KR100519277B1 - 멀티캐리어온-오프키잉(mc-ook)을사용한주파수도약통신시스템의신호송수신장치 - Google Patents
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Abstract
멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK : MultiCarrier-On Off Keying)을 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치는 주파수 대역폭의 비효율성을 개선하도록 하기 위한 것으로서, 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송신장치는 M-ary 심볼을 이진 코드로 변환하는 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단과, 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단에서 출력된 이진 코드를 멀티 캐리어 온/오프 변조하여 출력하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단과, 상기 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단에서 변조된 신호를 혼합하여 주파수 홉퍼로 출력하는 혼합수단과, 상기 혼합수단에서 혼합된 신호를 홉핑하여 채널 안테나로 송신하는 주파수 홉퍼 수단을 포함하여 구성되고, 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)을 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 수신장치는 안테나를 통해 수신되는 신호를 디홉핑하여 출력하는 주파수 디홉퍼 수단과, 상기 주파수 디홉퍼 수단에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력하는 에너지 검출 수단과, 상기 에너지 검출 수단에서 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 이진 코드를 검출하는 신호 검출수단과, 상기 신호 검출수단에서 검출된 이진 코드를 M-ary 심볼로 변환하여 출력하는 이진 코드/M-ary 심볼 변환수단을 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 주파수 대역을 효율적으로 활용하기 위한 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK : MultiCarrier-On Off Keying : 이하, 엠씨-오오케이(MC-OOK))을 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치에 관한 것이다.
주파수 도약 다중 접속 통신시스템에서의 채널 대역폭은 여러 개의 주파수 슬롯으로 나누어진다.
이러한 시스템에서 전송되는 신호는 랜덤하게 선택되어진 여러 개의 주파수 슬롯을 통하여 전송된다.
이하, 종래 기술에 따른 통신시스템의 신호 송수신방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 종래 기술에 따른 주파수 도약 다중 접속(Frequency-Hopped Multiple-Access : FHMA) 통신 시스템에서 임의의 주파수 도약 패턴을 나타낸 도면이고, 도 2 는 종래 기술에 따른 다중 주파수 편이 변조(Multiple Frequency Shift Keying : MFSK)의 주파수 슬롯 구성예를 나타낸 도면이다.
이와 같은 종래 기술에 따른 통신시스템의 신호 송수신방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 은 도시된 바와 같이 주파수 슬롯의 개수가 q개인 주파수 도약 다중 접속 통신시스템에서의 시간에 대한 주파수 영역에서의 임의의 주파수 도약 패턴을 나타낸다.
주파수 도약 다중 접속 통신시스템에서의 변조 방법은 논코히어런트(noncoherent) 복조가 용이한 M-ary FSK(MFSK)가 사용되어 왔다.
이러한 MFSK 변조에서는 M개의 주파수중 전송되는 심볼값에 해당되는 하나의 주파수가 선택되어 전송된다.
도 2 는 M=8개의 주파수 톤(tone)이 하나의 주파수 슬롯을 구성하는 MFSK에 대한 것이다.
그러나 종래 기술에 따른 통신시스템의 신호 송수신방법은 심볼 크기 M에 비례하여 차지하는 주파수 대역폭이 증가하기 때문에 주파수 활용측면에서 비효율적인 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 주파수 대역폭의 비효율성을 개선하도록 한 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)(MultiCarrier-On Off Keying)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송신장치의 특징은, M-ary 심볼을 이진 코드로 변환하는 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단과, 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단에서 출력된 이진 코드를 다중 캐리어 온/오프 변조하여 출력하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단과, 상기 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단에서 변조된 신호를 혼합하여 주파수 홉퍼로 출력하는 혼합수단과, 상기 혼합수단에서 혼합된 신호를 홉핑하여 채널 안테나로 송신하는 주파수 홉퍼 수단을 포함하여 구성된다.
바람직하게, 상기 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단은 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단에서 변환된 이진 코드 각각에 그에 상응하는 반송파 주파수를 승산하여 그 결과신호를 출력하는 다수개의 곱셈기로 구성된다.
그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)(MultiCarrier-On Off Keying)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 수신장치의 특징은, 안테나를 통해 수신되는 신호를 디홉핑하여 출력하는 주파수 디홉퍼 수단과, 상기 주파수 디홉퍼 수단에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력하는 에너지 검출 수단과, 상기 에너지 검출 수단에서 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 이진 코드를 검출하는 신호 검출수단과, 상기 신호 검출수단에서 검출된 이진 코드를 M-ary 심볼로 변환하여 출력하는 이진 코드/M-ary 심볼 변환수단을 포함하여 구성된다.
