KR100636828B1 - Apparatus of hopping sequence generation for frequency hopping multi-channel communication system - Google Patents

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Abstract

An apparatus of hopping sequence generation for frequency hopping multi-channel communication system is provided to avoid an intentional interference signal efficiently, to protect a transmission path and to minimize the deterioration of communication quality by not generating the collision phenomena between the channels. An apparatus of hopping sequence generation for frequency hopping multi-channel communication system comprises a random sequence generator(1), a binary/decimal converter(2), a mapping unit(3) and a modular operating unit(4). The random sequence generator(1) generates a random sequence for a hopping frequency. The binary/decimal converter(2) converts the binary random sequence to the decimal number. The mapping unit(3) adjusts the occupation frequency of the respective frequency slots when assigning the output of the binary/decimal converter(2) to one of the frequency slots. The modular operating unit(4) receives the reference hopping pattern outputted from the mapping unit(3) and generates hopping frequency sequence in which the collision is not generated, by using a channel index.

Description

주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치{APPARATUS OF HOPPING SEQUENCE GENERATION FOR FREQUENCY HOPPING MULTI-CHANNEL COMMUNICATION SYSTEM}Hopping signal generator for frequency hopping multi-channel communication system {APPARATUS OF HOPPING SEQUENCE GENERATION FOR FREQUENCY HOPPING MULTI-CHANNEL COMMUNICATION SYSTEM}

도 1은 본 발명에 의한 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치의 블록도.1 is a block diagram of a hopping signal generating apparatus for a frequency hopping multi-channel communication system according to the present invention.

도 2는 도 1에서 맵핑부의 동작 신호 흐름도.2 is a flowchart illustrating an operation signal of the mapping unit in FIG. 1;

도 3은 맵핑부의 동작에 대한 예시도.3 is an exemplary view of the operation of the mapping unit.

도 4는 모듈러 연산부의 동작에 대한 예시도. 4 is an exemplary view of the operation of the modular operation unit.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*** *** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

1 : 랜덤 시퀀스 생성부 2 : 이진수/십진수 변환부1: random sequence generator 2: binary / decimal converter

3 : 맵핑부 4 : 모듈러 연산부3: Mapping unit 4: Modular operation unit

본 발명은 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호를 생성하는 기술에 관한 것으로, 특히 주파수 도약 슬롯의 점유 빈도를 균등하게 유지하면서 직교성이 보장되는 다수의 도약 주파수 시퀀스를 생성하는데 적당하도록 한 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for generating a hopping signal for a frequency hopping multichannel communication system, in particular a frequency hopping that is suitable for generating a plurality of hopping frequency sequences that guarantee orthogonality while maintaining the frequency of occupancy of the frequency hopping slots evenly. An apparatus for generating a hopping signal for a multichannel communication system.

주파수 도약이란 전송 신호의 중심 주파수를 의사 랜덤 코드에 따라 변경시키는 방식으로 도약 대역폭이 넓을수록 대역확산에 따른 처리 이득이 커진다. 주파수 도약 시스템은 직접 확산 방식에 비해 광대역 확산이 용이한 장점이 있다. Frequency hopping is a method of changing the center frequency of a transmission signal according to a pseudo random code. The wider the hopping bandwidth, the greater the processing gain due to spreading. The frequency hopping system has the advantage that broadband spreading is easier than direct spreading.

그런데, 종래 기술에 의한 도약 주파수 시퀀스를 다중 채널 시스템에 그대로 적용할 경우, 동시에 사용되는 채널 수가 많을수록 채널 간에 충돌 빈도가 높아져서 통화품질이 급격히 열화되고 각 주파수의 점유 빈도가 균일하지 않게 되는 문제점이 발생되었다.However, when the conventional frequency hopping frequency sequence is applied to a multi-channel system as it is, the number of channels used simultaneously increases the frequency of collisions between channels, leading to a sharp deterioration in call quality and an uneven frequency of each frequency. It became.

따라서, 본 발명의 목적은 주파수 도약 슬롯의 점유 빈도를 균등하게 유지하면서 직교성이 보장되는 다수의 도약 주파수 시퀀스를 생성하는 장치를 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus for generating a plurality of hopping frequency sequences in which orthogonality is guaranteed while maintaining the frequency of occupancy of the frequency hopping slots evenly.

