KR101921097B1 - 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법 - Google Patents

이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101921097B1
KR101921097B1 KR1020170148405A KR20170148405A KR101921097B1 KR 101921097 B1 KR101921097 B1 KR 101921097B1 KR 1020170148405 A KR1020170148405 A KR 1020170148405A KR 20170148405 A KR20170148405 A KR 20170148405A KR 101921097 B1 KR101921097 B1 KR 101921097B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
unit
prbs
channel
channel signal
Prior art date
Application number
KR1020170148405A
Other languages
English (en)
Inventor
박준식
심홍석
임상훈
박슬기
김동환
Original Assignee
한화시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화시스템 주식회사 filed Critical 한화시스템 주식회사
Priority to KR1020170148405A priority Critical patent/KR101921097B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101921097B1 publication Critical patent/KR101921097B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03—Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03828—Arrangements for spectral shaping; Arrangements for providing signals with specified spectral properties
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/14—Channel dividing arrangements, i.e. in which a single bit stream is divided between several baseband channels and reassembled at the receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법이 개시된다. 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계; 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계를 구성한다. 상술한 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법에 의하면, PRBS를 이용하여 주파수 대역을 확산하여 기존 나이퀴스트(Nyquist) 이론 대비 수십배의 대역폭을 갖는 광대역 신호를 동시에 수신하여 처리할 수 있는 효과가 있다. 특히, 레이더 시스템에서 물체의 고유 특성을 파악하는 데 유리하며, 인지 무선 통신에서도 잉여 주파수 대역을 탐색하는 기능에 적용할 수 있는 효과가 있다.

Description

이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법{WIDE-BAND DIGITAL RECEIVING METHOD USING DOUBLE COMPRESSIVE SENSING}
본 발명은 광대역 디지털 수신 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 수신 신호를 이중 압축 센싱
도 1은 종래 기술에 따른 슈퍼헤테로다인 방식의 광대역 디지털 수신 장치의 블록 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 광대역 신호의 주파수 스펙트럼이다.
먼저 도 1에 따르면, 슈퍼헤테로다인 수신기는 광대역 신호를 수신하여 주파수별로 분할하여 신호를 처리하도록 구성된다. 그러나, 기존의 광대역 수신기는 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 이론에 의한 수신 대역폭에 한계가 있으며, 각 주파수 대역을 분할하여 처리하기 위해 국부발진기, 필터 등으로 구성되는 다채널 필터 뱅크로 인하여 그 크기와 무게가 증가하고 소모 전력도 상당히 많이 소모되는 문제점이 있다.
슈퍼헤테로다인 수신기에서는 각 주파수 대역을 분할하여 처리하기 때문에 수신 주파수 대역이 넓을수록 더 많은 부품들이 요구된다.
또한, 아날로그-디지털 컨버터의 처리 대역폭에 대한 한계로 인하여 탐지 대역 이외의 신호를 수집을 할 수 없다.
도 2의 (A)는 스위치 제어에 의한 특정 수신 대역 탐색 방식을 나타내는 그래프이며, 이러한 경우 특정 탐색 대역 이외의 신호는 수신이 불가함을 알 수 있다. 도 2의 (B)는 IFM 수신기를 적용한 것을 나타내며 동시 신호의 수집이 불가함을 나타내고 있다.
