KR20090005181A - 초-광대역 전송을 위한 펄스 생성 장치 및 방법 - Google Patents

초-광대역 전송을 위한 펄스 생성 장치 및 방법

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KR20090005181A
KR20090005181A KR1020087027895A KR20087027895A KR20090005181A KR 20090005181 A KR20090005181 A KR 20090005181A KR 1020087027895 A KR1020087027895 A KR 1020087027895A KR 20087027895 A KR20087027895 A KR 20087027895A KR 20090005181 A KR20090005181 A KR 20090005181A
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KR1020087027895A
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데이비드 조나단 줄리안
종 리
아말 에크발
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콸콤 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 초-광대역 전송에서 펄스들을 생성하기 위한 방법들 및 장치들을 포함하는 양상들에 관한 것이다. 예를 들면, 일부 양상들은 적어도 하나의 펄스를 포함하는 신호를 제공하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제 1 신호를 생성하는 단계, 상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계 및 상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하는 단계를 포함한다. 다른 양상들은 펄스들을 생성하기 위한 장치 및 디바이스들을 포함한다.

Description

초-광대역 전송을 위한 펄스 생성 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF PULSE GENERATION FOR ULTRA-WIDEBAND TRANSMISSION}
관련된 출원들의 상호 참조
35 U.S.C. §119에서 우선권의 청구
본 특허 출원은 2006년 4월 14일에 제출된 "UWB 전송을 위한 낮은 전력 낮은 복잡도의 펄스 생성"이라는 명칭의 미국 임시 특허 출원 제 60/792,028에 우선권을 청구하며, 본 출원의 양수인에게 양수되고 본 명세서 내에서 참조로서 통합된다.
기술 분야
본 출원은 일반적으로 통신에 관한 것이며, 특히 초-광대역 통신에 관한 것이다.
초-광대역(UWB) 기술은 디바이스들 사이에서 무선 통신들을 가능하게 한다. UWB 기술은 예컨대, 개인 지역 네트워크("PAN") 또는 인체 네트워크("BAN")와 같은 무선 통신 네트워크들과 연관된 다양한 애플리케이션들을 위해 사용될 수 있다. 광대역 신호들을 생성하는 다수의 방법들은 매우 복잡할 수 있거나, 너무 많은 전력을 사용할 수 있거나, 일부 애플리케이션들에 적합하지 않을 수 있다. 따라서, UWB 애플리케이션들에서 사용하기에 적합한 신호들을 생성하기 위한 대안적인 방법 들 및 장치들에 대한 요구가 발생한다.
본 개시물의 예시적인 양상들의 요약은 하기와 같다. 편리함을 위해, 본 개시물의 일 또는 그 이상의 양상들은 본 명세서에서 간단하게 "일부 양상들"로서 참조될 수 있다.
본 발명의 시스템, 방법 및 디바이스들은 각각 몇몇 양상들을 가지며, 상기 양상들 중 어느 것도 바람직한 특성들에 대하여 책임이 있는 것은 아니다. 하기의 청구항들에 의해 표현되는 것과 같이 본 발명의 사상을 제한하지 않고, 더 현저한 특징들이 간략하게 논의될 것이다. 상기 논의를 고려하고, 특히 "실시예" 부분을 읽은 후에, 예컨대, UWB 시스템에서 사용하기 위한 낮은 전력, 낮은 복잡도의 펄스 생성기를 포함하는 본 발명의 특징들이 장점들을 제공하는 방식을 이해할 것이다.
일부 양상들은 적어도 하나의 펄스를 포함하는 신호를 제공하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제 1 신호를 생성하는 단계, 상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계 및 상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하는 단계를 포함한다. 다른 양상들은 펄스들을 생성하기 위한 장치 및 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 일부 양상들은 펄스들을 생성하기 위한 상기 방법들 및 장치들을 사용하도록 구성된 헤드셋들, 시계들, 의학용 디바이스들과 같은 디바이스들을 포함한다.
도 1은 무선 접속된 디바이스들의 예시적인 네트워크를 설명하는 블럭 다이 어그램이다.
도 2는 도 1에 도시된 것과 같은 무선 디바이스의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
도 3은 도 2에 도시된 것과 같은 디바이스의 일 예의 전송/수신 듀티 사이클(duty cycle)을 설명하는 타임 라인(timeline)이다.
도 4는 도 2에 도시된 것과 같은 디바이스의 송신기를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
도 5는 도 4에 도시된 것과 같은 펄스 생성기의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
도 6은 도 5의 펄스 생성기의 중간 및 출력 신호들의 도식적인 설명이다.
도 7은 도 4에 도시된 것과 같은 송신기에서의 변조의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
도 8은 도 4에 도시된 것과 같은 송신기에서의 변조의 또 다른 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
도 9는 도 5의 펄스 생성기에서와 같이 펄스들을 생성하는 방법의 일 예를 설명하는 흐름도이다.
도 10은 도 5의 펄스 생성기에서와 같이 펄스들을 생성하는 방법의 일 예를 상세하게 설명하는 흐름도이다.
도 11은 펄스 생성기를 포함하는 디바이스의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다.
