KR100198958B1 - 파일롯 채널을 이용한 주파수 호핑 시스템 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

파일롯 채널을 이용한 주파수 호핑 시스템

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

파일롯 채널을 통해 송신측에서 호핑시 사용한 의사잡음부호 시퀀스를 전송함으로써, 간단한 시스템 구성으로 장시간의 전파음영지역을 통과한 후에도 호핑신호를 바로 복조할 수 있도록 하고자 함.

3. 발명의 해결방법의 요지

송신측에서 파일롯(Pilot) 채널을 통하여 의사잡음발생기에서 발생된 의사잡음부호를 전송하고, 이와 동시에 동일한 의사잡음부호를 이용하여 트래픽 신호를 호핑하여 전송하며, 수신측에서는 두개의 수신기를 두어 하나의 수신기는 수신채널을 파일롯 채널에 고정시켜 송신측의 의사잡음발생기에서 발생시킨 의사잡음부호를 수신하고, 이를 이용하여 또 다른 수신 채널측의 주파수 합성기를 튜닝하여 호핑된 트래픽 채널 신호를 수신하도록 함.

4. 발명의 중요한 용도

이동통신 시스템에 이용됨.

Description

파일롯 채널을 이용한 주파수 호핑 시스템

본 발명은 파일롯(Pilot) 채널을 이용한 주파수 호핑(FH: Frequency Hopping) 시스템에 관한 것으로, 특히 송신측에서 사용한 의사잡음(PN: Pseudo Noise) 부호를 수신측은 파일롯 채널을 통해 수신하여 주파수 합성기를 튜닝(tuning)함으로써, 호핑된 트래픽 채널신호를 수신하는 주파수 호핑 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 주파수 호핑 시스템은 반송 주파수를 의사잡음발생기(PNG: Pseudo Noise Generator)에서 발생된 코드에 따라 변화하여 송신하고, 수신측에서는 의사잡음발생기에서 발생한 코드에 따라 국부주파수를 변화시킴으로써 송신측 반송파를 계속 추적하여 전송 데이타를 수신하는 대역 확산 통신 시스템의 한 종류이다.

이와 같은 종래의 주파수 호핑 시스템의 구성도를 도 1A 및 1B 에서 나타내었다.

종래의 주파수 호핑 시스템의 송신측과 수신측에서 각각 호핑에 사용된 의사잡음부호의 시퀀스는 동일하다고 가정한다. 먼저 종래의 주파수 호핑 시스템의 송신측의 동작을 살펴보면, 변조기(2)는 변조 신호원인 전송할 데이타(1)를 입력받아 변조를 수행한다.

주파수 합성기(4)는 의사잡음발생기(3)에서 발생된 확산부호(의사잡음부호)를 이용하여 반송파를 발생한다. 믹서(5)는 변조기(2)를 통해 변조된 전송신호와 주파수 합성기(4)를 통해 발생된 반송파를 혼합하여(mixing) 대역통과필터(6)로 출력한다.

대역통과필터(6)는 믹서(5)를 통해 혼합된 신호를 필터링하여 안테나를 통해 수신측으로 송신한다.

수신측의 무선수신기(7)는 안테나를 통해 송신측에서 송신된 무선신호를 수신하여 두개의 신호로 분할하고, 상관기(8)는 송신측에서 사용한 의사잡음부호 시퀀스의 현재 위상을 측정하여 수신측의 의사잡음발생기(9)를 제어한다.

주파수 합성기(10)는 수신측의 의사잡음발생기(9)로부터 송신측에서 사용한 확산부호와 동일한 신호를 입력받아 반송파를 발생하고, 믹서(11)는 무선수신기(7)로부터 입력된 송신신호와 주파수 합성기(10)로부터 입력된 반송파를 혼합한다.

복조기(12)는 믹서(11)를 통해 혼합된 신호를 복조하고, 데이타 검출기(13)는 복조된 신호로부터 원래의 데이타를 검출한다.

상기와 같은 종래의 주파수 호핑 시스템에서는 수신한 호핑신호에 대하여 수신측의 의사잡음 시퀀스를 일치시키는 상관 과정이 필요하며, 또한 상관값이 어느 정도 이상이 되도록 계속 추적하는 기능이 필요하기 때문에 이동 단말기가 음영지역을 지나면서 송신측의 의사잡음부호의 위상을 손실하였을 경우에는 이를 복원하기 위한 시간이 필연적으로 소요되거나, 호가 중단되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 종래의 구성과 달리 송신측에서 파일롯(Pilot) 채널을 통하여 의사잡음발생기에서 발생된 의사잡음부호를 전송하고, 이와 동시에 동일한 의사잡음부호를 이용하여 트래픽 신호를 호핑하여 전송하며, 수신측에서는 두개의 수신기를 두어 하나의 수신기는 수신채널을 파일롯 채널에 고정시켜 송신측의 의사잡음발생기에서 발생시킨 의사잡음부호를 수신하고, 이를 이용하여 또 다른 수신 채널측의 주파수 합성기를 튜닝하여 호핑된 트래픽 채널 신호를 수신하도록 함으로써, 종래의 문제점을 해결하여 장시간의 전파음영지역을 통과한 후에도 호핑신호를 바로 복조할 수 있는 주파수 호핑 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1A 및 1B 는 종래의 주파수 호핑 시스템의 구성도,

