KR101772475B1 - 광대역 ｒｆ 신호 디지털 저장 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치는 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수신 변환부, 데이터 수신 변환부에서 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수 개의 패킷을 생성하는 패킷 생성부, 그리고 패킷 생성부에서 생성된 패킷을 저장하는 저장부를 포함한다. 소정 시간 간격으로 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임 스탬프를 발생시키는 동기 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.

Description

광대역 ＲＦ 신호 디지털 저장 장치 및 방법{WIDE BAND RF SIGNAL DIGITAL RECORDING APPARATUS AND METHOD}

본 발명은 RF 신호 디지털 저장 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광대역 RF 신호에서 변환된 디지털 데이터를 비트별로 일정 기간 모아서 병렬로 패킷화하여 저장하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치 및 방법에 관한 것이다.

군사용이나 의료용 등의 특정한 광대역 RF 신호는 다양한 고주파 수신 상태를 검사하여, 해당 분야의 유용한 자료로 활용할 수 있다.

이와 같이 광대역 RF 신호를 활용하기 위해서는 도 1에 예시한 것과 같이 RF 신호를 디지털화한 RF 데이터를 RF 데이터 저장장치에 저장하여야 할 필요가 있다.

광대역 RF 신호를 캡처하여 저장(또는 기록)하려면, 방대한 크기의 RF 데이터를 고속의 버스 기술을 통해서 대용량의 하드디스크에 저장하고, 필요할 때마다 일정하게 저장된 RF 데이터를 백업하여, 연구실 환경으로 옮겨온 다음 이를 재생하거나 스펙트럼을 분석하는 등의 과정을 거치게 된다. 또한 RF 데이터의 크기가 대단히 크고, 해당 RF 데이터의 속성이 어떠한지 실시간으로 특정하기가 곤란하기 때문에 일정 기간의 RF 데이터를 저장한 후 이를 재생하거나 스펙트럼 분석 등을 통해서 검사하는 과정이 필요하다.

도 1은 종래 RF 데이터 저장 장치의 구성을 간단하게 나타낸 블록도이다.

도 1을 참고하면 광대역 RF 신호를 수신하여 아날로그 디지털 변환기(A/D)(10)에서 디지털 데이터로 변환하여 패킷 생성부(20)에서 패킷으로 생성하여 기록 제어부(30)의 제어에 따라 저장부(40)에 저장되게 한다.

도 1에서와 같이 종래 RF 데이터 저장 장치를 이용하여 광대역 RF 신호를 수신하여 처리할 경우에 다음과 같은 문제가 있었다. 예컨대 아날로그 디지털 변화기(10)가 샘플링률이 1Gsps이고, 디지털 데이터가 10비트인 경우 1,000,000,000(샘플링률) X 10(비트) = 10 Gbit/sec 의 데이터가 발생한다. 발생하는 데이터량이 10 Gbit/sec이면 이를 전송 및 저장을 위해 이를 지원하는 하드웨어의 처리 성능은 10Gbit/sec 이상을 처리야 하지만 이는 물리적으로 구현하기 매우 어렵다. 즉 광대역 RF 신호의 RF 주파수와 대역폭의 크기가 커지는 경우 아날로그-디지털 변환기에서 발생하는 방대한 크기의 RF 데이터를 버스로 전송하기도 어렵고, 저장용 하드디스크의 기록속도도 이를 따라가기 어려운 점이 있었다.

이와 같이 광대역 RF 신호를 저장하는 것은 발생 데이터의 양이 매우 커서 저장장치의 기록속도와 데이터를 저장장치로 전송하는 버스의 속도가 이를 따라가지 못해서 기록이 어렵기 때문에 이를 효과적으로 처리하는 방법이 필요하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광대역 RF 신호에서 변환된 디지털 데이터를 비트별로 일정 기간 모아서 병렬로 패킷화하여 저장하고, 복원 시에도 RF 광대역 신호를 그대로 재현하게 할 수 있게 지원하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치는 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수신 변환부, 상기 데이터 수신 변환부에서 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수 개의 패킷을 생성하는 패킷 생성부, 그리고 상기 패킷 생성부에서 생성된 패킷을 저장하는 저장부를 포함한다.

상기 장치는, 소정 시간 간격으로 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임 스탬프를 발생시키는 동기 신호 발생부를 더 포함할 수 있다.