본 발명에 의한 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치는, 랜덤 시퀀스를 생성하는 랜덤 시퀀스 생성부 및 이의 이진수 시퀀스를 십진수 시퀀스로 변환하는 변환장치와; 각 주파수 슬롯의 점유 빈도를 균일하게 조정하는 맵핑장치와; 각 채널의 직교성 획득을 위해 채널 인덱스를 이용하여 여러 개의 도약 주파수 시퀀스를 생성하는 모듈러 연산장치로 구성한 것을 특징으로 한다.An apparatus for generating a hopping signal for a frequency hopping multi-channel communication system according to the present invention includes a random sequence generator for generating a random sequence and a converter for converting a binary sequence thereof into a decimal sequence; A mapping device for uniformly adjusting the occupancy frequency of each frequency slot; In order to obtain orthogonality of each channel, a modular arithmetic unit for generating a plurality of hopping frequency sequences using a channel index is characterized.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 의한 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치의 일실시 구현예를 보인 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 도약 주파수를 위한 랜덤 시퀀스를 생성하는 랜덤 시퀀스 생성부(1)와; 상기 랜덤 시퀀스 생성부(1)에서 발생되는 이진수의 시퀀스를 십진수로 변환하는 이진수/십진수 변환부(2)와; 상기 이진수/십진수 변환부(2)의 출력을 주파수 슬롯 중의 어느 하나에 할당할 때 각 주파수 슬롯의 점유 빈도를 균일하게 조정하는 맵핑부(3)와; 상기 맵핑부(3)에서 출력되는 기준 도약 패턴을 입력받고, 채널 인덱스를 이용하여 충돌이 발생하지 않는 여러 개의 도약 주파수 시퀀스를 생성하는 모듈러 연산부(4)를 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.1 is a block diagram showing an embodiment of a hopping signal generation device for a frequency hopping multi-channel communication system according to the present invention. As shown therein, a random sequence generator 1 for generating a random sequence for hopping frequency 1 )Wow; A binary / decimal converter (2) for converting a binary sequence generated by the random sequence generator (1) into a decimal number; A mapping unit (3) for uniformly adjusting the occupancy frequency of each frequency slot when allocating the output of the binary / decimal converter (2) to any one of the frequency slots; The present invention is configured to include a modular calculation unit 4 for receiving a reference hop pattern output from the mapping unit 3 and generating a plurality of hopping frequency sequences in which collision does not occur using a channel index. When described in detail with reference to Figures 2 to 4 attached to the operation of.

본 발명에 의한 도약 신호 생성 장치가 적용되는 단말은 다중 채널망에 접속하는 시점에서 망 중심국에게 도약 주파수 시퀀스 생성을 위한 정보(예: 랜덤 시퀀스 생성 정보, 할당된 주파수 슬롯 수, 레지스터 인덱스, 채널 인덱스 등)를 요청한다. 이에 대하여 해당 망 중심국은 각 단말이 망에 접속하는 시점의 도약 주파수 시퀀스 생성 정보를 단말에게 제공한다. The terminal to which the hopping signal generating apparatus according to the present invention is applied, information for generating a hopping frequency sequence to a network central station at the time of accessing a multi-channel network (for example, random sequence generation information, the number of allocated frequency slots, a register index, and a channel index) Etc.). In this regard, the network center station provides the terminal with hopping frequency sequence generation information at the time when each terminal accesses the network.

따라서, 상기 각 단말은 상기와 같은 과정을 통해 상기 망 중심국으로부터 도약 주파수 시퀀스 생성을 위한 정보를 제공받아 운용하고, 모든 단말은 하나의 기준 동기에 맞춰서 주파수 도약 시퀀스를 생성한다.Accordingly, each terminal receives and operates information for generating a hopping frequency sequence from the network central station through the above process, and all terminals generate a frequency hopping sequence in accordance with one reference synchronization.

랜덤 시퀀스 생성부(1)는 이진 랜덤 시퀀스를 생성하는데, 그 이진 랜덤 시퀀스는 이진수/십진수 변환부(2)를 통해 십진수로 변환된다.The random sequence generator 1 generates a binary random sequence, which is converted into a decimal number through the binary / decimal converter 2.

상기 이진수/십진수 변환부(2)의 출력값은 맵핑부(3)에 의해 주파수 슬롯 중의 어느 하나에 할당된다. n 비트로 구성된 이진 시퀀스는 십진수 0∼(2n-1)에 해당된다. 만약, (2n-1)과 총 주파수 슬롯 수가 동일할 경우에는 십진수 값에 해당되는 주파수 슬롯으로 할당하면 된다. 그러나, (2n-1)과 총 주파수 슬롯 수가 다를 경우에는 총 주파수 슬롯 수를 초과하는 십진수 값을 주파수 슬롯으로 맵핑하는 과정이 필요하다.The output value of the binary / decimal converter 2 is assigned to one of the frequency slots by the mapping unit 3. A binary sequence consisting of n bits corresponds to decimal 0 through (2 n -1). If (2 n -1) is equal to the total number of frequency slots, it is allocated to the frequency slot corresponding to the decimal value. However, when (2 n -1) is different from the total number of frequency slots, a process of mapping a decimal value exceeding the total number of frequency slots into frequency slots is necessary.

