KR101101853B1 - 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법 - Google Patents

주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101101853B1
KR101101853B1 KR1020100128951A KR20100128951A KR101101853B1 KR 101101853 B1 KR101101853 B1 KR 101101853B1 KR 1020100128951 A KR1020100128951 A KR 1020100128951A KR 20100128951 A KR20100128951 A KR 20100128951A KR 101101853 B1 KR101101853 B1 KR 101101853B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
frequency hopping
chirp
unit
chirp signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020100128951A
Other languages
English (en)
Inventor
조병각
신관호
김성호
윤원상
Original Assignee
국방과학연구소
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 국방과학연구소 filed Critical 국방과학연구소
Priority to KR1020100128951A priority Critical patent/KR101101853B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101101853B1 publication Critical patent/KR101101853B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B1/713—Spread spectrum techniques using frequency hopping
    • H04B1/7143—Arrangements for generation of hop patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00—Modulated-carrier systems
    • H04L27/10—Frequency-modulated carrier systems, i.e. using frequency-shift keying
    • H04L27/103—Chirp modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/69—Spread spectrum techniques
    • H04B2001/6912—Spread spectrum techniques using chirp

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치는 다이버시티(diversity) 반복 회수만큼 데이터 심볼을 반복하여 생성하고 상기 데이터 심볼에 따라 생성된 첩(chirp) 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약 첩 신호 송신부 및 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시킨 후 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부에서 복조하고, 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하는 주파수 도약 첩 신호 수신부를 포함함으로써, 부분 대역 재머와 멀티톤 재머의 영향을 효과적으로 극복할 수 있다.

