KR20220067803A - 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법 및 이를 위한 송수신 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법 및 이를 위한 송수신 장치에 관한 것으로서, 입력된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 입력부; 상기 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에 의해 변환된 데이터를 전송하는 전송부를 포함한다.

Description

다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법 및 이를 위한 송수신 장치{METHOD FOR REMOTELY CONTROLLING MULTI-MOTOR USING MULTIPLE SIGNALS AND TRANSMITTER AND RECEIVER}

본 발명은 원격 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법 및 이를 위한 송수신 장치에 관한 것이다.

일반적으로 중장비라함은 건설 및 토목 공사에 쓰이는 중량이 큰 기계를 통틀어 이르는 말로, 굴삭기, 불도저, 지게차 및 로우더 등이 있다. 중장비 중 굴삭기는 다양한 산업 현장에 널리 쓰이는 장비로, 땅을 파는 굴삭작업, 토사를 운반하는 적재작업, 건물을 해체하는 파쇄작업, 지면을 정리하는 정리작업 등의 작업을 수행하는 건설기계로, 소위 포크레인 또는 백호라고도 불린다. 굴삭기는 운전자가 운전석에 탑승하여 굴삭기에 설치된 조작레버 등을 조작하여 작업을 수행한다.

선행기술문헌들의 예로 공개특허 제2010-0075102호가 개시되어 있다. 이 공개특허는 중장비에 있어서, 상부회전체에 피벗 연결되는 붐과, 상기 붐의 선단에 피벗 연결되는 아암과, 상기 아암의 선단에 피벗 연결되는 버켓 및 상기 상부회전체와 상기 붐 사이에 연결되어 상기 붐을 피벗시키는 붐 실린더로 이루어진다.

그러나, 이 종래기술은 관로의 매설작업을 수행하는 과정에서 한 개의 중장비에 와이어를 통해 매달린 관로가 회전되거나 흔들리게 되어 매설될 공간에 정확하게 매설시킬 수 없어 매설작업이 장시간 소요되는 등의 작업효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 매설되는 공간으로의 이동시 회전되거나 흔들리게 되는 관로로 인해 중장비를 운전하는 운전자와 주위에서 매설작업을 수행하는 인부의 인명사고가 발생되는 문제점도 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 선행기술문헌들의 예로 등록특허 제10-1559653호가 개시되어 있다. 이 종래 기술은 복수의 중장비를 동기화시키고, 복수의 중장비에 작동신호를 무선 통신채널을 통해 송신하여 동시에 작동되는 복수의 중장비를 제어하는 중장비 원격 제어 시스템을 개시하고 있다. 그러나, 이 종래 기술은 무선환경에서 노이즈에 노출되어 응답속도가 느리고, 정밀제어가 불가능하다는 문제점이 있었다.

국내특허공개공보 제10-2010-0075102호 국내등록특허 제10-1559653호

본 명세서는 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원격 거리의 제어 응답속도를 향상시키고, 전송라인 수량을 최소화할 수 있는 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법 및 이를 위한 송수신 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 명세서의 제1 실시예에 따르면, 본 명세서에 따른 송신 장치는, 입력된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 입력부; 상기 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에 의해 변환된 데이터를 전송하는 전송부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열을 미리 결정된 단위의 데이터열로 구분한 후, 구분된 데이터열을 전위 보호구간의 시간만큼 지연하고, 데이터열 중 보호구간으로 복사할 데이터를 구분하여 저장하며, 상기 전위 보호구간에 상기 복사할 데이터를 삽입하여 지연된 데이터를 출력하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 상기 전위 보호구간에 복사할 데이터 중 일부의 데이터를 상기 전위 보호구간에 삽입하고, 지연된 데이터열을 출력한 후, 상기 전위 보호구간으로 복사할 데이터의 나머지 데이터를 후위 보호구간에 삽입하여 출력함으로써 하나의 OFDM 심볼을 생성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 상기 데이터열의 중앙의 위치를 기준으로 양방향으로 동일하게 상기 전위 보호구간과 상기 후위 보호구간의 합에 대응하는 만큼의 데이터를 상기 전위 보호구간과 상기 후위 보호구간에 삽입하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 상기 보호구간에 채널 추정을 위한 임펄스 심볼을 삽입하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 임펄스 심볼은 서로 직교하는 파형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열을 순환 확장하여 상기 보호구간을 추가하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 신호처리부는 상기 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열의 1주기의 상기 보호구간의 칩수와 동일한 칩수를 복사하여 데이터열의 앞부분에 삽입함으로써 순환 확장된 데이터열을 얻는 것을 특징으로 한다.

