KR101047927B1 - Method and apparatus for estimating arrival time difference and arrival frequency difference - Google Patents

Method and apparatus for estimating arrival time difference and arrival frequency difference Download PDF

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Abstract

도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 기술이 개시된다. 개시된 기술 중 일실시예에 따른 방법은, 제1 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 제1 복제 신호의 제1 샘플 열 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출하는 단계; 및 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는다.Techniques for estimating arrival time differences and arrival frequency differences are disclosed. A method according to one of the disclosed techniques applies a cross-ambiguity function having a first window time length to a first sample column of a first replica signal and a first sample column of a second replica signal to detect a time difference of arrival. step; And applying a cross-ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to the second sample stream of the first replicated signal and the second sample stream of the second replicated signal to detect an arrival frequency difference. Steps. Here, the first sample string of the first and second replicated signals has a first time interval between samples, and the second sample string of the first and second replicated signals has a second length longer than the first sample time interval. There is a time interval between samples.

Description

도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법 및 장치 {method and apparatus for estimating time difference of arrival and frequency difference of arrival}Method and apparatus for estimating arrival time difference and arrival frequency difference {method and apparatus for estimating time difference of arrival and frequency difference of arrival}

개시된 기술은 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 기술에 관한 것이며, 보다 상세하지만 제한됨이 없이는(more particularly, but not exclusively), 전파 송신기(Radio Frequency transmitter)를 위치 추적하기 위해 상기 전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 복제 신호들 간의 도착 시간 차이(Time Difference Of Arrival : TDOA) 및 도착 주파수 차이(Frequency Difference Of Arrival : FDOA)를 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The disclosed technique relates to a technique for estimating arrival time differences and arrival frequency differences, and more particularly, but not exclusively, transmits from the radio transmitter to locate a radio frequency transmitter. A method and apparatus for estimating a time difference of arrival (TDOA) and a frequency difference of arrival (FDOA) between replicated signals for a given signal are provided.

정지 궤도 위성(Geosynchronization Earth Orbit : GEO)의 통신에 간섭원 등으로 작용하는 미지의 전파 송신기를 위치 추적하는 것은, 상기 미지의 전파 송신기의 잠재적인 위치가 넓은 영역에 걸쳐 있으므로, 어려운 일이다.It is difficult to locate an unknown radio transmitter serving as an interference source or the like for the communication of a geosynchronization earth orbit (GEO), because the potential location of the unknown radio transmitter is over a large area.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 이용한 위치 추적 기술이 제안되었지만, 이러한 위치 추적 기술이 실제 시스템에 적용되기 위해서는, 복잡도, 정확성 등의 성능 면에서 우수한 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이 추정 기술이 선결되어야 한다.In order to solve this problem, the position tracking technique using the arrival time difference and the arrival frequency difference has been proposed, but in order to apply the position tracking technique to the actual system, the arrival time difference and the arrival frequency excellent in terms of performance such as complexity, accuracy, etc. Difference estimation techniques should be established.

개시된 기술이 이루고자 하는 기술적 과제는 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 기술을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the disclosed technology is to provide a technique for estimating arrival time difference and arrival frequency difference.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 일 측면은 전파 송신기로 부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법에 있어서, (a) 제1 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출하는 단계; 및 (b) 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, an aspect of the disclosed technology is a method for estimating the arrival time difference and the arrival frequency difference between the first and second replica signal for the signal transmitted from the radio transmitter, (a) the first Applying a cross-ambiguity function having a window time length to the first sample column of the first replicated signal and the first sample column of the second replicated signal to detect a time difference of arrival; And (b) applying a cross ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to a second sample column of the first replicated signal and a second sample column of the second replicated signal, wherein the arrival frequency difference And detecting a first sample string of the first and second replicated signals having a time interval between first samples, and a second sample string of the first and second replicated signals having an interval between the first samples. A method is provided with a time interval between second samples longer than the time interval.

일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환(Partial Fast Fourier Transform)을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가진다. 일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 갖는다.In one embodiment, the step (a) is to calculate the cross-ambiguity function values for the preset time offset range and the preset frequency offset range through a Partial Fast Fourier Transform, and the calculated Determining a time offset that generates a maximum of cross-ambiguity function values as the arrival time difference. In an embodiment, the upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the first inter-sample time interval. In one embodiment, the upper limit of the preset frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying the first maximum window frequency length by a preset maximum arrival frequency shift value.

일실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는, 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변 환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 갖는다. 일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 갖는다.In an embodiment, the step (b) may be performed through partial fast Fourier transforms of cross-ambiguity function values for a preset time offset range and a preset frequency offset range, and among the calculated cross-ambiguity function values. Determining a frequency offset that produces a maximum value as the arrival frequency difference. In one embodiment, the upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the second inter-sample time interval. In one embodiment, the upper limit of the preset frequency offset range has a ceiling function value for the result of multiplying the preset maximum arrival frequency transition value by the second window time length.

일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는, 미리 설정된 제1 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제1 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계는, 미리 설정된 제2 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제2 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 제1 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제1 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제2 시간 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제2 주파수 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가진다.In an embodiment, the step (a) may be performed by performing partial fast Fourier transform on the cross-ambiguity function values for the first preset time offset range and the preset first frequency offset range, and calculating the cross-ambiguity. Determining a time offset that generates a maximum value of function values as the arrival time difference, wherein step (b) includes a cross-ambiguity function for a second preset time offset range and a second preset frequency offset range. Calculating values through a partial fast Fourier transform and determining a frequency offset for generating a maximum value of the calculated cross-ambiguity function values as the arrival frequency difference. In one embodiment, the upper limit of the first time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the first inter-sample time interval, and the upper limit of the first frequency offset range is A ceiling function value for a result of multiplying a first maximum arrival frequency transition value by the first window time length, and an upper limit of the second time offset range is obtained by dividing the maximum arrival time transition value by the second inter-sample time interval; With a ceiling function value for the result, an upper limit of the second frequency offset range has a ceiling function value for the result of multiplying the maximum arrival frequency transition value by the second window time length.

일실시예에 있어서, 상기 방법은, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 가지고, 상기 제2 샘플간 시간 간격은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 2 이상의 정수 배만큼 길고, 상기 (a) 단계는, (a1) 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 단계; 및 (a2) 상기 (a1) 단계에서 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 시간 차이를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 단계; 및 (b2) 상기 (b1) 단계에서 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함한다. 일실시예에 있어서, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열이 차지하는 시간 길이는 상기 제2 윈도우 시간 길이이고, 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열이 차지하는 시간 길이는 상기 제2 윈도우 시간 길이보다 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값만큼 길다.In one embodiment, the method further comprises obtaining a third sample sequence of the first replicated signal and a third sample sequence of the second replicated signal, wherein the third sample sequence of the first replicated signal And the third sample string of the second replicated signal has the first intersampled time interval, and the second intersampled time interval is at least two integer times longer than the first intersampled time interval, and (a) (A1) extracting samples constituting the first sample string of the first and second replica signals from the third sample string of the first and second replica signals; And (a2) detecting the arrival time difference based on the samples extracted in step (a1), wherein step (b) comprises: (b1) a third of the first and second replica signals; Extracting samples constituting the second sample string of the first and second replica signals from a sample string; And (b2) detecting the arrival frequency difference based on the samples extracted in the step (b1). The time length occupied by the third sample string of the first duplicated signal is the second window time length, and the time length occupied by the third sample string of the second duplicated signal is the second window time length. It is longer by the preset maximum arrival time transition value.

일실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 복제 신호는 상기 전파 송신기로부터 송신된 신호를 수신하는 제1 및 제2 트랜스폰더의 재송신을 통하여 제1 및 제2 수신기에서 동시에 수신되는 신호들이다.In one embodiment, the first and second replica signals are signals simultaneously received at the first and second receivers through retransmission of the first and second transponders receiving the signal transmitted from the radio transmitter.

다른 일실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 복제 신호는 상기 전파 송신기로부터 송신된 신호를 수신하는 제1 및 제2 트랜스폰더의 재송신을 통하여 제1 및 제2 수신기에서 동시에 수신되는 신호들을 상기 제1 및 제2 수신기에 대한 상기 제1 및 제2 트랜스폰더의 상대적인 움직임에 따른 도플러 천이 변화량를 보상하여 얻어진 신호들이다.In another embodiment, the first and second replica signals may be configured to receive signals simultaneously received at the first and second receivers through retransmission of first and second transponders receiving a signal transmitted from the radio transmitter. These signals are obtained by compensating for the Doppler transition variation according to the relative movement of the first and second transponders with respect to the first and second receivers.