10-1369202
본 발명의 목적은 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법은, 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계; 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하고, 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하고, 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계는, 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS를 이용하여 다중 채널 신호를 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법은, 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계; 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계는, 서로 다른 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계는, 저잡음 증폭부가 안테나를 통해 수신되는 광대역의 다중 채널 신호를 저잡음 증폭하는 단계; 전력 분배기가 상기 저잡음 증폭부에서 저잡음 증폭된 다중 채널 신호를 분배하는 단계; 제1 PRBS 압축부가 상기 전력 분배기에서 분배된 다중 채널 신호를 제1 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하는 단계; 제2 PRBS 압축부가 상기 제1 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호를 제2 PRBS를 이용하여 압축하는 단계; 저대역 필터가 상기 제2 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호에서 불요 신호를 제거하는 단계; 손실 보상 증폭부가 상기 저대역 필터에서 불요 신호가 제거된 다중 채널 신호를 경로/변환 손실을 보상하기 위해 증폭하는 단계; 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)가 상기 손실 보상 증폭부에서 증폭된 다중 채널 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신부에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계는, 데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계; 스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계; 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계; 파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계; 운용자 인터페이스부가 상기 파라미터 추출부에서 추출된 파라미터를 출력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계는, 실제 물리 채널의 수를 줄이기 위해 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장하여 가상의 채널을 생성하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계는, 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호를 스펙트럼 슬라이스 단위로 분할하고 스펙트럼 슬라이스 단위로 신호 전력을 검출하여 신호 존재 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계는, 상기 제1 PRBS 및 상기 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계는, 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 펄스폭(pulse width), 펄스 도착 시간, 펄스 주기, 주파수, 크기, 변조 특성을 추출하여 PDW(pulse description word)를 생성하도록 구성될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법은, 저잡음 증폭부가 안테나를 통해 수신되는 광대역의 다중 채널 신호를 저잡음 증폭하는 단계; 전력 분배기가 상기 저잡음 증폭부에서 저잡음 증폭된 다중 채널 신호를 분배하는 단계; 제1 PRBS 압축부가 상기 전력 분배기에서 분배된 다중 채널 신호를 제1 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하는 단계; 제2 PRBS 압축부가 상기 제1 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호를 제2 PRBS를 이용하여 압축하는 단계; 저대역 필터가 상기 제2 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호에서 불요 신호를 제거하는 단계; 손실 보상 증폭부가 상기 저대역 필터에서 불요 신호가 제거된 다중 채널 신호를 경로/변환 손실을 보상하기 위해 증폭하는 단계; 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)가 상기 손실 보상 증폭부에서 증폭된 다중 채널 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계; 데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계; 스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계; 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계; 파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계; 운용자 인터페이스부가 상기 파라미터 추출부에서 추출된 파라미터를 출력하는 단계를 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계는, 실제 물리 채널의 수를 줄이기 위해 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장하여 가상의 채널을 생성하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계는, 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호를 스펙트럼 슬라이스 단위로 분할하고 스펙트럼 슬라이스 단위로 신호 전력을 검출하여 신호 존재 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계는, 상기 제1 PRBS 및 상기 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계는, 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 펄스폭(pulse width), 펄스 도착 시간, 펄스 주기, 주파수, 크기, 변조 특성을 추출하여 PDW(pulse description word)를 생성하도록 구성될 수 있다.
상술한 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법에 의하면, PRBS를 이용하여 주파수 대역을 확산하여 기존 나이퀴스트(Nyquist) 이론 대비 수십배의 대역폭을 갖는 광대역 신호를 동시에 수신하여 처리할 수 있는 효과가 있다.
특히, 레이더 시스템에서 물체의 고유 특성을 파악하는 데 유리하며, 인지 무선 통신에서도 잉여 주파수 대역을 탐색하는 기능에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 슈퍼헤테로다인 방식의 광대역 디지털 수신 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 광대역 신호의 주파수 스펙트럼이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 장치의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 복원 및 파라미터 추출 과정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRBS 신호의 주파스 스펙트럼이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법의 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 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 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 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 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 장치의 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 복원 및 파라미터 추출 과정을 나타내는 모식도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 PRBS 신호의 주파스 스펙트럼이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 장치(100)는 다중 채널 신호 수신 모듈(110) 및 디지털 신호 수신 모듈(120)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 장치(100)는 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 적용하여 광대역 수신 신호를 이중 압축하여 신호를 확산시키고, 이를 다시 복원하도록 구성된다.
기존 나이퀴스트 이론 대비 수십배의 대역폭을 갖는 광대역 신호를 동시에 수신하고 처리할 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
다중 채널 신호 수신 모듈(110)은 광대역의 다중 채널 신호를 동시에 수신하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
다중 채널 신호 수신 모듈(110)은 저잡음 증폭부(111), 전력 분배기(112), 제1 PRBS 압축부(113), 제2 PRBS 압축부(114), 저대역 필터(115), 손실 보상 증폭부(116), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)(117)를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 저잡음 증폭부(111)는 안테나를 통해 수신되는 광대역의 다중 채널 신호를 저잡음 증폭하도록 구성될 수 있다.
전력 분배기(112)는 저잡음 증폭부(111)에서 저잡음 증폭된 다중 채널 신호를 분배하도록 구성될 수 있다.
제1 PRBS 압축부(113)는 전력 분배기(112)에서 분배된 다중 채널 신호를 제1 PRBS를 이용하여 압축하도록 구성될 수 있다.
제2 PRBS 압축부(114)는 제1 PRBS 압축부(113)에서 압축된 다중 채널 신호를 제2 PRBS를 이용하여 압축하도록 구성될 수 있다.