본 명세서의 제2 실시예에 따르면, 본 명세서에 따른 수신 장치는, 데이터를 수신하는 전송부; 수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하는 신호처리부; 및 상기 신호처리부에 의해 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 출력부를 포함한다.

본 명세서의 제3 실시예에 따르면, 본 명세서에 따른 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법은, 송신 장치가, 입력된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 단계; 상기 송신 장치가, 상기 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하는 단계; 상기 송신 장치가 변환된 데이터를 수신 장치로 전송하는 단계; 상기 수신 장치가, 수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하는 단계; 및 상기 수신 장치가, 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하여 모터를 포함하는 복수의 전자 장치로 각각 출력하는 단계를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 명세서에 의하면, 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하고, 변환된 데이터를 전송하는 송신 장치와, 수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하고, 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 수신 장치와, 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하고, 변환된 데이터를 전송하며, 수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하고, 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법을 제공함으로써, 빠른 응답속도로 멀티 모터를 동시에 제어 가능하고, 전송라인의 수량을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예가 적용되는 QPSK에 따른 심볼 매핑을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치에서 상관부의 동작을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템의 송신 장치에서 신호를 송신하는 방법을 간략히 나타낸 흐름도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템의 수신 장치에서 신호를 수신하는 방법을 간략히 나타낸 흐름도, 및
도 9는 종래의 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터와 본 발명에 따른 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터를 비교 설명하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 굴삭기, 불도저, 지게차, 로우더 등의 중장비를 원격 제어하는 방법을 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 원격 제어 방법은 차량 및 각종 가전제품을 원격 제어하는 데 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 신호를 송신하는 변조 장치(이하, 송신 장치)는 채널 인코더(102), 변조부(modulator)(104), 스크램블러(scrambler)(106), 직렬/병렬(Serial to Parallel : S/P) 변환부(108), 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT)부(110), 역 고속 푸리에 변환(Inverse Fast Fourier Transform, IFFT)부(112), 보호구간(Guard Interval) 추가부(114), 디지털/아날로그(Digital to Analog : D/A) 변환부(116) 및 RF 송신부(118) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 송신 장치에 포함되는 각 구성 요소는 필수적인 구성요소로만 이루어지지 않으며, 실시예에 따라 각 구성 요소 중 일부가 생략될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 채널 인코더(102) 내지 직렬/병렬 변환부(108)는 입력부에 해당되고, DFT부(110) 내지 D/A 변환부(116)는 신호처리부에 해당되며, RF 송신부(118)는 전송부에 해당된다. 이하, 상기 채널 인코더(102) 및 변조부(104)는 HQAM(Hopped QAM) 방식을 이용함을 가정하여 설명하기로 한다.

채널 인코더(102)는 이진(Binary) 코드 또는 비이진(non-binary) 코드를 사용하여 전송할 정보 비트를 인코딩한다. 특히, HQAM 방식은 정보의 송수신 측면에서 QAM 방식과 동일하므로, 본 발명의 실시예에 따른 채널 인코더(102)는 이진 코드를 사용하여 전송할 정보 비트를 인코딩한다.

변조부(104)는 인코딩된 정보 비트를 HQAM 방식을 사용하여 변조한다. 이때 사용되는 HQAM 방식의 레벨은 실시예에 따라 다르게 결정될 수 있으며, 또한 레벨은 채널 상태에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 변조부(104)는 다음과 같이 동작한다.