일실시예에 있어서, 상기 제1 및 제2 트랜스폰더는 각각 제1 및 제2 위성국에 위치하고, 상기 제1 및 제2 수신기는 각각 상기 제1 및 제2 위성국과 통신하는 제1 및 제2 지구국에 위치한다.In one embodiment, the first and second transponders are located in first and second satellite stations, respectively, and the first and second receivers communicate with the first and second satellite stations, respectively. Located in

일실시예에 있어서, 상기 제2 윈도우 시간 길이는 도착 주파수 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정되고, 상기 제1 샘플간 시간 간격은 도착 시간 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정된다.In one embodiment, the second window time length is determined according to the resolution required to detect the arrival frequency difference, and the time interval between the first samples is determined according to the resolution required to detect the arrival time difference.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 다른 측면은 전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법에 있어서, (a) 미리 설정된 시간 오프셋 범위에 속하는 시간 오프셋 각각에 대해 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열과 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열 간의 교차 상관도 - 제1 윈도우 시간 길이에 해당하는 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플들 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플들을 기초로 산출됨 - 를 산출하여, 최대의 교차 상관도를 가지게 하는 시간 오프셋을 도착 시간 차이로 결정하는 단계; 및 (b) 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 가지는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신 호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technology is a method for estimating the arrival time difference and the arrival frequency difference between the first and second replica signal for a signal transmitted from a radio transmitter, the method comprising: (a) a preset time Cross correlation between the first sample column of the first replicated signal and the first sample column of the second replicated signal for each time offset belonging to an offset range-a first of the first replicated signal corresponding to a first window time length Calculating a sample based on the samples and the first samples of the second replicated signal to determine a time offset that results in a maximum cross correlation as the arrival time difference; And (b) applying a cross ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to a second sample column of the first replicated signal and a second sample column of the second replicated signal, wherein the arrival frequency difference And detecting a first sample string of the first and second replicated signals having a time interval between first samples, and a second sample string of the first and second replicated signals having an interval between the first samples. A method is provided with a time interval between second samples longer than the time interval.

일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 차이를 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가진다.In one embodiment, the upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time difference by the first inter-sample time interval.

일실시예에 있어서, 상기 (a) 단계는 수학식

Figure 112009070833655-pat00001
(여기서, l은 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위에 속하는 임의의 시간 오프셋을 나타내고, X(·)는 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플을 나타내고, Y(·)는 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플을 나타내고, T1은 상기 제1 윈도우 시간 길이를 나타내고, ts1은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 나타내고, *는 복소 공액 연산자를 나타냄)을 이용하여 시간 오프셋 l에 대한 교차 상관도 CXY(l)을 산출하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step (a) is the equation
Figure 112009070833655-pat00001
(Where l represents an arbitrary time offset belonging to the preset time offset range, X (·) represents a first sample of the first replicated signal, and Y (·) represents a second of the second replicated signal) represents the sample, T 1 is the first represents a window length of time, t s1 denotes the time interval between the first sample, * is the cross-correlation of the time offset l using a represents a complex conjugate operator) is also C XY calculating (l).

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 또 다른 측면은 전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 장치에 있어서, 제1 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출하는 제1 검출부; 및 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 제2 검출부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 장치를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technology is an apparatus for estimating a time difference of arrival and a time difference of arrival between a first and a second replica signal for a signal transmitted from a radio transmitter, the first window time length A first detector configured to apply a cross-ambiguity function having a first sample string of the first replica signal and a first sample string of the second replica signal to detect a time difference of arrival; And applying a cross-ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to the second sample stream of the first replicated signal and the second sample stream of the second replicated signal to detect an arrival frequency difference. And a second detector, wherein a first sample string of the first and second copy signals has a first time interval between samples, and a second sample string of the first and second copy signals has a time interval between the first samples. An apparatus having a time interval between second samples that is longer than the interval is provided.

일실시예에 있어서, 상기 장치는, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열을 획득하는 샘플 열 획득부를 더 포함하고, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 가지고, 상기 제2 샘플간 시간 간격은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 2 이상의 정수 배만큼 길고, 상기 제1 검출부는, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 제1 추출부; 및 상기 제1 추출부에 의해 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 시간 차이를 검출하는 도착 시간 차이 검출부를 포함하고, 상기 제2 검출부는, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 제2 추출부; 및 상기 제2 추출부에 의해 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 주파수 차이를 검출하는 도착 주파수 차이 검출부를 포함한다.The apparatus of claim 1, further comprising: a sample string acquiring unit configured to acquire a third sample string of the first copy signal and a third sample string of the second copy signal, and further include a third of the first copy signal. A sample string and a third sample string of the second replica signal have the first intersample time interval, the second intersample time interval is an integer multiple of two or more times greater than the first intersample time interval, and the first The detection unit may include: a first extracting unit configured to extract samples forming the first sample string of the first and second copy signals from the third sample string of the first and second copy signals; And an arrival time difference detection unit configured to detect the arrival time difference based on the samples extracted by the first extraction unit, wherein the second detection unit is configured to include a third sample string of the first and second copy signals. A second extracting unit which extracts samples forming a second sample string of the first and second copy signals; And an arrival frequency difference detection unit detecting the arrival frequency difference based on the samples extracted by the second extraction unit.

일실시예에 있어서, 상기 제1 검출부는, 미리 설정된 제1 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제1 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하고, 상기 제2 검출부는, 미리 설정된 제2 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제2 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하고, 상기 제1 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제1 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제2 시간 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, 상기 제2 주파수 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가진다.In example embodiments, the first detector calculates cross-ambiguity function values for a preset first time offset range and a preset first frequency offset range through partial fast Fourier transform, and calculates the cross-ambiguity function. The time offset for generating a maximum value among the values is determined as the arrival time difference, and the second detector is configured to partially cross fast ambiguity function values for a second preset time offset range and a second preset frequency offset range. Calculating a frequency offset for generating a maximum value among the calculated cross-ambiguity function values as the arrival frequency difference, and an upper limit of the first time offset range is a preset maximum arrival time transition value. The first frequency offset having a ceiling function value for the result divided by the time interval between samples The upper limit of the range has a ceiling function value for the result of multiplying the first maximum arrival frequency transition value by the first window time length, and the upper limit of the second time offset range is the maximum arrival time transition value between the second samples. The ceiling function value for the result divided by the time interval, and the upper limit of the second frequency offset range has the ceiling function value for the result of multiplying the maximum arrival frequency transition value by the second window time length.

상기의 기술적 과제를 이루기 위해, 개시된 기술의 또 다른 측면은 상기 방법을 컴퓨터 상에서 실행시키기 위한 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, another aspect of the disclosed technology provides a computer readable recording medium containing a program for executing the method on a computer.

상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the present invention presented above may have an effect including the following advantages. However, all the embodiments of the present invention are not meant to include them all, and thus the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.

낮은 복잡도로 정확하게 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정할 수 있다. 또한, 이를 이용하여 위치 추적 장치가 용이하게 구현될 수 있다.With low complexity, it is possible to accurately estimate the arrival time difference and the arrival frequency difference. In addition, the location tracking device can be easily implemented using this.

본 발명의 실시예들에 관한 설명은 본 발명의 구조적 내지 기능적 설명들을 위하여 예시된 것에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예들에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 본 발명의 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since descriptions of embodiments of the present invention are merely illustrated for structural to functional descriptions of the present invention, the scope of the present invention should not be construed as limited by the embodiments described in the present invention. That is, the embodiments of the present invention may be variously modified and may have various forms, and thus, it should be understood to include equivalents that may realize the technical idea of the present invention.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.On the other hand, the meaning of the terms described in the present invention will be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 본 발명의 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are intended to distinguish one component from another component, and the scope of the present invention should not be limited by these terms. For example, the first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

"및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시가능 한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 "제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중 적어도 하나 이상"을 의미하는 것으로, 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 및 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.The term “and / or” should be understood to include all combinations that can be presented from one or more related items. For example, "first item, second item, and / or third item" means "at least one or more of the first item, second item, and third item", and means first, second, or third item. A combination of all items that can be presented from two or more of the first, second and third items as well as the third item.

본 발명에서 기재된 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions described herein are to be understood to include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and the terms "comprise" or "having" include elements, features, numbers, steps, operations, and elements described. It is to be understood that the present invention is intended to designate that there is a part or a combination thereof, and does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof. .

본 발명에서 기술한 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.Each step described in the present invention may occur out of the stated order unless the context clearly dictates the specific order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.Unless otherwise defined, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art, and shall be interpreted as having ideal or overly formal meanings unless expressly defined in this application. Can't be.

본 명세서에서는, 편의상, 트랜스폰더(transponder) 동작을 수행하는 정지궤도 위성들을 이용하는 위성 기반의 위치 추적 시스템을 전제하여 본 발명의 기술적 사상을 설명할 것이나, 본 발명은, 움직임 궤적이 예측되며, 트랜스폰더 동작을 수행하는 기타 비행체 등을 이용하는 위치 추적 시스템에도 적용될 수 있음은 이 분야에 종사하는 자라면 충분히 이해할 수 있다. 여기서, 트랜스폰더 동작이라 함은, 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호를 재송신하는 동작을 포함하며, 부가적으로 증폭 동작, 상/하향 변환(up/down converting) 동작 등이 더 포함될 수 있다.In the present specification, for the sake of convenience, the technical idea of the present invention will be described on the assumption of a satellite-based location tracking system using geostationary satellites that perform a transponder operation. It is well understood by those skilled in the art that the present invention can also be applied to a location tracking system using other aircraft performing a fender operation. Here, the transponder operation may include an operation of receiving a signal and retransmitting the received signal, and may further include an amplification operation, an up / down converting operation, or the like.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추적 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a location tracking system 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1에는, 지구 상에 위치하는 전파 송신기(110), 위치 추적 시스템(100), 제1 위성국(120) 및 제2 위성국(140)이 도시되어 있다. FIG. 1 shows a radio transmitter 110, a location tracking system 100, a first satellite station 120 and a second satellite station 140 located on the earth.

