KR100885300B1

KR100885300B1 - 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의주파수 변복조 장치 및 방법, 이를 이용한 송수신 장치

Info

Publication number: KR100885300B1
Application number: KR1020070087260A
Authority: KR
Inventors: 박형일; 임인기; 강태욱; 강성원; 김경수; 김정범; 형창희; 황정환; 김진경; 김성은; 박덕근; 박기혁; 심재훈
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-02-23
Anticipated expiration: 2027-08-29
Also published as: KR20090003069A; DE112008001780T5; CN101796786B; CN101796786A; US20110007844A1; JP5033915B2; JP2010532617A; US8761231B2

Abstract

본 발명은 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변복조 장치 및 방법, 이를 이용한 송수신 장치에 관한 것으로, 주파수 선택적 기저대역 전송기술 또는 주파수 선택적 코드분할다중접속(FS-CDMA) 기술에서 통신 채널 환경에 따라 전송률을 제어하고, 반복적인 확산부호 그룹 선택을 통하여 수신측에서 주파수 다이버시티 이득을 얻도록 함으로써 사용자 서로에게 간섭을 줄일 뿐만 아니라 다른 전자기기로부터 유기되는 강한 간섭이 있을 때에도 저전력이고, 안정적인 인체 통신을 구성할 수 있으며, 통신 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.

주파수 선택적 기저대역, 통신, 확산부호, 월시코드

Description

주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변복조 장치 및 방법, 이를 이용한 송수신 장치{Apparatus and method for frequency modulating and demodulating of frequency selective baseband with gain of frequency diversity, and Apparatus for transmitting and receiving using for this}

본 발명은 주파수 선택적 기저대역(Frequency Selective Baseband)을 이용한 통신 방식에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수 선택적 기저대역전송기술 또는 주파수 선택적 코드분할다중접속(FS-CDMA) 기술에서 통신 채널 환경에 따라 전송률을 제어하고, 반복적으로 확산부호 그룹을 선택하여 전송함으로써 수신측에서 주파수 다이버시티 이득을 얻어 통신 품질을 보장할 수 있는, 인체를 통신 채널로 이용한 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-072-02, 과제명: 인체통신 컨트롤러 SoC].

인체 통신이란 전도성을 갖는 인체를 통신 채널로 이용하여 인체와 연결되어 있는 기기들간에 신호를 전달하는 기술을 말하는 것으로, 개인 휴대 정보 단말기(PDA, Personal Digital Assistant), 휴대형 퍼스널 컴퓨터(Portable Personal Computer), 디지털 카메라(Digital Camera), MP3 플레이어(MP3 player), 휴대폰 등의 다양한 휴대 기기간의 통신 및 프린터, TV, 출입 시스템 등 고정된 기기와의 통신 네트워크가 사용자의 간단한 접촉만으로 구성되는 기술이다.

기존의 인체 통신 기술은 FSK나 ASK 등의 디지털 변조 방식과 특정한 주파수를 이용하여 최대 수십 Kbps 정도의 저속 데이터 통신을 구현하였으며, 그 응용 분야는 간단한 데이터 전송만을 필요로 하는 분야에 한정되었다.

왜냐하면, 인체는 아주 다양한 물질과 형태로 구성되어 있고, 낮은 전도성과 높은 유전율로 인해 넓은 주파수 영역에서 안테나와 같은 역할을 하게 된다. 이러한 특성은 인체와 인접한 다른 사용자의 신호나 외부 전자기기로부터 원하지 않은 잡음 신호가 인체로 유기될 수 있으며, 주위 물체나 전자기기간의 거리나 위치에 의하여 불안정하게 되는 경우가 있기 때문이다.

FSK, ASK, PSK 등의 주파수 변조 방식은 외부 간섭이 적은 영역을 선택하여 사용할 수 있고, 통신 구현에 있어 비교적 낮은 신호 대 잡음비를 요구한다. 그러나, 인체 특성에 의해 간섭이 발생할 경우 이를 해결하는데 어려움이 있다.

그리고 인체 통신과 같이 디지털 신호를 직접 전송하는 방식은 매우 넓은 대역을 필요로 하며, 수신 신호에는 송신기로부터 송신된 신호 외에 주변 전자기기로 부터 유기되는 강한 간섭들과 함께 입력되는데, 이러한 신호 대역 내에 간섭이 발생할 경우 수신기의 감도가 아무리 좋아도 원하는 신호를 제대로 분리해 낼 수 없다.

또한 디지털 신호를 직접 전송하는 방식에서 수 Mbps 이상의 디지털 신호를 직접 보내기 위해서는 수십 MHz 이상의 대역폭을 필요로 하며, 이러한 신호들이 인체에 인가되면 특정 주파수 이상의 신호는 방사됨으로써 여러 사용자가 있을 경우 접촉을 하지 않았음에도 다른 사용자들에게 간섭을 일으켜 안정된 네트워크를 구성하는데 어려움이 있다.

따라서 기존 인체 통신 시스템은 가정이나 사무실 등의 노이즈(Noise)가 적은 환경뿐만 아니라 전시장이나 기타 특정 주파수 대역에 강한 노이즈원이 있는 환경과 같은 주변 환경으로부터 유기되는 노이즈에 민감한 특성이 있으며, 이를 해결하기 위한 방법으로 채널 코덱을 사용하여 이득을 얻는 방법을 사용하였으나 이는 면적, 지연, 과도한 전력소모를 요구하는 문제점을 가진다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다수의 사용자가 있는 통신 환경에서 사용자 서로에게 간섭을 주지 않을 뿐만 아니라, 다른 전자기기로부터 유기되는 강한 간섭이 있을 때에도 안정적인 통신을 구현할 수 있도록 서로 독립적인 채널에 데이터를 반복적으로 송수신하여 얻은 다이버시티 이득으로 노이즈와 채널에 의한 에러를 극복하면서도 이를 저전력으로 구성할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 일실시 형태의 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치는, 통신 채널 상태에 따라 데이터의 전송속도 및 반복 전송 횟수를 제어하는 전송률제어기; 상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 동일한 직렬데이터를 반복하여 출력하는 데이터생성기; 상기 데이터생성기에서 출력되는 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하는 직렬-병렬변환기; 및 상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 변환된 병렬데이터에 해당하는 주파수 선택적 확산부호를 선택하는 주파수선택적스프레더;를 포함한다.

상기 주파수 변조 장치는 상기 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하기 전에, 상기 데이터생성기에서 출력한 직렬데이터를 스크램블링하는 스크램블러를 더 포함한다.

상기 전송률제어기는, 주파수 확산에 사용되는 2의 N승(N은 0과 자연수)개의 확산부호를 2의 M승(M<N, M은 0과 자연수)개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 하나의 확산부호 그룹을 선택하도록 상기 주파수선택적스프레더를 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 이용하여 제어한다.

상기 전송률제어기는, 상기 복수 개의 확산부호 그룹 중 하나의 확산부호 그룹의 선택을 상기 반복 전송 횟수만큼 반복하도록 상기 주파수선택적스프레더를 제어한다.

