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KR20160050018A - 슬라이스와 워핑을 이용하여 잡음의 존재 하에 신호를 수신하고 디코딩하기 위한 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

슬라이스와 워핑을 이용하여 잡음의 존재 하에 신호를 수신하고 디코딩하기 위한 방법, 장치 및 시스템 Download PDF

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KR20160050018A
KR20160050018A KR1020167003233A KR20167003233A KR20160050018A KR 20160050018 A KR20160050018 A KR 20160050018A KR 1020167003233 A KR1020167003233 A KR 1020167003233A KR 20167003233 A KR20167003233 A KR 20167003233A KR 20160050018 A KR20160050018 A KR 20160050018A
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KR
South Korea
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slice
frequency
slices
signal
filter
Prior art date
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KR1020167003233A
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English (en)
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KR101656483B1 (ko
Inventor
쉐리 쿠시너
로버트 플레밍
윌리엄 에이치. 매칼리스터
마크 제블릭
Original Assignee
프로테우스 디지털 헬스, 인코포레이티드
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Abstract

방법은 신호를 수신하고 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다. 신호는 데이터 패킷을 인코딩할 수 있다. 신호와 수신기 내의 기준 함수의 상관을 나타내는 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 슬라이스가 생성되고 저장될 수 있다. 데이터 패킷의 존재가 이후 검출될 수 있고, 검출된 패킷은 저장된 슬라이스로부터 디코딩된다. 슬라이스를 생성하고 저장하는 단계는 수신된 신호가 샘플링될 때 수행될 수 있다. 신호의 샘플 값은 슬라이스가 생성되고 저장될 때 폐기될 수 있다. 신호의 슬라이스 표현은 유연한 대역폭과 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하기 위해 조절될 수 있다.

Description

슬라이스와 워핑을 이용하여 잡음의 존재 하에 신호를 수신하고 디코딩하기 위한 방법, 장치 및 시스템{METHODS, DEVICES AND SYSTEMS FOR RECEIVING AND DECODING A SIGNAL IN THE PRESENCE OF NOISE USING SLICES AND WARPING}
관련 출원에 대한 교차-참조
본 출원은 발명의 명칭이 "Methods, Devices and Systems for Receiving and Decoding a Signal in the Presence of Noise Using and Warping"인 2013년 9월 20일 출원된 미국 가특허출원 제61/880,786호의 35 USC § 119(e) 하에서의 이익을 청구하며, 이 출원의 설명은 여기에 참고문헌으로 통합된다.
섭취 가능한 센서는 저전력 통신기를 포함할 수 있고, 이 통신기의 통신은 인체의 외부에 착용될 수 있는 수신기에 의해 수신된다. 종래의 "인체 통신 시스템"은 이용 가능한 전력 소모 및 메모리 크기를 고려하여 소정 시간 동안 고속의 원시 데이터를 처리할 수 있어야 한다. 종래의 수신기에서, 들어오는 신호는 아날로그 필터와 아날로그 전자 증폭기를 포함하는 "아날로그 프론트-엔드(analog front-end)" 회로를 통과한다. 아날로그 필터는 송신기의 캐리어 주파수의 제조 오차에 의해 결정된 바와 같이, 일반적으로 가능한 모든 송신 주파수의 검출을 위해 넓은 대역폭을 갖는다. 아날로그 프론트-엔드에 제공되는 필터링은 완만하고, 따라서 상당한 양의 잡음이 원하는 신호와 함께 전달된다. 아날로그 증폭과 필터링 이후, 신호는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC)에 의해 디지털화된다. 수신된 신호의 나머지 처리는 특히 내장형 마이크로프로세서, 상태 머신(state machine), 논리 게이트 어레이(logic gate array) 등과 같은 디지털 하드웨어에서 수행될 수 있다. 지금 디지털화된 신호는 디코딩을 시도하기 전에 가능한 한 많은 잡음을 제거하기 위해 하나 이상의 협대역 디지털 필터를 통과할 수 있다.
수신기의 캐리어 주파수 추정치가 상당한 양의 불확실성을 갖는 경우, 수신기는 더욱 넓은 대역폭의 디지털 필터로 시작하고 따라서 더욱 많은 양의 잡음을 허용해야 할 필요가 있다. 더욱 많은 양의 잡음은 약한 신호를 완전히 놓칠 수 있다는 것을 의미한다. 대부분의 잡음을 제거하기 위해, 그러나, 수신기는 좁은 대역폭을 갖는 디지털 필터를 적용할 수 있다. 그러나, 협대역 필터가 부정확한 캐리어 주파수에 집중되는 경우, 들어오는 신호를 완전히 놓칠 수 있다. 들어오는 신호의 효율적인 검출과 디코딩을 위해, 따라서, 가능한 한 많은 잡음을 제거하기 위한 협대역 필터 및 수신기의 들어오는 캐리어 주파수에 대한 지식이 부정확할 때 신호의 캐리어 주파수를 캡처할 가능성을 증가시키기 위해 더욱 큰 대역폭을 갖는 필터 간에 균형이 이루어져야 한다. 수신기는 따라서 협대역 필터의 중심 주파수를 반복적으로 조정하고, 이를 새로운 중심으로 이동시킨 후, 다시 검출을 시도하도록 구성될 수 있다. 협대역 필터로 캐리어 주파수를 검색하는 이러한 과정은 시간 소모적이고 또한 전력 집중적이다. 유의하게, 새로운 중심 주파수에서 다시 필터링하기 위해, 수신기는 원래 데이터 기록의 사본을 메모리에 보관해야 하고, 또는 원래 데이터를 이용할 수 없는 경우, 완전히 새로운 데이터 기록을 캡처해야 한다. 이러한 과정은 상당한 메모리 자원을 필요로 할 뿐만 아니라(특히 고해상도 ADC를 사용), 단지 들어오는 신호의 캐리어 주파수를 식별하기 위해 상당한 양의 장치의 배터리 수명을 소비한다.
본 발명은 이의 제 1 양태에서 청구항 제 1 항 내지 제 16 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 2 양태에서 청구항 제 17 항 내지 제 34 항에 명시된 신호 수신기를 제공한다.
본 발명은 이의 제 3 양태에서 청구항 제 35 항 내지 제 39 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 4 양태에서 청구항 제 40 항 내지 제 44 항에 명시된 수신기를 제공한다.
본 발명은 이의 제 5 양태에서 청구항 제 45 항 내지 제 52 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 6 양태에서 청구항 제 53 항 내지 제 61 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 7 양태에서 청구항 제 62 항 내지 제 65 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 8 양태에서 청구항 제 66 항 내지 제 67 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 9 양태에서 청구항 제 68 항 내지 제 72 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 이의 제 10 양태에서 청구항 제 73 항 내지 제 79 항에 명시된 방법을 제공한다.
본 발명은 또 다른 양태에서 프로그램을 제공한다. 이러한 프로그램은 그 자체로 제공되거나 캐리어 매체(carrier medium)에 의해 전송될 수 있다. 캐리어 매체는 기록 매체 또는 다른 저장 매체일 수 있다. 전송 매체는 신호일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 방법은 신호를 수신하고 샘플링하는 단계를 포함할 수 있다. 신호는 데이터 패킷을 인코딩할 수 있다. 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 슬라이스가 생성되고 저장될 수 있다. 데이터 패킷의 존재가 이후 검출될 수 있고, 검출된 패킷은 저장된 슬라이스로부터 디코딩된다. 신호의 샘플은 신호와 수신기 내의 기준 함수의 상관을 나타낼 수 있다. 슬라이스를 생성하고 저장하는 단계는 수신된 신호가 샘플링될 때 수행될 수 있다. 신호의 샘플 값은 슬라이스가 생성되고 저장될 때 폐기될 수 있다. 신호의 슬라이스 표현은 유연한 대역폭과 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하기 위해 조절될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 수신기에 도착하는 신호를 검출하고 디코딩하는 방법은 들어오는 신호를 수신하는 수신기로 시작할 수 있고, 아날로그 프론트-엔드에서 선택적으로 일부 아날로그 전처리(예를 들어, 증폭 및 필터링)를 수행하며, 이후 전처리된 데이터는 ADC에서 샘플링될 수 있다. 샘플링된 원시 데이터는, 일 실시형태에 따라, 이후, 예를 들어, 상호상관 알고리즘을 이용하여 메모리에 저장된 내부 기준 템플릿과 비교될 수 있다. 한 가지 예시적인 기술은 샘플링된 들어오는 신호를 일정 시간 동안 소정의 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계를 포함한다.
실시형태는 연산 능력과 메모리 크기 모두에 무리를 주는 매우 많은 고속 샘플을 캡처하고 저장하는데 내재된 문제를 해결한다. 실시형태는 "슬라이스"를 캡처함으로써 두 가지 문제를 해결한다. 슬라이스 데이터 표현은, 일 실시형태에 따라, 들어오는 신호를 효율적이고 간결하게 표현하고 대부분의 임의의 대역폭의 필터를 구현하기에 충분한 정보를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스는 워핑 연산을 받을 수 있고, 이에 의해 슬라이스 세트가 검출 과정을 완료하기 위한 유용한 방식으로 변환된다. 실제로, 슬라이스는, 일 실시형태에 따라, 선택적으로 넓거나 좁은 통과 대역을 갖는 필터를 생성하기 위해 결합될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 워핑 연산은 한 주파수에서 캡처된 슬라이스를 가까운 다른 주파수의 슬라이스로 변환하도록 구성될 수 있다. 이 워핑 연산은 들어오는 캐리어 주파수를 추적하고 잡음 환경에서의 데이터 패킷에 대한 증거를 찾도록 구성된 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 일 실시형태에 따라 워핑 함수와 결합된 신호 데이터의 슬라이스 표현은 적당한 하드웨어와 메모리 자원으로 복잡한 검출 알고리즘을 수행하기 위한 신규하고 매우 효율적인 방식을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부한 도면을 참고로 하여 예시적인 실시형태의 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시형태에 따른 다양한 파형과 예시적인 슬라이스를 도시한다. 도 1은 또한 일 실시형태에 따라 구성된 송신기와 수신기를 포함하는 시스템을 도시한다.
도 2A는 두 개의 샘플링된 파형의 상관을 나타낸다.
도 2B는 일 실시형태에 따른, 하나의 항(이 경우, 사인 항)이 계산되는 방식을 나타낸다.
도 3은 일 실시형태에 따른, 결합된 슬라이스 항(이 경우, 코사인 항)을 계산하는 방법의 양태를 나타낸다.
도 4는 일 실시형태에 따른, 긴 상관을 형성하기 위해 사인 및 코사인 슬라이스 항을 결합하는 방법의 양태를 도시한다.
도 5는 극좌표계에서 회전 벡터로 도시된 신호의 위상을 도시한다.
도 6A는 극좌표계에서 기준 주파수에서의 회전 벡터를 도시한다.
도 6B는 극좌표계에서 기준 주파수에서의 회전 벡터 및 기준 주파수보다 큰 주파수에서의 신호의 회전 벡터를 도시한다.
도 6C는 극좌표계에서 기준 주파수에서의 회전 벡터 및 기준 주파수보다 작은 주파수에서의 신호의 회전 벡터를 도시한다.
도 7은 일 실시형태에 따른 워핑의 양태를 도시한다.
도 8은 일 실시형태에 따른, 워핑되고, 정렬되며 결합할 준비가 된 슬라이스를 도시한다.
도 9는 일 실시형태에 따른, 슬라이스의 워핑을 이용하여 캐리어 주파수를 검색하기 위한 방법의 양태를 도시한다.
도 10은 일 실시형태에 따른, 주파수 편이 변조(Frequency Shift Keying, FSK) 캐리어 검출의 양태를 도시한다.
도 11은 일 실시형태에 따른, 미세 조정 FSK 캐리어 검출의 양태를 도시한다.
도 12는 일 실시형태에 따른, 신호를 검출하는 방법의 논리 흐름도이다.
도 13은 일 실시형태에 따른 방법의 논리 흐름도이다.
도 1은 일 실시형태에 따른, 저전력 발진 송신기(102)와 수신기(104)를 포함하는 시스템을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 발진 송신기(102)는 통신 채널(103)에 의해 수신기(104)와 분리될 수 있다. 예를 들어, 발진 송신기(102)는 섭취 가능한 센서 내부에 배치될 수 있고, 이 센서의 통신(105)은 피부(106)에서와 같이 인체의 외부에 착용될 수 있는 수신기(104)를 포함하는 수신기 패치에 의해 수신된다. 이 경우, 통신 채널(103)은 인체의 수성 환경을 포함할 수 있다. 수신기(104)는 수신된 신호가 시계열의 원시 디지털 샘플을 생성할 수 있는 ADC(110)로 입력되기 전에 전처리될 수 있는 아날로그 프론트-엔드를 포함할 수 있다. 샘플은 예를 들어 크기가 1 내지 24 비트와 같이 이진수로 나타낼 수 있다. 수신기(104)는 또한 메모리(114)에 결합될 수 있는 제어기(112)를 포함할 수 있다. 메모리(114)는 아래에서 상세하게 설명되는 바와 같이 슬라이스 데이터, 기준 템플릿 및 제어기(112)가 필요로 하는 다른 임시 값을 저장하도록 구성될 수 있다. 수신기는 또한 수신된 신호에서 인코딩된 패킷의 디코딩된 패이로드가 외부 세계로 전달될 수 있게 하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 수신기(104)에 도착한 신호를 검출하고 디코딩하는 컴퓨터로 구현되는 방법은 들어오는 신호(105)를 수신하는 수신기(104)로 시작할 수 있고, 아날로그 프론트-엔드(108)에서 일부 아날로그 전처리(예를 들어, 증폭 및 필터링)를 수행하며, 이후 전처리된 데이터는 ADC(110)에서 샘플링될 수 있다. 샘플링된 원시 데이터는, 일 실시형태에 따라, 이후 제어기(112)에 의해 상호상관 알고리즘을 이용하여 메모리(114)에 저장된 내부 기준 템플릿과 비교될 수 있다. 한 가지 기술은 샘플링된 들어오는 신호를 일정 시간 동안 소정의 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계를 포함한다.