Description

주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법{FREQUENCY HOPPING COMMUNICATION APPARATUS AND METHOD USING CHIRP SIGNALS}
본 발명은 주파수 도약 첩(chirp) 신호 통신 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티톤 재머에 취약한 주파수 도약 통신의 항재밍 성능을 개선할 수 있는 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 재머(jammer)는 통신 신호에 비해 상대적으로 높은 신호레벨을 가지면서 넓은 대역에 걸쳐 존재하기 때문에 단순한 고정 주파수 통신 시스템은 재머의 영향을 극복하는 것이 불가능하다. 통신 신호가 고정 주파수인 경우 통신 신호의 대역폭에 해당하는 대역에 잡음 재밍 신호를 발생시켜 통신 채널을 재밍할 수 있지만 통신 신호가 주파수 도약 대역확산 방식을 사용하는 경우, 한정된 전력을 가지는 재머는 부분 대역 재밍이나 멀티톤 재밍 같은 방식으로 재밍을 시도하게 된다.
주파수 도약 통신 방법은 하나의 심볼에 대해 적절한 회수의 다이버시티(diversity) 전송을 수행하고, 수신되는 심볼들에 대해 MV(Majority Vote), ECC(Energy Clipped Combining), HDMV(Hard Decision Majority Vote), NED(Normalized Envelope Detection) 등의 결합 기법을 사용하여 전체 도약 대역 중 부분 대역에 가해지는 재밍에 대응한다.
재밍 신호의 경우 제한된 재밍 전력(J)과 제한된 대역폭(Wj)을 갖는다. 통신기의 확산 대역폭(Wss)이 재밍 대역폭(Wj)보다 작은 경우(Wj>Wss) 확산된 신호가 재밍 신호와 충돌확률이 P_hit=1이기 때문에, Wss값이 작은 경우 통신이 거의 어렵다고 볼 수 있다. 그러나 주파수 도약방식과 같이 Wss가 넓은 경우 재밍 전력 밀도(J0)도 약해지므로 재밍을 극복할 수 있다. Wss가 Wj에 비해 한없이 큰 경우는 재머와의 충돌 확률이 낮아 FEC(Forward Error Correction) 및 다이버시티(diversity) 결합을 통해 어느 정도의 오율을 극복하면서 통신이 가능하게 된다.
하지만 부분 대역 재머와 멀티톤 재머의 특성을 나타낸 도 1과 같이 멀티톤 재머는 제한된 재머의 전력으로 부분 대역 재머보다 넓은 대역으로 높은 레벨의 재밍이 가능하기 때문에 부분 대역 재밍의 ρ값에 해당하는 μ=Wj/Wss값을 1에 가깝게 만들어 결과적으로 전대역 재밍이 가능한 신호를 만들 수 있다. 따라서 멀티톤 재머의 영향 하에서는 기존의 주파수 도약 확산 방식 및 다이버시티 기법을 사용하더라도 수신된 신호가 모두 재밍 신호에 의해 오염된다.
특히 기존에 사용하던 주파수 도약 BFSK 전송방식은 수학식 1과 같은 캐리어Sfsk(t)를 사용하고, 멀티톤 방해전파(재밍 신호) 또한 수학식 2와 같이 동일한 유형의 신호 MTJn(t)를 사용한다. 수신단으로 정합필터 뱅크(matched filter bank)를 사용하는 수신기에는 재밍 신호와 통신 신호를 구분할 수 있는 물리적 방법이 존재하지 않기 때문에 재밍 신호가 통신 신호보다 높은 전력(Aj≥a0)으로 수신되는 경우 복조시 오류가 발생하게 되어 통신이 불가능하게 된다.
Figure 112010082976311-pat00001
Figure 112010082976311-pat00002
본 발명은 멀티톤 재머에 취약한 주파수 도약 통신의 항재밍 성능을 개선할 수 있는 주파수 도약 첩(chirp) 신호 통신 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 도약 첩(chirp) 신호 통신 장치는 다이버시티(diversity) 반복 회수만큼 데이터 심볼을 반복하여 생성하고 상기 데이터 심볼에 따라 생성된 첩(chirp) 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약 첩 신호 송신부 및 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시킨 후 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부에서 복조하고, 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하는 주파수 도약 첩 신호 수신부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 첩 신호의 생성에 이용되는 첩 정보와 상기 첩 신호의 복조에 이용되는 첩 정보는 동일할 수 있다.
한편, 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 송신기는 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성하는 다이버시티 반복부, 상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하는 첩 신호 생성부 및 상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 심볼값은 0 또는 1의 값을 갖고, 상기 첩 신호는 상기 심볼값에 따라 업 첩(up chirp) 신호 또는 다운 첩(down chirp) 신호일 수 있다.
