KR101597649B1 - 주파수 도약신호의 검출을 위한 주파수 스펙트럼 표시 시스템 및 표시 방법 - Google Patents

주파수 도약신호의 검출을 위한 주파수 스펙트럼 표시 시스템 및 표시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주파수 도약신호 탐지 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주파수 도약신호 검출이 용이하도록 주파수 스펙트럼 표시를 제공하는 표시 시스템 및 표시 방법에 관한 것이다.

Description

주파수 도약신호의 검출을 위한 주파수 스펙트럼 표시 시스템 및 표시 방법{FREQUENCY SPECTRUM DISPLAY SYSTEM FOR DETECTING FREQUENCY HOPPING SIGNALS AND METHOD THEREOF}
본 발명은 주파수 도약신호 탐지 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주파수 도약신호 검출이 용이하도록 주파수 스펙트럼 표시를 제공하는 표시 시스템 및 표시 방법에 관한 것이다.
주파수 스펙트럼 표시 시스템은 신호의 주파수 스펙트럼을 디스플레이 장치에 표시해주는 시스템이다. 주파수 스펙트럼 표시 시스템의 일예로서 스펙트럼 분석기(Spectrum Analyzer)를 들 수 있다.
스펙트럼 분석기는 사용자로 하여금 분석 대상 주파수 대역에서 신호의 유무를 관찰 및/또는 판단할 수 있도록 입력단을 통하여 들어온 신호의 각 주파수 성분을 분석하여 주파수별로 신호의 크기에 대한 표시를 제공한다.
위와 같은 주파수 스펙트럼 표시 시스템은 전자전(Electronic Warfare) 장비를 비롯한 각종 신호 분석 장비에 탑재되어 수신된 신호를 분석하는데 다양하게 활용되고 있다.
한편, 주파수 스펙트럼 표시 시스템은 수신된 신호에 대하여 푸리에 변환(Fourier Transform) 등의 연산을 거쳐 주파수별로 스펙트럼을 도출하는 측정모듈과 도출된 스펙트럼을 가시적으로 표출하기 위한 표시모듈로 구분될 수 있다. 이 때, 측정모듈에서 도출된 스펙트럼을 모두 표시모듈에 표출하기 어려운 경우가 존재할 수 있다.
예컨대, 정보를 송수신하기 위한 채널의 용량에 한계가 있어 도출된 주파수 스펙트럼의 전체 정보를 표시모듈로 전송할 수 없는 상황을 상정할 수 있을 것이다. 위와 같은 경우에는 도출된 스펙트럼 중 샘플값을 추출하고, 추출된 샘플값만을 표시모듈에 전송하여 표시되도록 함으로써 채널용량을 충족하면서도 신호의 존재 유무를 분석하기 위한 소기의 목적을 달성할 수 있다.
상술한 바와 같이 주파수 스펙트럼 표시 시스템에서 샘플링 결과에 따른 스펙트럼을 표시할 때에는 표시되는 정보를 통하여 사용자가 신호의 존재 유무를 정확하게 판단할 수 있도록 샘플링하는 것이 관건이다.
이와 관련하여 일반적인 주파수 스펙트럼 표시 시스템에서는 임의로 결정된 시각의 순간 주파수 스펙트럼 값을 표시하였다. 이러한 일반적인 방식에 의할 경우, 주파수가 시간에 따라 변하지 않는 고정 주파수 신호, 또는 주파수의 변화폭이 작은 신호의 경우에는 임의의 시간의 순간 주파수 스펙트럼을 샘플링하여도 신호의 유무를 판단할 수 있다.
그러나, 주파수 도약신호와 같이 시간에 따라 주파수의 변화폭이 큰 신호의 경우에는 이러한 일반적인 방식에 의하면 신호의 존재 유무 및 신호의 도약 대역폭의 정확한 파악이 어렵다는 문제점이 있다.
참고로 주파수 도약신호는 신호의 반송파 주파수에 도약 주파수를 인가하여 매 홉별로 서로 다른 주파수를 사용하도록 하여 신호를 확산시킨 것이다.
이러한 주파수 도약신호는 주파수 도약(Frequency Hopping) 방식에 의하여 생성된 신호로서 저피탐(Low Probability of Intercept), 항재밍(Anti-Jamming) 성능이 요구되는 군용통신 분야 등에서 많이 활용되고 있다.