바람직하게 상기 신호 검출수단은 상기 에너지 검출수단내 다수개의 에너지 검출부에서 각각 검출된 에너지와 기 설정된 값을 각각 비교하여 그 결과신호를 각각 출력하는 다수개의 신호 검출부로 구성되는데 있다.
이하, 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3 은 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치의 송신기 구성을 나타낸 도면으로, M-ary 심볼을 이진 코드로 변환하는 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)와, 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)에서 출력된 이진 코드를 다중 캐리어 온/오프 변조하여 출력하는 MC-OOK 변조부(102)와, 상기 MC-OOK 변조부(102)에서 변조된 신호를 혼합하여 출력하는 혼합부(103)와, 상기 혼합부(103)의 신호를 홉핑하여 채널로 안테나를 통해 송신하는 주파수 홉퍼(104)로 구성된다.
상기 MC-OOK 변조부(102)는 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)에서 변환된 이진 코드 각각에 그에 상응하는 반송파 주파수를 승산하여 그 결과신호를 출력하는 제 1 내지 제 n 곱셈기(102a~102n)로 구성된다.
도 4 는 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치의 수신기 구성을 나타낸 도면으로, 안테나를 통해 수신되는 신호를 디홉핑하여 출력하는 주파수 디홉퍼(210)와, 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력하는 에너지 검출부(220)와, 상기 에너지 검출부(220)에서 출력된 에너지와 기 설정된 값을 비교하여 이진 코드를 검출하는 신호 검출부(230)와, 상기 신호 검출부(230)에서 검출된 이진 코드를 M-ary 심볼로 변환하여 출력하는 이진 코드/M-ary 심볼 변환부(240)로 구성된다.
상기 에너지 검출부(220)는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력하는 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)로 구성된다.
상기 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호에 소정 주파수를 각각 승산하여 출력하는 제 1 및 제 2 승산기와, 상기 제 1 및 제 2 승산기에서 승산된 신호를 각각 적분하여 출력하는 제 1 및 제 2 적분기와, 상기 제 1 및 제 2 적분기에서 적분된 신호를 각각 제곱하여 출력하는 제 1 및 제 2 제곱 연산기와, 상기 제 1 및 제 2 제곱 연산부에서 연산된 신호를 혼합하여 출력하는 혼합기로 각각 구성된다.
상기 신호 검출부(230)는 상기 에너지 검출부(220)내 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)에서 각각 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 신호를 검출하여 출력하는 제 1 내지 제 n 신호 검출부(230a~230n)로 구성된다.
도 5 는 심볼 크기가 M=8이고, 전송되는 심볼값이 5인 경우에 대한 MFSK와 MC-OOK의 차이를 나타낸 도면이고, 도 6 은 MFSK와 MC-OOK에 있어서 주파수 대역폭 B에 대한 최대 수용 가능한 가입자수를 나타낸 도면이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송신장치내 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)는 M-ary 심볼(M)을 을 통해 이진 코드로 변환하여 출력한다.
예를 들어 M-ary 심볼(M)이 8이라면 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)는 이므로 이진 코드 "101"에 해당하는 "1", "0", "1"을 출력한다.
그러면 MC-OOK 변조부(102)는 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)에서 출력된 이진 코드를 다중 캐리어 온/오프 변조하여 출력한다.
즉 MC-OOK 변조부(102)내 제 1 내지 제 n 곱셈기(102a~102n)는 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환부(101)에서 변환된 이진 코드 각각에 서로 직교 성분을 갖는 반송파 주파수{~}를 각각 승산하여 그 결과신호를 출력한다.
상기 제 1 곱셈기(102a)는 상기 MC-OOK 변조부(102)에서 출력된 이진 코드 "1"에 을 승산하여 그 결과신호를 출력한다.
여기서 는 송신되는 심볼의 에너지이고, 는 심볼이 송신되는 시간을 나타낸다.
아울러 제 2 곱셈기(102b)는 상기 MC-OOK 변조부(102)에서 출력된 이진 코드 "0"에 을 승산하여 그 결과신호를 출력한다.
그리고 제 3 곱셈기(102c)는 상기 MC-OOK 변조부(102)에서 출력된 이진 코드 "1"에 을 승산하여 그 결과신호를 출력한다.