도 1을 참조하면, 위치 추적 시스템(100)은 제1 위성국(120)과의 통신을 담당하는 제1 지구국(130); 제2 위성국(140)과의 통신을 담당하는 제2 지구국(150); 추정 장치(160); 및 위치 추적 장치(170)로 이루어질 수 있다. 여기서, 제1 지구국(130), 제2 지구국(150), 추정 장치(160), 및 위치 추적 장치(170)이 서로 다른 물리적인 장치로 구현되어, 필요 정보를 원격 유/무선 통신으로 서로 주고 받는 실시예; 둘 이상의 장치(예컨대, 제1 지구국과 제2 지구국, 또는, 추정 장치와 위치 추적 장치)가 하나의 물리적인 장치로 구현되는 실시예 등이 존재할 수 있음은 이 분야에 종사하는 자라면 충분히 이해할 수 있다.Referring to FIG. 1, the location tracking system 100 may include a first earth station 130 in charge of communication with a first satellite station 120; A second earth station 150 in charge of communication with the second satellite station 140; Estimating device 160; And a location tracking device 170. Here, the first earth station 130, the second earth station 150, the estimator 160, and the location tracking device 170 are implemented as different physical devices to give each other necessary information through remote wired / wireless communication. Receiving embodiment; It will be appreciated by those skilled in the art that there may be embodiments in which two or more devices (eg, the first earth station and the second earth station, or the estimation device and the location tracking device) are implemented as one physical device. have.

통신, 간섭 등의 목적으로 제1 위성국(120)을 향하여 전파 송신기(110)로부터 송신된 신호 S(t)는 제1 위성국(120)의 트랜스폰더 동작을 통하여 상기 제1 위성국(120)과의 통신을 담당하는 제1 지구국(130)에 도달된다. The signal S (t) transmitted from the radio wave transmitter 110 toward the first satellite station 120 for the purpose of communication, interference, etc. is transmitted to the first satellite station 120 through the transponder operation of the first satellite station 120. A first earth station 130 in charge of communication is reached.

한편, 신호 S(t)는 전파 송신기(110)의 송신 안테나의 사이드로브를 통하여 상기 제1 위성국(120)과 인접하는 제2 위성국(140)에 도달될 수 있다. 이 경우, 마 찬가지로 트랜스폰더 동작을 수행하는 제2 위성국(140)은 수신된 신호를 자신과의 통신을 담당하는 제2 지구국(150)으로 재송신한다.Meanwhile, the signal S (t) may reach the second satellite station 140 adjacent to the first satellite station 120 through the side lobe of the transmitting antenna of the radio transmitter 110. In this case, likewise, the second satellite station 140 performing the transponder operation retransmits the received signal to the second earth station 150 in charge of communication with itself.

편의상, 제1 지구국(130) 및 제2 지구국(150)에서 수신되는 신호들을 각종 신호 처리하여 얻어지는 신호를 제1 복제 신호 X(t) 및 제2 복제 신호 Y(t)라 칭한다. 여기서, 각종 신호 처리의 일례로는 다음과 같으나 반드시 이에 한정되는 것이 아니다. 관측 기간(후술하는 기본 샘플 열이 차지하는 시간 길이)이 길 수록, 각 위성국(120, 140)의 움직임으로 인해, 각 복제 신호에 포함되는 도플러 천이량이 시간(관측 기간에 포함되는 시간)에 따라 변화되며, 그로 인해, 도착 주파수 천이에 대한 검출 성능이 저하될 수 있다. 이러한 성능 저하를 방지하기 위해 각 지구국(130, 150)은 해당 위성국(120, 140)의 예측 가능한 움직임을 기초로 수신 신호에 대해 도플러 천이 변화량을 제거한다. For convenience, the signals obtained by processing various signals received from the first earth station 130 and the second earth station 150 are referred to as first copy signal X (t) and second copy signal Y (t). Here, an example of various signal processing is as follows, but is not necessarily limited thereto. The longer the observation period (the length of time occupied by the basic sample string described later), the more the Doppler transition included in each replica signal changes with time (time included in the observation period) due to the movement of each satellite station 120,140. As a result, the detection performance for arrival frequency shift may be degraded. In order to prevent such degradation, each earth station 130 or 150 removes the Doppler transition variation with respect to the received signal based on the predictable movement of the satellite station 120 or 140.

한편, X(t)와 Y(t)가 비록 동일한 신호 S(t)에 대응되는 복제 신호라고 할지라도, 두 상향 링크(UL1, UL2)의 길이 즉, 전파 송신기(110)와 제1 위성국(120) 간의 거리 및 전파 송신기(110)와 제2 위성국(140) 간의 거리가 서로 다르기 때문에 X(t)와 Y(t)는 전파 경로의 상대적 차이에 따른 도착 시간 차이를 갖는다. 또한, 제1 위성국(120)과 제2 위성국(140)은 전파 송신기(110)에 대해서도 서로 다른 궤적으로 움직이므로, X(t)와 Y(t)는 움직임 궤적의 상대적 차이에 따른 도착 주파수 차이를 갖는다.On the other hand, although X (t) and Y (t) are duplicate signals corresponding to the same signal S (t), the lengths of the two uplinks UL 1 , UL 2 , that is, the radio wave transmitter 110 and the first Since the distance between the satellite stations 120 and the distance between the radio transmitter 110 and the second satellite station 140 are different from each other, X (t) and Y (t) have a difference in arrival time due to a relative difference in propagation paths. In addition, since the first satellite station 120 and the second satellite station 140 move in different trajectories with respect to the radio transmitter 110, X (t) and Y (t) are different in arrival frequency due to the relative difference in the motion trajectory. Has

이러한 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 고려한 X(t)와 Y(t) 간의 관 계는 수학식 1과 수학식 2로 간략히 나타낼 수 있다.The relationship between X (t) and Y (t) in consideration of the arrival time difference and arrival frequency difference may be briefly expressed by Equation 1 and Equation 2.

X(t) = S(t) + W1(t)X (t) = S (t) + W 1 (t)

Y(t) = A·S(t-D)·ej{Δω(t-D)+φ} + W2(t)Y (t) = AS (tD) e j {Δω (tD) + φ} + W 2 (t)

여기서, W1(t)와 W2(t)는 부가 백색 가우시안 잡음 (Additive White Gaussian Noise : 이하, AWGN)를 나타내며, D 및 Δω는 각각 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 나타내며, A는 X(t)의 채널 이득(channel gain)에 대한 Y(t)의 상대적인 채널 이득을 나타낸다.Here, W 1 (t) and W 2 (t) represent Additive White Gaussian Noise (AWGN), D and Δω respectively indicate arrival time difference and arrival frequency difference, and A is X ( It represents the channel gain of Y (t) relative to the channel gain of t).

상기 도착 시간 차이와 도착 주파수 차이는 전파 송신기(110)의 위치에 따라유일하게 결정되는 값이므로, 두 복제 신호 X(t)와 Y(t)에 있는 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 검출할 수 있는 경우, 전파 송신기(110)는 위치 추적될 수 있다. 이러한 내용은 미국 등록 특허 5008679, 6018312에 기재되어 있으며, 본 발명과 모순되지 않은 범위 내에서 상기 문헌에 기재된 내용은 본 명세서에 포함(incorporate)된다. Since the arrival time difference and the arrival frequency difference are uniquely determined according to the position of the radio transmitter 110, the arrival time difference and the arrival frequency difference between the two duplicated signals X (t) and Y (t) can be detected. If so, the radio transmitter 110 may be tracked. This content is described in US Pat. No. 5008679, 6018312, the content of which is incorporated herein by reference, to the extent that it is not inconsistent with the present invention.

일실시예에 있어서, 추정 장치(160)는 제1 지구국(130) 및 제2 지구국(150)으로부터 제공받는 복제 신호 X(t) 및 Y(t)에 대한 정보를 기초로 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 검출하고, 위치 추적 장치(170)는 상기 검출된 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 기초로 전파 송신기(110)를 위치 추적한다.In one embodiment, estimating device 160 is based on the information about the replica signal X (t) and Y (t) received from the first earth station 130 and the second earth station 150 and the arrival time difference and arrival The frequency difference is detected, and the location tracking device 170 tracks the radio wave transmitter 110 based on the detected arrival time difference and arrival frequency difference.

이러한 두 복제 신호 X(t) 및 Y(t)로부터 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 검출하는 방법의 예로는, S. Stein, "Algorithms for ambiguity function processing", IEEE Trans Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 29, No. 3, pp. 588-599.로 특정되는 논문에서 제안된 교차 모호 함수 (Cross Ambiguity Function : CAF)를 이용하는 방법을 들 수 있으며, 이러한 교차 모호 함수는 수학식 3으로 표현될 수 있다.Examples of methods for detecting arrival time differences and arrival frequency differences from these two replicated signals X (t) and Y (t) include S. Stein, "Algorithms for ambiguity function processing", IEEE Trans Acoustics, Speech and Signal Processing, Vol. 29, No. 3, pp. A method of using a cross ambiguity function (CAF) proposed in a paper specified in 588-599. May be expressed by Equation (3).

Axy(ω,τ) = ∫0 T X(t)·Y*(t+τ)·e-jωt dtA xy (ω, τ) = ∫ 0 T X (t) Y * (t + τ) e -jωt dt

여기서, *는 복소 공액(complex conjugate) 연산자를 나타내며, T는 두 신호에 대한 관측 윈도우(observation window)의 시간 길이(이하, 윈도우 시간 길이)를 나타내며, τ 및 ω는 각각 시간 오프셋 및 주파수 오프셋을 나타낸다.Where * denotes a complex conjugate operator, T denotes the length of time of the observation window for the two signals (hereinafter, window time length), and τ and ω denote the time offset and frequency offset, respectively. Indicates.

