KR100780195B1 - 펄스 신호의 오버랩 검출 장치, 방법 및 이를 포함하는거리 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 거리측정 신호 송신시 발생되는 기준 펄스와 상기 거리측정 신호에 대한 응답신호를 수신시 발생하는 지연 펄스를 카운트하여 거리측정 디바이스의 거리를 측정하는 거리 측정 장치에서 상기 기준 펄스와 지연 펄스가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 용이하게 검출할 수 있는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치 및 방법 그리고 이를 포함하는 거리 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하기 위한 펄스 신호의 오버랩 검출 장치에 있어서, 상기 제2 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 제3 펄스 신호를 생성하는 듀티 조정부; 상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부; 및 상기 펄스 신호 연산부에서 출력되는 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판단부를 포함하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 제공한다.

펄스, 중첩, 오버랩(overlap), 검출, 거리 측정, 카운터

Description

펄스 신호의 오버랩 검출 장치, 방법 및 이를 포함하는 거리 측정 장치{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OVERLAP OF PULSES AND APPARATUS FOR ESTIMATING DISTANCE COMPRISING THE SAME}

도 1은 종래의 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 설명하기 위한 파형도이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 도시한 블록 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 적용한 거리 측정 장치의 블록 구성도이다.

도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치, 방법 및 이를 포함하는 거리 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 파형도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11: 듀티 조정부 12: 펄스 신호 연산부

13: 오버랩 판단부 30: 거리 측정 장치

31: 기준펄스 생성부 32: 지연펄스 생성부

34: 카운터 35: 거리연산부

36: 무선통신부 40: 거리측정 대상 디바이스

본 발명은 펄스 신호의 오버랩 검출하기 위한 장치 및 방법, 그리고 이를 이용한 거리 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 거리측정 신호 송신시 발생되는 기준 펄스와 상기 거리측정 신호에 대한 응답신호를 수신시 발생하는 지연 펄스를 카운트하여 거리측정 디바이스의 거리를 측정하는 거리 측정 장치에서 상기 기준 펄스와 지연 펄스가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 용이하게 검출할 수 있는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치 및 방법 그리고 이를 포함하는 거리 측정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무선 위치인식 기술(location awareness)은 무선신호를 이용하여 다른 무선통신 기기와의 무선통신으로 현재의 위치를 측정하는 방식을 채택하고 있다. 이러한 무선 위치인식 기술에 의해 획득된 위치 정보는, 더욱 효율적인 네트워크 구성을 통해 무선 통신으로 얻은 정보를 효율적으로 활용하는데 있어 중요하게 활용되고 있다.

이와 같은 무선 위치인식 기술에서 위치인식의 정확도를 향상시키기 위해, 두 무선통신 기기 사이의 거리를 정확하게 검출하는 것이 매우 중요하며, 통상적으로 거리측정을 위해 두 무선통신 기기 사이의 무선 통신에서 신호를 주고받는데 소요되는 시간(Time Of Arrival: TOA)을 검출하여 거리를 연산하는 기법을 적용하고 있다. 또한 이 TOA를 검출하기 위해 카운트를 이용하여 소정 펄스들을 카운트하고, 이 카운트값과 상기 펄스들의 주파수를 이용하여 TOA를 검출하는 방식이 적용되고 있다. 이러한 펄스 카운트 방식을 채택한 거리측정 방법이 동 출원인에 의해 2006년 9월 18일자로 제출된 특허출원번호 10-2006-0090309호(명칭: ＴＯＡ를 이용한 거리 측정 장치 및 방법)에 개시된다.

상기 선행출원에 개시된 거리측정 방법은 두 개의 펄스가 서로 오버랩되는 시점을 판단하고 그 시점까지의 두 펄스의 개수를 카운트한 카운트값과 두 펄스 각각의 주파수를 이용하여 거리측정의 대상이 되는 디바이스와의 거리를 측정한다. 상기 선행출원에 개시된 거리측정 방법에 이용되는 두 펄스의 오버랩을 검출하기 위한 종래 기술이 도 1에 도시된다.