하기의 세부적인 설명은 본 발명의 특정 양상들에 관한 것이다. 그러나, 본 발명은 청구항들에 의해 정의되고 보호되는 것과 같이 다수의 서로 다른 방식들로 구현될 수 있다. 상기 양상들이 본 명세서 내에서 광범위한 형태로 구현될 수 있고, 본 명세서에 개시된 임의의 특정 구조, 기능 또는 이들 모두가 거의 대표적인 것으로 인식되어야 한다. 본 명세서 내의 기술들에 기초하여, 당업자는 본 명세서 내에 개시된 양상들이 임의의 다른 양상들과 독립적으로 실행될 수 있고, 상기 양상들 중 둘 또는 그 이상은 다양한 방식들로 결합될 수 있음을 인식해야할 것이다. 예를 들어, 본 명세서 내에서 설명되는 임의의 수의 양상들을 사용하여 장치가 구현되거나 방법이 실행될 수 있다. 또한, 본 명세서 내에서 설명되는 하나 이상의 양상들에 부가하거나 이들과 다른 구조, 기능 또는 구조 및 기능을 사용하여 상기 장치가 구현되거나 상기 방법이 실행될 수 있다. 상기 개념들 중 일부의 예로서, 일부 양상들에서 동시의 채널들은 타임 호핑(hopping) 시퀀스들에 기초하여 설정될 수 있다. 일부 양상들에서, 동시의 채널들은 펄스 반복 주파수들 및 타임 호핑 시퀀스들에 기초하여 설정될 수 있다.
낮은 비용/낮은 복잡도의 디바이스에서, 특히 낮은 전력을 소비하고 펄스-기반의 초-광대역(UWB) 시스템을 위한 적합한 펄스들을 생성하는 디바이스는 상대적으로 높은 복잡도/전력 비용을 가질 수 있다. 따라서, 낮은 복잡도, 낮은 전력의 기술들이 상기 UWB 시스템들에서 펄스들을 생성하기 위해 요구된다.
도 1은 무선 접속된 디바이스들(102)(예컨대, 디바이스 1, ..., 디바이스 N) 의 예시적인 네트워크(100)를 도시하는 블럭 다이어그램이다. 네트워크(100)는 하나 이상의 개인 지역 네트워크(PAN) 시스템 및/또는 인체 네트워크(BAN)를 포함할 수 있다. 네트워크(100)는 이동 전화기 또는 다른 네트워크 인터페이스와 같은 더 넓은 범위의 디바이스 및 다른 디바이스를 가지는 하나 이상의 디바이스들(102)을 선택적으로 포함할 수 있고, 이들 각각은 무선 링크(106)를 통해 통신하도록 구성된다. 각각의 디바이스(102)는 링크들(106) 및 적어도 하나의 다른 데이터 통신 링크, 예컨대 임의의 적절한 무선 또는 유선 네트워크 링크를 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 디바이스들(102)은 헤드셋들 및 시계들과 같은 디바이스들 (또는 전화기로부터의 호출자 id와 같은 정보 및/또는 무선 링크들(106 및 108)을 통해 수신되는 데이터를 포함하여 이메일, 단문 메세지 시스템(SMS) 메세지들 또는 임의의 다른 타입의 데이터와 같은 메세지들(또는 그들의 일부분)을 디스플레이하도록 구성된 다른 휴대용 디바이스들)을 포함할 수 있다. 디바이스들(102) 각각은 하나, 둘, 또는 임의의 개수의 다른 디바이스들(102)과 통신할 수 있다.
하기에서 추가로 설명되는 것과 같이, 일부 양상들에서 통신 링크(106)는 펄스-기반의 물리 계층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 물리 계층은 상대적으로 짧은 길이(예컨대, 수 나노초 정도) 및 상대적으로 넓은 대역폭을 가지는 초-광대역 펄스들을 사용할 수 있다. 일부 양상들에서, 초-광대역은 약 20% 또는 그 이상의 단편적인 대역폭 및/또는 약 500MHz 또는 그 이상의 대역폭을 가지는 것으로 정의될 수 있다. 단편적인 대역폭은 디바이스와 관련하여 그 중심 주파수에 의해 나누어지는 특정 대역폭이다. 예를 들면, 본 개시물에 따른 디바이스는 중심 주파수 8.125GHz를 가지는 1.75GHz의 대역폭을 가지며, 따라서 그 단편적인 대역폭은 1.75/8.125 또는 21.5%이다.
당업자는 정보 및 신호들이 다양한 서로 다른 기술들 중 일부를 사용하여 표현될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 전술된 설명을 통해 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자계 또는 자기 입자 또는 광학계 또는 광학 임자, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수 있다.
