KR101857732B1 - 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 장치는 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 제1 변조부, 상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 제2 변조부 및 상기 제1 변조부 및 상기 제2 변조부 각각에 의해 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 데이터 송신 관리부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 기존 변조 방식으로 성좌도에 신호를 변조시키고 스위칭을 통해 임피던스 값을 변조시켜 추가적인 정보를 전송할 수 있다는 장점이 있다.

Description

무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치{DATA TRANSMITTING METHOD USING IMPEDANCE AND APPARATUS PERFORMING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기존 변조 방법 및 임피던스 변조 방법을 결합하여 추가적인 정보를 전송할 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치에 관한 것이다.

통신 시스템에서 데이터 신호를 변경 시켜 송신하는 여러 가지 변조 방식이 있다. 반송파 신호의 위상, 진폭, 주파수 정보를 변경하는 변조 방식에 따라 한 번에 보낼 수 있는 비트 수를 늘릴 수 있다.

반송파의 정보 중 한 가지를 변화시킨 변조 방식과 두 가지의 변화를 준 변조방식을 결합한 변조 방식이 널리 사용되고 있다. 반송파의 위상을 바꿔 변조하는 방식에는 위상 편이 변조(Phase-Shift Keying, PSK) 방식과 반송파의 진폭의 크기를 변화 시켜 디지털 신호에 대응시켜 송신하는 진폭 편이 변조(Amplitude-shift keying, ASK) 방식이 있다.

두 개의 반송파를 이용하여 진폭 변조와 위상 변조를 결합한 직교 진폭 변조(Quadrature amplitude modulation, QAM) 방식이 있는데 이 경우 하나의 심볼에 2 bit를 보낼 수 있어 기존보다 더 많은 정보를 실어 송신 가능하다.

본 발명은 기존의 변조방식에 독립된 정보를 추가하여 전송함으로써 전송률을 높일 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기존 변조 방식으로 성좌도에 신호를 변조시키고 스위칭을 통해 임피던스 값을 변조시켜 추가적인 정보를 전송할 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 송신단에서 임피던스의 값을 변조시킨 후 수신단에 제공함으로써 수신단에서는 변조된 임피던스 값을 검사 후 수신된 신호를 복조하여 원래의 신호를 복구할 수 있도록 하는 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법 및 이를 실행하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

실시예들 중에서, 데이터 송신 장치는 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 제1 변조부, 상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 제2 변조부 및 상기 제1 변조부 및 상기 제2 변조부 각각에 의해 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 데이터 송신 관리부를 포함한다.

실시예들 중에서, 데이터 송신 장치에서 실행되는 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법은 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 단계, 상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 단계 및 상기 각각 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명에 따르면, 기존의 변조방식에 독립된 정보를 추가하여 전송함으로써 전송률을 높일 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 기존 변조 방식으로 성좌도에 신호를 변조시키고 스위칭을 통해 임피던스 값을 변조시켜 추가적인 정보를 전송할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면, 송신단에서 임피던스의 값을 변조시킨 후 수신단에 제공함으로써 수신단에서는 변조된 임피던스 값을 검사 후 수신된 신호를 복조하여 원래의 신호를 복구할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 데이터 변조 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 도 3의 실행 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법을 통해 데이터를 송신할 경우 전송 효율을 설명하기 위한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 데이터 변조 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 반송파의 정보 중 한 가지를 변화시킨 변조 방식과 두 가지의 변화를 준 변조방식을 결합한 변조 방식이 널리 사용되고 있다. 반송파의 위상을 바꿔 변조하는 방식에는 위상 편이 변조(Phase-Shift Keying, PSK) 방식(101)과 반송파의 진폭의 크기를 변화 시켜 디지털 신호에 대응시켜 송신하는 진폭 편이 변조(Amplitude-shift keying, ASK) 방식(102)이 있다.

두 개의 반송파를 이용하여 진폭 변조와 위상 변조를 결합한 직교 진폭 변조(Quadrature amplitude modulation, QAM) 방식(103)이 있는데 이 경우 하나의 심볼에 2 bit를 보낼 수 있어 기존보다 더 많은 정보를 실어 송신 가능하다.

예를 들어, 변조 방법이 위상 편이 변조 방식(101)인 경우, 반송파의 위상에 180°로 차이를 두어 반송파의 위상에 0° 와 180°에 대응시켜 전송하는 방식이다. 즉, 위상이 0° 일 경우 0 에 대응되고 180°의 경우 1 에 대응되어 2 가지 정보를 전송할 수 있다.