수학식 1, 2, 및 3을 참조하면, 교차 모호 함수의 시간 오프셋 및 주파수 오프셋이 각각 두 복제 신호 간의 도착 시간 차이 D 및 주파수 오프셋 Δω일 때, 교차 모호 함수의 최대값이 발생됨을 알 수 있다.Referring to Equations 1, 2, and 3, it can be seen that the maximum value of the cross-ambiguity function is generated when the time offset and the frequency offset of the cross-ambiguity function are respectively the arrival time difference D and the frequency offset Δω between the two replicated signals. .

그러나, 최대값을 검출하기 위해서는, 모든 시간 오프셋의 범위 및 모든 주파수 오프셋의 범위에 걸쳐 교차 모호 함수의 값을 산출해야 하므로, 수학식 3에 따른 계산 복잡도는 시간 오프셋의 범위 및 주파수 오프셋의 범위에 대체로 비례한다. However, in order to detect the maximum value, the value of the cross-ambiguity function must be calculated over the range of all the time offsets and the range of all the frequency offsets. Generally proportional.

한편, 수학식 3을 이용하는 방식은 아날로그 신호 형태인 복제 신호 X(t), Y(t) 및 아날로그 연산을 요구하므로, 컴퓨터 등의 디지털 신호 처리 시스템에서는 수학식 3 대신에 제1 복제 신호 X(t)의 샘플 열(sequence) 및 제2 복제 신호 Y(t)의 샘플 열 및 디지털 연산을 이용하는 수학식 4가 사용될 수 있다. On the other hand, since the method using Equation 3 requires replica signals X (t), Y (t) and analog operations in the form of analog signals, in a digital signal processing system such as a computer, the first replica signal X ( Equation 4 using the sample sequence of t) and the sample sequence of the second replica signal Y (t) and the digital operation can be used.

Axy(n,l) = DFT{Rxy(m,l)}A xy (n, l) = DFT {R xy (m, l)}

수학식 4에서, Rxy(m,l)는 X(m)과 Y(m+l) 간의 상관도를 나타내는 메트릭(이하, 샘플 상관 값)으로서, 수학식 5로 정의된다.In Equation 4, R xy (m, l) is a metric (hereinafter, referred to as a sample correlation value) indicating a correlation between X (m) and Y (m + l), and is defined by Equation 5.

Rxy(m,l) = X(m)*·Y(m+l)R xy (m, l) = X (m) * Y (m + l)

수학식 5에서, X(m)은 X(t)의 샘플 열(sequence) 즉, X(1), X(2), …, X(m),…에 속하는 샘플을 의미하며, Y(m)도 마찬가지로 Y(t)의 샘플 열 즉, Y(1), Y(2), …, Y(m), …에 속하는 샘플을 의미한다. 이러한 샘플 열은 해당 신호를 미리 설정된 샘플링 주파수 fs로 샘플링하여 얻어질 수 있다.In Equation 5, X (m) is a sample sequence of X (t), that is, X (1), X (2),... , X (m),… And Y (m) is a sample column of Y (t), that is, Y (1), Y (2),... , Y (m),... Means a sample belonging to. This sample string can be obtained by sampling the signal at a preset sampling frequency f s .

수학식 4에서, DFT{}는 이산 푸리어 변환(Discrete Fourier Transform : 이하, DFT)을 의미하며, 보다 상세하게는, 시간 오프셋 l이 특정 값(시간 오프셋이 가질 수 있는 범위에 속하는 임의의 값)으로 주어진 샘플 상관 열 즉, Rxy(0,l), Rxy(0,l), …, Rxy(M-1,l)에 대해 M 포인트 DFT하는 연산을 의미한다. 여기서, M은 수학식 3의 T(즉, 윈도우 시간 길이)에 포함되는 샘플 수 예컨대,

Figure 112009070833655-pat00002
로 정해질 수 있으며, DFT로 얻어지는 DFT 계수들의 인덱스(즉, 주파수 인덱스)는 수학식 4의 주파수 오프셋 n에 대응된다. 본 명세서에서,
Figure 112009070833655-pat00003
는 x에 대한 천장 함수(ceiling function) 값을 나타낸다.In Equation 4, DFT {} means a Discrete Fourier Transform (DFT), and more specifically, a time offset l is any value that belongs to a specific value (a range that a time offset can have). ), The sample correlation columns given by R xy (0, l), R xy (0, l),... , D means M-point DFT with respect to R xy (M-1, l). Here, M is the number of samples included in T (ie, the window time length) of Equation 3
Figure 112009070833655-pat00002
The index of the DFT coefficients (ie, the frequency index) obtained by the DFT corresponds to the frequency offset n of Equation 4. In this specification,
Figure 112009070833655-pat00003
Denotes a ceiling function value for x.

따라서, 검출 장치(160)는 도착 시간 차이가 실제로 가질 수 있는 범위에 속하는 모든 시간 오프셋들로 얻어지는 샘플 상관 열 각각에 대해 DFT를 수행하여 수학식 4의 교차 모호 함수 값들을 산출하고, 산출된 값들 중 최대 값에 대응되는 n,l을 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이로 결정할 수 있다.Accordingly, the detection apparatus 160 performs a DFT on each of the sample correlation columns obtained with all the time offsets belonging to the range that the arrival time difference may actually have, and calculates cross-ambiguity function values of Equation 4, and the calculated values N, 1 corresponding to the maximum value may be determined as an arrival time difference and an arrival frequency difference.

한편, 정지 궤도 위성을 이용하는 위치 추적 시스템에서 요구되는 도착 시간 차이 검출의 정확도(즉, 해상도) 및 요구되는 도착 주파수 차이 검출의 정확도(즉, 해상도)는 각각 수 내지 수십 μsec(micro-second) 단위 및 mHz 단위이다. 예를 들어, 요구되는 도착 시간 차이 검출의 정확도가 μsec 단위일 경우, 각 복제 신호를 μsec 단위로 샘플링해야 하며, 요구되는 도착 주파수 차이 검출의 정확도가 mHz 단위일 경우, 1000sec(second) 동안의 각 복제 신호의 샘플들이 요구된다. 따라서, 이 경우, 교차 모호 함수 값의 계산에 요구되는 각 복제 신호의 샘플 수는 109이므로, 엄청난 계산량이 요구된다.On the other hand, in the position tracking system using geostationary satellites, the accuracy of arrival time difference detection required (i.e., resolution) and the required arrival frequency difference detection accuracy (i.e., resolution) are each of several to several tens of microseconds. And mHz units. For example, if the accuracy of the required arrival time difference detection is in μsec, each duplicate signal should be sampled in μsec. If the accuracy of the required arrival frequency difference detection is in mHz, Samples of the replica signal are required. Therefore, in this case, since the number of samples of each duplicate signal required for the calculation of the cross-ambiguity function value is 10 9 , a huge amount of computation is required.

이러한 계산 복잡도를 줄이면서도 정확하게 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하기 위한 일실시예는 다음과 같다.An embodiment for accurately estimating arrival time difference and arrival frequency difference while reducing this computational complexity is as follows.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2의 장치는 도 1의 추정 장치(160)에 대응될 수 있다.2 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for estimating arrival time difference and arrival frequency difference according to an embodiment of the present invention. The apparatus of FIG. 2 may correspond to the estimating apparatus 160 of FIG. 1.

일실시예에 있어서, 추정 장치(160)는 제1 복제 신호 X(t)의 제1 샘플 열 및 제2 복제 신호 Y(t)의 제1 샘플 열을 각각 제1 지구국(130) 및 제2 지구국(150)으로부터 제공받아, 제1 윈도우 시간 길이 T1를 갖는 교차 모호 함수를 이용하여 도착 시간 차이를 검출하는 제1 검출부(220); 및 제1 복제 신호 X(t)의 제2 샘플 열 및 제2 복제 신호 Y(t)의 제2 샘플 열을 각각 제1 지구국(130) 및 제2 지구국(150)으로부터 제공받아, 제2 윈도우 시간 길이 T2를 갖는 교차 모호 함수를 이용하여 도착 주파수 차이를 검출하는 제2 검출부(230)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the estimating apparatus 160 selects the first sample string of the first replica signal X (t) and the first sample string of the second replica signal Y (t), respectively, from the first earth station 130 and the second. A first detector 220 provided from the earth station 150 and detecting a time difference of arrival using a cross-ambiguity function having a first window time length T 1 ; And receiving a second sample string of the first copy signal X (t) and a second sample string of the second copy signal Y (t) from the first earth station 130 and the second earth station 150, respectively, to obtain a second window. The second detection unit 230 may detect the arrival frequency difference using a cross-ambiguity function having a time length T 2 .