도 2A 및 2B 는 본 발명에 따른 주파수 호핑 시스템의 구성도,

도 3 내지 도 11 은 본 발명에 따른 각부에서의 동작 파형도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21,24 : 변조기

22 : 호핑 합성기

23,31 : 믹서(Mixer)

25,26 : 대역통과필터

27 : 결합기

28 : 무선 수신부

29,32 : 복조기

30 : 주파수 합성기

33 : 데이타 복원기

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 의사잡음발생기로부터 발생된 의사잡음부호 시퀀스에 따라 반송 주파수를 발생하여 변조된 전송 신호와 혼합하여 안테나를 통해 송신하는 송신장치와, 상기 송신장치로부터 송신된 신호를 복호하는 수신장치를 구비한 주파수 호핑 시스템에 있어서, 상기 송신장치는, 전송할 데이타를 변조하는 제1 변조수단; 상기 의사잡음발생기로부터 의사잡음부호 시퀀스를 수신하여 호핑을 위한 반송 주파수를 발생하는 주파수 호핑합성수단; 상기 제1 변조수단에 의해 변조된 전송 신호와 상기 주파수 호핑 합성수단에 의해 발생된 반송 주파수를 혼합(mixing)하는 수단; 상기 의사잡음발생기로 수신되는 호핑을 위해 사용된 동일한 의사잡음부호 시퀀스를 변조하여 파일롯 채널을 통해 전송하는 제2 변조수단; 상기 혼합수단의 출력을 임의의 대역으로 필터링하는 제1 대역통과필터링수단; 상기 제2 변조수단의 출력을 임의의 대역으로 필터링하는 제2 대역통과 필터링수단; 및 상기 제1 및 제2 필터링수단의 출력을 가산하여 파일롯 채널과 호핑 채널 신호를 안테나를 통해 전송하는 결합수단을 포함하며, 상기 수신장치는, 안테나를 통해 수신되는 송신측의 전송신호를 두개의 신호로 분할하는 무선수신수단; 상기 무선수신수단으로부터 파일롯 채널을 통해 수신되는 호핑시 사용된 의사잡음부호 시퀀스의 변조신호를 입력받아 복조하는 제1 복조수단; 상기 제1 복조수단으로부터 입력되는 의사잡음부호 시퀀스에 따라 호핑 국부주파수를 발생하는 주파수 합성수단; 상기 무선수신수단으로부터 입력되는 호핑변조신호와 상기 주파수 합성수단으로부터 입력되는 호핑 국부주파수를 혼합(mixing)하여 역확산을 수행하는 혼합수단; 및 상기 혼합수단으로부터 역확산의 수행 결과 발생된 중간 주파수를 입력받아 복조하는 제2 복조수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명에서 제시하는 파일롯 채널을 이용한 주파수 호핑 시스템의 동작을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

송신측에서는 두개의 물리적인 송신채널을 구비하고, 하나의 채널에는 항상 현재의 의사잡음부호 시퀀스를 전송한다. 이를 파일롯 채널이라고 부른다. 그리고, 또 하나의 채널에는 현재 의사잡음부호 시퀀스에 따른 반송파를 설정하여 트래픽 신호를 호핑하여 전송시킨다. 이 두개의 신호는 각각 결합기(Combiner)를 통해 더해져서 안테나를 통해 송신된다.

수신측에서는 두개의 복조기를 구비하며, 하나의 복조기는 송신측의 의사잡음발생기에서 발생되는 호핑 시퀀스 즉, 의사잡음부호 시퀀스를 수신하기 위한 고정된 채널이다. 이를 통해 수신된 의사잡음부호 시퀀스를 이용하여 트래픽 채널 수신부의 주파수 합성기를 제어하고, 이 과정을 통해 역확산(상관작용)에 해당하는 동작을 수행하게 된다. 역확산된 신호는 호핑이 제거되므로 일정한 중간주파수를 갖게 되고, 이를 복조하면 호핑된 트래픽 신호를 복조할 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 11 을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 주파수 호핑 시스템의 블럭 구성도로서, 도면에서 '21,24'는 변조기, '22'는 호핑 합성기, '23,31'은 믹서(Mixer), '25,26'은 대역통과필터, '27'은 결합기, '28'은 무선 수신부, '29,32'는 복조기, '30'은 주파수 합성기, '33'은 데이타 복원기를 각각 나타낸다.