한편, 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 수신기는 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시키는 주파수 역도약부, 상기 주파수 도약된 첩 신호의 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부에서 상기 역도약된 신호를 필터링하고, 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 복조부 및 상기 복조된 신호를 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력하는 다이버시티 결합부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 복조부는, 상기 필터링된 각 신호를 합산하는 합산부 및 상기 합산부의 상기 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 판정부를 포함하고, 상기 각 정합 필터링부는 업 첩 필터부와 다운 첩 필터부를 포함하며, 상기 합산부는, 상기 각 정합 필터링부의 업 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 업 첩 합산부 및 상기 각 정합 필터링부의 다운 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 다운 첩 합산부를 포함하고, 상기 판정부는 상기 업 첩 합산부의 결과와 다운 첩 합산부의 결과를 비교하여 심볼값을 판정 및 복조할 수 있다.
한편, 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 방법은 주파수 도약 첩 신호 송신기가 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성하는 단계, 상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하는 단계, 상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 단계, 주파수 도약 첩 신호 수신기가 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시키는 단계, 상기 주파수 도약 첩 신호 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 지연 시점에서 상기 역도약된 신호를 정합 필터링하는 단계, 상기 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 단계 및 상기 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 각 지연 시점은 상기 동기 오차 범위를 동일하게 분할함으로써 결정될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법에 따르면, 일정 주파수를 갖는 재밍 신호는 복조시에 주파수 도약된 첩 신호와의 상관값이 거의 0이 되므로 수신기에서는 재밍 신호의 영향이 없는 통신 신호만이 복조된다.
또한, 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 지연 시점에서 수신된 첩 신호를 정합 필터링함으로써 송신기와 수신기를 동기화할 수 있으며, 그 결과 첩 신호를 이용함으로써 발생되는 동기화 문제를 해소할 수 있다. 그 결과 멀티톤 재머를 극복하고, 수신기에서의 동기 성능에 따라 수신 성능 차이가 많은 첩 신호를 안정적으로 복조할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 멀티톤 재머를 극복함과 동시에 안정적인 성능을 갖는 주파수 도약 CSS(Chirp Spread Spectrum) 통신이 가능하다.
도 1은 부분 대역 재머와 멀티톤 재머의 특성을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 송신기를 나타낸 블럭도.
도 4는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 수신기를 나타낸 블럭도.
도 5는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 방법을 나타낸 흐름도.
도 6은 기존의 주파수 도약 BFSK 통신 장치와 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치의 멀티톤 재밍 환경에서의 비트 오율 성능을 나타낸 그래프.
도 7은 종래의 주파수 도약 통신 장치를 나타낸 블럭도.
이하, 본 발명의 주파수 도약 첩(chirp) 신호 통신 장치 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 7은 종래의 주파수 도약 통신 장치를 나타낸 블럭도로서, 살펴보면, 다이버시티 반복부(10), BFSK 변조기(20), 주파수 도약부(30)로 이루어지는 주파수 도약 송신부와 주파수 역도약부(60), 필터부(70), 다이버시티 결합부(80)로 이루어지는 주파수 도약 수신부를 포함한다. BFSK(Binary Frequency Shift Keying) 변조기는 2개의 주파수를 이용하며 그에 따라 필터부(70)에는 각각 하나의 주파수를 담당하는 정합 필터1과 정합 필터2가 마련된다. 또한, 필터부의 필터링에 의해 수신 신호를 복조하기 위해 송신부의 BFSK 신호 정보와 동일한 BFSK 신호 정보를 필터부에서도 사전에 설정해 두어야 한다.
