KR101269849B1 - Apparatus and method for generating the sequence family to spread the channel of communication system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족의 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 방법은 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 저장된 대표열들을 상수배함으로써 수열 족을 생성한다.The present invention using, logarithmically on the method of generating the sequence group for channel spreading in a communication system is finite according to the present invention relates to a generating apparatus and a method of sequence group for channel spreading in a communication system q d - M-binary (M is a divisor of q-1) sequence of 1 (q is a prime power, d is an integer greater than or equal to 2), arranged in a matrix separated by the q-1 period, and circulated from the arranged matrix Select and store non-equivalent representative strings, and create a sequence by constant multiplying the stored representative strings.
Description
본 발명은 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족의 생성 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 코드분할 다중접속(code-division multiple-access, CDMA) 통신 시스템과 같은 대역 확산(spread-spectrum) 기술을 사용하는 통신 환경 하에서 확산 코드(spreading code)에 활용되는 수열 족(sequence family)을 생성하는 장치, 방법 및 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for generating a sequence group for channel spread in a communication system, and in particular, uses a spread-spectrum technique such as a code-division multiple-access (CDMA) communication system. The present invention relates to an apparatus, a method for generating a sequence family utilized for spreading code in a communication environment, and a recording medium recording the same.
CDMA 통신 시스템은 대역 확산 기술을 활용하여 전체 대역 내에서 각각의 정보를 측정 부호 및 시간 차이로 분할하여 보내고 수신측에서도 전체 대역 내의 많은 정보들 중 송신시 사용된 것과 동일한 부호와 시간 차이를 갖는 정보만을 선택하여 원본 신호를 복원하는 통신 방식을 말한다. 이러한 CDMA는 모든 서비스 영역에서 동일한 주파수를 다수의 셀(cell)에서 사용할 수 있기 때문에 주파수 이용 효율이 타 방식에 비해서 월등히 높으며, 서로 다른 코드를 사용하여 통신을 하기 때문에 무선 구간의 통신 비밀 보호 특성이 매우 우수하다는 특징이 있다.The CDMA communication system utilizes spread spectrum technology to divide each piece of information into a measurement code and a time difference in the entire band, and only the information having the same code and time difference as that used in transmission is transmitted to the receiving side. It is a communication method that selects and restores original signal. Since CDMA can use the same frequency in a plurality of cells in all service areas, the frequency utilization efficiency is much higher than that of other methods. It is very good.
특히, 대역 확산(이하에서는 대역 확산 또는 채널 확산의 용어로서 사용될 것이다.) 기술은 특정한 정보를 전송하기 위해 필요한 이론적 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를 전송하는 기법으로서, 우수한 오류 효율 또는 신호 대 잡음비를 갖는다. 또한 확산되어 송신되는 신호의 세기가 매우 약하더라도 통신이 가능하고 잡음 신호에 강하기 때문에 많은 송신자가 동시에 신호를 송출하더라도 특정 코드를 가진 특정 수신자에게 신호를 전달할 수 있다. 즉, 하나의 채널을 여러 사용자가 동시에 사용할 수 있으므로 그만큼 용량이 증대될 수 있다. 대역 확산 기법에는 직접 시퀀스(DS:direct sequence) 기법, 주파수 도약(FH:frequency hopping) 기법, 시간 도약(TH:time hopping) 기법, 칩 대역 확산 기법 등이 알려져 있으며, 이들 중 2가지를 혼합 사용하는 혼성 방식도 많이 이용된다.In particular, the spread spectrum (hereinafter referred to as spread spectrum or channel spread term) technology is a technique for transmitting information using a bandwidth much wider than the theoretical bandwidth required for transmitting specific information, and has excellent error efficiency or signal to signal ratio. It has a noise ratio. In addition, even if the strength of the spread signal transmitted is very weak, the communication is possible and strong against the noise signal, so that many senders can send a signal to a specific receiver with a specific code even if the signal is sent at the same time. That is, since a single channel can be used simultaneously by multiple users, the capacity can be increased accordingly. Direct spread (DS) techniques, frequency hopping (FH) techniques, time hopping (TH) techniques, and chip spreading techniques are known in the spread spectrum technique. Hybrid methods are also used.
이러한 대역 확산 기술에 기반한 고속 데이터 통신의 수요가 증가면서 좋은 상관 특성을 갖는 수열을 찾는 것이 점점 더 중요해지고 있다. 이러한 수열은 무선 통신의 대역 확산 시스템에서 다중 접속 코드로 이용하기 위해 높은 보안성을 보장하면서도 다수의 송신자가 동시에 신호를 송출할 수 있도록 선형복잡도가 크면서도 수열 족의 크기가 클 것을 요구한다.As the demand for high-speed data communication based on such spread spectrum technology increases, finding a sequence having good correlation characteristics becomes increasingly important. This sequence requires a large linear complexity and a large number of sequences so that a high number of transmitters can simultaneously transmit signals while ensuring high security for use as a multiple access code in a spread spectrum system of wireless communication.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 채널 확산 기술을 사용하는 통신 시스템의 수요 증가에 따라 하나의 채널에 포함될 수 있는 송신 데이터의 수가 포화에 이르게 될 한계를 극복하고, 불법적인 무선 통신 감청이나 해킹의 우려를 해소할 수 있으며, 나아가 스트림 암호 시스템 및 차세대 이동 통신 시스템에서 요 구하는 강력한 보안과 안정성을 가진 수열 족을 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is to overcome the limitation that the number of transmission data that can be included in one channel to saturation in accordance with the increasing demand of the communication system using the channel spreading technology, and to prevent illegal wireless communication interception or hacking Concerns can be addressed and, furthermore, to provide a robust security and stability sequence for stream cipher systems and next-generation mobile communication systems.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 방법은 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성하는 단계; 상기 M-진 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하는 단계; 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하는 단계; 및 상기 저장된 대표열들을 상수배하여 수열 족을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승에 비례한다.In order to solve the above technical problem, a method of generating a sequence group for channel spread in the communication system according to the present invention is q d -1 (q is a prime power, d is an integer of 2 or more) using a logarithmic function on the finite body Generating an M-binary (M is a divisor of q-1) sequence having a period of; Arranging the M-binary sequences in a matrix by dividing based on a q-1 period; Selecting and storing cyclic non-equivalent representative strings from the arranged matrix; And generating a sequence by multiplying the stored representative sequences, wherein the asymptotic size of the sequence is proportional to the integer power of q.
