KR101794760B1

KR101794760B1 - 확산 부호 생성 장치 및 그 확산 부호 생성 방법

Info

Publication number: KR101794760B1
Application number: KR1020150188938A
Authority: KR
Inventors: 이장용; 송홍엽; 박기현; 송민규
Original assignee: 국방과학연구소
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2017-11-07
Also published as: KR20170078428A

Abstract

본 발명에 따른 확산 부호 생성 장치는, 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용할 확산 부호를 선택하는 부호 선택 수열 생성기; 및 상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성하는 지연 제어 수열 생성기를 포함함에 따라, 부호 도약 부호 분할 다중 접속 통신에서 각 가입자가 사용하는 확산 부호를 생성할 수 있다.

Description

확산 부호 생성 장치 및 그 확산 부호 생성 방법{AN APPARATUS FOR GENERATING A SPREADING CODE AND A METHOD THERFOR}

본 발명은 확산 부호 생성 장치 및 그 확산 부호 생성 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 부호 도약 부호 분할 다중 접속 통신 시스템의 저피탐(LPI: Low Probability of Intercept) 확산 부호 생성 장치 및 확산 부호 생성 장치에 관한 것이다.

직접 확산 방식(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)는 사용된 확산 부호(Spreading Code)를 모르는 이용자는 복호가 불가능하다는 특성과 방해신호(Jamming Signal)에 강인한 특성 때문에 신호의 피탐지율이 높아야 하는 특수한 통신시스템에서 주로 사용된다. 주기적 복소 상관(periodic complex correaltion)이 낮은 서로 다른 부호를 이용하여 직접 확산 방식의 통신을 수행할 경우, 간섭이 매우 낮다는 장점을 이용하여 다중접속 시스템을 구성한 부호 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA)이 제안되었다. 부호 분할 다중 접속은 CDMA1, CDMA2000, WCDMA 등의 이동 통신 시스템에서 다중 접속 방식으로 채택 되었을 뿐만 아니라, 미국의 GPS, 유럽의 Galileo 등의 위성항법 시스템도 이를 채택하여 현재도 사용하고 있다.

직접 확산 방식이 제안된 초기에는, 길이 N인 하나의 의사잡음수열(Pseudo-Random Sequence, PRS)을 확산부호로 선택하고, 송신자와 수신자가 이를 공유하여 반복적으로 직접 확산 방식에 사용하였다. 하지만, 단일 수열이 장시간 노출되는 특성을 이용하여 사용된 수열을 찾는 여러 기법들이 제안됨에 따라, 신호의 피탐지율 향상을 위해 도 1과 같이 짧은 간격으로 확산 부호를 변경하는 부호 도약 부호 분할 다중 접속 기법(Code Hopping CDMA, CH-CDMA)이 제안되었다. 이러한 진 CH-CDMA 기법은, 길이 N인 랜덤부호를 확산부호로 사용하는데, 블록 암호(Block Cypher)의 암호문을 랜덤확산부호로 사용하거나, 스트림 암호를 기존의 확산부호에 모듈러- 합연산을 수행하여 랜덤확산부호로 사용한다.

안전성이 보장된 암호화 기법을 이용한 랜덤부호 생성은 이전에 사용된 확산부호를 알고 있어도, 다음에 사용될 확산부호를 예측하는 것이 불가능하다는 장점이 있지만, 랜덤부호의 특성상 서로 다른 암호화 키로 생성된 확산부호의 수열이 어떤 시간에 같은 확산부호 또는 상관 값이 통신을 방해할 수 있을 만큼 매우 높은 확산부호를 갖는 부호 충돌 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이 가입자 A와 B가 어떤 시간 슬롯에서 같은 부호를 사용할 수 있다.