실시형태는 연산 능력과 메모리 크기 모두에 무리를 주는 매우 많은 고속 샘플을 캡처하고 저장하는데 내재된 문제를 해결한다. 실시형태는 "슬라이스"를 캡처함으로써 두 가지 문제를 해결한다. 슬라이스 데이터 표현은, 일 실시형태에 따라, 들어오는 신호를 효율적이고 간결하게 표현하고 대부분의 임의의 대역폭의 필터를 구현하기에 충분한 정보를 포함한다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스는 워핑 연산을 받을 수 있고, 이에 의해 슬라이스 세트가 검출 과정을 완료하기 위한 유용한 방식으로 변환된다. 실제로, 슬라이스는, 일 실시형태에 따라, 선택적으로 넓거나 좁은 통과 대역을 갖는 필터를 생성하기 위해 결합될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 워핑 연산은 한 주파수에서 캡처된 슬라이스를 가까운 다른 주파수의 슬라이스로 변환하도록 구성될 수 있다. 이 워핑 연산은 들어오는 캐리어 주파수를 추적하고 잡음 환경에서의 데이터 패킷에 대한 증거를 찾도록 구성된 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 일 실시형태에 따라 워핑 함수와 결합된 신호 데이터의 슬라이스 표현은 적당한 하드웨어와 메모리 자원으로 복잡한 검출 알고리즘을 수행하기 위한 신규하고 매우 효율적인 방식을 나타낸다. 예를 들어, 본원에 개시된 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 마이크로컨트롤러, 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA) 또는 주문형 집적회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)를 사용할 수 있다. 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor, DSP)도 유리하게 사용될 수 있다.
슬라이스 : 일 실시형태에 따라, 슬라이스 구조가 도입된다. 들어오는 신호의 상대적으로 짧은 부분(예를 들어, 대략 4-8 사이클)을 상호 연관함으로써 달성되는 짧은 상관이 본원에서 슬라이스를 나타낸다. 슬라이스 간격은, 일 실시형태에 따라, 소정의 시간으로 정의될 수 있다. 도 1은 20,000 Hz 신호의 다양한 세그먼트를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 참조 번호 102는 주기(T)가 1/20,000 Hz 또는 50 마이크로초인 20,000 Hz와 같은 하나의 사이클을 보여준다. 참조 번호 104는 20,000 Hz 신호의 4 개의 사이클과 동일한 시간 또는 200 마이크로초로 정의된 하나의 슬라이스 간격을 보여준다. 여기서, 슬라이스 간격은 들어오는 신호의 4 개의 사이클로 임의로 정의된다. 슬라이스 간격은 그러나 다른 시간의 양 또는 사이클의 수를 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 간격은 8 개의 사이클과 동일한 시간을 포함할 수 있다. 아래에서, 특별하게 언급하지 않는 한, 슬라이스 간격은 들어오는 신호의 4 개의 사이클을 포함하는 것으로 정의되며, 다른 슬라이스 간격이 용이하게 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 정의는 사이클로 표현될 수 있지만, 임의의 신호 또는 템플릿의 전체 사이클의 배수일 필요는 없다. 슬라이스는 임의의 정의된 시간의 양일 수 있다. 슬라이스 시간은 필요에 따라 수신기에서 변경될 수 있다. 예를 들어, 수신기는 하나는 20 kHz에서 그리고 다른 하나는 12.5 kHz에서 두 개의 슬라이스 스트림을 캡처하기 위해 두 개의 슬라이스 루틴을 실행할 수 있다. 두 개의 슬라이스 계산은 각각의 채널에 적합한 다른 슬라이스 시간을 사용할 수 있다. 도 1에서 106에 도시된 바와 같이, 네 개의 슬라이스 간격은 16 개의 사이클을 포함할 수 있고 800 마이크로초의 주기를 가질 수 있다. 마지막으로, 기준 주파수의 64 개 사이클이 108에 도시된 바와 같이16 개의 슬라이스 간격으로 분할될 수 있다. 하나의 슬라이스에 포함된 들어오는 신호의 샘플의 개수는 슬라이스 간격 및 ADC의 샘플링 레이트(sampling rate)의 정의에 의해 좌우된다:
슬라이스당 샘플 = ADC 샘플링 레이트 · 슬라이스 간격.
ADC 샘플링 레이트는 적어도 나이키스트 정리(Nyquist theorem)가 필요로 할 때마다, 즉, 관심 있는 주파수의 적어도 두 배일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, ADC 샘플링 레이트는 들어오는 신호의 관심 있는 주파수의 5 배 이상과 같이 더욱 높게 선택될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 수신기(예를 들어, 환자의 복부에 부착됨) 내의 ADC는 초당 40 개 이상의 샘플링을 수행하도록 구성될 수 있다. 연속된 슬라이스의 시작 시간은 바람직하게, 예를 들어, 일부 고정된 간격에 따라 주기적이 되도록 선택될 수 있다. 그러나, 허용 가능한 결과는 또한 샘플링이 실행되고 있지 않는 짧은 시간 주기가 있는 경우에도 얻어질 수 있다.
들어오는 신호의 디지털화된 샘플과 기준 템플릿 간의 유사도를 결정하기 위해, 내적(dot product, 해당 샘플의 곱의 합) 또는 상관 연산이 수행될 수 있다. 도 2A는 디지털화된 수신 신호와 코사인 템플릿의 이러한 상관 연산을 도시하고 있다. 여기서, A는 디지털화된 수신 신호를 나타낼 수 있고, B는 예를 들어 기준 주파수(예를 들어, 20,000 Hz)에서의 코사인 템플릿과 같은 제 1 기준 함수의 템플릿을 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 코사인 템플릿 B는, 일 실시형태에 따라, 수신기(104)가 수신된 신호의 코사인 성분과 같을 것으로 예상하는 것의 표현이고, 상관 연산은 신호 A와 코사인 템플릿 B 간의 유사 정도를 결정한다. 도시된 바와 같이, 신호 A의 샘플은 코사인 템플릿 B의 대응 샘플과 곱해지고, 이들 덧셈의 결과는 샘플의 수(N)에 걸쳐 합산된다. 더욱 공식적으로 명시하면, C는 A와 B의 스칼라 곱(scalar product)이고 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00001
마찬가지로, 도 2B는 사인 템플릿과의 상관을 도시하고 있다. 여기서, A는 디지털화된 수신 신호를 나타낼 수 있고, D는 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수의 템플릿을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 2 기준 함수의 템플릿은, 예를 들어, 기준 주파수(예를 들어, 20,000 Hz)에서의 사인 템플릿일 수 있다. 도시된 바와 같이, 신호 A의 샘플은 사인 템플릿 D의 대응 샘플과 곱해지고, 이들 덧셈의 결과는 샘플의 수(N)에 걸쳐 합산된다. 더욱 공식적으로 명시하면, S는 A와 D의 스칼라 곱이고 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure pct00002
직교하는 코사인 및 사인 템플릿은 직교 위상 관계에 있다. 두 개의 상관 결과 C와 S는, 하나로 합쳐질 때, 슬라이스를 나타낸다. 복소 극좌표 표기법에서, C + j · S는 들어오는 신호와 수신기의 기준 템플릿 간의 위상을 나타내는 각도를 갖는 벡터이다. 실제로, 슬라이스는 1/(슬라이스 간격) 필터로 간주될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 스칼라 C와 S는 스케일링 인자(scaling factor)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, C와 S는, 예를 들어, 0과 1 사이의 범위의 값을 가정할 수 있도록 조절될 수 있다.
본원에 도시되고 개시된 바와 같이, 기준 템플릿은 사인 템플릿과 코사인 템플릿이다. 그러나, 예를 들어, 톱니, 삼각형 또는 사각형 신호와 같이 그 밖의 주기적인 형상이 기준 템플릿으로 사용될 수 있다. 기준 템플릿에 대해 비-정현파 파형을 선택하면 폐기되는 일부 정보를 발생할 수 있으나, 관심 있는 신호는 여전히 수신된 신호에서 추출될 수 있다. 또한, 기준 템플릿이 서로 위상이 다른 90도(직교)를 갖는다 해도, 서로 다른 위상 관계를 갖는 기준 템플릿이 사용될 수 있다. 예를 들어, 두 개의 기준 템플릿은 상당한 악영향 없이 서로 위상이 다른 89도 또는 91도일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 슬라이스 상관(또는 간단하게, 슬라이스)은 수신기의 ADC(110)에 의해 생성된 원시 디지털화 샘플로부터 계산될 수 있다. 이들 원시 디지털화 샘플은 수신기(104)에 저장된 기준 주파수(freqRef)에서 코사인 및 사인 기준 템플릿 모두의 샘플에 대해 상호 연관될 수 있다. 슬라이스의 코사인 항과 사인 항은, 일 실시형태에 따라, 다음과 같이 정의된다:
Figure pct00003
여기서 N은 하나의 슬라이스 내의 샘플의 개수이다.
슬라이스의 벡터 크기는 근 평균 제곱(Root Mean Square (RMS) 방식으로 계산될 수 있다:
Figure pct00004
슬라이스 크기의 양은 결합된 슬라이스의 크기를 나타내는 스칼라이다.
이의 슬라이스의 벡터 각(슬라이스 각)은 다음에 의해 주어진다:
Figure pct00005
슬라이스 결합 : 도 3은 두 개의 슬라이스 간격에 걸쳐 신호A와 템플릿 B의 스칼라 내적을 도시한 도면이고(이 도면에서, 슬라이스 간격은 코사인 템플릿의 하나의 사이클을 포함한다), 상관의 부가적 특성을 보여주고 있다. 일 실시형태에 따르면, 결합될 슬라이스에 대해, 각각의 기준 템플릿의 각각의 기준 신호는 일관되어야 하는데, 이는 서로 위상이 같은 것을 의미한다. 도시된 바와 같이, 두 개의 슬라이스 간격(이 경우 2N 개의 샘플)에 대한 A와 B의 상관 또는 내접은 A와 B의 제1의 N 개의 사이클에 걸친 상관과 제 2의 N 개의 사이클에 걸친 상관의 단순한 스칼라 합(축적)에 해당한다. 또는, 다음과 같다:
Figure pct00006
또한, A와 B의 3 개의 슬라이스 간격에 대응하는 시간 간격에 대한 상관을 계산하기 위해, C1과 C2를 재계산할 필요는 없다. 간단하게, 상관 C3을 계산하고 C12에 그 결과를 더함으로써 상관(3 개의 슬라이스 간격의 신호 길이에 걸쳐 벡터 A와 B의 내접) C13을 생성한다. 슬라이스가 1/(슬라이스 간격) 필터에 상응하는 바와 같이, 슬라이스가 더욱 긴 상관으로 결합됨에 따라, 필터 대역폭은 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 그에 따라 감소된다.
일 실시형태에 따르면, 슬라이스는 코사인 항과 사인 항 모두를 포함하는 복소 쌍으로 취급된다. 슬라이스의 코사인 항은, 일 실시형태에 따라, 샘플링된 들어오는 신호와 기준 주파수(freqRef)에서 수신기(104)에 저장된 코사인 템플릿 간의 상관을 나타낸다. 마찬가지로, 슬라이스의 사인 항은, 일 실시형태에 따라, 샘플링된 들어오는 신호와 freqRef에서 수신기(104)에 저장된 사인 템플릿 간의 상관을 나타낸다. FreqRef는 송신기가 전송하는 예상 또는 공칭 주파수로 설정될 수 있지만, 제조시의 변경, 송신기와 수신기의 온도와 같은 주위 조건, 통신 채널을 통한 왜곡(예를 들어, 위와 주변 조직의 염도와 같은 인체의 수성 및 생리적 환경)으로 인해 변경될 수 있다(이는 송신기와 수신기 모두에서 발생할 수 있다). 그 밖의 요인으로는, 예를 들어, 매우 정확하지 않을 수 있고 또는 조정 방법에서 큰 주파수 단계를 가질 수 있는, 송신기와 수신기에 대해 이용되는 주파수 보정 과정 에서의 변화를 들 수 있다.
실시형태에 따르면, 슬라이스 계산이 수행되고 슬라이스 항이 메모리(114)에 저장되고 나면, ADC에 의해 생성된 디지털화된 샘플들을 검토하거나 다시 생성할 필요 없이 모든 후속적인 패킷 검출, 주파수 결정 및 페이로드 디코딩 단계들은 저장된 슬라이스 데이터를 근거로 하기 때문에, ADC에 의해 생성된 원래의 원시 샘플(그리고 이로부터 슬라이스가 생성됨)은 이제 폐기될 수 있다. 실시형태에 따르면, 슬라이스 계산과 메모리(114)에서의 슬라이스 데이터의 저장은 수신기(104) 내부에 구비된 적절한 제어기에 의해 실시간으로 "그때그때" 수행될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 상관 데이터는 ADC 샘플링 시간 간에 사용 가능한 제어기 명령 실행 사이클에서 수신기의 제어기(112)에 의해 계산되고 메모리(114)에 저장될 수 있다. 따라서, ADC(110)로부터의 원시 디지털화된 샘플 스트림을 메모리(114)에 저장할 필요가 없을 수 있고, 이는 상당한 효율을 나타낸다.
실시형태에 따르면, 수신기(104)에 의해 저장된 데이터의 양에서 상당한 감소가 달성될 수 있다. 예를 들면, 캐리어의 기준 주파수는 20,000 Hz일 수 있고, ADC의 샘플링 레이트는 초당 3,200,000 샘플(SPS)일 수 있으며, 이는 캐리어의 사이클당 160 개의 ADC 샘플에 해당한다. ADC의 샘플링 레이트는 그러나 자유롭게 선택될 수 있다. 예를 들면, ADC의 샘플링 레이트는 초당 수천 개의 샘플로 선택될 수 있다. 예를 들면, ADC의 샘플링 레이트는 대략 200 kSPS로 선택될 수 있고, 이는 캐리어의 사이클당 10 개의 ADC 샘플에 해당한다. 제어기(112)는, 예를 들어, 초당 16,000,000 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 슬라이스 간격이 기준 주파수의 4 개의 사이클로 정의되는 경우, 200 kSPS의 샘플링 레이트에서, 각각의 슬라이스에 10·4 또는 40 개의 ADC 샘플이 존재한다. 각각의 ADC 샘플 간에 이사용 할 수 있는 16,000,000 / 20,000 또는 80 개의 프로세서 사이클이 존재하고, 이는 슬라이스 기록을 생성하고 저장하기에 대체로 충분하다. 일 실시형태에 따르면, 각각의 새로운 샘플이 축적되는 슬라이스 코사인 및 사인 내접에 도입되고 이들 사용 가능한 프로세서 사이클에 저장될 수 있고, 따라서 ADC에 의해 생성되는 샘플들과 보조를 맞추면서 제어기(112)가 슬라이스 데이터를 생성할 수 있게 한다. 슬라이스 상관 계산의 결과는 두 개의 숫자(코사인 항과 사인 항)이며, 이는 원시 샘플 스트림에 대해 슬라이스당(예를 들어, 들어오는 신호의 4 개의 사이클) 40:2의 압축 또는 20의 압축비를 의미한다. 이러한 특정 예에서, 이는 메모리 요건에서 대규모의 감소를 의미한다. 슬라이스 시간의 증가 또는 샘플링 레이트의 증가는 이러한 압축비를 선형적으로 증가시킨다. 일 실시형태에서, 760 kSPS의 샘플링 레이트는 샘플들 간에 21 개의 프로세서 사이클을 허용하고, 이는 샘플이 도착하는 것과 보조를 맞추면서 슬라이스 데이터를 생성하는데 충분한 계산력이다. 각각의 사이클은 760/20 또는 38 개의 샘플로 표시되고, 따라서 각각의 슬라이스는 들어오는 신호의 4·38 또는 152 개의 샘플을 의미한다. 그에 따른 압축비는 152:2이거나 71의 압축비이다.