이와 같은 구성에 의해 방사되는 주파수 도약 신호는 수학식 1로 정의되며, 방사 과정에서 잡음을 개입시키는 요소인 채널(40)에 의해 잡음에 오염되고 재머(50)에 의해 재밍 신호가 유입된 채로 수신부로 유입된다. 참고로 주파수 도약(frequency hopping)은 전송 신호를 한 중심 주파수에서 다른 중심 주파수로 도약시켜 주파수 스펙트럼이 확산되게 하는 것이다. 중심 주파수는 의사 랜덤 코드에 의해 결정되므로 비상관 신호에는 도약이 무작위한 것 같이 나타난다. 이를 통해 재머에 효과적으로 대응할 수 있으나, 멀티톤 재머(Multi Tone Jammer, MTJ)에 대한 대응은 취약하다.
수학식 2로 정의되는 멀티톤 재머의 재밍 신호와 유사한 관계로 멀티톤 재머의 재밍을 극복하기가 어렵다.
도 2는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치를 나타낸 블럭도이다.
도 2에 도시된 주파수 도약 첩 신호 통신 장치는 다이버시티(diversity) 반복 회수만큼 데이터 심볼을 반복하여 생성하고 상기 데이터 심볼에 따라 생성된 첩(chirp) 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약 첩 신호 송신부(100) 및 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시킨 후 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부(231)에서 복조하고, 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하는 주파수 도약 첩 신호 수신부(200)를 포함하고 있다.
주파수 도약 첩 신호 송신부(100)는 주파수 도약 통신 방식에 따라 데이터를 변환하여 전파로 송신한다. 이를 위해 입력된 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 데이터 심볼을 생성하고, 데이터 심볼을 주파수 도약시켜 송신한다. 이를 위해 다이버시티 반복부(110), 첩 신호 생성부(130), 주파수 도약부(150)를 포함하며, 이외에 증폭기 및 송신 안테나 등의 요소를 더 포함할 수 있다.
주파수 도약 통신 방식에 따라 송신된 신호는 앞에서 살펴본 바와 같이 멀티톤 재머(MTJ)의 재밍 신호에 취약하다. 이러한 문제를 해소하기 위해 주파수 도약 첩 신호 송신부(100)는 데이터 심볼에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하고 주파수 도약시켜 송신한다.
첩 신호(chirp signal)는 시간에 따라 주파수가 증가하거나 감소하는 신호로서 주파수가 점차 증가하는 첩 신호를 업 첩(up chirp) 신호라고 하고, 주파수가 점차 감소하는 첩 신호를 다운 첩(down chirp) 신호라고 한다. 데이터 심볼은 0 또는 1의 심볼값을 갖게 되는데 심볼값이 0일때 업 첩 신호 또는 다운 첩 신호를 생성한다. 심볼값이 1일때는 이와 반대로 다운 첩 신호 또는 업 첩 신호를 생성한다. 심볼값에 따라 다운 첩 신호를 생성할지 업 첩 신호를 생성할지는 통신 장치 운용자의 정책에 따라 결정된다. 각 첩 신호의 증가/감소 비율 등의 첩 정보 또한 통신 장치 운용자의 정책에 의해 결정된다. 첩 정보는 주파수 도약 첩 신호 송신부와 주파수 도약 첩 신호 수신부 모두 동일해야 한다.
이와 같이 주파수 도약 첩 신호 송신부에서 주파수 도약되어 방사되는 첩 신호는 부분 대역 재머나 멀티톤 재머의 재밍 신호를 용이하게 극복할 수 있으나 수신측에서 주파수 도약된 첩 신호를 복조할 수 있는 수단이 마련되어야 한다.
주파수 도약 첩 신호 수신부(200)는 주파수 역도약부(210), 복조부(230), 다이버시티 결합부(250)를 포함하며, 이외에 수신 안테나, 증폭기를 더 포함할 수 있다. 주파수 도약 첩 신호 수신부가 주파수 도약 첩 신호 송신부와 동일 플랫폼 상에 형성될 경우 수신 안테나는 주파수 도약 첩 신호 송신부의 송신 안테나와 일체로 형성될 수 있다.
주파수 도약 첩 신호 수신부에서 수신되는 신호는 주파수 도약 첩 신호 송신부에서 주파수 도약되어 방사된 첩 신호이다. 이때의 첩 신호는 방사 과정에서 잡음 채널(310)에 의해 각종 잡음이 개입될 수 있으며, 재머(320)에 의해 재밍 신호가 유입된 상태일 수 있다.
주파수 도약 첩 신호 수신부는 수신된 첩 신호를 역도약시킨 후 복조하고 다이버시티 회수만큼 결합시킨다. 첩 신호는 주파수가 점차 증가하거나 감소하는 신호이므로 동기화가 매우 중요하다. 송신측과의 동기화가 이루어지지 않으면 정합 필터링부의 출력값이 거의 0이 되기 때문에 복조가 불가능하기 때문이다. 잡음 채널에 의해 수신 시간이 지연될 가능성이 있기 때문에 동기화를 위해 정합 필터링부(231)를 복수개 설비한다. 이때 복수로 설비되는 정합 필터링부는 동기화를 위한 것이므로 동기 오차 범위를 분할하여 담당한다. 예를 들어 동기 오차 범위가 10ms이고 정합 필터링부가 10개 라면 0초 지연 시간의 제1 정합 필터링부, 1ms 지연 시간의 제2 정합 필터링부, 2ms 지연 시간의 제3 정합 필터링부,..., 10ms 지연 시간의 제10 정합 필터링부와 같이 구성이 가능하다. 동기화가 이루어지지 않은 정합 필터링부의 출력은 거의 0에 가까우므로 모든 정합 필터링부의 결과를 합산하면 동기화가 이루어진 신호가 출력되는 것과 동일하다. 첩 신호를 입력 신호로 하는 정합 필터링부의 정상적인 구동을 위해 첩 정보가 필요한데, 이때의 첩 정보는 주파수 도약 첩 신호 송신부의 첩 정보와 동일해야 한다. 즉, 첩 신호의 생성에 이용되는 첩 정보와 첩 신호의 복조에 이용되는 첩 정보는 동일해야 한다.