일실시예에 있어서, 제2 윈도우 시간 길이 T2는 도착 주파수 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정되고, 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열이 갖는 제1 샘플간 시간 간격 ts1은 도착 시간 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정될 수 있다. 또한, 도착 시간 차이 계산의 경우에는 미세하게 샘플링된 데이터가 필요하지만 굳이 긴 시간에 걸친 데이터가 필요하지 않고, 도착 주파수 차이 계산의 경우에는 반드시 긴 시간의 데이터가 필요하다는 점을 이용하여, 계산 복잡도를 줄이면 서 정확성을 유지하는 선에서, 제1 윈도우 시간 길이 T1 는 제2 윈도우 시간 길이 T2보다 짧게 설정되며, 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열이 갖는 제2 샘플간 시간 간격 ts2은 ts1 보다 길게 설정될 수 있다. 일례로, 도착 시간 차이 검출에 요구되는 해상도가 μsec 단위이고, 도착 주파수 차이 검출에 요구되는 해상도가 mHz 단위인 경우, 제1 샘플간 시간 간격 ts1 및 제2 윈도우 시간 길이 T2는 각각 1 μsec 및 1000 sec로 설정될 수 있다. 또한, 이 경우, 계산 복잡도를 줄이면서 정확성을 유지하는 제1 윈도우 시간 길이 T1 및 제2 샘플간 시간 간격 ts2는 각각 1 sec (<<T2) 및 1 sec (>>ts2)로 예시될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, the second window time length T 2 is determined according to the resolution required for the arrival frequency difference detection, the first and second first sample time interval between t s1 has one of samples of the replica signal is It may be determined according to the resolution required for the arrival time difference detection. In addition, the computational complexity is obtained by using the fact that finely sampled data is required in the case of arrival time difference calculation, but not necessarily the data over long time, and that long time data is required in the case of arrival frequency difference calculation. The first window time length T 1 is set to be shorter than the second window time length T 2 , and the second sample time interval between the second sample strings of the first and second replica signals is reduced. t s2 may be set longer than t s1 . For example, when the resolution required for the arrival time difference detection is in the unit of μsec and the resolution required for the arrival frequency difference detection is in the unit of mHz, the time interval t s1 between the first sample and the second window time length T 2 are each 1 μsec. And 1000 sec. In this case, the first window time length T 1 and the second sample time interval t s2, which maintains accuracy while reducing computational complexity, are 1 sec (<< T 2 ) and 1 sec (>> t s2 ), respectively. It may be illustrated, but is not necessarily limited thereto.

일실시예에 있어서, 제1 검출부(220)는 제1 윈도우 시간 길이 T1를 갖는 교차 모호 함수를 제1 복제 신호 X(t)의 제1 샘플 열 및 제2 복제 신호 Y(t)의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출할 수 있다. 일실시예에 있어서, 수학식 4로 표현되는 교차 모호 함수가 사용될 수 있으며, 이 경우, DFT 대상이 되는 샘플 상관 열의 길이 M은

Figure 112009070833655-pat00004
이다. 즉, 이 경우, 제1 검출부(220)에서 수학식 4의 m은
Figure 112009070833655-pat00005
인 범위의 정수 값을 갖는다. In an example embodiment, the first detector 220 may add a cross-ambiguity function having a first window time length T 1 to a first sample string of the first replica signal X (t) and a second sample of the second replica signal Y (t). Applying to one sample row, it is possible to detect differences in arrival times. In one embodiment, a cross ambiguity function represented by Equation 4 may be used, in which case, the length M of the sample correlation column to be DFT is
Figure 112009070833655-pat00004
to be. That is, in this case, m in Equation 4 in the first detector 220 is
Figure 112009070833655-pat00005
It has an integer value in the range of.

또한, 계산 복잡도를 더욱 줄이기 위한 구체적인 일실시예에 있어서, 제1 검출부(220)는 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋 l을 디지털 도메인 상의 도착 시간 차이로 결정한다. 여기서, 아날로그 도메인 상의 도착 시간 차이 TDOA (sec)는 디지털 도메인 상의 도착 시간 차이에 ts1를 곱하여 산출될 수 있다. 또한, 미리 설정된 시간 오프셋 범위(즉, 수학식 4에서 l의 범위) 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위(즉, 수학식 4에서 n의 범위)의 예로는, 각각

Figure 112009070833655-pat00006
및
Figure 112009070833655-pat00007
를 들 수 있다. 여기서, TDOAmax(sec)및 FDOAmax(Hz)는 각각 실제 발생 가능한 최대 TDOA 값 및 최대 FDOA 값으로서 위치 추적 시스템의 설정 환경(예컨대, T1, ts1, T2, ts2, 각 위성국의 움직임 궤적, 전파 송신기가 잠재적으로 위치하는 영역의 크기 등)을 기초로 미리 정해질 수 있다. 본 실시예에 따르면, 모든 주파수 오프셋 범위(즉, n=0, 1, …, M-1)에 걸친 교차 모호 함수 값들을 산출하는 것이 아니라, 부분 고속 푸리어 변환을 이용하여 미리 설정된 주파수 오프셋 범위(예컨대, n=0, 1, …,
Figure 112009070833655-pat00008
)에 대해서만 교차 모호 함수 값들을 산출한다. 따라서, 추정이 필요한 범위 내의 주파수 인덱스 값만을 계산하기 위한 부분 고속 푸리어 변환을 적용함으로써 계산 효율성이 향상될 수 있다.Further, in a specific embodiment for further reducing the computational complexity, the first detector 220 calculates cross-ambiguity function values for a preset time offset range and a preset frequency offset range through partial fast Fourier transform, The time offset l for generating the maximum value of the calculated cross-ambiguity function values is determined as the arrival time difference on the digital domain. Here, the arrival time difference TDOA (sec) on the analog domain may be calculated by multiplying the arrival time difference on the digital domain by t s1 . Further, examples of the preset time offset range (that is, the range of l in Equation 4) and the preset frequency offset range (ie, the range of n in Equation 4) are each, respectively.
Figure 112009070833655-pat00006
And
Figure 112009070833655-pat00007
Can be mentioned. Here, TDOA max (sec) and FDOA max (Hz) are the maximum possible TDOA value and the maximum FDOA value, respectively, and the setting environment (eg, T 1 , t s1 , T 2 , t s2 , of each satellite station) Motion trajectory, size of the area where the radio transmitter is potentially located, etc.) may be predetermined. According to this embodiment, instead of calculating the cross-ambiguity function values over all frequency offset ranges (i.e., n = 0, 1, ..., M-1), the frequency offset range preset using the partial fast Fourier transform (E.g., n = 0, 1, ...,
Figure 112009070833655-pat00008
) Yields cross-ambiguity function values only. Therefore, the computational efficiency can be improved by applying the partial fast Fourier transform for calculating only the frequency index values within the range where the estimation is necessary.

다른 일실시예에 있어서, 제1 윈도우 시간 길이 T1과 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값 FDOAmax의 역수보다 작을 경우 (즉,1/T1 > FDOAmax일 경우), 제1 검출부(220)는, 수학식 6과 같이, 미리 설정된 시간 오프셋 범위에 속하는 시간 오프셋 l 각각에 대해 제1 복제 신호의 제1 샘플 열과 제2 복제 신호의 제1 샘플 열 간의 교차 상관도 CXY(l)를 산출하여 최대의 교차 상관도를 가지게 하는 시간 오프셋을 디지털 도메인 상의 도착 시간 차이로 결정할 수 있으며, 이 디지털 도메인 상의 도착 시간 차이에 제1 샘플 간 시간 간격을 곱한 값을 아날로그 도메인 상의 도착 시간 차이로 결정할 수 있다.In another embodiment, when the first window time length T 1 is less than the inverse of the preset maximum arrival frequency transition value FDOA max (that is, when 1 / T 1 > FDOA max ), the first detection unit 220 may be configured. As shown in Equation 6, for each time offset l belonging to a preset time offset range, a cross correlation degree C XY (l) between the first sample string of the first duplicated signal and the first sample sequence of the second duplicated signal is calculated. The time offset that has the maximum cross correlation can be determined as the arrival time difference on the digital domain, and the time difference between the first samples multiplied by the arrival time difference on the digital domain can be determined as the arrival time difference on the analog domain. .

Figure 112009070833655-pat00009
Figure 112009070833655-pat00009

본 실시예는 고속 푸리에 변환이 필요한 교차 모호 함수를 계산하지 않기 때문에, 복잡도를 대폭 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 일실시예에 있어서, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은, 수학식 6과 같이, 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값 TDOAmax 을 제1 샘플간 시간 간격 ts1으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가진다. Since the present embodiment does not calculate the cross-ambiguity function that requires the fast Fourier transform, the complexity can be greatly improved. The upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for the result of dividing the preset maximum arrival time transition value TDOA max by the first inter-sample time interval t s1 , as shown in Equation 6 below. .

일실시예에 있어서, 수학식 6의 교차 상관도 CXY(l)는 수학식 7로 주어진다.In one embodiment, the cross correlation C XY (l) of Equation 6 is given by Equation 7.

Figure 112009070833655-pat00010
Figure 112009070833655-pat00010

여기서, X(·)는 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플을 나타내고, Y(·)는 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플을 나타내고, T1은 제1 윈도우 시간 길이를 나타내고, ts1은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 나타내고, *는 복소 공액 연산자를 나타낸다.Where X (·) represents the first sample of the first replicated signal, Y (·) represents the second sample of the second replicated signal, T 1 represents the first window time length, and t s1 represents The first sample time interval is represented, and * represents a complex conjugate operator.

일실시예에 있어서, 제2 검출부(230)는 제2 윈도우 시간 길이 T2를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출할 수 있다. 일실시예에 있어서, 수학식 4로 표현되는 교차 모호 함수가 사용될 수 있으며, 이 경우, DFT 대상이 되는 샘플 상관 열의 길이 M은

Figure 112009070833655-pat00011
이다. 즉, 이 경우, 제2 검출부(230)에서 수학식 4의 m은
Figure 112009070833655-pat00012
인 범위의 정수 값을 갖는다.In one embodiment, the second detector 230 applies a cross-ambiguity function having a second window time length T 2 to the second sample string of the first replica signal and the second sample string of the second replica signal, The arrival frequency difference can be detected. In one embodiment, a cross ambiguity function represented by Equation 4 may be used, in which case, the length M of the sample correlation column to be DFT is
Figure 112009070833655-pat00011
to be. That is, in this case, m in Equation 4 in the second detector 230 is
Figure 112009070833655-pat00012
It has an integer value in the range of.

