KR101071202B1 - 광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법이 개시된다. 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF(intermediate frequency) 신호를 출력하는 광대역 수신부와, 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q(integer/quadrature) 데이터를 추출하여 출력하는 데이터 추출부와, 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT(fast fourier transform)를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 FFT 수행부와, 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 방향 탐지부를 포함하는 광대역 신호의 방향 탐지 장치를 구성한다. 상기와 같은 광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법에 따르면, 광대역 신호를 수신하여 FFT를 수행함으로써, 협대역 신호를 분리하여 방향 탐지할 수 있는 효과가 있다. 한편, 한정된 개수의 안테나를 이용하더라도 협대역 신호의 개수에 무관하게 동시에 방향 탐지를 수행할 수 있는 효과가 있다. 아울러 진폭 비교 방향 탐지 방식 또는 위상 비교 방향 탐지 방식이 모두 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 방향 탐지 알고리즘도 모두 적용될 수 있다.
Figure R1020090080361
방향 탐지, 광대역, 협대역, 다이폴 안테나, 진폭, 위상, FFT

Description

광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIRECTION FINDING OF BROADBAND SIGNAL}
본 발명은 방향 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 방향 탐지 장치는 진폭 비교 방식 또는 위상 비교 방식 등을 이용하여 신호의 도래 방향을 탐지할 수 있다.
그런데, 하나의 방향 탐지 장치에서 여러 주파수 대역 신호를 동시에 탐지하기 위해서는 많은 수의 안테나를 필요로 할 뿐만 아니라 여러 신호의 방향 탐지를 처리하기 위한 초분해능(super resolution) 알고리즘도 요구된다.
여기서, 방향 탐지용 안테나로는 진폭 비교 방식의 경우 루프(loop) 안테나가 이용될 수 있고, 위상 비교 방식의 경우에는 다수의 다이폴(dipole)로 구성되는 다이폴 안테나가 이용될 수 있다. 그리고 초분해능 알고리즘으로서 상관형 벡터, MUSIC(multiple signal classification), ML(maximum likelihood) 등이 적용된 알고리즘이 이용될 수 있다.
이러한 방향 탐지 장치의 성능은 안테나의 개수 및 방향 탐지 알고리즘에 따 라 달라진다. 특히, 여러 주파수 대역의 신호를 동시에 방향 탐지하는 경우에는, 더 많은 수의 안테나가 필요하게 되고 상기 방향 탐지 알고리즘 자체에 의한 성능 제한이 생긴다는 문제점을 갖는다.
즉, 방향 탐지 장치를 실제로 구현할 때에는 안테나 수의 확장이라는 면에서 많은 제한을 받고, 안테나 수가 적은 경우에는 상대적으로 성능이 우수한 방향 탐지 알고리즘을 적용하더라도 그 성능이 제대로 발휘될 수 없다.