아날로그 슬라이스 처리 - 일 실시형태에 따르면, 들어오는 신호는 두 개의 아날로그 승산기(예를 들어, 직교 믹서)에 의해 두 개의 기준 신호와 곱해질 수 있다. 각각의 곱 신호는 이후 일정 기간 동안 합산되고(예를 들어, 커패시터를 사용하는 아날로그 통합 또는 저장된 커패시터 전하를 기반으로 하는 능동 회로에 의해) 난 후 매우 낮은 주파수에서 샘플링된다. 각각의 이러한 샘플 쌍은 슬라이스 쌍을 나타낸다. 이러한 아날로그 실시형태는 전력 소비의 장점을 달성할 수 있게 할 수 있다.
슬라이스 결합, 필터링 - 효과적으로, 슬라이스 상관 계산은 1/(슬라이스 간격)의 대역폭을 갖는 필터를 나타내며, 이는 20,000 Hz의 기준 전압과 슬라이스 당 4 개의 사이클과 같은 예의 경우, 1/200 마이크로초 또는 5,000 Hz에서 작동하는 비교적 넓은 대역폭을 갖는 필터이다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 쌍의 구성 코사인 성분이 결합될 수 있고, 슬라이스 쌍의 구성 사인 성분이 결합될 수 있으며, 따라서 이는 슬라이스 시간을 증가시키고 좁은 대역폭을 갖는 필터를 형성할 수 있다. 슬라이스 간격과 필터 대역폭 간의 반비례 관계로 인해, 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 항을 결합함으로써 좁은 대역폭의 필터가 달성될 수 있다. 실제로, 짧은 기간 동안 계산된 슬라이스 상관은 이러한 짧은 시간을 결합함으로써, 즉, 슬라이스를 결합함으로써 더욱 긴 상관으로 확장될 수 있다. 슬라이스 항의 결합은, 일 실시형태에 따르면, 다수의 순차적인 코사인 슬라이스 항을 합산하고 동일한 수의 순차적인 사인 슬라이스 항을 합산함으로써 수행될 수 있다. 그 결과로 생성되는 두 개의 새로운 항은, 함께 쌍을 이룰 경우, 더욱 긴 상관을 나타내는 결합된 슬라이스를 형성한다.
실시형태에 따르면, 이러한 슬라이스 결합 계산은 매 슬라이스 인덱스마다(즉, 매 N 번째 슬라이스 인덱스로 스킵하지 않고) 수행될 수 있다. 도 4는 코사인 및 사인 성분의 이전에 계산되고 저장된 슬라이스 쌍의 결합을 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이, 저장된 슬라이스 데이터의 원래의 코사인 성분은 "원래의 슬라이스 코사인 항"으로 표시되어 있고, 슬라이스 데이터의 원래의 사인 성분은 "원래의 슬라이스 사인 항"으로 표시되어 있다. 네 개의 슬라이스를 결합하기 위해, 첫 번째 네 개의 코사인 항(i=1, 2, 3, 4)이 슬라이스 인덱스 1과 함께 "결합된 슬라이스 코사인 항"으로 합산된다. 마찬가지로, 슬라이스 데이터의 첫 번째 네 개의 사인 항이 현재의 인덱스 1로 시작하면서 "결합된 슬라이스 사인 항"으로 합산된다. 따라서, 첫 번째 반복에서, i=1이고, i=1, i=2, i=3 및 i=4에서 인덱스된 이전에 계산된 코사인 항이 합산되어 SliceCosTerm1을 형성하고, i=1, i=2, i=3 및 i=4에서 인덱스된 이전에 계산된 사인 항이 합산되어 SliceSinTerm1을 형성하며, 그리고 나서 i는 2로 증가한다. SliceCosTerm2는 이후 현재의 슬라이스 인덱스 i=2로 시작하면서 네 개의 연속적인 슬라이스 코사인 항, 즉, i=2, i=3, i=4 및 i=5에 의해 형성될 수 있다. 마찬가지로, SliceSinTerm2는 이후 유사한 계산에 의해 형성될 수 있다. 이 연산은 전체 슬라이스 기록에 대해 수행될 수 있다. 결합이 수행되는 슬라이스의 수를 변경함으로써, 그 결과로 생성된 필터의 대역폭을 마음대로 선택할 수 있다. 신속하고 간단하게 다양한 필터를 생성하는 이러한 능력은 일반적으로 수신기에서 유용한 기능이다. 간단한 예를 들자면, 수신기(104)가 수신된 신호의 캐리어 주파수를 검색할 때, 소수의 슬라이스 코사인 및 사인 항이 결합되어 사실상 비교적 넓은 대역폭을 갖는 필터를 생성할 수 있으며, 따라서 캐리어가 넓은 대역폭 필터에 포함되는 주파수 범위 내 어딘가에 존재할 확률을 증가시킨다. 그러나, 이러한 넓은 대역폭 필터는 또한 그에 따라 많은 양의 잡음을 허용하고, 이는 특히 약한 신호의 검출을 어렵게 할 수 있다. 대안적으로, 다수의 슬라이스 항이 결합되어 사실상 그에 따라 좁은 대역폭을 갖는 필터를 생성할 수 있다. 이러한 좁은 대역폭 필터는 그러나 많은 양의 잡음을 허용하지 않고, 이는 캐리어 주파수의 검출을 용이하게 할 수 있다.
실시형태에 따르면, 슬라이스 결합의 한 가지 결과는 원래의 슬라이스의 시간 분해능(time resolution)을 유지하면서 감소된 대역폭을 갖는 디지털 필터이다. 원래의 원시 ADC 데이터가 이미 폐기되었을 수 있고 따라서 사용하지 못할 수 있으므로, 이러한 필터는 메모리(114)에 저장된 슬라이스 데이터만을 이용하여 구성될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 실시형태에 따르면, 더욱 많은 수의 슬라이스에 걸친 슬라이스 결합이 구현될 수 있다. 또한, 슬라이스 결합은, 원래의 원시 ADC 샘플(이는 이전에 어떻게든 폐기되었을 수 있음)을 재-참조하지 않고 그리고 들어오는 신호를 재-획득하거나 새로운 원시 ADC 샘플을 재-생성하지 않고, 원래의 슬라이스 데이터를 사용하거나 이전에 결합된 슬라이스 기록을 사용하여 다양한 수의 슬라이스에 걸쳐 반복적으로 수행될 수 있다(따라서, 다양한 대역폭의 필터를 구현함). 슬라이스 데이터로 나타낸 고도의 압축으로 인해(즉, 여기서 진행되고 있는 예에서 대규모로), 슬라이스 데이터의 긴 기록이, 예를 들어, 엄격한 메모리 크기 제한에도 불구하고, 제어기 메모리에 저장될 수 있다. 도 1에 도시된 메모리(114)는 제어기(112)의 외부에 있거나 이의 내부에 있을 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 원래의 슬라이스 간격이, 결합된 슬라이스와 같이, 슬라이스들이 결합된 긴 기간으로 정의되는 경우 슬라이스를 결합할 필요가 없다. 예를 들어, 슬라이스 간격은 본원에 개시된 예시적인 구현인 4 개의 사이클보다 길게 정의될 수 있다. 이는 송신기와 수신기의 양호한 제어가 있는 시스템에서 바람직할 수 있다. 이러한 경우, 캐리어 주파수를 추적하고 및/또는 잡음 환경에서 패킷의 존재를 검출하기 위해 좁은 주파수 범위에만 걸쳐 워핑(본원에서 후술하는 바와 같이)이 수행될 필요가 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 본원에 개시된 바와 같이 슬라이스를 결합할 필요가 없이, 필터를 형성하기 위해 원래 캡처된 슬라이스 세트를 사용할 수 있다.
본원에 개시되고 도시된 슬라이스 결합 계산은 주로 덧셈으로 구성되기 때문에, 이러한 결합 계산은 효율적으로 수행될 수 있다. 또한, 슬라이스 결합 연산은 메모리(114)에 저장된 인덱스된 슬라이스 코사인 및 사인 항에 대해서만 수행될 수 있기 때문에, 결합 연산은 원시 샘플이 도착할 때마다 실시간으로 수행될 필요는 없으며, 들어오는 신호의 원시 ADC 샘플로부터 모든 슬라이스 쌍이 생성되고 메모리(114)에 저장된 이후 수행될 수 있다. 또한, 결합 연산이, 일 실시형태에 따라, 저장된 인덱스된 슬라이스 쌍을 변경하지 않기 때문에, 슬라이스 결합 연산은 전체 검출 및 디코딩 알고리즘의 요구에 따라 임의의 횟수로 반복될 수 있다. 즉, 원래의 슬라이스 데이터를 마음대로 여러 번 재사용할 수 있다. 대안적으로, 슬라이스 결합 연산은 그 자체가 결합 연산의 결과인 슬라이스에 대해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 네 개의 슬라이스의 결합("4-슬라이스"의 슬라이스 기록)이 1) 네 개의 원래 슬라이스를 결합하여 4-슬라이스의 슬라이스 기록을 생성하거나, 2) 두 개의 원래 슬라이스를 결합하여 2-슬라이스의 슬라이스 기록을 생성한 후 2-슬라이스의 슬라이스 기록으로부터 두 개의 슬라이스를 결합하여 원하는 4-슬라이스의 슬라이스 기록을 생성함으로써 달성될 수 있다.
개요 : 슬라이스 및 슬라이스 결합 - 논의의 이 시점에서 슬라이스 표현을 검토하기 위해, 기준 템플릿에 대해 짧은 상관의 시퀀스에 의해 들어오는 신호를 캡처할 수 있다. 템플릿은 제 1 기준 함수와 제 2 기준 함수를 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 제 1 및 제 2 기준 함수는 직교한다. 예를 들어, 제 1 기준 함수는 코사인 함수이거나 이를 포함할 수 있고 제 2 기준 함수는 사인 함수이거나 이를 포함할 수 있다. 상관의 길이는 템플릿 함수의 몇 주기(또는 그 이상)로 편리하게 선택될 수 있다. 상관의 결과는 복소수(costerm + j · sinterm)를 나타내는 것으로 간주될 수 있는 두 개의 스칼라 항이다. 각각의 상관 결과는 본원에서 슬라이스라 칭하며, 다수의 슬라이스가 메모리에서 슬라이스 기록으로 캡처된다. 슬라이스 기록에 적용될 수 있는 한 가지 연산은 상기한 슬라이스 결합이다. 슬라이스 결합은 각각의 슬라이스 항의 간단한 덧셈으로 수행된다. 슬라이스 결합은 원래의 슬라이스 기록보다 좁은 대역폭의 필터를 나타내는 새로운 슬라이스 기록을 야기한다. 이 기능은 잡음에 매립된 신호를 수신하고 필터링하는데 매우 유용하다.
논의의 이 시점에서, 결합된 슬라이스의 협대역 필터의 중심 주파수는 기준 템플릿 함수의 주파수이다. 오직 하나의 중심 주파수의 이러한 선택은 이 시점에서 논의되는 슬라이스 캡처와 슬라이스 결합 연산에 상당한 제한이다. 다음 섹션은, 일 실시형태에 따라, 슬라이스 기록을 임의의 가까운 주파수로 이동시킴으로써 슬라이스 표현의 유용성을 크게 증가시키는 방법을 설명한다.
워핑 - 임의의 신호 처리 장치에서 중요한 기능은 전송되는 신호의 주파수의 변화에 대응하는 능력이다. 상기한 슬라이스 표현에서 신호를 캡처하는 시스템에 대해, 동일한 필요가 적용된다. 기준 템플릿에 대한 상관을 사용하여 슬라이스 형태로 신호를 캡처한 이후, 기준 주파수 이외의 주파수(예를 들어, 주파수 델타(freqDelta)를 더한 주파수 freqRef)에서 필터를 생성하는 것이 바람직할 수 있다. 주파수 델타는 freqRef로부터의 양 또는 음의 오프셋일 수 있다. 일 실시형태에 따르면, a) 기준 주파수(freqRef)에서 슬라이스 기록을 캡처함으로써, b) 회전 각도가 소위 워핑 함수(warping function, WF)에 의해 좌우되거나 결정되는 복소 벡터 회전 조작을 사용하여 원래의 슬라이스 기록을 새로운 워핑된 슬라이스 기록으로 변환(본원에서 "워핑"이라고도 함)함으로써, 및 c) 워핑된 슬라이스를 결합하여 주파수(freqRef + freqDelta)로 현재 집중된 협대역 필터를 생성함으로써 freqRef + freqDelta로 집중된 이러한 새로운 협대역 필터를 생성할 수 있다.