도 1에 도시된 것과 같이, 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스(P1) 및 제2 펄스(P2)가 오버랩되는 구간을 찾기 위해, 종래에는 두 펄스(P1, P2)를 서로 곱하여 그 결과로써 펄스 신호(M1)가 발생하는 경우 오버랩이 발생하는 것으로 검출하는 방식을 채택하였다. 즉, 종래에는 두 펄스 신호를 서로 곱함으로써 제1 펄스(P1)가 '하이'값을 갖고 동시에 제2 펄스(P2)가 '하이'값을 갖는 경우에만 '하이'값이 출력되는 것을 이용하여 두 펄스가 오버랩 되는 것을 검출하는 방식을 채택하였다. 이러한 종래의 오버랩 검출 방식은, 두 펄스가 서로 오버랩되는 구간이 매우 짧은 경우에 이 오버랩되는 구간을 검출하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로 그 목적은, 두 펄스 신호의 오버랩 구간을 검출하기 위해 상기 두 펄스 신호 중 하나의 펄스 신호와 동일한 주기를 가지며 듀티비를 증가시킨 새로운 펄스 신호를 생성하고, 이 새로운 펄스 신호와 상기 두 펄스의 곱을 통해 상기 두 펄스 신호의 오버랩을 검출할 수 있는 새로운 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 새로운 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은, 상기와 같은 오버랩 검출 장치를 포함하는 거리 측정 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하기 위한 펄스 신호의 오버랩 검출 장치에 있어서,

상기 제2 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 제3 펄스 신호를 생성하는 듀티 조정부;

상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부; 및

상기 펄스 신호 연산부에서 출력되는 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판단부

를 포함하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 제3 펄스 신호는 상기 제2 펄스 신호와 동일한 시점에 상승에지를 갖는 펄스 신호일 수 있다.

또한, 상기 제3 펄스 신호는, 상기 제1 펄스 신호의 폭과 상기 제2 펄스 신호의 폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스 폭을 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시형태에서, 상기 펄스 신호 연산부는, 상기 제1 펄스 신호와 상기 제3 펄스 신호를 서로 곱셈하는 제1 곱셈기; 상기 제2 펄스 신호와 상기 제3 펄스 신호를 서로 곱셈하는 제2 곱셈기; 및 상기 제1 및 제2 곱셈기의 출력을 서로 합산하여 출력하는 덧셈기를 포함할 수 있다.

상기 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하기 위한 펄스 신호의 오버랩 검출 방법에 있어서,

상기 제2 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 제3 펄스 신호를 생성하는 단계;

상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 합산하는 단계;

상기 합산된 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 단계

를 포함하는 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 제공한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명은,

서로 무선통신하는 제1 무선통신 기기 및 제2 무선통신 기기 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치에 있어서,

상기 제1 무선통신 기기에서 상기 제2 무선통신 기기로 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수를 갖는 기준펄스 신호를 생성하는 기준펄스 신호 생성부;

상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 제2 무선통신 기기에서 송신된 응답신호를 상기 제1 무선통신 기기에서 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 갖는 지연펄스 신호를 생성하는 지연펄스 신호 생성부;

상기 지연펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 듀티조정 펄스 신호를 생성하는 듀티 조정부와, 상기 기준펄스 신호 및 지연펄스 펄스 신호에 상기 듀티조정 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부와, 상기 펄스 신호 연산부에서 출력되는 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 기준펄스 신호 및 상기 지연펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판 단부를 포함하는 오버랩 검출부;

상기 오버랩되는 시작 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하는 카운터; 및

상기 제1 주파수, 제2 주파수 및 상기 카운터의 카운트값을 적용하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하고, 상기 시간을 이용하여 상기 제1 무선통신 기기 및 제2 무선통신 기기 사이의 거리를 연산하는 거리 연산부

를 포함하는 거리 측정 장치를 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 상기 거리 연산부는, 하기 식 1에 의해 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산할 수 있다.

[식 1]

(Tx: 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간, N: 상기 기준펄스 신호의 카운트값 또는 상기 지연펄스 신호의 카운트값, f0: 상기 기준펄스 신호의 주파수, f1: 상기 지연펄스 신호의 주파수, δ: 임의의 오프셋값)

바람직하게, 상기 듀티조정 펄스 신호는, 상기 지연펄스 신호와 동일한 시점 에 상승에지를 갖는 펄스 신호일 수 있다.