또한, 이하에서는 상기 기재된 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.In addition, the following provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to execute a method of generating a sequence for spreading channels in a communication system as described above.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 장치는 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성하는 수열 생성부; 상기 M-진 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하는 연산부; 상기 배열된 행렬과 선택된 대표열들을 저장하는 저장부; 및 상기 저장된 대표열들을 상수배하여 수열 족을 생성하는 수열 족 생성부를 포함하고, 상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승에 비례한다.In order to solve the above technical problem, the apparatus for generating a sequence group for the channel spread of the communication system according to the present invention is q d -1 (q is a prime power, d is an integer of 2 or more) using a logarithmic function on the finite body A sequence generator for generating an M-binary (M is a divisor of q-1) sequence having a period of; An arithmetic unit for arranging the M-binary sequences in a matrix based on a q-1 period and selecting representative sequences that are cyclically non-equivalent from the arranged matrix; A storage unit for storing the arranged matrix and selected representative strings; And a hydrothermal group generating unit generating a hydrothermal group by constant multiplying the stored representative strings, wherein the asymptotic size of the hydrothermal group is proportional to the integer power of q.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 장치, 방법 및 기록매체에서 상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고, 상기 순환 비동치인 대표열은 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것이 바람직하다.In order to solve the above technical problem, in the apparatus, method and recording medium for generating a sequence for the channel spread of the communication system according to the present invention, the M-sin sequence is the M-jin Siedelnikov sequence, the cyclic asymmetry The representative string is preferably the minimum integer of the q-component surplus.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호의 생성 장치는 디지털 변조된 신호를 입력받는 입력부; 소정 수열 족으로부터 확산 코드를 생성하는 확산 코드 생성부; 및 상기 입력된 신호에 상기 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 확산시킴으로써 확산 신호를 생성하는 확산 신호 생성부를 포함하고, 상기 소정 수열 족은 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성하고, 상기 M-진 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 상기 저장된 대표열들을 상수배함으로써 생성되며, 상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승에 비례한다.In order to solve the other technical problem, the apparatus for generating a spread signal for channel spread in the communication system according to the present invention includes an input unit for receiving a digitally modulated signal; A spreading code generator for generating a spreading code from a predetermined sequence group; And by spreading the bandwidth by multiplying said generated spreading code with the input signal comprises a spread signal generating for generating a spread signal, and wherein the predetermined sequence group by using a logarithmic function on the finite field d -1 q (q is Generate a M-binary (M is a divisor of q-1) with a prime power, d is an integer greater than or equal to 2, and arrange the M-binary sequences in a matrix separated by a period of q-1, It is generated by selecting and storing cyclic non-equivalent representative strings from the arranged matrix, and generating a constant multiple of the stored representative strings, and the asymptotic size of the sequence group is proportional to the integer power of q.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호를 역확산하는 장치는 확산 신호를 수신하는 수신부; 소정 수열 족으로부터 확산 코드를 생성하는 확산 코드 생성부; 및 상기 수신된 확산 신호에 상기 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 역확산시킴으로써 확산 신호의 원본 신호를 복원하는 신호 복원부를 포함하고, 상기 소정 수열 족은 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성하고, 상기 M-진 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 상기 저장된 대표열들을 상수배함으로써 생성되며, 상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승에 비례한다.In order to solve the other technical problem, the apparatus for despreading the spread signal for channel spread in the communication system according to the present invention includes a receiving unit for receiving the spread signal; A spreading code generator for generating a spreading code from a predetermined sequence group; And using a logarithmic function on said received by de-spreading the bandwidth by multiplying the generated spread code to the spread signal includes a restoration signal to restore the original signal of the spread signal, and wherein the predetermined sequence group is finite q d - Create an M-binary (M is a divisor of q-1) with a period of 1 (q is a prime power, d is an integer greater than or equal to 2), and divide the M-binary sequence by q-1 periods Is generated by selecting and storing cyclic non-representative representative strings from the arranged matrix, and multiplying the stored representative strings, and the asymptotic size of the series is proportional to the integer power of q.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호의 생성 장치 및 확산 신호를 역확산하는 장치에서 상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고, 상기 순환 비동치인 대표열은 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것이 바람직하다.In order to solve the above other technical problem, in the apparatus for generating a spreading signal for channel spreading and the apparatus for despreading the spreading signal in the communication system according to the present invention, the M-number sequence is the M-sincid Delnikoff sequence, It is preferable that the cyclic non-representative string is the minimum integer of the q-component surplus.
본 발명은 채널 확산 기술을 사용하는 통신 시스템의 폭발적인 수요 증가에 부응하여 하나의 채널에 포함될 수 있는 송신 데이터의 수를 비약적으로 증가시킴으로써 채널 내 데이터 포화의 한계를 극복하고, 낮은 상관 성질로 인해 불법적인 무선 통신 감청이나 해킹에 강인한 특성을 갖는 수열 족을 제공함으로써 스트림 암호 시스템 및 차세대 이동 통신 시스템에서 요구하는 강력한 보안과 안정성을 보장할 수 있다.The present invention overcomes the limitations of data saturation in the channel by dramatically increasing the number of transmission data that can be included in one channel in response to the explosive increase in the demand for a communication system using a channel spreading technology, and illegal due to the low correlation By providing a sequence having characteristics that are robust against eavesdropping or hacking, it is possible to ensure the strong security and stability required for stream cipher systems and next-generation mobile communication systems.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 일련의 통신 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호의 생성 장치 및 확산 신호를 역확산하는 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 종래에 알려진 방법에 의해 생성된 수열 족들의 특성을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.1 is a flowchart illustrating a method of generating a sequence group for channel spreading in a communication system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an apparatus for generating a sequence group for channel spread in a communication system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for describing a series of communication processes for channel spread in a communication system according to another embodiment of the present invention.
4A and 4B are diagrams illustrating an apparatus for generating a spreading signal for channel spreading and an apparatus for despreading a spreading signal in a communication system according to another embodiment of the present invention, respectively.
5 is a view for explaining and comparing the characteristics of the hydrothermal groups generated by a conventionally known method.
본 발명의 실시예들을 구체적으로 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예들이 구현될 수 있는 대표적인 환경인 대역 확산 통신 방식에 대해 개괄적으로 소개하고자 한다.Prior to describing the embodiments of the present invention in detail, an overview of the spread spectrum communication method, which is a representative environment in which embodiments of the present invention can be implemented, will be described.
일반적인 디지털 통신에서는 송신하고자 하는 데이터를 PSK(phase shift keying)나 FSK(frequency shift keying) 방식으로 디지털 변조하여 송신한다. 어떠한 정보를 전송할 때에는 그 정보를 전송하기 위해 이론적으로 필요한 주파수 대역폭을 산출하게 되고, 산출 결과에 의해 해당 정보를 전송하기 위한 주파수의 대역폭이 결정된다.In general digital communication, data to be transmitted is digitally modulated by PSK (phase shift keying) or FSK (frequency shift keying). When transmitting any information, the theoretical bandwidth required for transmitting the information is calculated, and the bandwidth of the frequency for transmitting the information is determined by the calculation result.
그러나, 확산 대역(spread spectrum) 통신에서는 이론적으로 산출된 필요 주파수 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를 전송한다. 예를 들어, 음성은 최대 4KHz의 주파수 대역을 가지므로 기술적으로는 최소 4KHz의 대역폭만 있으면 음성 신호의 전송이 가능하다. 그러나, CDMA와 같은 확산 대역 통신 방식에서는 이것보다 300배 이상 넓은 1.25MHZ의 주파수 대역폭을 사용하여 음성 신호를 전송한다.However, spread spectrum communication uses a much wider bandwidth than the theoretically calculated required frequency bandwidth to transmit information. For example, since voice has a frequency band of up to 4KHz, technically, only a bandwidth of 4KHz is required to transmit voice signals. However, in a spread spectrum communication method such as CDMA, a voice signal is transmitted using a frequency bandwidth of 1.25 MHz, which is more than 300 times wider than this.
