KR101315894B1 - 항공 감시용 ｕａｔ 단말기의 메세지 오류 정정 방법 - Google Patents

항공 감시용 ｕａｔ 단말기의 메세지 오류 정정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트리거가 발생된 심볼동기의 상관값을 검출하는 단계, 상관값의 크기에 따라 상관값의 샘플지점의 메세지를 저장하는 단계 및 상관값의 크기 순으로 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

항공 감시용 ＵＡＴ 단말기의 메세지 오류 정정 방법{METHOD FOR CORRECTING ERROR OF UNIVERSIAL ACCESS TERMINAL FOR AIR SURVEILLANCE SYSTEM}
본 발명은 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최적의 샘플 지점을 정확하게 검출하여 메세지 오류 정정을 수행하는 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법에 관한 것이다.
항공기의 GPS(Global Positioning System) 정보를 디지털 통신기술로 방송하는 ADS-B(Automatic Dependant Surveillance-Broadcast) 시스템은 항공기와 지상국의 상태를 주기적으로 방송하는 시스템으로써, 가시선 미확보로 인한 통신두절 등 항공기 제한사항을 최소화하고 항공관제 기능을 향상시켜 항공기의 안전 비행을 유도한다.
이러한 ADS-B 시스템은 1090ES와 UAT(Universial Acess Terminal)가 있는데, UAT는 DME(Distance Measurement Equipment)와 주파수를 공존하도록 설계된 항공감시 시스템으로 CPFSK(Continuous Phase Frequency Shift Keying) 변조방식을 채택하여 설계되었다.
UAT는 기존 DME 장비 대역 중 위급 상황에서 사용하기 위해서 분류된 978㎒ 대역에서 동작하는 항공기 무선 감시 기술로써, 수신감도, 메시지 처리 용량, 간섭에 강한 특성으로 1090ES 보다 우수한 성능을 가진다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개번호 10-2011-0078824호(2011.07.07)의 '자동 항행 감시 시스템 및 방법'가 있다.
종래의 ADS-B 시스템에서, UAT의 수신기는 심볼동기의 상관값 중 최대인 샘플지점을 바탕으로 한번 오류정정을 수행하고, 메시지 성공과 실패에 상관없이 종료하였다.
그러나, 이러한 종래 방식은 DME 및 잡음으로 인해 최적의 샘플지점 검출을 실패하여 메시지 오류가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 심볼동기의 상관값의 크기가 최대인 샘플 지점에서 오류 정정을 수행하고, 이때 오류 정정이 실패하면, 상관값의 크기가 최대인 샘플 지점의 양측 샘플 지점에서 오류 정정을 다시 수행하는 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 항공 감시용 UAT의 샘플 지점을 정확하게 검출하여 오류 정정을 수행함으로써, 항공 감시용 UAT의 메시지 성공률 및 수신감도를 개선하여 서비스 반경을 확장시키는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법은 트리거가 발생된 심볼동기의 상관값을 검출하는 단계; 상기 상관값의 크기에 따라 상기 상관값의 샘플지점의 메세지를 저장하는 단계; 및 상기 상관값의 크기 순으로 상기 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지 일부의 오류 정정을 수행하는 단계를 포함하되, 본 발명의 상기 상관값은 크기가 가장 큰 최대값과 상기 최대값 다음으로 큰 후보값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 상기 후보값은 상기 최대값 직전에 검출된 상관값과 상기 최대값 직후에 검출된 상관값 중 큰 상관값인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계는 상기 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계; 상기 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정이 실패하면, 상기 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 항공 감시용 UAT의 샘플 지점을 정확하게 검출하고, 이 샘플 지점을 바탕으로 오류를 정정하여 메시지 성공률을 향상시킨다.