주파수 대역과 신호의 크기가 시간에 따라 가변적인 주파수 도약신호를 가정하면, 일반적인 방식과 같이 임의의 시각의 순간 주파수 스펙트럼을 표시하면 샘플링된 스펙트럼의 크기가 큰 경우에는 특정 주파수 대역에서의 신호의 존재를 용이하게 파악할 수 있다.
그러나, 반대로 샘플링된 스펙트럼의 크기가 작을 때에는 신호의 존재를 판단하기 어렵다. 따라서, 주파수 도약신호와 같이 넓은 대역폭에서 주파수가 변화되는 신호의 스펙트럼을 표시할 때에는 주파수 마다 신호의 양태를 정확하게 표현할 수 있도록 샘플값을 선정하는 것이 요구된다.
1. 한국등록특허번호 제10-1164902호 2. 일본공개특허번호 제2006-33318호 3. 미국등록특허번호 제8599901호
1. 권정아외, "다상 DFT 필터뱅크를 이용한 도약신호 검출에 관한 연구"한국정보통신학회논문지 제17권 제4호 (2013년 4월) pp.789-796
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 신호의 주파수 변화폭이 큰 주파수 도약신호의 존재 유무와 도약 대역폭의 판단이 용이하도록 주파수 스펙트럼을 표시하는 표시 시스템 및 표시 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 신호의 주파수 변화폭이 큰 주파수 도약신호의 존재 유무와 도약 대역폭의 판단이 용이하도록 주파수 스펙트럼을 표시하는 표시 시스템을 제공한다.
상기 주파수 스펙트럼 표시 시스템은,
수신신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하고 미리 설정된 개수에 따라 순차적으로 누적 처리하는 누적 처리부;
누적 처리된 순간 스펙트럼으로부터 대표 스펙트럼을 산출하는 대표 스펙트럼 산출부; 및
산출된 대표 스펙트럼을 디스플레이 공간상에 디스플레이하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 주파수 스펙트럼 표시 시스템은, 수신 신호의 통신 환경을 반영하고 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 미리 설정된 기준에 따라 샘플링을 수행하여 샘플링된 대표 스펙트럼을 상기 디스플레이부에 전송하는 샘플링부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 디스플레이 공간은 시간축과 주파수축으로 이루어지는 2차원 공간 또는 시간축, 주파수축 및 스펙트럼 크기 축으로 이루어지는 3차원 공간인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 미리 설정된 기준은 샘플링 주기 또는 샘플링 수인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 대표 스펙트럼을 산출하는 방식은, 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식, 스펙트럼의 크기에 대한 순위를 미리 결정해 두고 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 결정된 순위의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 2 대표 스펙트럼 산출 방식, 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼의 크기의 평균값을 크기로 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼을 산출하는 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식, 및 상술된 제 1 내지 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식을 복합적으로 이용하는 제 4 대표 스펙트럼 산출 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 통신 환경을 반영하는 기준은 노이즈 또는 신호 대 잡음비가 미리 설정된 값과 비교하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 수신신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하고 미리 설정된 개수에 따라 순차적으로 누적 처리하는 누적 처리 단계; 누적 처리된 순간 스펙트럼으로부터 대표 스펙트럼을 산출하는 대표 스펙트럼 산출 단계; 및 산출된 대표 스펙트럼을 디스플레이 공간상에 디스플레이하는 디스플레이 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법을 제공한다.
또한, 상기 주파수 스펙트럼 표시 방법은, 수신 신호의 통신 환경을 반영하고 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 미리 설정된 기준에 따라 샘플링을 수행하여 샘플링된 대표 스펙트럼을 디스플레이부에 전송하는 샘플링 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 주파수 도약신호의 존재 유무와 도약 대역폭을 용이하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 복수의 순간 스펙트럼을 누적 처리한 결과를 디스플레이 함으로써, 신호의 존재 유무와 주파수 변화양태를 용이하게 파악할 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 표시 시스템(100)의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼이 표시되는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 도 2에 도시된 순간 스펙트럼 산출 단계(S210)에 따라 신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 대표 스펙트럼 산출 단계(S220)에 따라 N개의 순간 스펙트럼을 누적 처리하여 대표 스펙트럼을 산출하는 과정을 보여주는 개념도이다.