저대역 필터(115)는 제2 PRBS 압축부(114)에서 압축된 다중 채널 신호에서 불요 신호를 제거하도록 구성될 수 있다.
손실 보상 증폭부(116)는 저대역 필터(115)에서 불요 신호가 제거된 다중 채널 신호를 경로/변환 손실을 보상하기 위해 증폭하도록 구성될 수 있다.
아날로그-디지털 컨버터(117)는 손실 보상 증폭부(116)에서 증폭된 다중 채널 신호를 디지털 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.
디지털 신호 수신 모듈(120)은 다중 채널 신호 수신 모듈(110)에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이를 다시 복원하도록 구성될 수 있다. 이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
디지털 신호 수신 모듈(120)은 데이터 확장부(121), 스펙트럼 슬라이스(spectrum slice) 탐지부(122), 신호 복원부(123), 파라미터 추출부(124) 및 운용자 인터페이스부(125)를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 데이터 확장부(121)는 아날로그-디지털 컨버터(117)에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하도록 구성될 수 있다.
데이터 확장부(121)는 실제 물리 채널의 수를 줄이기 위해 아날로그-디지털 컨버터(117)에서 변환된 디지털 신호를 확장하여 가상의 채널을 생성하도록 구성될 수 있다.
데이터 확장부(121)는 압축 센싱에서 채널 간 상관 관계를 낮추고 데이터의 복원 성능을 향상하기 위해 가상의 채널을 생성하는 구성이다. 각 채널에 입력되는 PRBS가 서로 다르고, 이들 PRBS 간의 상관 관계가 낮을수록 채널 특성이 두드러지기 때문에 신호 복원에 용이하다.
압축 센싱 기술에서 주파수의 위치를 모르는 블라인드 신호(blind signal) K개가 입력되고 M 비트(bit)의 PRBS 신호를 이용할 때, 이를 복원하기 위해 필요한 채널의 수 m은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112017111048726-pat00001
예를 들어, K가 2인 신호와 127 비트의 PRBS를 이용한다고 할 때 필요한 채널의 수는 약 12.01개이다. 이를 물리적으로 구현하면 약 13개의 채널이 필요하다. 그러나, 아날로그-디지털 컨버터(117)가 충분히 큰 샘플링 주파수를 갖는다면 이를 통해 정보를 확장(expanding)하여 가상의 채널을 만들 수 있다. 이에 의해 필요한 채널의 수를 충족시키고 물리 채널 자체의 수를 줄일 수 있다.
하기 표 1은 확장을 통해 가상 채널을 생성한 경우오 그렇지 않은 경우를 대비한 것이다.
Figure 112017111048726-pat00002
이처럼 샘플링 주파수가 충분히 높다면 실제 필요한 대역폭보다 더 넓은 대역폭을 샘플링하여 그 데이터를 확장하여 물리 채널의 수를 줄일 수 있다.
잠시 도 4를 참조하면, 이러한 확장 과정을 포함하고 있다. 수신 신호 에서는
Figure 112017111048726-pat00003
의 주파수 축에서 입력되는 신호가
Figure 112017111048726-pat00004
개의 물리 채널로 입력될 때 이를 확장하면
Figure 112017111048726-pat00005
개의 채널로 데이터를 처리할 수 있음을 나타낸다.
스펙트럼 슬라이스 탐지부(122)는 데이터 확장부(121)에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하도록 구성될 수 있다.
좀 더 구체적으로는 스펙트럼 슬라이스 탐지부(122)가 데이터 확장부(121)에서 확장된 디지털 신호를 스펙트럼 슬라이스 단위로 분할하고 스펙트럼 슬라이스 단위로 신호 전력을 검출하여 신호 존재 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.
위 스펙트럼 슬라이스 탐지는 주파수축 상에서 신호가 존재하는 구간을 찾는 디지털 신호 처리 과정이다. 수신기 입장에서는 광대역 주파수 범위 중 어느 주파수에 신호가 입력되는지 알 수 없으므로 입력 주파수 범위를 스펙트럼 슬라이스 단위로 잘게 쪼개어 각 슬라이스 내에 존재하는 신호의 전력을 검출하는 방식으로 신호 존재 유무를 판단하 수 있다.