도 2는 무선 디바이스(102)의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다. 디바이스(102)는 메모리(204) 및 무선 링크(106)를 통해 통신하기 위한 네트워크 인터페이스(206)와 통신하는 프로세서(202)를 포함한다. 선택적으로, 디바이스(102)는 디스플레이(210), 키, 터치 스크린 또는 다른 적절한 촉각 입력 디바이스와 같은 사용자 입력 디바이스(212), 무선 링크(106)를 통해 수신되는 신호에 기초하여 음향 출력을 제공하도록 사용되는 트랜듀서를 구비한 스피커(214) 및/또는 무선 링크(106)를 통해 전송될 수 있는 신호의 음향 입력을 제공하도록 사용되는 트랜듀서를 포함하는 마이크(216) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시계는 무선 통신 링크를 통해 수신된 신호에 기초하여 시각 출력을 제공하도록 사용되는 디스플레이(210)를 포함할 수 있다. 의학용 디바이스는 무선 통신 링크를 통해 전송될 감지된 신호들을 생성하도록 사용되는 센서를 구비한 하나 이상의 입력 디바이스들(212)을 포함할 수 있다.
네트워크 인터페이스(206)는 임의의 적절한 안테나(비도시), 수신기(220) 및 송신기(222)를 포함할 수 있고, 따라서 예시적인 디바이스(102)는 무선 링크(106)를 통해 하나 이상의 디바이스들과 통신할 수 있다. 선택적으로, 네트워크 인터페이스(206)는 프로세서(202)의 처리 요구조건들을 감소시키기 위한 처리 성능들을 가질 수 있다.
선택적으로, 디바이스(102)는 링크(108)를 통한 네트워크(110)를 통해 통신하는 제 2 네트워크 인터페이스(208)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(102)는 유선 또는 무선 통신 링크를 통해 다른 네트워크(110)(예컨대, 인터넷과 같은 광대역 네트워크)로의 접속성을 제공한다. 따라서, 디바이스(102)는 다른 디바이스들(102)(예컨대, Wi-Fi 스테이션)이 다른 네트워크에 액세스하도록 할 수 있다. 또한, 하나 이상의 디바이스들(102)은 휴대할 수 있거나, 일부 경우에 상대적으로 휴대성이 떨어질 수 있음이 인식되어야 한다. 제 2 네트워크 인터페이스(208)는 IEEE 802.11(a), (b), (g), BLUETOOTH 표준, 및/또는 CDMA, GSM, AMPS 또는 무선 셀룰러 전화기 네트워크 내에서 통신하도록 사용되는 다른 공지된 신호들을 포함하여 IEEE 802/11 표준에 따라 RF 신호들을 전송 및 수신할 수 있다. 또한, 제 2 네트워크 인터페이스(208)는 이더넷(IEEE 802.3)과 같은 임의의 적절한 유선 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다.
디바이스(102)는 이동 핸드셋, 개인 디지털 보조장치, 랩탑 컴퓨터, 헤드셋, 차량 핸즈프리 디바이스, 또는 임의의 다른 전자 디바이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 디바이스(102)는 생물 의학용 센서, 생체 측정용 센서, 심장 박동 조절 장치, 또는 인체를 측정하거나 이에 영향을 주기 위한 임의의 다른 디바 이스를 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서 내의 기술들은 다양한 디바이스들(102)에 통합될 수 있다(상기 디바이스들 내에 구현되거나 상기 디바이스들에 의해 수행될 수 있음). 예를 들어, 본 명세서 내에 개시된 일 또는 그 이상의 양상들은 전화기(예컨대, 셀룰러 전화기), 개인 디지털 보조장치("PDA"), 엔터테인먼트 디바이스(예컨대, 음악 또는 비디오 디바이스), 헤드셋(예컨대, 헤드폰, 이어폰, 등등), 마이크, 생체 측정용 센서(예컨대, 심장 박동 모니터, 보수계(pedometer), EKG 디바이스, 키보드, 마우스, 등등), 사용자 I/O 디바이스(예컨대, 시계, 리모컨, 조명 스위치 등등), 타이어 압력 모니터, 컴퓨터, 매장관리용 디바이스, 엔터테인먼트 디바이스, 보청기, 셋-톱 박스 또는 임의의 다른 적절한 디바이스 내에 통합될 수 있다.
본 명세서 내에 개시된 컴포넌트들은 다양한 방식들로 구현될 수 있다. 도 2를 참조하여, 디바이스 또는 장치(102)는 예컨대, 프로세서(202), 소프트웨어, 이들의 임의의 조합에 의해 또는 본 명세서에 개시된 일부 다른 방식으로 구현된 기능들을 표현할 수 있는 서로 관련된 기능 블럭들의 시리즈로서 표현된다. 예를 들어, 프로세서(202)는 입력 디바이스들(212)을 통한 사용자 입력을 용이하게 할 수 있다. 또한 송신기(222)는 또 다른 디바이스(102)에 정보를 전송하는 것과 관련된 다양한 기능을 제공하는 송신용 프로세서를 포함할 수 있다. 수신기(220)는 본 명세서에 개시된 것과 같이 또 다른 디바이스(102)로부터 정보를 수신하는 것과 관련된 다양한 기능을 제공하는 수신용 프로세서를 포함할 수 있다.