도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 샘플링 수행 단계(S230)에 따라 대표 스펙트럼에 대하여 샘플링을 수행하는 과정을 보여주는 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 도약신호의 검출을 위한 주파수 스펙트럼 표시 시스템 및 표시방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 표시 시스템(100)의 블록도이다. 부연하면, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 표시 시스템(100)은 수신부(110)를 통하여 수신된 신호의 주파수 스펙트럼을 누적 처리하고, 이에 따른 결과를 가시적으로 표시하여 소정의 주파수에서의 신호 존재 유무, 및/또는 시간에 따른 주파수 대역의 변화를 용이하게 파악한다.
도 1을 계속 참조하면, 주파수 스펙트럼 표시 시스템(100)은 수신부(110), 신호 처리부(120) 및 디스플레이부(130) 등을 포함하여 구성되며, 신호 처리부(120)는 수신신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하고 이를 누적 처리하는 누적 처리부(121), 누적 처리된 순간 스펙트럼으로부터 대표 스펙트럼을 산출하는 대표 스펙트럼 산출부(122), 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 샘플링을 수행하는 샘플링부(123) 등을 포함하여 구성된다.
수신부(110)는 신호를 수신하기 위한 안테나(미도시), 수신된 신호를 증폭, 변환 등을 수행하는 고주파 수신 회로 등으로 구성된다.
누적 처리부(121)는 주파수별로 시간에 따라 분포되는 신호의 순간 스펙트럼을 기 설정된 개수 N에 따라 누적 처리한다. 이때, N은 1이상의 자연수로서 시간에 따른 순간 스펙트럼의 누적 처리 결과가 주파수별 순간 스펙트럼의 양상을 충실히 반영할 수 있도록 실험적으로 결정될 수 있다. 또한, 수신 신호의 순간 스펙트럼은 푸리에 변환(Fourier Transform) 등의 연산을 이용하여 도출될 수 있으며, 이러한 도출 방식은 널리 공지되어 있으므로 본 발명의 명확한 이해를 위해 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
대표 스펙트럼 산출부(122)는 누적된 N개의 순간 스펙트럼을 대표하는 대표 스펙트럼을 산출한다. 이러한 대표 스펙트럼을 산출하는 방식은 여러 가지가 있을 수 있다. 이중 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식은 N개의 순간 스펙트럼 중 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼으로 산출하는 방식이다.
제 2 대표 스펙트럼 산출 방식은 스펙트럼의 크기에 대한 순위를 미리 결정해 두고, N개의 순간 스펙트럼 중 결정된 순위의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 방식이다. 예컨대, 순간 스펙트럼 중 2번째로 큰 크기를 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼으로 산출할 수 있다.
제 3 대표 스펙트럼 산출 방식은 N개의 순간 스펙트럼의 크기의 평균값을 크기로 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼으로 산출하는 방식이다.
이외에도, 상술된 제 1 내지 제 3 산출 방식을 복합적으로 이용하는 제 4 산출방식에 의하여 대표 스펙트럼을 산출할 수 있다. 이때, 노이즈를 포함한 통신환경에 대응하여 상술된 산출방법 중 최적의 방법은 경우에 따라 달라질 수 있다.
따라서, 대표 스펙트럼 산출부(122)는 각 산출 방식에 따른 결과를 서로 비교해보고, 상대적으로 수신되는 신호의 특성을 충실히 반영하는 산출방식을 선택할 수 있다.
샘플링부(123)는 통신 채널의 용량 등을 비롯한 통신 환경을 고려하여 대표 스펙트럼 산출부(122)에서 산출된 대표 스펙트럼 데이터(또는, 대표 스펙트럼 데이터라 칭할 수 있음) 중 일부 대표 스펙트럼 데이터만을 디스플레이부(130)에 표시한다. 예를 들면, 통신 환경이 좋지 않은 상황에서는 대표 스펙트럼 데이터를 모두 디스플레이를 하는 경우, 버퍼링 등으로 인해 디스플레이가 되지 않을 수 있다. 따라서, 일부 대표 스펙트럼 데이터만을 샘플링하여 추출함으로써 디스플레이가 신속히 수행될 수 있다.
이를 위해, 샘플링부(123)는 미리 설정된 기준에 의하여 대표 스펙트럼 산출부(122)에서 산출된 대표 스펙트럼을 샘플링한다. 미리 설정된 기준이란, 채널 환경을 고려하여 정립된 샘플링에 대한 기준으로서, 예컨대, 샘플링 주기, 또는 샘플수 등이 될 수 있을 것이다.