먼저, 아날로그-디지털 컨버터(117)를 통해 샘플링된 데이터는 FFT 및 확장을 통해 주파수 축에서 처리되며, 각 주파수 범위를 스펙트럼 슬라이스로 구분하여 행렬화할 수 있다. 그리고 각 행렬값에 절대값을 취하여 그 중 값이 높은 인자 즉, 에너지 분포가 제일 높은 인자를 판별하도록 구성될 수 있다.
도 4에서 오른쪽 상단의
Figure 112017111048726-pat00006
행렬에서 빨간색과 파란색으로 표시한 부분이 신호가 존재하는 구간이며, 신호가 존재하지 않는 구간은 흰색으로 표시되어 있다. 스펙트럼 슬라이스 탐지 과정을 하지 않는다면 방정식보다 미지수가 많은 부정 방정식에 상응하는 언더-결정(under-determined) 시스템이 되거나
Figure 112017111048726-pat00007
개의 모든 주파수에 대해 계산을 해야 하지만, 도 4와 같이 스펙트럼 슬라이스 탐지를 통해 빨간색과 파란색의 신호를 찾고, 이에 해당하는 행렬 계산만 한다면 방정식 보다 미지수보다 많은 오버-결정(over-determined) 시스템이 되어 행렬 계산이 수월해진다.
신호 복원부(123)는 스펙트럼 슬라이스 탐지부(122)에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하도록 구성될 수 있다. 즉, PRBS 신호에 대한 행렬과 복소역행렬 관계를 갖는 측정 행렬을 신호에 합성하여 원래 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
구체적으로는 신호 복원부(123)가 제1 PRBS 및 상기 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 측정 행렬(measurement matrix)로서 이용하여 위 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
아래 수학식 2와 같이 PRBS를
Figure 112017111048726-pat00008
라는 행렬이고 입력 신호 x라고 할 때 압축에 의해 신호 y가 얻어진다.
Figure 112017111048726-pat00009
신호 x를 알고 싶을 때에는
Figure 112017111048726-pat00010
의 복소 역행렬을 구하면 되며, 아래 수학식 3과 같이 신호 x가 구해질 수 있다.
Figure 112017111048726-pat00011
파라미터 추출부(124)는 신호 복원부(123)에서 복원된 위협 신호의 파라미터를 추출하도록 구성될 수 있다.
파라미터 추출부(124)는 신호 복원부(123)에서 복원된 위협 신호의 펄스폭(pulse width), 펄스 도착 시간, 펄스 주기, 주파수, 크기, 변조 특성을 추출하여 PDW(pulse description word)를 생성하도록 구성될 수 있다.
운용자 인터페이스부(125)는 파라미터 추출부(124)에서 추출된 파라미터를 출력하여 운용자가 이를 분석할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법의 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 다중 채널 신호 수신 모듈(110)이 광대역의 다중 채널 신호를 수신한다(S100). 세부적으로는 다음과 같다.
먼저 저잡음 증폭부(111)가 안테나를 통해 수신되는 광대역의 다중 채널 신호를 저잡음 증폭한다(S101).
다음으로, 전력 분배기(112)가 저잡음 증폭부(111)에서 저잡음 증폭된 다중 채널 신호를 분배한다(S102).
다음으로, 제1 PRBS 압축부(113)가 전력 분배기(112)에서 분배된 다중 채널 신호를 제1 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축한다(S103).
다음으로, 제2 PRBS 압축부(114)가 제1 PRBS 압축부(113)에서 압축된 다중 채널 신호를 제2 PRBS를 이용하여 압축한다(S104).
다음으로, 저대역 필터(115)가 제2 PRBS 압축부(114)에서 압축된 다중 채널 신호에서 불요 신호를 제거한다(S105).
다음으로, 손실 보상 증폭부(116)가 저대역 필터(115)에서 불요 신호가 제거된 다중 채널 신호를 경로/변환 손실을 보상하기 위해 증폭한다(S106).
다음으로, 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)(117)가 손실 보상 증폭부(116)에서 증폭된 다중 채널 신호를 디지털 신호로 변환한다(S107).
그리고 나서, 디지털 신호 수신 모듈(120)이 다중 채널 신호 수신부(110)에서 수신된 다중 채널 신호를 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하고, 압축된 다중 채널 신호를 복원한다(S200). 여기서, 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS를 이용하여 다중 채널 신호를 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다. 세부적으로는 다음과 같다.
먼저 데이터 확장부(121)가 아날로그-디지털 컨버터(117)에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)한다(S201).