구체적으로, 확산 대역 통신에서는 디지털 변조된 신호에 고속의 확산 코드를 승산하여 주파수의 대역폭을 광대역으로 확장시킨 후 확산된(spreading) 신호를 전송한다. 이어서 수신측에서는 송신측에서 사용한 것과 동일한 고속의 확산 코드를 승산함으로써 주파수의 대역폭을 협대역으로 변환하는 역확산(despreading) 과정을 거친 후 복조를 하게 된다. 일반적으로 무선 전송 과정에서는 잡음(noise)이 유입되게 되는데 이 때 유입된 잡음은 수신측에서 승산된 확산 코드에 의해 그 영향이 줄어들게 된다.Specifically, spread spectrum communication multiplies the digitally modulated signal by a fast spreading code to extend the bandwidth of the frequency over a wide bandwidth and then transmits a spreading signal. Subsequently, the receiving side undergoes a despreading process of converting the bandwidth of the frequency into a narrow band by multiplying the same fast spreading code used by the transmitting side and then demodulates it. In general, noise is introduced in the wireless transmission process, and the influence of the introduced noise is reduced by a spreading code multiplied by the receiver.
간단한 수식을 통해 이를 설명하면 다음의 수학식 1과 같다.When this is explained through a simple equation,
수학식 1에서 S는 원신호를 의미하고, C는 확산 코드를 의미하며, N은 잡음을 의미한다. 확산 코드 통신 방식에서는 원신호에 확산코드를 승산하여 전송한다고 하였으므로 전송되는 신호는 S·C 가 될 것이다. 여기에 전송 과정에서 잡음이 유입되므로 수신측에 도착한 신호는 (S·C) + N 가 될 것이다. 이제 수신측에서는 원신호를 복원하기 위해 송신시에 사용하였던 확산 코드와 동일한 확산 코드를 다시 한 번 승산하므로 {(S·C) + N}·C 와 같이 표현될 수 있다. 여기서 확산 코드는 동일한 코드를 서로 승산하였을 때, 1이 되는 특징이 있음에 주목하자. 따라서, 상기 수학식 1과 같은 연산 결과 S + N·C 를 얻을 수 있다. 결과에서 볼 수 있듯이 원신호 S는 수신측에서 정상적으로 복원되는 반면, 잡음 N은 확산 코드 C가 승산되어 넓게 확산되므로 그 영향이 감소하게 된다.In
디지털 셀룰러 CDMA 방식에서 10KHz의 대역폭을 가진 신호를 1.25MHz의 대역폭을 갖도록 확산시키면 이 확산된 정보 신호는 넓은 주파수 대역에 골고루 펴져서 그 신호의 세기가 원래의 신호에 비해서 희미해지게 된다. 그 결과, 이렇게 확산된 신호를 수신하려면 전체 주파수 대역을 모두 검색해 보아야 하므로 상대적으로 그 신호의 존재를 알기 어렵다고 볼 수 있다. 즉, 전송 신호가 희미해지므로 다른 신호에 간섭을 적게 주며, 보안의 신뢰도가 높아진다. 또한, 확산 신호가 넓은 주파수 대역에 걸쳐 퍼져 있으므로 전파 과정에서 간섭이나 잡음이 포함되더라도 넓은 주파수 대역 중 그 영향이 일부분에만 미치게 된다. 따라서, 간섭이나 잡음의 영향이 상당히 감소하므로 통화 품질이 향상될 수 있다.In a digital cellular CDMA scheme, when a signal having a bandwidth of 10 KHz is spread to have a bandwidth of 1.25 MHz, the spread information signal is spread evenly over a wide frequency band, and the strength of the signal is faint than that of the original signal. As a result, it is difficult to know the existence of the signal because it is necessary to search the entire frequency band to receive such a spread signal. In other words, since the transmission signal is blurred, interference with other signals is reduced and security reliability is increased. In addition, since the spread signal is spread over a wide frequency band, even if interference or noise is included in the propagation process, the influence of the wide frequency band has only a part. Therefore, the quality of the call can be improved since the influence of interference or noise is considerably reduced.
CDMA 통신 시스템에서는 동기화(synchronization) 및 다중 접속 간섭(interference)의 최소화를 위해 낮은 상관도를 갖는 수열이 요구된다. 특히, 적응적 변조 방법(adaptive modulation schemes)에서는 채널 특징에 따른 데이터 비율을 최대화시키기 위해 가변적인 길이 및 알파벳 크기를 갖는 수열이 바람직하다. 나아가, 가능한 많은 사용자들을 지원하기 위해 다수의 식별되는(distinct) 수열이 필요하다.In a CDMA communication system, a low correlation sequence is required for minimizing synchronization and multiple access interference. In particular, in adaptive modulation schemes, a sequence of variable length and alphabet size is desirable to maximize the data rate according to channel characteristics. Furthermore, a large number of distinct sequences are needed to support as many users as possible.
이하에서는 이러한 요구에 부응하는 새로운 수열 족을 제안하고, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세하게 설명한다. 이하의 실시예들 전반에 걸쳐 다음과 같은 기호를 사용하기로 한다. p는 소수(prime number)를 의미하고, n은 양의 정수를 의미하고, q는 pn을 의미하고, 는 q개의 원을 갖는 유한체(finite field)를 의미하고, 는 qd(d≥2) 개의 원을 갖는 유한체를 의미하고, M은 M≥2인 q-1 의 양의 약수를 의미하고, 이고, α는 의 한 원시원이고, β는 인 의 한 원시원(primitive element)이고, N은 N(x)=로 주어지는 에서 로의 노름 사상(norm map)이고, Tr은 Tr(x)=로 주어지는 에서 로의 트레이스 사상(trace map)이며, ψ는 ψ(x)=로 주어지는 위수(order) M인 의 곱 지표(multiplicative character)를 의미한다. 이제 β를 의 임의의 한 원시원이라 하면, 상의 로그함수(logarithm)는 다음의 수학식 2와 같다.The following proposes a new sequence group that meets this need, and various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The following symbols will be used throughout the following embodiments. p means prime number, n means positive integer, q means p n , Means a finite field having q circles, Is a finite body having q d (d≥2) circles, M is a positive divisor of q-1 with M≥2, And α is Is a source of, and β is sign Is a primitive element of, where N is N (x) = Given by in Norm map of rho, where Tr is Tr (x) = Given by in Is a trace map of λ, where ψ is ψ (x) = Order M given by It means the multiplicative character of. Now β Speaking of any one source of, The logarithm of the phase is shown in
이제 의 어떤 고정된 원시원 β에 대해 주기(period)가 q-1인 M-진(M-ary) 시델니코프(Sidelnikov) 수열(sequence) s(t)는 다음의 수학식 3과 같이 정의된다.now The M-ary Sidelnikov sequence s (t) with period q-1 for any fixed primitive source of is defined as .
그러면, 주기 q-1인 M-진 시델니코프 수열 s(t)는 다음의 수학식 4과 같이 간략히 기술된다.Then, the M-sin Sidnikoff sequence s (t) of period q-1 is briefly described as in
oror
곱 지표 합(multiplicative character sums)에 대한 Weil의 추정(Weil's estimate)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려져 있다.Weil's estimate of multiplicative character sums is well known to those of ordinary skill in the art.