상기 주파수선택적스프레더는, 주파수 확산을 위한 주파수 선택적 확산부호를 선택하기 위해 사용되는 M 비트 병렬데이터와 N 비트 입력데이터 및 상기 하나의 확산부호 그룹의 선택을 위해 사용되는 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 입력받는다.

상기 주파수선택적스프레더는, 상기 전송률제어기에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 출력되는 동일한 직렬데이터에 대해 각각 다른 확산부호 그룹을 선택하고, 각 확산부호 그룹의 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하여 출력한 다.

상기 주파수선택적스프레더는, N 비트 입력데이터를 출력하는 N 비트 카운터; (N-M) 비트 주파수 선택 제어비트와 M 비트 데이터 입력비트를 그레이 인덱싱(Gray indexing)하기 위한 (N-1)개의 제1 논리합연산기(XOR); 상기 N 비트 카운터의 출력, 상기 (N-M) 비트 주파수 선택 제어비트 및 상기 (N-1)개의 제1 논리합연산기(XOR)의 출력 비트를 논리곱(AND) 연산하기 위한 N개의 논리곱연산기(AND); 및 상기 N개의 논리곱연산기(AND)의 출력을 논리합(XOR) 연산하기 위한 제2 논리합연산기(XOR); 을 포함한다.

한편, 본 발명의 일실시 형태에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치는, 송신측에서 통신 채널 상태에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 전송데이터의 합성을 제어하는 신호합성제어기; 상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 전송데이터로부터 송신측에서 선택된 주파수 선택적 확산부호를 상기 반복 전송 횟수별로 검출하여 각각 대응되는 M 비트 병렬데이터를 출력하는 주파수선택적디스프레더; 상기 주파수선택적디스프레더에서 출력되는 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 병렬-직렬변환부; 및 상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러가 발생한 비트를 복원하여 합성하는 데이터처리기;를 포함한다.

상기 주파수 복조 장치는 상기 에러 발생 비트를 복원하기 전에, 상기 변환된 직렬데이터를 디스크램블링하는 디스크램블러를 더 포함한다.

상기 주파수선택적디스프레더는, 주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승(M<N)개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 선택된 하나의 확산부호 그룹과 상기 하나의 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 선택된 하나의 확산부호를 상기 전송데이터로부터 구하고, 상기 선택된 하나의 확산부호에 해당하는 인덱스값을 M 비트 병렬데이터로 출력한다.

상기 선택된 하나의 확산부호는 상기 2의 M승개의 확산부호에 대해 상관값을 모두 구하고, 상기 구한 상관값을 비교하여 가장 높은 상관값에 대응하는 확산부호인 것을 특징으로 한다.

상기 데이터처리기는, 상기 신호합성제어기의 제어에 따라 상기 반복 전송 횟수별로 입력되는 동일한 직렬데이터에 대해 균등 이득 합성 또는 통신 채널 특성에 따라 가중치를 주어 합성하는 방법을 이용해 에러 발생 비트를 정정함으로써 다이버시티 이득을 얻는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일실시 형태에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 방법은, 통신 채널 환경에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 동일한 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 단계; 주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개의 확산부호로 나누어 복수 개의 확산부호 그룹을 생성하는 단계; 상기 복수 개의 확산부호 그룹 중 사용자가 원하는 주파수 대역을 포함하는 하나의 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 반복하여 선택하는 단계; 및 상기 M 비트 병렬데이터를 이용하여 상기 반복 전송 횟 수별로 선택된 각각의 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 단계;를 포함한다.

상기 주파수 변조 방법은 상기 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 단계 이전에, 상기 직렬데이터에 대해 스크램블링하는 단계를 더 포함한다.

상기 하나의 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 반복하여 선택하는 단계는, 상기 통신 채널 상태에 따른 다이버시티 이득을 얻기 위해 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 이용하여 복수 개의 확산부호 그룹 중 3개 이상의 확산부호 그룹을 선택하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일실시 형태에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 방법은, 송신측에서 통신 채널 상태에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 전송데이터에 대해 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개의 확산부호로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 선택된 확산부호 그룹을 각각 검출하는 단계; 상기 반복 전송 횟수별로 검출된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호에 대해 상관값을 계산하여 가장 큰 상관값을 가지는 하나의 확산부호를 검출하는 단계; 상기 가장 큰 상관값을 가지는 하나의 확산부호에 해당하는 인덱스값을 M 비트 병렬데이터로 발생하는 단계; 상기 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 단계; 및 상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러 발생 비트를 복원하여 합성하는 단계;를 포함한다.

상기 선택된 확산부호 그룹을 검출하는 단계는, 상기 전송데이터에서 획득한 (N-M)비트 주파수 선택 제어비트와 반복 전송 횟수를 이용하여 상기 선택된 확산부호 그룹을 검출한다.

상기 에러 발생 비트를 복원하여 합성하는 단계는, 상기 데이터의 반복 전송 횟수별로 입력받은 직렬데이터들을 균등 이득 합성 또는 채널 특성에 따라 가중치를 주어 합성하는 방법을 이용해 에러 발생 비트를 복원하여 합성함으로써 다이버시티 이득을 얻는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 일실시 형태에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치는, 프레임 동기를 위한 프리앰블과 송신할 데이터에 대한 제어 정보 및 동일한 데이터의 반복 전송을 위한 반복 전송 횟수로 이루어진 헤더를 생성하는 프리앰블 및 헤더 생성부; 주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M(M<N)승개의 확산부호로 나눈 복수 개의 확산부호 중, 통신 채널 상태에 따라 상기 반복 전송 횟수별로 사용할 확산부호 그룹을 선택하고, 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 주파수변조부; 상기 생성된 프리앰블, 헤더 및 상기 반복 전송 횟수별로 선택된 확산부호를 디지털신호로 다중화하여 전송하는 다중화부;를 포함한다.

상기 프리앰블 및 헤더 생성부는, 상기 송신할 데이터에 대한 제어 정보를 이용하여 기 설정된 헤더 포맷으로 헤더를 생성하는 헤더생성기와, 상기 생성된 헤더를 확산시키는 스프레더로 구성된 헤더처리부; 및 프레임 동기 획득을 위해 설정된 초기값으로 일정길이의 프리앰블을 생성하는 프리앰블생성기;를 포함한다.

상기 주파수변조부는, 통신 채널의 상태에 따라 송신할 데이터의 전송속도 및 반복 전송 횟수를 조절하여 동일한 데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 전송하도록 제어하는 전송률제어기; 상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 동일한 직렬데이터를 반복하여 출력하는 데이터생성기; 상기 데이터생성기에서 출력되는 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 직렬-병렬변환기; 및 주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M(M<N)승개의 확산부호로 나누어 복수 개의 확산부호를 생성하고, (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 입력받아 상기 반복 전송 횟수별로 상기 복수 개의 확산부호 중 하나의 확산부호 그룹을 선택하고, 상기 M 비트 병렬데이터를 입력받아 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 주파수선택적스프레더;를 포함한다.