본 발명의 실시예는 변조부(104)에서 변조를 수행하기 이전에, 송신 장치는 수신 장치로부터 QAM 변조 차수와 적용할 시퀀스 길이 정보를 수신한다. 그리고 송신 장치는 각 수신 장치마다 수신 장치(즉, 중장비)에 특정(specific)한 정수 벡터(Integer vector, V))를 설정한다. 여기서, 상기 정수 벡터의 각 엘리먼트(element)는 특정 시퀀스 세트(sequence set)의 시퀀스 인덱스(index)를 의미한다. 그리고 상기 정수 벡터는 송신 장치에 의해 직접 생성되거나, 또는 수신 장치로부터 전달받는 랜덤 시퀀스로, 셀 ID(또는 섹터 ID) 및 송신 장치(즉, 단말) ID 중 적어도 하나를 근거로 설정된 것이다. 또한, 상기 정수 벡터는 상기 랜덤 시퀀스의 특성을 유지하면서 주요 간섭 요소(dominant interferer)가 될 가능성이 큰 인접 셀 간에 충돌 확률(hit probability)을 최소화할 수 있도록 설정될 수 있다.

일 예로, V1, V2, V3, V4가 인접 셀인 경우 각 셀들의 정수 벡터는 아래 <표 1>과 같이 구성될 수 있다.

Desired cell : V1 = [1 1 2 4 2 1 …] Interfering cell : V2 = [2 3 1 2 1 4 …] Interfering cell : V3 = [4 2 3 1 4 2 …] Interfering cell : V4 = [3 4 4 3 3 3 …]

상기 특정 시퀀스 세트는 수신 장치가 전달한 시퀀스 길이를 만족하는 세트이다. 일예로, 시퀀스 세트는 아래 <표 2>와 같이 구성될 수 있다.

S1 = [1 1 1 1] S2 = [1 -1 1 -1] S3 = [1 1 -1 -1] S4 = [1 -1 -1 1]

시퀀스 세트는 <표 2>와 같이 구성되고, V=[1 3 2 2 4]인 경우, V 벡터의 첫 번째 엘리먼트 V(1)이 1인 경우는 S1 = [1 1 1 1]을 의미하고, V 벡터의 두 번째 엘리먼트 V(2)가 3인 경우는 S3 = [1 1 -1 -1]을 의미하며, V 벡터의 세 번째 엘리먼트 V(3)이 2인 경우는 S2=[1 -1 1 -1]을 의미한다.

일예로, 기본적인 변조 정보인 QAM 변조 차수가 QPSK이고, 시퀀스 길이가 4이고, V=[1 3 2 2 4]이며, 상기 <표 2>와 같은 시퀀스 세트를 이용함을 가정한다. 송신 장치는 입력된 정보 비트가 01 00 01 11 10인 경우 도 3과 같이 QPSK에 따라 심볼로 매핑하여 C2 C1 C2 C3 C4를 출력한다. 그리고 변조부(104)는 상기 <표 2>의 시퀀스 세트에서 상기 V의 엘리먼트에 해당하는 시퀀스를 선택한다. 즉 변조부(104)는 V(1)이면 S1 = [1 1 1 1]를 선택하고, V(2)이면 S3 = [1 1 -1 -1]을 선택하고, V(3)이면 S2 = [1 -1 1 -1]을 선택하고, V(4)이면 S2 = [1 -1 1 -1]를 선택하고, V(5)이면 S4 = [1 -1 -1 1]을 선택한다. 그리고 변조부(104)는 수신 장치로부터 미리 수신한 시퀀스 길이가 4이므로 QAM 심볼을 4번씩 반복하여 C2 C2 C2 C2 C1 C1 C1 C1 C2 C2 C2 C2 C3 C3 C3 C3 C4 C4 C4 C4를 출력하고, 상기 반복한 QAM 심볼을 상기 선택한 시퀀스와 곱하여 [C2 C2 C2 C2] [C1 C1 -C1 -C1] [C2 -C2 C2 -C2] [C3 -C3 C3 -C3] [C4 -C4 -C4 C4]를 출력한다.