즉, 도 1의 참조번호(101)과 같이 PSK는 반송파의 위상을 변조하여 반송파의 위상에 0°일 경우 0에 대응되고 반송파의 위상에 180°일 경우 1에 대응되어 심볼당 2 bit를 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 송신 장치의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 2를 참조하면, 데이터 송신 장치(100)는 제1 변조부(110), 제2 변조부(120) 및 데이터 송신 관리부(130)를 포함한다.

제1 변조부(110)는 데이터 신호를 특정 변조 방식(예를 들어, 위상 편이 변조 방식, 직교 진폭 변조 방식 등)으로 변조하여 한다. 이와 같이, 제1 변조부(110)가 데이터 신호를 변조하는 이유는 반송파 신호의 위상, 진폭, 주파수 정보 등을 변경하여 하나의 심볼당 보낼 수 있는 비트 수를 늘리기 위해서이다.

예를 들어, 제1 변조부(110)는 데이터 신호를 상기 위상 편이 변조 방식에 따라 변조하면, 반송파의 위상에 180°로 차이를 두어 상기 반송파의 위상이 0°일 경우 0에 대응되고 상기 반송파의 위상이 180°일 경우 1에 대응되는 두 가지 정보를 전송할 수 있다.

제2 변조부(120)는 데이터 송신 장치(100)의 임피던스 위상을 변조시킨다. 이를 위해, 제1 변조부(110)에서 사용되는 특정 변조 방식에 서로 다른 임피던스를 추가하고 제2 변조부(120)의 스위칭을 통해 임피던스의 상태를 선택하여 임피던스 위상을 변조시킨다.

즉, 제2 변조부(120)는 특정 변조 방식에 추가된 서로 다른 임피던스 상태 중 어느 하나의 임피던스 상태로 스위칭되면 해당 임피던스 상태에 따라 임피던스 위상을 변조한다.

일 실시예에서, 제2 변조부(120)는 스위치가 임피던스 상태 Z1 및 임피던스 상태 Z2 중 임피던스 상태 Z1에 연결되면 임피던스 상태 Z1에 따라 임피던스의 위상을 변조할 수 있다.

예를 들어, 제2 변조부(120)는 BPSK에 추가된 임피던스 상태 Z1이 0°, 임피던스 상태 Z2이 90°인 경우, 임피던스 상태 Z1에 따라 임피던스 위상을 0°로 변조하는 것이다.

다른 일 실시예에서, 제2 변조부(120)는 스위치가 임피던스 상태 Z1 및 임피던스 상태 Z2 중 임피던스 상태 Z2에 연결되면 임피던스 상태 Z2에 따라 임피던스의 위상을 90°로 변조할 수 있다.

예를 들어, 제2 변조부(120)는 BPSK에 추가된 임피던스 상태 Z1이 0°, 임피던스 상태 Z2이 90°인 경우, 임피던스 상태 Z2에 따라 임피던스 위상을 90°로 변조하는 것이다.

상기와 같이, 제2 변조부(120)가 임피던스 위상을 변조하는 이유는 임피던스는 독립된 값으로 임피던스의 상태를 변화 시킨다면 독립적인 임피던스 만의 정보를 가질 수 있다. 즉, 제2 변조부(120)가 임피던스의 진폭 또는 위상을 변화시키면 독립적인 임피던스 만의 정보를 가질 수 있다.

데이터 송신 관리부(130)는 제1 변조부(110) 및 제2 변조부(120) 각각에 의해 변조된 데이터를 데이터 수신 장치(200)에 제공한다. 이때, 데이터 송신 관리부(130)는 제1 변조부(110) 및 제2 변조부(120) 각각에 의해 변조된 데이터를 성좌도에 함께 표시한다.

일 실시예에서, 데이터 송신 관리부(130)는 제1 변조부(110)에서 사용된 특정 변조 방식에 따라 결정된 데이터의 좌표 정보 및 제2 변조부(120)를 통해 변조된 임피던스 값의 좌표 정보를 함께 성좌도에 표시한다.

즉, 데이터 송신 관리부(130)는 성좌도의 제1 축에 직교를 제2 축에 위상을 제3 축에 임피던스의 값을 표시한다. 예를 들어, 데이터 송신 관리부(130)는 성좌도의 X축 및 Y축 각각에 직교 및 위상 각각을 표시하고 성좌도의 Z축에 임피던스의 값을 표시하여 3차원 성좌도를 생성할 수 있다.