이어서 주기가 qd-1인 M-진 시델니코프 수열의 배열(array) 구조에 대해 살펴본다. 여기서 보다 강한 조건을 가정하여 M을 qd-1의 약수가 아닌 q-1의 약수라고 하면, 주기가 qd-1인 M-진 시델니코프 수열은 다음의 수학식 5와 같다.Next, we will discuss the array structure of M-gene Sidelnikov's sequence whose period is q d -1. If M is a divisor of q-1, not a divisor of q d -1, under a stronger condition, the M-sin-Sidelnikoff sequence with period q d -1 is given by Equation 5 below.
수학식 5는 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수도 있다.Equation 5 may be expressed as Equation 6 below.
이러한 수학식 5는 다음과 같이 시델니코프 수열의 정의로부터 유도될 수 있다.Equation (5) can be derived from the definition of the Sidelnikov process as follows.
수학식 5를 증명하기 위해 라고 가정하면, To prove equation (5) Let's say
이상으로부터 다음의 수학식 9가 유도된다.The following equation (9) is derived from the above.
따라서, M이 q-1의 약수일 때, 이므로 다음의 수학식 10이 성립함을 알 수 있다.Therefore, when M is a divisor of q-1, It can be seen that the following equation (10) holds.
이제 수학식 5의 주기가 qd-1인 M-진 시델니코프 수열 {s(t)} (0≤t≤qd-2) 을 의 행렬로 배열한다. 이렇게 배열된 행렬의 l-번째 열 vl(t) (0≤t≤q-2) 은 다음의 수학식 11과 같이 정의된다.Now the M-sine Sidelnikoff sequence {s (t)} (0≤t≤q d -2), where the period of Equation 5 is q d -1 Arrange in a matrix of. The l-th column v l (t) (0 ≦ t ≦ q-2) of the matrix thus arranged is defined as in Equation 11 below.
그러면, 수학식 11은 다음의 수학식 12와 같이 표현될 수 있다.Then, Equation 11 may be expressed as Equation 12 below.
여기서 fl(x)를 각 음이 아닌 정수 l에 대해 상의 차수(degree)가 d인 다음의 수학식 13의 다항식(polynomial)이라고 하자.Where f l (x) for each nonnegative integer l Assume that the polynomial of the following equation (13) with the degree of phase is d.
이제 명백히 다음이 성립한다.Now clearly the following holds true.
그러면, 각각의 l ()에 대해 다음의 수학식 14가 유도된다.Then, each l ( The following equation (14) is derived.
여기서 pl(x)은 차수 dl인 의 상의 기약 다항식(irreducible polynomial)을 의미하며, dl은 d의 약수이다.Where p l (x) is of order d l of Means the irreducible polynomial of d, where d l is a divisor of d.
한편, 를 포함하는 q-원분 잉여류(cyclotomic coset)를 라고 하자. 여기서, 는 qd-1 로 나눈 나머지이고, dl은 를 만족하는 최소의 양의 정수이고, 이다. 또한, l은 법 qd-1에 대한 Cl의 최소의 양의 정수로 선택할 수 있다.Meanwhile, Q-component surplus (cyclotomic coset) comprising a Let's say. here, Is the remainder divided by q d -1, and d l is Is the smallest positive integer satisfying to be. Also, l can be selected as a minimum positive integer of C l to method d -1 q.
그러면, 이고, 인 l에 대하여 은 에서 아무런 근(roots)도 갖지 못한다. 나아가, 인 음이 아닌 정수 l1, l2에 대해 및 는 순환 비동치(cyclically inequivalent/distinct)이다. 또한, 이므로, 와 는 각각의 에 대해 순환 동치이다.then, ego, Against phosphorus l silver Has no roots in. Furthermore, For nonnegative integers l 1 and l 2 And Is cyclically inequivalent / distinct. Also, Because of, Wow Respectively, Is a circular equivalent.
이제, 이상과 같은 성질을 이용하여 열 vl(t) (0≤t≤q-2) 중 순환 비동치인 열들을 선택하려 한다. 이러한 순환 비동치인 열들을 선택함으로써 수학식 5의 수열로부터 확산 코드 내지 스트림 데이터의 부호화/복호화에 활용될 수 있는 다중 접속 코드들의 집합을 얻을 수 있기 때문이다. 이를 위해서는 정수들의 집합 에 대한 q-원분 잉여류로부터 각각 하나의 대표원들을 선택한다. 이 경우, 대표원은 각 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것이 바람직하다. 여기서, q-원분 잉여류들은 어떤 동치 관계에 대한 동치류이므로 집합 을 분할(partition)한다.Now, the above properties are used to select columns that are cyclically non-equivalent among columns v l (t) (0 ≦ t ≦ q-2). This is because by selecting the cyclically noncoherent columns, a set of multiple access codes that can be utilized for encoding / decoding of spreading code or stream data can be obtained from the sequence of Equation (5). For this purpose a set of integers Choose one representative from each of the q-component surpluses for. In this case, the representative member is preferably the minimum integer of each q-component surplus. Where the q-component surpluses are equivalents for some equivalence relationship Partition
구체적으로, 집합 l을 포함하는 q-원분 잉여류는 다음의 수학식 15와 같다.Specifically, the q-component surplus containing set l is expressed by the following equation (15).
여기서, 을 로 나눈 나머지이고, ml은 를 만족하는 최소의 양의 정수이다. 또한, l은 에서 최소의 양의 정수로 선택될 수 있으며, ml은 dl의 약수이다. 따라서, 만약 이면, 이다. 여기서, σ는 상의 의 Frobenius 자기동형사상(automorphism)으로서, 으로 주어지며, 다음의 수학식 16이 성립한다.here, of Remainder divided by m l is The smallest positive integer satisfying Also, l is Can be chosen as the smallest positive integer in which m l is a divisor of d l . Thus, if If so, to be. Where σ is top Of Frobenius automorphism, Given by Equation 16 below.
이제, 으로 구성된 집합에 대해 법 에 대한 q-원분 잉여류의 대표값의 집합에 대응하는 수열의 열 vl(t)의 상수 곱(constant multiples)으로 구성된 주기 q-1의 M-진 수열의 족(family) Σ을 구성하고자 한다.now, Act for a set consisting of To construct a family Σ of M-binary sequences of period q-1 consisting of constant multiples of a sequence of columns v l (t) corresponding to a set of representative values of the q-component surplus for do.
각각의 q-원분 잉여류의 최소 정수들을 모아 놓은 집합을 로 정의하자. 는 q-원분 잉여류의 개수이며, 이는 또한 의 최고차항의 계수가 1인 기약 인자(monic irreducible factor)들의 개수와도 같다. 또한, 를 의 최고차항의 계수가 1인 기약 인자라고 하면, 이고 가 성립한다.A collection of the minimum integers of each q-component surplus Let's define Is the number of q-component surpluses, which is also It is equal to the number of the irreducible factors of which the coefficient of the highest order term is 1. Also, To If the coefficient of the highest order term is 1, ego Is established.
이하에서는 d가 다음의 수학식 17의 조건을 만족한다고 가정하자.In the following, assume that d satisfies the condition of Equation 17 below.