일 실시형태는, 따라서, 한 주파수(예를 들어, freqRef)에서 획득한 슬라이스 데이터가 다른 주파수(즉, freqRef + freqDelta)에서 슬라이스 데이터로 워핑될 수 있게 한다. 이는, 일 실시형태에 따라, 새로운 데이터를 획득하지 않고 수신기(104)의 아날로그 프론트 엔드에서 ADC(110)로부터 생성된 원래의 샘플을 재사용할 필요가 없이 수행될 수 있으며, 이러한 원래의 데이터 스트림은 폐기될 수 있고 또는 간단하게 저장되지 않을 수 있기 때문이다. 따라서, 일 실시형태에 따르면, 워핑 방법은 새로운 데이터를 재-획득하지 않고, 그리고 (처리된) 들어오는 신호가 입력된, ADC(110)에 의해 생성된 원래의 샘플을 재-사용하지 않고 디지털 필터의 중심 주파수를 변경하도록 구성될 수 있다.
극좌표 표기법 - 도 5는 극좌표계(502)에서 길이(1)의 벡터(504)를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 극좌표계(502)에서의 임의의 포인트를 복소 쌍, 즉, (x, y)로 나타낼 수 있다. 동등하게, 극좌표계(502)에서의 임의의 포인트를 크기(504)와 각도(r, θ)로 나타낼 수 있고, 여기서 θ(505)는 양의 x-축에 대한 벡터(504)의 각도이다. 복소 평면에서 포인트(z)는 방정식(z = r cos θ + j · r sin θ)을 충족하는 포인트들로 정의될 수 있다. 임의의 포인트의 좌표는 코사인 항(r cos θ(508))과 사인 항(r sin θ(506))을 포함한다.
도 6A에 도시된 바와 같이, 상관 연산에서 사용된 기준 템플릿의 주파수와 같은 기준 주파수(freqRef)는 극좌표계에서 회전 벡터로 나타낼 수 있다. 이상적으로, 수신기에 의해 수신된 신호의 주파수는 전송된 동일한 주파수, 즉, 정확히 기준 주파수일 것이다. 그러나 실제로는 종종 그렇지 않다. 수신된 들어오는 신호의 주파수는 기준 주파수(freqRef)보다 높을 수 있다. 이러한 경우, 도 5의 회전 벡터 표현을 사용하여, 들어오는 신호를 나타내는 벡터는, 도 6B에 도시된 바와 같이, 기준 주파수(freqRef)를 나타내는 벡터를 앞설 것이다(그보다 빨리 회전할 수 있다). 마찬가지로, 수신된 들어오는 신호의 주파는 기준 주파수(freqRef)보다 낮을 수 있다. 이러한 경우, 들어오는 신호를 나타내는 벡터는, 도 6C에 도시된 바와 같이, 기준 주파수(freqRef)를 나타내는 벡터에 뒤처질 것이다(그보다 늦게 회전할 수 있다).
도 7의 예에서, 들어오는 신호는 기준 주파수보다 높은 주파수로 도시되어 있다. 도 7을 참조하면, x-축은 코사인 항에 해당하고 y-축은 사인 항에 해당하는 극좌표계가 도시되어 있다. 기준 신호(freqRef, 실선)는, 관례상, 양의 x-축(코사인 축)을 가리키는 벡터로 도시되어 있다. 들어오는 신호로부터 생성된 슬라이스 데이터가 슬라이스(1, 2, 3, 4 등)를 나타내는 쇄선 벡터로 도시되어 있다. 이러한 정적 표현에서, 제 1 슬라이스를 나타내는 벡터가 기준 주파수 벡터에 대해 임의의(0 내지 2π 라디안) 위상각(α)을 설정하는 것을 알 수 있다. 이러한 예에서, 슬라이스 인덱스(2, 3, 4 등)를 갖는 후속 슬라이스 벡터는 계속 증가하는 각도만큼 기준 벡터를 앞선다(즉, 그보다 빨리 회전한다). 워핑 개념을 중심으로 하는 관찰은 각각의 연속 슬라이스에 대한 각도가 모든 슬라이스(Φ)에 대해 일정한 각도로 증가한다는 것이다. 즉, 제 2 슬라이스 벡터는 제 1 슬라이스 벡터에 대해 각도(Φ)에 있고, 제 3 슬라이스 벡터는 제 2 슬라이스 벡터에 대해 각도(Φ)에 있거나 제 1 슬라이스 벡터에 대해 동등하게 각도(2Φ)에 있으며, 제 4 슬라이스 벡터는 제 3 슬라이스 벡터에 대해 각도(Φ)에 있거나 제 1 슬라이스 벡터에 대해 동등하게 각도(3Φ)에 있다. 각도(Φ) 및 이의 배수는 따라서 슬라이스 간에 앞서거나 뒤처지는 양으로 간주될 수 있고, 이의 배수는 기준 벡터에 대해 앞서거나 뒤처지는 양을 나타낸다. 도 7은 기준 주파수와 완벽하게 일치하지 않은 들어오는 신호의 주파수에 대해, 슬라이스 수가 증가함에 따라 슬라이스 데이터가 기준 벡터에 대해 위상이 점점 달라지는(앞서거나 뒤처지는) 것을 보여준다.
심지어 매우 작은 초기 각도(Φ)도 증가하는 경향이 있고 따라서 슬라이스는 시간이 경과함에 따라 위상이 현저하게 달라진다. 각도(Φ)는 기준 템플릿의 주파수(freqRef)에 대한 freqDelta(수신기 내의 들어오는 신호와 기준 템플릿 간의 주파수 차이)의 비율에 비례한다. 각도(Φ)는 또한 슬라이스 간격에 비례한다. 일 실시형태에 따르면, 라디안에서 각도(Φ)는 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure pct00007
여기서 freqDelta는 들어오는 신호의 주파수(freqSignal)와 기준 신호의 주파수(freqRef)의 차이(freqDelta = freqSignal - freqRef)이다.
일정한 주파수를 갖는 신호에 대해, 슬라이스 간의 각도 변경은 슬라이스에 걸쳐 일정하다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 연속 슬라이스에 대한 회전의 양은 기준에 대해 일정한 각도가 아니다. 오히려, 제 1 슬라이스에 대해 각각의 후속 슬라이스가 변화하는 각도는, 이 예시적인 예에서, 각도(Φ)의 정수의 배수이다.
벡터 회전 - 각도(θ)만큼의 복소 벡터 회전의 일반적인 형태는 다음과 같이 매트릭스 형태로 표현될 수 있다:
Figure pct00008
여기서 x와 y는 원래의 벡터 좌표이고 θ는 반시계 반향으로 정 회전을 하는 회전 각도이다. 그 결과 회전된 벡터 좌표는 x'와 y'이다. 대수 형태로, 회전 연산은 두 개의 방정식으로 표현될 수 있다:
Figure pct00009
연산은 다음과 같이 비공식으로 표현될 수 있다:
회전된 벡터 = VectorRotate(입력 벡터, 각도)
슬라이스 표기법에서, costerm은 x 값의 역할을 하고, sinterm은 y 값의 역할을 한다.
워핑 함수 - 복소 표현은 슬라이스를 복소 극 평면 상에서 벡터로 표시되게 할 수 있다. 복소 벡터 표기법은 소위 워핑 함수(WF)의 다음의 설명에서 워핑 연산을 설명하는 편리한 방법이다. 슬라이스는 복소 쌍, 즉, costerm + j · sinterm으로 표현될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 데이터가 연산되는 방식은 벡터 회전을 특징으로 할 수 있고, 회전 각도는 워핑 함수(WF)로 결정된다. 슬라이스 기록의 워핑은, 입력 슬라이스 데이터 기록(아래에서 입력 슬라이스(Input Slice)로 나타냄)과 슬라이스 데이터 기록 내의 각각의 슬라이스가 회전되는 회전 각도(워핑 함수의 결과에 의해 결정됨)의 두 개의 인수를 취하는 복소 벡터 회전 조작(즉, VectorRotate)의 결과이다.
더욱 간결하게 명시하면, 일반화된 워핑 연산은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
워핑된 슬라이스(i) = VectorRotate(입력 슬라이스(i), WF(θ, i, 다른 인수))
여기서 i는 슬라이스 기록 내의 1 내지 슬라이스의 수에 달한다. 회전 각도는 다음의 워핑 함수로부터 유도된다:
각도(i) = WF(θ, i, 다른 인수).
다양한 실시형태에서, 방정식에서 워핑 함수(WF)와 각도(θ)의 선택은 그 결과로 생성되는 워핑된 슬라이스 기록의 특성을 결정한다.
워핑 함수의 예 - 이 섹션은 단순한 경우에서부터 몇 가지 유용한 정의가 유도되는 복잡한 경우까지 다수의 워핑 함수를 설명한다.
비교적 간단한 예로 시작하면, 워핑 함수는 WF( ) = 1 · θ로 정의될 수 있다. 이 워핑 함수를 슬라이스 기록에 적용하면 일정한 위상 각도(θ)만큼 변경된 전체 슬라이스 기록이 나온다. 도 5의 극좌표 도면에서, 이 워핑 함수는 동일한 양(θ)만큼 모든 슬라이스 벡터를 회전시킨 것에 해당한다. 시간 영역에서, 일정한 위상 변화는 신호의 특성을 변경하지 않고 수신기의 기준 템플릿에 대해 들어오는 신호를 앞당기거나 지연시킨다.
슬라이스를 새로운 중심 주파수로 조정하기 위한 워핑 - 일 실시형태에서, 워핑 함수는 다음과 같이 정의될 수 있다:
WF( ) = - i · Φ
여기서 표준 인덱스 i는 슬라이스 지수(복소근(complex root) "i"는 아님)이고, Φ는 연속하는 슬라이스 간의 각도이다.
워핑된 슬라이스(i) = VectorRotate(입력 슬라이스(i), - i · Φ)
워핑 연산은 원래의 슬라이스 항(costerm, sinterm)에 수행되어 워핑된 항(워핑된 costerm, 워핑된 sinterm)을 포함하는 워핑된 슬라이스 기록을 생성할 수 있다.
워핑된 costerm(i) = costerm(i) · cos (-i·Φ - sinterm(i) · sin (-i·Φ)
워핑된 sinterm(i) = costerm(i) · sin (-i·Φ + sinterm(i) · cos (-i·Φ)
바로 위의 워핑 연산은 저장된 슬라이스를 사용하여 효과적으로 새로운 주파수(freqRef + freqDelta)로 수신기(104)를 재-조정한다. 실시형태에 따르면, 재-조정은, 일부 다른 주파수(예를 들어, 새로운 주파수)에서 슬라이스 데이터의 재-획득으로부터가 아니고 또는 폐기되었을 수 있거나 이의 획득 이후 한번도 저장되지 않은 원래의 ADC 샘플의 재-처리로부터가 아니고, 저장된 슬라이스 데이터로부터 달성된다. 또한, 이러한 연산은 복잡하지 않은 벡터 회전이 아니고, 오히려 슬라이스에 대한 워핑 연산이며, 이는 한 주파수(freqRef)에서 다른 주파수(freqRef + freqDelta)로의 슬라이스 기록의 조정 효과를 갖는다. 도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이스(1, 2, 3 및 4, ... N)는 서로에 대해 정렬된다. 상기한 바와 같이, 일련의 워핑된 슬라이스에 대해 슬라이스 결합 연산을 수행하면 워핑된 주파수(freqRef + freqDelta)에서 최대 응답을 생성한다. 이는 이러한 중심 주파수로 조정된 필터에 해당된다. 도 8은, 일 실시형태에 따라, 슬라이스 결합(벡터 덧셈)이 워핑 연산으로 인해 정렬된 슬라이스 벡터를 결합하는 방식을 도시하고 있다. 들어오는 신호가 freqRef + freqDelta와 동일한 주파수인 경우, 워핑된 슬라이스 기록 내의 슬라이스는 서로에 대해 정렬되거나 서로에 대해 실질적으로 정렬되고 최대의 가능한 필터 응답을 제공하기 위해 결합된다.
워핑과 슬라이스 결합에 의한 캐리어의 추적 - 일 실시형태에 따르면, 본원에 도시되고 개시된 워핑과 슬라이스 결합 함수는 주파수의 범위에 걸쳐 전송된 캐리어를 검색함으로써 검출 과정의 초기 단계 동안 들어오는 캐리어를 확인하는데 사용될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, freqRef는, 예를 들어, 송신기가 명목상 전송하도록 설계된 주파수와 같은 기준 주파수이다. 실제 캐리어(904)는 수신기(104)에 선험적으로 알려지지 않을 수 있고, 수신기(104)는 이후 기준 주파수의 지식과 아마도 송신기의 일부 지식으로만 무장하고 실제 캐리어를 검색할 수 있다(예를 들어, 수신기에서의 실제 주파수는 얼마 이상의 헤르츠만큼 기준 주파수에서 벗어날 것 같지는 않다). 일 실시형태에 따르면, 들어오는 신호의 실제 캐리어(904)를 추적하기 위해, 들어오는 신호는 샘플링되고 디지털 형태(선택적으로 일부 아날로그 전처리 이후)로 변환되고 슬라이스 데이터(복소 코사인, 사인 쌍)로 변환된다. ADC(110)가 들어오는 전처리된(예를 들어, 다른 가능한 작업 중에서도 필터링되고, 증폭되고 및/또는 정규화된) 아날로그 데이터로부터 샘플을 생성함에 따라, 수신된 들어오는 신호는 따라서 슬라이스 데이터로 변환되고 인덱스되며 저장된다(알려진 메모리 위치로부터 시작하는 슬라이스 데이터의 순차적인 저장은 본질적으로 슬라이스 데이터를 인덱스하도록 처리될 수 있다). 샘플링된 들어오는 데이터(예를 들어, ADC(110)에 의해 생성된 샘플)는 저장될 필요가 없고, 저장되는 경우, 슬라이스 데이터의 생성과 정장 이후 폐기될 수 있다. 저장된 슬라이스는 이후 선택 가능한 수의 슬라이스에 걸쳐 결합되어 그에 따라 선택 가능한 대역폭을 갖는 필터(905)를 달성할 수 있다. 필터의 대역폭은 적은 수(광대역 필터로 인함) 또는 많은 수(협대역 필터로 인함)의 슬라이스를 결합함으로써 선택될 수 있다. 필터링된 슬라이스 데이터에서의 피크는 실제 캐리어를 나타낼 수 있다. 필터의 통과 대역 내에 실제 캐리어(904)의 존재를 나타내는 피크가 검출되지 않는 경우, 위에 도시되고 개시된 워핑 함수는 원래의 슬라이스(예시적인 도 9)를 도 9에서 freqDelta Hz만큼의 변경인 다음 후보 주파수(906)로 워핑하는데 사용할 수 있다. 워핑된 슬라이스는 다시 결합되어 새로운 중심 주파수(907)에서 선택적으로 좁거나 넓은 필터를 생성할 수 있고, 실제 캐리어를 나타내는 피크(908)의 존재가 확인될 수 있다. 이 과정은 실제 캐리어(904)의 주파수가 필터(909)의 통과 대역 내에 포함될 때까지 신속하게 반복될 수 있다. 좁은 대역폭(많은 수의 슬라이스를 결합함으로써)을 갖는 하나 이상의 필터를 구성하고 실제 캐리어(904)의 존재를 확인함으로써 실제 캐리어(904)의 주파수의 더욱 양호한 추정이 이루어질 수 있다. 이러한 협대역 필터는, 많은 양의 잡음이 감쇠됨에 따라, 필터의 통과 대역 내의 많은 에너지가 캐리어(904)로부터 유래되도록 검출 과정을 지원할 수 있다. 상기한 캐리어 추적 전략은 실제 캐리어를 찾기 위한 한 가지 간단한 전략이다. 동일한 목적을 달성하기 위해 워핑과 슬라이스 결합 함수를 사용하는 다른 전략도 고려할 수 있다.