전술된 것과 같이, 도 2는 몇몇 양상에서 상기 컴포넌트들이 적절한 프로세 서 컴포넌트들을 통해 구현될 수 있음을 도시한다. 상기 프로세서는 몇몇 양상들에서 적어도 부분적으로, 본 명세서 내에 개시된 것과 같은 구조를 사용하여 구현될 수 있다. 몇몇 양상들에서, 프로세서는 상기 컴포넌트들 중 하나 이상의 컴포넌트의 기능의 일부분 또는 전부를 실행하도록 사용될 수 있다. 몇몇 양상들에서, 점선 박스에 의해 표시된 하나 이상의 컴포넌트들은 선택적이다.
몇몇 양상들에서, 디바이스 또는 장치(102)는 집적 회로를 포함할 수 있다. 따라서, 집적 회로는 도 2에 개시된 프로세서 컴포넌트들의 기능을 제공하는 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 양상들에서 단일 프로세서는 개시된 프로세서 컴포넌트들의 기능을 실행할 수 있는 반면, 다른 양상들에서 하나 이상의 프로세서가 개시된 프로세서 컴포넌트들의 기능을 실행할 수 있다. 또한, 몇몇 양상들에서 집적 회로는 개시된 프로세서 컴포넌트들의 기능의 일부 또는 전부를 실행하는 다른 타입의 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
도 3은 링크(106)를 사용하는 예시적인 디바이스(102)의 송신/수신 듀티 사이클의 타임 라인을 도시한다. 듀티 사이클은 하나 이상의 캐리어 주파수들에서 송신기 "온" 시간의 부분 또는 비율을 지칭한다. 바람직하게 저전력 디바이스에 대하여, 펄스화된 UWB 디바이스의 듀티 사이클은 낮으며(low), 이는 UWB 신호를 형성하는 짧은 펄스들의 각각을 전송하기 위한 시간 동안만 송신기가 온 되기 때문이다. 각각의 수평 축 상에서, 최소 눈금들은 10ns를 표시하고, 최대 눈금들은 200ns를 표시하며, 중간 크기 눈금들은 100ns를 표시한다. 타임 라인(300)은 디바이스(102)의 송신기(222)의 송신 듀티 사이클을 도시한다. 타임 라인(301)은 디바 이스(102)의 수신기(220)의 수신 듀티 사이클을 도시한다. 블럭들(302)은 타임 라인들(300 및 301)을 따라 송신기(222) 및 수신기(220)가 각각 신호들을 전송하고 수신하는 시간 주기들을 표현한다. 타임 라인(300)에 의해 도시되는 것과 같이, 송신기(222)는 짧은 펄스들 또는 버스트 내에서, 예컨대 각각 10 나노초(ns) 시간의 스케일로 전송한다. 전송된 펄스들(302)의 각각은 타임 호핑 주기(310)에 만큼 이전 펄스로부터 이격된다. 펄스들(302)은 링크(302)를 통해 통신될 정보 신호와 함께 변조되는 펄스 캐리어로서 동작한다. 펄스 캐리어는 펄스 위치 변조, 펄스 진폭 변조, 또는 송신 기준 변조(transmitted reference modulation)와 같은 변조 방식에 의해 변조될 수 있다. 상기와 같은 짧은 펄스들의 전송 및 수신은 일반적으로 상대적으로 높은 대역폭, 예컨대 500MHz 또는 그 이상의 대역폭(또는 그 일부분) 내에서 UWB 전송을 요구할 수 있다.
도 4는 디바이스(102)의 송신기의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다. 도 4에 개시된 블럭 다이어그램에서 당업자에게 인식될 것과 같이, 디바이스(102)의 논리 모듈들은 통신 네트워크에 대한 계획적이고 요약된 설명과 관련하여 설명된다. 하기에서 논의되는 것과 같이, 각각의 계층은 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 임의의 적절한 조합으로 구현될 수 있는 하나 이상의 논리 모듈들을 포함할 수 있다. 송신기(222)는 전송을 위한 매체 액세스 제어(MAC) 계층(402) 또는 데이터 링크에 정보를 제공하는 애플리케이션 계층(401)을 포함할 수 있고, 상기 매체 액세스 제어(MAC) 계층(402)은 애플리케이션 계층(401)으로부터 데이터를 수신하고, 이를 물리 계층(404)에 제공하며, 상기 물리(PHY) 계층(404)은 MAC 계층(402) 으로부터 데이터를 수신하고, 상기 데이터를 무선 채널(106)을 통해 전송한다. 도시된 송신기(222)에서, PHY 계층은 펄스 생성기(406), 변조 블럭(408), 전송 블럭(410)을 포함한다. 위상 고정 루프(PLL)(비도시)는 타이밍 신호들을 PHY 계층에 제공할 수 있다. 펄스 생성기(406)는 가우시안 펄스 파형들과 같은 파형들을 생성한다. 변조 블럭(408)은 펄스 위치 변조, 펄스 진폭 변조 또는 송신 기준 변조와 같은 방식을 사용하여 MAC 계층(402)에 의해 제공된 정보 신호에 기초하여 펄스 신호를 변조한다. 전송 블럭(410)은 변조된 펄스 신호를 전송한다. 전송 블럭(410)의 기능들은 전송을 위한 변조된 펄스 신호를 증폭하고, 상기 신호를 안테나에 제공하는 것을 포함할 수 있다.