또한, 암호화 기법을 이용한 랜덤부호 생성은 어떤 비트열을 암호화하여 얻어진 결과를 확산수열로 사용한다. 따라서, 선형 피드백 시프트 레지스터 등을 이용하여 확산수열을 생성하는 기존의 확산부호 생성법과 비교했을 때, 상대적으로 구현이 복잡하며 생성 속도가 느리다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 부호 도약 부호 분할 다중 접속 통신 시스템의 저피탐(LPI: Low Probability of Intercept) 확산 부호 생성 방법을 제공하고자 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 확산 부호 생성 장치는, 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용할 확산 부호를 선택하는 부호 선택 수열 생성기; 및 상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성하는 지연 제어 수열 생성기를 포함함에 따라, 부호 도약 부호 분할 다중 접속 통신에서 각 가입자가 사용하는 확산 부호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성하는 부호 생성기를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 부호 선택 수열 생성기는, 상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여 상기 데이터 심볼을 랜덤화하는 의사 난수 생성기; 및 상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 지연 신호에 대한 간섭에 강인한 신호를 생성하기 위해 복수의 데이터 심볼에 대하여 도약 수열을 생성하는 도약 수열 생성기를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 도약 수열 생성기는 주파수 도약 수열 생성기일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 부호 선택 수열 생성기는 피드백 연결정보와 초기값을 상기 선형 피드백 시프트 레지스터로 출력하고, 상기 부호 생성기가 상기 피드백 연결정보와 초기값을 입력으로 하여 상기 부호를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 부호 생성기에서 생성된 상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트하고, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성하는 지연 생성기를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 확산 부호 생성 방법은, 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용할 확산 부호를 선택하는 확산 부호 선택 과정; 및 상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성하는 지연 제어 수열 생성 과정을 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성하는 부호 생성 과정; 및 상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트하고, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성하는 확산 부호 생성과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명은 낮은 피탐율을 갖는 부호 도약 부호 분할 다중 통신 기법에서 부호 도약 패턴 생성기의 출력을 이용해 미리 정의된 확산 부호 군에서 부호를 선택하여 사용함으로써, 부호 도약 부호 분할 다중 접속 통신에서 각 가입자가 사용하는 확산 부호를 생성한다. 특히, 미리 정의된 주기적 복소 상관 특성이 좋은 부호군을 이용하여 부호 도약을 수행함으로써, 부호 도약의 예측을 어렵게 함과 동시에 어떤 시간에 서로 다른 가입자가 같은 확산부호 또는 상관 값이 통신을 방해할 수 있을 만큼 매우 높은 확산부호를 갖는 부호 충돌 문제를 방지할 수 있다. 또한, 각 사용자에 할당되는 부호를 부호 선택 수열 생성기를 통해 서로 다르게 할당함과 동시에 순환 천이를 통해 지연 제어를 함으로써 서로 다른 가입자들이 같은 시간에 동일한 지연을 갖는 같은 확산부호를 사용하는 확률을 줄인다.

선형 피드백 시프트 레지스터로 구성된 의사난수 생성기와 도약 수열 생성기를 사용하여 부호 선택 인덱스를 생성한다면, 생성에 소요되는 시간을 단축시킬 뿐만 아니라 의사난수 생성기의 구현이 간편하며 확산부호 생성기의 경량화를 얻을 수 있다는 장점이 있다.

부호 선택 수열 생성기의 출력을 도약 수열 생성기를 이용해 생성하는 경우, 기존에 알려진 주파수 도약 수열 생성기를 이용하여 확산 부호의 충돌을 제어할 수 있다. 이를 부호 도약 부호 분할 다중 접속에 적용할 경우, 매 데이터 심볼 전송 시에 사용하는 확산 부호를 다시 선택한다는 장점을 유지하면서, 서로 다중접속 신호간의 부호 충돌을 방지할 수 있다. 도약 수열 생성기 역시 선형 피드백 시프트 레지스터로 구성된 의사난수 생성기의 장점인 경량화와 구현의 간편함을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 모노펄스 안테나의 표적 신호 수신 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 확산 부호 생성 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 부호 선택 수열 생성기의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 선형 피드백 시프트 레지스터를 구비하는 부호 생성기를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른, 확산 부호 생성 방법의 흐름도를 도시한다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