FSK 를 검출하기 위해 단일 슬라이스 기록의 사용 - 일 실시형태에 따르면, 본원에 도시되고 개시된 워핑 함수는 주파수 편이 변조(Frequency Shift Keying, FSK)의 효과적인 검출을 위해 사용할 수 있다. FSK 검출은 또한 하나는 freq0에서 다른 하나는 freq1에서의 두 개의 동시 슬라이스 계산을 수행함으로써 수행될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이제 도 10을 참조하면, 들어오는 데이터는, 일 실시형태에 따라, 알려진 또는 공칭 상부(freq1)(1002) 및 공칭 하부(freq0)(1003) FSK 주파수 사이의 대략 중간으로 선택될 수 있는 하나의 기준 주파수(freqRef)(1001)에서 슬라이스 데이터로 변환될 수 있다. 이미 아닌 경우, 슬라이스 데이터는 이후, ADC(110)가 들어오는 전처리된 아날로그 데이터로부터 디지털 샘플을 생성함에 따라 인덱스되고 저장될 수 있다. 들어오는 데이터(예를 들어, ADC(110)으로부터의 샘플)는 저장될 필요가 없고, 저장되는 경우, 슬라이스 데이터의 획득과 저장 이후 폐기될 수 있다. 저장된 슬라이스는 이후 선택 가능한 수의 주파수에 걸쳐 선택 가능하게 워핑되고 결합되어, 두 개의 공칭 FSK 주파수 중 하나, 즉, freq0(1004)에 대해 집중되는 중심 주파수를 갖는 제 1의 비교적 광대역 필터를 달성할 수 있다. 효과적으로, 이는 제 1 주파수(이 예에서 freqRef)로부터, freqRef와 freq0 간의 차이와 동일한 양(Hz)만큼 제 1 주파수에서 벗어난, 제 2 주파수(freq0)로 수신기(104)를 재-조정한다. 마찬가지로, 원래의 저장된 슬라이스는 이후 선택 가능한 수의 주파수에 걸쳐 선택 가능하게 워핑되고 결합되어, 공칭 FSK 주파수 중 제 2의 주파수, 이 예에서는 freq1(1005)에 대해 집중되는 중심 주파수를 갖는 제 2의 비교적 광대역 필터를 달성할 수 있다. Freq0으로의 수신기(104)의 재조정의 경우에서와 같이, 이는 제 1 주파수(이 예에서 freqRef)로부터, freq1과 freqRef 간의 차이와 동일한 양만큼 제 1 주파수에서 벗어난, 제 2 주파수(freq1)로 수신기(104)를 효과적으로 재조정한다. 수신기(104)를 freq0과 freq1로 재조정할 때, 제 1 필터(1004) 및 제 2 필터(1005)의 통과 대역은, 각각의 경우, 실제 FSK 주파수(아마도 freq0과 freq1 근처)가 각각의 제 1 및 제 2 필터의 통과 대역 내에 위치할 가능성을 증가시키기 위해 비교적 넓게(비교적 적은 슬라이스를 결합함으로써) 구성될 수 있다. 워핑 함수는 실제 FSK 주파수를 추적하거나 미세 조정하기 위해 필요한 경우 적용될 수 있다. 검출은 더욱 많은 양의 잡음을 감쇠시킴으로써 출력의 S/N을 증가시킬 수 있는 비교적 협대역 필터(비교적 많은 수의 슬라이스를 결합함으로써)를 구성함으로써 개선될 수 있다.
실제로, 일 실시형태에 따르면 그리고 도 11을 참조하면, 실제의 제 1 및 제 2 FSK 주파수(참조번호 1104에서 actualfreq0 및 참조번호 1110에서 actualfreq1)의 조짐이 슬라이스 데이터로부터 생성된 광대역 필터의 통과 대역 내에서 검출된다고 하더라고, 워핑 함수는 두 개의 실제 FSK 주파수, 즉, actualfreq0(1104)과 actualfreq1(1110)의 정밀한 식별을 위해 다시 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, freq0(1102)과 actualfreq0(1104)은, 참조번호 1106으로 나타낸 바와 같이, freqDelta0 Hz만큼 다르다. 마찬가지로, freq1(1108)과 actualfreq1(1110)은, 참조번호 1112로 나타낸 바와 같이, freqDelta1 Hz만큼 다르다. 두 개의 델타, 즉, freqDelta0(1106)과 freqDelta1(1112)은 송신기가 전송하도록 설계된 공칭 FSK 주파수 freq0(1102)과 freq1(1108)에서 벗어난 두 개의 FSK 주파수의 편차의 양을 나타낸다. 이러한 편차는, 예를 들어, 공장에서 송신기의 불완전한 조정, 온도 영향, 또는 전송되는 주파수에 영향을 미치는 송신기 주변의 국부적인 전도도와 같은 다른 환경적 영향에 의해 유발되는 보정 오차에 의해 발생될 수 있다. 이와 같이, freq0(1102)과 freq1(1108)은 각각 actualfreq0(1104)과 actualfreq1(1110)의 위치의 제 1차 근사로 간주될 수 있다. 수신기(104)를 두 개의 FSK 주파수 actualfreq0(1104)과 actualfreq1(1110)로 미세 조정하고 원하지 않는 신호(들)(있는 경우)를 거부하기 위해, 이미 워핑된 슬라이스 데이터에 워핑 함수를 다시 적용함으로써, 1104와 1110에서 실제 주파수의 존재를 나타내는 강한 피크가 필터의 통과 대역에 나타날 때까지 다양한 중심 주파수에서 적절하게 협대역 필터를 반복적으로(필요한 경우) 생성할 수 있다. 이 과정은, 1104와 1110에서 실제 주파수가 충분하게 분리되고 이렇게 생성된 협대역 필터의 양쪽의 주파수(일반적으로, 잡음)가 거부되어 신뢰할 수 있는 검출과 디코딩을 가능하게 할 때까지, 반복적으로 수행될 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 공칭 주파수 freq0(1102)과 freq1(1108) 주변의 실제 FSK 신호를 검출하고 난 후, 도 11에 도시된 바와 같이 freqDelta0(1106)에서 약간의 Hz만큼 필터를 워핑함으로써, 워핑 함수를 적용하여 수신기(104)(두 개의 실제 FSK 주파수를 검색한 결과 재-조정이 안된 경우)를 freq0(1102)에서 actualfreq0(1104)로 재-조정할 수 있다. 마찬가지로, 도 11에 도시된 바와 같이 freqDelta1(1112)에서 약간의 Hz만큼 필터를 다시 워핑함으로써, 워핑 함수를 적용하여 수신기(104)를 freq1(1108)에서 actualfreq1(1110)로 재-조정할 수 있다. 이러한 미세 조정의 결과는, 따라서, freqRef에서 얻어진 슬라이스 데이터를 활용하고, 제 1 및 제 2의 실제 FSK 주파수, 즉, freqwarp0(1114)(freq0 - freqRef + freqDelta0과 동일) 및 freqwarp1(1116)(freq1 - freqRef + freqDelta1과 동일)로 재-조정되는 수신기(104)이다. 두 개의 FSK 주파수 간의 관계는 수신기에 선험적으로 알려져 있기 때문에(알려진 비율 관계와 같이), 이러한 관계는 두 개의 별도의 FSK 주파수를 조정할 때 수신기에 의해 활용될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 따라서, FSK 수신기(104)는 제 1 FSK 주파수(freq0)도 아니고 제 2 FSK 주파수(freq1)도 아닌 주파수(freqRef)에서 조정되도록 구성될 수 있다. 수신기(104)는 워핑 및 슬라이스 결함 함수를 사용하여 각각의 제 1 및 제 2 FSK 주파수(freq0 및 freq1)로 재-조정된 후, 이들 주파수에서 데이터를 재-획득하지 않고, 즉, 재-조정된 주파수에서 새로운 원시 ADC 데이터를 재-획득하지 않거나 메모리(114)로부터 이전에 저장된 샘플링된 원시 데이터를 독출하지 않고 미세 조정을 통해 실제 FSK 주파수로 재-조정될 수 있다. 또한, 실시형태에 따른 이러한 재-조정은 새로운 ADC 데이터를 획득될 때 필요할 수 있는 것보다 또는 메모리(114)에 원래의 데이터가 유지되고 freq0 및 freq1 FSK 주파수를 검출하기 위해 재-처리될 때 필요할 수 있는 것보다 매우 적은 데이터(예를 들어, 수십 배만큼)를 처리함으로써 수행될 수 있다. 즉, 일 실시형태에 따르면, 수신기(104)의 재-조정은 이전에 획득된 슬라이스 데이터의 제한된 저장에 대한 일부 곱셈 연산과 함께 일반적으로 덧셈 연산인 것을 수행함으로써 이루어질 수 있다.
잡음을 감소하고 슬라이스를 축에 정렬하기 위한 워핑 - 도 8을 참조하면, 정렬된 슬라이스 벡터는 x-축을 따라 비-제로(non-zero) 코사인 성분과 y-축을 따라 비-제로 사인 성분을 갖는다. 이들 성분 각각은 일부 신호 성분과 일부 잡음을 포함할 수 있다. 일 실시형태에 따라, 도 8의 정렬된 슬라이스 벡터가, 예를 들어, x-축과 정렬하도록 강요 받는 경우(따라서 이의 사인 성분을 제로로 만드는 경우), 이의 사인 성분은 제로 신호와 잡음만을 포함할 것이다. 슬라이스(및 이에 따른 신호)의 모든 에너지가 이제 x-축과 정렬됨에 따라 이 잡음은 안전하게 무시될 수 있다. 따라서, 일 실시형태는 이차원 중 하나에 모든 슬라이스 에너지를 배치하기 위해 검출에서 워핑 함수(WF)를 변경한다. 예를 들어, 모든 슬라이스가 실제 축(코사인, x-축)을 따라 나타나는 경우, 가상 축(사인, y-축) 내에 신호가 남아있지 않을 것이고, 잡음만이 그 안에 남을 것이다. 따라서, 일 실시형태에 따르면, 워핑된 슬라이스의 x 또는 y 축으로의 정렬은 워핑된 슬라이스에 일정한 각도(Θ)를 더함으로써 수행될 수 있다:
WF(Φ) = (i · Φ) + Θ.
따라서, 워핑 함수의 이러한 구현은 슬라이스 지수인 i만큼 크기를 조정한 이후 일정한 각도를 더한다. 일정한 각도(Θ)(사인에서 양 또는 음일 수 있음)의 덧셈은 출력 슬라이스가 선택된(그리고 바람직한) 방향으로 정렬되게, 예를 들어, 실제 축(코사인 성분 또는 x-축)과 정렬되게 한다. 워핑된 슬라이스는, 그러나, 일정한 각도의 신중한 선택을 통해 임의의 각도로 워핑함으로써 정렬될 수 있다.
주파수 결함을 정정하기 위한 워핑 - 또 다른 실시형태에 따르면, 워핑 함수는 슬라이스 지수의 더욱 복잡한 패턴 또는 시퀀스를 근거로 고안될 수 있다. 예를 들어, 스케일링 인자는 정수일 필요는 없다. 예를 들어, 송신기가 패킷의 단부를 향해 주파수가 떨어진(또는 올라간) 패킷을 전송하는 경우, 워핑 함수는 패킷의 단부를 향해 떨어지는 주파수를 추적하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 수신기가 패킷의 시작하는 슬라이스 인덱스를 확인했다고 가정하면, 패킷 내의 모든 슬라이스를 정렬하기 위해 다음의 워핑 함수를 슬라이스 기록에 적용할 수 있다:
WF() = (스케일링 인자 · i · Φ)
여기서, 예를 들어, 스케일링 인자 = [1 1 1 1 1 1 1 1 .9 .9 .8 .8 .7 .6 .5 .3 등]이다. 스케일링 인자는 대수식(algebraic expression)일 수 있고 또는 내부에 저장된 적절한 값을 갖는 메모리(114)에 저장된 테이블로부터 판독될 수 있다. 워핑 함수는, 이러한 방식으로, 수신된 패킷의 주파수 프로파일의 모든 정량화할 수 있는 변화를 추정하도록 구성됨으로써, 예를 들어, 슬라이스 간에 워핑 각도(Φ)의 비-상수 않은 및/또는 비-정수의 순차 조정을 가능하게 한다.
처프(chirp)를 검색하기 위한 워핑 - 일 실시형태에 따르면, 의도적인 처프형 신호와 같은 비-상수 주파수를 갖는 들어오는 신호, 또는 송신기 배터리가 고갈됨에 따라 전송되는 신호의 주파수가 증가하거나 감소되는 열악한 주파수 제어를 갖는 송신기에 워핑이 또한 적용될 수 있다.