이때, 실제 물리 채널의 수를 줄이기 위해 아날로그-디지털 컨버터(117)에서 변환된 디지털 신호를 확장하여 가상의 채널을 생성하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 스펙트럼 슬라이스 탐지부(122)가 데이터 확장부(121)에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지한다(S202).
여기서, 데이터 확장부(121)에서 확장된 디지털 신호를 스펙트럼 슬라이스 단위로 분할하고 스펙트럼 슬라이스 단위로 신호 전력을 검출하여 신호 존재 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 신호 복원부(123)가 스펙트럼 슬라이스 탐지부(122)에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원한다(S203).
여기서, 제1 PRBS 및 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 파라미터 추출부(124)가 신호 복원부(123)에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출한다(S204).
이때, 신호 복원부(123)에서 복원된 위협 신호의 펄스폭(pulse width), 펄스 도착 시간, 펄스 주기, 주파수, 크기, 변조 특성을 추출하여 PDW(pulse description word)를 생성하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 운용자 인터페이스부(125)가 파라미터 추출부(124)에서 추출된 파라미터를 출력한다(S205).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110: 다중 채널 신호 수신 모듈
111: 저잡음 증폭부
112: 전력 분배기
113: 제1 PRBS 압축부
114: 제2 PRBS 압축부
115: 저대역 필터
116: 손실 보상 증폭부
117: 아날로그-디지털 컨버터
120: 디지털 신호 수신 모듈
121: 데이터 확장부
122: 스펙트럼 슬라이스 탐지부
123: 신호 복원부
124: 파라미터 추출부
125: 운용자 인터페이스부

Claims (15)

  1. 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계;
    디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 수신 모듈에서 수신된 다중 채널 신호를 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하고, 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 다중 채널 신호 수신 모듈이 광대역의 다중 채널 신호를 수신하는 단계는,
    저잡음 증폭부가 안테나를 통해 수신되는 광대역의 다중 채널 신호를 저잡음 증폭하는 단계;
    전력 분배기가 상기 저잡음 증폭부에서 저잡음 증폭된 다중 채널 신호를 분배하는 단계;
    제1 PRBS 압축부가 상기 전력 분배기에서 분배된 다중 채널 신호를 제1 PRBS(pseudo random binary sequence)를 이용하여 압축하는 단계;
    제2 PRBS 압축부가 상기 제1 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호를 제2 PRBS를 이용하여 압축하는 단계;
    저대역 필터가 상기 제2 PRBS 압축부에서 압축된 다중 채널 신호에서 불요 신호를 제거하는 단계;
    손실 보상 증폭부가 상기 저대역 필터에서 불요 신호가 제거된 다중 채널 신호를 경로/변환 손실을 보상하기 위해 증폭하는 단계;
    아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter)가 상기 손실 보상 증폭부에서 증폭된 다중 채널 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계를 포함하도록 구성되며,
    상기 디지털 신호 수신 모듈이 상기 다중 채널 신호 모듈에서 수신된 다중 채널 신호를 서로 다른 데이터율(data rate)을 갖는 PRBS(pseudo random binary sequence)를 각각 이용하여 이중 압축하고, 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하는 단계는,
    데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계;
    스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계;
    신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계;
    파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계;
    운용자 인터페이스부가 상기 파라미터 추출부에서 추출된 파라미터를 출력하는 단계를 포함하도록 구성되며,
    상기 데이터 확장부가 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장(expand)하는 단계는,
    실제 물리 채널의 수를 줄이기 위해 상기 아날로그-디지털 컨버터에서 변환된 디지털 신호를 확장하여 가상의 채널을 생성하도록 구성되며,
    상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부가 상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호의 신호 전력 감지를 통해 위협 신호를 탐지하는 단계는,
    상기 데이터 확장부에서 확장된 디지털 신호를 스펙트럼 슬라이스 단위로 분할하고 스펙트럼 슬라이스 단위로 신호 전력을 검출하여 신호 존재 유무를 판단하도록 구성되며,
    상기 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계는,
    상기 제1 PRBS 및 상기 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 복원하도록 구성되며,
    상기 신호 복원부가 상기 스펙트럼 슬라이스 탐지부에서 탐지된 위협 신호를 측정 행렬 역연산을 통해 복원하는 단계는,
    상기 제1 PRBS 및 상기 제2 PRBS의 곱연산에 대한 복소대칭행렬(Hermitian matrix)을 이용하여 이중 압축된 다중 채널 신호를 하기 수학식에 따라 복원하도록 구성되고,
    [수학식]
    Figure 112019500363977-pat00018

    여기서, x는 복원 신호이고, y는 이중 압축된 다중 채널 신호이고, A는 PRBS이며,
