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동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB(Ultra Wide Band) 시스템에 있어서,
데이터비트 생성기를 구비하며, 상기 데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 송신단; 및
반복적으로 수신된 신호의 SNR(Signal to Noise Ratio)을 추정하여 선택적으로 신호를 검출하는 수신단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 1항에 있어서,
상기 송신단은 BPM(Bi-Phase Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), 및 OOK(On-Off Keying) 중 어느 하나의 동기식 변조방식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 1항에 있어서,
상기 송신단은 2PPM(Binary Pulse Position Modulation)의 비동기식 변조방식으로 R개의 동일한 비트들을 반복적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 2항에 있어서,
상기 송신단은 상기 BPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는 는 이진 심벌이며, 는 의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고, 는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타냄
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제 2항에 있어서,
상기 송신단은 상기 PPM 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는 는 이진 심벌이며, 는 의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고, 는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간이며, 는 상기 PPM 변조방식의 데이터 심벌 에 따라 펄스의 위치를 결정하는 오프셋을 나타냄
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제 2항에 있어서,
상기 송신단은 상기 OOK 변조방식에 의해 다음의 식과 같이 변조된 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 상기 데이터비트 생성기에서 생성되는 는 이진 심벌이며, 는 의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스이고, 는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 나타냄
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제 4항 내지 제 6항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 송신단과 상기 수신단 사이의 채널을 더 포함하고, 상기 채널이 UWB 다중경로 채널 모델로 모델링되는 경우, 상기 UWB 다중경로 채널 모델은 채널 임펄스 응답함수 h(t)가 다음의 식과 같이 표현되는 탭 지연선(Tap-Delay-Line) 모델링을 기반으로 하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 은 다중경로 성분의 수를 나타내며, 는 번째 경로의 신호 크기를 나타내고, 은 번째 경로의 시간 지연이며, 은 다중경로 성분을 분해할 수 있는 최소 시간을 의미하고, 는 송수신기간 거리로 인한 전송 시간 지연이며, 전체 프레임 구간 내에서 균일하게 분포하는 것으로 가정됨
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제 7항에 있어서,
상기 수신단이 상기 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 BPM 변조방식의 신호, PPM 변조방식의 신호, 및 OOK 변조방식의 신호는 각각 다음과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
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제 8항에 있어서,
상기 수신단은 수신된 신호의 복조 및 검출을 위해 상관기 기반의 Rake 방식의 수신기를 사용하며, j번째 심벌의 복조를 위한 참조 신호는 다음과 같이 산출되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서 와 는 각각 번째 이진심벌 0 혹은 1에 대한 BPM, PPM, OOK에 의해 각각 변조된 송신 신호를 나타냄
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제 9항에 있어서,
상기 Rake 방식의 수신기의 핑거(Finger) 수 F에 따라 상관기 출력값 Zj,m은 다음과 같이 합산되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서 은 Rake 수신기의 최대비 결합(Maximum Ratio Combining)을 위한 가중치 성분임
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제 10항에 있어서, 상기 수신단은,
계산된 상기 를 이용해서 추정된 신호의 Quality 값 를 다음의 식과 같이 산출하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 추정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
,
여기서, R은 송신단에 의한 펄스 반복 전송된 횟수를 나타냄
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제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
상기 BPM 변조방식의 수신신호 및 상기 PPM 변조방식의 수신신호에 대하여, Qj 값을 큰 크기 순서대로 정렬시키는 SNR 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
상기 OOK 변조방식으로 R번 반복 전송되어 수신된 신호들에 대하여 의 평균값 을 계산한 후, 계산된 상기 가 보다 크면 큰 크기 순서대로 상기 값을 정렬하고 의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장하며, 상기 가 보다 작으면 작은 크기 순서대로 값을 정렬하고 의 값을 이와 대칭되는 순서로 저장하는 SNR 비교기를 더 포함하며,
여기서, 의 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 11항에 있어서, 상기 수신단은,
상기 Qj를 크기에 따라 정렬하는 SNR 비교기; 및
상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 14항에 있어서,
선택된 심벌 프레임의 수는 SEL(≤ R)로 정의되며,
상기 선택적 검출기는 상기 SEL이 1이면 Qj가 가장 큰 j번째 프레임 하나만 선택하여 신호 검출을 수행하고, 상기 SEL이 R이면 반복 전송되어 수신된 펄스의 평균 SNR이 가장 큰 SEL 개의 프레임을 선택하여 신호 검출을 수행하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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제 3항에 있어서,
상기 비동기식 변조방식으로 전송되는 신호는 다음의 식과 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 는 의 펄스폭을 갖는 UWB 펄스를 나타내며, 는 각 데이터 심벌을 위한 프레임 구간을 의미하고, 는 2PPM 변복조 방식의 데이터 심벌 에 따라 펄스의 위치를 결정하는 파라미터로써 로 설정되며, 이 값은 최대지연확산 (Maximum Delay Spread)보다 큰 값으로 설정됨
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제 16항에 있어서,
상기 수신단이 UWB 다중경로 채널로부터 수신한 신호는 다음의 식과 같은 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
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제 17항에 있어서,
추정된 신호의 Quality 값 Qj는 다음의 식으로 산출되는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템:
여기서, 이고, 이며, 적분 구간을 정의하는 는 이고, 는 적분 구간을 정의하는 값을 나타내며, R은 송신단으로부터 펄스 반복 전송된 횟수를 나타냄
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제 18항에 있어서, 상기 수신단은,
크기의 순서에 따라 Qj값을 정렬하고, R번 반복된 펄스에 대한 각각의 과 값을 의 순서에 따라 저장하는 SNR 비교기; 및
상기 SNR 비교기에 의해 정렬된 순서에 따라 선택된 j번째 프레임에서 심벌을 검출하는 선택적 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템
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데이터비트 생성기에서 생성된 R개의 동일한 비트들을 동기식 변조방식 또는 비동기식 변조방식으로 변조하여 반복적으로 전송하는 단계;
상기 전송단계에 의해 반복적으로 전송된 신호를 수신하여 SNR을 추정하는 단계;
상기 추정단계에 의해 추정된 신호의 Quality 값 Qj를 산출하고, 산출된 Qj를 크기에 따라 정렬하는 단계; 및
상기 정렬단계에 의해 정렬된 순서에 따라 j번째 프레임에서 심벌 검출을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기식 및 비동기식 임펄스 라디오 UWB 시스템의 펄스 반복 전송 기반의 선택적 검출방법
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