또한, 상기 듀티조정 펄스 신호는, 상기 기준펄스 신호의 폭과 상기 지연펄스 신호의 폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스 폭을 갖는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 실시형태에 대한 설명에 참조되는 도면에서 실질적으로 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다. 본 명세서에서 펄스 신호는 복수의 펄스가 일정한 주기로 반복되어 발생하는 펄스열을 의미하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 도시한 블록 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장 치(10)는, 듀티 조정부(11)와, 펄스 신호 연산부(12) 및 오버랩 판단부(13)를 포함한다.

본 발명은 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호(P1) 및 제2 펄스 신호(P2)가 서로 오버랩 되는 시점을 검출하기 위한 것이다.

상기 듀티 조정부(11)는 두 펄스 신호(P1, P2) 중 하나의 펄스 신호(도 2에서는 제2 펄스 신호(P2))를 입력받아 그 듀티비를 증가시킨 또 다른 펄스 신호인 제3 펄스 신호(P3)를 생성하여 출력한다.

상기 펄스 신호 연산부(12)는, 상기 제1 펄스 신호(P1)과 상기 제3 펄스 신호(P3)를 서로 곱하고, 상기 제2 펄스 신호(P2)와 상기 제3 펄스 신호(P3)를 서로 곱한 후, 각각의 곱셈 결과를 서로 더하여 출력한다. 이를 위해, 상기 펄스 신호 연산부(12)는, 상기 제1 펄스 신호(P1)와 상기 제3 펄스 신호(P3)를 서로 곱셈하는 제1 곱셈기(121)와, 상기 제2 펄스 신호(P2)와 상기 제3 펄스 신호(P3)를 서로 곱셈하는 제2 곱셈기(122) 및 상기 제1 및 제2 곱셈기(121, 122)의 출력을 서로 합산하여 출력하는 덧셈기(123)를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 곱셈기(121, 122)로 AND 논리 소자가 채용될 수 있으며, 상기 덧셈기(123)로 OR 논리 소자가 채용될 수 있다.

상기 오버랩 판단부(13)는, 상기 펄스 신호 연산부(12)에서 출력되는 신호(P4) 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호(P1) 및 제 2 펄스 신호(P2)의 오버랩 시작 시점으로 판단한다.

도 3은 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 도시한 플로우 차트이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 방법은, 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호 중 하나의 펄스 신호(예를 들어, 제2 펄스 신호)의 듀티비를 증가시켜 펄스 신호를 생성하는 단계(S11)와, 상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 합산하는 단계(S12)와, 상기 합산하는 단계에서 출력되는 신호에서 펄스의 폭을 검출하여 해당 펄스가 최대의 폭을 갖는 것인지 판단하는 단계(S13)와, 상기 합산된 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 단계(S14)를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 적용한 거리 측정 장치의 블록 구성도이다. 상기 도 4에 도시된 거리 측정 장치는, 대한민국 특허출원번호 10-2006-0090309호(명칭: ＴＯＡ를 이용한 거리 측정 장치 및 방법)에 개시된 거리 측정 장치의 구성 요소인 오버랩 검출부에 전술한 본 발명에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치를 적용한 것이다.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 거리 측정 장치는, 크게 기준펄스 신호 생성부(31), 지연펄스 신호 생성부(32), 오버랩 검출부(10), 카운터(34) 및 거리 연산부(35)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 거리 측정 장치는 두 개의 무선통신 기기(제1 무선통신 기기(30) 및 제2 무선통신 기기(40)) 사이의 거리를 측정하는데 적용되는 것으로, 상기와 같은 구성요소들은 두 무선통신 기기 중 하나의 무선통신 기기(30)에 구비될 수 있다. 상기 무선통신 기기(30, 40)는 서로 간의 무선통신이 이루어지는 무선 통신부(36)를 구비할 수 있다.

상기 기준펄스 신호 생성부(31)는 제1 무선통신 기기(30)에서 제2 무선통신 기기(40)로 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수(f0)를 갖는 기준펄스 신호(P1)를 생성한다.

상기 지연펄스 생성부(32)는, 상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 제2 무선통신 기기(40)에서 송신된 응답신호를 상기 제1 무선통신 기기(30)에서 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수(f0)와는 다른 제2 주파수(f1)를 갖는 지연펄스 신호(P2)를 생성한다.

