KR101458610B1 - Method for performing correlation concerning delay tracking and fringe rotation in vlbi correlation subsystem - Google Patents

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노덕규
염재환
오세진
오충식
정진승
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한국 천문 연구원
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Abstract

The present invention relates to a correlation processing method for the delay tracking and fringe rotation of VSC (very long baseline interferometery correlation subsystem). The correlation processing method for the delay tracking and fringe rotation of the VSC according to the present invention comprises: a first step in which a data serialized module receives observation data of a celestial body observed in a multi observation station and serializes the same; a second step in which a delay tracking module performs the delay tracking of the observation data received in the multi observation station with a delay prediction parameter applied by a parameter conversion module and corrects a delay time of each observation data; a third step in which a fringe rotation module performs the fringe rotation regarding a frequency phase of each observation data with the delay prediction parameter applied by the parameter conversion module and corrects a fringe rotation phase; a fourth step in which a fast Fourier transform (FFT) module performs the FFT regarding each observation data in which the delay tracking and the fringe rotation are performed; and a fifth step in which a correlation integral module performs the correlation integration for each observation data by using the observation data in which the FFT is performed. In the third step, the fringe rotation module lets the fringe rotation phase jump at an angle of 90° if a bit shift is generated in the delay tracking module.

Description

VCS의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법{METHOD FOR PERFORMING CORRELATION CONCERNING DELAY TRACKING AND FRINGE ROTATION IN VLBI CORRELATION SUBSYSTEM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of correlating delayed tracking of a VCS with a fringe rotation,

본 발명은 VCS(Very Long Baseline Interferometery Correlation Subsystem)의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, VLBI(Very Long Baseline Interferometery) 상관기에 구비되어 다수의 관측국 관측데이터에 대해 고속푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)과 상관처리(Cross-correlation)을 수행하여 정확한 상관결과를 얻을 수 있도록 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a delay tracking method and a correlation processing method for fringe rotation of a Very Long Baseline Interferometry Correlation Subsystem (VCS), and more particularly, to a very long baseline interferometry correlation (VLBI) The present invention relates to a delay tracking method and a correlation processing method for fringe rotation in a VCS, which can obtain accurate correlation results by performing Fast Fourier Transform (FFT) and correlation processing (Cross-correlation).

VLBI(Very Long Baseline Interferometery)는 서로 멀리 떨어져 있는 전파망원경을 이용하여 천체의 정확한 위치 및 이미지를 얻는 전파간섭기술로, 각각의 전파망원경이 수신한 전파신호를 특수한 자기테이프에 기록한 후 테이프를 한 곳에 모아 전파신호를 컴퓨터를 이용하여 간섭시킴으로써 천체의 정확한 위치 및 이미지를 얻을 수 있다.
VLBI (Very Long Baseline Interferometry) is a radio interference technique that uses a radio telescope far away from each other to obtain an accurate position and image of a celestial object. It records the radio signal received by each radio telescope on a special magnetic tape, By gathering the radio wave signal by using a computer, accurate position and image of the object can be obtained.

"2008년도 한일공동 VLBI 상관기 및 수신기 개발 결과보고서(한국천문연구원, pp.3-100, 2008"에 나타낸 바와 같이, 한국천문연구원과 일본국립천문대가 한국우주전파관측망과 VERA(VLBI Exploration of Radio Astrometry) 등을 이용하여 전파 관측데이터를 처리할 수 있도록 한일공동 VLBI 상관기(Korea-Japan Joint VLBI Correlator, KJJVC)가 개발되었다.
Korea Astronomy Observatory and National Astronomical Observatory of Japan (VLBI Exploration of Radio Astrometry (VLBI)), as shown in "2008 Korea-Japan joint VLBI Correlator and Receiver Development Report (Korea Astronomy Observatory, pp.3-100, 2008" Korea-Japan Joint VLBI Correlator (KJJVC) was developed to handle radio wave observation data by using the Korea-Japan Joint VLBI Correlator.

도 1에 나타낸 한일공동 VLBI 상관기의 핵심 구성으로 VLBI 상관 서브시스템(VLBI Correlation Subsystem, VCS)은 최대 16 관측국의 관측데이터에 대해 고속 푸리에 변환(FFT, Fast Fourier Transform)과 상관처리를 수행하여 8192 출력 채널의 상관결과를 얻을 수 있다.The VLBI Correlation Subsystem (VCS), which is a core configuration of the Korean-Japanese joint VLBI correlator shown in FIG. 1, performs correlation processing with FFT (Fast Fourier Transform) on observation data of up to 16 observation stations, The correlation result of the output channel can be obtained.

VCS와 같은 VLBI 데이터의 상관처리는 일반적인 신호처리와 달리 신호 시스템 잡음보다 매우 약한 천체의 신호를 다룰 수 있다. 특히, 이 신호를 검출하기 위해서는 상관처리 후 긴 시간동안 적분하여 아날로그 장치인 수신기 시스템의 랜덤한 잡음을 제거해야 한다.The correlation processing of VLBI data such as VCS can deal with signals of very weak celestial bodies than signal system noise unlike general signal processing. Particularly, in order to detect this signal, it is necessary to integrate for a long time after correlation processing to remove random noise of the receiver system which is an analog device.

그러나, 상관기에서 상관처리된 데이터를 긴 시간 동안 적분하게 되면 데이터의 양이 매우 많아지기 때문에 처리시간이 길어진다는 문제점이 있다.
However, if the correlated data is integrated for a long period of time in the correlator, the amount of data becomes very large, which increases the processing time.

또한, 천체로부터의 신호를 감쇠시키지 않으면서, 각 관측국의 수신기에서 독립적으로 더해진 잡음만을 찾아내서 상관결과의 신호대 잡음비(SNR, signal to Noise Ratio)를 향상시키기 위해, "Very Long Baseline Interferomiter, Ohmsha, pp.35-55. 2000."에서는 상관시스템 하드웨어 내부에서 어느 정도 시각, 예를 들어 25.6㎳~102.4㎳에 대해서 관측국 사이의 지연변화(Delay Change), 도플러 효과(Doppler's effect)에 의한 상관값의 위상변화를 보정하면서 적분하는 기술이 개시되고 있다.
In order to improve the signal to noise ratio (SNR) of the correlation result by finding only the noise added independently at the receiver of each observing station without attenuating the signal from the object, "Very Long Baseline Interferomiter, Ohmsha , pp.35-55, 2000. "Correlation by Delay Change and Doppler's Effect between observation stations for a certain time, for example, 25.6 ms to 102.4 ms, in the correlation system hardware. And correcting the phase change of the values while integrating them.