이와 같이 복조부에서 복조된 신호를 다이버시티 반복 회수만큼 결합함으로써 주파수 도약 첩 신호 송신부의 데이터를 복원하게 된다.
첩 신호와 멀티톤 재머의 재밍 신호와의 상관값은 수학식 3으로 표현될 수 있으며, 그 값은 거의 0에 가깝다.
Figure 112010082976311-pat00003
반면, 첩 신호의 자기 상관 신호는 수학식 4와 같으며, 멀티톤 재머의 재밍 신호가 유입되더라도 수학식 5와 같이 복조가 이루어진다.
Figure 112010082976311-pat00004
Figure 112010082976311-pat00005
즉, 본 발명에 따르면 멀티톤 재머의 재밍 신호가 유입되더라도 주파수 도약 첩 신호 수신부에서 이루어진 복조 결과는 재밍 신호의 영향이 거의 없게 된다. 따라서, 본 발명에 따르면 멀티톤 재머를 효과적으로 극복할 수 있다.
도 6은 기존의 주파수 도약 BFSK 통신 장치와 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치의 멀티톤 재밍 환경에서의 비트 오율 성능을 나타낸 그래프이다.
X축은 신호 에너지 대 재밍 전력밀도이며 y축은 비트 오율 값이다. 기존의 주파수 도약 BFSK 통신 장치는 멀티톤 재밍에 대해 전 대역 재밍(μ=1)부터 부분 대역 톤 재밍(μ=0.1)에 이르기까지 매우 높은 비트 오율(10-2 이상)값을 가지지만 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 장치에 따르면 에러가 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 송신기를 나타낸 블럭도이다.
도 3에 도시된 주파수 도약 첩 신호 송신기는 도 2에 도시된 주파수 도약 첩 신호 송신부일 수 있다.
살펴보면, 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성하는 다이버시티 반복부(110), 상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하는 첩 신호 생성부(130) 및 상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약부(150)를 포함하고 있다.
다이버시티 반복부(110)는 주파수 도약 통신 방식에서 데이터 심볼을 복수개 생성하는 요소이다.
첩 신호 생성부(130)는 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩 신호를 생성한다. 심볼값은 0 또는 1의 값을 갖고, 생성되는 첩 신호는 심볼값에 따라 업 첩(up chirp) 신호 또는 다운 첩(down chirp) 신호일 수 있다. 예를 들어 심볼값이 1이면 업 첩 신호를 생성하고, 심볼값이 0이면 다운 첩 신호를 생성할 수 있다. 물론 이와 반대로도 가능하다. 업 첩 신호와 다운 첩 신호를 생성하기 위해 첩 신호 생성부는 업 첩 신호 생성부(131)와 다운 첩 신호 생성부(133)를 포함할 수 있다.
첩 신호는 다음의 수학식 6으로 정의될 수 있다.
Figure 112010082976311-pat00006
여기서, Ξ(t)는 위상이며,
if 0 < t < T then 진폭 a(t)=1이고,
else a(t)=0이다.
위상 변화에 따른 주파수 변화율(chirp rate)을 나타내는 μ(t)는 수학식 7과 같다.
Figure 112010082976311-pat00007
시간에 따른 위상이 제곱의 형태로 변화하므로 수학식 8과 같은 형태로 전송된다.
Figure 112010082976311-pat00008
여기서 μ는 수학식 7에서 산출된 주파수 변화율(chirp rate)를 의미하며 μ> 0인 경우 업 첩, μ< 0인 경우 다운 첩 하게 된다. 물론, 첩 신호의 종류는 반대로 적용할 수도 있다. μ의 변화에 따라 첩 확산 대역을 조정할 수 있다.
주파수 도약부(150)는 데이터 심볼의 심볼값에 따라 생성된 첩 신호를 주파수 도약시킨다.
주파수 도약된 신호는 증폭기, 송신 안테나 등을 거쳐 방사된다. 방사 과정에서 각종 잡음이 개입되기도 하고 재머의 재밍 신호가 유입되기도 한다.
도 4는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 수신기를 나타낸 블럭도이다.
도 4에 도시된 주파수 도약 첩 신호 수신기는 도 2에 도시된 주파수 도약 첩 신호 수신부일 수 있다.
살펴보면, 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시키는 주파수 역도약부(210), 상기 주파수 도약된 첩 신호의 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부(231)에서 상기 역도약된 신호를 필터링하고, 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 복조부(230) 및 상기 복조된 신호를 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력하는 다이버시티 결합부(250)를 포함하고 있다.