상기 주파수변조부는, 상기 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하기 전에, 상기 데이터생성기에서 출력한 직렬데이터를 스크램블링하는 스크램블러를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 일실시 형태에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치는, 반복 전송 횟수별로 반복하여 전송되는 전송데이터에서 프리앰블을 검출하여 프레임 시작 시점을 획득하는 프레임동기화부; 상기 프레임 시작 시점을 이용하여 상기 전송데이터의 헤더 및 데이터 부분을 분리하는 역다중화부; 상기 분리된 헤더를 역확산시켜 상기 데이터에 대한 제어 정보를 복원하 는 헤더처리부; 및 상기 데이터에 대한 제어 정보에서 검출한 상기 반복 전송 횟수 정보를 이용하여 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중에서 상기 전송데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 선택하고, 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 검출하는 주파수복조부;를 포함한다.

상기 수신 장치는, 상기 프레임동기화기에서 프레임 시작 시점을 찾기 전에, 입력되는 전송데이터에 대해 노이즈 제거, 클럭복원 및 데이터정렬을 수행하는 아날로그처리부를 더 포함한다.

상기 주파수복조부는, 상기 반복 전송 횟수별로 전송된 데이터의 합성을 제어하는 신호합성제어기; 상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 전송데이터로부터 송신측에서 선택된 주파수 선택적 확산부호를 상기 반복 횟수별로 검출하여 각각 대응되는 M 비트 병렬데이터를 출력하는 주파수선택적디스프레더; 상기 주파수선택적디스프레더에서 출력되는 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 병렬직렬변환부; 및 상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러가 발생한 비트를 복원하여 합성하는 데이터처리기;를 포함한다.

상기 주파수선택적디스프레더는, 상기 에러 발생 비트를 복원하기 전에, 상기 변환된 직렬데이터를 디스크램블링하는 디스크램블러를 더 포함한다.

상기 데이터에 대한 제어 정보는, 송신측에서 전송한 데이터의 전송속도, 변조방식, 사용자ID, 데이터 길이 및 반복 전송 횟수 중 하나 이상을 포함한다.

상술한 바에 의하면, 본 발명에 따른 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변복조 장치 및 방법, 이를 이용한 송수신 장치는 주파수 다이버시티 이득을 가지는 주파수 선택적 기저대역 전송방식을 인체 통신 시스템에 적용하여 통신 채널 환경에 따라 서로 독립적인 채널에 동일한 데이터를 반복적으로 송수신함으로써 특정 대역에서 발생하는 강한 잡음에도 안정적인 통신을 보장하는 우수한 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사 이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.

또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

그리고 본 발명에 대한 설명에 들어가기 전에, 이후에 사용되는 본 발명과 관련된 용어의 개념을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 제안하는 전송방식이란 데이터의 프로세싱 이득을 위해 사용되는 모든 확산부호 중에서 "사용자가 원하는 주파수 대역에서 수신 이득이 가장 우세한 주파수(dominant frequency) 특성을 가지는 확산부호"만을 사용함으로써, 아날로그 송수신부가 간단해지는 기저대역 전송을 하면서도 원하는 주파수 대역과 프로세싱 이득을 동시에 얻을 수 있는 주파수 선택적 기저대역(Frequency Selective Baseband) 전송 방식을 의미한다.

또한, 가장 우세한 주파수(dominant frequency)란 특정 주파수 대역에서 데이터를 송신할 경우, 수신측에서 가장 큰 수신 이득을 갖는 주파수 대역을 의미한다.

이하의 설명에서는 상기 주파수 선택적 기저대역(Frequency Selective Baseband) 전송방식에 사용할 수 있는 확산부호로서 월시코드(Walsh Code)를 예로 사용한다.

상기 월시코드(Walsh Code)는 64비트로 구성되어 64개 종류가 있으며, 이를 W0, W1, W2, ..., W63으로 구분한다. 이러한 월시코드(Walsh Code)는 서로 곱하면(XOR) 0과 1이 섞여서 나오고, 이를 모두 평균하면 0이 되도록 되어 있다. 이때 같은 코드를 곱하면 모두 1이 나와서 확산부호에 숨어 있는 데이터를 복구할 수 있다. 따라서 월시코드(Walsh Code)는 직교확산부호로서 송신하는 각 채널을 구분하기 위해 사용하며 각 월시코드는 서로 상관관계가 없는 독립성을 갖는다.

그리고 다이버시티는 통신에서 신호의 수신경로를 다양화한 것을 뜻하며, 이동통신 시스템에서 페이딩을 경감하기 위한 방법으로 사용된다. 이러한 다이버시티의 동작 원리는 다수의 독립적인 샘플 신호가 동시에 특정 레벨 이하로 떨어질 확률이 하나의 신호가 특정 레벨 이하로 떨어질 확률보다 훨씬 낮다는 것을 응용한 것이며, 신호의 전달 경로를 공간적/시간적/주파수적으로 분리하여 받음으로써 두 수신 신호의 차이를 비교하거나 적절한 신호만 추출해낼 수 있어 페이딩의 영향을 줄인다. 즉, 모든 다이버시티 수신은 2개 이상의 독립된 전파 경로를 통해 전송된 여러 개의 수신 신호 중에서 가장 양호한 특성을 가진 신호를 이용하는 것이다.

따라서 본 발명은 이와 같은 다이버시티 수신을 이용하여 다양한 경로에 의해 전달되는 신호를 구분하여 수신함으로써 수신 특성을 개선하고 SNR(신호대잡음비)을 높여 다이버시티 이득을 얻는다.

이에 본 발명의 일실시 형태로서 주파수 선택적 기저대역(Frequency Selective Baseband)의 통신 시스템, 특히 인체 통신에 적용한 주파수 선택적 기저대역의 통신 시스템에 이용되는 주파수 변복조 장치 및 이를 이용한 송수신 장치에 대해 설명하도록 한다.

도 1의 (a)는 주파수별 인체의 진폭(Amplitude) 응답 특성을 나타낸 그래프이고, 도 1의 (b)는 인체통신용 주파수 선택적 기저대역과 주파수별 인체내 전달 신호 전력 그리고 인체주변의 잡음전력과의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 1의 (a)에 도시된 인체의 진폭(Amplitude) 응답 특성(10)을 살펴보면, 인체 채널은 도플러 효과(Doppler effect)가 거의 없어서 시간적으로 천천히 변하고 지연 확산에 의한 주파수 선택적인 특성을 갖는다.

또한, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 인체통신에서 사용되는 주파수 대역이 DC부터 40MHz까지에서는 인체내 전달되는 신호의 전력(11)이 인체외로 방사되는 신호의 전력(12)보다 우세하지만, 40MHz 이상이 되면 인체외 방사 전력(12)이 인체내 전달 전력(11)보다 더 커지는 현상을 알 수 있다.

또한 다양한 측정장소에서 유기되는 간섭신호를 측정한 결과를 더하여 5MHz로 평균하여 구한 잡음전력(13)을 살펴보면, DC부터 5MHz까지의 주파수 대역에서 신호 전력보다 잡음 전력이 크게 발생한다는 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 이러한 인체 채널의 특성을 고려하여 인체 주변의 잡음전력이 다른 대역에 비하여 집중되어 있는 DC 부터 5MHz까지의 주파수 대역을 피하고, 인체가 도파관 역할을 하여 전송되는 신호의 세기가 인체 외부로 방사되는 신호의 세기보다 큰 주파수 대역까지의 제한된 주파수대역을 사용한다.

