KR101181754B1 - Anti-jamming performance improvement method and apparatus for SFH systems using diversity combining and adaptive transmission - Google Patents

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국방과학연구소
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Abstract

PURPOSE: A method and apparatus for improving the anti-jamming performance of an SFH(Slow Frequency Hopping) system using an adaptive transmission method and a diversity combination method are provided to offer the communication capacity of group communication by maximizing the survivability of a communication link. CONSTITUTION: A hop frame repetition unit(130) repeatedly transmits arranged hop frames as the number of necessary diversity according to the hamming strength. A jamming level measurement unit(160b) measures jamming levels. A diversity combination unit(170) combines hop frames outputted a frequency reverse hopping unit(150) as the number of the diversity. A bit determination and frame processing unit(180) creates the created frame data as an information bit string.

Description

Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 ＳＦＨ 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치{Anti-jamming performance improvement method and apparatus for SFH systems using diversity combining and adaptive transmission}Anti-jamming performance improvement method and apparatus for SFH systems using diversity combining and adaptive transmission}

본 발명은 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 항재밍 통신 시스템에 널리 사용되는 주파수 도약 통신 시스템에서 도약속도보다 심볼전송율이 빠른 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 재밍강도에 따른 적응형 전송을 구현하기 위한 다이버시티(diversity) 결합 기법과 적응형 전송기법을 사용하여 항재밍(Anti-jamming) 성능의 향상과 생존성을 높이기 위한, Diversity 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and apparatus for improving anti-jamming performance of an SFH system, and more particularly, to jamming a slow frequency hopping (SFH) system having a symbol rate higher than a hopping speed in a frequency hopping communication system widely used in an anti-jamming communication system. Diversity combining technique and adaptive transmission technique for improving anti-jamming performance and survivability using diversity combining technique and adaptive transmission technique to implement adaptive transmission according to strength The present invention relates to a method and apparatus for improving anti-jamming performance of an SFH system.

주파수 도약 방식의 통신 방법은 하나의 심볼을 여러 주파수로 나누어 전송하는 FFH(Fast Frequency Hopping) 방식과 하나의 주파수에 여러 심볼을 전송하는 SFH(Slow Frequency Hopping) 방식으로 나누어진다. 이를 도 5에 나타내었다. The frequency hopping communication method is divided into a fast frequency hopping (FFH) method for transmitting one symbol divided into several frequencies and a slow frequency hopping (SFH) method for transmitting several symbols at one frequency. This is shown in FIG. 5.

도 5는 FFH 시스템과 SFH 시스템의 특징을 설명하기 위한 시간/주파수축 상의 신호 구성도이다. 도 5에서 번호는 데이터 심볼의 순번을 나타내며, FFH 방식은 1개의 심볼을 3개의 다른 주파수에 나누어 전송하는 예이고, SFH 방식은 하나의 주파수에 6개의 데이터 심볼을 포함한 예이다. SFH 시스템은 실제 구현에 있어서 동기 등의 문제로 더 많은 데이터 심볼을 포함하여 구현한다. 현재까지 주로 개발된 시스템은 항재밍 측변에서 한번 재밍 당했을 때 손실되는 심볼의 수가 SFH에 비해 상대적으로 적은 FFH 시스템을 선호해 왔으며, 재밍의 위협으로부터 생존성을 극대화하기 위해 높은 오율에서도 통신이 가능한 음성위주의 저속 데이터 전송 네트워크 설계가 이루어졌다. 이런 통신 시스템들은 주로 non-coherent detection이 가능한 M-ary FSK(Frequency Shift Keying) 방식의 변복조를 채택하고 FFH 전송을 통해 여러 주파수로 분할되어 송신된 하나의 심볼에 대한 diversity 결합을 수행하여 항재밍 성능이 최대화 될 수 있도록 배려하고 있다.5 is a signal configuration diagram on the time / frequency axis for explaining the characteristics of the FFH system and SFH system. In FIG. 5, the numbers indicate the order of data symbols. The FFH scheme is an example of transmitting one symbol in three different frequencies, and the SFH scheme is an example including six data symbols in one frequency. The SFH system is implemented by including more data symbols due to problems such as synchronization in the actual implementation. Until now, mainly developed systems have preferred the FFH system, which has a relatively small number of symbols lost when jammed on the anti-jamming side, compared to SFH, and can communicate at high error rates to maximize the survivability from the threat of jamming. A low-speed data transmission network design was focused. These communication systems mainly adopt M-ary frequency shift keying (FSK) modulation and demodulation that enables non-coherent detection, and perform anti-jamming performance by performing diversity combining on one transmitted signal divided into several frequencies through FFH transmission. We are considering this so that it can be maximized.

그러나, FFH(Fast Frequency Hopping)의 특징은 변복조 방식이 M-ary FSK로 제한되어 대역 효율이 낮고, 또한 주파수 도약속도 구현의 한계 등으로 고속 데이터 전송이 어려워 지속적으로 요구되고 있는 대용량 멀티미디어 데이터통신에 심각한 제한을 가지고 있다. However, the characteristics of fast frequency hopping (FFH) is that the modulation and demodulation method is limited to M-ary FSK, resulting in low bandwidth efficiency and high speed data transmission due to the limitation of frequency hopping speed. Has serious limitations.

FFH에 비해 SFH 시스템의 경우, 도 5에 도시되 바와 같이 SFH 시스템은 하나의 주파수에 다수의 심볼 전송을 수행하기 때문에 변복조 방식에 제한이 없어 대역효율이 좋은 PSK(Phase Shift Keying, 위상편이 변조) 계열의 적용이 가능하다. 이 때문에 SFH 시스템은 고속 대용량 데이터전송이 가능한 장점이 있지만 재밍 주파수에 충돌하는 경우 한번에 다수의 심볼이 오염되는 문제가 존재하여 항재밍 성능이 떨어지게 된다. Compared to FFH, in the SFH system, as shown in FIG. 5, since the SFH system performs a plurality of symbol transmissions at one frequency, there is no limitation in the modulation / demodulation method, so that the bandwidth efficiency of PSK (Phase Shift Keying) is good. The series can be applied. For this reason, SFH systems have the advantage of enabling high-speed, high-capacity data transmission, but when jamming frequencies, many symbols are contaminated at once, resulting in poor anti-jamming performance.

현재 요구되고 있는 항재밍 통신 시스템은 항재밍 성능(anti-jamming performance)을 일부 발휘하는 범위에서 고속 데이터 전송이 요구되고 있고, 이를 수용하기 위해 SFH 시스템을 도입하고 있다. 하지만, 항재밍 통신 시스템은 SFH 시스템의 단점과 몇 가지 하드웨어적인 부담(다수 심볼 저장을 위한 큰 메모리, 고속의 연산을 위한 신호처리요구 등)을 감수하고 diversity 결합기법을 SFH 시스템에 적용하게 되는 경우 항재밍 성능을 FFH 시스템과 유사하게 구현 가능하다. 또한, 다이버시티(diversity) 결합 기법을 채널의 재밍수준에 따른 적응형 전송 구현에 활용할 경우, SFH 시스템은 재밍(jamming)의 위협으로부터 통신링크의 생존성을 크게 향상시킬 수 있다.The anti-jamming communication system currently required requires high-speed data transmission in a range that exhibits some anti-jamming performance, and adopts an SFH system to accommodate the anti-jamming performance. However, the anti-jamming communication system suffers from the disadvantages of the SFH system and some hardware burdens (large memory for storing a large number of symbols, signal processing requirements for high-speed operation, etc.) and applies a diversity combining technique to the SFH system. Anti-jamming performance can be implemented similarly to FFH system. In addition, when a diversity combining scheme is used to implement adaptive transmission according to the jamming level of the channel, the SFH system can greatly improve the survivability of the communication link from the threat of jamming.