본 발명은 확산 부호 생성 장치 및 그 확산 부호 생성 방법을 제안한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 발명에서 이야기하는 확산부호 군은 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들을 의미한다. 이러한 수열 군의 예로, 골드 수열 군(Golld sequence family), 카자미 수열 군(Kasami sequence family), 자도프-추 수열 군(Zadoff-Chu sequence family) 등이 있으나, 이에 국한하지는 않는다. 이들은 기존의 채널 구분용 직교 부호로 사용되는 직교신호와는 다르다는 것을 유의해야 한다.

이하, 본 발명에 따른 확산 부호 생성 장치 및 그 확산 부호 생성 방법을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 확산 부호 생성 장치의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 확산 부호 생성 장치(100)는 부호 도약 패턴 생성기(110)를 포함한다. 상기 부호 도약 패턴 생성기(110)는 부호 선택 수열 생성기(120) 및 지연 제어 수열 생성기(130)를 포함한다. 또한, 상기 확산 부호 생성 장치(100)는 부호 생성기(140) 및 지연 생성기(150)를 더 포함할 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 상기 부호 선택 수열 생성기의 상세한 구성을 도시하는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 부호 선택 수열 생성기(120)는 의사 난수 생성기(121) 및 도약 수열 생성기(122)를 포함한다. 또한, 상기 부호 선택 수열 생성기(120)는 Mux(123) 및 메모리(124)를 더 포함할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 선형 피드백 시프트 레지스터를 구비하는 부호 생성기를 도시한다.

한편, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 상기 확산 부호 생성 장치(100)의 각 구성부에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 부호 도약 패턴 생성기(110)는 부호 도약 패턴 생성키를 입력받아, 상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여 확산 부호를 선택하고 지연 제어 수열을 생성한다.

즉, 상기 부호 선택 수열 생성기(120)는 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용할 확산 부호를 선택한다.

이와 관련하여, 상기 의사 난수 생성기(121)는 상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여 상기 데이터 심볼을 랜덤화한다.

상기 도약 수열 생성기(122)는 상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 지연 신호에 대한 간섭에 강인한 신호를 생성하기 위해 복수의 데이터 심볼에 대하여 도약 수열을 생성한다. 이때, 상기 도약 수열 생성기(122)는 주파수 도약 수열 생성기(frequency-hopping sequence generator)인 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 Mux(123)는 상기 부호 도약 패턴 생성키, 상기 확산 부호 및 상기 도약 수열에 기반하여, 상기 부호 생성기(140)의 피드백 연결 정보 및 초기값을 생성한다.

상기 메모리(124)는 상기 피드백 연결 정보 및 초기값과 이와 관련된 정보를 저장한다.

한편, 상기 지연 제어 수열 생성기(130)는 상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성한다.

상기 부호 생성기(140)는 상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성한다. 이때, 상기 부호 선택 수열 생성기(120)는 피드백 연결정보와 초기값을 선형 피드백 시프트 레지스터로 출력하고, 상기 부호 생성기(140)가 상기 피드백 연결정보와 초기값을 입력으로 하여 상기 부호를 생성한다.

상기 지연 생성기(150)는 상기 부호 생성기에서 생성된 상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트한다. 또한, 상기 지연 생성기(150)는, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성한다.

이와 관련하여, 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 지연 제어 수열 생성기(130)는 부호 도약 패턴 생성키를 입력받아, 부호의 지연을 생성하기 위해 0부터 (L-1) 사이의 값을 출력한다. 또한, 상기 지연 생성기(150)는 부호 생성기의 출력을 지연 제어 수열 생성기의 출력만큼 순환 천이(cyclic-shift)하여 하나의 데이터 심볼 전송을 위한 확산부호를 생성하고, 상기 확산부호를 출력한다.