스크램블러(106)는 출력된 신호를 서브 캐리어 단위로 스크램블링한다. 보다 구체적으로는, 스크램블러(106)에서 스크램블링하는 방법은 본 발명에서 적용하는 시퀀스에 의한 서브 캐리어 간에 반복 패턴이 존재할 수 있는 바, PAPR을 감소시키기 위해 반복된 패턴을 줄일 수 있도록 서브 캐리어 단위로 스크램블링을 적용할 수 있다. 또한, 스크램블러(106)에서 스크램블링 시퀀스를 선택하는 방법은 전송되는 신호에 따라 다양하게 결정될 수 있으나, 동일한 송신 장치 및 수신 장치에서 스크램블링 시퀀스는 동일하게 적용되는 것이 바람직하고, 각 송신 장치마다 스크램블링 시퀀스는 동일하게 적용되는 것이 바람직하다. 한편, 스크램블러(106)는 PAPR를 최적화하기 위한 유닛으로 필수구성요소에 포함되지 않을 수도 있다.

또한, 송신 장치는 스크램블링된 신호를 직렬/병렬 변환부(108)에서 변환을 수행하고, DFT부(110)에서 DFT를 수행하며, IFFT부(112)에서 IFFT를 수행하고, 보호구간 추가부(114)에서 보호구간을 추가하며, 디지털/아날로그 변환부(116)에서 변환을 수행하며, RF 송신부(118)에서 안테나를 통해 신호를 수신하는 복조 장치(이하, 수신 장치)에 전송한다.

보호구간 추가부(114)는 IFFT 후의 데이터열을 미리 결정된 단위의 데이터열로 구분한 후, 구분된 데이터열을 전위 보호구간의 시간만큼 지연하고, 데이터열 중 보호구간으로 복사할 데이터를 구분하여 저장하며, 전위 보호구간에 복사할 데이터를 삽입하여 지연된 데이터를 출력한다. 여기서, 보호구간 추가부(114)는 전위 보호구간에 복사할 데이터 중 일부의 데이터를 전위 보호구간에 삽입하고, 지연된 데이터열을 출력한 후, 전위 보호구간으로 복사할 데이터의 나머지 데이터를 후위 보호구간에 삽입하여 출력함으로써 하나의 OFDM 심볼을 생성할 수 있다. 이때, 보호구간 추가부(114)는 보호구간으로 복사할 데이터 중 절반의 데이터를 전위 보호구간에 삽입하고, 보호구간으로 복사할 데이터의 나머지 데이터를 후위 보호구간에 삽입할 수 있다. 또한, 보호구간 추가부(114)는 데이터열의 중앙의 위치를 기준으로 양방향으로 동일하게 전위 보호구간과 후위 보호구간의 합에 대응하는 만큼의 데이터를 전위 보호구간과 후위 보호구간에 삽입하여 사용할 수 있다. 또한, 보호구간 추가부(114)는 데이터열의 중앙의 위치를 기준으로 전위 보호구간의 방향으로 복사된 데이터를 전위 보호구간에 삽입하고, 중앙의 위치를 기준으로 후위 보호구간의 방향으로 복사된 데이터를 후위 보호구간에 삽입할 수 있다.

또한, 보호구간 추가부(114)는 보호구간에 채널 추정을 위한 임펄스 심볼을 삽입할 수 있다. 여기서, 임펄스 심볼은 서로 직교하는 파형으로 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 보호구간 추가부(114)는 IFFT 후의 데이터열을 순환 확장하여 보호구간을 추가할 수 있다. 구체적으로는, 보호구간 추가부(114)는 IFFT 후의 데이터열의 1주기의 마지막 몇~몇십 칩(보호구간의 칩수와 동일한 칩수)을 복사하여 데이터열의 앞부분에 삽입하여 순환 확장된 데이터열을 얻을 수 있다. 이를 위해, 보호구간 추가부(114)는 데이터 레지스터의 초기 값을 첫 데이터열 값이 나오기 몇 칩 이전의 값으로 지정해 주고 각 레지스터에 클럭을 공급함으로써, 순환 확장 데이터를 생성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 신호를 수신하는 수신 장치는 중장비에 포함될 수 있고, RF 수신부(202), 아날로그/디지털(Analog to Digital : A/D) 변환부(204), 보호구간 제거부(206), FFT부(208), IDFT부(210), 병렬/직렬 변환부(212), 디스크램블러(214), 상관부(216), LLR(Log Likelihood Ratio, 로그 우도비) 계산부(218) 및 채널 디코더(220) 중 적어도 하나를 포함한다. 본 발명의 실시예에서 RF 수신부(202)는 전송부에 해당되고, 아날로그/디지털 변환부(204) 내지 IDFT부(210)는 신호처리부에 해당되며, 병렬/직렬 변환부(212) 내지 채널 디코더(220)는 출력부에 해당된다.