예를 들어, 들어오는 신호가 상승하는 처프인 경우, 슬라이스 데이터는 도 7 및 도 8에 도시되고 개시된 정수 패턴보다 빠르게 증가하는 각도만큼 워핑될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 슬라이스는 1·Φ만큼 워핑될 수 있고, 두 번째 슬라이스는 2.2·Φ만큼 워핑될 수 있고, 세 번째 슬라이스는 3.3·Φ만큼 워핑될 수 있으며, 이후도 동일하다. 따라서, 실시형태에 따르면, 워핑 각도의 계산은 예상되는 들어오는 신호의 주파수 구조를 반영하는 임의의 함수를 포함할 수 있다. 실시형태에 따르면, 슬라이스의 사용은 ADC(110)로부터의 원시 샘플 스트림을 슬라이스 데이터로 변환하고 원시 샘플 데이터를 폐기함으로써(또는 저장하지 않음으로써) 고도의 데이터 압축이 달성될 수 있는 자용의 효과적인 사용을 가능하게 한다. 이는 필요한 메모리(114)의 크기의 측면에서뿐만 아니라 검출 및 디코딩 과정에서 나중에 수행될 계산의 양의 측면에서 중요하다. 슬라이스, 워핑 함수, 및 슬라이스 결합 함수의 사용은, 실시형태에 따라, 검출 알고리즘의 여러 곳에서 수신기(104)에 고도의 유연성을 제공한다. 원래의 슬라이스는 비교적 넓은 대역폭을 갖도록 설계될 수 있기 때문에, 이들은 어느 방향에서 많은 수의 Hz에 걸쳐 재-조정/워핑될 수 있다. 예를 들어, 5000 Hz의 대역폭을 갖는 슬라이스는, 실시형태에 따라, 신호 강도의 상당한 손실 없이 1000 내지 2000 헤르츠 이상 위 또는 아래로 워핑될 수 있다.
슬라이스 상관: 알려진 패턴의 추적 - 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 기록에 하나 이상의 데이터 패킷의 존재를 결정하기 위해 검출 절차가 수행될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 이는 분석되는 원래의 원시 ADC 샘플링된 데이터가 아니라, 인덱스되고 저장될 슬라이스 데이터이다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 데이터를 신호 내의 알려진 슬라이스 패턴에 해당하는 하나 이상의 미리 저장된 슬라이스 패턴과 비교하기 위해 함수(예를 들어, 실수 또는 복소 상관 함수)가 슬라이스 데이터에 적용될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 검출하고자 하는(그리고 이의 경계를 결정하기 위해 프레임화하고자 하는) 데이터 패킷은 알려진 길이와 구성의 프리앰블(preamble)을 포함할 수 있고, 디코딩 과정에 의해 유용한 정보가 추출될 수 있는 알려진 길이의 페이로드가 뒤따른다. 예를 들어, 검출하고자 하는 각각의 데이터 패킷은 11 비트로 구성된 프리앰블을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리앰블은, 예를 들어, 7 개의 제로와 이후 1010이 뒤따르는 시퀀스(00000001010)와 같이 알려진 시퀀스를 포함할 수 있다. 따라서, 패킷의 존재를 결정하기 위해, 일 실시형태에 따라, 슬라이스 데이터를 알려진 프리앰블에 해당하는 슬라이스 패턴과 교차 상호 연관시키기 위해 실수 또는 복소 상관 함수를 적용할 수 있다. 슬라이스 데이터가 하나 이상의 데이터 패킷의 하나 이상의 프리앰블에 해당하는 데이터를 인코딩하는 범위에서, 입력 슬라이스 데이터의 프리앰블(들)과 템플릿의 프리앰블이 서로 정렬될 때 상관 함수는 높은 결과를 유발할 것이고, 입력 슬라이스 데이터와 템플릿의 프리앰블이 서로 부분적으로 정렬될 때 낮은 결과를, 그리고 입력 슬라이스 데이터와 템플릿의 프리앰블이 서로 정렬되지 않거나 입력 슬라이스가 패킷을 포함하지 않는 경우 가장 낮은 결과를 유발할 것이다. 이러한 교차 상관 연산은 알려진 프리앰블 내의 슬라이스의 수의 역수에 비례하는 대역폭을 갖는 매우 좁은 대역의 필터를 의미한다.
일 실시형태에서, 수신기(104)가 워핑을 통해 반복적으로 재-조정됨에 따라, 수신된 신호의 실제 캐리어 주파수의 적정 추정치를 제공하기 위해 슬라이스 상관과 워핑을 함께 사용할 수 있으며, 그 결과 워핑된 슬라이스는, 예를 들어, 프리앰블의 존재와 경계를 결정하기 위해 사용되는 예상 슬라이스 패턴과 상호 연관된다. 이러한 방식으로, 높은 상관 값이 수신된 신호의 실제 캐리어 주파수와 관련될 수 있다.
슬라이스 상관: 패킷의 증거 추적 - 일 실시형태에 따르면, 캐리어(들)의 주파수(들)를 결정하기 전에 슬라이스 기록 내의 하나 이상의 데이터 패킷의 존재를 결정하기 위해 검출 절차가 수행될 수 있다. 위에서 미리 저장된 템플릿과의 교차 상관의 논의에서와 같이, 인덱스되고 저장된 슬라이스 데이터만이 분석될 필요가 있다. 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 데이터를 그 자체와 비교하기 위해(자기-상관), 함수(예를 들어, 실수 또는 복소 상관 함수)가 슬라이스 데이터에 적용될 수 있다. 종종, 몇 가지 다른 지연에서 상관 계산을 수행하는 것이 유용하다. 예를 들어, 전체 슬라이스 기록의 에너지인 A는 지연(= 0)과의 슬라이스 상관에 의의 추정될 수 있다.
Figure pct00010
AutoCorr(0)은 다른 자기 상관이 비교될 수 있는 슬라이스 기록에 대한 기준 에너지 레벨을 나타낸다.
패킷을 포함하지 않는 슬라이스 기록에 대해, 지연(= 1)과의 슬라이스 자기-상관은 다음과 같다:
Figure pct00011
일 실시형태에 따르면, 캐리어(들)의 주파수(들)를 결정하기 전에, 패킷이 내부에 존재하는지를 결정하기 위해 슬라이스 기록(A)에 대해 자기상관이 수행될 수 있다. 슬라이스 기록이 하나 이상의 패킷을 포함하는 경우, Corr(1)은 Corr(0)에 비해 높은 값을 가질 것이다. 이는 패킷이 슬라이스 기록 내 어딘가에 존재한다는 것을 암시한다. 패킷을 포함하지 않는 슬라이스 기록에 대해, 지연(= 1)과의 슬라이스 자기-상관은, 슬라이스 기록이 비상관 잡음을 포함하는 경우, AutoCorr(0)에 비해 매우 낮은 값을 가질 것이다. 일 실시형태에서, 자기상관 항(Corr(1) / Corr(0))이 소정의 임계치 이상인 것으로 결정될 때 패킷이 검출된 것으로 간주될 수 있다.
패킷의 존재에 대한 확증적 증거는, 알려진 패킷 분리(m, 슬라이스 내에서 측정됨)에서 다수의 패킷이 슬라이스 기록에 존재하는 경우, 개발될 수 있다. 슬라이스 기록의 지연(= m)과의 상호 연관은, 패킷이 예상 간격에 존재하는 경우 높은 상관 결과를 생성한다:
Figure pct00012
일 실시형태에 따르면, 예상 패킷 분리의 범위(Corr(m±range))에 걸쳐 여러 번 계산된 상관 항이 Corr(0)에 비해 소정의 임계치 이상으로 결정되는 경우 패킷이 검출된 것으로 간주될 수 있다. 결정될 패킷 주파수의 변동으로 인해 패킷 분리의 예상 범위가 발생된다. 이러한 방식으로, 슬라이스 데이터를 사용하여, 지연된 버전의 슬라이스 기록(A)을 슬라이스 기록(A)과 상호 연관시키고 그 결과로 생성된 상관 항의 크기를 모니터링함으로써 패킷 검출을 수행할 수 있다.
패킷의 중복 - 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 데이터 기록에 패킷의 수가 많을수록, 자기 상관의 결과가 더욱 양호할 수 있다. 정확한 패킷 검출의 가능성을 높이기 위해 다수의 의심되는 패킷을 나타내는 슬라이스를 서로에 대해 더할 수 있다. 또한, 두 개 이상의 의심되는 패킷을 서로 더함으로써 패킷 경계를 결정할 수 있다. 각각의 패킷이 완벽하게 정렬될 때 덧셈의 결과가 가장 높다. 의심되는 패킷은 하나 이상의 슬라이스만큼(일 실시형태에 따르면, 패킷 간의 슬라이스의 수만큼) 변경되고, 패킷의 경계를 결정하기 위해 이러한 방식으로 이동된 패킷에 덧셈 연산이 적용될 수 있다. 그러나, 패킷 검출과 프레임화의 하나 이상의 방법이 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 모든 방법은 본 실시형태에 의해 포함되는 것으로 이해된다. 패킷의 경계를 확인하고 나면, 패킷 내에 오직 잡음만이 존재하기 때문에 그리고 패킷 경계 외부의 모든 잡음은 배제되거나 상당히 감쇠될 수 있기 때문에, 패킷만이 관찰될 때 신호 대 잡음비가 증가된다는 것을 또한 이해해야 한다.
변조 방식: BPSK - 패킷은 FSK 변조를 사용하여 인코딩되고 디코딩될 필요가 없다. 일 실시형태에 따르면, 이진 위상 편이 변조(binary phase shift keying, BPSK)와 같은 디지털 변조의 또 다른 형태를 사용할 수 있다. 이러한 인코딩 방식에서, 심볼 0은 특정 수의 사이클의 사인 파형을 사용하여 인코딩될 수 있고, 심볼 1은 동일한 수의 사이클의 π 라디안만큼 위상이 다른 사인 파형을 사용하여 인코딩될 수 있다. 예를 들어, BPSK를 사용하여 인코딩된 패킷은 프리앰블과 페이로드를 포함할 수 있다. 프리앰블은, 예를 들어, 일곱 개의 0과 1, 0, 1 및 0이 뒤따르는 형태 (000000001010)를 포함할 수 있다. 슬라이스 기록을 프리앰블을 나타내는 소정의 슬라이스 패턴과 비교함으로써 하나 이상의 패킷의 존재를 결정하기 위해 상기한 바와 같은 실수 또는 복소 상관 방법을 사용할 수 있다. 이 작업은 패킷의 존재를 확인하고 수신기(104)를 프리앰블의 시작 비트와 동기화시키는 역할을 한다. 상기한 바와 같이, 상관 함수는 신호의 실제 캐리어 주파수의 추정치를 추가적으로 제공할 수 있다.
반복 디코딩 - 일 실시형태에 따르면, 패킷 패이로드의 비트는 연속해서 한번에 수신기에서 디코딩될 수 있다. 비트가 논리 0인지 논리 1인지를 결정하기 위해, "0 템플릿"과 "1 템플릿"에 대한 연속 상관을 사용할 수 있으며, 두 개의 상관 결과 중 큰 것이 비트의 값을 나타낸다. 일 실시형태에 따르면, 패이로드 내의 비트 시퀀스는 대부분 수신기에 의해 선험적으로 알려지지 않았기 때문에, 프리앰블 이후에 나타나는 패킷의 패이로드를 디코딩하기 위해 이러한 방법을 사용할 수 있다.
아크탄젠트 ( arctangent ) - 일 실시형태에 따르면, 신호 대 잡음비가 적당한(예를 들어, 대략 0 dB 이상) 경우, 의심되는 패킷을 포함하는 슬라이스의 아크탄젠트를 취하면 패킷의 존재 여부를 보여주고 이를 확인할 수 있다.
캐리어 추적 전략 - 일 실시형태에 따르면, 슬라이스 데이터 내의 하나 이상의 패킷의 존재가 확인되고 난 후, 패킷이 변조된 주파수(들)를 결정하고, FSK 또는 PSK(예를 들어)를 사용하여 인코딩되었는지 여부를 결정하기 위해, 신호의 실제 주파수의 대략적인 추정치가 알려지면(즉, 예를 들어, 예시적인 20 kHz 신호에 대해 20 Hz 이내), 프리앰블의 상관의 크기는, 예를 들어, 1 Hz(이하)의 증분으로 20 개의 다양한 주파수 각각에서 결정될 수 있다. 일 실시형태에 따르면, 캐리어 주파수(들)의 대략적인 추정치는 송신기가 전송하도록 설계된 공칭 주파수(들)일 수 있다. 통신 채널의 일부 지식은 실제 신호가 발견될 가능성이 있는 주파수 범위에 관한 그러한 경험에서 우러난 추측을 가능하게 할 수 있다. 이러한 경우, 주파수 범위 내의 각각의 주파수에 대해 상관을 계산하고 난 후, 가장 큰 상관 크기와 관련된 주파수는 안전하게 캐리어 주파수들(또는 이들 중 하나)로 안전하게 간주될 수 있다.
위상 평탄화에 의한 수정 검출 - 본 개시에 설명된 실시형태의 범위를 벗어나지 않고, 검출된 패킷의 주파수를 결정하는 다른 방법들을 사용할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 패킷의 각각의 비트에 대해, 비트의 구성 슬라이스의 위상 각도를 결정할 수 있다. 위상 각도는, 일 실시형태에 따라, 각각의 슬라이스의 아크탄젠트(슬라이스의 코사인 성분에 대한 사인 성분의 비율)를 취함으로써 결정될 수 있다. 이러한 방법은 신호 대 잡음비가, 예를 들어, 대략 0 dB과 같은 소정의 임계치 이상인 경우 최상으로 구현될 수 있다. BPSK 변조에 대해, 이러한 위상 각도는 톱니 같은 방식으로 0과 2π 사이에서 흔들릴 수 있다. 이러한 톱니 패턴의 존재는, 검사중인 비트를 구성하는 구성 슬라이스가 도 7의 극 표현을 사용하여 이 도면의 슬라이스(1, 2, 3 및 4)에서와 같이 오정렬된 것을 시사한다. 도 8을 참조하면, 검사중인 주파수가 거의 직선을 형성하는 워핑 각도를 유발하는 경우(톱니 패턴과는 반대로), 그 주파수는 관심 있는 신호의 실제 주파수이거나 이에 근접할 수 있다. PSK에 대해, 예를 들어, 워핑 각도는 한 워핑 각도로부터, 데이터가 인코딩되는 PSK 주파수를 나타내는 다른 워핑 각도로 변경될 것이다. 그 결과로 생성된 패턴은 이후 방형파(square wave)와 유사할 것이고, 이로부터 데이터가 쉽게 명백할 것이다.