도 5는 펄스 생성기(406)의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다. 펄스 생성기(406)는 선형 쉬프트 레지스터(502), 제 1 미분기(504), 제 2 미분기(506), 성형 필터(508)를 포함한다. 선형 쉬프트 레지스터(502)는 의사-랜덤 신호(512)를 정의하는 이진 값들의 의사-랜덤 시퀀스를 생성하도록 구성된다. 사각파 신호를 한정할 수 있는 신호(512)는 일반적으로 직접 전송에 적합하지 않은데, 이는 그 이진 펄스들이 UWB 신호를 직접 한정하기에 너무 큰 주기 및/또는 너무 좁은 대역폭을 가지기 때문이다. 따라서, 몇몇 양상들에 따라, 펄스 생성기(502)는 신호(512)의 이중 미분을 수행하며, 먼저 UWB 전송에 적합한 대역폭의 반파 펄스를 생성한 후에, 전파 펄스를 생성한다. 신호(512)의 슬루율(slew rate)은 적어도 부분적으로 신호의 대역폭을 한정한다. 특히, 의사-랜덤한 신호(512)는 이진 값들을 포함하며, 제 1 미분기(504)에 제공되어 이진 의사-랜덤 신호의 기울기를 표시하는 신 호(514)를 생성하며, 예컨대 제 1 미분기(504)는 신호(512)의 실질적인 도함수(derivative)가 되도록 신호(514)를 생성한다. 제 2 미분기(506)는 제 1 도함수 신호(514)를 수신하여 제 1 도함수 신호(514)의 기울기를 표시하는 펄스 신호(516)를 생성하며, 예컨대 제 2 미분기(506)는 신호(514)의 실질적인 도함수가 되도록(따라서 의사-랜덤 신호(512)의 실질적인 제 2 도함수가 되도록) 신호(516)를 생성한다. 성형 필터(508)는 도 4의 변조 블럭(408)을 제공할 수 있는 펄스 캐리어 신호(518)를 생성하기 위해 대역-외 신호들을 거부하는 간단한 대역 통과 필터가 될 수 있다.
도시된 펄스 생성기(406)는 예컨대, 저전력의, 전력 제한된(배터리 소비되는) 디바이스들에서 사용하기 위한 상대적으로 낮은 복잡성과 저전력의 회로를 사용하는 UWB 신호를 포함하는 펄스들을 생성할 수 있다. 또한, 상기 펄스들은 무선 주파수 식별 태그들과 같은 다른 타입의 펄스 기반의 무선 디바이스들을 위해 사용될 수 있다. 생성된 펄스 신호는 낮은 복잡성 및/또는 저전력의 송신기(222)를 제공하기 위해 송신 기준 변조 방식들과 같은 다른 낮은 복잡성의 기술들에 적용될 수 있다.
펄스 신호(518)는 선형 쉬프트 레지스터(502)의 초기 형성된 조건들 및 탭 가중치들에 따라 결정되는 특정 타임-호핑 시퀀스 또는 직접 시퀀스 패턴을 가지도록 구성될 수 있다. 따라서, 다수의 UWB 링크들은 서로 다른 구성들을 가지는 특정 선형 쉬프트 레지스터(502)를 사용하여 형성될 수 있다. 선형 쉬프트 레지스터(502)는 사각파 클럭 생성기를 포함할 수 있다.
송신기(222)는 예컨대, 펄스 생성기(406)에 의해 제공되는 기본 시간-호핑 방식에 부가하여 다양한 무선 물리 계층 방식들을 사용할 수 있다. 예를 들면, 송신기(222)의 물리 계층(404)은 CDMA, TDMA, OFDM, OFDMA 또는 다른 변조 및 멀티플렉싱 방식들의 몇몇 형태를 사용할 수 있다.
도 6은 도 5의 펄스 생성기(406)의 중간 및 출력 신호들의 그래픽 표현이다. 선형 쉬프트 레지스터(502)에 의해 출력된 신호(512)는 도면의 상부를 따라 도시된다. 수평축은 시간을 표시하고, 수직축은 신호 크기, 예컨대 전압을 표시한다. 선으로 도시된 것과 같이, 신호(512)는 1(하이 크기) 및 0(로우 크기)의 시리즈를 포함한다. 도 6의 설명의 신호(512)는 이상적인 사각파 출력이다. 선형 쉬프트 레지스터(502)는 선형 쉬프트 레지스터 출력의 슬루율에 기초하여 펄스의 대역폭을 제어하도록 구성될 수 있다. 제 1 미분기(504)에 의해 출력된 신호(514)는 신호(512)의 양 및 음의 에지들에 실질적으로 해당하는 양 및 음의 펄스들을 포함한다. 제 2 미분기(506)는 제로 평균 펄스(예컨대, 제 1 극성을 가지는 펄스 다음에 실질적으로 동일한 양의 시간 동안 실질적으로 동일한 진폭으로 상반되는 극성을 가지는 펄스가 뒤따름)를 생성한다.