미국의 경우 Milstar II 프로그램을 통해 과도한 항재밍 능력을 축소하고 통신용량을 증가시켜 사용자 전송율을 1.544Mbps로 확장하였으며, 최근에 AEHF (Advanced EHF) 프로그램을 통해 8.192Mbps까지 확장하였다. 프랑스 군 위성통신 시스템에서도 항재밍 성능을 보유하면서 더 높은 전송율을 요구하는 군의 수요를 충족하기 위해 4Mbps까지의 항재밍 통신기술을 개발하였다. 그러나, 위의 SFH 시스템 모두 다이버시티(diversity) 결합기법을 통한 항재밍 성능 개선 및 적응형 전송기법은 적용되지 않았다.In the US, the Milstar II program reduced the user's excessive anti-jamming capability and increased the communication capacity to expand the user transmission rate to 1.544 Mbps, and recently expanded to 8.192 Mbps through the AEHF (Advanced EHF) program. In the French military satellite communication system, anti-jamming communication technology has been developed up to 4Mbps to meet the demands of the military, which has higher anti-jamming performance. However, in the above SFH system, anti-jamming performance improvement through diversity combining technique and adaptive transmission technique are not applied.

그러나, SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템은 하나의 주파수에 여러 개의 데이터 심볼을 실어 전송하는 방법으로 그 반대인 FFH(Fast Frequency Hopping) 시스템에 비해 고속의 전송율을 구현할 수 있으나, 해당 주파수가 재밍(jamming)에 오염될 경우 여러 개의 데이터에서 오류가 발생함으로 인해 항재밍 성능이 열화되는 단점이 있었다. However, the SFH (Slow Frequency Hopping) system can implement a higher data rate than the FFH (Fast Frequency Hopping) system by transmitting a plurality of data symbols on one frequency and vice versa, but the frequency is jamming. ), There is a disadvantage that the anti-jamming performance is deteriorated due to an error in several data.

즉, SFH 항재밍 통신 시스템은 고속의 통신을 지원할 수 있으나, 항재밍 성능이 열악해지는 문제가 있었다.
That is, although the SFH anti-jamming communication system can support high speed communication, there is a problem that the anti-jamming performance is poor.

상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 항재밍 통신 시스템에 널리 사용되는 주파수 도약 통신 시스템에서 데이타 전송률을 높이기 위해 사용되는 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 항재밍 성능(anti-jamming performance)을 향상시키고 재밍 위협으로부터 생존성을 획기적으로 개선하며, 재밍강도에 따른 적응형 전송을 가능하게 하는, Diversity 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치를 제공하는 것이다. An object of the present invention for solving the problems of the prior art is the anti-jamming performance of the slow frequency hopping (SFH) system used to increase the data rate in the frequency hopping communication system widely used in the anti-jamming communication system ), To improve the survivability from jamming threats, and to enable adaptive transmission according to the jamming strength.

본 발명의 다른 목적은 Diversity 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for improving anti-jamming performance of SFH system using diversity combining scheme and adaptive transmission technique.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 다이버시티(Diversity) 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 항재밍 성능 개선 장치는 정보데이터가 입력되는 데이터 입력부; 상기 데이터 입력부의 출력에 접속되어 홉 프레임의 구조(1홉당 데이터 심볼 수)에 맞게 정보 데이터 심볼들을 정렬하는 프레임 생성 처리부; 상기 프레임 생성 처리부에서 정렬/생성된 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 재밍강도에 따라 필요한 diversity 횟수만큼 반복시켜 주는 홉 프레임 반복부; 상기 홉 프레임 반복부에서 생성된 홉 프레임들을 주파수 도약을 위해 프레임별 해당 도약 주파수에 실을 수 있도록 도약주파수를 곱하여 송신하는 주파수 도약부; 상기 주파수 도약부에서 송신된 신호가 재밍채널을 거쳐 수신된 신호를 복조를 위해 프레임별 해당 도약 주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하는 주파수 역도약부; 상기 주파수 역도약부에서 출력되는 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 홉 프레임별로 재밍 오염 여부를 식별하는 재밍 프레임 식별부; 재밍강도에 따른 적응형 전송을 위해 재밍강도를 BER(비트 에러율) 측정과 SNR(신호대잡음비) 측정을 이용하여 재밍 레벨을 측정하여 송신부에 측정값을 전송하는 재밍레벨 측정부; 상기 주파수 역도약부에서 출력되는 SFH 시스템의 홉 프레임들을 프레임 반복 전송된 횟수(diversity 횟수)만큼 결합하며, diversity 결합시 상기 재밍 프레임 식별부에서 판별된 재밍 오염 여부를 참조하여 재밍 오염된 것으로 식별된 프레임을 제외하고 결합하는 diversity 결합부; 상기 diversity 결합부에서 출력된 신호(결합된 프레임 데이터)들을 비트 판정하고 정보 비트열로 생성하는 비트판정 및 프레임 처리부; 및 복조 데이터를 출력하는 데이터 출력부를 포함한다. In order to achieve the object of the present invention, an anti-jamming performance improvement apparatus of a slow frequency hopping (SFH) system using a diversity combining technique and an adaptive transmission technique includes a data input unit for inputting information data; A frame generation processing unit connected to an output of the data input unit to align information data symbols according to a structure of a hop frame (the number of data symbols per hop); A hop frame repeater for repeating the aligned / generated hop frames (one SFH frame composed of a plurality of symbols) by the frame generation processor as many times as necessary according to jamming intensity; A frequency hopping unit for multiplying a hop frequency generated by the hop frame repeater so that the hop frames can be loaded on a corresponding hopping frequency for each frame for frequency hopping; A frequency reverse hop unit for performing a frequency reverse hop by multiplying a corresponding hop frequency for each frame for demodulation by a signal transmitted from the frequency hop unit through a jamming channel; A jamming frame identification unit which measures the SNR or preamble for each frame output from the frequency reverse jumper and identifies jamming contamination for each hop frame; A jamming level measuring unit for measuring the jamming level by using the BER (bit error rate) measurement and the SNR (signal-to-noise ratio) measurement to transmit the measured value to the transmitter for adaptive transmission according to the jamming intensity; Frames identified as being jammed with reference to the jamming contamination determined by the jamming frame identification unit when combining the hop frames of the SFH system output from the frequency reverse jumper by the number of times of repeated frame transmission. Diversity coupling unit for coupling except for; A bit determination and frame processing unit for bit-determining signals (combined frame data) output from the diversity combiner and generating information bit strings; And a data output unit for outputting demodulated data.