수학식 17에서 d와 q-1은 서로 소임을 의미하며, 수열 족에 제약(restriction)을 가하기 위해 가정되었다. In Equation 17, d and q-1 mean each other, and are assumed to impose a restriction on the sequence.
l1, l2를 집합 의 원소라고 하고, 를 정수라고 하자. 만약 l1 = l2 이 아니거나 τ = 0 이 아니면, 과 는 상의 서로 다른 기약 다항식(distinct irreducible polynomials)이다. 여기서, 은 다음의 수학식 18과 같이 정리된다.set l 1 , l 2 Called the element of, Let be an integer. If l 1 = l 2 Is not or τ = 0, and The Different distinct polynomials (distinct irreducible polynomials). here, Is summarized as in Equation 18 below.
그러면, 이상에서 구성한 주기 q-1의 M-진 수열로 구성된 수열 족 Σ는 다음의 수학식 19와 같이 정의된다.Then, the sequence group Σ composed of the M-binary sequences of the period q-1 configured above is defined as in Equation 19 below.
이상에서 설명한 수열 족의 생성 방법을 도 1과 도 2를 참조하여 정리하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 수열 족을 생성하는 방법을 도시한 흐름도로서, 다음과 같은 단계들을 포함한다.The method of generating the hydrothermal group described above is summarized as follows with reference to FIGS. 1 and 2. 1 is a flowchart illustrating a method of generating a sequence group for channel spreading in a communication system according to an embodiment of the present invention, and includes the following steps.
110 단계에서 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성한다. 여기서, M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열을 활용할 수 있다. 이러한 110 단계는 도 2의 수열 생성부(210)에서 수행되는 것으로, 수열 생성부(210)는 전자적 형태의 정보 및 수학식을 처리할 수 있는 처리기(processor) 및 이러한 연산에 필요한 기억공간(memory)을 통해 구현될 수 있으며, 필요에 따라서는 처리기와 기억공간 간의 데이터 처리를 적절하게 제어할 수 있는 제어기(controller)가 활용될 수도 있을 것이다. 이러한 처리기, 기억공간 및 제어기는 본 발명이 속하는 기술분야의 활용 환경이나 동작 환경을 고려하여 통상의 기술자에 의해 적절하게 선택될 수 있을 것이다. 나아가, 이러한 수열 생성부(210)를 구현함에 있어서 이상에서 예시된 하드웨어들을 제어하기 위한 부가적인 소프트웨어 코드(code)도 활용될 수 있을 것이다.In
120 단계에서는 110 단계에서 생성한 M-진 수열을 주기 q-1을 기준으로 구분하여 행렬로 배열한다. 앞서 검토하였듯이 이러한 행렬은 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것이 바람직하다.In
130 단계에서는 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장한다. 앞서 검토하였듯이 이러한 순환 비동치인 대표열은 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것이 바람직하다.In
이상의 120 단계 및 130 단계에서 M-진 수열을 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하는 과정은 도 2의 연산부(220)에서 수행된다. 이러한 연산부(220) 역시 전자적 형태의 정보 및 수학식을 처리할 수 있는 처리기와 이들 하드웨어를 제어할 수 있는 제어기를 활용하여 구현될 수 있다. 한편, 배열된 행렬과 선택된 대표열들을 저장하기 위해서는 도 2의 저장부(230)가 필요하다. 즉, 행렬의 배열과 대표열의 선택 과정에서 연산에 필요한 기억공간으로서 레지스터(register) 등과 같은 하드웨어로 구현될 수 있는 저장부(230)가 활용된다. 또한, 이상에서 예시된 하드웨어들을 제어하기 위한 부가적인 소프트웨어 코드가 활용될 수 있음은 당연하다.In the
마지막으로, 140 단계에서는 130 단계에서 저장된 대표열들을 상수배하여 수열 족을 생성한다. 이러한 140 단계는 도 2의 수열 족 생성부(240)에 의해 수행되는데, 수열 족 생성부(240)는 대표열들의 상수배를 위해 연산을 처리할 수 있는 처리기와 이를 저장하기 위한 기억공간과 같은 하드웨어로 구현될 수 있다.Finally, in
이 때, 생성된 수열 족의 최대상관수(maximum correlation magnitude)는 (d는 1보다 큰 양의 정수)를 상계(upper bound)로 갖는 것이 바람직하다. 나아가, 생성된 수열 족의 점근적 크기는 q의 정수승(보다 구체적으로는 d-1 승을 의미한다.)에 비례하게 되며, 보다 구체적으로는 (d는 1보다 큰 양의 정수)인 것이 바람직하다. 이러한 수열 족의 최대상관수 및 점근적 크기에 관하여는 이하에서 보다 구체적으로 설명한다.In this case, the maximum correlation magnitude of the generated sequence family is It is preferred to have (d is a positive integer greater than 1) upper bound. Furthermore, the asymptotic size of the generated sequence is proportional to the integer power of q (more specifically, d-1). (d is a positive integer greater than 1). The maximum correlation and asymptotic size of these sequence groups will be described in more detail below.
주기가 q-1인 M-진 수열의 수열 족 에 대해 다음의 수학식 20이 성립한다.Sequence family of M-gin series with period q-1 Equation 20 below holds for.
이러한 수학식 20은 다음과 같이 유도될 수 있다.Equation 20 may be derived as follows.
우선 또는 τ가 의 범위 내에 있다고 가정하자. 그러면, 와 는 앞서 설명한 수학식 18에 의해 상의 서로 다른 기약 다항식(distinct irreducible polynomials)임을 알 수 있다. 이어서, 수열 족 Σ에서 수열 와 간의 상호-상관 함수(cross-correlation function) 는 다음의 수학식 21과 같이 주어진다.first Or τ Suppose you are in the range of. then, Wow Is calculated by Equation 18 It can be seen that different distinct polynomials (distinct irreducible polynomials) on the image. Then, the sequence from the sequence family Σ Wow Cross-correlation function Is given by Equation 21 below.
여기서, 이고, 이다. (d, q-1) = 1 이기 때문에 및 는 모두 M에 의해 약분이 불가능하다. 따라서, ψ1과 ψ2는 모두 자명한 곱지표가 아니다.here, ego, to be. because (d, q-1) = 1 And Are not possible to solve by M. Thus, ψ 1 and ψ 2 are not self-explanatory indicators.
한편, 의 차수가 이고, 의 에서의 서로 다른 근의 개수가 인, 최고차항의 계수가 1인 상의 기약 다항식(monic irreducible polynomials)이라고 하자. 또한, 를 인 의 자명하지 않은 곱 지표(nontrivial multiplicative characters)라고 하자. 그러면, 에 대해 다음의 수학식 22를 추정할 수 있다.Meanwhile, Degree of ego, of The number of different roots in , The coefficient of the highest order term is 1 Let's call the monolithic irreducible polynomials. Also, To sign Let's call nontrivial multiplicative characters. then,
이제 수학식 21 및 수학식 22에 의해 절대값은 다음의 수학식 23과 같이 정리될 수 있다.Now, the absolute values can be summarized as in the following Equation 23 by
그러면, c1≠c2 이고 l1=l2 이며 τ=0 인 경우에 있어 상호-상관 함수는 다음의 수학식 24와 같이 정리된다.Then, in the case of c 1 ≠ c 2 , l 1 = l 2, and τ = 0, the cross-correlation function is arranged as in Equation 24 below.