예를 들어, 100개의 주파수 도약 슬롯(0번∼99번)에서 주파수 도약을 하는 시스템이 있을 경우, 7비트 이진 시퀀스를 생성하는 주파수 도약 시퀀스 생성 장치를 적용하여 이진수/십진수 변환부(2)에서 0∼127이 출력된다. 그런데, 실제로는 100개의 주파수 도약 슬롯만 존재하므로, 100 이상의 십진수가 나올 경우에 이를 0번∼99번의 주파수 도약 슬롯으로 맵핑을 하여야 한다. 이를 위한 간단한 방법 중 하나는 "(이진수/십진수 변환부의 출력값) modulo (총 주파수 슬롯 수)" 연산을 통해 주파수 슬롯을 할당하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 일부 주파수 슬롯의 점유 빈도가 높아져서 균등성이 나빠지는 문제점이 발생한다. 이와 같은 주파수 슬롯 할당방법의 경우, 100∼127번은 0번∼27번의 주파수 슬롯으로 할당되기 때문에 0번∼27번 주파수 슬롯이 28번∼127번 주파수 슬롯보다 점유 빈도가 더 높아져서 균등성이 나빠진다.For example, if there is a system for frequency hopping in 100 frequency hopping slots (0 to 99), the binary / decimal converter 2 applies a frequency hopping sequence generator that generates a 7-bit binary sequence. 0 to 127 are output. However, since there are actually only 100 frequency hopping slots, when a decimal number of 100 or more comes out, it must be mapped to 0 to 99 frequency hopping slots. One simple way to do this is to allocate frequency slots using the "(binary / decimal output) modulo (total number of frequency slots)" operation. However, this method suffers from the problem that the frequency of occupancy of some frequency slots increases, resulting in poor uniformity. In the frequency slot allocation method as described above, since the numbers 100 through 127 are allocated to the frequency slots 0 through 27, the frequency slots 0 through 27 have a higher frequency of occupancy than the frequency slots 28 through 127, resulting in poor uniformity.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 맵핑부(3)를 이용한 주파수 슬롯 할당 방식을 적용하였으며, 도 2는 그 맵핑부(3)의 동작 신호 흐름도이다.In order to solve this problem, in the present invention, the frequency slot allocation method using the mapping unit 3 is applied, and FIG. 2 is an operation signal flowchart of the mapping unit 3.

우선, 상기 이진수/십진수 변환부(2)의 출력값을 할당된 주파수 슬롯 수와 비교하여 그 이진수/십진수 변환부(2)의 출력값이 할당된 주파수 슬롯 수 미만인 것으로 판명되면 그 출력값을 그대로 출력한다. 하지만, 상기 비교 결과 상기 이진수/십진수 변환부(2)의 출력값이 할당된 주파수 슬롯 수 이상인 것으로 판명되면 그 출력값을 맵핑부(3) 내의 레지스터에 저장된 값으로 맵핑시켜 출력한 후 레지스터 인덱스는 "(레지스터 인덱스 + 1) mod (할당된 주파수 슬롯 수)" 연산에 따라 그 값을 변경한다.First, the output value of the binary / decimal converter 2 is compared with the assigned number of frequency slots, and if the output value of the binary / decimal converter 2 is found to be less than the assigned number of frequency slots, the output value is output as it is. However, if the comparison result shows that the output value of the binary / decimal conversion part 2 is equal to or greater than the allocated frequency slot number, the output value is mapped to the value stored in the register in the mapping part 3, and the register index is "( Register index + 1) mod (number of assigned frequency slots) "operation to change its value.

상기 맵핑부(3)의 맵핑예를 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다. A mapping example of the mapping unit 3 will now be described with reference to FIG. 3.