상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 다이버시티(Diversity) 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법은 i) 프레임 생성 처리부에 의해 송신기의 데이터 입력부에 입력된 데이터를 1 홉당 포함되는 데이터 심볼수 만큼 나누어 데이터 열을 정렬하는 단계; ⅱ) 상기 i) 단계에서 정렬된 홉 프레임을 홈 프레임 반복부에 의해 Diversity 전송을 위해 원하는 diversity 수만큼 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 반복시키는 단계; ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 생성된 홉 프레임들을 주파수 도약부에 의해 주파수 도약을 위해 홉 프레임을 해당하는 도약 주파수에 실어 주파수 도약하고 송신하는 단계; ⅳ) 상기 ⅲ)단계에서 송신된 신호가 재밍채널을 통과한 신호를 수신하고, 주파수 역도약부에 의해 해당 도약 주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하여 데이터를 복조하는 단계; ⅴ) 상기 ⅳ)단계에서 주파수 역도약부(150)로부터 출력되는 신호를 재밍 프레임 식별부에 의해 재밍 레벨을 측정하여 홉 프레임별로 재밍에 오염되었는지 판별하는 단계; ⅵ) 상기 ⅳ)단계에서 출력되는 신호로 재밍레벨 측정부에 의해 재밍레벨을 측정하여 측정값을 송신기에 전송하며, 이를 통해 송신기가 현재 채널의 재밍강도를 인지하고 홉 프레임 반복전송 횟수(diversity 횟수)를 조절하여 재밍레벨의 변화에 대응하는 단계; ⅶ) 상기 ⅴ)단계에서 재밍 프레임 식별부에 의해 식별된 프레임별 재밍 오염 여부를 참조하여 재밍 프레임 제거부에 의해 반복 전송된 홉 프레임 중 재밍에 오염된 프레임을 제거하고, diversity 결합부에 의해 반복 전송된 홉 프레임의 결합을 수행하며, 깨끗하게 수신된 프레임만 결합을 수행하여 항재밍 성능을 극대화하는 단계; 및 ⅷ) 상기 ⅶ)단계의 상기 diversity 결합부에서 결합된 프레임의 데이터들을 비트판정 및 프레임 처리부에 의해 결합된 데이터의 비트를 판정하고 정보비트열을 생성하여 데이터 출력부로 복조된 신호를 출력하는 단계를 포함한다.
In order to achieve the above object of the present invention, a method for improving anti-jamming performance of SFH system using diversity combining technique and adaptive transmission technique includes: i) data inputted to a data input unit of a transmitter by a frame generation processor; Sorting the data sequence by dividing the number of data symbols included per hop; Ii) repeating hop frames (one SFH frame composed of a plurality of symbols) by the home frame repeater by the home frame repeater for a desired diversity number for diversity transmission; Iii) frequency hopping and transmitting the hop frames generated in step ii) by hopping the hop frames on the corresponding hopping frequencies for frequency hopping by the frequency hopping unit; Iii) demodulating data by receiving the signal transmitted by the signal transmitted in step iv) through the jamming channel, multiplying the corresponding hop frequency by the frequency reverse hop unit, and performing frequency reverse hop; Iii) measuring the jamming level of the signal output from the frequency reverse jumper 150 by the jamming frame identification unit to determine whether the jamming is contaminated by each hop frame; Iii) the jamming level is measured by the jamming level measurement unit as a signal output in step iv), and the measured value is transmitted to the transmitter. Through this, the transmitter recognizes the jamming intensity of the current channel and the number of times of hop frame repetition transmission (diversity) Responding to the change in the jamming level by adjusting a); Iv) removing the contaminated frame of the jamming among the hop frames repeatedly transmitted by the jamming frame removing unit by referring to the frame-specific jamming contamination identified by the jamming frame identification unit in step iii), and repeating by the diversity combining unit. Performing combining of transmitted hop frames and maximizing anti-jamming performance by performing combining only cleanly received frames; And iii) determining the bits of the data combined by the bit determination and the frame processing unit in the data combined in the diversity combining unit of step iii), generating an information bit string, and outputting a demodulated signal to the data output unit. It includes.

본 발명에 따른 Diversity 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치는 항재밍 통신 시스템에 널리 사용되는 주파수 도약 통신 시스템에서 데이타 전송률을 높이기 위해 사용되는 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 항재밍 성능(Anti-jamming performance)을 획기적으로 향상시킬 수 있으며 재밍강도에 따른 적응형 전송도 가능케 한다.Anti-jamming performance improvement method and apparatus of SFH system using Diversity combining technique and adaptive transmission technique according to the present invention is a low frequency hopping (SFH) used to increase the data rate in the frequency hopping communication system widely used in anti-jamming communication system The anti-jamming performance of the system can be greatly improved, and adaptive transmission according to the jamming strength is also possible.

본 발명에 따른 Diversity 결합 기법와 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치는 여러 개의 데이터 심볼로 구성된 홉 프레임을 반복 전송하고 수신단에서 반복된 프레임을 결합함으로써 항재밍 성능을 개선하고, 프레임별 재밍오염 여부를 식별하여 오염되지 않은 프레임들만 선택적으로 결합함으로써 항재밍 성능을 극대화한다. 또한, SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법 및 장치는 수신단에서 재밍강도를 측정하고 송신기에 전달하여 재밍수준에 따라 반복 전송 횟수(diversity 횟수)를 조절함으로써 재밍강도에 따른 적응형 전송을 구현하여 통신링크의 재밍의 위협으로부터 생존성을 극대화한다. 본 발명의 기법을 통해 항재밍이 요구되는 군 통신의 통신용량과 생존성을 획기적으로 개선할 수 있으며, 주파수 도약 통신 시스템의 성능개선과 적응형 전송기법 구현에도 적용이 가능하다.
The method and apparatus for improving anti-jamming performance of an SFH system using a diversity combining scheme and an adaptive transmission technique according to the present invention improve the anti-jamming performance by repeatedly transmitting a hop frame composed of multiple data symbols and combining repeated frames at a receiving end. In addition, by identifying the jamming contamination by frame and selectively combining only the uncontaminated frames, the anti-jamming performance is maximized. In addition, the anti-jamming performance improvement method and apparatus of the SFH system measures the jamming strength at the receiving end and transmits it to the transmitter to adjust the number of repetitive transmissions (diversity) according to the jamming level to implement adaptive transmission according to the jamming strength to communicate link Maximize your survivability from the threat of jamming. Through the technique of the present invention, it is possible to drastically improve the communication capacity and survivability of military communication requiring anti-jamming, and it is also applicable to the performance improvement of the frequency hopping communication system and the implementation of the adaptive transmission technique.

도 1은 본 발명에 따른 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 장치를 보여주기 위한 블록도이다.
도 2는 재밍환경 적응형 전송을 구동하기 위한 구성부들의 블록도이다.
도 3은 다이버시티(diveristy) 결합 방법의 성능을 극대화하기 위한 선택적 diversity 결합부의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 SFH 시스템의 다이버시티(diversity) 결합방법을 설명한 순서도이다.
도 5는 FFH(Fast Frequency Hopping) 시스템과 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 특징을 설명하기 위한 시간/주파수축 상의 신호 구성도이다.
도 6은 (재밍대역)/(전체 도약대역폭) 비율이 0.1인 환경에서의 항재밍 성능을 측정결과를 나타내었으며, 본 발명에 따른 diversity 결합기법의 항재밍 성능 개선효과를 보여주기 위한 비트 에러율 성능 그래프이다.
도 7은 (재밍대역)/(전체 도약대역폭) 비율이 0.2인 환경에서 상기와 같은 방법으로 항재밍 성능을 측정한 결과를 나타내었으며, 본 발명에 따른 diversity 결합기법의 항재밍 성능 개선효과를 보여주기 위한 비트 에러율 성능 그래프이다.
1 is a block diagram showing an apparatus of a slow frequency hopping (SFH) system according to the present invention.
2 is a block diagram of components for driving jamming environment adaptive transmission.
3 is a block diagram of an optional diversity coupling unit for maximizing the performance of a diversity combining method.
4 is a flowchart illustrating a diversity combining method of an SFH system according to the present invention.
5 is a signal configuration diagram on a time / frequency axis for explaining characteristics of a fast frequency hopping (FFH) system and a slow frequency hopping (SFH) system.
FIG. 6 shows measurement results of anti-jamming performance in an environment in which the (jamming band) / (total hopping bandwidth) ratio is 0.1, and a bit error rate performance to show an anti-jamming performance improvement effect of the diversity combining method according to the present invention. It is a graph.
Figure 7 shows the results of measuring the anti-jamming performance in the above environment in the (jamming band) / (total hop bandwidth) ratio of 0.2, showing the effect of improving the anti-jamming performance of the diversity combining method according to the present invention Bit error rate performance graph for cycles.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 그 구성과 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail the configuration and operation.