RF 수신부(202)는 안테나를 통해 송신 장치로부터 신호를 수신한다.

아날로그/디지털 변환부(204)는 RF 수신부(202)를 통해 수신한 신호, 즉, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

보호구간 제거부(206)는 수신된 신호의 동기를 맞추고 보호구간을 제거한다. FFT부(208)는 보호구간이 제거된 신호에 FFT를 수행하고, IDFT부(210)는 변환된 신호에 IDFT를 수행한다. 병렬/직렬 변환부(212)는 변환된 신호를 병렬에서 직렬로 변환한다.

디스크램블러(214)는 송신 장치의 스크램블러(106)가 사용하는 시퀀스와 대응되는 시퀀스를 이용하여 변환된 신호의 디스크램블링을 수행할 수 있다. 디스크램블링은 바람직하게는 스크램블러(106)와 대응되게 서브 캐리어 단위로 수행될 수 있다.

상관부(216)는 미리 정해진 시퀀스 세트에 따른 상관관계를 기반으로 디스크램블링된 신호에 포함된 시퀀스 정보(송신 장치의 변조부(104)에서 사용한 시퀀스 정보) 및 매핑 정보를 추출한다. 즉, 상관부(216)는 송신 장치로부터 수신한 신호에 포함된 시퀀스 정보 및 매핑 정보를 추출할 수 있다. 또한, 상관부(216)는 도 4에서와 같이 추출된 시퀀스 정보와 곱하여 출력된 각 벡터별로, 자신의 상관부 이외의 다른 상관부의 출력을 이용하여 SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio) 및 비 가우시안 특성 등의 파라미터를 높은 정확도로 추정할 수 있다.

LLR 계산부(218)는 수신된 신호 또는 변환된 신호로부터 LLR을 계산한다. 특히, LLR 계산부(218)는 상관부(216)에서 비 가우시안 간섭 채널이 형성되므로 비 가우시안 디코딩 메트릭을 생성하여야 한다. 상기 비 가우시안 디코딩 메트릭을 생성하는 방법 중 대표적인 방법으로, CGG(Complex Generalized Gaussian)복호 메트릭 생성 방법이 존재한다. 상기 CGG 복호 메트릭 생성 방법은 간섭 신호 또는 잡음이 CGG 분포를 따른다고 가정하고, LLR 또는 PDF(Probability Density Function)를 계산하여 계산된 결과를 채널 디코더(220)의 입력으로 제공한다.

그리고 채널 디코더(220)는 계산된 LLR 값을 기반으로 정보 비트 및 심볼 중 적어도 하나를 추정한다.

이러한 수신 장치의 동작으로부터 수신된 신호에서 검출되는 간섭신호는 비 가우시안화되며 QAM을 이용하므로 이진 부호화/복호화 기술로 성능을 개선할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치는, 도 1에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 송신하는 송신 장치와 구성만 달리할 뿐, 본 발명의 실시예에 따른 동작은 유사하다.

도 5를 참조하면, 송신 장치는 채널 인코더(502), 변조부(504), 심볼 인터리버(506), 스크램블러(508), 자원 매핑기(510), DFT부(512), IFFT부(514), 보호구간 추가부(516), 디지털/아날로그 변환부(517) 및 RF 송신부(520) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시예의 각 구성요소는 필수적인 구성요소로만 이루어지지 않으며, 실시 형태에 따라 각 구성요소 중 일부가 생략될 수 있다.

채널 인코더(502)는 이진 코드를 사용하여 전송할 정보 비트를 인코딩한다.