또한, 본 발명은 UAT 단말기의 수신감도를 개선하여 서비스 반경을 확장시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 수신기의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSR(Message Successful Ratio)을 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법을 도시한 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 상관값을 이용한 최적의 샘플 지점 검출 예를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법의 항공 감시용 UAT 단말기의 기본수신성능 개선을 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법의 DME 간섭 발생시 수신성능 개선을 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 수신기의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSR(Message Successful Ratio)을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT(Universial Acess Terminal) 단말기의 수신기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 수신부(10), 상관기(20), 트리거 관리부(30), 메모리부(40) 및 RS 디코더(Reed-Solomom decoder)(50)를 포함한다.
수신부(10)는 항공기(10)에 탑재된 UAT 단말기의 송신기(미도시)로부터 전송된 1.0417㎒/sec의 CPSFK(Continuous Phase Frequency Shift Keying) 신호를 복조한 후, 1비트 양자화하여 출력한다.
이러한 수신부(10)는 CPSFK 신호를 필터(미도시)에서 필터링하고, 리미터(limiter)(미도시)에서 일정 크기로 리미팅하며, 미분기(discriminator)(미도시)에서 미분한 후, 비교기(comparator)(미도시)에서 6.25㎒ 단위로 6배 오버 샘플링하여 출력한다.
상관기(20)는 수신부(10)에서 1비트 양자화된 수신부(10)의 출력을 입력으로 하여 심볼동기가 모두 저장되면, 상관 처리하여 심볼동기의 상관값을 출력한다.
트리거 관리부(30)는 상관기(20)의 출력인 상관값 중에서 임계값 예를 들어, 86을 초과하는 상관값 중에서 최대값과 후보값을 검출한다.
최대값은 상관값 중에서 가장 큰 상관값이고, 후보값은 상기한 최대값 다음으로 큰 상관값이다.
여기서, 임계값을 초과하는 상관값은 6.25㎒ 단위로 오버 샘플링된 신호에서는 4개가 검출될 수 있는데, 후보값은 최대값의 양측의 상관값 중 큰 상관값으로 선정된다.
메모리부(40)는 상기한 트리거 관리부(30)에서 검출된 최대값과 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 저장한다.
이 경우, 메모리부(40)는 최대값과 후보값의 개수에 따라 다수 개의 메세지를 저장한다. 특히, 후보값이 최대값의 양측의 상관값 중 큰 상관값 1개로 선정할 경우, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지와 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 각각 저장한다.
RS 디코더(50)는 상기한 상관값의 크기 순으로 해당 샘플지점에 대응되는 메세지를 메모리부(40)에서 읽어들여 오류 정정을 수행한다. 먼저 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하고, 이러한 오류 정정이 실패하면, 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 메모리부(40)에서 읽어들여 오류 정정을 수행한다.
즉, RS 디코더(50)는 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 우선 수행하고, 메세지의 오류 정정을 수행한 결과, 메세지의 오류 정정이 성공하면, 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 폐기한다.
반면에, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정이 실패하면, 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행한다.
한편, 상기한 바와 같이, 후보값은 1개가 선정되고 최대값의 양측의 상관값 중 큰 상관값으로 선정되는데, 이는 최대값을 제외한 나머지 4개의 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지에 대한 오류 정정을 수행하더라도, 메세지의 수신 성능을 나타내는 MSR(Message Successful Ratio)이 모두 포화(saturation)되기 때문이다.
즉, 도 2 를 참조하면, 임계값 보다 큰 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정 결과, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지 오류 정정(1회)을 제외한 나머지 상관값의 오류 정정(2회 내지 5회) 결과, MSR(Message Successful Ratio)이 포화(saturation)됨을 알 수 있다.
따라서, 최대값을 제외한 나머지 상관값에 대해, 거의 유사한 MSR을 얻을 수 있으므로, 후보값을 최대값의 양측의 상관값 중 큰 상관값 1개만 선정하더라도 충분한 MSR을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법을 도 3 내지 도 4 를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법을 도시한 순서도이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 상관값을 이용한 최적의 샘플 지점 검출 예를 도시한 도면이다.