할당된 주파수 슬롯의 수가 3개(0∼2)인 상태에서 이진수/십진수 변환부(2)에서 0∼3 사이의 값이 출력된다고 가정한다. 이와 같은 경우, 상기 맵핑부(3) 내에는 0,1,2가 저장된 세 개의 레지스터가 존재한다. 이진수/십진수 변환부(2)의 출력값이 3 이상일 때마다 레지스터 인덱스에 해당되는 레지스터에 저장된 값으로 맵핑된다. 상기 레지스터 인덱스는 0,1,2가 순환되면서 출력되도록 모듈로(modulo) 연산이 수행된다. 다중 채널망에 최초에 접속하는 시점에서는 단말은 망 중심국으로부터 받은 레지스터 인덱스에 따라 동작하고 그 후로는 단말 스스로 modulo 연산을 통해 레지스터 인덱스를 갱신하여 사용한다.It is assumed that a value between 0 and 3 is output from the binary / decimal converting unit 2 while the number of allocated frequency slots is three (0 to 2). In this case, there are three registers in which 0, 1, and 2 are stored in the mapping unit 3. Whenever the output value of the binary / decimal converter 2 is 3 or more, it is mapped to the value stored in the register corresponding to the register index. The modulo operation is performed such that the register index is outputted while 0, 1, and 2 are cycled. At the time of first access to the multi-channel network, the terminal operates according to the register index received from the network central station. After that, the terminal updates the register index by modulo operation.

한편, 균등성이 유지되도록하기 위하여 상기와 같은 맵핑과정이 수행된 후 모듈러 연산부(4)를 통해 채널별로 직교성을 부여한다. 상기 모듈러 연산부(4)에서는 "(맵핑부 출력값 + 채널 인덱스) modulo (총 주파수 슬롯 수)"의 연산 결과가 최종 도약 주파수 슬롯이다.On the other hand, in order to maintain uniformity, after performing the mapping process as described above, the orthogonality is given for each channel through the modular operator 4. In the modular calculation section 4, the calculation result of "(mapping section output value + channel index) modulo (total frequency slot number)" is the final hopping frequency slot.

단말은 망 중심국으로부터 전송받은 채널 인덱스를 사용한다. 예를 들어, 단말 A와 단말 B가 통신시 단말 A에서 송신채널 인덱스로 c, 수신채널 인덱스로 d를 사용한다면 단말 B에서는 송신채널 인덱스로 d, 수신채널 인덱스로 c를 사용한다. 또한, 단말 A와 단말 B가 통신을 하고 있는 도중에는 다른 단말들은 c와 d를 사용하지 않아야 채널 간 충돌이 발행되지 않는다. 상기 c와 d는 최대 주파수 슬롯 번호 이하의 서로 다른 값이다. 결국, 상기 모듈러 연산부(4)는 상기 맵핑부(3)에서 출력되는 기준 도약 패턴에 채널 인덱스를 이용하여 새로운 도약 패턴을 생성한다.The terminal uses the channel index received from the network center station. For example, if terminal A and terminal B use c as a transmission channel index and d as a reception channel index in communication, terminal B uses d as a transmission channel index and c as a reception channel index. In addition, during the communication between the terminal A and the terminal B, other terminals should not use c and d so that a collision between channels is not issued. C and d are different values below the maximum frequency slot number. As a result, the modular operator 4 generates a new jump pattern by using a channel index to the reference jump pattern output from the mapping unit 3.

상기 모듈러 연산부(4)의 작용을 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. The operation of the modular operation unit 4 will be described with reference to FIG. 4 as follows.

상기 맵핑부(3)에서 0∼9 사이의 값이 출력될 경우, 두 개의 서로 다른 주파수 도약 시퀀스를 생성하기 위해서 제1단말과 제2단말에 각각 5와 3의 채널 인덱스를 할당했다고 가정한다. When a value between 0 and 9 is output from the mapping unit 3, it is assumed that channel indexes of 5 and 3 are allocated to the first terminal and the second terminal, respectively, in order to generate two different frequency hopping sequences.

상기 각 단말에 할당되는 채널 인덱스는 할당된 주파수 슬롯 수 미만의 값이고 망 중심국은 각 단말마다 서로 다른 채널 인덱스를 할당한다. 도 4에서 확인할 수 있듯이 서로 다른 채널 인덱스를 이용하여 모듈로 연산을 했을 경우, 출력되는 두 개의 주파수 도약 시퀀스 사이에서는 충돌이 발생하지 않는다.The channel index allocated to each terminal is less than the number of allocated frequency slots, and the network center station allocates a different channel index to each terminal. As shown in FIG. 4, when a modulo operation is performed using different channel indices, a collision does not occur between two output frequency hopping sequences.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 주파수 도약 슬롯의 점유 빈도를 균등하게 유지하면서 직교성이 보장되는 다수의 도약 주파수 시퀀스를 생성하도록 함으로써, 의도적인 간섭신호를 효율적으로 피할 수 있고, 채널간에 충돌 현상이 발생되지 않으므로 전송로를 보호할 수 있고 통신 품질이 열화되는 것을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention allows to generate a plurality of hopping frequency sequences with orthogonality while maintaining the occupancy frequency of the frequency hopping slots uniformly, thereby effectively avoiding intentional interference signals and preventing collision between channels. Since it does not occur, it is possible to protect the transmission path and minimize the deterioration of the communication quality.