본 발명은 기존의 SFH(Slow Frequency Hopping) 주파수 도약 시스템에 비해 항재밍 성능 개선과 재밍강도에 따른 적응형 전송을 가능하게 하여 통신링크의 생존성을 획기적으로 향상시킨다. FFH(Fast Frequency Hopping)에서만 적용되었던 diversity 결합기법을 SFH 시스템에 적용 가능하도록 홉 프레임(다수의 데이터 심볼열) 단위의 다이버시티(diversity) 결합기법을 개발하여 적용하고, 홉 프레임 단위의 재밍 오염 여부를 판별하여 선택적으로 결합함으로써 항재밍 성능을 극대화한다. 또한, SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치는 재밍레벨을 측정하고 측정값을 송신기에 전송하여 홉 프레임 반복 횟수, 즉 diversity 횟수를 조정하여 송수신하도록 하여 재밍강도에 따른 적응형 전송을 가능토록 한다.The present invention improves the anti-jamming performance and adaptive transmission according to the jamming strength, compared to the existing SFH frequency hopping system, thereby dramatically improving the survivability of the communication link. In order to apply diversity combining technique applied only in fast frequency hopping (FFH) to SFH system, diversity combining technique in units of hop frames (multiple data symbol strings) is developed and applied. The anti-jamming performance is maximized by discriminating and selectively combining them. In addition, the anti-jamming performance improving apparatus of the SFH system measures the jamming level and transmits the measured value to the transmitter to adjust and transmit the hop frame repetition number, that is, the diversity number, to enable adaptive transmission according to the jamming strength.

도 1은 본 발명에 따른 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 장치를 보여주기 위한 블록도이다. 1 is a block diagram showing an apparatus of a slow frequency hopping (SFH) system according to the present invention.

본 발명의 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치는 정보데이터를 입력받는 데이터 입력부(110); 상기 데이터 입력부(110)에 접속되어 홉 프레임 구조(1홉당 데이터 심볼 수)에 맞게 데이터 심볼들을 정렬하는 프레임 생성 처리부(120); 상기 프레임 생성 처리부(120)에서 정렬/생성된 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 재밍 강도에 따라 원하는 반복전송 횟수(diversity 횟수)만큼 반복해주는 홉 프레임 반복부(130); 상기 홉 프레임 반복부(130)에서 출력되는 홉 프레임들을 주파수 도약을 위해 프레임별 해당 도약 주파수에 실을 수 있도록 도약 주파수를 곱하여 송신하는 주파수 도약부(140); 상기 주파수 도약부(140)에서 송신된 신호가 재머(jammer)에 의해 재밍 채널을 거쳐 수신된 신호를 복조를 위해 프레임별 해당 도약주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하는 주파수 역도약부(150); 상기 주파수 역도약부(150)에서 출력되는 프레임들을 프레임별로 SNR(Signal-to-noise-ratio, 신호대잡음비), 프리엠블을 측정하여 해당 프레임의 재밍 오염 여부를 식별하는 재밍 프레임 식별부(160a); BER(Bit Error Rate, 비트에러율) 측정과 SNR 측정을 이용하여 재밍레벨을 측정하여 송신기에 측정값을 전송하는 재밍레벨 측정부(160b); 상기 주파수 역도약부(150)에서 출력된 데이터 프레임(SFH 시스템의 홉 프레임)을 반복전송 횟수(diversity 횟수)만큼 결합하며, diversity 결합시 상기 재밍 프레임 식별부(160a)에서 판별된 재밍오염 여부를 참조하여 재밍 오염된 것으로 식별된 프레임을 제외하고 선택적으로 결합하는 diversity 결합부(170); 상기 diversity 결합부(170)에서 결합된 프레임 데이터들을 비트 판정하고 정보 비트열을 생성하는 비트 판정 및 프레임 처리부(180); 및 복조 데이터를 출력하는 데이터 출력부(190)를 포함한다.Anti-jamming performance improvement apparatus of the SFH system of the present invention includes a data input unit 110 for receiving information data; A frame generation processor (120) connected to the data input unit (110) to align data symbols according to a hop frame structure (number of data symbols per hop); A hop frame repeater (130) for repeating the hop frames (one SFH frame composed of a plurality of symbols) arranged / generated by the frame generation processor (120) by a desired number of repetitive transmissions (diversity times) according to the jamming strength; A frequency hopping unit 140 for multiplying the hop frames output from the hop frame repeating unit 130 by multiplying a hop frequency so as to be loaded on a corresponding hopping frequency for each frame for frequency hopping; A frequency reverse hop unit 150 for performing a frequency reverse hop by multiplying a corresponding hop frequency for each frame for demodulation by a signal transmitted from the frequency hop unit 140 through a jamming channel by a jammer; A jamming frame identification unit 160a for measuring whether the frames output from the frequency reverse jumper 150 are SNR (signal-to-noise-ratio, signal-to-noise ratio) and preamble for each frame to identify whether the corresponding frame is jammed or not; A jamming level measurement unit 160b for measuring a jamming level using a BER (Bit Error Rate) measurement and an SNR measurement to transmit a measurement value to a transmitter; Combine the data frames (hop frames of the SFH system) output from the frequency reverse jumper 150 by the number of repetitive transmissions, and refer to the jamming contamination determined by the jamming frame identification unit 160a when diversity is combined. Diversity combining unit 170 to selectively combine except the frame identified as jamming contaminated; A bit determination and frame processor (180) for bit-determining the frame data combined by the diversity combiner (170) and generating an information bit string; And a data output unit 190 for outputting demodulated data.

상기 홉 프레임 반복부(130)는 SFH 시스템에서 다수의 데이터 심볼로 구성된 홉 프레임을 반복 전송하여 항재밍 성능을 개선시키는 것과 상기 재밍레벨 측정부(160b)에서 측정한 재밍강도에 따라 반복 전송 횟수(diversity 횟수)를 자동으로 조정한다. The hop frame repeater 130 repeatedly transmits a hop frame composed of a plurality of data symbols in an SFH system to improve anti-jamming performance and the number of repetitive transmissions according to the jamming strength measured by the jamming level measurement unit 160b. the number of diversity) is automatically adjusted.

상기 재밍 프레임 식별부(160a)는 수신된 홉 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 프레임별 재밍오염 여부를 식별하여, diversity 결합시 선택적으로 결합할 수 있도록 한다. The jamming frame identification unit 160a measures the received hop frames by frame SNR or preamble to identify whether jamming is contaminated for each frame, and selectively combines the received hop frames.

상기 재밍 레벨 측정부(160b)는 수신 데이터들의 BER(비트 에러율)과 SNR(신호대 잡음비)을 측정하여 재밍강도를 판단하고 이를 송신부에 전달하여 재밍강도에 따른 적응형 전송(diversity 반복횟수 조절)을 가능하게 한다. The jamming level measurement unit 160b determines the jamming strength by measuring the BER (bit error rate) and SNR (signal-to-noise ratio) of the received data, and transmits the jamming strength to the transmitter to perform adaptive transmission (diversity repetition frequency adjustment) according to the jamming strength. Make it possible.

상기 diversity 결합부(170)는 SFH 시스템의 홉 프레임을 프레임 반복 전송 횟수(diversity 횟수)만큼 결합하며, diversity 결합시 상기 재밍 프레임 식별부(160a)에 의해 식별된 재밍 오염 프레임을 제외하고 선택적으로 결합한다. The diversity combiner 170 combines the hop frames of the SFH system by the number of repetitive transmission times (diversity), and selectively combines the jamming contaminant frames identified by the jamming frame identification unit 160a during diversity combining. do.

본 발명의 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치의 구성도 중 적응형 전송 기능(diversity 반복횟수 조절)을 수행하는 구성부만을 발췌하여 도 2에 나타냈다. 2 shows only the components for performing the adaptive transmission function (diversity repetition frequency control) among the components of the anti-jamming performance improving apparatus of the SFH system of the present invention.

