KR20130037797A - 포락선 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

음성처리, 영상처리, 데이터 통신 및 에너지/데이터 전송과 같은 분야에서 이용되는 포락선 검출 장치에 관한 것으로, 포락선 검출 장치는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접하는 두 샘플링 신호 들간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 캐리어 성분을 제거하고, 상기 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 상기 변조신호의 포락선을 검출한다.

Description

포락선 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENVELOPE DETECTION}
기술분야는 음성처리, 영상처리, 데이터 통신 및 에너지/데이터 전송과 같은 분야에서 이용되는 포락선 검출 장치에 관한 것이다.
포락선 검출(Envelope detection)은 변조된 신호를 복조하는 과정에서 필요하다. 따라서, 변조신호를 수신하여 복조하는 과정이 이루어지는 음성처리 분야, 영상처리 분야, 데이터 통신 분야 등과 같은 다양한 분야에서 포락선 검출은 이용될 수 있다.
또한, 최근 휴대기기를 포함한 다양한 전기기기의 폭발적 증가로 인한 유선 전력 공급의 불편 증가 및 기존 배터리(battery) 용량의 한계 봉착 등을 이유로 무선 전력전송에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중에서도 근거리 무선 전력 전송에 대한 연구가 집중되고 있다. 근거리 무선 전력 전송이라 함은 동작 주파수에서 파장의 길이에 비해 송수신 코일간의 거리가 충분히 작은 경우를 의미한다. 공진 특성을 이용하는 무선 전력 송수신 시스템은 전력을 공급하는 소스와 전력을 공급받는 타겟을 포함할 수 있다.
무선 전력을 전송하고 수신하는 과정에서 소스와 타겟은 제어 정보를 공유할 필요가 있다. 또한, 제어 정보를 공유함에 있어서, 소스와 타겟 간에 상호 동기가 필요하다. 상호 동기를 위해서는 소스에서 전송하는 변조신호를 타겟이 복조하기 위해 포락선을 검출할 필요가 있다.
일 측면에 있어서, 포락선 검출 장치는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접하는 두 샘플링 신호 들간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 캐리어 성분을 제거하는 제어부 및 상기 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 상기 변조신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 포락선 검출 장치는 상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 샘플링부를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
상기 제어부는 상기 인접하는 두 샘플링 신호 각각을 제곱하는 제곱 처리부 및 제곱 한 신호들을 합성하는 합성부를 포함할 수 있다.
상기 포락선 검출부는 상기 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산의 결과 값을 제곱근(Root) 처리하여 상기 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 변조신호에서 샘플링 된 신호들이 4개인 경우에, 각각의 샘플링 된 신호들을 샘플링 순서대로 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호, 제4 샘플링 신호라고 하면, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 변조신호에서 샘플링 된 신호들이 4개인 경우에, 각각의 샘플링 된 신호들을 샘플링 순서대로 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호, 제4 샘플링 신호라고 하면, 상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성할 수 있다.
상기 샘플링부는 상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 n 값을 결정할 수 있다.
상기 샘플링 된 신호들은 소스 공진기와의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 저장된 에너지의 파형에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들일 수 있다.
상기 검출된 포락선의 기울기를 계산하는 기울기 계산부 및 상기 계산된 포락선의 기울기가 최대가 되는 시점을 상기 소스 공진기와 상기 타겟 공진기 간의 상호 공진 시작점으로 추정하는 추정부를 더 포함할 수 있다.
상기 샘플링 된 신호들은 음성 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들일 수 있다.
상기 샘플링 된 신호들은 영상 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들일 수 있다.
일 측면에 있어서, 포락선 검출 장치는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중에서 인접하는 두 샘플링 신호 간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 포락선 성분의 제곱 값을 계산하는 계산부를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 포락선 검출 장치는 상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 샘플링부를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
상기 샘플링부는 상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 샘플링 시간 간격을 결정할 수 있다.
상기 계산부는 상기 인접하는 두 샘플링 신호 간에 순차적으로 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여 상기 변조신호를 샘플링 하는 샘플링 레이트(sampling rate)와 동일한 비율로 상기 포락선 성분의 제곱 값을 계산할 수 있다.
일 측면에 있어서, 포락선 검출 방법은 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접하는 두 샘플링 신호 들간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 캐리어 성분을 제거하는 단계 및 상기 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 상기 변조신호의 포락선을 검출하는 단계를 포함한다.
다른 일 측면에 있어서, 포락선 검출 방법은 상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 단계를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
상기 포락선을 검출하는 단계는 상기 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산의 결과 값을 제곱근(Root) 처리하여 상기 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다.
상기 샘플링을 수행하는 단계는 상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 n 값을 결정할 수 있다.
소정의 샘플링 시간 간격으로 샘플링 된 샘플링 신호들을 이용하여, 제곱-합-제곱근(SSR, Square-Sum-Root) 연산을 수행함으로써, 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다. 이때, 제곱-합-제곱근 연산을 통해 시스템의 계산 복잡도를 낮출 수 있다.
또한, 변조 신호의 캐리어 성분과 대역폭(Bandwidth)의 비율에 따라, 샘플링 레이트(sampling rate)를 조절함으로써, 낮은 샘플링 레이트를 가지는 아날로그-디지털 변환기를 통해 정교하게 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다.
또한, 경우에 따라서는 통신 수신기의 국부 발진기(local oscillator)의 복조(demodulation)기능을 대체할 수 있으며, 그로 인하여 시스템의 구현 복잡도를 낮출 수 있고, 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 전력 입력부와 전력 전송부, 수신부와 전력 출력부가 캐패시터 및 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 무선 전력을 이용한 통신 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 전력 충전부와 전송부, 충전부와 전력 출력부가 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 무선 전력을 이용한 통신 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 3은 일실시예에 따라 정현파에서 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
도 4는 일실시예에 따른 포락선 검출 장치의 블록도이다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 포락선 검출 장치의 블록도이다.