상기 패킷 생성부는, 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하여 동일 시점에 생성되는 복수 개의 패킷의 시간 동기를 맞추기 위해 상기 타임스탬프를 상기 복수 개의 패킷에 각각 포함시킬 수 있다.

상기 패킷 생성부는 상기 데이터 수신 변환부의 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수의 패킷 생성 모듈을 포함할 수 있다.

상기 복수의 패킷 생성 모듈은, 상기 데이터 수신 변환부에서 소정 비트의 디지털 데이터로 변환되어 각 데이터 비트 라인에서 출력되는 데이터를 병렬 처리할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법은, 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 단계, 상기 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수 개의 패킷을 생성하는 단계, 그리고 상기 생성된 패킷을 저장하는 단계를 포함한다.

상기 방법은, 소정 시간 간격으로 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임 스탬프를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, RF 광대역 신호를 수신하여 아날로그 디지털 변환기에서 변환된 대용량의 RF 디지털 데이터를 병렬 저장을 통해서 전송 속도와 기록 속도를 낮출 수 있으며, 이로써 값이 싸고 용량은 매우 크지만 저장속도가 느린 하드 디스크 등의 장비에도 광대역 RF 데이터를 저장할 수 있는 장점이 있다. 또한 RF 디지털 데이터를 병렬 저장하므로 연속 데이터 기록 시간을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 광대역의 RF 데이터를 기록함으로써 RF 신호의 분석 시 RF 데이터의 검색 주파수 범위를 넓게 하여 RF 신호의 분석 효율성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 RF 데이터 저장 장치의 구성을 간단하게 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 저장 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 데이터 비트 라인별로 생성되는 패킷의 포맷을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 저장 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 저장 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 저장 장치(100)는 데이터 수신 변환부(110), 패킷 생성부(120), 기록 제어부(130), 저장부(140) 및 동기 신호 발생부(150)를 포함할 수 있다.

데이터 수신 변환부(110)는 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다. 구체적으로 데이터 수신 변환부(110)는 안테나(도시하지 않음)를 통해 수신된 광대역 RF 신호를 더 낮은 주파수 대역의 RF 신호로(예컨대 IF 주파수 대역의 IF 신호로) 다운컨버팅하여 아날로그 디지털 변환을 수행할 수 있다. 이를 위해 데이터 수신 변환부(110)는 광대역 RF 신호를 N 비트의 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있다(여기서 N은 자연수로 실시예에 따라 달라질 수 있다).

패킷 생성부(120)는 데이터 수신 변환부(110)에서 디지털 데이터로 변환되어 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 각 데이터 비트 라인에 대응하는 패킷을 생성하는 기능을 수행한다. 패킷을 생성하는 주기는 실시예에 따라 적절하게 설정될 수 있다.

이를 위해 패킷 생성부(120)는 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)을 포함할 수 있다. 도 2에서와 같이 데이터 수신 변환부(110)에서 출력되는 디지털 데이터가 n 비트인 경우, n개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)이 데이터 수신 변환부(110)의 n 개의 데이터 비트 라인별로 출력되는 데이터를 병렬 처리하여 각각 패킷을 생성하게 할 수 있다. 구체적으로는 데이터 수신 변환부(110)에서 출력되는 디지털 데이터의 비트 중에서 LSB는 패킷 생성 모듈(120a)로 입력되고, MSB는 패킷 생성 모듈(120n)로 입력된다. 그리고 중간 위치의 비트들도 각각 대응하는 패킷 생성 모듈로 입력된다.

군사용이나 의료용 등의 특정한 광대역 RF 신호를 변환한 RF 디지털 데이터는 일반적인 A/V 데이터와 달리 데이터 스트림의 경계가 특정 프레임마다 구분되지 않고 시간의 흐름에 따라 연속적으로 입력될 뿐이다. 따라서 광대역 RF 신호를 변환한 RF 디지털 데이터 스트림 속에 포함된 데이터를 구분할 수 있는 구분자가 없으므로 패킷을 생성할 때 타임스탬프를 포함하여 저장한 후 다시 RF 신호로 재생할 때 타임스탬프를 이용하여 시간 동기를 맞추어 복원하는 것이 필요하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 각 데이터 비트 라인별로 생성되는 패킷의 포맷을 예시한 도면이다.