본 발명의 목적은, 광대역 신호의 방향 탐지 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 광대역 신호의 방향 탐지 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 위상 비교에 의한 방향 탐지 장치는, 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF(intermediate frequency) 신호를 출력하는 광대역 수신부와, 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q(integer/quadrature) 데이터를 추출하여 출력하는 데이터 추출부와, 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT(fast fourier transform)를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 FFT 수행부와, 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 방향 탐지부를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 협대역 신호의 각 채널 별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 포함하는 보정 데이터 저장부를 더 포함하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 방향 탐지부는, 상기 보정 데이터 저장부에 포함된 보정 데이터를 이용하여 상기 협대역 신호의 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 방향 탐지 알고리즘은, 상관형 벡터, MUSIC(multi signal classification) 또는 ML(maximum likelihood)을 이용한 방향 탐지 알고리즘 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 그리고 상기 안테나는, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 위상 비교에 의한 방향 탐지 방법은, 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력하는 단계와, 데이터 추출부가 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q 데이터를 추출하여 출력하는 단계와, FFT 수행부가 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 단계와, 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다. 여기에서, 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는, 상기 협대역 신호의 각 채널별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 이용하여 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하여 도래 방향을 탐지하도록 구성될 수 있다. 그리고 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는, 상관형 벡터, MUSIC 또는 ML을 이용한 방향 탐지 알고리즘을 이용하여 도래 방향을 탐지하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력하는 단계는, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 광대역 신호의 방향 탐지 장치 및 방법에 따르면, 광대역 신호를 수신하여 FFT를 수행함으로써, 협대역 신호를 분리하여 방향 탐지할 수 있는 효과가 있다. 한편, 한정된 개수의 안테나를 이용하더라도 협대역 신호의 개수에 무관하게 동시에 방향 탐지를 수행할 수 있는 효과가 있다. 아울러 진폭 비교 방향 탐지 방식 또는 위상 비교 방향 탐지 방식이 모두 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 방향 탐지 알고리즘도 모두 적용될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지 장치는, 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF(intermediate frequency) 신호를 출력하는 광대역 수신부와, 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q(integer/quadrature) 데이터를 추출하여 출력하는 데이터 추출부와, 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT(fast fourier transform)를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 FFT 수행부와, 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 방향 탐지부를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 협대역 신호의 각 채널별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 포함하는 보정 데이터 저장부를 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 방향 탐지부는, 상기 보정 데이터 저장부에 포함된 보정 데이터를 이용하여 상기 협대역 신호의 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 방향 탐지 알고리즘은, 상관형 벡터, MUSIC(multi signal classification) 또는 ML(maximum likelihood)을 이용한 방향 탐지 알고리즘 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
그리고 상기 안테나는, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지 방법은, 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력하는 단계와, 데이터 추출부가 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q 데이터를 추출하여 출력하는 단계와, FFT 수행부가 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 단계와, 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는, 상기 협대역 신호의 각 채널별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 이용하여 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하여 도래 방향을 탐지하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는, 상관형 벡터, MUSIC 또는 ML을 이용한 방향 탐지 알고리즘을 이용하여 도래 방향을 탐지하도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력하는 단계는, 루프 안테나 또는 다이폴 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지 장치의 블록 구성도이다.
본 발명에 따른 광대역 신호의 방향 탐지 장치(100)는 제한된 개수의 안테나를 통해 수신된 광대역 신호에 FFT를 적용하여 적어도 둘 이상의 협대역 신호를 분리하여 동시에 방향 탐지할 수 있도록 함에 특징이 있다.
도 1을 참조하면, 상기 방향 탐지 장치(100)는 안테나(110), 광대역 수신부(120), 데이터 추출부(130), FFT 수행부(140), 방향 탐지부(150) 및 보정 데이터 저장부(160)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 안테나(110)는 루프 안테나 또는 N개의 다이폴로 구성되는 다이폴 안테나로 구성될 수 있다. 진폭 비교 방식을 이용하여 방향 탐지를 하는 경우에는 루프 안테나가 바람직하며, 위상 비교 방식을 이용하여 방향 탐지를 하는 경우에는 다이폴 안테나가 바람직하다. 이때, 다이폴 안테나는 동일한 각도로 배치된 N개의 다이폴로 구성된다.
광대역 수신부(120)는 상기 안테나(110)를 통해 광대역 신호를 수신하고, 수 신된 광대역 신호로부터 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출한다.
한편, 광대역 수신부(120)는 추출된 각 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 생성하여 출력한다.
이때, 광대역 수신부(120)는 광대역으로 신호를 수신하기 때문에 강한 신호가 존재하는 경우 광대역 수신부(120)가 포화될 수 있다. 그리하여, 안테나(110)의 뒷단에 증폭기(amp) 또는 Through가 선택적으로 구성되도록 함이 바람직하다.