그러나, 상기와 같은 종래 기술들에서는 상관결과를 AIPS(Astronomical Image Processing System)에서 해석하여 상관시스템보다 더 많은 상관적분을 수행함으로써 위상이 안정되지 않고, 상관 결과의 해석에서 지연값이 정상보다 수십 nsec 정도 오차가 발생된다는 문제점이 있었다.
However, in the above conventional techniques, the correlation result is analyzed by AIPS (Astronomical Image Processing System) to perform more correlation integration than the correlation system, so that the phase is not stabilized. In the analysis of the correlation result, There is a problem that an error is generated.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, VCS에서 지연추적(Delay tracking) 모듈과 프린지 회전(Fringe rotation) 모듈을 통해, 멀리 떨어진 관측국들 사이의 도달 신호에 대한 지연추적과 프린지 위상을 보정하여 관측데이터에 대한 상관성을 향상시킬 수 있는 VCS의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관성 분석방법의 제공을 목적으로 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a VCS system and a VCS system, which are capable of performing delay tracking for arrival signals among distant observing stations through a delay tracking module and a fringe rotation module The purpose of this paper is to provide a correlation tracking method for fringe rotation and delay tracking of VCS which can improve the correlation with observed data by correcting the fringe phase.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 VCS(Very Long Baseline Interferometery Correlation Subsystem)에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법은, 데이터 직렬화 모듈이 다중 관측국에서 관측된 천체의 관측 데이터를 수신하여 직렬화하는 제 1 단계와, 지연추적 모듈이 상기 다중 관측국에서 수신된 관측 데이터에 대해, 파라미터 변환 모듈을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 지연추적을 수행하여 각 관측 데이터의 지연시간을 보정하는 제 2 단계와, 프린지 회전 모듈이 각 관측 데이터의 주파수 위상에 대해, 파라미터 변환 모듈을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 프린지 회전을 수행하여 프린지 회전 위상을 보정하는 제 3 단계와, 고속푸리에 변환(FFT) 모듈이 지연추적 및 프린지 회전이 수행된 각 관측 데이터에 대해 고속푸리에 변환을 수행하는 제 4 단계 및 상관적분 모듈이 고속푸리에 변환된 관측 데이터를 이용하여 각 관측 데이터에 대한 상관적분을 수행하는 제 5 단계를 포함하고, 상기 제 3 단계에서, 상기 프린지 회전 모듈은 상기 지연추적 모듈에서 비트 시프트가 발생하면 프린지 회전 위상을 90도 점프시키는 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, a method of correlating delay tracking and fringe rotation in a Very Long Baseline Interferometry Correlation Subsystem (VCS) according to an embodiment of the present invention is a method in which a data serialization module observes a celestial object observed in multiple observation stations The delay tracking module performs delay tracking on the observation data received from the multiple observation stations with the delay prediction parameters applied through the parameter conversion module to correct the delay time of each observation data, A third step for the fringe rotation module to perform fringe rotation on the frequency phase of each observation data with the delay prediction parameter applied through the parameter conversion module to correct the fringe rotation phase; ) For each observation data for which delay tracking and fringe rotation have been performed, the module performs a fast Fourier transform And a fifth step of performing a correlation integration for each observation data using the FFT-transformed observation data, and in the third step, the fringe rotation module calculates the delay And when the bit shift occurs in the tracking module, the fringe rotation phase is jumped by 90 degrees.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 프린지 회전 모듈의 위상과 90도 점프하는 방향을 일치시키는 것을 특징으로 한다.
The correlation processing method according to the present invention is characterized in that the phase of the fringe rotation module is aligned with the direction of 90 degrees jumping.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 파라미터 변환 모듈이 지연 예측 파라미터를 상기 지연추적 모듈 및 프린지 회전 모듈에서 사용가능한 하드웨어 파라미터로 적용하는 것을 특징으로 한다.
The correlation processing method according to the present invention is characterized in that the parameter conversion module applies delayed prediction parameters as hardware parameters usable in the delay tracking module and the fringe rotation module.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 지연 예측 파라미터가 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.Further, the correlation processing method according to the present invention is characterized in that the delayed prediction parameter is defined by the following relational expression.

Figure 112013064855624-pat00001
Figure 112013064855624-pat00001

Figure 112013064855624-pat00002
Figure 112013064855624-pat00002

여기에서, sample#은 1-클럭에서의 샘플의 위치, Ts는 샘플링 주기를 나타낸다.
Here, sample # indicates the position of the sample in the 1-clock, and T s indicates the sampling period.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 제 2 단계에서, 지연추적의 초기 지연값이 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.The correlation processing method according to the present invention is characterized in that, in the second step, an initial delay value of delay tracking is defined by the following relational expression.

Figure 112013064855624-pat00003
Figure 112013064855624-pat00003

여기에서, Fs는 샘플링 레이트, Do는 초기지연값, floor()는 반올림을 나타낸다.
Here, F s represents a sampling rate, D o represents an initial delay value, and floor () represents rounding.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 제 3 단계에서, 프린지 회전의 초기위상(φ0)이 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.The correlation processing method according to the present invention is characterized in that, in the third step, an initial phase ( 0 ) of fringe rotation is defined by the following relational expression.

Figure 112013064855624-pat00004
Figure 112013064855624-pat00004

여기에서, φ는 관측주파수의 위상, Fo는 관측주파수, floor()는 반올림을 나타낸다.
Where φ is the phase of the observed frequency, Fo is the observed frequency, and floor () is the rounding.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 제 2 단계에서, 상기 지연추적 모듈이 관측 데이터에 대해 1 비트씩 이동하면서 지연값을 추적하는 것을 특징으로 한다.
The correlation processing method according to the present invention is characterized in that, in the second step, the delay tracking module tracks the delay value while moving by 1 bit with respect to the observation data.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 상기 제 3 단계에서, 지연추적은 고속푸리에 변환 세그먼트(segment)의 경계에서 적용되고, 고속푸리에 변환 세그먼트(segment) 도중에 비트 시프트가 발생하면, 발생된 비트 시프트는 다음 고속푸리에 변환 세그먼트(segment) 경계에 적용되는 것을 특징으로 한다.
In the correlation processing method according to the present invention, in the third step, the delay tracking is applied at the boundary of the fast Fourier transform segment, and when a bit shift occurs during the fast Fourier transform segment, The shift is characterized by being applied to the next fast Fourier transform segment boundary.

또한, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 비트 시프트가 발생하는 경우, 첫 번째 비트 시프트 타이밍 구간(T0)는 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.The correlation processing method according to the present invention is characterized in that, when a bit shift occurs, a first bit shift timing interval (T 0 ) is defined by the following relational expression.

Figure 112013064855624-pat00005
Figure 112013064855624-pat00005

여기에서, D0는 초기지연값, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타낸다.
Here, D 0 represents the initial delay value, and N clk represents 32 samples per clock.

아울러, 본 발명에 따른 상관처리방법은, 발생되는 비트 시프트의 구간(T)은 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 한다.In addition, the correlation processing method according to the present invention is characterized in that the generated bit shift interval T is defined by the following relational expression.

Figure 112013064855624-pat00006
Figure 112013064855624-pat00006

여기에서, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타낸다.
Where N clk represents 32 samples per clock.