또한, 계산 복잡도를 더욱 줄이기 위한 구체적인 일실시예에 있어서, 제2 검출부(230)는 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋 n을 디지털 도메인 상의 도착 주파수 차이로 결정한다. 여기서, 아날로그 도메인 상의 도착 주파수 차이 FDOA (Hz)는 디지털 도메인 상의 도착 주파수 차이를 T2로 나누어 산출될 수 있다. 또한, 미리 설정된 시간 오프셋 범위(즉, 수학식 4에서 l의 범위) 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위(즉, 수학식 4에서 n의 범위)의 예로는, 각각

Figure 112009070833655-pat00013
및
Figure 112009070833655-pat00014
를 들 수 있다. 본 실시예에 따르면, 모든 주파수 오프셋 범위(즉, n=0, 1, …, M-1)에 걸친 교차 모호 함수 값들을 산출하는 것이 아니라, 부분 푸리어 변환을 이용하여 미리 설정된 주파수 오프셋 범위(예컨대, n=0, 1, …,
Figure 112009070833655-pat00015
)에 대해서만 교차 모호 함수 값들을 산출하고, 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋 값(즉, 이 값은
Figure 112009070833655-pat00016
에 속함)을 검출한다. 따라서, 추정이 필요한 범위 내의 주파수 인덱스 값만을 계산하기 위한 부분 고속 푸리어 변환을 적용함으로써 계산 효율성이 향상될 수 있다.In addition, in a specific embodiment for further reducing the computational complexity, the second detector 230 calculates cross-ambiguity function values for a preset time offset range and a preset frequency offset range through partial fast Fourier transform, The frequency offset n which generates the maximum value among the calculated cross-ambiguity function values is determined as the arrival frequency difference on the digital domain. Here, the arrival frequency difference FDOA (Hz) on the analog domain may be calculated by dividing the arrival frequency difference on the digital domain by T 2 . Further, examples of the preset time offset range (that is, the range of l in Equation 4) and the preset frequency offset range (ie, the range of n in Equation 4) are each, respectively.
Figure 112009070833655-pat00013
And
Figure 112009070833655-pat00014
Can be mentioned. According to this embodiment, the cross-ambiguity function values are not calculated over all frequency offset ranges (i.e., n = 0, 1, ..., M-1), but the partial frequency transform range is set using a partial Fourier transform ( For example, n = 0, 1, ...,
Figure 112009070833655-pat00015
), And the frequency offset value (i.e., this value that produces the maximum of the calculated cross-ambiguity function values)
Figure 112009070833655-pat00016
Belong to). Therefore, the computational efficiency can be improved by applying the partial fast Fourier transform for calculating only the frequency index values within the range where the estimation is necessary.

다른 일실시예에 있어서, 추정 장치(160)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 복제 신호의 기본 샘플 열 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열을 획득하는 샘플 열 획득부(210)를 더 포함할 수 있다.In another embodiment, the estimating apparatus 160, as shown in Figure 2, the sample sequence acquisition unit 210 for obtaining the basic sample sequence of the first replica signal and the second sample signal of the replica signal; It may further include.

일실시예에 있어서, 제1 복제 신호의 기본 샘플 열 및 제2 복제 신호의 기본샘플 열은 제2 윈도우 시간 길이 T2를 차지하고 제1 샘플간 시간 간격 ts1을 가질 수 있다. 일실시예에 있어서, 제2 샘플간 시간 간격 ts2은 제1 샘플간 시간 간격 ts1보다 2 이상의 정수 k 배만큼 길 수 있다. 이 경우, 제1 추출부(222)는 제1 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열로부터 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하여, 도착 시간 차이 검출부(224)에게 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 제공하고, 제1 추출부(232)는 제1 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열로부터 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하여, 도착 주파수 차이 검출부(234)에게 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 제공할 수 있다.In one embodiment, the base sample sequence of the first duplicated signal and the base sample sequence of the second duplicated signal may occupy a second window time length T 2 and have a first inter-sample time interval t s1 . In one embodiment, the second intersample time interval t s2 may be an integer k times greater than or equal to two than the first intersample time interval t s1 . In this case, the first extractor 222 extracts the samples constituting the first sample string of the first and second replica signals from the basic sample strings of the first and second replica signals, and sends them to the arrival time difference detector 224. Provide a first sample string of the first and second copy signals, and the first extractor 232 forms a second sample string of the first and second copy signals from the basic sample stream of the first and second copy signals. The samples may be extracted and provided to the arrival frequency difference detector 234 to provide a second sample string of the first and second replica signals.

일례로, 제1 복제 신호의 기본 샘플 열이 X(0), X(1), …, X(

Figure 112009070833655-pat00017
-1)이고, 제2 복제 신호의 기본 샘플 열이 Y(0), Y(1), …, Y(
Figure 112009070833655-pat00018
-1)일 경우를 전제하면, 제1 추출부(222), 도착 시간 차이 검출부(224), 제2 추출부(232), 및 도착 주파수 차이 검출부(234)의 동작은 다음과 같이 예시된다. In one example, the base sample string of the first replica signal is X (0), X (1),... , X (
Figure 112009070833655-pat00017
-1), and the basic sample columns of the second replica signal are Y (0), Y (1),... , Y (
Figure 112009070833655-pat00018
Assuming the case of -1), operations of the first extractor 222, the arrival time difference detector 224, the second extractor 232, and the arrival frequency difference detector 234 are illustrated as follows.

제1 추출부(222)는 X(0), X(1), X(2)…, X(

Figure 112009070833655-pat00019
-1) 및, Y(0), Y(1), Y(2), …, Y(
Figure 112009070833655-pat00020
-1)을 도착 시간 차이 검출부(224)에 제공하고, 도착 시간 차이 검출부(224)는 제공받은 두 샘플 열을 이용하여 교차 모호 함수 값들을 산출하여 도착 시간 차이를 검출한다. The first extraction unit 222 is X (0), X (1), X (2)... , X (
Figure 112009070833655-pat00019
-1) and Y (0), Y (1), Y (2),... , Y (
Figure 112009070833655-pat00020
-1) is provided to the arrival time difference detector 224, and the arrival time difference detector 224 detects the arrival time difference by calculating cross-ambiguity function values using the two provided sample strings.

제2 추출부(232)는 X(0·k), X(1·k), X(2·k)…, X((

Figure 112009070833655-pat00021
-1)·k) 및, Y(0·k), Y(1·k), Y(2·k)…, Y((
Figure 112009070833655-pat00022
-1)·k)을 도착 주파수 차이 검출부(234)에 제공하고, 도착 주파수 차이 검출부(224)는 제공받은 두 샘플 열을 이용하여 교차 모호 함수 값들을 산출하여 도착 주파수 차이를 검출한다.The second extraction unit 232 includes X (0.k), X (1.k), X (2.k)... , X ((
Figure 112009070833655-pat00021
-1) · k) and Y (0 · k), Y (1 · k), Y (2 · k)... , Y ((
Figure 112009070833655-pat00022
-1) · k) is provided to the arrival frequency difference detection unit 234, and the arrival frequency difference detection unit 224 calculates the cross-ambiguity function values using the two provided sample strings to detect the arrival frequency difference.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating arrival time difference and arrival frequency difference according to an embodiment of the present invention.

도 3에 따른 방법은 도 1의 위치 추적 시스템(100)의 시계열적인 동작에 대응되므로, 도 1 및 2에서 설명한 내용은 도 3에 따른 방법에 모순되지 않은 범위에 서 적용될 수 있다.Since the method according to FIG. 3 corresponds to the time-series operation of the location tracking system 100 of FIG. 1, the descriptions of FIGS. 1 and 2 may be applied in a range that does not contradict the method according to FIG. 3.

도 3을 참조하면, S310에서 제1 및 제2 지구국(130, 150)은 제1 및 제2 위성국(120, 140)로부터 재송신되는 신호들을 수신하고, 수신된 신호들을 각종 신호 처리하여 적어도 제2 윈도우 시간 길이 T2 동안 동일한 수신 시간 범위에 속하는 제1 복제 신호 및 제2 복제 신호를 획득한다. 일례로, 제1 복제 신호 및 제2 복제 신호는 각각 [t0, t0+T2] 및 [t0, t0+T2+TDOAmax]의 시간 동안 제1 및 제2 지구국(130, 150)에서 수신되는 신호에 대응된다. 여기서, t0는 최초의 수신 시점을 의미한다.Referring to FIG. 3, in S310, the first and second earth stations 130 and 150 receive signals retransmitted from the first and second satellite stations 120 and 140, process the received signals in various ways, and perform at least a second signal. Acquire a first replica signal and a second replica signal belonging to the same reception time range for the window time length T 2 . In one example, the first replica signal and the second replica signal are respectively the first and second earth station 130, during the time of [t 0 , t 0 + T 2 ] and [t 0 , t 0 + T 2 + TDOA max ] 150 corresponds to the signal received. Here, t 0 means the first reception time.

여기서, 각종 신호 처리의 예로는 상술한 바와 같다.Here, examples of various signal processing are as described above.