MAC 계층(402)에 의해 제공되는 것과 같은 데이터 신호에 기초하여 펄스 생성기(406)의 출력 신호(518)를 변조하는 도 4의 변조(408)에 부가하여, 전송을 위한 신호의 변조는 물리 계층(404) 내의 다수의 서로 다른 위치들에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 선형 쉬프트 레지스터(502)의 초기 조건들은 데이터 신호의 표시가 되도록 구성될 수 있다. 또 다른 예에서, 펄스 생성기(406)는 선형 쉬프트 레 지스터(502)에 부가하여 또는 이에 대신하여 컨벌루션 인코더(비도시)를 포함하는 임의의 적절한 디지털 시퀀스 생성기를 포함할 수 있다. 몇몇 양상들에서, 변조(408)는 펄스 생성기(406)의 출력에 디지털 신호를 곱하는 것을 포함할 수 있다.
도 7은 물리 계층(404) 내의 변조의 일 예를 설명하는 블럭 다이어그램이다. 특히, 도 7은 송신 기준 방식을 사용하는 변조(408)를 도시한다. 펄스 생성기(406)의 출력(518)은 그 출력이 변조되는, 예컨대 MAC 계층(402)으로부터의 데이터 신호에 기초하여(예컨대, 데이터 비트가 1인지 0인지의 여부에 따라) 플립되는 지연(702)에 제공된다. 결합기(706)는 송신 모듈(410)에 의한 전송을 위해 송신 기준 변조 신호를 생성하기 위해 펄스 신호(518)와 변조 및 지연된 버전의 신호를 결합한다.
도 8은 물리 계층(404) 내의 변조의 또 다른 예를 도시하는 블럭 다이어그램다. 특히, 도 8은 펄스 위치 변조 방식을 사용하는 변조(408)를 도시한다. 펄스 생성기(406)의 출력(518)은 2개의 지연들(802A, 802B)에 제공되며, 상기 지연들은 신호(518)의 지연된 버전들을 데이터 신호에 기초하여(데이터 신호 값이 1인지 0인지의 여부에 따라) 어떤 지연된 신호를 전송할 것인지 결정하는 멀티플렉서(MUX;804)에 제공한다.
도 9는 도 5의 펄스 생성기(404) 내에서와 같이 펄스들을 생성하는 방법(900)의 일 예를 설명하는 흐름도이다. 방법(900)은 블럭(902)에서 시작하여 펄스 생성기(404)는 제 1 신호를 생성한다. 예를 들면, 펄스 생성기(404)는 실질적으로 사각파 신호를 생성하는 도 5의 선형 쉬프트 레지스터(502)를 포함할 수 있 다. 블럭(904) 다음에, 펄스 생성기(404)는 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성한다. 예를 들면, 펄스 생성기(404)는 도 5의 미분기들(504, 506)을 포함할 수 있고, 상기 미분기들은 제 1 신호의 시간 미분과 같은 기울기에 기초하여 펄스를 생성한다. 블럭(906)에서 진행하여, 송신기(222)의 송신 블럭(410)은 펄스를 시스템(100) 내의 또 다른 디바이스(102)로 전송한다. 방법(900)은 송신 듀티 사이클 내의 각각의 펄스 또는 펄스들의 세트에 대하여 반복될 수 있다.
도 10은 도 5의 펄스 생성기(404) 내에서와 같이 펄스들을 생성하는 방법(900)의 일 예를 상세히 설명하는 흐름도이다. 방법(900)은 블럭(912)에서 시작하여 펄스 생성기(404)는 의사-랜덤 시퀀스를 포함하는 제 1 신호를 생성한다. 예를 들어, 펄스 생성기(404)는 의사-랜덤 시퀀스를 생성하는 도 5의 선형 쉬프트 레지스터(502)를 포함할 수 있다. 다음에 블럭(914)에서, 펄스 생성기(404)는 제 1 신호를 시간 미분하여 제 1 신호의 기울기(예컨대, 상기 기울기에서의 변경들)을 표시하는 제 2 신호를 생성한다. 예를 들어, 펄스 생성기(404)는 제 1 신호의 시간 미분(예컨대, 기울기)에 기초하여 제 2 신호를 생성하는 도 5의 미분기(504)를 포함할 수 있다. 블럭(916)으로 이동하여, 펄스 생성기(404)는 제 2 신호를 시간 미분하여 적어도 하나의 펄스를 포함하는 제 3 신호를 생성한다. 예를 들어, 펄스 생성기(404)는 제 2 신호의 시간 미분(예컨대, 기울기)에 기초하여 제 3 신호를 생성하는 도 5의 미분기(506)를 포함할 수 있다. 블럭(918)에서 진행하여, 송신기(222)의 전송 블럭(410)은 무선 채널(106)을 통해 펄스를 예컨대, 시스템(100) 내의 다른 디바이스(102)로 전송한다.
도 11은 도 10의 방법(900)을 사용하여펄스들을 생성하는 디바이스(102)의 일 예를 도시하는 블럭 다이어그램이다. 설명된 예에서, 디바이스(102)는 제 1 신호를 생성하기 위한 수단 또는 집적 회로(IC;952)를 포함한다. 몇몇 양상들에서, IC(952)는 도 5의 선형 쉬프트 레지스터(502)를 포함한다. 디바이스(102)는 또한 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하기 위한 수단 또는 IC(954)를 포함한다. 몇몇 양상들에서, IC(954)는 도 5의 미분기들(504 및 506)을 포함한다. 디바이스(102)는 또한 무선 채널을 통해 적어도 하나의 펄스를 전송하기 위한 수단 또는 IC(956)를 포함한다. 몇몇 양상들에서, IC(956)는 도 4의 송신 모듈(410)을 포함한다.