여기서, 는 M에 의해 약분될 수 없으며, 는 자명한 곱지표가 아니다. 따라서, 통상적인 Weil's 정리에 의해 다음의 수학식 25가 성립한다.here, Cannot be abbreviated by M, Is not a self-explanatory indicator. Therefore, the following equation (25) holds by the usual Weil's theorem.
이제, 수열 족 Σ에 속한 수열들이 순환 비동치임을 보다 구체적으로 살펴보자.Now, let's consider more specifically that the sequences belonging to the sequence Σ are circular asymmetries.
만약 와 가 순환 동치이면, 에 대해 이고, 그 결과 다음의 수학식 26이 성립한다.if Wow Is a circular equivalence, About As a result, the following equation (26) holds.
여기서, 이고, 이다. 앞서 수학식 17의 가정에 따르면 이상의 과정은 불가능하다. 따라서, 와 는 같다.here, ego, to be. According to the assumption of Equation 17 above, the above process is impossible. therefore, Wow Is the same.
이제 수열 족 Σ의 크기에 대한 구체적이지는 않지만 정확한 표현을 산출하도록 하겠다. 수열 족 의 크기는 다음의 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.We will now produce a non-specific but accurate representation of the size of the sequence Σ. A sequence family The size of may be expressed as Equation 27 below.
여기서, 의 최고차항의 계수가 1인 기약 인자의 개수 는 다음의 수학식 28과 같이 주어진다.here, The number of contracting factors with the coefficient of the highest order term of 1 Is given by Equation 28 below.
이제, q→∞ 일 때 수열 족 Σ의 점근적 크기가 어떠한 값이 되는지에 대하여 검토하도록 하겠다. 어떠한 원소(element) 에 대해 상수항(constant term)이 이고 차수가 f인 상의 최고차항의 계수가 1인 기약 다항식의 개수를 라고 하자. 그러면, 다음의 수학식 29가 성립한다.Now, we will examine what asymptotic magnitude of the sequence Σ is at q → ∞. Any element The constant term for And order f The number of contracted polynomials with a coefficient of Let's say. Then, the following equation (29) holds.
이상의 수학식 29로부터 다음의 수학식 30이 유도된다.The following equation (30) is derived from the above equation (29).
이는 를 의미하므로, 수열 족 Σ에서 q→∞ 일 때의 점근적(asymptotic) 크기는 다음의 수학식 31과 같다.this is Therefore, the asymptotic size of q → ∞ in the sequence Σ is given by Equation 31 below.
이제 d를 가령 p의 임의의 거듭제곱 Pa (a≥1) 으로 선택하면, q=pn (n≥2(a+1)) 인 모든 q에 대하여 수학식 17의 조건을 만족하므로, q→∞ 일 때 수열 족 Σ의 점근적 크기가 다음의 수학식 32임을 알 수 있다.Now if d is chosen as, for example, any power P a (a≥1) of p, q satisfies the condition of equation (17) for all q with q = p n (n≥2 (a + 1)), When ∞, the asymptotic size of the sequence Σ is
여기서, L=q-1은 수열 족 Σ의 주기를 나타낸다.Here, L = q-1 represents the period of the sequence group Σ.
상기된 본 발명의 실시예가 제안하고 있는 수열 족의 크기를 검토하면 주기 L에 대한 임의의 거듭제곱의 크기가 됨을 확인할 수 있다. 이러한 수열 족의 크기는 이제까지 알려진 가장 좋은 결과인 L3 정도를 크게 능가하는 수치이다. 도 5는 종래에 알려진 방법에 의해 생성된 수열 족들의 특성을 비교하여 설명하기 위한 도면으로서, 수열 족의 크기(family size)를 쉽게 비교해 볼 수 있다.Examining the size of the sequence group proposed by the embodiment of the present invention described above, it can be seen that the size of the arbitrary power of the period L. The size of these sequences is much higher than the best known L 3 . FIG. 5 is a view for explaining and comparing the characteristics of hydrothermal groups generated by a conventionally known method, and it is possible to easily compare the family sizes of hydrothermal groups.
따라서, 상기된 본 발명의 실시예들에 따르면 채널 확산 기술을 사용하는 통신 시스템의 폭발적인 수요 증가에 부응하여 하나의 채널에 포함될 수 있는 송신 데이터의 수를 비약적으로 증가시킴으로써 채널 내 데이터 포화의 한계를 극복하고, 낮은 상관 성질로 인해 불법적인 무선 통신 감청이나 해킹에 강인한 특성을 갖는 수열 족을 제공하는 것이 가능하다.Thus, according to the embodiments of the present invention described above, in response to the explosive increase in demand of a communication system using a channel spreading technique, the limit of data saturation in a channel is increased by dramatically increasing the number of transmission data that can be included in one channel. In addition, it is possible to provide a hydrothermal family having characteristics that are robust against eavesdropping or hacking illegally due to low correlation properties.
이하에서는 이상과 같이 제안된 수열 족을 사용하여 대역 확산 통신 시스템에서 활용하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of utilizing in the spread spectrum communication system using the proposed series as described above will be described.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 일련의 통신 과정을 설명하기 위한 도면으로서 송신측으로부터 신호를 부호화하여 전송한 후, 수신측에서 수신된 신호를 다시 복호화하는 과정을 도시하고 있다.3 is a diagram illustrating a series of communication processes for channel spreading in a communication system according to another embodiment of the present invention. After encoding and transmitting a signal from a transmitter, a process of decoding a signal received at a receiver is performed again. It is shown.
우선, RF 발진기(310)는 무선 통신을 위한 주파수를 생성하여 입력 신호를 적재한다. 본 실시예는 대역 확산 통신 시스템을 가정하고 있으므로 PN 코드 발생기(321)를 통해 생성된 유사잡음코드(pseudo random noise code; PN 코드)를 승산하여 원신호를 확산시킨다. 이어서, 전력 증폭기(330)를 통해 증폭된 신호는 안테나(341)를 통해 송신된다.First, the
이제 수신측에서는 안테나(342)를 통해 확산 신호를 수신한 후 복호화하게 된다. 이 때, PN 코드 발생기(322)는 송신측의 PN 코드 발생기(321)와 동일한 유사잡음코드를 생성하게 되는데 이렇게 생성된 코드를 승산함으로써 원신호를 복원할 수 있음은 앞서 수학식 1을 통해 설명한 바 있다.Now, the receiving side receives the spread signal through the
이상의 대역 확산 통신 시스템에서는 본 발명의 실시예에 따른 수열 족을 활용함으로써 보다 많은 동시 접속자를 수용할 수 있게 된다. 즉, 본 발명의 실시예에 따르면 수열 족의 크기가 매우 큰 값을 가질 수 있기 때문에 다수의 사용자 신호를 수용하기에 적합하다.In the spread spectrum communication system described above, more simultaneous accessors can be accommodated by using the sequence group according to the embodiment of the present invention. That is, according to the embodiment of the present invention, since the size of the sequence group can have a very large value, it is suitable for accommodating a plurality of user signals.
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호의 생성 장치 및 확산 신호를 역확산하는 장치를 도시한 도면으로서, 도 3의 구성을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이다.4A and 4B are diagrams illustrating a device for generating a spreading signal and a device for despreading a spreading signal for channel spreading in a communication system according to another embodiment of the present invention. It is to.
