 단위 펄스 형상(Prx0(t))을 추출하기 위하여 Prx0(t)로 구성되고, 제2 정합필터(142)는 정보 비트 1에 해당하는 제2 단위 펄스 형상(Ptx1(t))의 수신부에서 의 제2 단위 펄스 형상(Prx1(t))을 추출하기 위하여 Prx1(t)로 구성된다. 그리고 제3 정합필터(143)는 정보비트 0에 해당하는 제1 단위 펄스 형상(Ptx0(t-ε))을 추출하기 위하여 Prx0(t-ε)로 구성되고, 제4 정합필터(144)는 정보 비트 0에 해당하는 제2 단위 펄스 형상(Ptx1(t-ε))를 추출하기 위하여 Prx1(t-ε)로 구성된다.That is, with respect to X (t), which is a received signal of the j-th frame for the i-th information bit, the first matched
이렇게 정합필터부(140)의 각 정합필터(141 내지 144)에서 출력되는 신호는 벡터 생성기(150)에 수신되는데, 정보 비트에 따라 정합필터(141, 142)에서 출력되는 신호는 벡터 생성기(150)의 제1 생성기(151)에 입력되고, 정합필터(143, 144)에서 출력되는 신호는 벡터 생성기(150)의 제2 생성기(152)에 입력된다.The signals output from the matched
제1 및 제2 생성기(151, 152)는 정합필터(141 내지 144)를 사용하여 수신된i번째 정보비트에 대한 임펄스 열의 j번째 프레임을 벡터형태로 검출하게 되는데, 이때 검출되는 벡터 형태(Y(t;i;j))는 다음의 수학식 5로 나타내어진다. The first and
여기서 제1 생성기(151)에 검출되는 벡터 형태는 Y(t:i;j)이고, 제2 생성기(152)에서 검출되는 벡터 형태는 Y( t-ε; i;j)이다.The vector shape detected by the
상기에서 는 수신단에서의 펄스 형상을, 는 정규화된 자 기상관 함수(Normalized Autocorrelation)를, 는 필터를 통과한 노이즈를 나타낸다.From above Is the pulse shape at the receiving end, Is the normalized autocorrelation function, Denotes the noise passing through the filter.
그리고 Δ는 정보 비트가 1이면 0이 되고, 정보 비트가 0이면 지연값인 ε이 된다. 그러므로, i번째 정보비트에 대한 임펄스 열의 j번째 프레임에 대하여 제1 생성기(151)의 벡터 형태는 Y(t)로 표현되고, 제2 생성기(152)의 벡터 형태는 Y(t-ε)로 표현된다.Δ becomes 0 when the information bit is 1, and ε is a delay value when the information bit is 0. Therefore, for the j th frame of the impulse string for the i th information bit, the vector form of the
제1 및 제2 생성기(151, 152)는 각각의 벡터 형태를 생성하면, 이를 검출기(160)에 제공한다.The first and
검출기(160)는 수학식 5에 표현된 바와 같이 생성(또는 검출)된 벡터형태의 임펄스 열의 j번째 프레임을 이용하여 수학식 6과 같은 스퀘어드 유클리디언 놈(Squared Euclidean norm) 방식의 넌코히어런트(Noncoherent) 복호화 기법으로 데이터를 복원 즉, 데이터 트레인을 생성한다.The
상기에서 이며, 상기의 수학식 6은 이하의 등식으로 풀이된다.From above
상기에서 이다.From above to be.
이상과 같은 수학식 6은 위치변환 Δ의 값이 각각 0 또는ε일 경우 가장 큰 의 값이 생성되는 Δ 값을 검출한다. 그러므로, 검출기(160)는 i번째 정보 비트가 1이면 Δ=0 에 단위 펄스 형상이 나타나게 되므로 Δ의 값이 0일 때가 Δ의 값이 ε일 경우보다 큰 값을 생성하게 되고, 이로써 정보 비트 1을 복원할 수 있게 된다. 여기서 i 번째 정보 비트가 0이면 반대로 Δ의 값이 ε일 경우 상대적으로 큰 값을 생성하게 되고, 이로써 정보 비트 0을 복원할 수 있게 된다.
전술한 본 발명의 실시 예에 따른 설명을 뒷받침하는 도 3이 도시되어 있다. 도 3은 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 2개의 송신안테나와 1개의 수신 안테나를 갖춘 시스템에 적용한 경우의 BER(Bit Error Rate) 성능을 단일형상, 단일 안테나를 갖춘 시스템의 BER 성능과 비교하여 도시하고 있다.3 is shown to support the description of the above-described embodiment of the present invention. FIG. 3 shows the Bit Error Rate (BER) performance when the spatial-shape diversity coding technique is applied to a system having two transmit antennas and one receive antenna compared to the BER performance of a system having a single shape and single antenna. FIG. Doing.
도 3에 도시된 바와 같이 Eb/No(비트당 에너지대 잡음비)을 고정할 경우에, 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 적용한 시스템은 단일형상, 단일 안테나 시스템에 비해 에러 발생율을 상당히 감소시킬 수 있다. 한편, 목표 BER이 고정되었을 경우에는 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 적용한 시스템은 단일 안테나 시스템에 비해 낮은 Eb/No으로도 목표 BER을 만족 시킬 수 있게 된다. 따라서, 목표 BER과 Eb/No을 고정할 경우 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 적용함으로 얻어지는 송신전력 이득으로 시스템의 커버리지를 향상시킬 수 있다. In the case of fixing Eb / No (energy-to-noise ratio) as shown in FIG. 3, the system using the space-shape diversity coding technique can significantly reduce the error occurrence rate compared to a single-shape, single-antenna system. . On the other hand, when the target BER is fixed, the system using the space-shape diversity coding technique can satisfy the target BER even with low Eb / No compared to a single antenna system. Therefore, when the target BER and the Eb / No are fixed, the coverage of the system can be improved by the transmission power gain obtained by applying the space-shaped diversity coding technique.
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.Embodiments of the present invention are not implemented only through the above-described apparatus and / or method, but may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiments of the present invention, a recording medium on which the program is recorded, and the like. Such implementations may be readily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
본 발명의 실시 예에 따르면, 본 발명은 공간-형상 다이버시티 코딩기법을 이용한 전송을 통하여 전송 성능을 향상시킨다.According to an embodiment of the present invention, the present invention improves transmission performance through transmission using a space-shaped diversity coding technique.
또한 본 발명은 공간-형상 다이버시티 코딩 기법을 시간축 상의 연속된 펄스 열에 적용하지 않고 단일 펄스 열에 적용하여 공간 다이버시티 이득을 무선 채널의 시-불변성 조건없이도 항상 얻을 수 있게 한다.In addition, the present invention applies a space-shaped diversity coding technique to a single pulse train rather than to a continuous pulse train on the time axis, so that the spatial diversity gain can always be obtained without time-invariant conditions of the wireless channel.
Claims (10)
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KR1020070055025A KR100873428B1 (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | wireless impulse transmitter, wireless impulse receiver and transmission method in UWB-IR system |
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