변조부(504)는 인코딩된 정보 비트를 HQAM 방식을 사용하여 변조한다. 이때 사용되는 HQAM 방식의 레벨은 실시예에 따라 다르게 결정될 수 있으며, 또한 레벨은 채널 상태에 따라 가변적으로 결정될 수 있다. 변조부(504)는 입력된 인코딩된 정보 비트를 QAM 변조 차수에 따라 QAM 심볼로 매핑한다. 여기서, 변조부(504)는 도 1에서 설명한 변조부(104)와 유사한 동작을 수행하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 본 발명의 실시예에 따른 변조부(703)는 인코딩된 정보 비트를 미리 정해진 QAM 변조 차수에 따라 QAM 심볼로 변환하고, 미리 정해진 시퀀스 세트에서 정수 벡터의 엘리먼트에 해당하는 시퀀스를 선택하고, 미리 정해진 시퀀스 길이만큼 변환한 QAM 심볼을 반복하며, 반복한 QAM 심볼을 선택한 시퀀스와 곱하여 출력한다.

심볼 인터리버(506)는 출력된 심볼 사이에 채널 상관(channel correlation)을 줄이기 위해 심볼 인터리빙을 수행할 수 있으며, 보다 구체적으로는 HQAM 심볼 단위의 심볼 인터리빙을 수행한다.

스크램블러(508)는 출력된 심볼을 스크램블링하며, 특히 본 발명의 실시예에서는 출력된 심볼을 서브 캐리어 단위로 스크램블링한다. 보다 구체적으로, 스크램블러(508)에서 스크램블링 하는 방법은 서브 캐리어 간에 반복 패턴이 존재할 수 있는 바, PAPR을 감소시키기 위해 반복된 패턴을 줄일 수 있도록 서브 캐리어 단위로 스크램블링을 적용한다. 또한, 스크램블러(508)에서 스크램블링 시퀀스를 선택하는 방법은 전송되는 신호 또는 심볼에 따라 다양하게 결정될 수 있으나, 동일한 송신 장치 및 수신 장치에서 스크램블링 시퀀스는 동일하게 적용되는 것이 바람직하다.

자원 매핑기(510)는 HQAM 심볼을 구성하는 서브 캐리어 간에 페이딩 효과(fading effect)가 대응될 수 있도록 서브 캐리어 자원을 매핑할 수 있다. 상기 대응되는 페이딩 효과는 각 서브 캐리어들이 서로 유사한 페이딩 효과를 경험하도록 하는 것을 포함하며, 이와 같이 송신 장치는 각 서브 캐리어들이 서로 유사한 페이딩 효과를 경험하도록 상기 서브 캐리어 자원을 매핑할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 자원 매핑은 시간 주파수 상에서 특정 자원 영역을 매핑시킬 수 있으며 길이가 4인 경우 참조번호 532 또는 참조번호 534와 같이 자원을 매핑시킬 수 있다.

그리고 상기 전송 자원에 매핑된 신호는, DFT부(512)에서 DFT를 수행하며, IFFT부(514)에서 IFFT를 수행하며, 보호구간 추가부(516)에서 보호구간을 추가하고, 디지털/아날로그 변환부(518)에서 변환을 수행하며, RF 송신부(520)에서 안테나를 통해 수신 장치에 전송한다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치를 나타낸 도면이다.

도 6에 도시한 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치는, 도 2에 도시한 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템에서 신호를 수신하는 수신 장치와 구성만 달리할 뿐, 본 발명의 실시예에 따른 동작은 유사하다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치는 RF 수신부(602), 아날로그/디지털 변환부(604), 보호구간 제거부(606), FFT부(608), IDFT부(610), 자원 디매핑기(demapping)(612), 디스크램블러(614), 심볼 디인터리버(616), 상관부(618), LLR 계산부(620) 및 채널 디코더(622) 중 적어도 하나를 포함한다.

RF 수신부(602)는 안테나를 통해 송신 장치로부터 신호를 수신한다.

아날로그/디지털 변환부(604)는 RF 수신부(602)를 통해 수신한 신호, 즉, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.

보호구간 제거부(606)는 수신된 신호의 동기를 맞추고 보호구간을 제거한다. FFT부(608)는 보호구간이 제거된 신호에 FFT를 수행한다. IDFT부(610)는 변환된 신호에 IDFT를 수행한다.

자원 디매핑기(612)는 송신 장치의 자원 매핑기(510)와 대응되게 할당된 자원에서 심볼을 디매핑할 수 있다.