디스플레이부(130)는 신호 처리부(120)를 통해 산출된 대표 스펙트럼 데이터(또는, 대표 스펙트럼 데이터라 칭할 수 있음)를 수신하여 시간축(t)과 주파수축(f)을 포함하는 디스플레이 공간상에서 디스플레이한다. 이때, 디스플레이 공간은 시간축과 주파수축으로 형성되는 2차원 공간일 수도 있으나, 스펙트럼의 크기를 나타내는 스펙트럼 크기축을 더 포함하는 3차원 공간이 될 수도 있다.
이와 같이, 디스플레이부(130)는 신호 처리부(120)에서 주파수별로 산출된 대표 스펙트럼을 시간에 따라 가시화함으로써 사용자로 하여금 소정의 주파수에서의 신호의 존재 유무 및/또는 신호의 도약 대역폭 등을 쉽게 파악할 수 있도록 한다.
디스플레이부(130)는 LED(Light Emitting Diode), OLED(Organic Light Emitting Diodes), CRT(Cathode Ray Tube), LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FPD(Flat Panel Display) 등이 될 수 있다. 또한, 디스플레이부(130)는 독립적인 장치가 되거나 신호 처리부(120)와 하나의 장치로서 탑재되어 연동될 수 있다.
서로 물리적으로 이격되는 등으로 인하여 유ㅇ무선 통신을 통해 대표 스펙트럼 산출부(122)에서 산출된 대표 스펙트럼 데이터를 디스플레이부(130)에 전송해야 하는 경우를 상정할 수 있다.
도 1에서는 이해의 편의를 위해 샘플링부(123)가 대표 스펙트럼 산출부(122)와 디스플레이부(130) 사이에 구성되는 것으로 도시하였으나, 샘플링부(123)는 통신 환경에 따라서는 구성되지 않을 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼이 표시되는 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 수신부(도 1의 110)를 통하여 신호가 수신되면, 푸리에 변환을 통하여 신호의 주파수 스펙트럼을 도출할 수 있다.
수신부(110)에서 신호를 지속적으로 수신하고 있다고 가정할 때, 수신신호는 주파수별로 시간축에 대한 순간 스펙트럼 형태로 처리된다(S210). 이를 개념적으로 보여주는 도면이 도 3에 도시된다. 도 3에 대하여는 후술하기로 한다.
순간 스펙트럼 형태로 처리후, 주파수별 순간 스펙트럼을 기 설정된 개수 N에 따라 누적 처리하여 N개의 순간 스펙트럼을 대표하는 대표 스펙트럼을 산출한다(S220).
한편, 대표 스펙트럼의 산출은 전술된 바와 같이, N개의 순간 스펙트럼 중 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식, 스펙트럼의 크기에 대한 순위를 미리 결정해 두고 N개의 순간 스펙트럼 중 결정된 순위의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 2 대표 스펙트럼 산출 방식, N개의 순간 스펙트럼의 크기의 평균값을 크기로 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼을 산출하는 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식, 또는 상술된 제 1 내지 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식을 복합적으로 이용하는 제 4 대표 스펙트럼 산출 방식에 의할 수 있다.
대표 스펙트럼이 산출되면, 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 미리 설정된 기준을 기초로 샘플링을 수행한다(S230). 샘플링은 주파수별 대표 스펙트럼에 대하여 각각 수행한다. 물론 이러한 샘플링 단계(S230)는 통신 환경에 따라 생략될 수 있다. 부연하면, 통신 환경이 좋지 않은 경우, 샘플링 단계(S230)가 진행되고, 통신 환경이 좋으면 샘플링 단계(S230)가 생략된다.
디스플레이부(도 1의 130)는 주파수별로 샘플링된 대표 스펙트럼(또는, 대표 스펙트럼 데이터라 칭할 수 있음) 또는 산출된 대표 스펙트럼을 수신하여 디스플레이한다(S240). 이때, 시간축과 주파수축을 포함하는 2차원 공간, 또는 3차원 공간상에 디스플레이될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 순간 스펙트럼 산출 단계(S210)에 따라 수신신호(310)의 주파수별 순간 스펙트럼(320)을 시간에 따라 산출하는 과정을 보여주는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 도 3의 (a)는 시간에 따라 주파수 f1->f2->f3로 도약하는 주파수 도약신호를 수신하는 경우를 시간축(t)과 주파수축(f)에서 도식적으로 나타낸 것이다. 참고로, 신호의 세기는 표식의 굵기로 표현하였다. 예컨대, 신호의 세기가 크면 표식을 두껍게 나타내고, 세기가 작으면 상대적으로 가늘게 나타내었다.