도 2는 재밍환경 적응형 전송을 구동하기 위한 구성부들의 블록도이다. 2 is a block diagram of components for driving jamming environment adaptive transmission.

수신기의 재밍레벨 측정부(160b)에서 BER과 SNR을 측정하여 채널상태를 inband 제어채널을 통해 송신기로 전달한다. 이때 사용되는 inband 제어채널은 diversity를 수십회 적용하는 등의 방법으로 채널환경에 아주 강인하게 구현한다. 송신기의 채널상태 수신 및 반복횟수 결정부(200)는 재밍레벨 측정부(160b)에서 송신한 채널상태를 참조하여 diversity 반복횟수를 결정하고, 결정된 반복횟수 대로 홉프레임 반복부(130)에서 반복전송을 수행한다.The jamming level measuring unit 160b of the receiver measures the BER and SNR and transmits the channel state to the transmitter through an inband control channel. At this time, the inband control channel used is very robust to the channel environment by applying diversity several times. The channel state reception and repetition number determination unit 200 of the transmitter determines the diversity repetition number by referring to the channel state transmitted from the jamming level measurement unit 160b, and repeatedly transmits the hop frame repetition unit 130 according to the determined repetition number. Do this.

본 발명의 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치의 구성도 중 재밍프레임을 식별하여 선택적으로 diversity 결합을 수행하는 구성부들의 블록도를 도 3에 나타냈다. 도 3은 diveristy 결합방법의 성능을 극대화하기 위한 선택적 diversity 결합부의 블록도이다. 3 is a block diagram of components for identifying a jamming frame and selectively performing diversity combining among the components of the anti-jamming performance improving apparatus of the SFH system of the present invention. 3 is a block diagram of a selective diversity coupling unit for maximizing the performance of the diveristy coupling method.

상기 주파수 역도약부(150)로부터 입력된 주파수 역도약된 수신신호는 재밍프레임 식별부(160a)에서 프레임별로 SNR과 프리엠블의 정상수신 여부를 측정하여 해당 프레임이 재밍(jamming)에 오염되었는지 식별하여 그 식별 정보를 재밍 프레임 제거부(300)에 전달한다. 재밍 프레임 제거부(300)는 재밍 프레임 식별부(160a)로부터 수신된 식별 정보에 기초하여 재밍 오염된 프레임을 제거하여 diversity 결합부(170)로 전달하여 재밍에 오염되지 않은 프레임들만 결합하도록 하여 항재밍 성능(anti-jamming performance)을 극대화한다.The frequency reverse hopped received signal input from the frequency reverse hop unit 150 measures the normal reception of the SNR and preamble for each frame by the jamming frame identification unit 160a to identify whether the frame is contaminated with jamming. The identification information is transmitted to the jamming frame remover 300. The jamming frame remover 300 removes the jammed contaminated frame based on the identification information received from the jamming frame identification unit 160a and transfers the jammed frame to the diversity combiner 170 to combine only the frames that are not contaminated with the jamming. Maximize anti-jamming performance.

도 4는 SFH 시스템의 다이버시티(diversity) 결합방법에 대한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of combining diversity in an SFH system.

SFH 시스템의 다이버시티(diversity) 결합방법은 i) 프레임 생성 처리부(120)에 의해 송신기의 데이터 입력부(110)에 입력된 데이터를 1 홉당 포함되는 데이터 심볼수 만큼 나누어 데이터 열을 정렬하는 단계(S110); ⅱ) 상기 ⅰ)단계에서 정렬된 홉 프레임을 홈 프레임 반복부(130)에 의해 Diversity 전송을 위해 원하는 diversity 수만큼 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 반복시키는 단계(Diversity 반복 횟수는 사용자가 결정할 수 도 있고 수신부에서 측정된 재밍강도 값을 참조하여 자동으로 변경되도록 구현할 수도 있다)(S120); ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 생성된 홉 프레임들을 주파수 도약부(140)에 의해 주파수 도약을 위해 홉 프레임을 해당하는 도약 주파수에 실어 주파수 도약하고 송신하는 단계(S130); ⅳ) 상기 ⅲ)단계에서 송신된 신호가 재밍채널을 통과한 신호를 수신하고, 주파수 역도약부(150)에 의해 해당 도약 주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하여 데이터를 복조하는 단계(S140); ⅴ) 상기 ⅳ)단계에서 주파수 역도약부(150)로부터 출력되는 신호를 재밍 프레임 식별부(160a)에 의해 재밍 레벨을 측정하여 홉 프레임별로 재밍에 오염되었는지 판별하는 단계(재밍에 오염 여부를 판별하기 위한 방법은 SNR 측정이나 프레임 앞부분에 할당한 프리엠블 신호의 정상수신 여부 등을 사용한다)(S150a); ⅵ) 상기 ⅳ)단계에서 출력되는 신호로 재밍레벨 측정부(160b)에 의해 재밍레벨을 측정하여 측정값을 송신기에 전송하며(재밍레벨 측정은 단계(S150a)에서 수행한 SNR 측정과 더불어 BER 측정을 수행하여 구현할 수 있다), 이를 통해 송신기가 현재 채널의 재밍강도를 인지하고 홉 프레임 반복전송 횟수(diversity 횟수)를 조절하여 재밍레벨의 변화에 대응하는 단계(S150b); ⅶ) 상기 ⅴ)단계에서 재밍 프레임 식별부(160a)에 의해 식별된 프레임별 재밍 오염 여부를 참조하여 재밍 프레임 제거부(300)에 의해 반복 전송된 홉 프레임 중 재밍에 오염된 프레임을 제거하고 diversity 결합부(170)에 의해 반복 전송된 홉 프레임의 결합을 수행하며, 깨끗하게 수신된 프레임만 결합을 수행하여 항재밍 성능을 극대화하는 단계(S160); 및 ⅷ) 비트판정 및 프레임 처리부(180)에 의해 상기 ⅶ)단계의 diversity 결합부(170)에서 결합된 프레임의 데이터들을 비트판정 및 프레임 처리부(180)에 의해 결합된 데이터의 비트를 판정하고 정보비트열을 생성하여 데이터 출력부(190)로 복조된 신호를 출력하는 단계(S170)를 포함한다. Diversity combining method of the SFH system is i) dividing the data input to the data input unit 110 of the transmitter by the frame generation processing unit 120 by the number of data symbols included per hop (S110) ); Ii) repeating the hop frames (one SFH frame composed of a plurality of symbols) by the home frame repeater 130 by the home frame repeater 130 as many as the desired diversity number for diversity transmission by the home frame repeater 130 May be determined by the user or may be automatically changed with reference to the jamming strength value measured by the receiver) (S120); Iv) frequency hopping and transmitting the hop frames generated in step ii) by the frequency hopping unit 140 to hop on a corresponding hopping frequency for frequency hopping (S130); Iii) demodulating data by receiving the signal transmitted by the signal transmitted in step iv) through the jamming channel, multiplying the corresponding hop frequency by the frequency reverse hop unit 150, and performing frequency reverse hop (S140); Iii) measuring the jamming level by the jamming frame identification unit 160a by measuring the signal output from the frequency reverse jumper 150 in step iii) and determining whether the jamming is contaminated by the hop frame (determining whether the jamming is contaminated). The method is based on the SNR measurement or whether or not the preamble signal allocated at the beginning of the frame is normally received or the like (S150a); Iii) measuring the jamming level by the jamming level measuring unit 160b as a signal output in step iv) and transmitting the measured value to the transmitter (the jamming level measurement is performed in addition to the SNR measurement performed in step S150a and the BER measurement). (S150b) corresponding to the change in the jamming level by the transmitter recognizing the jamming strength of the current channel and adjusting the hop frame repetition number (diversity number) through the transmitter; Iv) removing contaminated frames contaminated by jamming among the hop frames repeatedly transmitted by the jamming frame removal unit 300 with reference to whether the jamming contamination per frame identified by the jamming frame identification unit 160a in step iv) Performing the combining of the hop frames repeatedly transmitted by the combining unit 170 and maximizing the anti-jamming performance by performing combining only cleanly received frames (S160); And (iii) determine the bits of the data combined by the bit determination and frame processing unit 180 by the bit determination and frame processing unit 180 in the diversity combining unit 170 of the step (v). And generating a bit string and outputting the demodulated signal to the data output unit 190 (S170).