도 6은 일실시예에 따른 샘플링 신호들의 절반 비율(half rate)로 변조신호의 포락선을 검출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 일실시예에 따른 샘플링 신호들의 절반 비율로 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
도 8은 일실시예에 따른 샘플링 신호들과 동일한 비율(uniform rate)로 변조신호의 포락선을 검출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 일실시예에 따른 샘플링 신호들과 동일한 비율로 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
이하, 일측에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
포락선 검출(Envelope detection)은 음성처리, 영상처리 및 데이터 통신 등과 같이 다양한 분야에 이용되고 있다. 최근 들어서는 에너지와 데이터를 동시에 전송하는 분야에서도 포락선 검출이 이용된다.
포락선은 아날로그 회로와 같은 하드웨어를 이용한 방식으로 검출될 수 있다. 이때, 아날로그 회로는 정류기(rectifier) 및 저역 통과 필터(low pass filter) 등으로 구성될 수 있다. 또한, 포락선은 통신의 수신기에서와 같이 국부 발진기(local oscillator)를 이용하여 변조신호를 복조하고, 복조된 기저대역의 신호를 필터링함으로써, 검출될 수 있다.
또한, 이산(discrete) 신호의 경우 포락선은 신호 처리 방식으로 검출될 수도 있다. 이때, 이산 신호는 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환을 통해 샘플링 된 신호일 수 있다.
그런데, 하드웨어를 이용한 방식의 경우, 리플(ripple) 및 negative clipping effect로 인하여 정교한 포락선의 검출이 어렵고, 다이오드의 문턱 전압으로 소신호의 포락선의 검출에는 적합하지 않다.
또한, 기존의 국부 발진기와 필터를 이용하는 방식은 제안하고자 하는 방식에 비해 계산이 복잡하고, 구현하는데도 여러 모듈이 탑재됨으로써 전력이 많이 소모된다.
일실시예에 따른 포락선 검출 장치는 소정의 샘플링 시간 간격으로 샘플링된 신호들에 제곱-합-제곱근 연산 처리를 함으로써, 간단하게 포락선을 검출할 수 있다.
일실시예에 따른 포락선 검출 장치는 무선 전력을 이용한 통신 시스템에도 적용될 수 있다.
포락선 검출 장치는 핸드폰 또는 wireless TV 등 무선 전력 전송을 사용하는 시스템에서, 송수신단 간의 제어 정보 및 기타 정보 교환에 이용될 수 있다. 또한, 바이오 헬스 케어(bio health care) 분야에 응용이 가능하여, 인체에 삽입된 디바이스에 원격으로 전력을 전송하거나, 심박수 측정을 위한 붕대 타입의 디바이스에 무선으로 전력을 전송하는데 응용될 수 있다.
무선 전력을 이용한 통신 시스템은 전원 소스가 없는 정보 저장 장치의 원격 제어에 응용될 수 있다. 무선 전력을 이용한 통신 시스템은 정보 저장 장치에 원격으로 장치를 구동할 수 있는 전력을 공급함과 동시에, 무선으로 저장 장치에 저장된 정보를 불러오는 시스템에 응용될 수 있다.
무선 전력을 이용한 통신 시스템은 신호의 발생을 위해 전원 공급 장치로부터 에너지를 소스 공진기에 저장하고, 전원 공급 장치와 소스 공진기를 전기적으로 연결하는 스위치를 오프 시킴으로써, 소스 공진기의 자체 공진을 유도할 수 있다. 자체 공진 하는 소스 공진기와 상호 공진을 할 만큼 충분히 가까운 거리에 소스 공진기의 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 가지는 타겟 공진기가 존재하는 경우, 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진 현상이 발생한다.
소스 공진기는 전원 공급 장치로부터 에너지를 공급받는 공진기를 의미하고, 타겟 공진기는 상호 공진 현상에 의해 에너지를 전달받는 공진기를 의미한다.
도 1은 일실시예에 따른 전력 입력부와 전력 전송부, 수신부와 전력 출력부가 캐패시터 및 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 무선 전력을 이용한 통신 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력을 이용한 통신 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 무선 전력을 이용한 통신 시스템은 소스에 해당하는 무선 전력 전송 장치와 타겟에 해당하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.
무선 전력 전송 장치는 전력 입력부(110), 전력 전송부(120) 및 스위치부(130)를 포함한다. 전력 입력부(110)는 전원 공급 장치를 이용하여 캐패시터에 에너지를 저장한다. 스위치부(130)는 캐패시터에 에너지가 저장되는 동안에는 전력 입력부(110)에 캐패시터를 연결하고, 캐패시터에 저장된 에너지를 방전하는 동안에는 전력 입력부(110)에 연결되었던 캐패시터를 전력 전송부(120)에 연결한다. 스위치부(130)는 캐패시터가 동시에 전력 입력부(110) 및 전력 전송부(120)에 연결되지 않도록 한다.
전력 전송부(120)는 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신부(140)로 전달(transferring)한다. 보다 구체적으로 전력 전송부(120)의 송신 코일(L1)은 수신부(130)의 수신 코일(L2)과의 상호 공진을 통해 전력을 전달한다. 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2) 간에 발생하는 상호 공진의 정도는 상호 인덕턴스 M의 영향을 받는다.
전력 입력부(110)는 입력 전압(VDC), 내부 저항(Rin) 및 캐패시터(C1)로, 전력 전송부(120)는 전력 전송부(120)에 대응하는 물리적 성질을 반영하여, 기초 회로 소자(R1, L1, C1)로, 스위치부(130)는 복수의 스위치들로 모델링 될 수 있다. 스위치로는 온/오프 기능을 수행할 수 있는 능동소자가 사용될 수 있다. R은 저항 성분, L은 인덕터 성분, C는 캐패시터 성분을 의미한다. 입력 전압(VDC) 중 캐패시터(C1)에 걸리는 전압은 Vin으로 표시될 수 있다.