주파수 역도약부(210)는 수신된 신호(송신측에서 주파수 도약된 첩 신호)를 역도약시킨다.
복조부(230)는 각 정합 필터링부(231)에서 필터링된 각 신호를 합산하는 합산부(235, 236) 및 합산부의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 판정부(237)를 포함하고 있다.
각 정합 필터링부(231)는 업 첩 필터부(232)와 다운 첩 필터부(233)를 포함하고 있으며, 동기화를 위한 시간 지연부(234)를 포함할 수 있다.
합산부는 각 정합 필터링부의 업 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 업 첩 합산부(235) 및 각 정합 필터링부의 다운 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 다운 첩 합산부(236)를 포함할 수 있다.
판정부(237)는 업 첩 합산부(235)의 결과와 다운 첩 합산부(236)의 결과를 비교하여 심볼값을 판정 및 복조한다.
구체적으로 복조부는 복수의 정합 필터링부(231), 합산부(235, 236) 및 판정부(237)를 포함하고 있다. 이때 정합 필터링부의 정상적인 동작을 위해 송신측과 동일한 첩 정보(적어도 chirp rate 포함)를 제공받기 위한 첩 정보 저장부(238)를 더 포함할 수 있다.
정합 필터링부(231)는 동기화를 위해 동기 오차 범위를 분할한 개수만큼 구비되며 분할 구간의 시간만큼 지연된 주파수 역도약부의 출력 신호를 입력받는다. 분할 구간은 동일한 시간 간격일 수 있으며, 경우에 따라 시간 간격이 다를 수도 있다. 동기 오차 범위는 사용자의 정책에 의해 결정되며, 분할 구간의 수, 다시 말해 정합 필터링부의 수 또한, 사용자의 정책에 의해 결정된다. 다만 정합 필터링부의 개수가 너무 적을 경우에는 동기화 시간에 근접한 시간 지연이 적용된 정합 필터링부가 부존재할 가능성이 있으므로 실험을 통해 적절하게 정합 필터링부의 수를 책정하여야 한다.
시간 지연을 위해 시간 지연부(234)가 정합 필터링부(231)과 주파수 역도약부(210)의 사이에 위치할 수 있다. 도 4에서는 제1 정합 필터링부부터 제n 정합 필터링부까지 n개의 정합 필터링부가 배치되 있으며, 각 정합 필터링부는 업 첩 필터부(232)와 다운 첩 필터부(233)를 포함하고 있다.
각 정합 필터링부는 업 첩 필터부와 다운 첩 필터부를 포함하고 있으며, 각 필터부의 출력 신호가 합산부로 전달된다.
정합 필터링부에서 재밍 신호는 수학식 3과 같이 거의 0에 가까운 값으로 처리되므로 수학식 5와 같은 신호가 출력되며, 이때 출력되는 신호는 송신측 송신 신호(수학식 4 참조)와 거의 유사한 신호(수학식 5 참조)가 된다. 즉, 본 발명의 합산부로 입력되는 신호는 송신측에서 생성한 첩 신호와 거의 동일하게 된다. 따라서, 다이버시티 결합부(250)에서 최종 출력되는 신호는 재밍 신호의 영향을 극복한 상태가 되며, 그 효과는 도 6에서 설명한 바와 같다.
도 5는 본 발명의 주파수 도약 첩 신호 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
주파수 도약 첩 신호 송신기가 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성한다(S 510).
상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성한다(S 520)
상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신한다(S 530).
주파수 도약 첩 신호 수신기가 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시킨다(S 540).
상기 주파수 도약 첩 신호 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 지연 시점에서 상기 역도약된 신호를 정합 필터링한다(S 550).
상기 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조한다(S 560).
상기 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력한다(S 570).
이때, 상기 각 지연 시점은 상기 동기 오차 범위를 동일하게 분할함으로써 결정될 수 있다.
한편, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
데이터 무선 통신 장치에 적용할 수 있다.
특히, 재머에 의한 공격이 예상되는 무선 통신 장치에 적용하는 것이 유리하다.
100...주파수 도약 첩 신호 송신부 110...다이버시티 반복부
130...첩 신호 생성부 131...업 첩 신호 생성부
133...다운 첩 신호 생성부 150...주파수 도약부
200...주파수 도약 첩 신호 수신부 210...주파수 역도약부
230...복조부 231...정합 필터링부
232...업 첩 필터부 233...다운 첩 필터부
234...시간 지연부 235...업 첩 합산부
236...다운 첩 합산부 237...판정부
250...다이버시티 결합부