또한, 주파수 슬롯 간의 점유 빈도가 균일하기 때문에 주파수 대역의 이용 효율이 개선되는 효과가 있다.In addition, since the occupancy frequency between frequency slots is uniform, there is an effect of improving the use efficiency of the frequency band.

Claims (4)

다중 채널용 도약 주파수 시퀀스 장치에 있어서,In the hopping frequency sequence device for multi-channel, 도약 주파수를 위한 랜덤 시퀀스를 생성하는 랜덤 시퀀스 생성부와;A random sequence generator for generating a random sequence for the hopping frequency; 상기 이진수 랜덤 시퀀스를 십진수로 변환하는 이진수/십진수 변환부와;A binary / decimal converter for converting the binary random sequence into a decimal number; 상기 이진수/십진수 변환부의 출력을 주파수 슬롯 중의 어느 하나에 할당할 때 각 주파수 슬롯의 점유 빈도를 균일하게 조정하는 맵핑부와; A mapping unit for uniformly adjusting the occupancy frequency of each frequency slot when allocating the output of the binary / decimal converter to any one of the frequency slots; 상기 맵핑부에서 출력되는 기준 도약 패턴을 입력받고, 채널 인덱스를 이용하여 충돌이 발생하지 않는 여러 개의 도약 주파수 시퀀스를 생성하는 모듈러 연산부로 구성한 것을 특징으로 하는 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치.Generate a hopping signal for a frequency hopping multi-channel communication system, comprising a modular operation unit receiving a reference hopping pattern output from the mapping unit and generating a plurality of hopping frequency sequences in which collision does not occur using a channel index. Device. 제1항에 있어서, 맵핑부는 상기 이진수/십진수 변환부의 출력값이 할당된 주파수 슬롯 수 이상으로 판명될 때, 상기 출력값을 내부의 레지스터에 저장된 값으로 맵핑시켜 출력한 후 레지스터 인덱스는 "(레지스터 인덱스 + 1) mod (할당된 주파수 슬롯 수)" 연산에 따라 그 값을 변경하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치.The register index of claim 1, wherein when the output value of the binary / decimal converter is determined to be equal to or greater than the allocated frequency slot number, the mapping unit maps the output value to a value stored in an internal register, and then registers the register index as “(register index + 1) A hopping signal generation device for a frequency hopping multichannel communication system, characterized in that it is configured to change its value according to a mod (number of assigned frequency slots) operation. 제1항에 있어서, 모듈러 연산부는 상기 맵핑부 출력의 기준도약 신호와 각 단말에 서로 다르게 할당된 채널 인덱스를 이용하여 "(맵핑부 출력값 + 채널 인덱 스) modulo (총 주파수 슬롯 수)"의 연산을 수행하고, 그 연산 결과에 해당하는 주파수 슬롯 번호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치.The method of claim 1, wherein the modular operator calculates "(mapping unit output value + channel index) modulo (total number of frequency slots)" using a reference jump signal of the output of the mapping unit and a channel index allocated to each terminal differently. And a frequency slot number corresponding to a result of the operation, and generating a hopping signal for a frequency hopping multi-channel communication system. 제1항에 있어서, 상기 도약 신호 생성 장치가 적용되는 각 단말은 망 중심국으로부터 해당 단말이 망에 접속하는 시점의 랜덤 시퀀스 생성 정보, 할당된 주파수 슬롯 수, 채널 및 레지스터 인덱스를 제공받아 운용하고, 모든 단말은 하나의 기준 동기에 맞추어 주파수 도약 시퀀스를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 주파수 도약 다중채널 통신시스템을 위한 도약 신호 생성 장치.The terminal of claim 1, wherein the terminal to which the hopping signal generating apparatus is applied, receives and operates random sequence generation information, an allocated frequency slot number, a channel, and a register index from a network central station when the terminal accesses the network. 2. A hopping signal generation device for a frequency hopping multichannel communication system, wherein all terminals are configured to generate a frequency hopping sequence in accordance with one reference synchronization.
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KR100999902B1 (en) 2008-08-21 2010-12-09 국방과학연구소 The Frequency Hopping Communication System

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