본 발명의 VCS(Very Long Baseline Interferometery Correlation Subsystem)의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관성 분석방법에 따르면, VCS에서 지연추적(Delay tracking) 모듈과 프린지 회전(Fringe rotation) 모듈을 통해, 멀리 떨어진 관측국들 사이의 도달 신호에 대한 지연추적과 프린지 위상을 보정함으로써 관측데이터에 대한 상관성의 정확도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
According to the delay tracking of the VCS (Very Long Baseline Interferometry Correlation Subsystem) of the present invention and the correlation analysis method for the fringe rotation, the delay tracking module and the fringe rotation module in the VCS allow the far- There is an advantage that the accuracy of correlation with the observation data can be improved by correcting the fringe phase and the delay tracking for the arrival signal between the signals.

도 1은, 한일공동 VLBI(Very Long Baseline Interferometery)상관기의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는, VLBI 원리를 나타내는 예시도이다.
도 3은, 일반적인 FX(Fourier transform and Multiplier) 상관기의 예를 나타내는 예시도이다.
도 4는, 도플러 효과에 의한 각 관측국에서의 관측신호를 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 5는, 상관처리를 위해 관측신호에서의 프린지 회전(정지)을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는, 프린지 회전 및 부분비트 보정을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 VCS에서 지연추적 및 프린지 회전에 대한 상관처리부의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9는, VCS에서 지연추적을 나타내는 도면이다.
도 10은, VCS에서 FFT 세그먼트 중간에 비트 시프트가 발생할 때를 지연추적의 적용을 예시적으로 나타내는 도면이다.
도 11은, 프린지 회전 모듈에서의 비트 시프트 발생 및 90도 프린지 위상 점프를 나타내는 도면이다.
도 12는, 프린지 회전의 초기 위상 결정을 나타내는 도면이다.
도 13(a) 내지 도 13(d)는 본 발명에 따른 상관처리방법을 Software simulator를 사용하여 상관처리를 시험한 예시도이다.
도 14(a) 내지 도 14(b)는, 본 발명의 실시예에 따른 VCS 상관결과에서 Fringe fitting 전후의 결과를 나타내는 도면이다.
Brief Description of the Drawings Fig. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a very long baseline interferometry (VLBI) correlator.
2 is an exemplary diagram showing the principle of VLBI.
3 is an exemplary diagram showing an example of a general FX (Fourier transform and multiplier) correlator.
FIG. 4 is an exemplary diagram showing an example of an observation signal at each observation station by the Doppler effect. FIG.
Fig. 5 is an exemplary diagram illustrating fringe rotation (stop) in an observation signal for correlation processing.
6 (a) to 6 (d) are exemplary diagrams illustrating fringe rotation and partial bit correction.
7 is a block diagram schematically showing a configuration of a correlation processing unit for delay tracking and fringe rotation in a VCS according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a correlation processing method for delay tracking and fringe rotation according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram showing delay tracking in the VCS.
10 is an exemplary diagram illustrating the application of delay tracking when a bit shift occurs in the middle of an FFT segment in a VCS.
11 is a diagram showing bit shift generation and 90 degree fringe phase jump in the fringe rotation module.
12 is a diagram showing the initial phase determination of the fringe rotation.
13 (a) to 13 (d) are diagrams for explaining a correlation processing method according to the present invention by using a software simulator.
14 (a) to 14 (b) are views showing the results before and after fringe fitting in the VCS correlation result according to the embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be given with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
Embodiments in accordance with the concepts of the present invention can make various changes and have various forms, so that specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in this specification or application. It is to be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms of disclosure, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. As used herein, the terms "comprise", "having", and the like are intended to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof, , &Quot; an "," an "," an "

지연추적(Delay tracking)Delay tracking

다수의 관측국에 설치된 전파 망원경 사이의 VLBI(Very Long Baseline Interferometery)를 통해 얻을 수 있는 장기선 데이터는 지구회전에 의한 지연시간이 크게 변화하기 때문에 상관값을 적분할 때 비트의 차이가 발생하기 때문에 이에 따른 지연시간변화를 보정해야 한다.
Long-term line data obtained through very long baseline interferometry (VLBI) between radio telescopes installed in a large number of observation stations greatly changes the delay time due to the earth rotation. Therefore, when the correlation value is integrated, It is necessary to correct the delay time variation.

도 2는 VLBI 원리를 나타내는 예시도로, 천체인 전파원(Radio soure)과 지구의 적도상에 위치된 2개의 관측국(X, Y)의 위치를 북극 방향에서 바라본 것을 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, X관측국, Y관측국 및 지구 중심과 이루는 각을 2α, 광속을 c, 지구반경을 r, 그리고 XY선분의 수직방향에 전파원이 있는 경우를 t=0으로 하면, X 및 Y의 두 관측국의 지연시간τg는 다음의 관계식으로 정의될 수 있다.2 shows an example of the VLBI principle, in which the positions of two observation stations (X, Y) located on the equator of the earth and a radio souce as a celestial object are viewed from the north pole direction. 2, assuming that t = 0 when the angle between the X observation station, the Y observation station, and the center of the earth is 2 alpha, the speed of light is c, the radius of the earth is r, and the propagation source is in the vertical direction of the XY line segment , The delay times τ g of two observation stations X and Y can be defined by the following relational expression.

[식 1][Formula 1]

Figure 112013064855624-pat00007

Figure 112013064855624-pat00007

여기에서, ωt는 회전각속도로 [2π/(24×3600)]·t[sec]를 나타낸다. 식 1에서는 τg가 하루에 1회전하며, 그 최대값이 (2r/c)·sinα인 것을 나타내며, 지구의 그림자에 들어가지 않고서 관측 가능한 범위는 다음의 관계식과 같다.Here, ωt represents [2π / (24 × 3600)] · t [sec] as the rotational angular velocity. Equation 1 shows that τ g is one rotation per day and its maximum value is (2r / c) · sinα, and the range that can be observed without entering the shadow of the earth is as follows.

[식 2][Formula 2]

Figure 112013064855624-pat00008
Figure 112013064855624-pat00008

도 3은 일반적인 FX(Fourier transform and Multiplier) 상관기의 예를 나타내는 예시도로, 도 2의 Y관측국은 X관측국보다 전파가 늦게 도달한다. 따라서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 지연추적에 의한 지연시간을 보정하고, X관측국과 Y관측국의 프린지 회전에 의한 프린지 위상을 보정한 후, 두 관측국 신호의 푸리에 변환과 상관처리를 수행할 수 있다.
FIG. 3 is an example of a typical Fourier transform and multiplier correlator; the Y observing station of FIG. 2 arrives later than the X observing station. Therefore, as shown in FIG. 3, the delay time due to the delay tracking is corrected, the fringe phase due to the fringe rotation of the X observation station and the Y observation station is corrected, and then the Fourier transform and the correlation processing of the two observation station signals are performed can do.