상기 Diversity를 위해 홉 프레임을 반복하는 ⅱ)단계는 상기 다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임을 반복 전송하며, 측정된 재밍강도를 참조하여 반복전송 횟수(diversity 횟수)를 자동으로 조절하는 것을 특징으로 한다. In step ii) of repeating hop frames for diversity, the single SFH frame composed of the plurality of symbols is repeatedly transmitted, and the number of repetitive transmissions is automatically adjusted with reference to the measured jamming strength. do.

상기 프레임별 재밍오염 여부를 판별하는 ⅴ)단계는 상기 재밍 프레임 식별부(160a)에 의해 수신된 홉 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 프레임별 재밍 오염여부를 식별하는 것을 특징으로 한다. In step ⅴ) of determining whether each frame jamming is contaminated, the hop frames received by the jamming frame identification unit 160a measure SNR or preamble for each frame to identify whether jamming contamination is performed for each frame.

상기 재밍강도를 측정하여 측정값을 송신기로 전달하는 ⅵ)단계는 수신된 데이터들의 BER(비트 에러율)과 SNR(신호대잡음비)을 측정하여 채널의 재밍수준을 측정하고, 측정값을 송신기로 전달하여 송신기가 재밍강도에 따라 반복전송 횟수를 조절하는 것을 특징으로 한다. In the step of transmitting the measured value to the transmitter by measuring the jamming strength, the BER (bit error rate) and SNR (signal-to-noise ratio) of the received data are measured to measure the jamming level of the channel, and the measured value is transmitted to the transmitter. The transmitter adjusts the number of repetitive transmissions according to the jamming strength.

상기 반복된 홉 프레임을 결합하는 ⅶ)단계는 송신기에 반복 전송 횟수(diversity 횟수)만큼 diversity를 결합하되, 상기 ⅴ)단계에서 상기 재밍 프레임 식별부에 의해 식별된 프레임별 재밍오염 여부를 참조하여 오염되지 않은 프레임들만 결합하여 항재밍 성능을 극대화하는 것을 특징으로 한다. In the step of combining the repeated hop frames, the diversity is coupled to the transmitter as many times as the number of repetition transmissions, but the contamination is referred to by referring to whether each jamming is contaminated by the frame identified by the jamming frame identification unit in step iii). By combining only the frames that are not characterized in that the anti-jamming performance is maximized.

본 발명의 diversity 결합방법으로 구성한 SFH 시스템의 항재밍 성능 측정 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다. 한 홉에 약 100심볼의 데이터를 포함하는 SFH 시스템을 설계/제작하여 실제 무선환경에서 성능을 측정하였다. 전체 도약대역폭 내에서 일부 부분대역에 전력을 집중해서 재밍(jamming)을 가하는 부분대역 재밍환경에서 성능을 측정하였다. 측정 결과는 신호의 비트에너지 대 재밍 전력밀도 값에 따른 비트 에러율(BER)로 나타내었다.6 and 7 show the results of the antijamming performance of the SFH system configured by the diversity combining method of the present invention. We designed and fabricated a SFH system containing about 100 symbols of data per hop and measured its performance in a real wireless environment. Performance was measured in a partial-band jamming environment where the power was jammed by concentrating the power in some of the partial bands within the entire hopping bandwidth. The measurement results are expressed as bit error rate (BER) according to the signal's bit energy versus jamming power density.

도 6은 (재밍대역)/(전체 도약대역폭) 비율이 0.1인 환경에서의 항재밍 성능을 측정결과를 나타내었고, 본 발명에 따른 diversity 결합기법의 항재밍 성능 개선효과를 보여주기 위한 비트 에러율 성능 그래프이며, diversity 결합횟수를 2회, 4회, 8회로 변경하며 측정하였다. Diversity 결합횟수가 2회일 때는 약간의 성능개선을 보였으며, 4회일때는 10-5 비트오율 기준으로 diversity가 없는 경우에 비해 12dB의 항재밍 성능이 개선되었다. 또한, diversity 횟수가 8회일 경우는 비트에러가 발생하지 않았다.6 shows measurement results of anti-jamming performance in an environment in which the (jamming band) / (total hopping bandwidth) ratio is 0.1, and a bit error rate performance to show an improvement effect of anti-jamming performance of the diversity combining method according to the present invention. It is a graph and measured by changing the number of diversity couplings twice, four times, eight times. When the number of diversity combinations is 2, the performance is slightly improved. At 4 times, the anti-jamming performance is improved by 12dB compared to the case where there is no diversity on the basis of 10 -5 bit error rate. In addition, when the number of diversity is eight, no bit error occurs.

도 7은 (재밍대역)/(전체 도약대역폭) 비율이 0.2인 환경에서 상기와 같은 방법으로 항재밍 성능을 측정한 결과를 나타내었으며, 본 발명에 따른 diversity 결합기법의 항재밍 성능 개선효과를 보여주기 위한 비트 에러율 성능 그래프이며, Diversity 횟수가 2회와 4회일 때는 약간의 성능개선 효과가 있지만, 8회일 때는 10-5 비트 에러율 기준으로 10dB의 항재밍 성능이 개선되었다.Figure 7 shows the results of measuring the anti-jamming performance in the above environment in the (jamming band) / (total hop bandwidth) ratio of 0.2, showing the effect of improving the anti-jamming performance of the diversity combining method according to the present invention It is a bit error rate performance graph for cycles. When the number of Diversity is 2 and 4, the performance is slightly improved. However, the anti-jamming performance is improved by 10 dB at 10 -5 bit error rate.

본 발명의 diversity 결합기법으로 상기와 같이 SFH 시스템에서 큰 항재밍 이득을 얻을 수 있다. 또한, 재밍강도를 측정하고 그에 따른 diversity 횟수를 적응적으로 조절하는 적응형 전송 기법을 구현 가능하며, 실제 적응형 전송 기법을 구현/시험하여 성공적으로 동작함을 확인하였다. 본 발명의 기법으로 항재밍이 요구되는 군 통신에서 생존성과 고속 데이터 전송을 동시에 만족시킬 수 있으며, 블루투스와 같은 주파수 도약 통신시스템에서 링크 성능 개선과 적응형 전송 기술 구현에 적용 가능하다. As described above, a large anti-jamming gain can be obtained in the SFH system by the diversity combining technique of the present invention. In addition, it is possible to implement an adaptive transmission scheme that measures jamming strength and adaptively adjusts the number of diversity accordingly, and confirms that it operates successfully by implementing / testing the actual adaptive transmission scheme. With the technique of the present invention, survivability and high-speed data transmission can be simultaneously satisfied in military communication requiring anti-jamming, and can be applied to improving link performance and implementing adaptive transmission technology in a frequency hopping communication system such as Bluetooth.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims In the present invention can be carried out by various modifications or variations.