본 발명의 일실시예에서는 변조방식으로 가우스의 여과최소 편이(GMSK: Gaussian filtered Minimum Shift Keying) 변조방식을 사용하였으며, 수신방식은 싱글컨버젼(single conversion) 방식의 직교검파방식을 예로 들었다. 또한 호핑 주파수의 갯수는 편의상 4개로 구성하였다.

먼저, 송신측에서는 두개의 변조기(21,24)와 하나의 주파수 호핑합성기(22)를 포함한다. 전송할 데이타는 제1 변조기(21)에서 가우스의 여과최소 편이 변조방식으로 변조되어 랜덤 데이타를 발생한다.

주파수 호핑합성기(22)는 의사잡음발생기(도면에는 도시되지 않음)로부터 의사잡음(PN) 부호를 수신하여 호핑을 위한 반송 주파수를 발생한다. 믹서(23)는 제1 변조기(21)에 의해 변조된 전송 신호와 호핑 합성기(22)에서 발생된 반송 주파수를 혼합(mixing)하여 대역통과필터(25)로 출력한다.

또한, 제2 변조기(24)는 호핑을 위해 사용된 동일한 의사잡음부호 시퀀스를 의사잡음발생기로부터 수신하여 가우스의 여과최소 편이 변조방식으로 변조하여 파일롯 채널을 형성하고, 변조된 신호를 대역통과필터(26)로 출력한다.

대역통과필터(25)는 믹서(23)로부터 입력되는 전송 데이타에 대한 변조호핑신호를 필터링하여 결합기(27)로 출력하고, 대역통과필터(26)는 제2 변조기(24)로부터 입력되는 변조신호를 필터링하여 결합기(27)로 출력한다.

결합기(Combiner)(27)는 대역통과필터(26)로부터 입력되는 필터링된 변조신호와 대역통과필터(25)로부터 입력되는 필터링된 전송 데이타에 대한 변조호핑신호를 가산하여 안테나를 통해 전송한다.

수신측은 두개의 복조기와 하나의 주파수합성기를 포함한다. 무선수신기(28)는 안테나를 통해 수신되는 송신측의 전송신호를 두개의 신호로 분할하여 제1 복조기(29)와 믹서(21)로 출력한다.

제1 복조기(29)는 무선수신기(28)로부터 파일롯 채널을 통해 수신되는 호핑시 사용된 의사잡음부호 시퀀스의 변조신호를 복조하여 호핑에 사용한 의사잡음부호 시퀀스를 얻는다. 이 의사잡음부호 시퀀스는 주파수 합성기(30)에 인가되며, 주파수 합성기(30)는 제1 복조기(29)로부터 입력된 의사잡음부호 시퀀스를 이용하여 호핑 국부주파수를 발생시킨다.

믹서(31)는 무선수신기(28)로부터 입력되는 호핑변조신호와 주파수 합성기(30)로부터 입력되는 호핑 국부주파수를 혼합(mixing)하여 역확산을 수행하게 된다. 이 역확산된 호핑 변조신호는 이제 하나의 고정된 중간 주파수로 나타나게 되며, 이를 직교 검파기인 제2 복조기(32)를 통해 복조하면 원래의 변조 데이타를 얻게 된다. 그리고, 데이타 복원기(33)는 복조된 원래의 변조 데이타를 전송 데이타 주기마다 샘플링하여 데이타를 복원한다.

도 3 은 호핑채널을 통해 전송할 데이타를 나타내며, 도 4 는 파일롯 채널을 통해 전송할 의사잡음 호핑 시퀀스로 제2 변조기(24)에서 GMSK 변조를 위해 가우시안 대역제한 필터를 거친 파형을 나타내었다.

도 5 는 의사잡음 호핑 시퀀스를 이용하여 주파수 호핑 합성기(22)를 튜닝하기 위한 제어전압을 나타내었다. 여기서 호핑 주파수의 갯수를 4개로 설정하였으므로 4개의 스텝값을 가짐을 볼수 있다.

도 6 은 수신측의 안테나에 인가되는 스펙트럼을 나타낸 것인데, 여기서 4개의 호핑 채널과 하나의 파일롯 채널로 구성됨을 볼 수 있다.