지연추적은 시프트 레지스터(Shift register)를 사용하여 디지털 신호로 표현된 관측 데이터를 한 비트씩 이동하면서 지연값을 추적할 수 있다. 비트 시프트는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 기술을 통해 프로그래밍에 의한 지연회로를 구현할 수 있고, FPGA로 구현된 비트 시프트 지연회로에서는 별도의 제어컴퓨터에서 할당된 T0, T라는 값에 의해 BOPP(Begin of Parameter Period)로부터 T0 비트 후에, T 비트마다 비트 시프트 신호를 발생하고, FPGA 내의 지연회로에서의 지연량은 1비트 마다 변화시킬 수 있다.
The delay trace can track the delay value by shifting the observation data represented by the digital signal by one bit by using a shift register. Bit shift may implement a delay circuit according to the programmed with (Field Programmable Gate Array) FPGA technology, in the bit shift delay circuit implemented in FPGA BOPP (Begin by T 0, the value of T is assigned a separate control computer of Parameter Period) after the date T 0 bit, the delay amount in the delay circuit in the, FPGA, and generating a bit-shifted signal every T-bit can be changed every one bit.

프린지 회전(Fringe rotation)Fringe rotation

도 4는 도플러 효과에 의한 각 관측국에서의 관측신호를 예시적으로 나타내는 예시도로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 지연시간 변화율이 양이 경우, Y관측국은 지구의 회전에 의해 X관측국에서 점점 멀어지는 상태일 수 있다. 이때, 도플러 효과에 의해 Y관측국에서 수신되는 신호는 X관측국에서 수신되는 신호에 비하여 주파수가 낮게 관측될 수 있다.
FIG. 4 is an exemplary diagram showing an observation signal at each observation station by the Doppler effect. As shown in FIG. 4, when the delay time change rate is positive, the Y observation station is gradually getting It may be in a distant state. At this time, the signal received at the Y observation station due to the Doppler effect can be observed at a frequency lower than that of the signal received at the X observation station.

따라서, 도 5에 나타낸 바와 같이, X관측국의 수신신호에 대한 주파수를 낮추지 않으면 Y관측국과의 상관이 나오지 않기 때문에 프린지 위상을 역회전하여 Y관측국과 상관처리를 해야 한다.Therefore, as shown in FIG. 5, if the frequency of the received signal of the X observing station is not lowered, correlation with the Y observing station is not generated. Therefore, the fringe phase should be reversed and correlated with the Y observing station.

예를 들어, 수신기에서 주파수변환을 수행하기 위해서는 국부발진기에서 나오는 신호(fLO)를 관측주파수(fRF)에 곱해서 주파수 fRF+fLO 또는 fRF-fLO의 중간 주파수로 변환할 수 있다. 상관적분을 수행하기 전 지연추적과 함께 도플러 효과에 의한 영향만큼 발진주파수를 변경하는 것이 프린지 위상의 역회전(또는 정지) 또는 프린지 위상보정이다.For example, to perform frequency conversion at the receiver, the signal (f LO ) from the local oscillator can be multiplied by the observed frequency (f RF ) to convert to the intermediate frequency of the frequency f RF + f LO or f RF -f LO . It is the reverse rotation (or stop) or fringe phase correction of the fringe phase to change the oscillation frequency as much as the effect of the Doppler effect, in addition to the delay tracking before performing the correlation integration.

지구회전에 의해 천체와 관측국과의 사이가 변화하기 때문에 지연시간 τg이 변화되고, 관측된 천체 신호위상의 변화량은 관측주파수 f의 함수가 될 수 있다. 위상변화 주파수를 프린지 회전 주파수 Fr이라고 하면, 다음의 관계식을 통해 정의될 수 있다.The delay time τ g changes because the earth rotates and changes between the object and the observing station, and the observed amount of change in the celestial signal phase can be a function of the observation frequency f. If the phase change frequency is referred to as fringe rotation frequency F r , it can be defined by the following relational expression.

[식 3][Formula 3]

Figure 112013064855624-pat00009

Figure 112013064855624-pat00009

부분비트 보정Partial bit correction

프린지 회전 주파수 Fr은 주파수축 상에서 연속적으로 변화하지만, 상관처리에서는 시간축 상에서 보정을 수행하고 있고, 관측신호는 대역폭을 갖고 있기 때문에 시간축에서의 프린지 회전보정에서 단일 주파수로만 보정하지 않고, 다른 주파수에서의 부분 비트라고 하는 위상오차가 발생하여 상관값이 저하될 수 있다. 따라서, 상관처리장치에서는 τg을 예측값으로부터 1/2 비트 차이가 나도록 한 경우, 프로그램 내부의 지연부에서 1비트 시프트를 발생시키는 동시에 프린지 회전 위상 레지스터의 값을 90도 점프시킨다.Since the fringe rotation frequency F r continuously changes on the frequency axis, the correlation processing is performed on the time axis, and since the observation signal has a bandwidth, the fringe rotation correction on the time axis does not correct only the single frequency, A phase error called a partial bit of the correlation value may be generated and the correlation value may be lowered. Therefore, in the correlation processing apparatus, when τ g is made to be 1/2 bit difference from the predicted value, a 1-bit shift is generated in the delay unit in the program, and at the same time, the value of the fringe rotation phase register is jumped by 90 degrees.

프린지 회전에 대한 위상보정은 대역폭의 시작과 중앙에서 수행하는데, 대역폭의 시작에서 수행할 경우 대역폭의 끝에서는 위상변화가 심하게 되어 손실이 발생된다.
Phase correction for the fringe rotation is performed at the beginning and center of the bandwidth, and when performed at the beginning of the bandwidth, the phase change becomes severe at the end of the bandwidth, causing a loss.

도 6(a) 내지 도 6(d)는 프린지 회전 및 부분비트 보정을 예시적으로 나타내는 예시도로, 도 6(a)는 프린지 회전에 대한 보정을 대역폭 중심에서 수행하는 경우 주파수 대 위상을 나타내고, 도 6(b) 내지 도 6(d)는 각 주파수에 대해 위상의 차이를 시간 t의 변화와 함께 나타낸다. 도면에서 실선은 1 비트 시프트하고 동시에 프린지 회전 위상을 90도 점프하는 경우를 나타내고, 점선은 90도 점프를 하지 않고 1비트 차이에서 시프트가 발생하는 경우를 나타낸다.
Figs. 6 (a) to 6 (d) illustrate exemplary fringe rotation and partial bit correction. Fig. 6 (a) shows frequency versus phase when the correction for fringe rotation is performed at the bandwidth center, 6 (b) to 6 (d) show the phase difference for each frequency together with the change of the time t. In the drawing, the solid line represents a case of shifting the fringe rotation phase by 90 degrees at the same time, and the dotted line represents a case where the shift occurs by one bit difference without performing the 90 degree jump.