위와 같이 수신신호(310)가 시간에 따라 주파수 f1->f2->f3로 도약한다면, 각각의 주파수별(f1,f2,f3)로 시간에 따른 순간 스펙트럼으로 나타낼 수 있다. 도 3의 (b)는 주파수 f3에서의 신호의 순간 스펙트럼(320)을 시간축에 대하여 도식화한 것이다. 주파수 f1, f2의 경우에도 이와 같은 방법으로 나타낼 수 있다.
도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 대표 스펙트럼 산출 단계(S220)에 따라 N개의 순간 스펙트럼을 누적 처리하여 대표 스펙트럼을 산출하는 과정을 보여주는 개념도이다. 도 4의 경우 N이 3으로 설정된 경우를 가정하였다. 도 4를 참조하면, 도 4와 같이 표현되는 주파수 f3에서의 시간에 따른 순간 스펙트럼(420)을 3개씩 누적 처리하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
시간
Figure 112014061961596-pat00001
에서는 동일 주파수에서 이전 시점의 스펙트럼이 존재하지 않으므로,
Figure 112014061961596-pat00002
의 스펙트럼이 그대로 산출되고,
Figure 112014061961596-pat00003
에서는
Figure 112014061961596-pat00004
과
Figure 112014061961596-pat00005
의 2개의 스펙트럼이 누적 처리된다. 이때, 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼으로 산출하는 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식에 의하는 경우를 예로 들면,
Figure 112014061961596-pat00006
의 스펙트럼이 더 크므로
Figure 112014061961596-pat00007
의 스펙트럼이 대표 스펙트럼으로 산출된다.
Figure 112014061961596-pat00008
에서는
Figure 112014061961596-pat00009
,
Figure 112014061961596-pat00010
, 및
Figure 112014061961596-pat00011
의 3개의 스펙트럼이 누적 처리되어 이중 최대의 크기를 가지는
Figure 112014061961596-pat00012
의 스펙트럼이 대표 스펙트럼으로 산출된다.
Figure 112014061961596-pat00013
에서는
Figure 112014061961596-pat00014
,
Figure 112014061961596-pat00015
, 및
Figure 112014061961596-pat00016
의 3개의 스펙트럼이 누적 처리되어 최대 크기를 가지는
Figure 112014061961596-pat00017
의 스펙트럼이 대표 스펙트럼으로 산출된다. 위와 같은 과정을 수행하여 주파수 f3에서의 대표 스펙트럼이 산출된 결과를 도식화하면 도 5와 같다.
이처럼 시간에 따라 N개의 스펙트럼씩 순차적으로 누적 처리하는 과정을 반복 수행하여 각 주파수별(f1, f2, f3)로 대표 스펙트럼을 산출한다.
도 6 및 도 7은 도 2에 도시된 샘플링 수행 단계(S230)에 따라 대표 스펙트럼에 대하여 샘플링을 수행하는 과정을 보여주는 개념도이다. 도 6을 참조하면, 샘플링은 주파수별 대표 스펙트럼에 대하여 각각 수행한다. 도 7은 도 6과 같이 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 샘플링을 수행한 모습을 도식화한 것이다. 예컨대,
Figure 112014061961596-pat00018
의 대표 스펙트럼을 샘플링한다면, 도 7과 같이 나타낼 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 순간 스펙트럼을 누적 처리한 결과를 디스플레이함으로써, 신호의 존재 유무와 주파수 변화양태를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
즉, 단순히 순간 스펙트럼을 표시하는 방식에 의하면, 채널 용량의 한계 등으로 인하여 신호의 전체 주파수 스펙트럼을 전송하는 것이 불가한 경우, 임의의 시각에서의 순간 스펙트럼을 샘플링하여 전송하여야 한다.
이때, 샘플링 시점에서의 신호 세기가 매우 약할 때에는 샘플링된 스펙트럼을 기초로 신호의 존재 유무를 파악하기 힘들어진다. 예컨대, 도 3에서
Figure 112014061961596-pat00019
또는
Figure 112014061961596-pat00020
시점에 샘플링이 수행되면, 신호의 세기가 약하므로 사용자가 노이즈인지 또는 유의미한 신호인지 구분하기가 쉽지 않을 수 있다.