이에 따라 혼합부(103)는 상기 MC-OOK 변조부(102)에서 변조된 신호를 혼합하여 출력한다.
즉 혼합부(103)는 상기 상기 MC-OOK 변조부(102)내 제 1 내지 제 3 곱셈기(102a~102c)에서 출력된 신호를 혼합하여 출력한다.
그러면 주파수 홉퍼(104)는 상기 혼합부(103)의 신호를 도 5 에 도시된 바와 같이 홉핑하여 채널로 안테나를 통해 송신한다.
상기 도 5 는 신호 송신시 종래의 MFSK와 MC-OOK의 전송 톤(tone)의 차이를 나타내는 것으로, q개의 주파수 슬롯(q freq. slot)을 갖는 주파수 도약 다중 접속 통신시스템에서 종래의 MFSK방법을 사용할 경우에는 M개의 반송파 주파수가 필요하며, 직교 성질을 만족하는 각 반송 주파수간의 최소 간격은 심볼이 송신되는 시간 의 역수인 이므로, 필요한 전체 최소 주파수 대역폭은 가 되고, 본 발명의 MC-OOK 변조를 사용할 경우에는 개의 직교 주파수만 필요하게 되어 전체 최소 주파수 대역폭은 이 되어 종래의 방법보다 배 만큼의 주파수 대역폭 효율이 증가하게 된다.
도시된 "·"각 변조 시스템에서 사용되는 주파수 톤(tone)을 나타낸다.
즉 MFSK에서는 송신되는 심볼 값인 5에 해당되는 하나의 톤이 송신되고, MC-OOK에서는 송신해야 할 심볼의 이진 벡터의 비트 값이 1인 경우에 해당되는 톤들이 송신되며 전송 심볼 5의 이진 벡터가 "101"이므로 첫 번째와 세 번째 톤이 송신된다는 것을 나타낸다.
이에 따라 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 수신장치내 주파수 디홉퍼(210)는 안테나를 통해 수신되는 신호{r(t)}를 디홉핑하여 출력한다.
그러면 에너지 검출부(220)는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력한다.
여기서 에너지 검출부(220)는 논코히어런트(noncoherent) 복조부이다.
즉 에너지 검출부(220)내 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력한다.
상기 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)내 각각의 제 1 및 제 2 승산기는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호에 소정 주파수{, ~ , }를 각각 승산하여 출력한다.
그러면 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)내 각각의 제 1 및 제 2 적분기는 상기 제 1 및 제 2 승산기에서 승산된 신호를 각각 적분하여 출력한다.
이에 따라 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)내 각각의 제 1 및 제 2 제곱 연산기는 상기 제 1 및 제 2 적분기에서 적분된 신호를 각각 제곱하여 출력한다.
이어 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)내 각각의 혼합기는 상기 제 1 및 제 2 제곱 연산부에서 연산된 신호를 각각 혼합하여 출력한다.
즉 제 1 에너지 검출부(220a)내 제 1 승산기는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호에 를 승산한 후 출력하고, 제 2 승산기는 상기 주파수 디홉퍼(210)에서 디홉핑된 신호에 를 승산한 후 출력한다.
그러면 제 1 적분기는 상기 제 1 승산기의 신호를 적분하여 그 결과신호를 출력하고, 제 2 적분기는 상기 제 2 승산기의 신호를 적분하여 그 결과신호를 출력한다.
이어 제 1 제곱 연산기는 상기 제 1 적분기의 신호를 제곱 연산하여 그 결과신호를 출력하고, 제 2 제곱 연산기는 상기 제 2 적분기의 신호를 제곱 연산하여 그 결과신호를 출력한다.
그러면 누진기는 상기 제 1 및 제 2 제곱 연산기의 신호를 누진하여 그 결과신호(r0)을 출력한다.
또한 제 2 및 제 3 에너지 검출부(220b)(220c)도 상기 제 1 에너지 검출부(220a)와 같은 과정을 수행하여 그 결과신호(r1)(r2)를 각각 출력한다.
그러면 신호 검출부(230)는 상기 에너지 검출부(220)에서 출력된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 이진 코드를 검출하여 출력한다.
즉 신호 검출부(230)내 제 1 내지 제 n 신호 검출부(230a~230n)는 상기 에너지 검출부(220)내 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)에서 각각 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 기 설정된 값보다 크면 "1"을, 작으면 "0"을 출력한다.