Claims (8)

  1. 다이버시티(diversity) 반복 회수만큼 데이터 심볼을 반복하여 생성하고 상기 데이터 심볼에 따라 생성된 첩(chirp) 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약 첩 신호 송신부; 및
    상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시킨 후 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부에서 복조하고, 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하는 주파수 도약 첩 신호 수신부;
    를 포함하는 주파수 도약 첩 신호 통신 장치;
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 첩 신호의 생성에 이용되는 첩 정보와 상기 첩 신호의 복조에 이용되는 첩 정보는 동일한 것을 특징으로 하는 주파수 도약 첩 신호 통신 장치.
  3. 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성하는 다이버시티 반복부;
    상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하는 첩 신호 생성부; 및
    상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 주파수 도약부;
    를 포함하는 주파수 도약 첩 신호 송신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 심볼값은 0 또는 1의 값을 갖고,
    상기 첩 신호는 상기 심볼값에 따라 업 첩(up chirp) 신호 또는 다운 첩(down chirp) 신호인 것을 특징으로 하는 주파수 도약 첩 신호 송신기.
  5. 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시키는 주파수 역도약부;
    상기 주파수 도약된 첩 신호의 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 정합 필터링부에서 상기 역도약된 신호를 필터링하고, 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 복조부; 및
    상기 복조된 신호를 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력하는 다이버시티 결합부;
    를 포함하는 주파수 도약 첩 신호 수신기.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복조부는,
    상기 필터링된 각 신호를 합산하는 합산부; 및
    상기 합산부의 상기 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 판정부;를 포함하고,
    상기 각 정합 필터링부는 업 첩 필터부와 다운 첩 필터부를 포함하며,
    상기 합산부는,
    상기 각 정합 필터링부의 업 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 업 첩 합산부; 및
    상기 각 정합 필터링부의 다운 첩 필터부의 출력 신호를 합산하는 다운 첩 합산부를 포함하고,
    상기 판정부는 상기 업 첩 합산부의 결과와 다운 첩 합산부의 결과를 비교하여 심볼값을 판정 및 복조하는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 첩 신호 수신기.
  7. 주파수 도약 첩 신호 송신기가 입력된 정보 데이터를 다이버시티 반복 회수만큼 반복시켜 데이터 심볼을 생성하는 단계;
    상기 데이터 심볼의 심볼값에 따라 첩(chirp) 신호를 생성하는 단계;
    상기 첩 신호를 주파수 도약시켜 송신하는 단계;
    주파수 도약 첩 신호 수신기가 상기 주파수 도약된 첩 신호를 수신하여 주파수 역도약시키는 단계;
    상기 주파수 도약 첩 신호 송신기와의 동기 오차 범위를 분할한 복수의 지연 시점에서 상기 역도약된 신호를 정합 필터링하는 단계;
    상기 필터링된 각 신호의 합산 결과로부터 심볼값을 복조하는 단계; 및
    상기 복조된 신호를 상기 다이버시티 반복 회수만큼 결합하여 출력하는 단계;
    를 포함하는 주파수 도약 첩 신호 통신 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각 지연 시점은 상기 동기 오차 범위를 동일하게 분할함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 주파수 도약 첩 신호 통신 방법.
KR1020100128951A 2010-12-16 2010-12-16 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법 Active KR101101853B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100128951A KR101101853B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100128951A KR101101853B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101101853B1 true KR101101853B1 (ko) 2012-01-05