한편, 전술된 확산 부호 생성 장치와 관련된 내용은 확산 부호 생성 방법에 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 관련하여, 도 5는 본 발명에 따른, 확산 부호 생성 방법의 흐름도를 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 확산 부호 생성 방법은 확산 부호 선택 과정(S510), 지연 제어 수열 생성 과정(S520), 부호 생성 과정(S530) 및 확산 부호 생성과정(S540)을 포함한다.

상기 확산 부호 선택 과정(S510)은 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용할 확산 부호를 선택한다.

상기 지연 제어 수열 생성 과정(S520)은 상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성한다.

상기 부호 생성 과정(S530)은 상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성한다.

상기 확산 부호 생성과정(S540)은 상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트하고, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성한다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능 뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.

100: 확산 부호 생성 장치
110: 부호 도약 패턴 생성기 120: 부호 선택 수열 생성기
130: 지연 제어 수열 생성기 140: 부호 생성기
150: 지연 생성기

Claims

확산 부호 생성 장치에 있어서,
부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용하기 위해 각 사용자에게 할당되는 확산 부호를 선택하는 부호 선택 수열 생성기; 및
상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성하는 지연 제어 수열 생성기; 및
상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성하는 부호 생성기를 포함하고,
상기 부호 선택 수열 생성기는 상기 부호 생성기의 피드백 연결정보와 초기값을 상기 선형 피드백 시프트 레지스터로 출력하고,
상기 부호 생성기가 상기 피드백 연결정보와 초기값을 입력으로 하여 상기 부호를 생성하고,
상기 부호 생성기에서 생성된 상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트하고, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성하는 지연 생성기를 더 포함하고,
상기 생성된 확산 부호를 이용하여 상기 각 사용자마다 서로 다른 부호와 서로 다른 지연 제어를 수행하는, 확산 부호 생성 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 부호 선택 수열 생성기는,
상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여 상기 데이터 심볼을 랜덤화하는 의사 난수 생성기; 및
상기 부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 지연 신호에 대한 간섭에 강인한 신호를 생성하기 위해 복수의 데이터 심볼에 대하여 도약 수열을 생성하는 도약 수열 생성기를 포함하는, 확산 부호 생성 장치.
제3항에 있어서,
상기 도약 수열 생성기는 주파수 도약 수열 생성기인 것을 특징으로 하는, 확산 부호 생성 장치.
삭제
삭제
확산 부호 생성 방법에 있어서,
부호 도약 패턴 생성키에 기반하여, 미리 정의된 확산 부호군에서 데이터 심볼 전송을 위해 사용하기 위해 각 사용자에게 할당되는 확산 부호를 선택하는 확산 부호 선택 과정 ― 부호 선택 수열 생성기가 부호 생성기의 피드백 연결정보와 초기값을 선형 피드백 시프트 레지스터로 출력 ―; 및
상기 확산 부호를 순환 천이(cyclic shift)하여 지연 제어 수열을 생성하는 지연 제어 수열 생성 과정;
상기 확산 부호군을 선형 피드백 시프트 레지스터를 이용하여 생성할 수 있는 일정한 주기를 갖는 비직교 수열 군들로 구성되는 부호를 생성하는 부호 생성 과정 ― 상기 부호 생성기가 상기 피드백 연결정보와 초기값을 입력으로 하여 상기 부호를 생성 ―; 및
상기 비직교 수열군을 미리 정의된 지연 제어 수열을 이용하여 순환 천이 값을 업데이트하고, 상기 업데이트된 순환 천이 값을 이용하여 상기 부호에 대한 확산 부호를 생성하는 확산 부호 생성과정을 포함하고,
상기 생성된 확산 부호를 이용하여 상기 각 사용자마다 서로 다른 부호와 서로 다른 지연 제어를 수행하는, 확산 부호 생성 방법.
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