전술된 것과 같이, 본 개시물은 UWB 시스템과 같은 펄스 기반의 통신 시스템에서 펄스들을 생성하는 방식을 처리하는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 설명된 양상들은 펄스들을 생성하기 위한 낮은 복잡성의 저전력 방법 및 장치를 제공한다. 또한, 몇몇 양상들에 따른 선형 쉬프트 레지스터의 사용은 스펙트럼 방사를 개선하는, 예컨대 스펙트럼 라인들을 감소시키는 송신 기준 방식으로 펄스들에 변화를 제공하는 의사 랜덤 시퀀스 기준 신호를 제공한다.
본 명세서 내에 개시된 양상들과 함께 설명되는 임의의 논리 블럭들, 모듈들 및 회로들은 집적 회로("IC"), 액세스 단말기 또는 액세스 포인트 내에 구현되거나 이들에 의해 수행될 수 있다. IC는 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 애플리케이션용 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능한 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 전기 컴포넌트들, 광학 컴포넌트들, 의학용 컴포넌트들 또는 본 명세서에 개시된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 상기 IC 내에 상주하는 코드들 또는 지시들을 실행할 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로 프로세서가 될 수 있지만, 선택적으로 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로 제어기 또는 상태 머신이 될 수 있다. 프로세서는 또한 DSP 및 마이크로 프로세서의 조합과 같은 계산 디바이스들의 조합, 다수의 마이크로 프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로 프로세서들 또는 임의의 다른 구성으로 구현될 수 있다.
본 명세서에 개시된 임의의 방법들의 특정 양상들, 특정 동작들 또는 이벤트들은 서로 다른 시퀀스에서 수행될 수 있거나, 부가될 수 있거나, 통합될 수 있거나, 모두 남겨질 수 있음(예컨데, 모든 설명된 동작들 또는 이벤트들이 방법을 실행에 필요한 것은 아니다)이 인식될 것이다. 또한, 특정 양상들, 동작들 또는 이벤트들이 순차적으로 보다는 다중-연결(multi-threaded) 프로세싱, 차단 프로세싱, 또는 다수의 프로세서들을 통해서와 같이 동시에 수행될 수 있다.
당업자는 또한 본 명세서에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 논리적인 블럭들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그들의 조합으로서 실행될 수 있음을 인식할 것이다. 상기 하드웨어 및 소프트웨어의 상호교환가능성을 명백히 설명하기 위해, 다양한 요소들, 블럭들, 모듈들, 회로들, 및 단계들이 그들의 기능성에 관련하여 전술되었다. 상기 기능성이 하드웨어로 실행되는지 또는 소프트웨어로 실행되는지의 여부는 전체 시스템에 부과된 특정 애플리케이션 및 설계 제약에 따라 결정한다. 당업자는 각각의 특정 애플리케이션을 위해 다양한 방식들로 설명된 기능성을 실행할 수 있지만, 상기 실행 결정들은 본 발명의 영역으로부터 벗어나는 것으로 해석될 수 없다.
본 명세서에 개시된 실시예와 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 그들의 조합에서 즉시 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터들, 하드디스크, 제거가능한 디스크, CD-ROM 또는 임의의 다른 저장 매체 형태로 당업자에게 공지된다. 예시적인 저장 매체는 저장매체로부터 정보를 판독하고 정보를 기록할 수 있는 프로세서에 접속된다. 선택적으로, 저장 매체는 프로세서의 필수 구성요소이다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC 내에 상주할 수 있다. ASIC은 사용자 터미널 내에 상주할 수 있다. 선택적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 디바이스내에서 이산요소들로서 상주할 수 있다.
개시된 실시예의 전술된 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 이용하기에 용이하도록 하기 위하여 제공되었다. 이들 실시예에 대한 여러 가지 변형은 당업자에게 자명하며, 여기서 한정된 포괄적인 원리는 본 발명의 사용 없이도 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 여기에 개시된 원리 및 신규한 특징에 나타낸 가장 넓은 범위에 따른다.