종래의 광 통신 시스템은 3차원을 이용하여 정보를 추가적으로 전송하였다. 하지만, 광 통신 시스템은 무선 통신 시스템과는 달리 신호의 크기가 항상 동일하므로 신호의 크기를 조절하는데 어려움이 있기 때문에 3차원을 이용하여 정보를 추가적으로 전송했던 것이다.

하지만, 광 통신 시스템의 3차원을 이용한 정보 전송 방법이 무선 통신 시스템에 적용되지 않는다. 이와 같은 이유는 무선 통신 시스템은 전송 거리가 신호의 크기가 모두 다르기 때문에 신호의 크기를 조절할 수 있기 때문이다.

즉, 광 통신 시스템은 신호의 크기가 항상 동일하여 신호의 크기를 조절하기 어렵지만, 무선 통신 시스템은 신호의 크기가 서로 달라 신호의 크기를 조절할 수 있기 때문에 종래의 광 통신 시스템의 3차원을 이용한 정보 전송 방법이 무선 통신 시스템에 적용되지 않는 것이다.

이와 같은 이유로, 본 발명은 무선 통신 시스템에서 기존의 변조 방식(예를 들어, 위상 편이 변조 방식, 직교 진폭 변조 방식 등) 및 임피던스 위상 변조 방식을 결합함으로써 기존의 위상 편이 변조 방식보다 한 번에 더 많은 정보를 전송할 수 있어 전송률을 높일 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 4는 도 3의 실행 과정을 설명하기 위한 참조도이다.

도 3을 참조하면, 데이터 송신 장치(100)는 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조한다(단계 S310). 데이터 송신 장치(100)는 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조한다(단계 S320). 데이터 송신 장치(100)는 각각 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공한다(단계 S330).

단계 S330에 대한 일 실시예에서, 데이터 송신 장치(100)는 특정 변조 방식에 따라 결정된 데이터의 좌표 정보 및 상기 변조된 임피던스 값의 좌표 정보를 함께 성좌도에 표시한다.

예를 들어, 데이터 신호를 위상 편이 변조 방식에 따라 변조하면, 반송파의 위상에 180°로 차이를 두어 상기 반송파의 위상이 0°일 경우 0에 대응되고 상기 반송파의 위상이 180°일 경우 1에 대응되는 두 가지 정보를 전송할 수 있으며, 이러한 위상 편이 변조 방식 및 임피던스 위상 변조 방식을 결합 시 데이터 신호의 위상 변조와 임피던스의 위상 변조를 하여 전송하기 때문에 2bit를 전송할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 기존 변조 방법 및 임피던스 위상 변조 방식을 결합함으로써 기존 변조 방식보다 한 번에 더 많은 정보를 전송할 수 있어 전송률을 높일 수 있다.

이를 위해, 도 4와 같이 데이터 송신 장치(100)는 성좌도의 제1 축(410) 및 제2 축(420)에 직교 및 위상 각각을 표시하고 성좌도의 제3 축(430)에 임피던스의 값을 표시하여 3차원 성좌도를 생성할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 무선 통신 시스템에서 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법을 통해 데이터를 송신할 경우 전송 효율을 설명하기 위한 그래프이다.

본 발명은 기존 변조 방식 및 임피던스 위상 변조 방식을 결합함으로써 기존의 위상 편이 변조 방식보다 한 번에 더 많은 정보를 전송할 수 있어 전송률을 높일 수 있다. 기존 변조 방식 중 BPSK 방식은 PSK 의 변조 방식 중 하나로 반송파의 위상에 180°로 차이를 두어 0°와 180°에 대응시켜 전송하는 방식이다. 즉, 위상이 0° 일 경우 0 에 대응되고 180°의 경우 1 에 대응되어 2 가지 정보를 전송할 수 있다. 이와 유사하게, 임피던스 위상 변조 방식은 임피던스의 위상을 0°와 90°로 변화시키는 방법이다.

상기와 같이, 기존 변조 방식 중 BPSK 방식 및 임피던스 위상 변조 방식을 결합하여 한 번의 신호를 전송할 때 2-bit를 보내어 전송률이 증가되었다.

[수학식 1]

C_onv: 기존 변조 방식의 채널 용량

M: 변조차수

[수학식 2]

C_prop: 임피던스 변조 방식의 채널 용량

I: 임피던스의 변조차수

M: 변조차수

기존 변조 방식의 채널 용량은 상기의 [수학식 1]과 같고, 임피던스 변조 방식의 채널 용량은 상기의 [수학식 2]와 같다. 상기의 [수학식 1]에서와 같이 기존 변조 방식에서 채널 용량은 변조차수 M에 따라 결정되지만, 상기의 [수학식 2]에서와 같이 임피던스는 독립된 값으로 임피던스의 상태를 변화시킨다면 독립적인 임피던스 만의 정보를 가지기 때문에 기존 변조 방식보다 주파수 효율이 증가한다.