그러나, 본 발명의 일실시예에 따르면,
Figure 112014061961596-pat00021
또는
Figure 112014061961596-pat00022
와 같이 신호의 세기가 약한 시점에 샘플링을 수행하여도 복수의 스펙트럼을 누적 처리한 결과를 표시하게 되므로 순간적인 신호의 세기에 의존하지 않음과 동시에 신호의 양상을 충실히 반영할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 표시 시스템(도 1의 100)에 의하면, 주파수별로 스펙트럼을 누적 처리하므로 시간에 따른 주파수 대역의 변화를 용이하게 파악할 수 있다. 이를 통하여, 저피탐, 항재밍 성능이 요구되는 군용통신 분야를 비롯하여 주파수 도약신호가 활용되고 있는 다양한 분야에서 효과적으로 주파수 도약신호를 검출하기 위한 수단으로 활용 가치가 높음을 알 수 있다.
또한, 위에서 설명한 각 단계는 상황에 따라 적절히 추가, 변경, 생략되어 적용될 수 있다. 예컨대, 노이즈, 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio) 등의 수신신호의 통신 환경을 고려하고, 각각의 산출방법에 따른 결과를 비교하여 적절한 대표 스펙트럼의 산출방법을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 노이즈가 크거나, 신호 대 잡음비가 작으면 통신 환경이 좋지 않은 것으로 판단하여 샘플링 단계(S230)가 수행될 수 있다.
또한, 위에서는 샘플링 시점 이외의 시점에서도 스펙트럼의 누적 처리를 위한 연산을 수행하는 것으로 설명하였으나, 샘플링 여부와 샘플링 기준이 정립된 경우에는 샘플링 시점에서만 스펙트럼의 누적 처리를 위한 연산을 수행하도록 변경될 수도 있을 것이다.
예컨대, 위와 동일하게 도 4 및 도 5에서 N이 3이고
Figure 112014061961596-pat00023
에서 샘플링을 수행한다고 가정할 때,
Figure 112014061961596-pat00024
,
Figure 112014061961596-pat00025
, 및
Figure 112014061961596-pat00026
에서의 3개의 순간 스펙트럼의 누적 처리 연산만 수행할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 스펙트럼 표시 시스템(도 1의 100)은 각 구성이 모두 탑재된 하나의 장치로서 구현될 수도 있으나, 수신된 신호의 주파수 스펙트럼을 도출하고, 이를 누적 처리하는 누적 처리부(도 1의 121)와 주파수 스펙트럼을 표시하는 디스플레이부(도 1의 130)가 물리적으로 이격된 상태로 하나의 시스템을 이룰 수도 있음은 물론이다.
또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들의 조합으로서 구현될 수도 있음을 인식할 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호교환가능성을 명확히 나타내기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능의 관점에서 일반적으로 상술되었다.
그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현될지는, 전체 시스템에 부과된 설계 제약들 및 특정한 애플리케이션에 의존한다. 당업자는, 각각의 특정한 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 그 설명된 기능을 구현할 수도 있지만, 그러한 구현 결정이 본 발명의 예시적인 실시형태들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되지는 않아야 한다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들은, 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적회로 (ASIC), 필드 프로그래밍가능한 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능한 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 여기에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 그들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수도 있다.
범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안적으로, 그 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합, 예를 들어, DSP와 마이크로프로세서의 결합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로서 구현될 수도 있다.
여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 하드웨어에 직접, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로, 또는 이들의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은, 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그래밍가능한 ROM (EPROM), 전기적으로 소거 가능한 프로그래밍가능 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 그 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있게 한다.
대안적으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 프로세서 및 저장 매체는 ASIC에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기에 상주할 수도 있다. 대안적으로, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기 내의 별개의 컴포넌트들로서 상주할 수도 있다.
하나 이상의 예시적인 실시형태들에서, 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되면, 그 기능들은 컴퓨터-판독가능 매체 상의 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 송신될 수도 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는, 일 장소로부터 또 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전달을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체 및 컴퓨터 저장 매체 양자를 포함한다. 저장 매체는, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수도 있다. 제한이 아닌 예로서, 그러한 컴퓨터-판독가능 매체는, RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광디스크 저장부, 자성 디스크 저장부 또는 다른 자성 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다.