    상기 파라미터 추출부가 상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 파라미터(parameter)를 추출하는 단계는,
    상기 신호 복원부에서 복원된 위협 신호의 펄스폭(pulse width), 펄스 도착 시간, 펄스 주기, 주파수, 크기, 변조 특성을 추출하여 PDW(pulse description word)를 생성하도록 구성되며,
    상기 서로 다른 데이터율을 갖는 PRBS는,
    압축 과정에서 채널간의 특성을 부각시키고 신호 복원을 용이하도록 하기 위해 상호 간의 상관 관계 소정 기준 이하로 낮은 것을 특징으로 하는 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020170148405A 2017-11-09 2017-11-09 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법 KR101921097B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148405A KR101921097B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148405A KR101921097B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101921097B1 true KR101921097B1 (ko) 2019-02-13

Family

ID=65366250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170148405A KR101921097B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101921097B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196836A (zh) * 2019-03-29 2019-09-03 腾讯科技（深圳）有限公司 一种数据存储方法及装置
KR102135336B1 (ko) * 2020-03-04 2020-07-17 한화시스템 주식회사 압축신호 복원방법, 압축신호 복원기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101292071B1 (ko) * 2012-09-14 2013-08-01 아주대학교산학협력단 분산형 인지 무선 네트워크에서 모델링과 시뮬레이션 프레임워크 기반의 시뮬레이션 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101292071B1 (ko) * 2012-09-14 2013-08-01 아주대학교산학협력단 분산형 인지 무선 네트워크에서 모델링과 시뮬레이션 프레임워크 기반의 시뮬레이션 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
‘A Compressed Sensing Parameter Extraction Platform for Radar Pulse Signal Acquisition’, IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems, Vol. 2, No.3 pp.626-638, 2012.09.24.*
‘Compressive multichannel cortical signal recording’, Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP), 2013 IEEE International Conference on, pp.4305-4309, 2013.05.26.*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110196836A (zh) * 2019-03-29 2019-09-03 腾讯科技（深圳）有限公司 一种数据存储方法及装置
CN110196836B (zh) * 2019-03-29 2024-05-10 腾讯云计算（北京）有限责任公司 一种数据存储方法及装置
KR102135336B1 (ko) * 2020-03-04 2020-07-17 한화시스템 주식회사 압축신호 복원방법, 압축신호 복원기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101921095B1 (ko) 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 장치
CN101484814B (zh) 用于提取和分析有效无线电信号的系统
JP4523643B2 (ja) デジタイザ構成
US7430254B1 (en) Matched detector/channelizer with adaptive threshold
CN102204380B (zh) 分布式频谱感测
KR101921097B1 (ko) 이중 압축 센싱을 이용한 광대역 디지털 수신 방법
US8064560B2 (en) Systems and methods for detecting a signal across multiple Nyquist bands
CN112350691A (zh) 一种基于多级滤波抽取和两级wola结构的地磁弱信号检测算法
US5812609A (en) Communication intercept device using digital drop receivers in multiple tiers
KR101879516B1 (ko) 디지털 디첩 처리 장치 및 방법
Chen et al. Quadrature compressive sampling for multiband radar echo signals
CN109194667B (zh) 基于频域检测的实现iq数据信号数据压缩与传输功能的装置
KR101423111B1 (ko) 밴드 패스 샘플링 수신기
CN104618073B (zh) 一种信号调制方式的识别方法
CN116184450A (zh) 一种卫星导航基带信号数字前端预处理方法及其装置
Razavi et al. High-resolution cyclic spectrum reconstruction from sub-Nyquist samples
Bunton An improved FX correlator
KR101755240B1 (ko) 압축 센싱 기반의 신호 검출 장치 및 그 방법
LaManna et al. Spectrum estimation for cognitive radar
KR101884122B1 (ko) 무선 통신 신호의 활동 감시 장치 및 그 방법
KR102100344B1 (ko) 레이더 전자 감시 방법
KR102100342B1 (ko) 레이더 전자 감시 시스템
KR102119486B1 (ko) 불요파 제거방법, 불요파 제거기, 및 이를 구비하는 광대역 신호 수신장치
KR102246461B1 (ko) Mwc 기반의 레이더 전자 감시 시스템
KR102246472B1 (ko) Mwc 기반의 레이더 전자 감시 방법