예를 들면, 64개의 월시코드(Walsh code)를 사용하는 경우, 각 코드간에 우세한 주파수의 편이를 보이는 월시코드를 상관 대역폭(두 주파수간의 상관 정도가 충분히 작다고 할 수 있는 대역폭)보다 크게 4개의 서브 그룹으로 나누고, 통신 채널 환경에 따라 가장 큰 주파수 대역을 사용하는 월시코드 서브 그룹을 선택하여 사용한다.

구체적으로, 확산부호로 64개 월시코드(Walsh Code)를 사용하여 0에서 16MHz까지의 주파수대역을 64개로 분할한다. 이처럼 분할된 64개의 월시코드는 가장 우세한 주파수(dominant frequency, fd)를 포함하는 주파수 대역에 순차적으로 고르게 분포된다.

따라서 본 발명은 상기 64개의 월시코드를 4개의 확산부호 그룹으로 나누고, 4개의 확산부호 그룹 중 가장 큰 주파수대역을 사용하는 확산부호 그룹을 선택하여 데이터를 전송하거나 서로 독립적인 확산부호 그룹을 선택하여 데이터를 반복적으로 전송한다.

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 다이버시티 이득 및 주파수 선택적 기저대역의 통신 방식을 사용한 인체 통신 시스템의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인체 통신 시스템은 MAC/PHY 인터페이스(100), 송신기(200), 수신기(300), AFE(400), 신호전극(500)으로 구성된다.

MAC/PHY 인터페이스(100)는 MAC과 물리계층의 모뎀과의 인터페이스를 담당하 는 블록으로서, 상위계층으로부터 받은 송신할 데이터를 처리하기 위한 TX_FIFO(110)와, 송신기(200)의 제어를 위한 정보 및 헤더를 처리하기 위한 TX_REG(120)를 포함한다.

또한, MAC/PHY 인터페이스(100)는 수신기(300)의 제어를 위한 정보와 수신 헤더를 상위계층에 올려 주기 위한 RX_REG(130)와, 수신 데이터를 저장하는 RX_FIFO(140)와, 전송할 데이터의 요청과 데이터의 복원이 완료되었음을 상위계층에 알리기 위해 인터럽트를 발생하는 인터럽트 컨트롤러(150)를 포함한다.

물리계층 모뎀의 송신기(200)는 프리앰블 생성기(210), 헤더 생성기(220), 스프레더(230), 데이터 생성기(240), 스크램블러(250), 직렬병렬변환기(S2P)(260), 주파수선택적 스프레더(270), 다중화기(280) 및 전송률제어기(290)를 포함한다.

이와 같이 구성된 송신기(200)의 기능은 크게 프리앰블 생성기(210)의 프리앰블 생성, 헤더 생성부(220, 230)의 헤더 생성, 주파수변조부(240, 250, 260, 270, 280, 290)의 전송할 데이터에 대한 확산부호 생성의 3가지 기능으로 나눌 수 있다.

먼저, 프리앰블 생성기(210)는 수신측에서 프레임 동기 획득을 위해 사용될 프리앰블을 생성한다. 즉, 모든 사용자가 알고 있는 초기값으로 세팅하여 일정길이의 프리앰블(Preamble)을 생성한다.

그리고 헤더 생성기(220)는 헤더의 생성을 위해 TX_REG(120)로부터 송신할 데이터의 제어 정보(전송속도, 변조방식, 사용자ID, 데이터 길이, 반복전송횟수 등)를 수신한다. 수신한 데이터의 제어 정보를 기 설정된 헤더 포맷으로 생성하여 출력한다. 스프레더(230)는 상기 헤더 포멧을 입력받아 약속된 확산부호로 확산한다.

그리고 주파수변조부(240, 250, 260, 270, 290)는 데이터 생성기(240), 스크램블러(250), 직렬-병렬변환기(S2P)(260), 주파수선택적 스프레더(270) 및 전송률제어기(290)를 포함하며, 인체 통신을 통하여 전송할 데이터를 사용자가 원하는 주파수 대역에서 가장 우세한 주파수 특성을 갖는 확산부호, 즉 주파수 선택적 확산부호로 확산시키는 기능을 수행한다.

구체적으로는, 먼저, 전송률제어기(290)가 데이터 생성기(240)와 주파수선택적 스프레더(270)를 제어하여 통신 채널 환경에 따라 전송속도를 조정하기 위해 데이터의 반복전송을 위한 확산부호 그룹의 선택을 제어한다.

즉, 전송률제어기(290)는 설정된 데이터의 반복 전송 횟수에 대한 정보를 데이터생성기(240)에 전달하고, 데이터생성기(240)는 상기 반복 전송 횟수에 따라 동일 데이터를 반복 출력한다. 그리고 전송률제어기(290)는 설정된 반복 전송 횟수별 확산부호 그룹을 선택하도록 주파수선택적 스프레더(270)를 제어한다.

예를 들어 4개의 확산부호 그룹으로 주파수대역을 나눈 경우, 통신 채널 환경이 좋으면, 확산부호 그룹 3(W48 ~ W63)의 16개의 월시코드를 선택하여 1회 전송하도록 제어함으로써 최대의 전송속도를 낼 수 있고, 통신 채널 환경이 열악하면, 잡음이 가장 심한 주파수대역인 확산부호 그룹 0을 제외한 확산부호 그룹 3, 2, 1을 선택해 동일한 데이터를 3회 반복하여 전송하도록 제어함으로써 전송속도는 1/3 로 줄어들지만 보다 안정적인 통신이 가능하다.

이를 위해 전송률제어기(290)는 2비트의 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0)를 이용하여 확산부호 그룹을 선택하는데, 2비트의 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0)가 각각 (1, 1)이면 확산부호 그룹 3(W48 ~ W63), (1, 0)이면 확산부호 그룹 2(W32 ~ W47), (0, 1)이면 확산부호 그룹 1(W16 ~ W31)을 선택하도록 세팅될 수 있다.

그리고 데이터생성기(240)는 MAC/PHY 인터페이스(100)로부터 전송되는 데이터를 입력받아 원하는 시간에 출력한다. 그리고, 통신 채널 상태에 따른 전송률제어기(290)의 제어에 의해 동일 데이터를 반복하여 출력한다.

스크램블러(250)는 기 정의된 사용자 ID에 의해 초기화되어 직교부호를 출력하고, 상기 직교부호와 데이터생성기(240)의 출력을 XOR 연산함으로써 데이터 스크램블링을 수행한다.

직렬병렬변환기(260)는 스크램블링된 데이터를 입력받아 4비트 직렬-병렬변환을 수행한다. 상기 직렬-병렬변환 수행의 결과, 사용되는 주파수대역은 1/4로 감소 되며, 이는 동일한 주파수 대역 내에서 더 많은 데이터를 전송하게 하거나, 동일한 주파수 대역 내에서 더 큰 확산부호 이득을 사용함으로써 고품질의 데이터를 전송할 수 있다.

