KR20120066307A - 시간－인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치에 관한 것으로서, 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하기 때문에 물체의 유무를 대략적으로 판단하기 위한 선 스캐닝 시간(Pre-scanning time)과 서브-샘플링(sub-sampling) 방식의 레이더 수신기에서 수신된 펄스신호를 복원하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 동일 수신펄스 수에 대해 평균화 비(Averaging rate)를 높여 신호 대 잡음 비가 개선되어 레이더 수신성능을 개선할 수 있다.

Description

시간－인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치{PULSE-SIGNAL RECOVERING DEVICE WITH TIME-INTERLEAVING SCHEME}
본 발명은 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임펄스 방식 레이더의 수신기에서 다수 개의 트랙-앤드-홀드부(Track and Hold)를 병렬로 구성하여 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하여 수신펄스 복원에 필요한 소요시간을 단축하고 신호대 잡음비를 개선하고자 하는 시간－인터리빙(Time-Interleaving)방식의 펄스신호 복원장치 및 그 방법에 관한 것이다.
매우 좁은 펄스폭을 갖고 있는 펄스신호에 대해 신호레벨을 감지해야 하는 임펄스 방식의 레이더는 임펄스 신호의 주파수 대역폭이 매우 넓기 때문에 일반적인 오버－샘플링 방식의 ADC를 사용하여 수신된 임펄스 신호를 처리하기는 어려운 부분이 있어 대부분 임펄스 방식의 레이더는 서브－샘플링 방식으로 수신된 임펄스 신호를 처리한다．
서브－샘플링 방식의 레이더는 송신 펄스신호의 펄스신호반복주기(PRI, Pulse Repetition Interval)보다 약간의 시간차를 갖는 새로운 클록신호를 사용하여 수신된 펄스신호를 샘플링 함으로써 넓은 펄스폭을 갖는 동질의 펄스신호를 복원한다．
그런데, 서브－샘플링 방식의 레이더에서 수신 성능을 높이기 위하여 송신부의 PRI와 수신부의 시간차를 미세하게 할수록 수신 펄스신호의 복원에 소요되는 시간은 증가하는 단점이 있다
본 발명은 임펄스 방식 레이더의 수신기에서 다수 개의 트랙-앤드-홀드부(Track and Hold)를 병렬로 구성하여 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하여 수신펄스 복원에 필요한 소요시간을 단축하고 신호대 잡음비를 개선하고자 하는 시간－인터리빙(Time-Interleaving)방식의 펄스신호 복원장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치는 동일한 수신신호를 입력받는 다수개의 샘플링 블록; 다수개의 샘플링 블록에 각각 입력되며, 동일한 펄스 반복주기를 갖으며 서로 다른 시간지연을 갖는 다수개의 샘플링 클록을 생성하는 샘플링 클록 생성부; 및 다수개의 샘플링 블록으로부터 출력된 다수개의 샘플링 신호를 입력받아 수신신호의 복원신호를 출력하는 멀티플렉서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 수신신호는 임펄스 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 샘플링 블록은 트랙-앤드-홀드부(T/H, Track and Hold)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 다수개의 샘플링 블록은 서브-샘플링 방식의 샘플링 블록인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 샘플링 클록 생성부는 펄스신호반복주기를 갖는 한 개의 샘플링 클록과 다수개의 딜레이 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 멀티플렉서의 출력을 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-Digital Converter)를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하기 때문에 물체의 유무를 대략적으로 판단하기 위한 선 스캐닝 시간(Pre-scanning time)과 서브-샘플링(sub-sampling) 방식의 레이더 수신기에서 수신된 펄스신호를 복원하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 동일 수신펄스 수에 대해 평균화 비(Averaging rate)를 높여 신호 대 잡음 비가 개선되어 레이더 수신성능을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2는 일반적인 임펄스 신호를 사용하는 임펄스 방식의 레이더 구조를 나타낸 블록구성도이다.
도 3은 도 2의 레이더가 수신신호를 복원하는 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치의 동작상태를 설명하기 위한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시간－인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치를 나타낸 블록구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시간－인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치는 다수개의 샘플링 블록, 샘플링 클록 생성부 및 멀티플렉서(120)를 포함한다.
샘플링 클록 생성부는 펄스신호반복주기(PRI(Pulse Repetition Period))에 비해 △T 만큼 차이를 갖는 샘플링주기(pri2)를 이용하여 일정한 시간차를 갖도록 딜레이시켜 다수 개의 신호를 생성하는 버퍼(100_1 ~ 100_N) 어레이를 포함한다.
다수개의 샘플링 블록은 버퍼(100_1 ~ 100_N) 어레이 출력신호를 이용해서 수신된 펄스 신호의 레벨을 감지하는 트랙-앤드-홀드부(110_1 ~ 110_N) 어레이를 포함한다.