S320에서, 제1 및 제2 지구국(130, 150)은 제1 및 제2 복제 신호를 제1 샘플간 시간 간격 ts1으로 샘플링하여(즉, 샘플링 주파수는 1/ts1), 제1 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열을 생성하고, 샘플 열 획득부(210)는 제1 및 제2 지구국(130, 150)으로부터 제1 복제 신호의 기본 샘플 열 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열을 제공받아 저장한다.In S320, the first and second earth stations 130 and 150 sample the first and second replicated signals at a first inter-sample time interval t s1 (that is, the sampling frequency is 1 / t s1 ), so 2 generates a basic sample sequence of the duplicated signal, and the sample sequence acquirer 210 provides the basic sample sequence of the first duplicated signal and the basic sample sequence of the second duplicated signal from the first and second earth stations 130 and 150. Take it and save it.

S330에서, 제1 추출부(222)는 제1 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열로부터 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하여, 도착 시간 차이 검출부(224)에게 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 제공하고, 도착 시간 차이 검출부(224)는 각 복제 신호의 제1 샘플 열 및 부분 고속 푸리어 변환을 이용하여 교차 모호 함수 값들을 산출한다.In S330, the first extractor 222 extracts the samples constituting the first sample string of the first and second replica signals from the basic sample strings of the first and second replica signals, and transmits the samples to the arrival time difference detector 224. The first sample string of the first and second replica signals is provided, and the arrival time difference detector 224 calculates cross-ambiguity function values using the first sample string and the partial fast Fourier transform of each replica signal.

S340에서, 도착 시간 차이 검출부(224)는 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 갖게 하는 시간 인덱스 l 및 주파수 인덱스 n을 검출하고, 검출된 l을 도착 시간 차이로 결정한다.In S340, the arrival time difference detection unit 224 detects a time index l and a frequency index n that have a maximum value among the calculated cross-ambiguity function values, and determines the detected l as the arrival time difference.

다른 일실시예에 있어서, S330에서, 도착 시간 차이 검출부(224)는 제1 추출부(220)로부터 필요한 샘플들(예컨대, 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열 중 수학식 6, 7의 계산에 필요한 샘플들) 을 제공받아, 수학식 6, 7과 같이 교차 상관도를 산출하고, S340에서 도착 시간 차이 검출부(224)는 최대의 교차 상관도를 가지게 하는 시간 인덱스 l을 도착 시간 차이로 결정할 수 있다.In another embodiment, in S330, the arrival time difference detection unit 224 may generate the necessary samples from the first extraction unit 220 (eg, equations 6 and 7 of the first sample string of the first and second replica signals). Samples required for the calculation of?), To calculate a cross correlation as shown in Equations 6 and 7, and in S340, the arrival time difference detection unit 224 determines the time index l which has the maximum cross correlation in arrival time difference. Can be determined.

S350에서, 제2 추출부(232)는 제1 및 제2 복제 신호의 기본 샘플 열로부터 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하여, 도착 주파수 차이 검출부(234)에게 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 제공하고, 도착 주파수 차이 검출부(234)는 각 복제 신호의 제2 샘플 열, 및 부분 고속 푸리어 변환을 이용하여, 교차 모호 함수 값들을 산출한다.In operation S350, the second extractor 232 extracts the samples constituting the second sample string of the first and second replica signals from the basic sample strings of the first and second replica signals, and transmits the samples to the arrival frequency difference detector 234. The second sample string of the first and second replica signals is provided, and the arrival frequency difference detector 234 calculates cross-ambiguity function values by using the second sample string of each replica signal and the partial fast Fourier transform. .

S360에서, 도착 주파수 차이 검출부(234)는 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 갖게 하는 시간 인덱스 l 및 주파수 인덱스 n을 검출하고, 검출된 주파수 인덱스 n을 도착 주파수 차이로 결정한다.In S360, the arrival frequency difference detection unit 234 detects a time index l and a frequency index n that have a maximum value among the calculated cross-ambiguity function values, and determines the detected frequency index n as the arrival frequency difference.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 패킷이 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴 퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. The computer readable recording medium includes all kinds of recording devices in which packets which can be read by a computer system are stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like, which are implemented in the form of carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

이러한 본원 발명인 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The inventors of the present invention have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but this is merely exemplary, and those skilled in the art may various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

상기에서 제시한 본 발명의 실시예들은 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 모든 실시예들이 이를 전부 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Embodiments of the present invention presented above may have an effect including the following advantages. However, all the embodiments of the present invention are not meant to include them all, and thus the scope of the present invention should not be understood as being limited thereto.

낮은 복잡도로 정확하게 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정할 수 있다. 또한, 이를 통하여 위치 추정을 위한 장치 및 방법의 구현이 용이할 수 있다.With low complexity, it is possible to accurately estimate the arrival time difference and the arrival frequency difference. In addition, it may be easy to implement an apparatus and method for position estimation through this.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치 추적 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a location tracking system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a configuration of an apparatus for estimating arrival time difference and arrival frequency difference according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating arrival time difference and arrival frequency difference according to an embodiment of the present invention.

Claims (22)