도 3을 참고하면, 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)은 타임스탬프를 동기 신호 필드에 포함되게 하고, 해당 데이터 비트 라인에서 일정 기간동안 출력된 데이터를 RF 디지털 데이터 필드에 포함시킨다. 그리고 필요한 경우 헤더와 트레일러에 필요한 정보를 포함시킬 수 있다. 실시예에 따라 도 3에서 예시한 포맷 이외의 다른 포맷으로 패킷이 생성될 수도 있다.

동기 신호 발생부(150)는 소정 시간 간격으로 타임스탬프를 발생시켜서, 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)에 제공하는 기능을 수행한다. 이를 위해 동기 신호 발생부(150)는 시간 경과에 따라 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임스탬프를 발생시키기 위한 타이머(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)은 각각 자신에 대응하는 데이터 비트 라인에서 출력되는 데이터를 소정 간격동안 모아서 하나의 패킷으로 생성한다. 그리고 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)은 패킷을 생성할 때 동일한 시점에 생성되는 패킷의 시간 동기를 맞추기 위해서 동기 신호 발생부(150)에서 제공되는 타임스탬프를 포함시킬 수 있다.

기록 제어부(130)는 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)에서 생성되는 패킷을 저장부(140)에 기록하여 저장되게 하는 기능을 수행한다. 구체적으로 기록 제어부(130)는 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)에 대해 각각 대응하는 복수 개의 기록 제어 모듈(130a, 130b, 130c, … 130n)을 포함할 수 있다. 복수 개의 기록 제어 모듈(130a, 130b, 130c, … 130n)은 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)에서 각각 생성되는 패킷을 대응하는 복수 개의 저장 모듈(140a, 140b, 140c, … 140n)에 각각 병렬로 기록하여 저장되게 한다.

저장부(150)는 패킷 생성부(120)에서 생성되는 패킷을 기록 제어부(130)의 제어에 따라 저장하는 기능을 수행한다. 병렬 처리를 위해서 저장부(150)는 데이터 비트 라인별로 대응하는 복수 개의 저장 모듈(140a, 140b, 140c, … 140n)을 포함하도록 구현하는 것이 바람직하다. 그리고 저장부(140)는 하드디스크, 반도체 메모리, SSD(Solid State Drive) 등으로 구현하거나 그 조합으로 구현할 수 있으며, 내장형이나 외장형, 네트워크나 클라우드 방식 중 어느 것이라도 무방하다. 한편 저장 모듈(140a, 140b, 140c, … 140n)의 데이터 기록 속도가 충분하지 않은 경우에는 이를 보상하기 위해 더 빠른 속도의 메모리(RAM)을 추가로 구비하여 패킷 데이터를 버퍼링 한 후 저장 모듈(140a, 140b, 140c, … 140n)에 기록되게 구현하는 것도 가능하다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 RF 신호 저장 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

도 4를 참고하면, 먼저 데이터 수신 변환부(110)는 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하여 출력한다(S210). 단계(S210)에서 데이터 수신 변환부(110)는 안테나(도시하지 않음)를 통해 수신된 광대역 RF 신호를 더 낮은 주파수 대역의 RF 신호로(예컨대 IF 주파수 대역의 IF 신호로) 다운컨버팅하여 아날로그 디지털 변환을 수행할 수 있다.

다음으로 패킷 생성부(120)는 데이터 수신 변환부(110)에서 디지털 데이터로 변환되어 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 각 데이터 비트 라인에 대응하는 패킷을 생성할 수 있다(S230). 데이터 수신 변환부(110)에서 출력되는 디지털 데이터가 n 비트인 경우, n 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)이 데이터 수신 변환부(110)의 n 개의 데이터 비트 라인별로 출력되는 데이터를 병렬 처리하여 각각 패킷을 생성하게 할 수 있다.

단계(S230)에서 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)은 동기 신호 발생부(150)에서 소정 시간 간격으로 발생하는 타임스탬프를 제공받아 패킷에 포함시킬 수 있다.

다음으로 기록 제어부(140)는 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n)에서 생성되는 패킷을 저장부(150)에 기록하여 저장되게 한다(S250). 구체적으로 복수 개의 기록 제어 모듈(130a, 130b, 130c, … 130n)은 복수 개의 패킷 생성 모듈()에서 각각 생성되는 패킷을 대응하는 복수 개의 저장 모듈(140a, 140b, 130c, … 140n)에 각각 병렬로 기록하여 저장되게 한다.