주파수 선택적 스프레더(270)는 직렬병렬변환기(260)의 출력 4비트를 병렬로 받아 주파수 선택적 확산부호를 출력한다.

이때 주파수 선택적 스프레더(270)는 통신 채널 환경이 열악하여 최대 전송속도 통신이 어려울 경우, 전송률제어기(290)로부터 전달된 선택 제어 비트 정보를 이용하여 데이터의 전송속도를 떨어뜨린다. 그런 다음, 상기 선택 제어 비트 정보를 이용해 서로 독립적인 채널을 이루는 확산부호 그룹을 각각 선택하여 확산부호를 출력한다.

다중화기(280)는 프리앰블 생성기(210)에서 생성된 프리앰블, 헤더생성기(220)에서 생성되어 스프레더(230)에서 확산된 헤더 그리고 주파수 선택적 스프레드(270)에서 주파수 선택적으로 확산된 데이터를 프레임 구성에 맞게 다중화하여 디지털 신호로 출력한다.

따라서 본 발명에 따른 주파수 선택적 스프레더(270)의 사용으로 원하는 주파수 대역을 사용한 선택적 기저대역 전송이 가능하며, 다중화기(280)의 1비트 출력비트는 아날로그변환기, 중간주파수 변환기 등 별도의 아날로그 송신부의 처리 없이, 송/수신 스위치(410)를 거쳐 신호전극(500)에 입력되어 인체 내로 디지털 직접전송이 가능하다.

다음으로, 인체통신 시스템에서의 수신기(300)는 프레임동기화기(310), 헤더 처리기(340), 디스프레더(330), 데이터 처리기(380), 디스크램블러(370), 병렬직렬변환기(P2S)(360), 주파수선택적 디스프레더(350), 역다중화기(320) 및 신호합성제어기(390)를 포함한다.

이와 같이 구성된 수신기(300)의 기능은 프레임 동기 획득, 헤더 처리, 데이터 합성의 3가지 기능으로 나눌 수 있다.

수신기(300)의 동작을 살펴보면, 신호전극(500)을 통하여 입력된 수신신호는 송/수신스위치(410)를 거쳐 원치않는 대역의 신호 및 노이즈를 제거하기 위한 노이즈 제거 필터(420)를 통과한 후, 클럭복원및데이터재정렬기(Clock Recovery & Data Retiming)(430)에 입력되어 수신 데이터의 주파수와 타이밍 옵셋을 복원하기 위한 수신 클록과 데이터로 출력된다. 클럭복원및데이터재정렬기(430)에서 출력되는 수신 클록과 데이터는 프레임동기화기(310)에 입력된다.

먼저 프레임동기화기(310)는 클럭복원및데이터재정렬기(430)의 출력 중 프리앰블을 사용하여 프레임의 시작 시점을 획득하여 프레임 동기화를 수행하고 이를 역다중화기(320)에 전달한다.

역다중화기(320)는 클럭복원및데이터재정렬기(Clock Recovery & Data Retiming)(430)에서 출력되는 데이터를 프레임동기화기(310)의 프레임 동기화에 따라 헤더 부분과 데이터 부분으로 분리하여 출력한다.

그리고, 디스프레더(330) 및 헤더처리기(340)는 역다중화기(320)에서 입력되는 헤더 부분에서 수신 데이터의 제어 정보를 추출하여 MAC/PHY 인터페이스(100)에 전송한다.

신호합성제어기(390)는 송신기(200)의 전송률제어기(290)에서 설정한 반복 전송 횟수, 반복 전송 횟수에 따른 확산부호 그룹 선택에 대한 정보를 수신데이터의 헤더로부터 획득하고, 이 획득한 정보로 주파수 선택적 디스프레더(350) 및 데이터처리기(380)를 제어한다.

예를 들면, 통신 채널 환경이 양호하여, 송신기(200)의 전송률제어기(290)에 의해 반복 전송 횟수는 1이고, 확산부호 그룹 3을 선택하도록 제어되었다면, 신호 합성제어기(390)는 주파수선택적디스프레더(350)에게 확산부호 그룹 3으로 데이터를 디스프레딩하도록 제어하고, 데이터처리기(380)에게는 디스프레딩된 데이터를 바로 출력하도록 제어한다.

만약, 통신 채널 환경이 열악하여, 송신기(200)의 전송률제어기(290)에 의해 반복 전송 횟수는 3이고, 확산부호 그룹 3, 2, 1을 각각 선택하도록 제어되었다면, 신호합성제어기(390)는 주파수선택적디스프레더(350)에게 확산부호 그룹 3, 2, 1을 차례로 이용하여 수신데이터를 디스프레딩하도록 제어하고, 데이터처리기(380)에게는 디스프레딩되어 출력되는 데이터를 홀딩(holding)하도록 하고, 주파수선택적디스프레더(350)에서 반복 전송 횟수만큼 모두 디스프레딩되면 홀딩한 각 데이터를 합성하도록 제어한다.

주파수 선택적 디스프레더(350)는 역다중화기(320)의 출력 중 데이터 부분에 대하여, 송신기(200)에서 전송률제어기(290)에 의해 선택된 확산부호 그룹 중 주파수 선택적으로 사용된 확산부호를 사용하여 상관값을 계산한 후 가장 큰 상관값을 갖는 확산부호에 해당하는 인덱스값으로 병렬데이터를 출력한다(예를 들어, 4비트 병렬데이터).

구체적으로, 주파수 선택적 디스프레더(350)는 반복 전송 횟수 및 반복 전송 횟수에 따른 확산부호 그룹 선택에 대한 정보를 신호합성제어기(390)로부터 전달받고, 해당하는 확산부호 그룹으로 수신데이터를 디스프레딩한다.

병렬직렬변환기(P2S)(360)는 상기 주파수 선택적 디스프레더(350)에서 출력된 4비트 병렬 데이터를 직렬 데이터로 변환한 후 디스크램블러(370)로 전달한다.

디스크램블러(370)는 보안을 위해 통신하고자 하는 두 단말기 간에 기 정의된 초기값으로 초기화된 직교부호로 상기 직렬변환된 데이터를 디스크램블링한다.

디스크램블링된 데이터는 데이터처리기(380)에 입력되고, 데이터처리기(380)는 송신기(200)의 전송률제어기(290)에 의해 사용된 확산부호 그룹의 수, 즉 반복 전송 횟수에 대한 정보를 신호합성제어기(390)에서 전달받고, 전달받은 반복 전송 횟수만큼 디스크램블링된 데이터를 합성한 후 MAC/PHY 인터페이스(100)에 전송한다.

또한 데이터처리기(380)는 반복 전송 횟수만큼 디스크램블링된 데이터들을 각 비트별로 비교하여 많이 출력된 비트 값으로 합성 결과를 출력함으로써 에러가 발생된 비트를 복원한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 64비트 월시코드를 이용한 확산부호 그룹의 구성도이다.