전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법에 있어서,A method for estimating a difference in arrival time and a difference in arrival frequency between a first and a second replica signal for a signal transmitted from a radio wave transmitter, the method comprising: (a) 제1 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출하는 단계; 및(a) applying a cross ambiguity function having a first window time length to the first sample column of the first replicated signal and the first sample column of the second replicated signal to detect a time difference of arrival; And (b) 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함하고,(b) applying a cross-ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to the second sample column of the first replicated signal and the second sample column of the second replicated signal to obtain an arrival frequency difference. Detecting, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고,The first sample string of the first and second copy signals has a time interval between first samples, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.And the second sample string of the first and second replicated signals has a second intersample time interval longer than the first intersample time interval. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (a) 단계는, 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환(Partial Fast Fourier Transform)을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In the step (a), the cross-ambiguity function values for the preset time offset range and the preset frequency offset range are calculated through a partial fast fourier transform, and the maximum of the calculated cross-ambiguity function values is obtained. Determining a time offset that generates a value as the time difference of arrival. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.The upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the first inter-sample time interval. 제2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 미리 설정된 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.And an upper limit of the preset frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying the first maximum window time length by a preset maximum arrival frequency shift value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (b) 단계는, 미리 설정된 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In the step (b), the cross-ambiguity function values for the preset time offset range and the preset frequency offset range are calculated through partial fast Fourier transform, and the frequency offset generating the maximum value among the calculated cross-ambiguity function values. Determining as the arrival frequency difference. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지 는 것을 특징으로 하는 방법.The upper limit of the preset time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the second inter-sample time interval. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 미리 설정된 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.And an upper limit of the preset frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying a second maximum window frequency length by a preset maximum arrival frequency shift value. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 (a) 단계는, 미리 설정된 제1 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제1 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하는 단계를 포함하고,In the step (a), the cross-ambiguity function values for the first preset time offset range and the preset first frequency offset range are calculated through partial fast Fourier transform, and the maximum value among the calculated cross-ambiguity function values is calculated. Determining a time offset to generate as the arrival time difference; 상기 (b) 단계는, 미리 설정된 제2 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제2 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.In the step (b), the cross-ambiguity function values for the second preset time offset range and the second preset frequency offset range are calculated through partial fast Fourier transform, and the maximum value among the calculated cross-ambiguity function values is calculated. Determining the frequency offset to generate as the arrival frequency difference. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제1 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고,The upper limit of the first time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the first inter-sample time interval, 상기 제1 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고,The upper limit of the first frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying a first maximum arrival frequency transition value by the first window time length, 상기 제2 시간 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, The upper limit of the second time offset range has a ceiling function value for the result of dividing the maximum arrival time transition value by the second inter-sample time interval, 상기 제2 주파수 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.And an upper limit of the second frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying the maximum arrival frequency transition value by the second window time length. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열을 획득하는 단계를 더 포함하고,Obtaining a third sample string of the first copy signal and a third sample string of the second copy signal; 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 가지고,A third sample string of the first copy signal and a third sample string of the second copy signal have a time interval between the first samples, 상기 제2 샘플간 시간 간격은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 2 이상의 정수 배만큼 길고,The time interval between the second samples is an integer multiple of 2 or more times longer than the time interval between the first samples, 상기 (a) 단계는,In step (a), (a1) 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 단계; 및(a1) extracting samples constituting the first sample string of the first and second copy signals from the third sample string of the first and second copy signals; And (a2) 상기 (a1) 단계에서 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 시간 차이를 검출하는 단계를 포함하고,(a2) detecting the arrival time difference based on the samples extracted in the step (a1), 상기 (b) 단계는,In step (b), (b1) 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 단계; 및(b1) extracting samples constituting the second sample string of the first and second copy signals from the third sample string of the first and second copy signals; And (b2) 상기 (b1) 단계에서 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.(b2) detecting the arrival frequency difference based on the samples extracted in step (b1). 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열이 차지하는 시간 길이는 상기 제2 윈도우 시간 길이이고,The time length occupied by the third sample string of the first copy signal is the second window time length, 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열이 차지하는 시간 길이는 상기 제2 윈도우 시간 길이보다 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값만큼 긴 것을 특징으로 하는 방법.And the length of time occupied by the third sample string of the second duplicated signal is longer than the second window time length by a preset maximum arrival time transition value. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 복제 신호는 상기 전파 송신기로부터 송신된 신호를 수신하는 제1 및 제2 트랜스폰더의 재송신을 통하여 제1 및 제2 수신기에서 동시에 수신되는 신호들인 것을 특징으로 하는 방법.Wherein said first and second replica signals are signals simultaneously received at a first and a second receiver via retransmission of first and second transponders receiving a signal transmitted from said radio transmitter. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2 복제 신호는 상기 전파 송신기로부터 송신된 신호를 수신하는 제1 및 제2 트랜스폰더의 재송신을 통하여 제1 및 제2 수신기에서 동시에 수신되는 신호들을 상기 제1 및 제2 수신기에 대한 상기 제1 및 제2 트랜스폰더의 상대적인 움직임에 따른 도플러 천이 변화량를 보상하여 얻어진 신호들인 것을 특징으로 하는 방법.The first and second replica signals transmit signals simultaneously received at the first and second receivers to the first and second receivers through retransmission of first and second transponders receiving signals transmitted from the radio transmitter. And the signals obtained by compensating for the Doppler transition variation according to the relative movement of the first and second transponders. 제12항 또는 제13항에 있어서, The method according to claim 12 or 13, 상기 제1 및 제2 트랜스폰더는 각각 제1 및 제2 위성국에 위치하고,The first and second transponders are located in the first and second satellite stations, respectively, 상기 제1 및 제2 수신기는 각각 상기 제1 및 제2 위성국과 통신하는 제1 및 제2 지구국에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.Said first and second receivers being located at first and second earth stations in communication with said first and second satellite stations, respectively. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 윈도우 시간 길이는 도착 주파수 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정되고,The second window time length is determined according to a resolution required for arrival frequency difference detection; 상기 제1 샘플간 시간 간격은 도착 시간 차이 검출에 요구되는 해상도에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.And wherein the time interval between the first samples is determined according to a resolution required for detecting a time difference of arrival. 전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 방법에 있어서,A method for estimating a difference in arrival time and a difference in arrival frequency between a first and a second replica signal for a signal transmitted from a radio wave transmitter, the method comprising: (a) 미리 설정된 시간 오프셋 범위에 속하는 시간 오프셋 각각에 대해 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열과 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열 간의 교차 상관도 - 제1 윈도우 시간 길이에 해당하는 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플들 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플들을 기초로 산출됨 - 를 산출하여, 최대의 교차 상관도를 가지게 하는 시간 오프셋을 도착 시간 차이로 결정하는 단계; 및(a) a cross-correlation between a first sample column of the first replicated signal and a first sample column of the second replicated signal for each time offset belonging to a preset time offset range-the first corresponding to the first window time length Calculating a first offset of the first replica of the first replica and the first samples of the second replica of the signal to determine a time offset that results in a maximum cross correlation as the arrival time difference; And (b) 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 가지는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 단계를 포함하고,(b) applying a cross-ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to the second sample column of the first replicated signal and the second sample column of the second replicated signal to obtain an arrival frequency difference. Detecting, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고,The first sample string of the first and second copy signals has a time interval between first samples, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.And the second sample string of the first and second replicated signals has a second intersample time interval longer than the first intersample time interval. 제16항에 있어서, 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위의 상한은The method of claim 16, wherein the upper limit of the preset time offset range is 미리 설정된 최대 도착 시간 차이를 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.And a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time difference by the first inter-sample time interval. 제16항에 있어서, 상기 (a) 단계는 The method of claim 16, wherein step (a) 수학식
Figure 112009070833655-pat00023
(여기서, l은 상기 미리 설정된 시간 오프셋 범위에 속하는 임의의 시간 오프셋을 나타내고, X(·)는 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플을 나타내고, Y(·)는 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플을 나타내고, T1은 상기 제1 윈도우 시간 길이를 나타내고, ts1은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 나타내고, *는 복소 공액 연산자를 나타냄)을 이용하여 시간 오프셋 l에 대한 교차 상관도 CXY(l)을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Equation
Figure 112009070833655-pat00023
(Where l represents an arbitrary time offset belonging to the preset time offset range, X (·) represents a first sample of the first replicated signal, and Y (·) represents a second of the second replicated signal) represents the sample, T 1 is the first represents a window length of time, t s1 denotes the time interval between the first sample, * is the cross-correlation of the time offset l using a represents a complex conjugate operator) is also C XY (l) calculating the method. 전파 송신기로부터 송신된 신호에 대한 제1 및 제2 복제 신호 간의 도착 시간 차이 및 도착 주파수 차이를 추정하는 장치에 있어서,An apparatus for estimating a time difference of arrival and a time difference of arrival between a first and a second replica signal for a signal transmitted from a radio wave transmitter, the apparatus comprising: 제1 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제1 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제1 샘플 열에 적용하여, 도착 시간 차이를 검출하는 제1 검출부; 및A first detector configured to apply a cross-ambiguity function having a first window time length to a first sample string of the first replicated signal and a first sample string of the second replicated signal to detect a time difference of arrival; And 상기 제1 윈도우 시간 길이보다 긴 제2 윈도우 시간 길이를 갖는 교차 모호 함수를 상기 제1 복제 신호의 제2 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제2 샘플 열에 적용하여, 도착 주파수 차이를 검출하는 제2 검출부를 포함하고,Applying a cross-ambiguity function having a second window time length greater than the first window time length to a second sample string of the first replicated signal and a second sample string of the second replicated signal to detect an arrival frequency difference. 2 detection unit, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열은 제1 샘플간 시간 간격을 갖고,The first sample string of the first and second copy signals has a time interval between first samples, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 긴 제2 샘플간 시간 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.And the second sample string of the first and second replicated signals has a second intersample time interval longer than the first intersample time interval. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열을 획득하는 샘플 열 획득부를 더 포함하고,A sample sequence acquiring unit configured to acquire a third sample sequence of the first replicated signal and a third sample sequence of the second replicated signal; 상기 제1 복제 신호의 제3 샘플 열 및 상기 제2 복제 신호의 제3 샘플 열은 상기 제1 샘플간 시간 간격을 가지고,A third sample string of the first copy signal and a third sample string of the second copy signal have a time interval between the first samples, 상기 제2 샘플간 시간 간격은 상기 제1 샘플간 시간 간격보다 2 이상의 정수 배만큼 길고,The time interval between the second samples is an integer multiple of 2 or more times longer than the time interval between the first samples, 상기 제1 검출부는,The first detection unit, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제1 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 제1 추출부; 및A first extracting unit configured to extract samples forming the first sample string of the first and second copy signals from the third sample string of the first and second copy signals; And 상기 제1 추출부에 의해 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 시간 차이를 검출하는 도착 시간 차이 검출부를 포함하고,An arrival time difference detection unit detecting the arrival time difference based on the samples extracted by the first extraction unit, 상기 제2 검출부는,The second detector, 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제3 샘플 열로부터 상기 제1 및 제2 복제 신호의 제2 샘플 열을 이루는 샘플들을 추출하는 제2 추출부; 및A second extracting unit configured to extract samples forming the second sample string of the first and second copy signals from the third sample string of the first and second copy signals; And 상기 제2 추출부에 의해 추출된 샘플들을 기초로, 상기 도착 주파수 차이를 검출하는 도착 주파수 차이 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.And an arrival frequency difference detection unit detecting the arrival frequency difference based on the samples extracted by the second extraction unit. 제19항에 있어서, The method of claim 19, 상기 제1 검출부는, 미리 설정된 제1 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제1 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 시간 오프셋을 상기 도착 시간 차이로 결정하고,The first detector calculates cross-ambiguity function values for a first preset time offset range and a preset first frequency offset range through partial fast Fourier transform, and generates a maximum value among the calculated cross-ambiguity function values. Determine the time offset to be the arrival time difference, 상기 제2 검출부는, 미리 설정된 제2 시간 오프셋 범위 및 미리 설정된 제2 주파수 오프셋 범위에 대한 교차 모호 함수 값들을 부분 고속 푸리어 변환을 통하여 산출하고, 상기 산출된 교차 모호 함수 값들 중 최대 값을 발생시키는 주파수 오프셋을 상기 도착 주파수 차이로 결정하고,The second detector may calculate cross-ambiguity function values for the second preset time offset range and the second preset frequency offset range through partial fast Fourier transform, and generate a maximum value among the calculated cross-ambiguity function values. Determine the frequency offset to be the arrival frequency difference, 상기 제1 시간 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제1 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, The upper limit of the first time offset range has a ceiling function value for a result of dividing a preset maximum arrival time transition value by the first inter-sample time interval, 상기 제1 주파수 오프셋 범위의 상한은 미리 설정된 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제1 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고,The upper limit of the first frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying a first maximum arrival frequency transition value by the first window time length, 상기 제2 시간 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 시간 천이 값을 상기 제2 샘플간 시간 간격으로 나눈 결과에 대한 천장 함수 값을 가지고, The upper limit of the second time offset range has a ceiling function value for the result of dividing the maximum arrival time transition value by the second inter-sample time interval, 상기 제2 주파수 오프셋 범위의 상한은 상기 최대 도착 주파수 천이 값에 상기 제2 윈도우 시간 길이를 곱한 결과에 대한 천장 함수 값을 가지는 것을 특징으로 하는 장치.And an upper limit of the second frequency offset range has a ceiling function value for a result of multiplying the maximum arrival frequency transition value by the second window time length. 제1항에 기재된 방법을 컴퓨터 상에서 실행시키기 위한 프로그램을 수록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.A computer-readable recording medium containing a program for executing the method of claim 1 on a computer.
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