무선 전력 수신 장치는 수신부(140), 전력 출력부(150) 및 스위치부(160)를 포함한다. 수신부(140)는 전력 전송부(120)로부터 전자기(electromagnetic) 에너지를 수신한다. 수신부(140)는 수신한 전자기 에너지를 연결된 캐패시터들에 저장한다. 스위치부(160)는 캐패시터에 에너지가 저장되는 동안에는 수신부(140)에 캐패시터를 연결하고, 캐패시터에 저장된 에너지를 부하에 전달하는 동안에는 수신부(140)에 연결되었던 캐패시터를 전력 출력부(150)에 연결한다. 스위치부(160)는 캐패시터가 동시에 수신부(140) 및 전력 출력부(150)에 연결되지 않도록 한다.
보다 구체적으로 수신부(140)의 수신 코일(L2)은 전력 전송부(120)의 송신 코일(L1)과의 상호 공진을 통하여 전력을 수신할 수 있다. 수신된 전력을 통하여 수신 코일(L2)과 연결된 캐패시터가 충전될 수 있다. 전력 출력부(150)는 캐패시터에 충전된 전력을 배터리로 전달한다. 전력 출력부(150)는 배터리 대신, 부하 또는 타겟 디바이스에 전력을 전달할 수 있다.
수신부(140)는 수신부(140)에 대응하는 물리적 성질을 기초 회로 소자(R2, L2, C2)로, 전력 출력부(150)는 연결되는 캐패시터(C2) 및 배터리로, 스위치부(160)는 복수의 스위치들로 모델링 될 수 있다. 수신 코일(L2)에서 수신되는 에너지 중, 캐패시터(C2)에 걸리는 전압은 Vout으로 표시될 수 있다.
위와 같이 전력 입력부(110)와 전력 전송부(120), 수신부(140)와 전력 출력부(150)를 물리적으로 분리하여 전력을 전송하는 이른바 RI(Resonator Isolation) 시스템은 임피던스 매칭을 사용한 기존의 방식에 비하여 여러 가지의 장점을 가진다. 첫째, DC 전원으로부터 소스 공진기에 직접 전력 공급이 가능하기 때문에, 전력 증폭기를 사용하지 않을 수 있다. 둘째, 수신단의 캐패시터에 충전된 전력에서 에너지를 채득(capture)하기 때문에, 정류기를 통한 정류작업이 필요 없다. 셋째, 임피던스 매칭을 할 필요가 없으므로 전송 효율이 송신단과 수신단 사이의 거리변화에 민감하지 않다. 또한, 복수의 송신단 및 복수의 수신단을 포함하는 무선 전력 전송 시스템으로의 확장이 용이하다.
도 2는 일실시예에 따른 전력 충전부와 전송부, 충전부와 전력 출력부가 스위치에 의하여 물리적으로 분리된 무선 전력을 이용한 통신 시스템의 등가회로를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선 전력을 이용한 통신 시스템은 소스와 타겟으로 구성되는 소스-타겟 구조이다. 즉, 무선 전력을 이용한 통신 시스템은 소스에 해당하는 무선 전력 전송 장치와 타겟에 해당하는 무선 전력 수신 장치를 포함한다.
무선 전력 전송 장치는 전력 충전부(210), 제어부(220) 및 전송부(230)를 포함할 수 있다. 전력 충전부(210)는 전원 공급 장치(Vin)와 저항(Rin)으로 구성될 수 있다. 소스 공진기는 캐패시터(C1)와 인덕터(L1)로 구성될 수 있다. 전송부(230)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 소스 공진기에 저장된 에너지를 전송할 수 있다. 제어부(220)는 전력 충전부(210)로부터 소스 공진기에 전력을 공급하기 위해 스위치를 온(on) 할 수 있다. 전원 공급 장치(Vin)로부터 캐패시터(C1)에 전압이 인가되고, 인덕터(L1)에 전류가 인가될 수 있다. 정상 상태에 도달하게 되면, 캐패시터(C1)에 인가되는 전압은 0이되고, 인덕터(L1)에 흐르는 전류 는 Vin/ Rin의 값을 가지게 된다. 정상 상태에서 인덕터(L1)에는 인가되는 전류를 통하여 전력이 충전된다.
제어부(220)는 정상 상태에서 소스 공진기에 충전된 전력이 소정 값에 도달하면, 스위치를 오프(off)할 수 있다. 소정 값에 대한 정보는 제어부(220)에 설정될 수 있다. 전력 충전부(210)와 전송부(230)는 분리된다. 이때, 소스 공진기는 캐패시터(C1)와 인덕터(L1)간에 자체 공진을 시작한다. 상호 인덕턴스 M(270)를 고려한, 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여, 소스 공진기에 저장된 에너지는 타겟 공진기로 전달될 수 있다. 이때, 소스 공진기의 공진 주파수(f1)와 타겟 공진기의 공진 주파수(f2)는 동일하다.
Figure pat00001
Figure pat00002
무선 전력 수신 장치는 충전부(240), 제어부(250) 및 전력 출력부(260)를 포함할 수 있다. 타겟 공진기는 캐패시터(C2)와 인덕터(L2)로 구성될 수 있다. 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진을 할 때는 소스 공진기는 전원 공급 장치(Vin)와 분리되어 있고, 타겟 공진기는 부하(LOAD) 및 캐패시터(CL)와 분리되어 있다. 타겟 공진기의 캐패시터(C2)와 인덕터(L2)는 상호 공진을 통하여 전력을 충전할 수 있다. 제어부(250)는 타겟 공진기에 전력을 충전하기 위해, 스위치를 오프(off)할 수 있다. 스위치가 오프인 동안, 타겟 공진기의 공진 주파수와 소스 공진기의 공진 주파수는 일치하여, 상호 공진이 발생할 수 있다. 제어부(250)는 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값에 도달하면, 스위치를 온(on)할 수 있다. 소정 값에 대한 정보는 제어부(250)에 설정될 수 있다. 스위치가 온 되면, 캐패시터(CL)이 연결되어, 타겟 공진기의 공진 주파수가 변경된다.