본 발명은 확산부호로 64개의 월시코드를 사용하고, 이를 상관 대역폭(Coherent Bandwidth)보다 크게 하여 그룹으로 나눈다. 예를 들어 8개 그룹이면 한 개의 그룹당 8개의 월시코드가 포함되고, 4개 그룹이면 그룹당 16개의 월시코드가 포함된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 64개의 월시코드를 4개의 서브그룹으로 나눈 경우로, 4개의 확산부호 그룹, 즉, 그룹 0(W0 ~ W15), 그룹 1(W16 ~ W31), 그룹 2(W32 ~ W47) 및 그룹 3(W48 ~ W63)은 16개의 월시코드들을 각 각 가진다.

여기서, W0부터 W63까지의 64개 월시코드는 사용 주파수 대역을 64개로 분할한 것으로, 가장 우세한 주파수(fd)가 포함되는 분할된 주파수 대역에 순차적으로 매핑된다.

예로써 전체 월시코드의 확산 주파수대역을 16MHz로 가정하였을 경우, 한 월시코드의 가장 우세한 주파수(fd) 간격은 16MHz/64로 250KHz를 가진다. 따라서 W0의 fd는 0 Hz, W1의 fd는 250KHz, W48의 fd는 12MHz, W63의 fd는 15.75MHz가 각각 매핑된다.

그러므로 본 발명에서 채널 환경이 좋은 경우에는 그룹 3(W48 ~ W63)을 선택하여 전체 16MHz의 대역 중 12MHz ~ 15.75 MHz에서 가장 우세한 주파수(fd)를 가지는 월시코드를 사용하고, 주변의 강한 노이즈원에 의하여 채널 환경이 열악한 경우에는 데이터 전송율을 조정하여 상관 대역폭(Coherent Bandwidth)보다 훨씬 큰 4MHz(16MHz를 4그룹으로 분할한 경우, 한 그룹에 할당된 주파수 대역폭)의 인접 그룹 간의 주파수 간격이 있는 4개의 확산부호 그룹을 이용하여 독립적인 채널에 동일 데이터를 반복하여 송신하고, 수신측에서는 여러 채널의 수신 신호를 합성하여 에러가 발생한 비트들을 복원함으로써 다이버시티 이득을 얻는다.

이때 DC 근처의 낮은 주파수 대역에는 상대적으로 큰 노이즈원들이 존재하므로 서브그룹 0(W0 ~ W15)은 제외하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신기(300)에서 수신신호를 수신한 후 합 성을 통하여 에러를 복원하는 결과를 나타낸 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 각 확산부호 그룹(GROUP-3, GROUP-2, GROUP-1)이 독립적인 채널을 형성하므로 에러가 발생하는 위치가 각각 다르게 나타난다.

예를 들면, 도 4에 도시된 각 그룹의 비트들을 비교한 결과, GROUP-3은 5번째, GROUP-2는 10번째, GROUP-1은 19번째 비트가 에러 발생 비트임을 알 수 있다. 따라서 각 그룹의 비트를 합성할 때, 3개 그룹의 비트 값 중 많이 출력된 비트값을 선택하여 합성결과로 출력한다.

상기와 같은 합성을 통하여 에러가 발생한 비트를 복원할 수 있으며, 이러한 합성을 수행하는 방법으로는 균등 이득 합성 또는 채널 특성에 따라 가중치를 주어 합성하는 방법 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 주파수 선택적 확산 부호를 수신 후 균등 이득 합성을 하였을 때 약 5dB의 성능 개선 효과를 얻는다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 선택적 스프레더(270)의 상세 구성도이다.

본 발명에 따른 주파수 선택적 스프레더(270)는 확산부호로 2의 N 승개의 월시코드를 사용하고, 2의 N 승개의 월시코드 중 2의 M(M<N)승개의 월시코드를 선택하여 사용하는 경우, 전송률제어기(290)의 (N-M)개의 선택 제어 비트를 전체 입력비트(N개)의 최상위에 배치시키고, (N-M)비트 개의 입력값을 파라미터 입력으로 조정함으로써 전체 확산되는 주파수 대역 중 원하는 주파수 대역만을 선택하고, 또는 채널 환경에 따라 다이버시티 이득을 얻기 위해 3개 이상의 그룹을 선택하여 같은 데이터를 반복적으로 전송한다.

이를 위하여, 주파수 선택적 스프레더(270)는, N비트 카운터를 가지며, (N-M)비트 주파수 선택 제어비트, M비트 데이터 입력비트, 그레이 인덱싱(Gray indexing)을 위한 (N-1)개의 XOR 논리회로, N비트 카운터 출력과 주파수 선택 제어비트의 최상위비트와 (N-1)개의 XOR 논리회로 출력비트를 입력으로 하는 N개의 AND 논리회로, 그리고 N개의 AND 논리회로 출력을 XOR 하기 위한 XOR 논리회로를 포함하여 이루어진다.

이하에서는 주파수 선택적 스프레더(270)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

주파수 선택적 스프레더(270)는 N=6, M=4일 때, 도 3에 도시된 64개의 월시코드를 사용하는 4개의 그룹 중, 그룹 3(W48 ~ W63)의 16개의 월시코드를 선택하여 사용하는 경우를 가정한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 주파수 선택적 스프레더(270)는 6비트 카운터(50)를 가지며, 상위 2비트의 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0), 하위 4비트의 데이터 입력비트(b3, b2, b1, b0)와 출력으로 FS_DOUT 1비트를 가진다.

또한 주파수 선택적 스프레더(270)는 그레이 인덱싱(Gray indexing)을 위하여 5개의 XOR(51, 52, 53, 54, 55) 논리회로가 필요하며, 6비트 카운터 출력인 C5 ~ C0와, 주파수 선택 제어비트의 최상위비트(fs1)와 5개의 XOR 논리회로 출력비트를 각각 입력으로 하는 6개의 AND 논리회로(56, 57, 58, 59, 60, 61) 그리고 6개 의 AND 논리회로 출력을 XOR 하기 위한 XOR 논리회로(62)로 구성된다.

이와 같이 구성된 주파수 선택적 스프레더(270)는 좋은 통신 채널 환경일 경우, 전송률제어기(290)의 제어에 의해 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0)가 (1,1)로 고정되어 그룹 3(W48 ~ W63)의 16개의 월시코드만을 선택하여 최대의 전송속도를 낼 수 있고, 반대로 통신 채널 환경이 열악한 경우에는 전송률제어기(290)의 제어에 의해 주파수 선택 제어비트(fs1, fs0)가 (1,1), (1, 0), (0, 1) 순서로 변경되어 잡음이 가장 강한 그룹 0번을 제외한 그룹 3, 2, 1을 통해 동일 데이터를 반복하여 전송한다.

이처럼 데이터를 반복하여 전송하면 전송속도는 1/3로 줄어들지만 보다 안정적인 통신을 보장할 수 있다.

최종적으로 생성되는 주파수 선택적 스프레더(270)의 출력(FS_DOUT)의 생성식을 나타내면 수학식 1과 같다.