또한, 임의의 접속이 컴퓨터-판독가능 매체로서 적절히 명칭된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 쌍, 디지털 가입자 라인 (DSL), 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 사용하여 웹사이트, 서버, 또는 다른 원격 소스로부터 송신되면, 그 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 쌍, DSL, 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들은 매체의 정의 내에 포함된다. 여기에 사용된 바와 같이, 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크를 포함하며, 여기서, 디스크 (disk)들은 일반적으로 데이터를 자성적으로 재생하지만, 디스크 (disc) 는 레이저들을 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 또한, 상기의 조합들이 컴퓨터-판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.
개시된 예시적인 실시형태들의 이전 설명은 당업자가 본 발명을 수행 또는 이용할 수 있도록 제공된다. 이들 예시적인 실시형태들에 대한 다양한 변형들은 당업자에게는 용이하게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고도 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 설명된 실시형태들로 제한하려고 의도하는 것이 아니라, 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특성들에 부합하는 최광의 범위를 허여하려는 것이다.
100: 주파수 스펙트럼 표시 시스템
110: 수신부
120: 신호 처리부
121: 누적 처리부
122: 대표 스펙트럼 산출부
123: 샘플링부
130: 디스플레이부
310: 수신신호
320,420: 순간 스펙트럼

Claims (12)

  1. 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템에 있어서,
    수신신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하고 미리 설정된 개수에 따라 순차적으로 누적 처리하는 누적 처리부;
    누적 처리된 순간 스펙트럼으로부터 대표 스펙트럼을 산출하는 대표 스펙트럼 산출부;
    산출된 대표 스펙트럼을 디스플레이 공간상에 디스플레이하는 디스플레이부; 및
    수신 신호의 통신 환경을 반영하고 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 미리 설정된 기준에 따라 샘플링을 수행하여 샘플링된 대표 스펙트럼을 상기 디스플레이부에 전송하는 샘플링부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 공간은 시간축과 주파수축으로 이루어지는 2차원 공간 또는 시간축, 주파수축 및 스펙트럼 크기 축으로 이루어지는 3차원 공간인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준은 샘플링 주기 또는 샘플링 수인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 대표 스펙트럼을 산출하는 방식은,
    상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식, 스펙트럼의 크기에 대한 순위를 미리 결정해 두고 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 결정된 순위의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 2 대표 스펙트럼 산출 방식, 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼의 크기의 평균값을 크기로 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼을 산출하는 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식, 및 상술된 제 1 내지 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식을 복합적으로 이용하는 제 4 대표 스펙트럼 산출 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 환경을 반영하는 기준은 노이즈 또는 신호 대 잡음비가 미리 설정된 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 시스템.
  7. 신호의 주파수 스펙트럼을 표시하는 주파수 스펙트럼 표시 방법에 있어서,
    수신신호의 주파수별 순간 스펙트럼을 시간에 따라 산출하고 미리 설정된 개수에 따라 순차적으로 누적 처리하는 누적 처리 단계;
    누적 처리된 순간 스펙트럼으로부터 대표 스펙트럼을 산출하는 대표 스펙트럼 산출 단계;
    산출된 대표 스펙트럼을 디스플레이부의 디스플레이 공간상에 디스플레이하는 디스플레이 단계; 및
    수신 신호의 통신 환경을 반영하고 산출된 대표 스펙트럼에 대하여 미리 설정된 기준에 따라 샘플링을 수행하여 샘플링된 대표 스펙트럼을 상기 디스플레이부에 전송하는 샘플링 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 디스플레이 공간은 시간축과 주파수축으로 이루어지는 2차원 공간 또는 시간축, 주파수축 및 스펙트럼 크기 축으로 이루어지는 3차원 공간인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 기준은 샘플링 주기 또는 샘플링 수인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 대표 스펙트럼을 산출하는 방식은,
    상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 최대의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 1 대표 스펙트럼 산출 방식, 스펙트럼의 크기에 대한 순위를 미리 결정해 두고 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼 중 결정된 순위의 크기를 가지는 스펙트럼을 산출하는 제 2 대표 스펙트럼 산출 방식, 상기 기 설정된 개수의 순간 스펙트럼의 크기의 평균값을 크기로 가지는 스펙트럼을 대표 스펙트럼을 산출하는 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식, 및 상술된 제 1 내지 제 3 대표 스펙트럼 산출 방식을 복합적으로 이용하는 제 4 대표 스펙트럼 산출 방식 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 통신 환경을 반영하는 기준은 노이즈 또는 신호 대 잡음비가 미리 설정된 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 주파수 스펙트럼 표시 방법.
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