우선 도 4a는 송신측에서 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호를 생성하는 장치를 도시한 것으로, 다음과 같은 구성을 포함한다.First, FIG. 4A illustrates an apparatus for generating a spreading signal for channel spreading of a communication system at a transmitting side, and includes the following configuration.
입력부(410, 420)는 음성 신호를 입력받아 디지털 변조한다. 이 때의 원신호(41a)는 협대역 신호에 해당한다.The
확산 코드 생성부(435)는 이상의 실시예들을 통해 제시하고 있는 수열 족(437)으로부터 확산 코드를 생성한다. 구체적으로 상기 수열 족은 유한체 상의 로그함수를 이용하여 qd-1(q는 소수승, d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M은 q-1의 약수) 수열을 생성하고, M-진 수열을 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행렬로 배열하고, 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 저장된 대표열들을 상수배함으로써 생성될 수 있다. 또한, 상기 수열 족의 점근적 크기는 q의 정수승(보다 구체적으로는 q의 d-1 승을 의미한다.)에 비례하는 것이 바람직하다. 나아가 이상의 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고, 순환 비동치인 대표열은 q-원분 잉여류의 최소 정수이며, 상기 행렬은 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것이 바람직하다.The spreading
확산 신호 생성부(430)는 입력부(410, 420)를 통해 입력된 신호에 확산 코드 생성부(435)를 통해 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 확산시킴으로써 확산 신호를 생성한다. 따라서, 안테나(441)을 통해 송신되는 확산 신호는 도 4a에 도시된 바와 같이 협대역 신호인 원신호(41a)와는 달리 광대역 신호(41b)로 확산되었음을 알 수 있다.The
다음으로 도 4b는 수신측에서 통신 시스템의 채널 확산을 위한 확산 신호를 역확산(despreading)하는 장치를 도시한 것으로, 다음과 같은 구성을 포함한다.Next, FIG. 4B illustrates an apparatus for despreading a spreading signal for channel spreading of a communication system at a receiving side, and includes the following configuration.
수신부(442)는 확산(spreading) 신호를 수신한다. 이 때, 수신되는 신호는 확산 신호(41b) 외에 잡음 신호(42a)을 포함한다.The
이제 수신된 신호들(확산 신호 및 잡음 신호)을 복원하기 위해 확산 코드 생성부(455)는 수열 족(457)으로부터 확산 코드를 생성한다. 이 때의 확산 코드가 송신측의 확산 코드와 동일한 코드이며 동일한 과정에 의해 생성되었음은 당연하다.The spreading
신호 복원부(450)는 수신된 확산 신호에 확산 코드 생성부(455)를 통해 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 역확산시킴으로써 확산 신호의 원본 신호(41a)를 복원한다. 물론 역확산 과정에서 잡음 신호 또한 확산 코드와 승산되게 되는데, 앞서 수학식 1을 통해 설명한 바와 같이 이러한 확산 코드에 의해 잡음 신호는 원신호와 더욱 차별화되게 된다. 따라서, 잡음 신호의 영향력은 매우 희석(작아지게 된다.)되게 된다. 도 4b에서는 역확산 이후 2개의 신호(확산 신호 및 잡음 신호)가 어떻게 변조되었는지를 도시하고 있다. 즉, 광대역의 확산 신호(41b)는 역확산에 의해 다시 협대역의 원신호(41a)로 복원되었고, 잡음 신호(42a)는 여전히 광대역 신호(42b)로 존재함을 알 수 있다.The
상기된 본 발명의 다른 실시예들에 따르면 채널 확산 기술을 사용하는 통신 시스템의 폭발적인 수요 증가에 부응하여 하나의 채널에 포함될 수 있는 송신 데이터의 수를 비약적으로 증가시킴으로써 채널 내 데이터 포화의 한계를 극복하고, 낮은 상관 성질로 인해 불법적인 무선 통신 감청이나 해킹에 강인한 특성을 갖는 대역 확산 통신 시스템을 구축하는 것이 가능하다.According to other embodiments of the present invention described above, in response to the explosive increase in demand of a communication system using a channel spreading technique, the number of transmission data that can be included in one channel is dramatically increased to overcome the limitation of data saturation in the channel. In addition, due to the low correlation property, it is possible to construct a spread spectrum communication system having characteristics that are robust against illegal wireless communication interception and hacking.
한편, 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, the present invention can be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
210 : 수열 생성부
220 : 연산부 230 : 저장부
240 : 수열 족 생성부 310 : RF 발진기
321, 322 : PN 코드 발생기
330 : 전력 증폭기
341, 342 : 안테나
410 : 입력부 420 : 디지털 변조기
435, 455 : 확산 코드 생성부 437, 457 : 수열 족
430 : 대역 확산부 450 : 역확산부(신호 복원부)
441, 442 : 안테나
460 : 디지털 복조부 470 : 출력부210: sequence generator
220: calculator 230: storage
240: hydrothermal foot generator 310: RF oscillator
321, 322: PN code generator
330 power amplifier
341, 342: antenna
410: input unit 420: digital modulator
435, 455: spreading
430
441, 442: Antenna
460: digital demodulator 470: output unit
Claims (17)
q개의 원을 갖는 유한체 (q는 소수승 pn, p는 소수, n은 양의 정수) 상의 로그함수 (β는 상기 유한체의 임의의 한 원시원)를 이용하여 qd-1(d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M-ary)(M은 위수(order)로서, q-1의 약수) 수열을 생성하는 단계;
상기 M-진 수열을 상기 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행의 개수가 q-1이 되도록 행렬로 배열하는 단계;
상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치(cyclically inequivalent/distinct)인 대표열들을 선택하여 저장하는 단계; 및
상기 저장된 대표열들을 상수배하여 수열 족을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승 qd-1(d는 1보다 큰 양의 정수)에 비례하는 것을 특징으로 하는 방법.In the method for generating a sequence family for channel spread of the communication system,
finite body with q circles Logarithmic function on (q is prime p n , p is prime, n is positive integer) (β is any one source of the finite body) using M-ary (M is an order, q- with a period of q d −1 (d is an integer greater than or equal to 2)) Generating a divisor sequence of 1);
Dividing the M-number sequence based on the q-1 period and arranging the M-number sequence in a matrix such that the number of rows becomes q-1;
Selecting and storing cyclically inequivalent / distinct representative strings from the arranged matrix; And
Generating a sequence by multiplying the stored representative strings,
Wherein the asymptotic size of the sequence family is proportional to the integer power q d-1 (d is a positive integer greater than 1) of q.
상기 순환 비동치인 대표열은 집합 을 분할(partition)하는 q-원분 잉여류(q-cyclotomic coset)의 최소 정수인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The cyclic non-representative string is a set A minimum integer number of q-cyclotomic cosets that partition into:
상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프(Sidelnikov) 수열인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
Wherein the M-sin sequence is a M-sin Sidelnikov sequence.
상기 생성된 수열 족의 최대상관수(maximum correlation magnitude)는 (d는 1보다 큰 양의 정수)를 상계(upper bound)로 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The maximum correlation magnitude of the generated sequence family is (d is a positive integer greater than 1) as upper bound.