변조 방식 : MSK - 앞서 설명한 것들과 유사한 방법을 사용하여, 다른 변조 방식으로 인코딩된 데이터가 저장된 슬라이스와 본원에 개시된 워핑 함수를 사용하여 검출되고 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 내의 데이터는, 예를 들어, 다양한 심볼을 나타내는 4 개의 주파수 또는, 예를 들어, 16 개의 주파수를 사용하는 다중 편이 변조(Multiple Shift Keying, MSK)를 사용하여 인코딩되었을 수 있다. 이 경우, 각각의 심볼은 다수의(예를 들어 16 개의) 주파수 중 하나 이상의(예를 들어, 하나 또는 두 개의) 주파수로 인코딩된 정보 비트를 포함할 수 있고, 각각의 심볼은 어쩌면 하나 이상의 비트를 나타낸다. 슬라이스 정보(이후 폐기되었던 ADC(110)로부터의 원래 데이터는 아님)와 본원에 개시된 워핑 및 슬라이스 결합 함수만을 사용하여 데이터를 인코딩하는 다른 변조 방식이 디코딩될 수 있다. 또한, 변조 방식의 조합을 사용하여 디코딩된 데이터는 또한 다시 슬라이스 정보, 워핑 및 슬라이스 결합만을 사용하여 검출되고 디코딩될 수 있다. 예를 들어, MSK와 PSK의 조합으로 디코딩된 데이터는 보유하고 있는 슬라이스 데이터로부터 디코딩될 수 있다.
각각의 경우, 수신기(104)의 제어기(112) 부분에 대한 계산 부하는 제어기(112)가 원래의 원시 데이트 스트림을 재-처리해야 하는 경우보다 가볍다. 비슷한 이유로, 수신기의 제어기(112)의 메모리 요건은, 검출과 디코딩하는 동안 나중에 연산하기 위해 원래의 원시 들어오는 데이터를 저장해야 할 필요가 있는 경우보다 상당히 약하다.
1-비트 ADC - 특히 매우 낮은 신호 대 잡음비를 나타내는 경우에 대해, 소정의 임계치 이상 또는 이하인 신호(+1과 -1 두 개의 값으로 인코딩됨)를 정량화하기 위해 수신기(104)가 아날로그 비교기 또는 1-비트 ADC를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 슬라이스 구성에 저장되는 데이터의 양은, 실시형태에 따라, 신호의 다중-비트 표현을 저장하는 것에 비해 상당히 감소한다. 비교기 또는 1-비트 ADC는 일반 프로세서 상의 고속 실시간 루프 내에서 슬라이스를 계산하면서 매우 높은 샘플링 레이트에서 샘플을 수집할 수 있기 때문에 낮은 신호 대 잡음비를 나타내는 상황에서 매우 유리하게 사용될 수 있다. 실시간 루프 내부에서, 피연산자(operand) 중 하나가 +1 또는 -1이기 때문에, 곱셈 연산은 크게 단순화된다.
도 12는 일 실시형태에 따른 방법의 논리 흐름도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 단계 B121에서, 하나 이상의 데이터 패킷을 인코딩하는 신호가 수신된다. B122에서, 수신된 신호는 이후 ADC 내에서 샘플링되어 샘플 값을 생성할 수 있다. B123에서, 슬라이스가 생성되고 메모리에 저장될 수 있고, 각각의 슬라이스는 선택된 슬라이스의 시간 간격을 나타내는 한 쌍의 값을 포함한다. B124에서, 데이터 패킷이 검출되고 워핑 및 슬라이스 결합 연산의 다양한 조합을 사용하여 저장된 슬라이스로부터 디코딩된다.
도 13은 일 실시형태에 따른 방법의 논리 흐름도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 단계 B131에서, 제 1 주파수에서 데이터 패킷을 인코딩하는 신호가 수신될 수 있다. 수신된 신호는, B132에 도시된 바와 같이, 이후 ADC 내에서 샘플링되어 샘플 값을 생성할 수 있다, 샘플 값은, B133에 나타낸 바와 같이, 이후 제 1 주파수와는 다를 수 있는 제 2 주파수에서 얻어진 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관되어 제 2 주파수에서 슬라이스를 생성할 수 있다. 일 실시형태에 따라 그리고 본원에 개시되고 도시된 바와 같이, 제 1 템플릿은 제 1 기준 함수를 사용하여 생성될 수 있고, 제 2 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 사용하여 생성될 수 있다. 제 2 주파수에서의 슬라이스의 일부 또는 전부는 B134에 도시된 바와 같이 오프셋(본원에서 "freqDelta"라고 함)만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수(본원에서 또한 "freqRef"라고 함)에서 슬라이스로 변형(본원에서 "워핑"이라고도 함)될 수 있다. B135에 도시된 바와 같이, 변형된(워핑된) 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터가 생성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, B136에 제시된 바와 같이, 제 1 주파수(데이터 패킷(들)이 인코딩되는 관심 있는 주파수)가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 있는지에 대한 결정이 이루어질 수 있다. 제 1 주파수가 그렇게 생성된 필터의 통과 대역 내에 실제로 존재하는 경우, 예를 들어, 본원에 상세하게 설명된 바와 같은 검출 및 디코딩 단계와 같은 추가 단계가 수행될 수 있다. 제 1 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하지 않는 경우, B136의 "아니오" 분기에 의해 나타낸 바와 같이, 제 1 주파수가 필터의 통과 대역 내에 확실히 존재할 때까지 각각의 다양한 오프셋을 이용하여 슬라이스 변형(워핑) 및 필터 생성(슬라이스 결합) 단계가 반복적으로 반복될 수 있다.
본 개시의 특정 실시형태가 설명되었지만, 이들 실시형태는 오직 예로서 제시된 것이며 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다. 실제로, 본원에 개시된 신규한 방법, 장치 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 본원에 개시된 방법 및 시스템 형태에서 다양한 생략, 대체 및 변경이 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항 및 이의 등가물은 본 개시의 범위와 사상에 포함되는 그러한 형태 또는 변경을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 본 기술분야의 숙련자는 다양한 실시형태에서 실제의 물리적 및 논리적 구조가 도면에 도시된 것들과 다를 수 있다는 것을 이해할 것이다. 실시형태에 따라서, 상기한 예에서 설명된 특정 단계가 제거될 수 있고, 다른 단계가 추가될 수 있다. 또한, 상기한 특정 실시형태의 특징 및 특성이 다양한 방식으로 결합되어 추가의 실시형태를 형성할 수 있고, 이들 모드는 본 개시의 범위에 포함된다. 본 개시는 특정 바람직한 실시형태 및 응용을 제공하지만, 본원에 명시된 모든 특징 및 장점을 제공하지 않는 실시형태를 포함하여, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 다른 실시형태가 또한 본 개시의 범위 내에 있다. 따라서, 본 개시의 범위는 오직 첨부된 청구항을 참조하여 정의되는 것으로 의도된다.
본 발명의 실시형태는 위에서 설명되었다. 상기한 실시형태(들)의 기능을 수행하기 위해 메모리 장치에 기록된 프로그램을 판독하거나 실행하는 시스템 또는 장치에 의해, 그리고 상기한 실시형태(들)의 기능을 수행하기 위해 메모리 장치에 기록된 프로그램을 판독하거나 실행함으로써 단계가 수행되는 방법에 의해 본 발명의 또 다른 실시형태가 또한 달성될 수 있다. 이를 위해, 프로그램은, 예를 들어 네트워크를 통해 또는 메모리 장치(예를 들어, 컴퓨터 판독 가능한 매체)의 역할을 하는 다양한 종류의 기록 매체로부터 시스템 또는 장치(예를 들어, 수신기)에 제공될 수 있다.
본 발명의 다음의 조항에 의해 정의될 수 있다. 나열되는 특징은 다음의 조항 및 이들의 종속항에 의해 상호 대체 가능하게 정의되는 것이 이해될 것이다. 즉, 조항의 특징은 본 발명을 정의하기 위해 결합될 수 있다.
조항
1. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 신호를 샘플링하는 단계;
상기 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 생성하고 저장하는 단계; 및
상기 저장된 슬라이스로부터 데이터 패킷의 존재를 검출하고 이를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 슬라이스 각각을 생성하는 단계는,
상기 신호의 샘플을 제 1 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계;
상기 쌍의 값의 제 1 값을 생성하는 단계;
상기 신호의 선택된 수의 샘플을 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계; 및
상기 쌍의 값의 제 2 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 기준 템플릿은 기준 주파수에서 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 기준 주파수에서 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다수의 슬라이스 중 소정 수의 슬라이스를 결합하여 필터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패킷의 존재를 검출하는 단계는 다수의 슬라이스에 의해 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패킷의 존재를 검출하는 단계는 슬라이스를 결합함으로써 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 단계는 저장된 슬라이스를 사용하여 필터의 중심 주파수를 제 1 중심 주파수로부터 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수로 재-조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서,
상기 필터의 중심 주파수를 재-조정하는 단계는 각각의 쌍의 값을 소정 양만큼 회전시킴으로써 필터가 생성되는 슬라이스를 워핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
상기 양은 회전 각도, 스케일링 인자 및 필터가 생성되는 슬라이스와 관련된 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항에 있어서,
상기 양은 기준 주파수로부터의 위상 각도 및 회전 각도와 슬라이스 인덱스의 곱의 합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 수신된 신호를 샘플링하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC);
메모리 수단;
상기 메모리 수단에 결합되고,
상기 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 슬라이스를 상기 메모리 수단에서 생성하고 저장하며,
상기 저장된 슬라이스로부터 데이터 패킷의 존재를 검출하고 이를 디코딩하도록 구성되는 제어기 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
12. 제 11 항에 있어서,
상기 메모리 수단은 적어도 제 1 기준 템플릿과 제 2 기준 템플릿을 저장하도록 구성되고, 상기 제어기 수단은 샘플링된 신호의 선택된 수의 사이클을 제 1 기준 템플릿과 상호 연관시켜 쌍의 값의 제 1 값을 생성하고 신호의 선택된 수의 샘플을 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시켜 쌍의 값의 제 2 값을 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제어기 수단은 소정 수의 슬라이스를 결합하여 필터를 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
14. 제 13 항에 있어서,
상기 필터의 대역폭은 결합된 슬라이스의 개수와 관련되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기 수단은 슬라이스를 결합함으로써 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출함으로써 상기 패킷의 존재를 검출하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어기 수단은 저장된 슬라이스를 사용하여 필터의 중심 주파수를 제 1 중심 주파수로부터 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수로 재-조정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 신호는 제 1 주파수에서 데이터 패킷을 인코딩하고, 상기 제어기 수단은,
상기 샘플을 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 획득한 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 각각 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 생성하고;
상기 제 2 주파수에서의 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하고; 및
상기 변형된 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
18. 제 1 주파수에서 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
상기 샘플 값을 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 획득한 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 각각 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 제 2 주파수에서 생성하는 단계;
상기 제 2 주파수에서의 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계; 및
상기 변형된 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 주파수가 필터의 통과 대역 내에 존재할 때까지 각각의 다양한 오프셋을 사용하여 반복적으로 변형, 생성 및 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
21. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
상기 수신된 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
상기 슬라이스 기록의 일부를 지연된 버전의 슬라이스 기록의 일부와 자기-상관하여 자기-상관 항을 생성하는 단계; 및
상기 자기-상관 항의 크기가 소정 수의 자기-상관 항에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
상기 수신된 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서,
상기 결정 단계는,
상기 다수의 슬라이스의 적어도 일부를 주파수 오프셋만큼 워핑하는 단계;
상기 워핑된 슬라이스로부터 필터를 생성하는 단계; 및
상기 캐리어 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 상기 샘플 값으로부터 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
상기 슬라이스 기록을 저장된 템플릿과 교차-상관하여 교차-상관 항을 생성하는 단계; 및
상기 교차-상관 항의 크기가 저장된 템플릿의 폭에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
상기 제 1 기준 템플릿은 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 24 항에 있어서,
상기 수신된 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 신호를 수신하는 단계;
상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
상기 샘플 값을 제 1 주파수에서 획득한 값의 소정의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 제 1 주파수에서 다수의 슬라이스를 생성하는 단계;
상기 제 1 주파수에서 생성된 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계;
상기 제 2 주파수에서 슬라이스로부터 제 1 필터를 생성하는 단계;
상기 제 1 주파수에서 생성된 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 제 1 및 제 2 주파수와는 다른 제 3 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계; 및
상기 제 3 주파수에서 슬라이스로부터 제 2 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서,
상기 제 1 주파수에서 다수의 슬라이스를 생성한 이후 상기 수신된 신호의 생성된 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
29. 제 27 또는 제 28 항에 있어서,
상기 제 1 필터의 통과 대역 내에서 제 1 캐리어 주파수를 검출하고 상기 제 2 필터의 통과 대역 내에서 제 2 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 상기 샘플 값으로부터 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
상기 인코딩된 데이터 패킷의 적어도 두 개의 프리앰블에 걸쳐 이어지는 슬라이스 기록의 일부를 이의 지연된 버전과 자기-상관하여 자기-상관 항을 생성하는 단계; 및
상기 자기-상관 항의 크기가 소정 수의 자기-상관 항에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 30 항에 있어서,
상기 자기-상관 항의 크기로부터 데이터 패킷의 경계를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
상기 신호의 캐리어 주파수는, 연속적인 위상 각도가 데이터 패킷의 비트에 걸쳐 제 1 소정 패턴과 가장 적게 유사하고 제 2 소정 패턴과 가장 많이 유사할 때, 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 제 1 항 내지 제 10 항 및 제 18 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하도록 하는 프로그램.
34. 컴퓨터에 의해 실행될 때, 컴퓨터가 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항의 신호 수신기의 역할을 하도록 하는 프로그램.
35. 제 33 항 또는 제 34 항에 따른 프로그램을 저장하는 저장 매체.
따라서, 상기한 바는 단지 본 발명의 원리를 보여준다. 본 기술분야의 숙련자는, 본원에 명시적으로 개시되거나 도시되지는 않았으나, 본 발명의 원리를 구현하고 이의 사상과 범위에 포함되는 다양한 배열을 고안할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본원에 인용된 모든 예와 조건부 언어는 주로 본 발명의 원리 및 발명자들이 본 기술분야를 발전시키는데 기여하는 개념을 독자가 이해하는 것을 돕기 위한 것이고, 구체적으로 인용된 이러한 예와 조건에 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본원에서 본 발명뿐만 아니라 이의 특정 실시예의 원리 및 양태를 인용하는 모든 언급은 이의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 이러한 균등물은 현재 공지된 균등물 및 미래에 개발되는 균등물, 즉, 구조와는 관계 없이 동일한 기능을 수행하도록 개발되는 요소 모두를 포함하는 것으로 의도된다. 본 발명의 범위는 따라서 본원에 도시되고 개시된 예시적인 양태로 제한되는 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 범위와 사상은 첨부된 청구항에 의해 구체화된다.