Claims (43)

  1. 적어도 하나의 펄스를 포함하는 신호를 제공하는 방법으로서,
    제 1 신호를 생성하는 단계;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 생성하는 단계는 의사-랜덤 시퀀스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 생성하는 단계는 적어도 하나의 사각파(square wave)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계는,
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기를 표시하는 제 2 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제 2 신호의 기울기를 표시하는 상기 적어도 하나의 펄스를 포함하는 제 3 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 신호를 생성하는 단계는 상기 제 1 신호의 미분(differential)을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 신호를 생성하는 단계는 상기 제 2 신호의 미분을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제 2 신호를 생성하는 단계는 반파(half-wave) 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제 3 신호를 생성하는 단계는 전파(full-wave) 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계는 상기 제 1 신호의 상기 적어도 하나의 기울기에서의 적어도 하나의 변경에 상응하도록 상기 적어도 하나의 펄스를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 실질적으로 초-광대역을 점유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 펄스 캐리어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스를 전송을 위한 정보와 함께 변조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스를 변조하는 단계는 펄스 위치 변조, 펄스 진폭 변조 및 전송된 기준 변조 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 적어도 하나의 펄스를 포함하는 신호를 제공하기 위한 장치로서,
    제 1 신호를 생성하도록 구성된 제 1 생성기;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성된 제 2 생성기; 및
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하도록 구성된 송신기를 포함하는 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 생성기는 의사-랜덤 시퀀스를 생성하도록 구성된 선형 쉬프트 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 제 1 생성기는 적어도 하나의 사각파를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 제 2 생성기는,
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기를 표시하는 제 2 신호를 생성하도록 구성된 제 1 미분기; 및
    상기 제 2 신호의 기울기를 표시하는 상기 적어도 하나의 펄스를 포함하는 제 3 신호를 생성하도록 구성된 제 2 미분기를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 미분기는 상기 제 1 신호의 미분을 생성하도록 구성된 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2 미분기는 상기 제 2 신호의 미분을 생성하도록 구성된 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 미분기는 반파 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 제 2 미분기는 전파 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 생성기는 상기 제 1 신호의 상기 적어도 하나의 기울기에서의 적 어도 하나의 변경에 상응하도록 상기 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 초-광대역 신호를 점유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 펄스 캐리어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스를 전송을 위한 정보와 함께 변조하도록 구성된 변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 변조기는 펄스 위치 변조, 펄스 진폭 변조 및 전송된 기준 변조 중 적어도 하나를 사용하여 상기 적어도 하나의 펄스를 변조하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 적어도 하나의 펄스를 포함하는 신호를 제공하기 위한 장치로서,
    제 1 신호를 생성하기 위한 수단;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하기 위한 수단; 및
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 생성하기 위한 수단은 의사-랜덤 시퀀스를 생성하도록 구성된 선형 쉬프트 레지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 제 1 신호를 생성하기 위한 수단은 적어도 하나의 사각파를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 27항에 있어서, 상기 제 2 신호 생성 수단은,
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기를 표시하는 제 2 신호를 생성하기 위한 수단; 및
    상기 제 2 신호의 기울기를 표시하는 상기 적어도 하나의 펄스를 포함하는 제 3 신호를 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 제 2 신호를 생성하기 위한 수단은 상기 제 1 신호의 미분을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 제 3 신호를 생성하기 위한 수단은 상기 제 2 신호의 미분을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 제 2 신호를 생성하기 위한 수단은 반파 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 제 3 신호를 생성하기 위한 수단은 전파 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  35. 제 27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스를 생성하기 위한 수단은 상기 제 1 신호의 상기 적어도 하나의 기울기에서의 적어도 하나의 변경에 상응하도록 상기 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  36. 제 27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 실질적으로 초-광대역을 점유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제 27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스는 펄스 캐리어 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 27항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 펄스를 전송을 위한 정보와 함께 변조하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 변조 수단은 펄스 위치 변조, 펄스 진폭 변조 및 전송된 기준 변조 중 적어도 하나를 사용하여 상기 적어도 하나의 펄스를 변조하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 데이터를 통신하기 위한 컴퓨터-프로그램 제품으로서,
    적어도 하나의 컴퓨터에 의해 하기의 동작들을 실행할 수 있는 코드들을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함하며, 상기 동작들은,
    제 1 신호를 생성하고,
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하고, 그리고
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 채널을 통해 전송하는 것을 포함하는 컴퓨터-프로그램 제품.
  41. 무선 통신용 헤드셋으로서,
    감지된 데이터를 제공하도록 사용되는 마이크(microphone);
    제 1 신호를 생성하도록 구성된 제 1 생성기;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성된 제 2 생성기; 및
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 통신 링크를 통한 전송을 위해 상기 감지된 데이터로부터 유도된 정보와 함께 변조하도록 구성된 송신기를 포함하는 헤드셋.
  42. 무선 통신용 시계로서,
    제 1 신호를 생성하도록 구성된 제 1 생성기;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성된 제 2 생성기;
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 통신 링크를 통해 전송하도록 구성된 송신기; 및
    상기 무선 통신 링크를 통해 수신된 적어도 하나의 펄스에 기초하여 시각적인 출력을 제공하도록 사용되는 디스플레이를 포함하는 시계.
  43. 무선 통신을 위한 의학용 디바이스로서,
    감지된 데이터를 제공하도록 사용되는 센서;
    제 1 신호를 생성하도록 구성된 제 1 생성기;
    상기 제 1 신호의 적어도 하나의 기울기에 기초하여 적어도 하나의 펄스를 생성하도록 구성된 제 2 생성기; 및
    상기 적어도 하나의 펄스를 무선 통신 링크를 통한 전송을 위해 상기 감지된 데이터로부터 유도된 정보와 함께 변조하도록 구성된 송신기를 포함하는 의학용 디바이스.
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