한편, 데이터 추출부(130)는 광대역 수신부(120)에서 출력된 IF 신호로부터 I/Q 데이터를 추출하여 출력한다. 이때, 데이터 추출부(130)는 협대역 채널별 다수의 A/D 컨버터(analog/digital converter, 131) 및 PDC(programmable digital downconverter, 132)를 포함하도록 구성될 수 있다. A/D 컨버터(131)를 통해 아날로그 협대역 신호를 디지털 협대역 신호로 변환하고, PDC(132)를 통해 각 협대역 채널의 디지털 협대역 신호를 I-데이터와 Q-데이터로 분리하여 출력한다.
FFT 수행부(140)는 데이터 추출부(130)에서 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT를 수행한다. 이에, FFT 수행부(140)에 의해 각 협대역 신호의 진폭 차 또는 위상 차 추출하게 된다.
여기에서, 여기서 진폭 차 또는 위상 차라 함은 동일한 협대역 신호가 동일한 안테나(110)를 통해 여러 경로로 수신될 때 발생되는 진폭 차 또는 위상 차이다.
이때, 위상 차란, N개의 다이폴로 구성되는 다이폴 안테나에서 서로 다른 다이폴을 통해 수신되는 동일한 협대역 신호가 서로 다른 다이폴로 입사되는 경로 내 지 각도에 따라 갖게 되는 위상 차이를 의미한다.
진폭 차 역시, 동일한 협대역 신호가 루프 안테나의 각 루프로 입사되는 각도의 차이에 따라 발생되는 동일한 협대역 신호 간의 진폭 차이를 의미하며, 이 방식은 주파수 도약 방식의 경우에 적합하게 이용된다.
다음으로, 방향 탐지부(150)는 FFT 수행부에서 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행함으로써, 적어도 하나 이상의 협대역 신호의 도래 방향을 동시에 탐지한다.
여기에서, 방향 탐지 알고리즘으로서는 상관형 벡터, MUSIC, ML 등을 이용한 방향 탐지 알고리즘이 이용될 수 있으며, 그 제한이 없다.
한편, 보정 데이터 저장부(160)는 각 채널별 또는 안테나별로 신호를 보정하기 위한 보정 데이터를 저장한다. 보정 데이터 저장부(160)에 저장된 보정 데이터는 각 협대역 신호를 각 채널별 또는 안테나별로 절대 위상을 측정하여 생성된 데이터이다. 절대 위상을 측정하여 이용하는 본 발명의 경우에는 각 채널별 또는 안테나별로 상대적인 위상차를 측정하는 기존의 방법에 비하여 보정 데이터 저장부(160)에 저장되는 데이터의 양이 많이 줄어든다.
방향 탐지부(150)에서는 보정 데이터 저장부(160)에 저장된 데이터를 이용하여 각 채널별 또는 각 안테나별 신호의 보정을 수행할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지의 원리를 나타낸 개념도이다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 협대역 신호의 방향 탐지 원리를 간략히 설명 한다.
협대역 신호는 두 개의 다이폴 X1(111) 및 X2(112)를 통해서 일정 각도 θ에서 입사될 수 있다. 이때, 각도 θ로 인해 각 다이폴 X1(111) 및 X2(112)로 입사되는 신호 X1(t) 및 X2(t) 간에는 도달 거리 차이로 인한 위상 차가 생기게 된다.
이때, 상기 도달 거리 차이 Φ(θ)는 다음의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.
Φ(θ) = d·cos(θ)
여기서, d는 두 다이폴 X1(111) 및 X2(112) 간의 거리이고, θ는 두 다이폴 X1(111) 및 X2(112)로 입사되는 각도이다.
한편, 상기 도달 거리 차이로 인한 두 도달 신호 간의 위상차는 다음 수학식 2에 의해 산출될 수 있다.
X2(t) = X1(t-τ(θ))
여기서, τ(θ)는 수학식 1의 도달 거리 차이 Φ(θ)로부터 수학식 3과 같이 도출될 수 있다.