도 6(a)와 같이, 관측 대역내의 위상차가 0인 경우 시각을 t=0이라고 하면, t=ts/2(1/2비트 시간)까지는 ①이 동작을 하고, t=ts/2에서는 f=0에서 -45도만큼, f=fB에서 +45도만큼의 위상이 변하게 된다. 이때, 1비트 시프트하면 ②의 경우와 같이 위상은 f=0인 경우 변화하지 않고, f=fB에서는 -180도만큼 변화한다.As shown in Figure 6 (a), when the time that when the phase difference is zero in the observation zone t = 0, t = t s / 2 (1/2 bit time) by ① and the operation, t = t s / 2 The phase of f = 0 to -45 degrees and the phase of f = f B to +45 degrees are changed. At this time, if the bit is shifted by one bit, the phase does not change when f = 0 and changes by -180 degrees at f = fB as in the case of?.

이는 샘플링 주파수가 관측 대역폭의 2배인 경우로(2fB), f=fB에서는 비트 시프트에 의해 위상이 반전된다고 하는 이유이다.This is the reason why the sampling frequency is twice the observation bandwidth (2f B ) and the phase is inverted by the bit shift at f = f B.

②와 동시에 ③의 +90도 위상 점프를 하게 되면, 대역 전체 부근에서 위상이 +90도만큼 변하게 되고, 그 후 t=ts/2로부터 ts까지 ④dp 나타낸 위상변화를 수행한다.If the + 90 ° phase jump of ③ is performed at the same time as ②, the phase changes by + 90 degrees around the whole band, and then the phase change shown by ④dp from t = t s / 2 to t s is performed.

도 6도 6(b) 내지 도 6(d)는 각 시간에 대해, f=0, fB/2, fB에 대해서 위상변화를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 점선과 비교해서 실선의 위상차이가 현저히 작은 것을 확인할 수 있다. 이러한 방법은 간단하면서 위상차이의 면적이 작게되어, 상관처리 시스템의 간섭 손실(Coherence loss)을 약 3.4%로 낮출 수 있다.
Figure 6 Figure 6 (b) to Fig. 6 (d) is, for each time, f = 0, f B / 2, represents the phase change with respect to f B. As shown in the figure, it can be seen that the phase difference of the solid line is remarkably small as compared with the dotted line. This method is simple and the area of the phase difference becomes small, and the coherence loss of the correlation processing system can be reduced to about 3.4%.

<실시예><Examples>

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 VCS에서 지연추적 및 프린지 회전에 대한 상관처리부의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이고, 도 8은 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a correlation processing unit for delay tracking and fringe rotation in a VCS according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a correlation processing method for delay tracking and fringe rotation.

본 발명의 실시예에 따른 VCS에서 지연추적 및 프린지 회전에 대한 상관처리부(100)는 데이터 직렬화 모듈(110), 파라미터 변환 모듈(120), 지연추적 모듈(130), 프린지 회전 모듈(140), 고속푸리에 변환 모듈(150) 및 상관적분 모듈(160)을 포함할 수 있다.
The correlation processing unit 100 for delay tracking and fringe rotation in the VCS according to the embodiment of the present invention includes a data serialization module 110, a parameter conversion module 120, a delay tracking module 130, a fringe rotation module 140, A fast Fourier transform module 150 and a correlation integration module 160. [

도면을 참조하면, 데이터 직렬화 모듈(110)에서는 다중 관측국(도시하지 않음)으로부터 입력되는 관측 데이터에 대해 1Gsps8 × 2 bit × 4-stream에서 4Gsps × 2 bit × 1-stream 데이터로 직렬화시킨다(S101).
Referring to the drawing, in the data serialization module 110, 1 Gsps 8 (1 Gsps) of observation data input from multiple observation stations (not shown) The data is serialized into 4 Gsps x 2 bits x 1-stream data in x2 bit x4-stream (S101).

또한, 본 발명의 VCS에서는 별도의 제어 컴퓨터 또는 제어부를 통해 지연 예측 파라미터를 설정된 상관적분시간(예를 들어, 2.048sec) 단위로 전송받고, 파라미터 변환 모듈(120)에서는 지연추적 모듈(130)과 프린지 회전 모듈(140)에서 사용할 수 있는 하드웨어 파라미터로 변환하고, 이 파라미터는 FPGA로 설계된 각 모듈에 1.02msec 단위로 전달될 수 있다(S102).
In the VCS of the present invention, the delay prediction parameter is transmitted through a separate control computer or a control unit in units of a set correlation integration time (for example, 2.048 sec). In the parameter conversion module 120, To the hardware parameters usable in the fringe rotation module 140, and this parameter can be transferred to each module designed in the FPGA in units of 1.02 msec (S102).

파라미터 변환 모듈(120)을 통해 적용되는 지연 예측 파라미터 iPP(Internal Parameter Period)인 102.4ms의 하드웨어 파라미터로 변환되고, 다음의 관계식을 통해 계산될 수 있다.Is converted to a hardware parameter of 102.4 ms, which is an internal parameter period (iPP) applied through the parameter conversion module 120, and can be calculated through the following relational expression.

[식 4][Formula 4]

Figure 112013064855624-pat00010
Figure 112013064855624-pat00010

이때, t는 다음의 관계식으로 정의될 수 있다.At this time, t can be defined by the following relation.

[식 5][Formula 5]

Figure 112013064855624-pat00011
Figure 112013064855624-pat00011

여기에서, τ(t)는 기하학적인 지연값(도 3의 τg), τ'(t)는 기하학적인 지연값((t))의 1차 미분값, τ"(t)는 기하학적인 지연값((t))의 2차 미분값, sample#은 1-클럭에서의 샘플의 위치, Ts는 샘플링 주기를 나타낸다.
Here, τ (t) is a geometric delay value (τ g in FIG. 3), τ '(t) is a first derivative of a geometric delay value (t) The second derivative value of the value ((t)), sample # indicates the position of the sample at the 1-clock, and T s indicates the sampling period.

하드웨어의 각 부분은 하드웨어 파라미터에 의한 클록마다 동작하고, 각 동작 결과는 FFT 세그먼트(segment)의 경계에서 래치(Latch)된 후 관측 데이터에 적용될 수 있다.
Each part of the hardware operates on a clock by hardware parameter basis and each operation result can be applied to the observed data after being latched at the boundary of the FFT segment.

지연추적 모듈(130)에서는 다중 관측국에서 수신된 관측 데이터에 대해, 파라미터 변환 모듈(120)을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 지연추적을 수행하는 것으로, 지연추적 모듈(130)은 관측 데이터에 대해 1 비트씩 이동하면서 지연값을 추적하여, 각 관측 데이터의 지연시간을 보정할 수 있다(S103).
The delay tracking module 130 performs delay tracking on the observation data received from the multiple observing stations using the delay prediction parameters applied through the parameter conversion module 120. The delay tracking module 130 calculates 1 The delay value is tracked while moving bit by bit, and the delay time of each observation data can be corrected (S103).