도 3 을 참조하면, 수신부(10)는 항공기에 탑재된 UAT 단말기의 송신기로부터 전송된 1.0417㎒/sec의 CPSFK(Continuous Phase Frequency Shift Keying) 신호를 복조한 후, 1비트 양자화하여 출력한다.
여기서, 1.0417㎒/sec의 CPSFK(Continuous Phase Frequency Shift Keying) 신호는 수신부(10)에서 필터링, 리미팅 및 미분 과정을 거친 후, 6.25㎒ 단위로 오버 샘플링한다.
상관기(20)는 수신부(10)에서 1비트 양자화된 수신부(10)의 출력을 입력(S10)받고, 심볼동기가 모두 저장되면, 이 심볼동기의 상관값을 출력한다.
다음으로, 트리거 관리부(30)는 상관기(20)의 출력 즉, 상관값 중에서 상관값의 크기가 가장 큰 최대값과 최대값의 양측 상측 상관값 중 큰 상관값을 후보값으로 검출한다.
즉, 임계값 보다 큰 상관값은 6.25㎒ 단위로 오버 샘플링된 신호에서는 임계값 보다 큰 상관값은 총 5개가 검출되고, 이 경우 최대값을 제외하면, 4개의 상관값이 검출되는 바, 도 4 에 도시된 바와 같이, 최대값은 '1'이 되며, 후보값은 '2'가 된다.
이와 같이, 최대값과 후보값을 검출하면, 메모리부(40)는 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지와 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 저장한다(S20).
메모리부(40)가 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지와 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 저장하면, RS 디코더(50)는 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하고(S30), 메세지 오류 정정의 성공 여부를 확인한다(S40).
이 경우, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정이 성공하면, 메모리부(40)에 저장된 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지를 폐기한다(S60).
반면에, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정이 실패하면, 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 다시 수행한다(S50).
이와 같이, 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정 실패시 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 다시 수행할 경우, MSR 성능을 테스트한 결과를 5 와 도 6 을 참조하여 설명한다.
이와 같이, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 기본수신성능 개선을 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 항공 감시용 UAT 단말기의 DME 간섭 발생시 수신성능 개선을 나타낸 도면이다.
도 5 와 도 6 의 테스트 결과는 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정하고, 오류 정정 실패시 최대값의 양측 상관값 중 큰 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행한 결과이다.
도 5 를 참조하면, 본 발명의 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법에 따른 오류 정정시 MSR은 기본 수신성능에서 기존 방식에 비해 약 0.25dBm의 수신 성능이 개선됨을 알 수 있다.
더욱이, 도 6 을 참조하면, 본 발명의 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법에 따른 오류 정정시 MSR은 DME(Distance Measurement Equipment) 간섭수신성능에서 기존 방식에 비해 수신 성능이 개선됨을 알 수 있다.
즉, -70dBm, -56dBm 및 -36dBm의 DME 간섭 발생시, 도 6 의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, MSR 성능이 약 0.5dBm, 0.5dBm 및 1.7~1.8dBm 정도 개선됨을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 수신부 20: 상관기
30: 트리거 관리부 40: 메모리부
50: RS 디코더

Claims (4)

  1. 트리거가 발생된 심볼동기의 상관값을 검출하는 단계;
    상기 상관값의 크기에 따라 상기 상관값의 샘플지점의 메세지를 저장하는 단계; 및
    상기 상관값의 크기 순으로 상기 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지 일부의 오류 정정을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 상관값은 크기가 가장 큰 최대값과 상기 최대값 다음으로 큰 후보값을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 후보값은 상기 최대값 직전에 검출된 상관값과 상기 최대값 직후에 검출된 상관값 중 큰 상관값인 것을 특징으로 하는 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 상관값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계는
    상기 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계;
    상기 최대값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정이 실패하면, 상기 후보값의 샘플지점에 대응되는 메세지의 오류 정정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 감시용 UAT 단말기의 메세지 오류 정정 방법.
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