상기 점근적 크기는 (d는 1보다 큰 양의 정수)인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The asymptotic size is (d is a positive integer greater than 1).
상기 행렬은 상기 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The matrix is the M-binary sequence (d is a positive integer greater than 1).
q개의 원을 갖는 유한체 (q는 소수승 pn, p는 소수, n은 양의 정수) 상의 로그함수 (β는 상기 유한체의 임의의 한 원시원)를 이용하여 qd-1(d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M-ary)(M은 위수(order)로서, q-1의 약수) 수열을 생성하는 수열 생성부;
상기 M-진 수열을 상기 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행의 개수가 q-1이 되도록 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하는 연산부;
상기 배열된 행렬과 선택된 대표열들을 저장하는 저장부; 및
상기 저장된 대표열들을 상수배하여 수열 족을 생성하는 수열 족 생성부를 포함하고,
상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승 qd-1(d는 1보다 큰 양의 정수)에 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.An apparatus for generating a sequence group for channel spread of a communication system,
finite body with q circles Logarithmic function on (q is prime p n , p is prime, n is positive integer) (β is any one source of the finite body) using M-ary (M is an order, q- with a period of q d −1 (d is an integer greater than or equal to 2)) 1) a sequence generating unit for generating a sequence;
An arithmetic unit for dividing the M-number sequence based on the q-1 period and arranging them in a matrix such that the number of rows is q-1, and selecting representative sequences that are cyclically non-equivalent from the arranged matrix;
A storage unit for storing the arranged matrix and selected representative strings; And
A hydrothermal group generation unit generating a hydrothermal group by multiplying the stored representative strings by constants,
Wherein the asymptotic size of the series is proportional to the integer power q d-1 of q, where d is a positive integer greater than one.
상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고,
상기 순환 비동치인 대표열은 집합 을 분할(partition)하는 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 8,
Wherein the M-gin sequence is M-gin Sidelnikov,
The cyclic non-representative string is a set And a minimum integer of q-component surplus that partitions.
상기 생성된 수열 족의 최대상관수는 (d는 1보다 큰 양의 정수)를 상계(upper bound)로 갖고,
상기 점근적 크기는 (d는 1보다 큰 양의 정수)인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 8,
The maximum correlation of the generated sequence group is (d is a positive integer greater than 1) as upper bound,
The asymptotic size is (d is a positive integer greater than 1).
상기 행렬은 상기 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 8,
The matrix is the M-binary sequence (d is a positive integer greater than 1).
디지털 변조된 신호를 입력받는 입력부;
소정 수열 족으로부터 확산 코드(code)를 생성하는 확산 코드 생성부; 및
상기 입력된 신호에 상기 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 확산시킴으로써 확산 신호를 생성하는 확산 신호 생성부를 포함하고,
상기 소정 수열 족은 q개의 원을 갖는 유한체 (q는 소수승 pn, p는 소수, n은 양의 정수) 상의 로그함수 (β는 상기 유한체의 임의의 한 원시원)를 이용하여 qd-1(d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M-ary)(M은 위수(order)로서, q-1의 약수) 수열을 생성하고, 상기 M-진 수열을 상기 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행의 개수가 q-1이 되도록 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 상기 저장된 대표열들을 상수배함으로써 생성되며,
상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승 qd-1(d는 1보다 큰 양의 정수)에 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.An apparatus for generating a spreading signal for channel spreading in a communication system,
An input unit for receiving a digitally modulated signal;
A spreading code generator for generating a spreading code from a predetermined sequence group; And
A spreading signal generator for generating a spreading signal by spreading a bandwidth by multiplying the generated spreading code by the input signal;
The predetermined sequence group is a finite body having q circles Logarithmic function on (q is prime p n , p is prime, n is positive integer) (β is any one source of the finite body) using M-ary (M is an order, q- with a period of q d −1 (d is an integer greater than or equal to 2)) Generating a series of numbers, dividing the M-number sequence based on the q-1 period, and arranging them in a matrix such that the number of rows is q-1, and representing cyclically non-representative columns from the arranged matrix. Generated by selecting, storing, and multiplying the stored representative strings,
Wherein the asymptotic size of the series is proportional to the integer power q d-1 of q, where d is a positive integer greater than one.
상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고,
상기 순환 비동치인 대표열은 집합 을 분할(partition)하는 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것을 특징으로 하는 장치.13. The method of claim 12,
Wherein the M-gin sequence is M-gin Sidelnikov,
The cyclic non-representative string is a set And a minimum integer of q-component surplus that partitions.
상기 행렬은 상기 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 장치.13. The method of claim 12,
The matrix is the M-binary sequence (d is a positive integer greater than 1).
확산(spreading) 신호를 수신하는 수신부;
소정 수열 족으로부터 확산 코드를 생성하는 확산 코드 생성부; 및
상기 수신된 확산 신호에 상기 생성된 확산 코드를 승산하여 대역폭을 역확산시킴으로써 확산 신호의 원본 신호를 복원하는 신호 복원부를 포함하고,
상기 소정 수열 족은 q개의 원을 갖는 유한체 (q는 소수승 pn, p는 소수, n은 양의 정수) 상의 로그함수 (β는 상기 유한체의 임의의 한 원시원)를 이용하여 qd-1(d는 2 이상인 정수)의 주기를 갖는 M-진(M-ary)(M은 위수(order)로서, q-1의 약수) 수열을 생성하고, 상기 M-진 수열을 상기 q-1 주기를 기준으로 구분하여 행의 개수가 q-1이 되도록 행렬로 배열하고, 상기 배열된 행렬으로부터 순환 비동치인 대표열들을 선택하여 저장하고, 상기 저장된 대표열들을 상수배함으로써 생성되며,
상기 수열 족의 점근적 크기는 상기 q의 정수승 qd-1(d는 1보다 큰 양의 정수)에 비례하는 것을 특징으로 하는 장치.An apparatus for despreading a spread signal for channel spread in a communication system,
A receiver for receiving a spreading signal;
A spreading code generator for generating a spreading code from a predetermined sequence group; And
A signal reconstruction unit for restoring an original signal of a spread signal by despreading a bandwidth by multiplying the generated spread code by the received spread signal;
The predetermined sequence group is a finite body having q circles Logarithmic function on (q is prime p n , p is prime, n is positive integer) (β is any one source of the finite body) using M-ary (M is an order, q- with a period of q d −1 (d is an integer greater than or equal to 2)) Generating a series of numbers, dividing the M-number sequence based on the q-1 period, and arranging them in a matrix such that the number of rows is q-1, and representing cyclically non-representative columns from the arranged matrix. Generated by selecting, storing, and multiplying the stored representative strings,
Wherein the asymptotic size of the series is proportional to the integer power q d-1 of q, where d is a positive integer greater than one.
상기 M-진 수열은 M-진 시델니코프 수열이고,
상기 순환 비동치인 대표열은 집합 을 분할(partition)하는 q-원분 잉여류의 최소 정수인 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 15,
Wherein the M-gin sequence is M-gin Sidelnikov,
The cyclic non-representative string is a set And a minimum integer of q-component surplus that partitions.
상기 행렬은 상기 M-진 수열을 (d는 1보다 큰 양의 정수)의 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 장치.The method of claim 15,
The matrix is the M-binary sequence (d is a positive integer greater than 1).
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