110: 데이터 입력부 120: 프레임 생성 처리부
130: 홉프레임 반복부 140: 주파수 도약부
150: 주파수 역도약부 160a: 재밍 프레임 식별부
160b: 재밍레벨 측정부 170: Diversity 결합부
180: 비트판정 및 프레임처리부 190: 데이터 출력부
200: 채널 상태 수신 및 반복 횟수 결정부
300: 재밍 프레임 제거부110: data input unit 120: frame generation processing unit
130: hop frame repeater 140: frequency hop
150: frequency reverse jump unit 160a: jamming frame identification unit
160b: jamming level measuring unit 170: Diversity coupling unit
180: bit determination and frame processing unit 190: data output unit
200: channel state reception and repetition number determination unit
300: jamming frame removal unit

Claims (11)

다이버시티(Diversity) 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH(Slow Frequency Hopping) 시스템의 항재밍 성능 개선 장치에 있어서,
정보데이터가 입력되는 데이터 입력부;
상기 데이터 입력부의 출력에 접속되어 홉 프레임의 구조(1홉당 데이터 심볼 수)에 맞게 정보 데이터 심볼들을 정렬하는 프레임 생성 처리부;
상기 프레임 생성 처리부에서 정렬/생성된 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 재밍강도에 따라 필요한 diversity 횟수만큼 반복시켜 주는 홉 프레임 반복부;
상기 홉 프레임 반복부에서 생성된 홉 프레임들을 주파수 도약을 위해 프레임별 해당 도약 주파수에 실을 수 있도록 도약주파수를 곱하여 송신하는 주파수 도약부;
상기 주파수 도약부에서 송신된 신호가 재밍채널을 거쳐 수신된 신호를 복조를 위해 프레임별 해당 도약 주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하는 주파수 역도약부;
상기 주파수 역도약부에서 출력되는 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 홉 프레임별로 재밍 오염 여부를 식별하는 재밍 프레임 식별부;
재밍강도에 따른 적응형 전송을 위해 재밍강도를 BER(비트 에러율) 측정과 SNR(신호대잡음비) 측정을 이용하여 재밍 레벨을 측정하여 송신부에 측정값을 전송하는 재밍레벨 측정부;
상기 주파수 역도약부에서 출력되는 SFH 시스템의 홉 프레임들을 프레임 반복 전송된 횟수(diversity 횟수)만큼 결합하며, diversity 결합시 상기 재밍 프레임 식별부에서 판별된 재밍 오염 여부를 참조하여 재밍 오염된 것으로 식별된 프레임을 제외하고 결합하는 diversity 결합부;
상기 diversity 결합부에서 출력된 신호(결합된 프레임 데이터)들을 비트 판정하고 정보 비트열로 생성하는 비트판정 및 프레임 처리부; 및
복조 데이터를 출력하는 데이터 출력부;
를 포함하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치.An apparatus for improving antijamming performance of a slow frequency hopping (SFH) system using diversity combining and adaptive transmission,
A data input unit to which information data is input;
A frame generation processing unit connected to an output of the data input unit to align information data symbols according to a structure of a hop frame (the number of data symbols per hop);
A hop frame repeater for repeating the aligned / generated hop frames (one SFH frame composed of a plurality of symbols) by the frame generation processor as many times as necessary according to jamming intensity;
A frequency hopping unit for multiplying a hop frequency generated by the hop frame repeater so that the hop frames can be loaded on a corresponding hopping frequency for each frame for frequency hopping;
A frequency reverse hop unit for performing a frequency reverse hop by multiplying a corresponding hop frequency for each frame for demodulation by a signal transmitted from the frequency hop unit through a jamming channel;
A jamming frame identification unit which measures the SNR or preamble for each frame output from the frequency reverse jumper and identifies jamming contamination for each hop frame;
A jamming level measuring unit for measuring the jamming level by using the BER (bit error rate) measurement and the SNR (signal-to-noise ratio) measurement to transmit the measured value to the transmitter for adaptive transmission according to the jamming intensity;
Frames identified as being jammed with reference to the jamming contamination determined by the jamming frame identification unit when combining the hop frames of the SFH system output from the frequency reverse jumper by the number of times of repeated frame transmission. Diversity coupling unit for coupling except for;
A bit determination and frame processing unit for bit-determining signals (combined frame data) output from the diversity combiner and generating information bit strings; And
A data output unit for outputting demodulated data;
An apparatus for improving anti-jamming performance of an SFH system using a diversity combining technique and an adaptive transmission technique comprising a. 제1항에 있어서,
상기 홉 프레임 반복부는
SFH 시스템에서 다수의 데이터 심볼로 구성된 홉 프레임을 반복 전송하여 항재밍 성능을 개선시키는 것과 상기 재밍레벨 측정부에 의해 측정된 재밍강도에 따라 반복 전송 횟수(diversity 횟수)를 자동으로 조정하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치. The method of claim 1,
The hop frame repeater
In the SFH system, an anti-jamming performance is improved by repeatedly transmitting a hop frame composed of a plurality of data symbols and automatically adjusting the number of repetitive transmissions according to the jamming strength measured by the jamming level measuring unit. Anti-jamming performance improvement device of SFH system using diversity combining technique and adaptive transmission technique. 제1항에 있어서,
상기 재밍 프레임 식별부는
수신된 홉 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 프레임별 재밍오염 여부를 식별하여, diversity 결합시 선택적으로 결합하도록 하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치. The method of claim 1,
The jamming frame identification unit
The SFH system using the diversity combining technique and the adaptive transmission technique, characterized in that the received hop frames are measured for each frame to identify whether jamming is contaminated by frame by measuring SNR or preamble for each frame. Jamming performance improvement device. 제1항에 있어서,
상기 재밍레벨 측정부는
수신 데이터들의 BER(비트 에러율)과 SNR(신호대 잡음비)을 측정하여 재밍강도를 판단하고 이를 송신기에 전달하여 재밍강도에 따른 적응형 전송(diversity 반복횟수 조절)을 가능케 하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치. The method of claim 1,
The jamming level measuring unit
Diversity combining characterized in that it measures the BER (bit error rate) and SNR (signal-to-noise ratio) of the received data to determine the jamming intensity and transmits it to the transmitter to enable adaptive transmission (diversity repetition frequency control) according to the jamming intensity. Anti-jamming performance improvement device of SFH system using the method and the adaptive transmission technique. 제1항에 있어서,
상기 재밍레벨 측정부에서 BER과 SNR을 측정하여 채널상태를 inband 제어채널을 통해 송신기로 전달하고, 이때 사용되는 inband 제어채널은 diversity를 수십회 적용하는 방법으로 채널환경에 아주 강인하게 구현하며, 상기 재밍레벨 측정부에서 송신한 채널상태를 참조하여 diversity 반복횟수를 결정하고, 결정된 반복횟수 대로 상기 홉프레임 반복부에서 반복 전송하는 송신기의 채널상태 수신 및 반복횟수 결정부를 더 포함하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치. The method of claim 1,
The jamming level measurement unit measures the BER and SNR and transmits the channel state to the transmitter through an inband control channel, and the inband control channel used is very robust to the channel environment by applying diversity several times. A diversity combining technique for determining a diversity repetition number by referring to a channel state transmitted by a jamming level measuring unit, and further including a channel state receiving and repetition number determining unit of a transmitter repeatedly transmitting the hop frame repeater according to the determined repetition number; Anti-jamming performance improvement device of SFH system using adaptive transmission technique. 제1항에 있어서,
상기 주파수 역도약부로부터 주파수 역도약된 수신신호를 입력받아 상기 재밍프레임 식별부에서 프레임별로 SNR과 프리엠블의 정상수신 여부를 측정하여 해당 프레임이 재밍(jamming)에 오염되었는지 식별하여 그 식별 정보를 수신 한 후, 상기 재밍 프레임 식별부로부터 수신된 식별 정보에 기초하여 재밍 오염된 프레임을 제거하여 상기 diversity 결합부로 전달하여 재밍에 오염되지 않은 프레임들만 결합하여 항재밍 성능(anti-jamming performance)을 극대화시키는 재밍 프레임 제거부를 더 포함하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 장치.The method of claim 1,