상기 오버랩 검출부(10)에는, 전술한 본 발명에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 장치가 적용된다. 상기 오버랩 검출부(10)는, 상기 지연펄스 신호(P2)의 듀티비를 증가시킨 듀티조정 펄스 신호(P3)를 생성하는 듀티 조정부(11)와, 상기 기준펄스 신호(P1) 및 지연펄스 펄스 신호(P2)에 상기 듀티조정 펄스 신호(P3)를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부(12)와, 상기 펄스 신호 연산부(12)에서 출력되는 신호(P4) 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 기준펄스 신호(P1) 및 상기 지연펄스 신호(P2)의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판단부(13)를 포함할 수 있다.

상기 카운터(34)는 상기 오버랩되는 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하여 카운트값(N)을 출력한다.

상기 거리 연산부(35)는, 상기 기준펄스 신호의 주파수인 제1 주파수(f0)와, 상기 지연펄스 신호의 주파수인 제2 주파수(f1) 및 상기 카운터의 카운트값(N)을 적용하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하고, 이 연산된 시간을 이용하여 상기 제1 무선통신 기기 및 제2 무선통신 기기 사이의 거리를 산출한다.

도 5는 본 발명의 일실시형태에 따른 펄스 신호의 오버랩 검출 방법을 설명하기 위한 파형도이다.

이하, 본 발명의 일실시형태의 작용에 대해 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 후술되는 본 발명의 작용에 대한 설명을 통해 본 발명에 따른 거리 측정 방법도 더욱 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 5에서 상단에 도시된 펄스 신호는 제1 펄스 신호(P1) 및 제2 펄스 신호(P2)를 도시한 것이며, 중간에 도시된 펄스 신호는 제3 펄스 신호(P3)를 도시한 것이며, 하단에 도시된 펄스 신호는 제1, 2 펄스 신호(P1, P2)와 제3 펄스 신호(P3)를 각각 곱한 결과를 합산하여 출력한 신호(P4)를 도시한다.

이하의 설명에서, 상기 제1 펄스 신호는 본 발명의 거리 측정 장치에서 기준펄스 신호로 간주될 수 있으므로 두 펄스 신호는 동일한 도면부호인 'P1'으로 지시된다. 또한, 상기 제2 펄스 신호는 본 발명의 거리 측정 장치에서 지연펄스 신호로 간주될 수 있으므로 두 펄스 신호는 동일한 도면부호인 'P2'로 지시된다. 또한, 제3 펄스 신호는 본 발명의 거리 측정 장치에 대한 설명에서 듀티 조정 펄스신호와 동일한 것으로 도면부호 'P3'로 지시된다.

먼저, 제1 무선통신 기기(30)에서 제2 무선통신 기기(40)까지의 거리 측정이 시작되면 제1 무선통신 기기(30)의 무선 통신부(36)는 거리측정 신호를 제2 무선통신 기기(40)로 송신하고, 이와 동시에 기준펄스 신호 생성부(31)는 소정의 제1 주파수를 갖는 기준펄스 신호(P1)를 생성한다. 또한, 상기 카운터(34)는 상기 기준펄스 신호(P1)의 카운트를 시작한다. 상기 거리측정 신호의 송신, 기준펄스의 기동 및 카운트의 시작은 모두 T0 시점에서 이루어진다.

본 실시형태는 카운터(34)가 상기 기준펄스 신호(P1)를 카운트하는 것으로 설명되고 있으나, 다른 실시형태에서 상기 카운터(34)는 이후에 설명되는 제2 주파수를 갖는 지연펄스 신호(P2)를 카운트할 수도 있다.

이어, 제2 무선통신 기기(40)가 상기 거리측정 신호를 수신하고 이에 응답하는 응답신호를 제1 무선통신 기기(30)로 송신한다. 이 응답신호를 상기 제1 무선통신 기기(30)에서 검출하면, 지연펄스 신호 생성부(32)는 상기 응답신호를 검출한 시점(T1)에서 지연펄스 신호(P2)를 출력하기 시작한다. 상기 지연펄스 신호(P2)는 상기 제1 주파수(f0)와는 다른 제2 주파수(f1)를 갖는다. 한편, 지연펄스 신호(P2)를 카운트하는 다른 실시형태에서는 상기 지연펄스 신호(P2)가 기동됨과 동시에 상기 카운터(34)에서 지연펄스의 카운트를 시작하게 될 것이다.