FD_DOUT = (fs1 and C0) xor [(fs1 xor fs0) and C1] xor

[(fs0 xor b3) and C2] xor [(b3 xor b2) and C3] xor

[(b2 xor b1) and C4] xor [(b1 xor b0) and C5]

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식 을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.

도 1의 (a)는 본 발명에 따른 주파수별 인체의 진폭 응답 특성을 나타낸 그래프이고, 도 1의 (b)는 인체통신용 주파수 선택적 기저대역과 주파수별 인체내 전달 신호 전력 그리고 인체주변의 잡음전력과의 관계를 나타내는 그래프,

도 2는 본 발명의 일실시 형태에 따른 다이버시티 이득 및 주파수 선택적 기저대역의 통신 방식을 적용한 인체 통신 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 64비트 월시코드를 이용한 확산부호 그룹의 구성도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수신기에서 수신신호를 수신한 후 합성을 통하여 에러를 복원한 결과를 나타낸 예시도, 그리고,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 선택적 스프레더의 상세 구성도이다.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

100. MAC/PHY 인터페이스 110. TX_FIFO

120. TX_REG 130. RX_REG

140. RX_FIFO 150. 인터럽트 컨트롤러

200. 송신기 210. 프리앰블생성기

220. 헤더생성기 230. 스프레더

240. 데이터생성기 250. 스크램블러

260. S2P(직렬병렬변환기) 270. 주파수선택적스프레더

280. 다중화기 290. 전송률제어기

300. 수신기 310. 프레임동기화기

320. 역다중화기 330. 디스프레더

340. 헤더처리기 350. 주파수선택적디스프레더

360. P2S(병렬직렬변환기) 370. 디스프램블러

380. 데이터처리기 390. 신호합성제어기

400. AFE(Analog Front End) 410. 송/수신스위치

420. 노이즈제거필터 430. 클럭복원및데이터재정렬기

500. 신호전극

Claims

통신 채널 상태에 따라 데이터의 전송속도 및 반복 전송 횟수를 제어하는 전송률제어기;

상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 동일한 직렬데이터를 반복하여 출력하는 데이터생성기;

상기 데이터생성기에서 출력되는 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하는 직렬-병렬변환기; 및

상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 변환된 병렬데이터에 해당하는 주파수 선택적 확산부호를 선택하는 주파수선택적스프레더;

를 포함하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제1항에 있어서,

상기 직렬데이터를 병렬데이터로 변환하기 전에, 상기 데이터생성기에서 출력한 직렬데이터를 스크램블링하는 스크램블러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제1항에 있어서, 상기 전송률제어기는,

주파수 확산에 사용되는 2의 N승(N은 0과 자연수)개의 확산부호를 2의 M 승(M<N, M은 0과 자연수)개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 하나의 확산부호 그룹을 선택하도록 상기 주파수선택적스프레더를 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 이용하여 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제3항에 있어서, 상기 전송률제어기는,

상기 복수 개의 확산부호 그룹 중 하나의 확산부호 그룹의 선택을 상기 반복 전송 횟수만큼 반복하도록 상기 주파수선택적스프레더를 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 주파수선택적스프레더는,

주파수 확산을 위한 주파수 선택적 확산부호를 선택하기 위해 사용되는 M 비트 병렬데이터와 N 비트 입력데이터 및 상기 하나의 확산부호 그룹의 선택을 위해 사용되는 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 입력받는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제5항에 있어서, 상기 주파수선택적스프레더는,

상기 전송률제어기에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 출력되는 동일한 직렬데이터에 대해 각각 다른 확산부호 그룹을 선택하고, 각 확산부호 그룹의 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
제6항에 있어서, 상기 주파수선택적스프레더는,

N 비트 입력데이터를 출력하는 N 비트 카운터;

(N-M) 비트 주파수 선택 제어비트와 M 비트 데이터 입력비트를 그레이 인덱싱(Gray indexing)하기 위한 (N-1)개의 제1 논리합연산기(XOR);

상기 N 비트 카운터의 출력, 상기 (N-M) 비트 주파수 선택 제어비트 및 상기 (N-1)개의 제1 논리합연산기(XOR)의 출력 비트를 논리곱(AND) 연산하기 위한 N개의 논리곱연산기(AND); 및

상기 N개의 논리곱연산기(AND)의 출력을 논리합(XOR) 연산하기 위한 제2 논리합연산기(XOR);

을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 장치.
송신측에서 통신 채널 상태에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 전송데이터의 합성을 제어하는 신호합성제어기;

상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 전송데이터로부터 송신측에서 선택된 주파수 선택적 확산부호를 상기 반복 전송 횟수별로 검출하여 각각 대응되는 M 비트 병렬데이터를 출력하는 주파수선택적디스프레더;

상기 주파수선택적디스프레더에서 출력되는 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터 로 변환하는 병렬-직렬변환부; 및

상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러가 발생한 비트를 복원하여 합성하는 데이터처리기;

를 포함하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치.
제8항에 있어서,

상기 에러 발생 비트를 복원하기 전에, 상기 변환된 직렬데이터를 디스크램블링하는 디스크램블러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치.
제8항에 있어서, 상기 주파수선택적디스프레더는,

주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승(M<N)개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 선택된 하나의 확산부호 그룹과 상기 하나의 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 선택된 하나의 확산부호를 상기 전송데이터로부터 구하고, 상기 선택된 하나의 확산부호에 해당하는 인덱스값을 M 비트 병렬데이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치.
제10항에 있어서,

상기 선택된 하나의 확산부호는 상기 2의 M승개의 확산부호에 대해 상관값을 모두 구하고, 상기 구한 상관값을 비교하여 가장 높은 상관값에 대응하는 확산부호인 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치.
제8항에 있어서, 상기 데이터처리기는,

상기 신호합성제어기의 제어에 따라 상기 반복 전송 횟수별로 입력되는 동일한 직렬데이터에 대해 균등 이득 합성 또는 통신 채널 특성에 따라 가중치를 주어 합성하는 방법을 이용해 에러 발생 비트를 정정함으로써 다이버시티 이득을 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 장치.
통신 채널 환경에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 동일한 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 단계;

주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개의 확산부호로 나누어 복수 개의 확산부호 그룹을 생성하는 단계;

상기 복수 개의 확산부호 그룹 중 사용자가 원하는 주파수 대역을 포함하는 하나의 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 반복하여 선택하는 단계; 및

상기 M 비트 병렬데이터를 이용하여 상기 반복 전송 횟수별로 선택된 각각의 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 단 계;

를 포함하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 방법.
제13항에 있어서,

상기 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 단계 이전에, 상기 직렬데이터에 대해 스크램블링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 방법.
제13항에 있어서, 상기 하나의 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 반복하여 선택하는 단계는,

상기 통신 채널 상태에 따른 다이버시티 이득을 얻기 위해 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 이용하여 복수 개의 확산부호 그룹 중 3개 이상의 확산부호 그룹을 선택하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 변조 방법.
송신측에서 통신 채널 상태에 따라 반복 전송 횟수별로 반복 전송되는 전송데이터에 대해 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개의 확산부호로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 선택된 확산부호 그룹을 각각 검출하는 단계;