Family

ID=45613629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100128951A Active KR101101853B1 (ko) 2010-12-16 2010-12-16 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101101853B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101624125B1 (ko) * 2014-12-29 2016-05-25 한화탈레스 주식회사 주파수 도약 통신에서 항재밍 성능을 향상하기 위한 멀티톤 재머 제어 장치 및 방법
KR101822755B1 (ko) * 2016-09-01 2018-01-29 국방과학연구소 무선통신 시스템을 위한 aj/lpi 증대 시스템 및 방법
KR101853289B1 (ko) * 2017-01-13 2018-05-02 국방과학연구소 주파수 도약된 신호를 역도약하는 장치 및 방법
KR20230130938A (ko) * 2022-03-04 2023-09-12 국방과학연구소 주파수 도약 타이밍 오차 추정 장치 및 그 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060080315A (ko) * 2005-01-05 2006-07-10 오소트론 주식회사 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교변조 방법 및 장치
KR100813864B1 (ko) 2006-12-20 2008-03-17 국방과학연구소 주파수 도약 타이밍 동기 획득 시스템
KR20100071592A (ko) * 2008-12-19 2010-06-29 인하대학교 산학협력단 Ｃｓｓ 신호에 최적화 된 정합 필터 장치
KR20100131099A (ko) * 2009-06-05 2010-12-15 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 주파수 도약 변조 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060080315A (ko) * 2005-01-05 2006-07-10 오소트론 주식회사 첩 신호의 반복 시간 간격 차이를 이용한 차분적 직교변조 방법 및 장치
KR100813864B1 (ko) 2006-12-20 2008-03-17 국방과학연구소 주파수 도약 타이밍 동기 획득 시스템
KR20100071592A (ko) * 2008-12-19 2010-06-29 인하대학교 산학협력단 Ｃｓｓ 신호에 최적화 된 정합 필터 장치
KR20100131099A (ko) * 2009-06-05 2010-12-15 삼성전자주식회사 통신 시스템에서 주파수 도약 변조 장치 및 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101624125B1 (ko) * 2014-12-29 2016-05-25 한화탈레스 주식회사 주파수 도약 통신에서 항재밍 성능을 향상하기 위한 멀티톤 재머 제어 장치 및 방법
KR101822755B1 (ko) * 2016-09-01 2018-01-29 국방과학연구소 무선통신 시스템을 위한 aj/lpi 증대 시스템 및 방법
KR101853289B1 (ko) * 2017-01-13 2018-05-02 국방과학연구소 주파수 도약된 신호를 역도약하는 장치 및 방법
KR20230130938A (ko) * 2022-03-04 2023-09-12 국방과학연구소 주파수 도약 타이밍 오차 추정 장치 및 그 방법
KR102581896B1 (ko) 2022-03-04 2023-09-21 국방과학연구소 주파수 도약 타이밍 오차 추정 장치 및 그 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Diamant et al. Low probability of detection for underwater acoustic communication: A review
US8301075B2 (en) Tactical radio and radio network with electronic countermeasures
US20060198522A1 (en) Wide band-DCSK modulation method, transmitting apparatus thereof, wide band-DCSK demodulation method, and receiving apparatus thereof
US7660230B2 (en) M-ARY orthogonal coded/balanced UWB transmitted reference systems
CN113225102A (zh) 一种基于随机连续相位调制信号的低信噪比码捕获方法
US20090103720A1 (en) Method and system for secure and anti jamming wireless communication with high spectral efficiency
KR101101853B1 (ko) 주파수 도약 첩 신호 통신 장치 및 방법
Hasan et al. Design and implementation of FHSS and DSSS for secure data transmission
US20040190596A1 (en) Methods and apparatus for transmitting and receiving randomly inverted wideband signals
Li et al. Wireless communications under hostile jamming: security and efficiency
Ling et al. Covert underwater acoustic communications: Transceiver structures, waveform designs and associated performances
JP5327974B2 (ja) 無線装置、無線システム及び秘匿通信方法
CN114827991B (zh) 一种隐蔽无线通信方法以及系统
KR101022234B1 (ko) 3진 시퀀스를 이용하는 ｃｃｓｋ 변복조를 수행하는 ｆｈｓｓ/ｔｄｍａ 송수신 장치 및 방법
US6963599B1 (en) Multitone frequency hop communications system
Sayeed et al. Exploiting Doppler diversity in mobile wireless communications
Popovski et al. Modelling and comparative performance analysis of a time-reversed UWB system
US8477890B2 (en) Geometric detector for communicating through constant modulus (CM) interferers
Kalita et al. An anti-jamming underwater communication transceiver model using uncoordinated direct sequence spread spectrum technique
Duke Direct-sequence spread-spectrum modulation for utility packet transmission in underwater acoustic communication networks
Atta Improved jamming-resistant frequency hopping spread spectrum systems
Zhang et al. Correlation-based search against friendly jamming data exchange schemes
US11929778B2 (en) Artifact free chaotic spread spectrum communication
Sinai et al. Frequency and code modulations for underwater acoustic spread spectrum communication
Wang et al. Design and performance evaluation of signaling link demodulator for PCP-OFDM system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20101216

PA0201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20111221

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20111227

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20111227

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141202

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20141202

Start annual number: 4

End annual number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151202

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20151202

Start annual number: 5

End annual number: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161202

Year of fee payment: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20161202

Start annual number: 6

End annual number: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171204

Year of fee payment: 7

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20171204

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181204

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20181204

Start annual number: 8

End annual number: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20201202

Start annual number: 10

End annual number: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20241203

Start annual number: 14

End annual number: 14