지연추적에 사용되는 초기 지연값 D0의 계산은 다음의 관계식을 통해 정의되고, 지연예측 값으로부터 계산될 수 있다.The calculation of the initial delay value D 0 used for delay tracking is defined by the following relation and can be calculated from the delayed prediction value.

[식 6][Formula 6]

Figure 112013064855624-pat00012
Figure 112013064855624-pat00012

여기에서, D는 기하학적인 지연값(τ(t))과 샘플링 레이트(Fs)를 곱한값, Fs는 샘플링 레이트, Do는 초기지연값, floor()는 반올림을 나타낸다.
Where D is the product of the geometric delay value τ (t) and the sampling rate (F s ), F s is the sampling rate, D o is the initial delay value, and floor () is the rounding.

첫 번째 비트 시프트 타이밍 구간인 T0는 다음의 관계식을 통해 정의 된다.The first bit shift timing interval T 0 is defined by the following relationship.

[식 7][Equation 7]

Figure 112013064855624-pat00013
Figure 112013064855624-pat00013

여기에서, D0는 초기지연값, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타낸다.Here, D 0 represents the initial delay value, and N clk represents 32 samples per clock.

또한, 비트 시프트의 구간 T는 다음의 관계식을 통해 정의될 수 있다.Further, the interval T of the bit shift can be defined through the following relationship.

[식 8][Equation 8]

Figure 112013064855624-pat00014
Figure 112013064855624-pat00014

여기에서, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타낸다.
Where N clk represents 32 samples per clock.

이후, 프린지 회전 모듈(140)에서는 각 관측 데이터의 주파수 위상에 대해, 파라미터 변환 모듈(120)을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 프린지 회전을 수행하여 프린지 회전 위상을 보정한다(S104).Thereafter, the fringe rotation module 140 performs fringe rotation on the frequency phase of each observation data using the delay prediction parameter applied through the parameter conversion module 120 to correct the fringe rotation phase (S104).

프린지 회전의 경우, 초기위상 φ0은 다음의 관계식을 통해 정의될 수 있다.In the case of fringe rotation, the initial phase &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 0 &lt; / RTI &gt;

[식 9][Equation 9]

Figure 112013064855624-pat00015
Figure 112013064855624-pat00015

여기에서, φ는 관측주파수의 위상, F0는 관측주파수, floor()는 반올림(사사오입), Scl은 정수변환을 위한 스케일링 팩터(scaling factor)로 232를 나타내고, n은 지연추적에서 발생한 전체 비트 시프트의 횟수를 각각 나타낸다.
Here, φ represents the phase of the observed frequency, F 0 represents the observation frequency, floor () represents rounding (rounding), Scl represents a scaling factor for integer conversion of 232, And the number of bit shifts, respectively.

상기와 같은 지연추적 알고리즘을 적용하면 도 9와 같이 나타낼 수 있다. 도 9에서, 직선은 이상적인 지연추적이고, 계단 모양은 실제 VCS에서 계산되어 적용된 지연추적을 나타낸다. T는 가속구간으로 이를 반영하기 위해 가속이 0보다 큰(실제 τ”> 0인 경우) 경우를 나타낸다.
The delay tracking algorithm described above can be applied as shown in FIG. In Fig. 9, the straight line is the ideal delay trace, and the step shape represents the delay trace applied and calculated in the actual VCS. T represents the case where the acceleration is greater than 0 (when the actual τ "> 0) in order to reflect this as an acceleration period.

지연추적은 도 10에 나타낸 바와 같이, FFT 세그먼트의 경계에서 적용될 수 있다. 만약 비트 시프트가 FFT 세그먼트 도중에 발생하면, 그 비트 시프트는 다음 FFT 세그먼트의 경계에 적용될 수 있다. 또한, FFT 세그먼트의 길이가 비트 시프트 구간보다 큰 경우에는 2 샘플 시프트 이상이 발생하게 된다.
The delay tracking can be applied at the boundaries of the FFT segment, as shown in FIG. If a bit shift occurs during an FFT segment, that bit shift can be applied to the boundary of the next FFT segment. In addition, when the length of the FFT segment is larger than the bit shift period, two or more sample shifts are generated.

또한, 지연추적과 프린지 회전 모듈(140)에서 비트 시프트가 발생하는 경우, 도 11에 나타낸 바와 같이, 90도 위상 점프가 적용될 수 있다. 도면에서 Δφ는 위상 가속도를 나타낸다.Further, when a bit shift occurs in the delay tracking and fringe rotation module 140, a 90 degree phase jump can be applied as shown in FIG. In the drawing,? Represents the phase acceleration.

특히, 지연추적에서 비트 시프트가 발생하면, 프린지 회전 모듈(140)의 위상을 90도 점프하는 기능에서 90도 점프의 방향이 반대로 설정되면 프린지가 검출되지 않고 전체적으로 교차 전력 스펙트럼에도 악 영향을 주게 된다. 따라서, 본 발명에서는 프린지 회전 모듈(140)의 위상과 90도 점프하는 방향을 일치시킨다.
In particular, when bit shift occurs in the delay tracking, if the direction of the 90-degree jump is reversed in the function of jumping the phase of the fringe rotation module 140 by 90 degrees, the fringe is not detected and the cross power spectrum as a whole is adversely affected . Therefore, in the present invention, the phase of the fringe rotation module 140 is aligned with the direction of 90 degrees jumping.

상술한 바와 같이, 지연추적에서 비트 시프트가 발생할 때 프린지 회전의 프린지 위상을 90도 점프시켜야 하기 때문에, 이전에 발생한 위상 점프의 정보를 갖고 있어야 한다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 상관처리가 시작되었을 때를 0iPP이고, 식 9에서 전체 비트 시프트 발생회수 인 n에 지연추적의 위상 값인 식 6의 D0 값을 입력하고, 다음 FFT 세그먼트 단위의 iPP인 102.4ms 후의 1iPP에서도 D0값을 적용해야 한다.
As described above, since the fringe phase of the fringe rotation must be jumped 90 degrees when the bit shift occurs in the delay tracing, it must have information of the phase jump that occurred before. As shown in Fig. 12, when the correlation processing is started, 0 iPP is entered, and the D 0 value of Equation 6, which is the phase value of delay tracking, is input to n, which is the total number of bit shift occurrences in Equation 9, The D 0 value should be applied even in 1 ipP after 102.4 ms.

따라서, 프린지 회전의 초기 위상 φ0는 다음의 관계식으로 계산될 수 있다.Therefore, the initial phase? 0 of the fringe rotation can be calculated by the following relationship.