도 7 은 파일롯 채널을 통해 수신한 의사잡음 호핑 시퀀스를 나타낸 것이다. 이 파형에 나타난 데이타와 도 4 에 나타낸 데이타가 동일함을 볼 수 있다.

도 8 은 파일롯 채널을 통해 수신한 의사잡음 호핑 시퀀스를 이용하여 수신측 주파수 합성기(30)를 동작시켰을 때 나타나는 출력 스펙트럼을 나타낸 것이다. 이 주파수 성분을 국부주파수로 사용하여 수신한 호핑 채널과 믹서(31)를 통해 혼합하면 도 9 에 나타낸 바와 같이 호핑채널에 대한 역확산이 수행되어 하나의 고정된 중간 주파수로 나타난다.

도 10 은 중간 주파수를 직교 검파기인 제2 복조기(32)에 인가하여 얻어진 복조출력 신호를 나타낸다. 이 복조신호에 대하여 데이타 전송 주기마다 샘플링하여 데이타를 복원하면, 도 11 에 나타낸 바와 같은 데이타를 얻게된다. 이를 도 3 에 보인 송신측 전송 데이타와 비교하면 두 개의 데이타 열이 일치함을 볼 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 송신측에서는 변조 호핑신호와 동시에 고정된 파일롯 채널을 이용하여 항상 현재 상태의 의사잡음부호 시퀀스를 전송하고, 수신측에서는 단지 파일롯 채널만을 수신하면 현재 상태의 변조 호핑신호를 수신할 수 있도록 함으로써, 수신측에서는 상관기 혹은 호핑 신호를 추적하기 위한 별도의 구성 및 동작이 요구되지 않아 주파수 호핑 시스템의 구성이 간단하고, 또한 페이딩이나 섀도우잉등 무선통신의 채널환경에 따른 영향 측면에서도 파일롯 채널과 호핑채널이 동일한 환경에서 동작되므로 보다 신뢰성 있는 통신이 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 의사잡음발생기로부터 발생된 의사잡음부호 시퀀스에 따라 반송 주파수를 발생하여 변조된 전송 신호와 혼합하여 안테나를 통해 송신하는 송신장치와, 상기 송신장치로부터 송신된 신호를 복호하는 수신장치를 구비한 주파수 호핑 시스템에 있어서,

   상기 송신장치는,

   전송할 데이타를 변조하는 제1 변조수단;

   상기 의사잡음발생기로부터 의사잡음부호 시퀀스를 수신하여 호핑을 위한 반송 주파수를 발생하는 주파수 호핑합성수단;

   상기 제1 변조수단에 의해 변조된 전송 신호와 상기 주파수 호핑 합성수단에 의해 발생된 반송 주파수를 혼합(mixing)하는 수단;

   상기 의사잡음발생기로부터 수신되는 상기 호핑을 위해 사용된 동일한 의사잡음부호 시퀀스를 변조하여 파일롯 채널을 통해 전송하는 제2 변조수단;

   상기 혼합수단의 출력을 임의의 대역으로 필터링하는 제1 대역통과필터링수단;

   상기 제2 변조수단의 출력을 임의의 대역으로 필터링하는 제2 대역통과 필터링수단; 및

   상기 제1 및 제2 대역통과필터링수단의 출력을 가산하여 파일롯 채널과 호핑 채널신호를 안테나를 통해 전송하는 결합수단을 포함하며,

   상기 수신장치는,

   안테나를 통해 수신되는 송신측의 전송신호를 두개의 신호로 분할하는 무선수신수단;

   상기 무선수신수단으로부터 파일롯 채널을 통해 수신되는 호핑시 사용된 의사잡음부호 시퀀스의 변조신호를 입력받아 복조하는 제1 복조수단;

   상기 제1 복조수단으로부터 입력되는 의사잡음부호 시퀀스에 따라 호핑 국부주파수를 발생하는 주파수 합성수단;

   상기 무선수신수단으로부터 입력되는 호핑변조신호와 상기 주파수 합성수단으로부터 입력되는 호핑 국부주파수를 혼합(mixing)하여 역확산을 수행하는 혼합수단; 및

   상기 혼합수단으로부터 역확산의 수행 결과 발생된 중간 주파수를 입력받아 복조하는 제2 복조수단을 포함한 것을 특징으로 하는 주파수 호핑 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 변조수단은,

   가우스의 여과최소 편이(GMSK: Gaussian filtered Minimum Shift Keying) 변조방식을 이용하여 변조를 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 호핑 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 복조수단은,

   싱글컨버젼(single conversion) 방식의 직교검파방식을 이용하여 복조를 수행하는 것을 특징으로 하는 주파수 호핑 시스템.