Figure pat00003
따라서, 소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진이 종료된다. 보다 구체적으로는 타겟 공진기의 Q를 고려하여, f2'이 f2보다 충분히 작다면, 상호 공진 채널이 소멸할 수 있다. 또한, 전력 출력부(260)는 캐패시터(C2)와 인덕터(L2)에 충전된 전력을 부하(LOAD)에 전달할 수 있다. 전력 출력부(260)는 부하(LOAD)의 필요에 적합한 방식으로 전력을 전달할 수 있다.
제어부(250)는 타겟 공진기에 충전된 전력이 소정 값 미만의 값을 갖게되면, 스위치를 오프(off)할 수 있다. 충전부(240)는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 다시 타겟 공진기에 전력을 충전할 수 있다.
소스 공진기와 타겟 공진기 간에 상호 공진이 발생할 때는 스위치가 연결되지 않는다. 따라서, 스위치의 연결에 따른 전송 효율의 감소를 예방할 수 있다.
도 1의 경우와 비교하여, 캐패시터에 충전된 에너지를 전달하는 방식에 비해 타겟 공진기에 저장된 에너지의 채득(capture) 시점을 제어하는 것이 좀 더 용이하다. 캐패시터에 충전된 에너지를 전달하는 방식은 캐패시터에 충전된 에너지만 채득을 할 수 있지만, 공진 주파수를 변경하여 에너지를 채득하는 방식은 타겟 공진기의 인덕터 및 캐패시터에 저장된 에너지를 채득하므로, 에너지의 채득 시점에 대한 자유도가 향상된다.
RI(Resonator Isolation) 시스템의 송신단은 전력 혹은 데이터의 전송을 위해 스위치의 연결을 통해 소스 공진기에 에너지의 충전과 방전과정을 반복 수행한다. 이러한 한 번의 에너지의 충전과 방전 과정을 하나의 심볼로 정의할 수 있다. 수신단은 송신단으로부터 전송된 에너지 또는 데이터를 수신하기 위해, 송신단의 충전 및 방전을 반복하는 스위치의 동작 주기에 맞추어, 적절한 시간 동기를 가지고 수신단의 스위치의 동작이 이루어져야 한다. 수신단은 송신단의 동작에 맞추어 시간 동기를 일정하게 유지하는 시간 동기 작업이 계속적으로 이루어져야 한다.
수신단은 송신단의 스위치가 언제 오프(off)되고 언제 온(on)되는지, 그리고 언제 상호 공진을 시작하고, 언제 타겟 공진기에 저장된 에너지가 피크 값을 가지는지 알 수 있어야 한다. 스위치의 온/오프 타임에 대한 정보를 알아내고, 송신단의 온/오프 타임에 대한 정보에 맞게 스위치를 동작시키는 과정을 시간 동기화 과정이라고 정의할 수 있다. 스위치의 온/오프 타임에 대한 정보를 알아내기 위해서는 송신단에서 전송된 데이터를 해석할 수 있어야 한다. 포락선 검출 동작은 데이터를 해석하는 과정에서 필요하다.
도 3은 일실시예에 따라 정현파에서 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
정현파의 포락선(envelope)은 정현파의 피크 값들을 연결하여 획득할 수 있다. 임의의 연속적인(continuous) 정현파 x(t)는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
x(t) = Asin(ωt + θ)
여기서, A는 정현파의 진폭으로 임의의 상수값이며, θ는 0에서 2π의 값을 가지는 위상(phase)이다. x(t)를 샘플링 한 신호 [x(ωt1), x(ωt2), …, x(ωtm)]는 [x(1), x(2), …, x(m)]의 샘플 시퀀스(sample sequence)로 표현될 수 있다. 여기서 두 샘플 신호들간의 간격을 Δt로 정의할 수 있다. 샘플 시퀀스 [x(1), x(2), …, x(m)]는 샘플 신호들간의 간격 Δt를 이용하여 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
[Asin(ωt1), Asin(ωt1+ωΔt), Asin(ωt1+2ωΔt), …, Asin(ωt1+(m-1)ωΔt)]
여기서, Δt가 Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하면, 수학식 2는 다음과 같이 표현될 수 있다. 여기서 n은 임의의 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
[Asin(ωt1), Acos(ωt1), -Asin(ωt1), -Acos(ωt1), …] if n=even
[Asin(ωt1), -Acos(ωt1), -Asin(ωt1), Acos(ωt1), …] if n=odd
Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하면, 샘플 시퀀스는 ±Asin(ωt1)와 ±Acos(ωt1)신호의 반복된 형태로 표현된다.
이때, 두 인접 샘플 신호들을 제곱 연산 처리하고, 더하면 수학식 3과 같이 포락선 성분의 제곱 A2만 남고, 캐리어 성분인 정현파 신호는 제거될 수 있다.
[수학식 3]
(±Asin(ωt1))2 + (±Acos(ωt1))2 = A2
수학식 3에서 포락선 성분의 제곱을 제곱근 연산 처리하면 최종적으로 포락선 성분인 A값이 추출될 수 있다.
도 4는 일실시예에 따른 포락선 검출 장치의 블록도이다.
도 4를 참조하면, 포락선 검출 장치는 샘플링부(410), 제어부(420) 및 포락선 검출부(430)를 포함할 수 있다.