τ(θ)=(d/c)cos(θ)
여기서, c는 신호, 즉 전파의 속도이다.
대부분의 통신 대역은 수신을 원하는 신호 외에도 다른 많은 신호들에 의한 영향을 받게 되고, 이로 인한 위상차는 수신 장치의 성능에도 크게 영향을 미친다. 즉, 동일 시간에 존재하는 다른 신호에 의해 위상차에 영향을 받는다.
이때, 시간 영역 상의 신호를 주파수 영역 상에서 고려하는 경우에는 원하는 신호만의 위상차를 다른 잡음 신호의 영향을 받지 않고 측정할 수 있게 된다. 수학식 2의 관계를 주파수 영역에서 고려하면 다음 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
X2(f)=X1(f)exp[j2πfτ(θ)]
즉, 광대역 신호를 수신하여 하나 이상의 신호를 방향 탐지하거나 주파수가 다른 두 개 이상의 신호를 분리하여 방탐하도록 하기 위하여 FFT를 적용한다.
다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 탐지부(150)의 세부 구성도이다. 도 3을 참조하면, 상기 방향 탐지부(150)는 채널 보정부(151) 및 안테나 보정부(152)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이하, 각 구성을 상세하게 설명한다.
채널 보정부(151)는 채널 별로 각 협대역 신호의 위상 차를 보정하기 위한 구성이고, 안테나 보정부(152)는 안테나 별로 각 협대역 신호를 위상 차를 보정하기 위한 구성이다.
이때, 채널 보정부(151) 및 안테나 보정부(152)는 각 채널 및 안테나 별로 절대 위상을 추출하여 보정하는 것을 특징으로 한다. 채널 보정부(151) 및 안테나 보정부(152)는 보정 데이터 저장부(160)에 저장된 각 채널별 및 각 안테나별 보정 데이터 즉, 절대 위상을 이용하여 채널 보정 및 안테나 보정을 수행한다.
다음으로, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 탐지 방법의 흐름도이다. 상기 방향 탐지 방법은 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 탐지 장치(100)를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 방향 탐지 방법은 제한된 개수의 안테나를 통해 수신된 광대역 신호에 FFT를 적용하여 적어도 둘 이상의 협대역 신호를 분리하여 동시에 방향 탐지할 수 있도록 함에 특징이 있다. 이하, 상기 방향 탐지 방법의 각 단계를 설명한다.
도 4를 참조하면, 먼저 광대역 수신부(120)가 안테나(110)를 통해 광대역 신호를 수신한다.(S110) 여기서, 안테나(110)는 루프 안테나 또는 N개의 다이폴로 구성되는 다이폴 안테나로 구성됨이 바람직하다.
한편, 광대역 수신부(120)는 수신된 광대역 신호로부터 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출한다.(S120) 여기서, 협대역 신호는 동일한 주파수 대역의 신호일 수도 있으며, 서로 다른 주파수 대역의 신호가 될 수도 있다.
다음으로, 광대역 수신부(120)는 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력한다.(S130)
그리고 나서, 데이터 추출부(130)가 IF 신호로부터 I/Q 데이터를 추출하여 출력한다.(S140) 여기서, 데이터 추출부(130)는 협대역 채널별로 A/D 컨버터(131) 및 PDC(132)를 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, A/D 컨버터(131)는 아날로그 협 대역 신호를 디지털 협대역 신호로 변환하고, PDC(132)는 각 협대역 채널의 디지털 협대역 신호를 I-데이터와 Q-데이터로 분리하여 출력한다.