멀티플렉서(120)는 트랙-앤드-홀드부(110_1 ~ 110_N) 어레이의 출력신호를 입력으로 하고 입력선택신호(select)(121)에 의해 여러 개의 입력 신호 중에서 하나의 입력 신호를 선택하여 출력한다.
그리고, 멀티플렉서(120)의 출력신호의 레벨을 디지털 코드로 변환하는 ADC(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같이 지연시간을 가변할 수 있는 버퍼(100_1 ~ 100_N)를 어레이로 구성하여 샘플링주기(pri2)와 동일한 주기를 갖고 있으며 버퍼(100_1 ~ 100_N)의 지연시간을 갖고 있는 다수 개의 클록신호(103_1 ~ 103_N)를 생성할 수 있다.
따라서 다수 개의 클록신호(103_1 ~ 103_N)를 이용하여 수신된 펄스신호(rx_pulse)(111)에 대해 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지할 수 있다.
이와 같이 수신된 하나의 펄스신호(rx_pulse)(111)에 대해 한 번만 수신레벨을 감지하는 종래 기술에 의한 레이더의 복원장치와 달리 미리 설정된 지연시간을 갖고 있는 다수 개의 클록신호를 이용하여 여러 위치에서 동시에 수신레벨을 감지하기 때문에 수신 펄스와 유사한 동질의 펄스 하나를 복원하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있다．
또한, 펄스의 여러 위치에서 동시에 신호레벨을 감지하기 때문에 동일한 수신펄스 수에 대해 종래기술의 레이더보다 평균화 비가 증가하기 때문에 신호 대 잡음비가 개선될 수 있다.
도 2는 일반적인 임펄스 신호를 사용하는 임펄스 방식의 레이더 구조의 일 예를 나타낸 블록구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 디지털 신호 처리부(260)에서 타이밍 제어부(230)에게 임펄스 트레인의 생성을 지시하는 신호(30)를 전송하면, 타이밍 제어부(230)에서는 펄스신호반복주기(PRI)을 갖는 펄스 열(28)을 펄스 발생부(250)에 전달하게 된다. 펄스 발생부(250)는 펄스 열(28)의 주기에 따라 임펄스 트레인(29)을 발생하여 송신 안테나(Tx)를 통해 출력할 수 있다.
송신 안테나(Tx)를 통해 출력된 전파가 대상 물체에 도달한 후 반사되어 수신 안테나(Rx)에 입력될 수 있다. 저잡음 증폭기(200)는 수신 안테나(Rx)가 수신한 임펄스신호(20)를 증폭한 수신신호(111)를 생성하여 아날로그-디지털 변환부(270)에 입력할 수 있다.
아날로그-디지털 변환부(270)는 트랙-앤드-홀드부(110) 및 ADC(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 트랙-앤드-홀드부(110)에는 제2 펄스신호반복간격(PRI2)을 갖는 샘플링 펄스 열(103)이 입력될 수 있으며 디지털 신호 처리부(260)에 의해 제어될 수 있다. 이때, 샘플링 펄스 열(103)은 반복간격 조정부(240)가 펄스 열(28)의 펄스 간격을 변경하여 생성할 수 있다.
트랙-앤드-홀드부(110)는 샘플링 펄스 열(103)에 따라 수신신호(111)를 트랙(track)하여 그 값을 유지시킬 수 있다. 트랙-앤드-홀드부(110)의 출력신호(112)는 ADC(130)에 의해 샘플링되어 디지털신호(132)로 변환되고, 디지털신호(132)는 디지털 신호 처리부(260)에 입력되어 처리될 수 있다. ADC(130)는 샘플링 클록(131)에 따라 작동될 수 있다.
도 3은 도 2의 레이더가 수신신호를 복원하는 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3a를 참조하면, 수신신호(111)는 펄스신호반복주기(PRI)를 갖고, 샘플 펄스 열(103)은 샘플링주기(pri2)을 갖는다. 도 3의 예에서 샘플링주기(pri2)은 펄스신호반복주기(PRI)보다 △T만큼 크다. 수신신호(111)는 샘플링 펄스 열(103)의 상승-에지(rising-edge)에서 샘플링 될 수 있다. 이 샘플링 과정은 도 2에 설명한 트랙-앤드-홀드부(110) 및 ADC(130)에 의해 수행될 수 있다. 시각(t1, t2, t3)에서 수신신호(111)의 값이 샘플링될 수 있는데, 샘플링주기(pri2)은 펄스신호반복주기(PRI)가 △T만큼 차이가 나기 때문에 동일한 모양의 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 다양한 위상에서의 값이 샘플링될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 도 3a에서는 △T가 수신신호(111)의 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 지속시간의 1/8인 것으로 설정되어 있다. 따라서, 샘플링 펄스 열(103)이 8번 반복되면 수신신호(111)의 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 모양을 추정할 수 있다.