샘플링부(410)는 변조신호에서 샘플링을 수행한다. 이때, 변조신호는 포락선 성분과 캐리어 성분을 포함할 수 있다. 변조신호는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 저장된 에너지의 파형일 수 있다. 변조신호는 음성 아날로그 신호일 수 있다. 변조신호는 영상 아날로그 신호일 수 있다.
샘플링부(410)는 소정의 시간 간격을 가지고 변조신호를 샘플링할 수 있다. 이때, 소정의 시간 간격은 (1/2+n)*π/ω에 해당할 수 있다. 여기서 n은 임의의 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
소정의 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하면, 샘플링 신호들은 동일한 캐리어 주파수 성분을 가지는 사인 신호와 코사인 신호로 표현될 수 있다.
샘플링부(410)는 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 (1/2+n)*π/ω조건의 n값을 결정할 수 있다. n값이 커지면, 인접한 두 샘플링 신호들 간의 시간 간격이 커진다.
변조신호의 대역폭이 변조신호의 캐리어 주파수에 비해 충분히 작다면, 샘플링부(410)는 n값을 크게 하여, 샘플링 시간 간격을 크게 할 수 있다. 변조신호의 대역폭이 변조신호의 캐리어 주파수에 비해 충분히 작다면, 샘플링부(410)는 n값을 크게 하여 낮은 샘플링 레이트로 변조신호를 샘플링할 수 있다.
변조신호의 대역폭이 변조신호의 캐리어 주파수에 비해 충분히 작다면, 낮은 샘플링 레이트로 샘플링 된 샘플링 신호를 통해서도 정교하게 포락선의 검출이 가능하다. 변조신호의 대역폭과 변조신호의 캐리어 주파수 간에는 기 설정된 값을 기준으로 하여, 변조신호의 대역폭이 변조신호의 캐리어 주파수에 비해 충분히 작은지 결정될 수 있다.
제어부(420)는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접한 두 샘플링 신호들 간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행할 수 있다. 이때, 인접한 두 샘플링 신호들 간의 시간 간격은 (1/2+n)*π/ω조건을 만족할 수 있다. 제곱-합 연산이란 인접한 두 샘플링 신호 각각을 제곱하고, 제곱한 결과를 더하는 것을 의미한다.
제어부(420)는 제곱-합 연산을 통해, 변조신호에서 캐리어 성분을 제거할 수 있다. 인접한 두 샘플링 신호들 간의 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하면, 제어부(420)는 동일한 캐리어 주파수 성분을 가지는 사인 신호와 코사인 신호를 제곱하고, 더함으로써, 사인 신호 성분과 코사인 신호 성분을 제거할 수 있기 때문이다.
제어부(420)는 제곱 처리부(421)와 합성부(423)를 포함할 수 있다. 제곱 처리부(421)는 인접한 두 샘플링 신호 각각을 제곱할 수 있다. 제곱 처리부(421)는 제곱-합 연산에서 제곱 연산을 수행할 수 있다. 합성부(423)는 제곱한 신호들을 합성할 수 있다. 합성부(423)는 제곱-합 연산에서 합 연산을 수행할 수 있다.
포락선 검출부(430)는 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다. 포락선 검출부(430)는 제곱-합(SS) 연산의 결과 값을 제곱근(Root) 처리하여 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다. 제곱-합 연산의 결과 값은 변조신호의 포락선 성분의 제곱 값을 나타낼 수 있다. 포락선 검출부(430)는 제곱근 연산을 통해 변조신호의 포락선 성분을 검출할 수 있다.
제어부(420)는 제곱-합-제곱근(SSR, Square-Sum-Root) 연산을 수행할 수 있다. 제어부(420)는 포락선 검출부(430)의 기능을 수행함으로써, 변조신호에서 캐리어 성분을 제거하고, 포락선 성분을 검출할 수 있다. 제곱-합-제곱근 연산은 인접한 두 샘플링 신호 각각을 제곱하고, 제곱한 결과를 합한 후, 제곱근 처리를 하는 것이다.
변조신호에서 4개의 샘플링 신호를 샘플링 하는 경우에, 샘플링 신호들은 샘플링 된 순서대로, 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호라고 부를 수 있다.
제어부(420)는 제1 샘플링 신호와 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하고 합성하며, 제3 샘플링 신호와 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하고 합성할 수 있다. 이때, 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호에 포함되어 있는 캐리어 성분들이 제거될 수 있다. 제어부(420)는 4개의 샘플링 신호들 중에서 인접하는 제1, 제2 샘플링 신호를 이용하여, 하나의 포락선 성분의 제곱 값을 검출할 수 있고, 인접하는 제3, 제4 샘플링 신호를 이용하여 또 다른 하나의 포락선 성분의 제곱 값을 검출할 수 있다.
제어부(420)는 제1 샘플링 신호와 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하고 합성하며, 제2 샘플링 신호와 제3 샘플링 신호 각각을 제곱하고 합성하고, 제3 샘플링 신호와 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하고 합성할 수 있다. 이때, 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호 및 제4 샘플링 신호에 포함되어 있는 캐리어 성분들이 제거될 수 있다. 제어부(420)는 순차적으로 인접하는 두 샘플링 신호마다 제곱-합 연산을 수행함으로써, 샘플링 레이트와 동일한 비율의 포락선 성분의 제곱 값을 검출할 수 있다.
샘플링 된 신호들은 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 저장된 에너지의 파형에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호일 수 있다. 변조신호가 에너지의 레벨에 따라 변조된 신호일 수 있다.
포락선 검출 장치는 기울기 계산부(440) 및 추정부(450)를 더 포함할 수 있다.