도 5는 기존 변조 방식 중 BPSK 방식 및 임피던스 변조 방식을 결합한 방식의 비트 에러율 및 기존 변조 방식 중 QPSK의 비트 에러율을 비교한 그래프이다. QPSK는 PSK 의 변조 방식 중 하나로 반송파의 위상을 4 가지 위상에 대응시켜 전송하는 방식으로 같은 주파수 대역폭에서 BPSK 의 2 배의 정보를 전송할 수 있다.

도 5에서와 같이, 기존 변조 방식 중 QPSK의 비트 에러율을 대비하여 기존 변조 방식 중 BPSK 방식 및 임피던스 변조 방식을 결합한 방식의 비트 에러율이 개선됨을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 기존 변조 방식 중 BPSK 방식 및 임피던스 변조 방식을 결합한 방식은 하나의 심볼에 2bit를 전송하지만 비트 에러율이 기존 변조 방식의 비트 에러율에 비해 개선된 것이다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 데이터 송신 장치
110: 제1 변조부
120: 제2 변조부
130: 데이터 송신 관리부
200: 데이터 수신 장치

Claims (12)

1. 데이터 송신 장치에 있어서,
   데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 제1 변조부;
   상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 제2 변조부; 및
   상기 제1 변조부 및 상기 제2 변조부 각각에 의해 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 데이터 송신 관리부를 포함하고,
   상기 데이터 송신 관리부는
   성좌도의 제1 축 및 제2 축에 직교 및 위상 각각을 표시하고 상기 성좌도의 제3 축에 임피던스의 좌표 정보를 표시하여 3차원 성좌도를 생성하며,
   상기 제2 변조부는
   상기 제1 변조부에서 사용되는 특정 변조 방식에 추가된 서로 다른 임피던스 중 안테나의 스위칭을 통해 임피던스의 상태가 선택되면 상기 선택된 임피던스의 상태에 따라 임피던스 위상을 변조하는 것을 특징으로 하는
   데이터 송신 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 변조부는
   위상 편이 변조 방법, 진폭 편이 변조 방법 및 직교 진폭 변조 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 데이터 신호를 변조하는 것을 특징으로 하는
   데이터 송신 장치.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 데이터 송신 관리부는
   상기 제1 변조부에서 사용된 상기 특정 변조 방식에 따라 결정된 데이터의 좌표 정보 및 상기 제2 변조부를 통해 변조된 임피던스의 좌표 정보를 함께 성좌도에 표시하는 것을 특징으로 하는
   데이터 송신 장치.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 데이터 송신 장치에서 실행되는 임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법에 있어서,
   데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 단계;
   상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 단계;
   상기 각각 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 단계를 포함하고,
   상기 각각 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 단계는
   성좌도의 제1 축 및 제2 축에 직교 및 위상 각각을 표시하고 상기 성좌도의 제3 축에 임피던스의 좌표 정보를 표시하여 3차원 성좌도를 생성하는 단계를 포함하며,
   상기 데이터 송신 장치의 임피던스 위상을 변조하는 단계는
   상기 특정 변조 방식에 추가된 서로 다른 임피던스 중 안테나의 스위칭을 통해 임피던스의 상태가 선택되면 상기 선택된 임피던스의 상태에 따라 임피던스 위상을 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 단계는
   위상 편이 변조 방법, 진폭 편이 변조 방법 및 직교 진폭 변조 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하여 데이터 신호를 변조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
   임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법.
   
9. 삭제
10. 제7항에 있어서,
    상기 각각 변조된 데이터를 데이터 수신 장치에 제공하는 단계는
    상기 특정 변조 방식에 따라 결정된 데이터의 좌표 정보 및 상기 변조된 임피던스의 좌표 정보를 함께 성좌도에 표시하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 신호를 특정 변조 방식으로 변조하는 단계는
    상기 데이터 신호를 BPSK의 변조 방식에 따라 변조하면, 반송파의 위상에 180°로 차이를 두어 상기 반송파의 위상이 0°일 경우 0에 대응되고 상기 반송파의 위상이 180°일 경우 1에 대응되는 두 가지 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    임피던스 스위칭을 이용한 데이터 송신 방법.
12. 삭제

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