디스크램블러(614)는 송신 장치의 스크램블러(508)가 사용하는 시퀀스와 대응되는 시퀀스를 이용하여 디매핑된 신호를 기반으로 디스크램블링을 수행한다. 디스크램블링은 바람직하게는 송신 장치의 스크램블러(508)와 대응되게 서브 캐리어 단위로 수행될 수 있다.

심볼 디인터리버(616)는 송신 장치의 심볼 인터리버(506)와 대응되게 HQAM 심볼 단위의 심볼 디인터리빙을 수행할 수 있다.

상관부(618)는 미리 정해진 시퀀스 세트에 따른 상관관계를 기반으로 디인터리빙된 심볼에 포함된 시퀀스 정보 및 매핑 정보를 추출한다. 여기서, 상관부(618)는 도 2에서 설명한 상관부(216)와 유사한 동작을 수행하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

LLR 계산부(620)는 수신된 신호 및 추출된 시퀀스 정보로부터 LLR 값을 계산한다. 채널 디코더(622)는 계산된 LLR 값과 수신된 신호 정보 중 적어도 하나를 기반으로 심볼을 추정한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템의 송신 장치에서 신호를 송신하는 방법을 간략히 나타낸 흐름도이다. 도 7에서는 본 발명의 실시예에 따른 송신 장치에서 수행되는 변조 방법의 주요한 동작만을 나타내었다.

도 7을 참조하면, 송신 장치는 이진 코드를 사용하여 전송할 정보 비트를 인코딩한다(S710). 그리고 송신 장치는 인코딩된 정보 비트를 QAM 변조 차수에 따라 QAM 심볼로 변조하고, 미리 정해진 시퀀스 세트에서 정수 벡터의 엘리먼트에 해당하는 시퀀스를 선택하고, 미리 정해진 시퀀스 길이만큼 변환한 QAM 심볼을 반복하며, 반복한 QAM 심볼을 선택한 시퀀스와 곱하여 신호를 출력한다(S720). 여기서, 상기 QAM 변조 차수와 적용할 시퀀스 길이 정보는 송신 장치와 수신 장치 간에 미리 전달된 정보이다.

송신 장치는 출력된 신호를 서브 캐리어 단위로 스크램블링한다(S730). 상기 스크램블링하는 방법은 HOPPED 시퀀스에 의한 서브 캐리어 간에 반복 패턴이 존재할 수 있는 바, PAPR을 감소시키기 위해 반복된 패턴을 줄일 수 있도록 서브 캐리어 단위로 스크램블링을 적용할 수 있다.

그리고 송신 장치는 스크램블링된 신호를 송신하기 위한 추가적인 처리를 수행하며, 처리된 신호를 수신 장치로 전송한다(S740). 여기서 추가적인 처리는 직렬/병렬 변환, DTF 수행, IFFT 수행, 보호구간 추가 및 디지털/아날로그 변환 중 적어도 하나의 동작을 의미한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원격 제어 시스템의 수신 장치에서 신호를 수신하는 방법을 간략히 나타낸 흐름도이다. 도 8에서는 본 발명의 실시예에 따른 수신 장치에서 수행되는 복조 방법의 주요한 동작만을 나타내었다.

도 8을 참조하면, 수신 장치는 송신 장치로부터 신호를 수신한다(S810). 여기서, 수신 장치는 수신된 신호의 동기를 맞추고 보호구간을 제거하며, 보호구간이 제거된 신호에 FFT 및 IDFT를 수행한 후, 변환된 신호를 병렬에서 직렬로 변환할 수 있다.

그리고 수신 장치는 도 7의 스크램블링 동작에서 사용하는 시퀀스와 대응하는 시퀀스를 이용하여 수신된 신호를 서브 캐리어 단위로 디스크램블링한다(S820). 수신 장치는 디스크램블링된 신호를 기반으로 도 7의 변조 동작에서 사용한 시퀀스 정보를 추출한다(S830). 그리고 수신 장치는 수신된 신호 및 추출된 시퀀스 정보로부터 LLR 값을 계산한다(S840).

그리고 수신 장치는 계산된 LLR값을 기반으로 정보 비트 및 심볼 중 적어도 하나를 추정한다(S850).