기울기 계산부(440)는 검출된 포락선의 기울기를 계산할 수 있다. 계산부(440)는 검출된 포락선에서 일정한 간격을 가지는 두 지점 간의 기울기를 계산할 수 있다. 또한, 계산부(440)는 검출된 포락선의 각 지점에서 접선의 기울기를 계산할 수 있다.
추정부(450)는 계산된 포락선의 기울기가 최대가 되는 시점을 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진 시작점으로 추정할 수 있다. 추정부(450)는 상호 공진 시작점을 추정함으로써, 소스와 타겟 간의 신호를 동기화시킬 수 있다.
무선 전력을 전송하는 전송단과 무선 전력을 수신하는 수신단 간에 상호 공진이 시작되는 시점에서 포락선의 기울기가 최대가 될 수 있다. 추정부(320)는 다음의 식을 이용하여 상호 공진 시작점을 추정할 수 있다.
Figure pat00004
여기서, signal_start_point는 상호 공진 시작점을 의미하고, i는 포락선의 지점을 의미하며, gap은 포락선의 두 지점 간의 일정한 간격을 의미한다. 즉, signal_start_point는 포락선에서 일정한 간격을 가지는 두 지점 간의 기울기가 최대가 되는 경우의 i로 추정될 수 있다.
샘플링 된 신호들은 음성 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환 샘플링 된 신호일 수 있다. 변조신호는 음성 데이터가 변조된 신호일 수 있다.
샘플링 된 신호들은 영상 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환 샘플링 된 신호일 수 있다. 변조신호는 영상 데이터가 변조된 신호일 수 있다.
제어부(420)는 포락선 검출 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 샘플링부(410), 포락선 검출부(430), 기울기 계산부(440) 및 추정부(450)의 기능을 수행할 수 있다. 도 4의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(420)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(420)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 5는 다른 일실시예에 따른 포락선 검출 장치의 블록도이다.
도 5를 참조하면, 포락선 검출 장치는 샘플링부(510), 제어부(520) 및 계산부(530)를 포함할 수 있다.
샘플링부(510)는 변조신호에서 샘플링을 수행한다. 이때, 변조신호는 포락선 성분과 캐리어 성분을 포함할 수 있다. 변조신호는 소스 공진기와 타겟 공진기 간의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 저장된 에너지의 파형일 수 있다. 변조신호는 음성 아날로그 신호일 수 있다. 변조신호는 영상 아날로그 신호일 수 있다.
샘플링부(510)는 소정의 시간 간격을 가지고 변조신호를 샘플링할 수 있다. 이때, 소정의 시간 간격은 (1/2+n)*π/ω에 해당할 수 있다. 여기서 n은 임의의 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
샘플링부(510)는 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 샘플링 시간 간격을 결정할 수 있다. 샘플링부(510)는 변조신호의 대역폭의 값이 커지면, 샘플링 시간 간격을 작게 할 수 있다. 샘플링부(510)는 변조신호의 대역폭의 값이 작아지면, 샘플링 시간 간격을 크게 할 수 있다. 즉, 샘플링부(510)는 변조신호의 대역폭의 값의 변화와 반비례하게 샘플링 시간 간격을 조절할 수 있다.
계산부(530)는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중에서, 인접하는 두 샘플링 신호 간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 변조신호의 포락선 성분의 제곱 값을 계산할 수 있다. 제곱-합 연산이란 인접한 두 샘플링 신호 각각을 제곱하고, 제곱한 결과를 더하는 것을 의미한다.
계산부(530)는 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중에서, 인접하는 두 샘플링 신호 간에 제곱-합-제곱근(SSR, Square-Sum-Root) 연산을 수행하여, 변조신호의 포락선 성분을 계산할 수 있다. 제곱-합-제곱근 연산은 인접한 두 샘플링 신호 각각을 제곱하고, 제곱한 결과를 합한 후, 제곱근 처리를 하는 것이다.
계산부(530)는 인접하는 두 샘플링 신호 마다, 순차적으로 제곱-합 연산을 수행하여, 변조신호를 샘플링 하는 샘플링 레이트(sampling rate)와 동일한 비율로 포락선 성분의 제곱 값을 계산할 수 있다.
제어부(520)는 포락선 검출 장치의 전반적인 제어를 담당하고, 샘플링부(510)및 계산부(530)의 기능을 수행할 수 있다. 도 5의 실시 예에서 이를 별도로 구성하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 실제로 제품을 구현하는 경우에 이들 모두를 제어부(520)에서 처리하도록 구성할 수도 있으며, 이들 중 일부만을 제어부(520)에서 처리하도록 구성할 수도 있다.
도 6은 일실시예에 따른 샘플링 신호들의 절반 비율(half rate)로 변조신호의 포락선을 검출하는 과정을 나타낸 도면이다.
포락선을 검출하고자 하는 변조 신호 x(t)는 다음과 같이 포락선 성분 R(t)과 캐리어 성분 cos(ωt + θ)으로 표현될 수 있다.
x(t) = R(t)cos(ωt + θ)
여기서, θ는 0에서 2π의 값을 가지는 위상(phase)이다. x(t)를 샘플링 한 신호 [x(ωt1), x(ωt2), …, x(ωtm)]는 [x(1), x(2), …, x(m)]의 샘플 시퀀스(sample sequence)로 표현될 수 있다. 여기서 두 샘플 신호들간의 간격을 Δt로 정의할 수 있다.
도 6을 참조하면, 샘플 시퀀스(610)는 [x(1), x(2), x(3), x(4), …, x(2m), x(2m+1)]로 표현되었다. 포락선 검출 장치는 변조신호에서 2m+1개의 샘플링 신호들을 샘플링 하였다. 이때, 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격 Δt는 Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하도록 설정될 수 있다. 여기서 n은 임의의 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다. 포락선 검출 장치는 인접하는 두 샘플링 신호들을 제곱-합-제곱근(SSR, Square-Sum-Root)연산 처리함으로써, 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다.