Claims (79)

  1. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 샘플링하는 단계;
    상기 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 생성하고 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 슬라이스로부터 데이터 패킷의 존재를 검출하고 이를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성 및 저장 단계는 수신된 신호가 샘플링될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 슬라이스가 형성되고 저장될 때 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성 및 저장 단계는 제 1 기준 함수 및 상기 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 사용하여 생성되는 슬라이스 각각의 구성 값으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 슬라이스 각각을 생성하는 단계는,
    상기 신호의 샘플을 제 1 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계;
    상기 쌍의 값의 제 1 값을 생성하는 단계;
    상기 신호의 선택된 수의 샘플을 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시키는 단계; 및
    상기 쌍의 값의 제 2 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 템플릿은 기준 주파수에서 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 기준 주파수에서 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 슬라이스의 쌍의 값의 제 1 값은 기준 주파수에서 샘플링된 신호와 코사인 함수의 내적(dot product)을 포함하고, 상기 슬라이스의 쌍의 값의 제 2 값은 기준 주파수에서 샘플링된 신호와 사인 함수의 내적을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 슬라이스 중 소정 수의 슬라이스를 결합하여 필터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 필터의 대역폭은 결합된 슬라이스의 개수와 관련되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    제 1 개수의 슬라이스가 결합될 때 상기 필터는 제 1 대역폭을 갖고, 상기 제 1 개수보다 큰 제 2 개수의 슬라이스가 결합될 때 상기 필터는 상기 제 1 대역폭보다 좁은 제 2 대역폭을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷의 존재를 검출하는 단계는 다수의 슬라이스에 의해 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷의 존재를 검출하는 단계는 슬라이스를 결합함으로써 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 검출 단계는 저장된 슬라이스를 사용하여 필터의 중심 주파수를 제 1 중심 주파수로부터 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수로 재-조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 필터의 중심 주파수를 재-조정하는 단계는 각각의 쌍의 값을 소정 양만큼 회전시킴으로써 필터가 생성되는 슬라이스를 워핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 양은 회전 각도, 스케일링 인자 및 필터가 생성되는 슬라이스와 관련된 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 양은 기준 주파수로부터의 위상 각도 및 회전 각도와 슬라이스 인덱스의 곱의 합을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 수신된 신호를 샘플링하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC);
    메모리;
    상기 메모리에 결합되고,
    상기 신호의 선택된 수의 샘플 각각에 대해 쌍의 값을 포함하는 슬라이스를 상기 메모리에서 생성하고 저장하며,
    상기 저장된 슬라이스로부터 데이터 패킷의 존재를 검출하고 이를 디코딩하도록 구성되는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는 ADC가 수신된 신호를 샘플링할 때 슬라이스를 생성하고 저장하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 슬라이스가 생성되고 저장될 때 상기 샘플링된 신호를 폐기하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 제 1 기준 함수 및 상기 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 사용하여 슬라이스의 구성 값이 생성되도록 슬라이스 각각을 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 메모리는 적어도 제 1 기준 템플릿과 제 2 기준 템플릿을 저장하도록 구성되고, 상기 제어기는 샘플링된 신호의 선택된 수의 사이클을 제 1 기준 템플릿과 상호 연관시켜 쌍의 값의 제 1 값을 생성하고 신호의 선택된 수의 샘플을 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시켜 쌍의 값의 제 2 값을 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 템플릿은 기준 주파수에서 제 1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 기준 주파수에서 제 2 기준 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 함수는 상기 제2 기준 함수와 직교하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 함수는 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 함수는 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 슬라이스의 쌍의 값의 제 1 값은 기준 주파수에서 샘플링된 신호와 코사인 함수의 내적(dot product)을 포함하고, 상기 슬라이스의 쌍의 값의 제 2 값은 기준 주파수에서 샘플링된 신호와 사인 함수의 내적을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  26. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 소정 수의 슬라이스를 결합하여 필터를 생성하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 필터의 대역폭은 결합된 슬라이스의 개수와 관련되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  28. 제 27 항에 있어서,
    제 1 개수의 슬라이스가 결합될 때 상기 필터는 제 1 대역폭을 갖고, 상기 제 1 개수보다 큰 제 2 개수의 슬라이스가 결합될 때 상기 필터는 상기 제 1 대역폭보다 좁은 제 2 대역폭을 갖는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  29. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 슬라이스를 결합함으로써 생성된 필터의 통과 대역 내의 캐리어 주파수를 검출함으로써 상기 패킷의 존재를 검출하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 제어기는 저장된 슬라이스를 사용하여 필터의 중심 주파수를 제 1 중심 주파수로부터 제 1 중심 주파수와는 다른 제 2 중심 주파수로 재-조정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  31. 제 17 항에 있어서,
    상기 제어기는 각각의 쌍의 값을 소정 양만큼 회전시킴으로써 필터가 생성되는 슬라이스를 워핑함으로써 상기 필터의 중심 주파수를 재-조정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 양은 회전 각도, 스케일링 인자 및 필터가 생성되는 슬라이스와 관련된 각각의 슬라이스 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 스케일링 인자는 정수인 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 스케일링 인자는 대수식(algebraic expression)을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 수신기.
  35. 제 1 주파수에서 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 획득한 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 각각 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 제 2 주파수에서 생성하는 단계;
    상기 제 2 주파수에서의 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계; 및
    상기 변형된 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수가 필터의 통과 대역 내에 존재할 때까지 각각의 다양한 오프셋을 사용하여 반복적으로 변형, 생성 및 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제 35 항에 있어서,
    상기 수신된 신호의 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 35 항에 있어서,
    상기 생성된 다수의 슬라이스를 메모리에 저장하고 인덱스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 1 주파수에서 수신된 신호로부터 샘플 값을 생성하도록 구성되는 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digital converter, ADC);
    메모리;
    상기 메모리에 결합되고,
    상기 신호의 선택된 수의 각각의 샘플 값에 대해 샘플 값을 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 획득한 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 각각 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 생성하고,
    상기 제 2 주파수에서의 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하고, 및
    상기 변형된 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하도록 구성되는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 제어기는 메모리 내에 슬라이스를 저장하고 인덱스하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수신된 신호의 샘플 값을 폐기하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  43. 제 40 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 수신기는 상기 제 1 주파수가 필터의 통과 대역 내에 존재할 때까지 각각의 다양한 오프셋을 사용하여 반복적으로 변형, 생성 및 결정하도록 더 구성되는 것을 특징으로 하는 수신기.
  45. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
    상기 슬라이스 기록의 일부를 지연된 버전의 슬라이스 기록의 일부와 자기-상관하여 자기-상관 항을 생성하는 단계; 및
    상기 자기-상관 항의 크기가 소정 수의 자기-상관 항에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    상기 소정의 임계치는 소정의 잡음 음계치인 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 소정 수의 상관 항은 데이터 패킷의 적어도 프리앰블의 예상 폭과 관련이 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 함수는 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 함수는 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 45 항에 있어서,
    상기 수신된 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 결정 단계는,
    상기 다수의 슬라이스의 적어도 일부를 주파수 오프셋만큼 워핑하는 단계;
    상기 워핑된 슬라이스로부터 필터를 생성하는 단계; 및
    상기 캐리어 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서,
    상기 워핑 및 생성 단계는 신호를 재-획득하거나 재-샘플링하지 않고 상기 생성된 필터의 중심 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 45 항에 있어서,
    상기 슬라이스 기록을 생성한 이후 상기 수신된 신호의 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 상기 샘플 값으로부터 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
    상기 슬라이스 기록을 저장된 템플릿과 교차-상관하여 교차-상관 항을 생성하는 단계; 및
    상기 교차-상관 항의 크기가 저장된 템플릿의 폭에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 51 항에 있어서,
    상기 소정의 임계치는 소정의 잡음 음계치인 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 51 항에 있어서,
    상기 저장된 템플릿은 데이터 패킷의 프리앰블의 슬라이스 기록을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 51 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 함수는 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 함수는 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 51 항에 있어서,
    상기 수신된 신호의 캐리어 주파수를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 51 항에 있어서,
    상기 결정 단계는,
    상기 다수의 슬라이스의 적어도 일부를 주파수 오프셋만큼 워핑하는 단계; 및
    상기 워핑된 슬라이스로부터 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 58 항에 있어서,
    상기 캐리어 주파수가 상기 생성된 필터의 통과 대역 내에 존재하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제 58 항에 있어서,
    상기 워핑 및 생성 단계는 신호를 재-획득하거나 재-샘플링하지 않고 상기 생성된 필터의 중심 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 51 항에 있어서,
    상기 슬라이스 기록을 생성한 이후 상기 수신된 신호의 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 신호를 수신하는 단계;
    상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 주파수에서 획득한 값의 소정의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 제 1 주파수에서 다수의 슬라이스를 생성하는 단계;
    상기 제 1 주파수에서 생성된 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계;
    상기 제 2 주파수에서 슬라이스로부터 제 1 필터를 생성하는 단계;
    상기 제 1 주파수에서 생성된 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 제 1 및 제 2 주파수와는 다른 제 3 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계; 및
    상기 제 3 주파수에서 슬라이스로부터 제 2 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제 62 항에 있어서,
    상기 변형 및 생성 단계는 신호를 재-획득하거나 재-샘플링하지 않고 상기 생성된 다수의 슬라이스로부터 수행되는 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 제 62 항에 있어서,
    상기 제 1 주파수에서 다수의 슬라이스를 생성한 이후 상기 수신된 신호의 생성된 샘플 값을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  65. 제 62 항에 있어서,
    상기 제 1 필터의 통과 대역 내에서 제 1 캐리어 주파수를 검출하고 상기 제 2 필터의 통과 대역 내에서 제 2 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  66. 제 1 주파수에서 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 신호를 정량화하여 소정의 잡음 임계치 이상 또는 이하인 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 주파수와는 다른 제 2 주파수에서 획득한 값의 제 1 및 제 2 템플릿과 상호 연관시켜 각각 쌍의 값을 포함하는 다수의 슬라이스를 제 2 주파수에서 생성하는 단계;
    상기 제 2 주파수에서의 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계; 및
    상기 변형된 슬라이스를 결합함으로써 오프셋만큼 플러스 또는 마이너스한 제 2 주파수에서 중심 주파수를 갖는 필터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  67. 제 66 항에 있어서,
    상기 정량화 단계는 1-비트의 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 샘플 값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  68. 데이터 패킷을 인코딩하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 및 제 2 기준 템플릿과 상호 연관시킴으로써 상기 샘플 값으로부터 다수의 슬라이스를 포함하는 슬라이스 기록을 생성하는 단계, 상기 제 1 기준 템플릿은 제1 기준 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 템플릿은 제 1 기준 함수와 직교하는 제 2 기준 함수를 포함하고;
    상기 인코딩된 데이터 패킷의 적어도 두 개의 프리앰블에 걸쳐 이어지는 슬라이스 기록의 일부를 이의 지연된 버전과 자기-상관하여 자기-상관 항을 생성하는 단계; 및
    상기 자기-상관 항의 크기가 소정 수의 자기-상관 항에 대해 소정의 임계치를 초과하는지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  69. 제 68 항에 있어서, 상기 소정의 임계치는 소정의 잡음 음계치인 것을 특징으로 하는 방법.
  70. 제 68 항에 있어서,
    상기 제 1 기준 함수는 코사인 함수를 포함하고 상기 제 2 기준 함수는 사인 함수를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  71. 제 68 항에 있어서,
    상기 지연된 버전의 슬라이스 기록의 일부를 적어도 하나의 슬라이스만큼 변경하고 자기-상관과 결정 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  72. 제 68 항에 있어서,
    상기 자기-상관 항의 크기로부터 데이터 패킷의 경계를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  73. 데이터 패킷을 포함하는 신호를 수신하는 단계;
    상기 신호를 샘플링하여 샘플 값을 생성하는 단계;
    상기 샘플 값을 제 1 주파수에서 획득한 값의 코사인 템플릿과 사인 템플릿과 상호 연관시켜 제 1 주파수에서 다수의 슬라이스를 생성하는 단계, 상기 다수의 슬라이스 각각은 코사인 성분과 사인 성분을 포함하고;
    제 1 주파수에서의 상기 생성된 다수의 슬라이스 중 적어도 일부를 오프셋만큼 상기 제 1 주파수와 다른 주파수에서 슬라이스로 변형하는 단계;
    상기 변형된 슬라이스로부터 데이터 패킷의 각각의 비드에 대한 위상 각도를 계산하는 단계; 및
    각각의 다양한 오프셋을 사용하여 반복적으로 변형 및 계산하여 상기 신호의 캐리어 주파수를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  74. 제 68 항에 있어서,
    상기 신호의 캐리어 주파수는, 연속적인 위상 각도가 데이터 패킷의 비트에 걸쳐 제 1 소정 패턴과 가장 적게 유사하고 제 2 소정 패턴과 가장 많이 유사할 때, 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  75. 제 69 항에 있어서,
    상기 제 1 소정 패턴은 톱니 패턴을 포함하고 상기 제 2 소정 패턴은 직선을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  76. 제 68 항에 있어서,
    상기 계산 단계는 상기 생성된 슬라이스의 코사인 성분에 대한 사인 성분의 비율의 아크탄젠트를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  77. 제 68 항에 있어서,
    상기 계산된 위상 각도는 비트에 걸쳐 0에서 2π로 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  78. 제 68 항에 있어서,
    상기 계산된 위상 각도는 제1 워핑 각도에서 제 2 워핑 각도로 변경되어 집합적으로 방형파(square wave)와 유사한 것을 특징으로 하는 방법.
  79. 제 73 항에 있어서,
    상기 제 1 위상 각도는 제 1 심볼을 나타내고 상기 제 2 위상 각도는 상기 신호의 제 2 심볼을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020167003233A 2013-09-20 2014-09-19 슬라이스와 워핑을 이용하여 잡음의 존재 하에 신호를 수신하고 디코딩하기 위한 방법, 장치 및 시스템 Active KR101656483B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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