한편, FFT 수행부(140)는 I/Q 데이터에 대해 FFT를 수행하여 각 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출한다.(S150)
그리고 방향 탐지부(150)는 FFT 수행부(140)에서 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 수신된 협대역 신호의 도래 방향을 탐지한다.(S160) 여기에서, 방향 탐지부(150)는 상관형 벡터, MUSIC 또는 ML 중 어느 하나를 이용한 방향 탐지 알고리즘을 수행하도록 구성될 수 있다. 한편, 상기 S160은 방향 탐지부(150)가 각 협대역 신호에 대해 채널별 또는 안테나별로 보정을 수행하도록 구성될 수 있는데, 채널 보정및 안테나 보정은 어느 하나의 협대역 신호의 상대적 위상차가 아닌 절대 위상을 미리 측정하여 생성한 보정 데이터를 이용하여 수행될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 보정 데이터는 보정 데이터 저장부(160)에 미리 저장되도록 구성될 수 있다. 한편, 다이폴 안테나가 N개의 다이폴로 구성되는 경우에는 각 다이폴과 위상차를 측정하기 위한 해당 다이폴에 대한 방향 탐지를 수행한다. 이에, 각 다이폴 쌍에 대해 N 번의 방향 탐지를 수행하게 된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 비교에 의한 방향 탐지의 원리를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 탐지부의 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향 탐지 방법의 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 안테나 111: 제1 다이폴 안테나
112: 제2 다이폴 안테나 120: 광대역 수신부
130: 데이터 추출부 131: A/D 컨버터
132: PDC 140: FFT 수행부
141: FFT 150: 방향 탐지부
151: 채널 보정부 152: 안테나 보정부
160: 보정 데이터 저장부

Claims (9)

  1. 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF(intermediate frequency) 신호를 출력하는 광대역 수신부;
    협대역 채널별로 마련된 A/D 컨버터(analog/digital converter)와 PDC(programmable digital downconverter)를 통하여 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q(integer/quadrature) 데이터를 추출하여 출력하는 데이터 추출부;
    상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT(fast fourier transform)를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 FFT 수행부; 및
    상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호의 도래 방향을 동시에 탐지하는 방향 탐지부를 포함하는 광대역 신호의 방향 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 협대역 신호의 각 채널별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 포함하는 보정 데이터 저장부를 더 포함하는 광대역 신호의 방향 탐지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 방향 탐지부는,
    상기 보정 데이터 저장부에 포함된 보정 데이터를 이용하여 상기 협대역 신호의 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방 향 탐지 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 방향 탐지 알고리즘은,
    상관형 벡터, MUSIC(multi signal classification) 또는 ML(maximum likelihood)을 이용한 방향 탐지 알고리즘 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방향 탐지 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 안테나는,
    루프 안테나 또는 다이폴 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방향 탐지 장치.
  6. 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF 신호를 출력하는 단계;
    협대역 채널별로 마련된 A/D 컨버터(analog/digital converter)와 PDC(programmable digital downconverter)를 통하여 데이터 추출부가 상기 출력된 IF 신호로부터 I/Q 데이터를 추출하여 출력하는 단계;
    FFT 수행부가 상기 출력된 I/Q 데이터에 대해 FFT를 수행하여 상기 협대역 신호의 진폭 또는 위상을 추출하는 단계; 및
    방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호의 도래 방향을 동시에 탐지하는 단계를 포함하는 광대역 신호의 방향 탐지 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는,
    상기 협대역 신호의 각 채널별 절대 위상을 측정하여 생성한 보정 데이터를 이용하여 채널 보정 및 안테나 보정을 수행하여 도래 방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방향 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 방향 탐지부가 상기 추출된 진폭 또는 위상을 이용하여 방향 탐지 알고리즘을 수행하여 상기 협대역 신호의 도래 방향을 탐지하는 단계는,
    상관형 벡터, MUSIC 또는 ML을 이용하여 도래 방향을 탐지하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방향 탐지 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 광대역 수신부가 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하여 적어도 하나 이상의 협대역 신호를 추출하고, 추출된 협대역 신호를 주파수 변환하여 IF(intermediate frequency) 신호를 출력하는 단계는,
    루프 안테나 또는 다이폴 안테나를 통해 광대역 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는 광대역 신호의 방향 탐지 방법.
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