상기 신호 검출부(230)내 제 1 내지 제 3 신호 검출부(230a~230c)는 상기 에너지 검출부(220)내 제 1 내지 제 n 에너지 검출부(220a~220n)에서 각각 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 기 설정된 값보다 크면 "1"을, 작으면 "0"을 출력한다.
상기 제 1 및 제 3 신호 검출부(230a)(230c)에서 각각 검출된 신호는 상기 제 1 및 제 3 에너지 검출부(220a)(220c)에서 검출된 신호에 에너지()가 포함되어 있기 때문에 기 설정된 값보다 크게 됨으로 각각 "1"이 된다.
이에 따라 이진 코드/M-ary 심볼 변환부(240)는 상기 신호 검출부(230)에서 검출된 이진 코드를 M-ary 심볼로 변환하여 출력한다.
즉 이진 코드/M-ary 심볼 변환부(240)는 상기 신호 검출부(230)에서 검출된 이진 코드 "101"를 M-ary 심볼인 5로 변환하여 출력한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치는 종래에 사용되던 MFSK 변조에 비하여 사용하는 주파수 톤(tone)의 개수가 줄어들어 수신기의 복잡도가 약 배 만큼 줄어드는 장점이 있다.
또한, 도 6 에 도시된 바와 같이 기존의 MFSK 방법보다 배 만큼의 대역폭 효율이 증가하게 됨으로써 더 많은 가입자를 수용할 수 있어 주파수 대역폭의 비효율성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 주파수 도약 다중 접속(FHMA) 통신 시스템에서 임의의 주파수 도약 패턴을 나타낸 도면
도 2 는 종래 기술에 따른 다중 주파수 편이 변조(MFSK)의 주파수 슬롯 구성예를 나타낸 도면
도 3 은 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치의 송신기 구성을 나타낸 도면
도 4 는 본 발명에 따른 엠씨-오오케이(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송수신장치의 수신기 구성을 나타낸 도면
도 5 는 심볼 크기가 M=8이고, 전송되는 심볼값이 5인 경우에 대한 MFSK와 MC-OOK의 차이를 나타낸 도면
도 6 은 MFSK와 MC-OOK에 있어서 주파수 대역폭 B에 대한 최대 수용 가능한 가입자수를 나타낸 도면
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : M-ary 심볼/이진 코드 변환부 102 : MC-OOK 변조부
103 : 혼합부 104 : 주파수 홉퍼
210 : 주파수 디홉퍼 220 : 에너지 검출부
230 : 신호 검출부 240 : 이진 코드/M-ary 심볼 변환부
Claims (4)
- M-ary 심볼을 이진 코드로 변환하는 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단과;상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단에서 출력된 이진 코드를 다중 캐리어 온/오프 변조하여 출력하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단과;상기 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단에서 변조된 신호를 혼합하여 주파수 홉퍼로 출력하는 혼합수단과;상기 혼합수단에서 혼합된 신호를 홉핑하여 채널 안테나로 송신하는 주파수 홉퍼 수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송신장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)수단은 상기 M-ary 심볼/이진 코드 변환수단에서 변환된 이진 코드 각각에 그에 상응하는 반송파 주파수를 승산하여 그 결과신호를 출력하는 다수개의 곱셈기로 구성됨을 특징으로 하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 송신장치.
- 안테나를 통해 수신되는 신호를 디홉핑하여 출력하는 주파수 디홉퍼 수단과;상기 주파수 디홉퍼 수단에서 디홉핑된 신호로부터 에너지를 검출하여 출력하는 에너지 검출 수단과,상기 에너지 검출 수단에서 검출된 신호와 기 설정된 값을 비교하여 이진 코드를 검출하는 신호 검출수단과;상기 신호 검출수단에서 검출된 이진 코드를 M-ary 심볼로 변환하여 출력하는 이진 코드/M-ary 심볼 변환수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 수신장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 신호 검출수단은 상기 에너지 검출수단내 다수개의 에너지 검출부에서 각각 검출된 에너지와 기 설정된 값을 각각 비교하여 그 결과신호를 각각 출력하는 다수개의 신호 검출부로 구성됨을 특징으로 하는 멀티캐리어 온-오프 키잉(MC-OOK)를 사용한 주파수 도약 통신시스템의 신호 수신장치.
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1998
- 1998-06-16 KR KR10-1998-0022593A patent/KR100519277B1/ko not_active Expired - Fee Related
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