Receives the received frequency-reversed reception signal from the frequency reverse jumper and measures whether the SNR and the preamble are normally received by the jamming frame identification unit, identifies whether the corresponding frame is contaminated with jamming, and receives the identification information. Then, the jamming contaminated frame is removed based on the identification information received from the jamming frame identification unit and transferred to the diversity combiner to combine only the frames that are not contaminated with jamming to maximize anti-jamming performance. An apparatus for improving anti-jamming performance of an SFH system using a diversity combining technique and an adaptive transmission technique further including a jamming frame removing unit. 다이버시티(Diversity) 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법에 있어서,
ⅰ) 프레임 생성 처리부에 의해 송신기의 데이터 입력부에 입력된 데이터를 1 홉당 포함되는 데이터 심볼수 만큼 나누어 데이터 열을 정렬하는 단계;
ⅱ) 상기 ⅰ)단계에서 정렬된 홉 프레임을 홈 프레임 반복부에 의해 Diversity 전송을 위해 원하는 diversity 수만큼 홉 프레임(다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임)을 반복시키는 단계;
ⅲ) 상기 ⅱ)단계에서 생성된 홉 프레임들을 주파수 도약부에 의해 주파수 도약을 위해 홉 프레임을 해당하는 도약 주파수에 실어 주파수 도약하고 송신하는 단계;
ⅳ) 상기 ⅲ)단계에서 송신된 신호가 재밍채널을 통과한 신호를 수신하고, 주파수 역도약부에 의해 해당 도약 주파수를 곱하여 주파수 역도약을 수행하여 데이터를 복조하는 단계;
ⅴ) 상기 ⅳ)단계에서 주파수 역도약부(150)로부터 출력되는 신호를 재밍 프레임 식별부에 의해 재밍 레벨을 측정하여 홉 프레임별로 재밍에 오염되었는지 판별하는 단계;
ⅵ) 상기 ⅳ)단계에서 출력되는 신호로 재밍레벨 측정부에 의해 재밍레벨을 측정하여 측정값을 송신기에 전송하며, 이를 통해 송신기가 현재 채널의 재밍강도를 인지하고 홉 프레임 반복전송 횟수(diversity 횟수)를 조절하여 재밍레벨의 변화에 대응하는 단계;
ⅶ) 상기 ⅴ)단계에서 재밍 프레임 식별부에 의해 식별된 프레임별 재밍 오염 여부를 참조하여 재밍 프레임 제거부에 의해 반복 전송된 홉 프레임 중 재밍에 오염된 프레임을 제거하고, diversity 결합부에 의해 반복 전송된 홉 프레임의 결합을 수행하며, 깨끗하게 수신된 프레임만 결합을 수행하여 항재밍 성능을 극대화하는 단계; 및
ⅷ) 상기 ⅶ)단계의 상기 diversity 결합부에서 결합된 프레임의 데이터들을 비트판정 및 프레임 처리부에 의해 결합된 데이터의 비트를 판정하고 정보비트열을 생성하여 데이터 출력부로 복조된 신호를 출력하는 단계;
를 포함하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법.In the anti-jamming performance improvement method of SFH system using diversity combining technique and adaptive transmission technique,
Iii) sorting the data string by dividing the data inputted into the data input unit of the transmitter by the frame generation processor by the number of data symbols included per hop;
Ii) repeating the hop frame (one SFH frame composed of a plurality of symbols) by the home frame repeater with a desired diversity number for diversity transmission by the home frame repeater;
Iii) frequency hopping and transmitting the hop frames generated in step ii) by hopping the hop frames on the corresponding hopping frequencies for frequency hopping by the frequency hopping unit;
Iii) demodulating data by receiving the signal transmitted by the signal transmitted in step iv) through the jamming channel, multiplying the corresponding hop frequency by the frequency reverse hop unit, and performing frequency reverse hop;
Iii) measuring the jamming level of the signal output from the frequency reverse jumper 150 by the jamming frame identification unit to determine whether the jamming is contaminated by each hop frame;
Iii) the jamming level is measured by the jamming level measurement unit as a signal output in step iv), and the measured value is transmitted to the transmitter. Through this, the transmitter recognizes the jamming intensity of the current channel and the number of times of hop frame repetition transmission (diversity count). Responding to the change in the jamming level by adjusting a);
Iv) removing the contaminated frame of the jamming among the hop frames repeatedly transmitted by the jamming frame removing unit by referring to the frame-specific jamming contamination identified by the jamming frame identification unit in step iii), and repeating by the diversity combining unit. Performing combining of transmitted hop frames and maximizing anti-jamming performance by performing combining only cleanly received frames; And
Iii) determining the bits of the data combined by the bit determination and frame processing unit in the data combined in the diversity combining unit of step iii), generating an information bit string, and outputting a demodulated signal to the data output unit;
An anti-jamming performance improvement method of a SFH system using a diversity combining technique and an adaptive transmission technique including a. 제7항에 있어서,
상기 Diversity를 위해 홉 프레임을 반복하는 ⅱ)단계는,
상기 다수의 심볼로 구성된 하나의 SFH 프레임을 반복 전송하며, 측정된 재밍강도를 참조하여 반복전송 횟수(diversity 횟수)를 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법.The method of claim 7, wherein
In step ii) of repeating a hop frame for the diversity,
SFH using a diversity combining technique and an adaptive transmission technique, characterized by repeatedly transmitting one SFH frame composed of the plurality of symbols and automatically adjusting the number of repetitive transmissions with reference to the measured jamming strength. How to improve the antijamming performance of the system. 제7항에 있어서,
상기 프레임별 재밍오염 여부를 판별하는 ⅴ)단계는,
상기 재밍 프레임 식별부(160a)에 의해 수신된 홉 프레임들을 프레임별로 SNR이나 프리엠블을 측정하여 프레임별 재밍 오염여부를 식별하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법.The method of claim 7, wherein
Step ⅴ) for determining whether each frame jamming is contaminated,
In the SFH system using the diversity combining technique and the adaptive transmission technique, the hop frames received by the jamming frame identification unit 160a identify an interference jamming by frame by measuring an SNR or a preamble for each frame. How to improve anti-jamming performance. 제7항에 있어서,
상기 재밍강도를 측정하여 측정값을 송신기로 전달하는 ⅵ)단계는,
수신된 데이터들의 BER(비트 에러율)과 SNR(신호대잡음비)을 측정하여 채널의 재밍수준을 측정하고, 측정값을 송신기로 전달하여 송신기가 재밍강도에 따라 반복전송 횟수를 조절하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법.The method of claim 7, wherein
The step iii) of measuring the jamming strength and transmitting the measured value to the transmitter,
A diver characterized in that the channel jamming level is measured by measuring the BER (bit error rate) and SNR (signal-to-noise ratio) of the received data, and the measured value is transmitted to the transmitter to adjust the number of repetitive transmissions according to the jamming strength. A method for improving antijamming performance of SFH system using city combining method and adaptive transmission method. 제7항에 있어서,
상기 반복된 홉 프레임을 결합하는 ⅶ)단계는,
송신기에 반복 전송 횟수(diversity 횟수)만큼 diversity를 결합하되, 상기 ⅴ)단계에서 상기 재밍 프레임 식별부에 의해 식별된 프레임별 재밍오염 여부를 참조하여 오염되지 않은 프레임들만 결합하여 항재밍 성능을 극대화하는 것을 특징으로 하는 다이버시티 결합 기법과 적응형 전송기법을 이용한 SFH 시스템의 항재밍 성능 개선 방법.
The method of claim 7, wherein
Iii) combining the repeated hop frames,
While combining diversity to the transmitter by the number of repetitive transmissions (diversity), in step iii), only the uncontaminated frames are combined with reference to the jamming contamination per frame identified by the jamming frame identification unit to maximize anti-jamming performance. A method for improving antijamming performance of an SFH system using diversity combining and adaptive transmission techniques.
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