[식 10][Equation 10]

Figure 112013064855624-pat00016

Figure 112013064855624-pat00016

이후, 고속푸리에 변환(FFT) 모듈(150)에서 지연추적 모듈(130) 및 프린지 회전 모듈(140)을 통해 지연추적 및 프린지 회전이 수행된 각 관측 데이터에 대해, 예를 들어, 8k(8192) ~ 256k(262144)-points의 고속푸리에 변환을 수행한 후(S105), 상관적분 모듈(160)에서는 고속푸리에 변환된 관측 데이터를 이용하여 각 관측 데이터에 대한 상관적분을 수행할 수 있다(S106).
8k (8192) is generated for each observation data subjected to the delay tracking and fringe rotation through the delay tracking module 130 and the fringe rotation module 140 in the Fast Fourier Transform (FFT) module 150, After performing fast Fourier transform of ~ 256k (262144) -points (S105), the correlation integration module 160 can perform correlation integration on each observation data using fast Fourier transformed observation data (S106) .

<실험예><Experimental Example>

도 13(a) 내지 도 13(d)는 본 발명에 따른 상관처리방법을 Software simulator를 사용하여 상관처리를 시험한 예시도이다. D0값과 함께 n의 값(지연추적에서 발생한 전체 비트 시프트 수)도 사용하여 상관 비지빌리티와 상관 프린지 위상의 변화를 확인하였다.13 (a) to 13 (d) are diagrams for explaining a correlation processing method according to the present invention by using a software simulator. The correlation value and the correlation fringe phase change were confirmed using the value of n (the total number of bit shifts generated in the delay trace) together with the D 0 value.

도면의 좌측은 비지빌리티(visibility)(파란색 실수, 붉은색 허수)를 나타내고, 우측은 위상을 나타낸다.The left side of the drawing shows the visibility (blue real number, red imaginary number), and the right side shows the phase.

도 13(a) 내지 도 13(d)의 결과를 보면, D0값과 함께 임의로 0, 1, 2, 3의 값을 더해서 시뮬레이션하면 비지빌리티와 그때의 위상이 90도씩 회전하는 것을 알 수 있다. 이는 프린지 회전의 위상인 φ를 결정할 때 D0값을 사용함으로써 지연추적과 함께 프린지 회전모듈에서의 프린지 위상이 각 FFT 세그먼트마다 적용될 때 그 전의 위상값을 유지하면서 프린지 회전을 수행하므로 프린지 위상이 흔들리지 않고 정상적인 값이 출력되는 것을 확인할 수 있다.
13 (a) to 13 (d), when the simulation is performed by arbitrarily adding 0, 1, 2, and 3 together with the D 0 value, it can be seen that the feasibility and the phase at that time are rotated by 90 degrees . This uses the D 0 value to determine the phase of the fringe rotation, so that when the fringe phase in the fringe rotation module with the delay tracking is applied to each FFT segment, the fringe rotation is performed while maintaining the previous phase value, And it can be confirmed that a normal value is output.

또한, 표 1의 데이터에 대해 KVN 3국(YS, US, TN)에 대해 관측국 기반으로 scan267(약 19분 관측 데이터)을 대상으로 상관처리 시험을 수행하였다.Correlation processing tests were performed on scan267 (about 19 minutes observation data) based on the observation station for the data of Table 1 for KVN 3 stations (YS, US, TN).

항목Item 내용Contents 관측주파수Observation frequency 22.098㎓22.098 GHz 관측데이터Observation data r11027b_No00267r11027b_No00267 관측모드Observation mode C5(16㎒ BW, 16stream)C5 (16 MHz BW, 16 stream) 상관처리Correlation processing stream 5, 9stream 5, 9 상관처리기선Correlation processing baseline KVN 연세(YS), 울산(US), 탐라(TN)KVN Yonsei, Ulsan (US), Tamra (TN) 적분시간Integral time 2.048초2.048 seconds 데이터 분석Data Analysis iplot SW, AIPSiplot SW, AIPS 상관출력적분Correlation output integral 주파수방향으로 32ch 적분하여
8129ch을 256ch씩 출력
32ch integration in the frequency direction
Output 8129ch by 256ch

상관처리는 C5모드의 16stream 중에서 stream 9번에 대해 수행하고, 상관결과는 AIPS로 분석하였으며, 8192 출력 채널을 16채널씩 적분하여 512채널이 출력되도록 설정하였다.
Correlation processing is performed for stream 9 among 16 streams of C5 mode. The correlation result is analyzed by AIPS, and 8192 output channels are integrated by 16 channels to output 512 channels.

도 14(a) 및 도 14(b)는 AIPS에서 Fringe fitting을 적용하기 전과 후의 상관결과로서, 도 14(a)에서 위상이 대역폭 내에서 천천히 변하고 안정된 모습을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 교차 전력 스펙트럼의 진폭도 대역폭 내에서 안정된 것을 확인할 수 있다.14 (a) and 14 (b) show correlation results before and after application of fringe fitting in AIPS. As can be seen from FIG. 14 (a), the phase slowly changes and stabilizes within the bandwidth, It can be confirmed that the amplitude bandwidth is stable within the bandwidth.

또한, 도 14(b)에 나타낸 바와 같이, Fringe fitting 후의 위상이 일정하게 결정되는 것을 확인할 수 있다.
Further, as shown in Fig. 14 (b), it is confirmed that the phase after fringe fitting is determined to be constant.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100 : 상관처리부
110 : 데이터 직렬화 모듈
120 : 파라미터 변환 모듈
130 : 지연추적 모듈
140 : 프린지 회전 모듈
150 : FFT 모듈
160 : 상관적분 모듈
100: Correlation processor
110: Data serialization module
120: Parameter conversion module
130: delay tracking module
140: Fringe rotation module
150: FFT module
160: Correlation integral module

Claims (10)

데이터 직렬화 모듈이 다중 관측국에서 관측된 천체의 관측 데이터를 수신하여 직렬화하는 제 1 단계;
지연추적 모듈이 상기 다중 관측국에서 수신된 관측 데이터에 대해, 파라미터 변환 모듈을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 지연추적을 수행하여 각 관측 데이터의 지연시간을 보정하는 제 2 단계;
프린지 회전 모듈이 각 관측 데이터의 주파수 위상에 대해, 파라미터 변환 모듈을 통해 적용된 지연 예측 파라미터로 프린지 회전을 수행하여 프린지 회전 위상을 보정하는 제 3 단계;
고속푸리에 변환(FFT) 모듈이 지연추적 및 프린지 회전이 수행된 각 관측 데이터에 대해 고속푸리에 변환을 수행하는 제 4 단계; 및
상관적분 모듈이 고속푸리에 변환된 관측 데이터를 이용하여 각 관측 데이터에 대한 상관적분을 수행하는 제 5 단계;를 포함하고,
상기 제 3 단계에서, 상기 프린지 회전 모듈은 상기 지연추적 모듈에서 비트 시프트가 발생하면 프린지 회전 위상을 90도 점프시키며,
상기 프린지 회전 모듈의 위상과 90도 점프하는 방향을 일치시키는 것을 특징으로 하는 VCS(Very Long Baseline Interferometery Correlation Subsystem)에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
A data serialization module for receiving observation data of a celestial object observed at multiple observation stations and serializing the data;
A second step of the delay tracking module performing delay tracking on the observation data received at the multiple observation stations with the delay prediction parameters applied through the parameter conversion module to correct the delay time of each observation data;
A third step of the fringe rotation module correcting the fringe rotation phase by performing fringe rotation on the frequency phase of each observation data with the delay prediction parameter applied through the parameter conversion module;
A fourth step of a fast Fourier transform (FFT) module performing a fast Fourier transform on each observation data subjected to delay tracking and fringe rotation; And
And a fifth step of performing a correlation integration on each observation data using the fast Fourier transformed observation data by the correlation integration module,
In the third step, the fringe rotation module jumps the fringe rotation phase by 90 degrees when a bit shift occurs in the delay tracking module,
Wherein a direction of jumping 90 degrees with a phase of the fringe rotation module is made coincident with a direction of a fringe rotation of the fringe rotation module.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 파라미터 변환 모듈은 지연 예측 파라미터를 상기 지연추적 모듈 및 프린지 회전 모듈에서 사용가능한 하드웨어 파라미터로 적용하는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
The method according to claim 1,
Wherein the parameter conversion module applies delayed prediction parameters as available hardware parameters in the delay tracking module and the fringe rotation module.
제 3 항에 있어서,
상기 지연 예측 파라미터는 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
Figure 112013064855624-pat00017