포락선 검출 장치는 각각의 샘플링 신호들을 제곱할 수 있다. 예를 들면, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)를 제곱(621), 샘플링 신호 x(2)를 제곱(623), 샘플링 신호 x(3)를 제곱(625), 샘플링 신호 x(4)를 제곱(627), …, 샘플링 신호 x(2m)를 제곱, 샘플링 신호 x(2m+1)를 제곱할 수 있다.
포락선 검출 장치는 샘플링 시간 간격 Δt가 Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하면, 인접하는 두 샘플링 신호들의 제곱 값들을 합산하여, 캐리어 성분을 제거할 수 있다. 예를 들면, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값을 합산(631)할 수 있다. 또한, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(4)의 제곱 값을 합산(633)할 수 있다. 계속하여, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2m)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2m+1)의 제곱 값을 합산할 수 있다.
포락선 검출 장치는 두 샘플링 신호들의 제곱 값들을 합산한 결과를 제곱 근 처리함으로써, 포락선 성분을 검출할 수 있다. 예를 들면, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값의 합산(631) 결과를 제곱근(641) 처리함으로써, 포락선 성분 R(1)을 검출할 수 있다. 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(4)의 제곱 값의 합산(633) 결과를 제곱근(643) 처리함으로써, 포락선 성분 R(2)을 검출할 수 있다. 계속해서, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2m)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2m+1)의 제곱 값의 합산 결과를 제곱근 처리함으로써, 포락선 성분 R(m)을 검출할 수 있다.
결과적으로, 포락선 검출 장치는 포락선 성분의 시퀀스(650)로 구성된 포락선을 검출할 수 있다. 이때, 포락선 검출 장치는 2m+1개의 샘플링 신호들에서 m개의 포락선 성분들을 검출하여, 변조신호의 포락선을 추정할 수 있다. 즉, 변조신호의 샘플링 레이트에 비해, 반의 비율로 포락선 성분들을 검출하여, 포락선을 추정할 수 있다.
도 7은 일실시예에 따른 샘플링 신호들의 절반 비율로 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
도 6에서는 x(1)과 x(2), x(3)과 x(4),… x(2m)과 x(2m+1) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어졌다. 그 결과 m개의 포락선 성분들이 검출되었다. 도 7은 도 6에서 설명된 방식으로 계산된 변조신호의 샘플링 신호들과 포락선 성분들을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 변조신호는 포락선(710)과 캐리어 성분(720)으로 표현될 수 있다. 이때, 인접하는 두 샘플링 신호들(731, 733) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어지면 포락선 성분(735)이 검출될 수 있다. 인접하는 두 샘플링 신호들(741, 743) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어지면 포락선 성분(745)이 검출될 수 있다. 계속하여, 포락선 검출 장치는 변조신호에서 샘플링 된 인접하는 두 샘플링 신호들을 제곱-합-제곱근(SSR) 연산 처리 하여 포락선 성분들을 검출할 수 있다. 포락선 검출 장치는 포락선 성분들을 연결하여 변조신호의 포락선(710)을 추정할 수 있다.
도 8은 일실시예에 따른 샘플링 신호들과 동일한 비율(uniform rate)로 변조신호의 포락선을 검출하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 샘플 시퀀스(810)는 [x(1), x(2), x(3), x(4), …, x(2m), x(2m+1)]로 표현되었다. 포락선 검출 장치는 변조신호에서 2m+1개의 샘플링 신호들을 샘플링 하였다. 이때, 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격 Δt는 Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하도록 설정될 수 있다. 여기서 n은 임의의 정수이고, ω는 각 주파수를 의미한다.
포락선 검출 장치는 인접하는 두 샘플링 신호들을 제곱-합-제곱근(SSR, Square-Sum-Root)연산 처리함으로써, 변조신호의 포락선을 검출할 수 있다.
포락선 검출 장치는 각각의 샘플링 신호들을 제곱할 수 있다. 예를 들면, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)를 제곱(821), 샘플링 신호 x(2)를 제곱(823), 샘플링 신호 x(3)를 제곱(825), 샘플링 신호 x(4)를 제곱(827), …, 샘플링 신호 x(2m)를 제곱, 샘플링 신호 x(2m+1)를 제곱할 수 있다.
포락선 검출 장치는 샘플링 시간 간격 Δt가 Δt = (1/2+n)*π/ω의 조건을 만족하면, 인접하는 두 샘플링 신호들의 제곱 값들을 합산하여, 캐리어 성분을 제거할 수 있다.
도 6에서와 다르게, 도 8에서 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값을 합산(831)할 수 있다. 또한, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값을 합산(833)할 수 있다. 즉, 샘플링 신호 x(2)가 교차하여 합산에 이용될 수 있다. 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(4)의 제곱 값을 합산(835)할 수 있다. 계속하여, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2m)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2m+1)의 제곱 값을 합산할 수 있다.
포락선 검출 장치는 두 샘플링 신호들의 제곱 값들을 합산한 결과를 제곱 근 처리함으로써, 포락선 성분을 검출할 수 있다. 예를 들면, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(1)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값의 합산(831) 결과를 제곱근(841) 처리함으로써, 포락선 성분 R(1)을 검출할 수 있다. 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값의 합산(833) 결과를 제곱근(843) 처리함으로써, 포락선 성분 R(2)을 검출할 수 있다.
포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(3)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(4)의 제곱 값의 합산(835) 결과를 제곱근(845) 처리함으로써, 포락선 성분 R(3)을 검출할 수 있다. 계속해서, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호 x(2m)의 제곱 값과 샘플링 신호 x(2m+1)의 제곱 값의 합산 결과를 제곱근 처리함으로써, 포락선 성분 R(2m)을 검출할 수 있다. 도 6의 경우와 다르게, 포락선 검출 장치는 샘플링 신호들을 교차하여 제곱-합-제곱근(SSR) 연산 처리함으로써, 더 많은 개수의 포락선 성분들을 검출할 수 있다.