전술한 방법은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(Firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

도 9는 종래의 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터와 본 발명에 따른 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터를 비교 설명하기 위한 도면이다.

도 9의 (a)를 참조하면, 종래의 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터에는 보호구간에 없기 때문에, 다중경로를 통과하여 수신된 심볼들의 지연 때문에 발생될 수 있는 심볼들 간에 간섭(Interference)이 발생한다.

도 9의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터에는 보호구간이 존재하기 때문에, 심볼들 간의 간섭을 줄일 수 있다. 즉, 앞부분의 데이터가 유실되더라도 전체 정보를 정확히 전달할 수 있다.

이상에서 본 명세서에 개시된 실시예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.

여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 실시예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

102: 채널 인코더 104: 변조부
106: 스크램블러 108: 직렬/병렬 변환부
110: 이산 푸리에 변환부 112: 역 고속 푸리에 변환부
114: 보호구간 추가부 116: 디지털/아날로그 변환부
118: RF 송신부 202: RF 수신부
204: 아날로그/디지털 변환부 206: 보호구간 제거부
208: 고속 푸리에 변환부 210: 역 이산 푸리에 변환부
212: 병렬/직렬 변환부 214: 디스크램블러
216: 상관부 218: 로그 우도비 계산부
220: 채널 디코더

Claims (10)

1. 입력된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 입력부;
   상기 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하는 신호처리부; 및
   상기 신호처리부에 의해 변환된 데이터를 전송하는 전송부;
   를 포함하는 송신 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 신호처리부는 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열을 미리 결정된 단위의 데이터열로 구분한 후, 구분된 데이터열을 전위 보호구간의 시간만큼 지연하고, 데이터열 중 보호구간으로 복사할 데이터를 구분하여 저장하며, 상기 전위 보호구간에 상기 복사할 데이터를 삽입하여 지연된 데이터를 출력하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 신호처리부는 상기 전위 보호구간에 복사할 데이터 중 일부의 데이터를 상기 전위 보호구간에 삽입하고, 지연된 데이터열을 출력한 후, 상기 전위 보호구간으로 복사할 데이터의 나머지 데이터를 후위 보호구간에 삽입하여 출력함으로써 하나의 OFDM 심볼을 생성하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 신호처리부는 상기 데이터열의 중앙의 위치를 기준으로 양방향으로 동일하게 상기 전위 보호구간과 상기 후위 보호구간의 합에 대응하는 만큼의 데이터를 상기 전위 보호구간과 상기 후위 보호구간에 삽입하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 신호처리부는 상기 보호구간에 채널 추정을 위한 임펄스 심볼을 삽입하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 임펄스 심볼은 서로 직교하는 파형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 신호처리부는 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열을 순환 확장하여 상기 보호구간을 추가하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 신호처리부는 상기 역 고속 푸리에 변환 후의 데이터열의 1주기의 상기 보호구간의 칩수와 동일한 칩수를 복사하여 데이터열의 앞부분에 삽입함으로써 순환 확장된 데이터열을 얻는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
   
9. 데이터를 수신하는 전송부;
   수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하는 신호처리부; 및
   상기 신호처리부에 의해 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 출력부;
   를 포함하는 수신 장치.
   
10. 송신 장치가, 입력된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하는 단계;
    상기 송신 장치가, 상기 복수의 데이터 각각에 대해 이산 푸리에 변환, 역 고속 푸리에 변환, 보호구간 추가, 및 디지털/아날로그 변환 처리를 순차적으로 수행하는 단계;
    상기 송신 장치가 변환된 데이터를 수신 장치로 전송하는 단계;
    상기 수신 장치가, 수신한 데이터에 대해 아날로그/디지털 변환, 보호구간 제거, 고속 푸리에 변환, 및 역 이산 푸리에 변환 처리를 순차적으로 수행하는 단계; 및
    상기 수신 장치가, 변환된 데이터를 복수의 데이터로 다중화하여 모터를 포함하는 복수의 전자 장치로 각각 출력하는 단계;
    를 포함하는 다중 신호를 이용하여 멀티 모터를 원격 제어하는 방법.
    

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