도 3b는 도 3a에 의해 샘플링된 신호를 재구성한 것이다. 이러한 재구성은 도 2의 디지털 신호 처리부(260)에서 실행될 수 있다. 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)이 △T1이라는 간격에 의해 샘플링되어 있는데, △T1의 간격이 작을수록 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 모습을 더 자세하게 복원할 수 있다. 그러나, △T1의 간격이 작을수록 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 모습을 복원하기 위해서는 더 많은 샘플이 필요하기 때문에 복원에 필요한 시간이 더 길게 된다.
도 3c는 샘플링주기(pri2)은 펄스신호반복주기(PRI)가 △T2만큼 차이 나는 경우를 나타낸 것이다(△T2<△T1). 예를 들어 △T2가 수신신호(111)의 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 지속시간의 1/16인 것으로 설정하면, 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)을 복원하기 위해서는 16번의 샘플링이 필요하다. 이때, 아날로그 파형(55_1, 55_2, 55_3)의 모양이 도 3b에 비해 세밀하게 복원될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 각각 도 3a 및 도 3b와 동일하다.
도 4의 (c), 도 4의 (d), 도 4의 (e), 및 도 4의 (f)에 나타낸 파형은 각각 도 4의 (b)에 나타낸 제1 펄스 열(103_1)을 미리 결정된 시간만큼 지연시킨 제2 펄스 열(103_2), 제(N-2) 펄스 열(103_(N-2)), 제(N-1) 펄스 열(103_(N-1)), 및 제N 펄스 열(103_N)이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제k 펄스 열(103_k)(단, k는 N 이하의 자연수)는 도 1에 도시한 k개의 버퍼(100_1 ~ 100_k)를 이용하여 생성할 수 있다.
도 4에서 N=8이라고 가정하고, △T가 아날로그 파형(55)의 지속시간(D)의 1/8이라고 하면, 한 개의 아날로그 파형(55)은 수신신호(111)의 반복주기 내에 검출될 수 있음을 이해할 수 있다.
도 4에서 제k 펄스 열과 제(k+1) 펄스 열(단, k는 N-1 이하의 자연수)은 k 값에 관계 없이 동일한 시간 지연을 가질 수 있지만, 실시예에 따라서는 k 값에 따라 서로 다른 시간 지연을 가질 수 있다.
이와 같이 본 발명은 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하기 때문에 물체의 유무를 대략적으로 판단하기 위한 선 스캐닝 시간(Pre-scanning time)과 서브－샘플링(sub-sampling) 방식의 레이더 수신기에서 수신된 펄스신호를 복원하는데 소요되는 시간을 단축할 수 있고 일반적인 기술에 대비하여 동일 수신 펄스 수 조건에서 수신신호의 신호 대 잡음 비를 개선하는 것을 특징으로 한다．
또한, 일반적인 임펄스 방식 레이더의 수신부는 하나의 트랙-앤드-홀드부(Track and Hold)와 하나의 ADC(Analoge-Digital Converter)로 구성되어 있어 서브-샘플링의 간격을 미세하게 할수록 수신 펄스신호를 복원하는데 소요시간이 증가하지만 본 발명의 일 실시예에 따른 복원장치는 다수개의 트랙-앤드-홀드부를 병렬로 배치하여 동시에 수신된 펄스신호의 여러 위치에서 신호레벨을 동시에 감지하도록 구성되어 있어 펄스신호 복원 시간을 단축할 수 있고 동일 수신 펄스 수에 대해 평균화 비(Averaging rate)를 높여 신호 대 잡음 비를 개선한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 버퍼
110 : 트랙-앤드-홀드부
111 : 입력신호
120 : 멀티플렉서
130 : ADC

Claims (6)

  1. 동일한 수신신호를 입력받는 다수개의 샘플링 블록;
    상기 다수개의 샘플링 블록에 각각 입력되며, 동일한 펄스 반복주기를 갖으며, 서로 다른 시간지연을 갖는 다수개의 샘플링 클록을 생성하는 샘플링 클록 생성부; 및
    상기 다수개의 샘플링 블록으로부터 출력된 다수개의 샘플링 신호를 입력받아 상기 수신신호의 복원신호를 출력하는 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신신호는 임펄스 신호인 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 샘플링 블록은 트랙-앤드-홀드부(T/H, Track and Hold)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 다수개의 샘플링 블록은 서브-샘플링 방식의 샘플링 블록인 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 샘플링 클록 생성부는 상기 펄스신호반복주기를 갖는 한 개의 샘플링 클록과 다수개의 딜레이 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 멀티플렉서의 출력을 디지털 신호로 변환하는 ADC(Analog-Digital Converter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간-인터리빙 방식의 펄스신호 복원장치.
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