결과적으로, 포락선 검출 장치는 포락선 성분의 시퀀스(850)로 구성된 포락선을 검출할 수 있다. 이때, 포락선 검출 장치는 2m+1개의 샘플링 신호들에서 2m개의 포락선 성분들을 검출하여, 변조신호의 포락선을 추정할 수 있다. 즉, 변조신호의 샘플링 레이트에 거의 동일한 비율로 포락선 성분들을 검출하여, 포락선을 추정할 수 있다.
포락선 성분들이 더 많이 검출되면서, 좀 더 정교하게 포락선이 추정될 수 있다.
도 9는 일실시예에 따른 샘플링 신호들과 동일한 비율로 검출된 포락선을 나타낸 그래프이다.
도 8에서는 x(1)과 x(2), x(2)과 x(3), x(3)과 x(4), … x(2m)과 x(2m+1) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어졌다. 그 결과 2m개의 포락선 성분들이 검출되었다. 도 9는 도 8에서 설명된 방식으로 계산된 변조신호의 샘플링 신호들과 포락선 성분들을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 변조신호는 포락선(910)과 캐리어 성분(920)으로 표현될 수 있다. 이때, 인접하는 두 샘플링 신호들(930) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어지면 포락선 성분이 검출될 수 있다. 또한, 인접하는 두 샘플링 신호들(940) 간에 제곱-합-제곱근(SSR) 연산이 이루어지면 포락선 성분이 검출될 수 있다. 계속하여, 포락선 검출 장치는 변조신호에서 샘플링 된 인접하는 두 샘플링 신호들(950)을 제곱-합-제곱근(SSR) 연산 처리 하여 포락선 성분들을 검출할 수 있다. 포락선 검출 장치는 포락선 성분들을 연결하여 변조신호의 포락선(910)을 추정할 수 있다.
상술한 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (19)

  1. 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접하는 두 샘플링 신호들 간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 캐리어 성분을 제거하는 제어부; 및
    상기 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 상기 변조신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출부
    를 포함하는 포락선 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 샘플링부를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수인
    포락선 검출 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 인접하는 두 샘플링 신호 각각을 제곱하는 제곱 처리부; 및
    제곱 한 신호들을 합성하는 합성부
    를 포함하는 포락선 검출 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포락선 검출부는
    상기 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산의 결과 값을 제곱근(Root) 처리하여 상기 변조신호의 포락선을 검출하는
    포락선 검출 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 변조신호에서 샘플링 된 신호들이 4개인 경우에, 각각의 샘플링 된 신호들을 샘플링 순서대로 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호, 제4 샘플링 신호라고 하면,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하는
    포락선 검출 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 변조신호에서 샘플링 된 신호들이 4개인 경우에, 각각의 샘플링 된 신호들을 샘플링 순서대로 제1 샘플링 신호, 제2 샘플링 신호, 제3 샘플링 신호, 제4 샘플링 신호라고 하면,
    상기 제1 샘플링 신호 및 상기 제2 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제2 샘플링 신호 및 상기 제3 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하고, 상기 제3 샘플링 신호 및 상기 제4 샘플링 신호 각각을 제곱하여 합성하는
    포락선 검출 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 샘플링부는
    상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 n 값을 결정하는
    포락선 검출 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 된 신호들은 소스 공진기와의 상호 공진을 통하여 타겟 공진기에 저장된 에너지의 파형에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들인 것을 특징으로 하는
    포락선 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 검출된 포락선의 기울기를 계산하는 기울기 계산부; 및
    상기 계산된 포락선의 기울기가 최대가 되는 시점을 상기 소스 공진기와 상기 타겟 공진기 간의 상호 공진 시작점으로 추정하는 추정부
    를 더 포함하는 포락선 검출 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 된 신호들은 음성 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들인 것을 특징으로 하는
    포락선 검출 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 샘플링 된 신호들은 영상 아날로그 신호에서 아날로그-디지털 변환(Analog Digital Conversion) 샘플링 된 신호들인 것을 특징으로 하는
    포락선 검출 장치.
  12. 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중에서 인접하는 두 샘플링 신호 간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 포락선 성분의 제곱 값을 계산하는 계산부
    를 포함하는 포락선 검출 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 샘플링부를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수인
    포락선 검출 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 샘플링부는
    상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 샘플링 시간 간격을 결정하는
    포락선 검출 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 계산부는
    상기 인접하는 두 샘플링 신호 간에 순차적으로 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여 상기 변조신호를 샘플링 하는 샘플링 레이트(sampling rate)와 동일한 비율로 상기 포락선 성분의 제곱 값을 계산하는
    포락선 검출 장치.
  16. 변조신호에서 샘플링 된 신호들 중, 인접하는 두 샘플링 신호 들간에 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산을 수행하여, 상기 변조신호의 캐리어 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 캐리어 성분이 제거된 변조신호에서 상기 변조신호의 포락선을 검출하는 단계
    를 포함하는 포락선 검출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인접하는 두 샘플링 신호들 간의 샘플링 시간 간격이 (1/2+n)*π/ω조건을 만족하도록, 상기 변조신호에서 샘플링을 수행하는 단계를 더 포함하고, 여기서, n은 정수이고, ω는 각 주파수인
    포락선 검출 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 포락선을 검출하는 단계는
    상기 제곱-합(SS, Square-Sum) 연산의 결과 값을 제곱근(Root) 처리하여 상기 변조신호의 포락선을 검출하는
    포락선 검출 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 샘플링을 수행하는 단계는
    상기 변조신호의 대역폭(Bandwidth)의 값에 기초하여 상기 n 값을 결정하는
    포락선 검출 방법.
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