Figure 112013064855624-pat00018

(여기에서, τ(t)는 기하학적인 지연값(도 3의 τg), τ'(t)는 기하학적인 지연값(τ(t))의 1차 미분값, τ"(t)는 기하학적인 지연값(τ(t))의 2차 미분값, sample#은 1-클럭에서의 샘플의 위치, Ts는 샘플링 주기를 나타냄)
The method of claim 3,
Wherein the delay prediction parameter is defined by the following relation: &lt; EMI ID = 17.0 &gt;
Figure 112013064855624-pat00017

Figure 112013064855624-pat00018

(T) is a geometric delay value (tau g in Fig. 3), τ '(t) is a first order derivative of the geometric delay value τ (t) a second order derivative, of the sample # delay value (τ (t)) represents the position of the sample as a 1-clock, T s is the sampling period)
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 단계에서, 지연추적의 초기지연값은 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
Figure 112013064855624-pat00019

(여기에서, D는 기하학적인 지연값(τ(t))과 샘플링 레이트(Fs)를 곱한값, Fs는 샘플링 레이트, Do는 초기지연값, floor()는 반올림을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein in the second step, the initial delay value of the delay trace is defined by the following relationship: &lt; EMI ID = 17.1 &gt;
Figure 112013064855624-pat00019

(Where D is the geometric delay value τ (t) multiplied by the sampling rate (F s ), F s is the sampling rate, D o is the initial delay value, and floor ()
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 프린지 회전의 초기위상(φ0)은 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
Figure 112013064855624-pat00020

(여기에서, φ는 관측주파수의 위상, Fo는 관측주파수, floor()는 반올림을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein in the third step, the initial phase ( 0 ) of the fringe rotation is defined by the following relation: &lt; EMI ID = 17.1 &gt;
Figure 112013064855624-pat00020

(Where φ is the phase of the observed frequency, Fo is the observation frequency, and floor () represents the rounding)
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 단계에서, 상기 지연추적 모듈은 관측 데이터에 대해 1 비트씩 이동하면서 지연값을 추적하는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
The method according to claim 1,
Wherein, in the second step, the delay tracking module tracks the delay value while moving by 1 bit with respect to the observation data.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 단계에서, 지연추적은 고속푸리에 변환 세그먼트(segment)의 경계에서 적용되고,
고속푸리에 변환 세그먼트(segment) 도중에 비트 시프트가 발생하면, 발생된 비트 시프트는 다음 고속푸리에 변환 세그먼트(segment) 경계에 적용되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
The method according to claim 1,
In the third step, delay tracking is applied at the boundary of a fast Fourier transform segment,
Wherein when a bit shift occurs during a fast Fourier transform segment, the generated bit shift is applied to the next fast Fourier transform segment boundary.
제 1 항에 있어서,
비트 시프트가 발생하는 경우, 첫 번째 비트 시프트 타이밍 구간(T0)는 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
Figure 112013064855624-pat00021

(여기에서, D0는 초기지연값, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein when a bit shift occurs, a first bit shift timing interval (T 0 ) is defined by the following relation:
Figure 112013064855624-pat00021

(Where D 0 is the initial delay value, and N clk represents 32 samples per clock)
제 1 항에 있어서,
발생되는 비트 시프트의 구간(T)은 다음의 관계식으로 정의되는 것을 특징으로 하는 VCS에서의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법.
Figure 112013064855624-pat00022

(여기에서, Nclk는 1클럭당 32샘플을 나타냄)
The method according to claim 1,
Wherein the generated bit shift interval (T) is defined by the following relational expression.
Figure 112013064855624-pat00022

(Where N clk represents 32 samples per clock)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107766291A (en) * 2017-09-15 2018-03-06 中国人民解放军63920部队 A kind of method of remaining time delay in acquisition very long baseline interferometry(VLBI
CN113029161A (en) * 2021-03-10 2021-06-25 中国科学院上海天文台 Spatial VLBI signal enhancement method and system based on cross-correlation spectrum synthesis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001042030A (en) 1999-07-27 2001-02-16 Communication Research Laboratory Mpt Vlbi radar probing method
KR20100059540A (en) * 2008-11-26 2010-06-04 한국 천문 연구원 Design of quasi-optical circuit for multi-frequency millimeter vlbi receiving system
KR20130062660A (en) * 2011-12-05 2013-06-13 한국전자통신연구원 Apparatus and method for measuring of radio frequency in interplanetary space

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001042030A (en) 1999-07-27 2001-02-16 Communication Research Laboratory Mpt Vlbi radar probing method
KR20100059540A (en) * 2008-11-26 2010-06-04 한국 천문 연구원 Design of quasi-optical circuit for multi-frequency millimeter vlbi receiving system
KR20130062660A (en) * 2011-12-05 2013-06-13 한국전자통신연구원 Apparatus and method for measuring of radio frequency in interplanetary space

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
논문(한일 공동 VLBI상관기를 위한 소프트웨어 상관기의 개발_한국천문연구원) *
논문(한일 공동 VLBI상관기를 위한 소프트웨어 상관기의 개발_한국천문연구원)*

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107766291A (en) * 2017-09-15 2018-03-06 中国人民解放军63920部队 A kind of method of remaining time delay in acquisition very long baseline interferometry(VLBI
CN107766291B (en) * 2017-09-15 2020-11-06 中国人民解放军63920部队 Method and computer equipment for obtaining residual time delay in very long baseline interferometry
CN113029161A (en) * 2021-03-10 2021-06-25 中国科学院上海天文台 Spatial VLBI signal enhancement method and system based on cross-correlation spectrum synthesis
CN113029161B (en) * 2021-03-10 2024-04-19 中国科学院上海天文台 Spatial VLBI signal enhancement method and system based on cross-correlation spectrum synthesis

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