상기 반복 전송 횟수별로 검출된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확 산부호에 대해 상관값을 계산하여 가장 큰 상관값을 가지는 하나의 확산부호를 검출하는 단계;

상기 가장 큰 상관값을 가지는 하나의 확산부호에 해당하는 인덱스값을 M 비트 병렬데이터로 발생하는 단계;

상기 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 단계; 및

상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러 발생 비트를 복원하여 합성하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 방법.
제16항에 있어서, 상기 선택된 확산부호 그룹을 검출하는 단계는,

상기 전송데이터에서 획득한 (N-M)비트 주파수 선택 제어비트와 반복 전송 횟수를 이용하여 상기 선택된 확산부호 그룹을 검출하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 방법.
제16항에 있어서, 상기 에러 발생 비트를 복원하여 합성하는 단계는,

상기 데이터의 반복 전송 횟수별로 입력받은 직렬데이터들을 균등 이득 합성 또는 채널 특성에 따라 가중치를 주어 합성하는 방법을 이용해 에러 발생 비트를 복원하여 합성함으로써 다이버시티 이득을 얻는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 주파수 복조 방법.
프레임 동기를 위한 프리앰블과 송신할 데이터에 대한 제어 정보 및 동일한 데이터의 반복 전송을 위한 반복 전송 횟수로 이루어진 헤더를 생성하는 프리앰블 및 헤더 생성부;

주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M(M<N)승개의 확산부호로 나눈 복수 개의 확산부호 중, 통신 채널 상태에 따라 상기 반복 전송 횟수별로 사용할 확산부호 그룹을 선택하고, 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 주파수변조부; 및

상기 생성된 프리앰블, 헤더 및 상기 반복 전송 횟수별로 선택된 확산부호를 디지털신호로 다중화하여 전송하는 다중화부;

를 포함하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
제19항에 있어서, 상기 프리앰블 및 헤더 생성부는,

상기 송신할 데이터에 대한 제어 정보를 이용하여 기 설정된 헤더 포맷으로 헤더를 생성하는 헤더생성기와, 상기 생성된 헤더를 확산시키는 스프레더로 구성된 헤더처리부; 및

프레임 동기 획득을 위해 설정된 초기값으로 일정길이의 프리앰블을 생성하는 프리앰블생성기;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
제19항에 있어서, 상기 주파수변조부는,

통신 채널의 상태에 따라 송신할 데이터의 전송속도 및 반복 전송 횟수를 조절하여 동일한 데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 전송하도록 제어하는 전송률제어기;

상기 전송률제어기의 제어에 의해 상기 반복 전송 횟수별로 동일한 직렬데이터를 반복하여 출력하는 데이터생성기;

상기 데이터생성기에서 출력되는 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하는 직렬-병렬변환기; 및

주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M(M<N)승개의 확산부호로 나누어 복수 개의 확산부호를 생성하고, (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 입력받아 상기 반복 전송 횟수별로 상기 복수 개의 확산부호 중 하나의 확산부호 그룹을 선택하고, 상기 M 비트 병렬데이터를 입력받아 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하는 주파수선택적스프레더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
제21항에 있어서, 상기 주파수변조부는,

상기 직렬데이터를 M 비트 병렬데이터로 변환하기 전에, 상기 데이터생성기에서 출력한 직렬데이터를 스크램블링하는 스크램블러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
제22항에 있어서, 상기 전송률제어기는

상기 복수 개의 확산부호 그룹 중 하나의 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 반복하여 선택하도록 상기 주파수선택적스프레더를 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 이용하여 제어하고, 상기 반복 전송 횟수별로 동일한 직렬데이터를 출력하도록 상기 데이터생성기를 제어하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
제19항에 있어서, 상기 주파수선택적스프레더는,

주파수 확산에 사용되는 주파수 선택적 확산부호를 선택하기 위해 사용되는 M 비트 병렬데이터 및 N 비트 입력데이터와, 상기 하나의 확산부호 그룹의 선택을 위해 사용되는 (N-M)개의 주파수 선택적 제어 비트를 입력받고, 상기 전송률제어기의 제어에 의해 반복 전송 횟수별로 출력되는 동일한 직렬데이터에 대해 각각 다른 확산부호 그룹을 선택하고, 상기 선택된 각 확산부호 그룹의 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 선택하여 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 송신 장치.
반복 전송 횟수별로 반복하여 전송되는 전송데이터에서 프리앰블을 검출하여 프레임 시작 시점을 획득하는 프레임동기화부;

상기 프레임 시작 시점을 이용하여 상기 전송데이터의 헤더 및 데이터 부분을 분리하는 역다중화부;

상기 분리된 헤더를 역확산시켜 상기 데이터에 대한 제어 정보를 복원하는 헤더처리부; 및

상기 데이터에 대한 제어 정보에서 검출한 상기 반복 전송 횟수 정보를 이용하여 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중에서 상기 전송데이터의 변조 시에 사용된 것으로 판단되는 확산부호 그룹을 상기 반복 전송 횟수별로 선택하고, 상기 선택된 각 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호 중 하나의 확산부호를 검출하는 주파수복조부;

를 포함하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.
제25항에 있어서,

상기 프레임동기화기에서 프레임 시작 시점을 찾기 전에, 입력되는 전송데이터에 대해 노이즈 제거, 클럭복원 및 데이터정렬을 수행하는 아날로그처리부

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.
제26항에 있어서, 상기 주파수복조부는,

상기 반복 전송 횟수별로 전송된 데이터의 합성을 제어하는 신호합성제어기;

상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 전송데이터로부터 송신측에서 선택된 주파수 선택적 확산부호를 상기 반복 횟수별로 검출하여 각각 대응되는 M 비트 병렬데이터를 출력하는 주파수선택적디스프레더;

상기 주파수선택적디스프레더에서 출력되는 M 비트 병렬데이터를 직렬데이터로 변환하는 병렬직렬변환부; 및

상기 신호합성제어기의 제어를 통해 상기 직렬데이터를 상기 반복 전송 횟수별로 입력받아 에러가 발생한 비트를 복원하여 합성하는 데이터처리기;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.
제27항에 있어서, 상기 주파수복조부는,

상기 에러 발생 비트를 복원하기 전에, 상기 변환된 직렬데이터를 디스크램블링하는 디스크램블러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.
제27항에 있어서, 상기 주파수선택적디스프레더는

주파수 확산에 사용되는 2의 N승개의 확산부호를 2의 M승개로 나눈 복수 개의 확산부호 그룹 중 상기 송신측에서 선택된 하나의 확산부호 그룹을 구하고, 상 기 구한 하나의 확산부호 그룹을 이루는 2의 M승개의 확산부호에 대한 상관값을 모두 구하여 가장 높은 상관값에 대응하는 확산부호에 해당하는 인덱스값을 M 비트 병렬데이터로 출력하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.
제25항에 있어서, 상기 데이터에 대한 제어 정보는,

송신측에서 전송한 데이터의 전송속도, 변조방식, 사용자ID, 데이터 길이 및 반복 전송 횟수 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 다이버시티를 가지는 주파수 선택적 기저대역의 수신 장치.