이와 같이 데이터 수신 변환부(110)에서 광대역 RF 신호가 변환되어 출력되는 디지털 데이터의 비트 수에 대응하여 복수 개의 패킷 생성 모듈(120a, 120b, 120c, … 120n), 복수 개의 기록 제어 모듈(130a, 130b, 130c, … 130n) 및 복수 개의 저장 모듈(140a, 140b, 130c, … 140n)을 구비함으로써 대용량의 광대역 RF 신호를 변환한 RF 디지털 데이터를 병렬 처리하여 시스템 부하를 대폭 감소시킬 수 있으며, 저사양의 장치를 이용하는 것이 가능해진다.

예컨대 아날로그 디지털 변화기의 샘플링률이 1Gsps이고 광대역 RF 신호에서 변환된 디지털 데이터가 10비트인 경우 1,000,000,000(샘플링률) X 10(비트) = 10 Gbit/sec의 데이터가 발생한다. 종래 방식에 의하면 10 Gbit/sec 데이터량을 전송 및 저장하기 위한 처리 성능이 지원되는 하드웨어가 필요하였으나, 본 발명과 같이 10개의 데이터 비트 라인별로 패킷화하여 병렬 처리하게 되면 데이터 비트 라인별 발생 데이터는 평균적으로 1Gbit/sec로 낮아지게 되어 데이터 전송 속도와 처리 속도를 크게 낮출 수 있다. 즉 N 개의 디지털 비트를 각각 비트별로 병렬로 처리하게 됨으로써, 각 데이터 비트 라인별 장치는 종래보다 데이터 처리 규모가 1/N로 감소되므로 해당 장치의 전송속도 및 기록속도 사양이 낮아도 이를 처리할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 매체를 포함한다. 이 매체는 앞서 설명한 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 이 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이러한 매체의 예에는 하드디스크, 플로피디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 자기-광 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 구성된 하드웨어 장치 등이 있다. 또는 이러한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 광대역 RF 신호 저장 장치
110: 데이터 수신 변환부
120: 패킷 생성부
130: 기록 제어부
140: 저장부
150: 동기 신호 발생부

Claims (9)

1. 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하는 데이터 수신 변환부,
   상기 데이터 수신 변환부에서 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수 개의 패킷을 생성하는 패킷 생성부, 그리고
   상기 패킷 생성부에서 생성된 패킷을 저장하는 저장부
   를 포함하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치.
2. 제 1 항에서,
   소정 시간 간격으로 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임 스탬프를 발생시키는 동기 신호 발생부를 더 포함하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치.
3. 제 2 항에서,
   상기 패킷 생성부는,
   상기 각 데이터 비트 라인에 대응하여 동일 시점에 생성되는 복수 개의 패킷의 시간 동기를 맞추기 위해 상기 타임스탬프를 상기 복수 개의 패킷에 각각 포함시키는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치.
4. 제 1 항에서,
   상기 패킷 생성부는,
   상기 데이터 수신 변환부의 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수의 패킷 생성 모듈을 포함하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치.
5. 제 4 항에서,
   상기 복수의 패킷 생성 모듈은,
   상기 데이터 수신 변환부에서 소정 비트의 디지털 데이터로 변환되어 각 데이터 비트 라인에서 출력되는 데이터를 병렬 처리하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 장치.
6. 광대역 RF 신호를 입력받아 소정 비트의 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 단계,
   상기 출력되는 디지털 데이터를 각 데이터 비트 라인별로 모아서 소정의 주기마다 상기 각 데이터 비트 라인에 대응하는 복수 개의 패킷을 생성하는 단계, 그리고
   상기 생성된 패킷을 저장하는 단계
   를 포함하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법.
7. 제 6 항에서,
   소정 시간 간격으로 일정하게 증가하는 값을 가지는 타임 스탬프를 발생시키는 단계
   를 더 포함하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법.
8. 제 7 항에서,
   상기 각 데이터 비트 라인에 대응하여 동일 시점에 생성되는 복수 개의 패킷의 시간 동기를 맞추기 위해 상기 타임스탬프를 상기 복수 개의 패킷에 각각 포함시키는 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법.
9. 제 6 항에서,
   소정 비트의 디지털 데이터로 변환되어 각 데이터 비트 라인에서 출력되는 데이터를 병렬 처리하는 광대역 RF 신호 디지털 저장 방법.

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