이어, 오버랩 검출부(10)에서 상기 기준펄스 신호와 상기 지연펄스 신호가 서로 오버랩되는 부분이 발생하는 것을 검출한다. 상기 오버랩 검출부(10)의 듀티 조정부(11)는 입력되는 지연펄스 신호(P2)의 듀티를 증가시킨 듀티조정 펄스 신호(P3)를 출력한다. 상기 오버랩 검출부(10) 내의 펄스 신호 연산부(12)의 제1 곱셈기(121)는 상기 기준펄스 신호(P1)과 상기 듀티조정 펄스 신호(P3)를 서로 곱하고, 제2 곱셈기(122)는 상기 지연펄스 신호(P2)과 상기 듀티조정 펄스 신호(P3)를 서로 곱한다. 각 곱셈기(121, 122)의 연산 결과는 덧셈기(123)에 의해 합산되어 출력된다. 이러한 과정을 통해, 상기 펄스 신호 연산부(12)에서 출력되는 신호(P4)의 파형은, 상기 기준펄스 신호(P1) 및 지연펄스 신호(P2)와 듀티조정 펄스 신호(P3)가 각각 오버랩되는 영역 모두에 펄스가 형성된 신호가 된다.

도 5에 도시된 것과 같이, 상기 펄스 신호 연산부(12)에서 출력되는 신호(P4)는 상기 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)가 오버랩되기 시작할 때 가장 큰 폭을 갖는 펄스를 나타내는 신호가 된다. 또한, 가장 큰 폭을 갖는 펄스의 중간 지점이 상기 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)가 오버랩되기 시작하는 시점이 된다. 따라서, 오버랩 판단부(13)에서는 상기 펄스 신호 연산부(12)에서 출 력되는 신호(P4)에서 가장 넓은 폭의 펄스를 검출하고 해당 펄스의 폭(Tover)의 중간 지점(Tover/2)을 상기 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)가 오버랩되기 시작하는 시점(T2)으로 결정한다.

상기 듀티조정 펄스 신호(제3 펄스 신호)(P3)는 오버랩이 발생하는 시점을 정확하게 판단하기 위해 상기 지연펄스 신호(P2)와 동일한 시점에 상승에지를 발생시킨 신호인 것이 바람직하다. 또한, 상기 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)가 오버랩되기 시작하는 시점, 즉 상기 기준펄스 신호(P1)의 하강에지와 상기 지연펄스 신호(P2)의 상승에지가 만나는 시점 또는 상기 지연펄스 신호(P2)의 하강에지와 상기 기준펄스 신호(P1)의 상승에지가 만나는 시점에 최대 펄스폭을 나타내기 위해, 상기 듀티조정 펄스 신호(제3 펄스 신호)(P3)의 펄스폭은 상기 기준펄스 신호(P1)의 펄스폭과 상기 지연펄스 신호(P2)의 펄스폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스폭을 갖는 것이 바람직하다.

본 실시형태에서는 상기 듀티조정 펄스 신호(P3)가 지연펄스 신호(P2)를 기준으로 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시형태에서는 기준펄스 신호(P1)을 기준으로 듀티비를 증가시킨 펄스 신호가 채택될 수도 있다.

이어, 오버랩 검출부(10)에서 상기 기준펄스 신호(P1)와 상기 지연펄스 신호(P2)가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하면, 상기 카운터(34)에서 상기 기준펄스 신호(P1)의 카운터를 종료하고, 상기 거리측정 신호의 송신 시점(T0)에서, 상기 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)의 오버랩이 검출된 시점(T2)까지 의 카운트값(N)을 거리연산부(35)에 전달하고, 거리연산부(35)는 이 카운트값을 이용하여 상기 제1 무선통신 기기(30)와 제2 무선통신 기기(40) 사이의 거리를 연산한다.

상기에 설명한 바와 같이, 제1 무선통신 기기(30)에서 위치검출 신호를 송신한 시점을 T0, 제1 무선통신 기기(30)에서 상기 위치검출 신호에 대한 제2 무선통신 기기(40)의 응답신호를 수신한 시점을 T1, 기준펄스 신호(P1)와 지연펄스 신호(P2)의 오버랩이 검출된 시점을 T2라고 정의한다. 또한, 상기 위치검출 신호를 송신한 시점에서 상기 응답신호를 수신한 시점까지의 시간을 Tx, 오버랩이 검출된 시점까지 상기 기준펄스 신호(P1)의 카운트값을 N1, 오버랩이 검출된 시점까지 상기 지연펄스 신호(P2)의 카운트값을 N2라 정의한다. 전술한 바와 같이, 본 발명은 기준펄스 신호(P1) 또는 지연펄스 신호(P2)중 하나의 펄스 신호만 카운트하므로, 상기 카운트값 N1, N2는 실제 카운트에서 카운트된 값이 아니라 설명을 위해 정의된 카운트값이다.

상기 오버랩이 검출된 시점(T2)는 상기 기준펄스 신호(P1)의 카운트값(N1)과 지연펄스 펄스(P2)의 카운트값(N2)를 이용하여 하기 식 2와 같이 표현될 수 있다.

[식 2]

(f0: 기준펄스 신호의 주파수(제1 주파수), f1: 지연펄스 신호의 주파수(제2 주파수))

상기 식 2으로부터 하기 식 3와 같이, 상기 위치검출 신호를 송신한 시점에서 상기 응답신호를 수신한 시점까지의 시간(Tx)를 구할 수 있다. 이 Tx는 두 무선통신 기기 사이에서 신호의 왕복이 이루어진 시간이므로, 이 시간(Tx)을 결정함으로써 두 무선통신 기기 사이의 거리를 연산할 수 있다.

[식 3]

한편, Tx의 값이 상기 기준펄스 신호(P1)의 주기(1/f0) 또는 지연펄스 신호(P2)의 주기(1/f1)에 비해 충분히 작은 값을 가지는 거리 내에서 거리측정이 이루어질 때(예를 들어, 30 m 반경 이내의 실내환경일 때), 기준펄스 신호(P1)의 카운트값(N1)과 지연펄스 신호(P2)의 카운트값(N2)은 거의 동일한 값을 나타내게 되므로, 상기 식 3은 하기 식 1와 같이 근사화될 수 있다.

[식 1]

(N: 기준펄스 신호 또는 지연펄스 신호의 카운트값)

상기 식 1에서 임의로 결정될 수 있는 오프셋 값(δ)는 본 발명이 적용되는 과정에서 포함될 수 있는 모든 오차성분을 포함한다. 예를 들어, 상기 식 1를 도출하는 과정에서 상기 기준펄스 신호(P1)의 카운트값(N1)과 지연펄스 신호(P2)의 카운트값(N2)을 거의 동일한 것으로 근사화한 경우에 발생할 수 있는 오차성분을 포함할 수 있다. 또한, 제1 무선통신 기기에서 송신된 거리측정 신호를 수신하고 이에 응답하는 응답신호를 송신하는 과정에서 제2 무선통신 기기의 신호 처리 등에 소요되는 시간에 따른 오차성분 등을 포함할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 서로 다른 주파수를 갖는 두 펄스의 오버랩을 검출하기 위해 두 펄스를 직접 곱하여 오버랩되는 영역을 검출하는 것이 아니라, 두 펄스 신호와 동일한 주파수 및 증가한 듀티를 갖는 새로운 펄스를 생성한 후 이 새로운 펄스와 두 펄스신호가 최대로 오버랩되는 지점을 검출하므로, 실제 오버랩 검출 대상이 되는 두 펄스의 오버랩 영역이 매우 짧은 경우에도 정확하게 두 펄스가 오버랩되는 시점을 찾을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 제1 및 제2 펄스 신호의 오버랩 구간을 검출하기 위해 상기 두 펄스 신호 중 하나의 펄스 신호와 동일한 주기 를 가지며 듀티비를 증가시킨 새로운 제3 펄스 신호를 생성하고, 이 제3 펄스 신호와 상기 제1 및 제2 펄스 신호가 동시에 오버랩되는 영역 중 가장 넓은 영역을 선택하여 상기 제1 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점을 검출할 수 있으므로 두 펄스의 오버랩 영역이 매우 짧은 경우에도 정확하게 두 펄스가 오버랩되는 시점을 검출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 두 펄스 신호의 오버랩 시점을 정확하게 검출할 수 있으므로, 펄스를 카운트하고 두 펄스 신호의 오버랩 시점을 검출하여 두 이동통신 기기 사이의 거리를 검출하는데 있어 그 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하기 위한 펄스 신호의 오버랩 검출 장치에 있어서,

   상기 제2 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 제3 펄스 신호를 생성하는 듀티 조정부;

   상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부; 및

   상기 펄스 신호 연산부에서 출력되는 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판단부

   를 포함하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3 펄스 신호는,

   상기 제2 펄스 신호와 동일한 시점에 상승에지를 갖는 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 제3 펄스 신호는,

   상기 제1 펄스 신호의 폭과 상기 제2 펄스 신호의 폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 펄스 신호 연산부는,

   상기 제1 펄스 신호와 상기 제3 펄스 신호를 서로 곱셈하는 제1 곱셈기;

   상기 제2 펄스 신호와 상기 제3 펄스 신호를 서로 곱셈하는 제2 곱셈기; 및

   상기 제1 및 제2 곱셈기의 출력을 서로 합산하여 출력하는 덧셈기를 포함하는 것을 특징으로 하는 펄스 신호의 오버랩 검출 장치.
5. 서로 다른 주파수를 갖는 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호가 서로 오버랩되기 시작하는 시점을 검출하기 위한 펄스 신호의 오버랩 검출 방법에 있어서,

   상기 제2 펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 제3 펄스 신호를 생성하는 단계;

   상기 제1, 2 펄스 신호에 상기 제3 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 합산하는 단계;

   상기 합산된 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 제1 펄스 신호 및 제2 펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 단계

   를 포함하는 펄스 신호의 오버랩 검출 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제3 펄스 신호는,

   상기 제2 펄스 신호와 동일한 시점에 상승에지를 갖는 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 펄스 신호의 오버랩 검출 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 제3 펄스 신호는,

   상기 제1 펄스 신호의 폭과 상기 제2 펄스 신호의 폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 펄스 신호의 오버랩 검출 방법.
8. 서로 무선통신하는 제1 무선통신 기기 및 제2 무선통신 기기 사이의 거리를 측정하는 거리 측정 장치에 있어서,

   상기 제1 무선통신 기기에서 상기 제2 무선통신 기기로 거리측정 신호를 송신하는 시점에, 제1 주파수를 갖는 기준펄스 신호를 생성하는 기준펄스 신호 생성부;

   상기 거리측정 신호에 응답하여 상기 제2 무선통신 기기에서 송신된 응답신호를 상기 제1 무선통신 기기에서 수신하는 시점에, 상기 제1 주파수와는 다른 제2 주파수를 갖는 지연펄스 신호를 생성하는 지연펄스 신호 생성부;

   상기 지연펄스 신호의 듀티비를 증가시킨 듀티조정 펄스 신호를 생성하는 듀 티 조정부와, 상기 기준펄스 신호 및 지연펄스 펄스 신호에 상기 듀티조정 펄스 신호를 각각 곱하고 그 결과를 서로 더하여 출력하는 펄스 신호 연산부와, 상기 펄스 신호 연산부에서 출력되는 신호 중 가장 넓은 폭을 갖는 펄스의 중간 지점을 상기 기준펄스 신호 및 상기 지연펄스 신호의 오버랩 시작 시점으로 판단하는 오버랩 판단부를 포함하는 오버랩 검출부;

   상기 오버랩되는 시작 시점까지 상기 기준펄스 또는 상기 지연펄스를 카운트하는 카운터; 및

   상기 제1 주파수, 제2 주파수 및 상기 카운터의 카운트값을 적용하여 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하고, 상기 시간을 이용하여 상기 제1 무선통신 기기 및 제2 무선통신 기기 사이의 거리를 연산하는 거리 연산부

   를 포함하는 거리 측정 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 거리 연산부는,

   하기 식 1에 의해 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간을 연산하는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.

   [식 1]

   

   (Tx: 상기 거리측정 신호의 송신 시점에서 상기 응답신호 수신 시점까지의 시간, N: 상기 기준펄스 신호의 카운트값 또는 상기 지연펄스 신호의 카운트값, f0: 상기 기준펄스 신호의 주파수, f1: 상기 지연펄스 신호의 주파수, δ: 임의의 오프셋값)
10. 제8항에 있어서, 상기 듀티조정 펄스 신호는,

    상기 지연펄스 신호와 동일한 시점에 상승에지를 갖는 펄스 신호인 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 듀티조정 펄스 신호는,

    상기 기준펄스 신호의 폭과 상기 지연펄스 신호의 폭을 서로 더한 것과 동일한 크기의 펄스 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 거리 측정 장치.

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