KR102013923B1 - 레이더 신호 획득 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

레이더 신호 획득 장치 및 방법이 개시된다. 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체에 방사하는 레이더 송신부와, 상기 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 수신하고, 상기 수신된 복수의 반사신호를 이용하여 광대역의 응답신호를 획득하는 레이더 수신부를 포함한다.

Description

레이더 신호 획득 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ACQUISITING RADAR SIGNAL}
본 발명의 실시예들은 OFDM 기반의 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체로 방사하고, 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 이용하여, 광대역의 응답신호를 고속으로 획득하는 기술에 관한 것이다.
지하 투과 레이더 장치는 비파괴 검사 방법 중 하나로서, RF 침투신호를 대상물체에 투사한 후, 대상물체로부터 반사되는 반사신호를 수신하여 대상체 내면의 상태를 센싱하는 기술을 수행할 수 있다.
종래의 지하 투과 레이더 장치는 예컨대, 임펄스 방식 및 스텝주파수 방식으로 반사신호를 획득한다.
여기서, 임펄스 방식은 매우 짧은 시간에 큰 에너지를 갖는 신호, 즉 임펄스 신호를 투사 신호로 사용하는 방식이다. 투사하는 임펄스 신호는 광대역 주파수 특성을 갖게 된다. 이때, 주파수의 대역폭이 넓을수록 고해상도의 대상물체 내면 센싱이 가능하다. 또한, 임펄스 방식은 한 순간에 광대역 신호를 한번에 투사하기 때문에 일반적으로 매우 고속으로 센싱 동작을 수행할 수 있다.
또한, 스텝주파수 방식은 정현파(예컨대, 사인파)를 주파수 변조하여 여러 번 침투신호를 투사함으로써, 광대역 신호를 투사하는 것과 같은 효과를 내어 대상물체 내면을 센싱하는 방식이다. 스텝주파수 방식은 한 순간에 광대역 신호를 한번에 투사하는 임펄스 방식과는 달리, 사인파의 변조 주파수를 시간의 흐름에 따라 스텝으로 나눠서 상승 또는 하강시켜 광대역 신호를 생성하기 때문에 하나의 광대역 신호가 생성되는 데에 시간이 걸리게 되므로, 임펄스 방식에 비해 매우 저속으로 센싱 동작을 수행할 수 있다.
임펄스 방식은 고속의 센싱이 가능하지만, 생성되는 신호의 주파수 대역 특성이 좋지 않고, 고전력의 임펄스 생성이 어려운 점이 있어, 고해상도의 투과 신호 획득에는 잘 사용되지 않는다.
반면, 스텝주파수 방식은 생성되는 신호의 주파수 대역 특성이 좋고, 고전력으로 신호 생성이 가능하기 때문에 고해상도의 투과 신호 획득에 유리한 장점이 있으나, 상술한 바와 같이, 저속 센싱만 가능하다는 특성 때문에 활용도 및 응용분야에 제약을 받고 있다.
지하 투과 레이더 기술은 도로 교통 시설물의 상태(예컨대, 도로의 내부 균열 상태 진단, 신규 포설 도로 포장체 두께 측정 등)를 파악하는 데에도 이용될 수 있다. 많이 활용되고 있다. 이때, 도로 교통 시설물의 내면 센싱 깊이가 대략 1~2미터이고, 센싱 해상도가 약 3cm이내여야 하는 점을 고려할 때, 지하 투과 레이더 기술 방식 중 스텝주파수 방식이 적합할 수 있다.
그러나, 스텝주파수 방식의 지하 투과 레이더 장치를 이용하여 작업을 하는 경우, 저속 센싱만 가능 함에 따라 도로 상의 교통을 통제한 상태에서 작업 시간이 길어져, 교통을 방해할 수 있다.
본 발명은 OFDM 기반의 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체로 방사하고, 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 이용하여, 광대역의 응답신호를 고속으로 획득하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루기 위한 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체에 방사하는 레이더 송신부와, 상기 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 수신하고, 상기 수신된 복수의 반사신호를 이용하여 광대역의 응답신호를 획득하는 레이더 수신부를 포함한다.
상기의 목적을 이루기 위한 레이더 신호 획득 방법은 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체에 방사하는 단계와, 상기 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 수신하고, 상기 수신된 복수의 반사신호를 이용하여 광대역의 응답신호를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, OFDM 기반의 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체로 방사하고, 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 이용하여, 광대역의 응답신호를 고속으로 획득할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치 내 레이더 송신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 레이더 송신부 내 멀티플렉서에서 출력하는 훈련 데이터의 포맷 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 4는 레이더 송신부 내 가변 상승 주파수 변환부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 반송파 주파수의 가변 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 6은 레이더 송신부에서의 분할 대역 침투신호에 대한 방사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치 내 레이더 수신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 레이더 수신부 내 가변 하강 주파수 변환부의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 레이더 수신부에서의 반사신호에 대한 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 레이더 수신부 내 컨스트럭터의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 레이더 수신부에서 통합 대역 주파수영역 응답신호를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치(100)는 레이더 송신부(101) 및 레이더 수신부(105)를 포함할 수 있다.
레이더 송신부(101)는 설정 정보를 입력받고, 입력된 설정 정보에 따라, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기반의 분할 대역 침투신호(123)를 생성하여, 송신 안테나(103)를 통해 대상물체(예컨대, 도로 교통 시설물)(109)로 방사할 수 있다. 이때, 레이더 송신부(101)는 기저대역의 복수의 분할 대역 침투신호(123) 각각에, 채널(예컨대, 1, 2, 3 …, M(M은 자연수) 채널)을 설정하고, 복수의 분할 대역 침투신호(123)를 상기 설정된 채널에 대응하여 상이한 패스대역으로 각각 변환하여, 방사할 수 있다. 여기서, 레이더 송신부(101)는 복수의 분할 대역 침투신호 각각을 상기 채널에 대응하는 반송파 주파수만큼 상승시켜, 상기 패스대역으로 변환할 수 있다.
여기서, 설정 정보는 채널 수(생성하는 분할 대역 침투신호의 채널 수)(111), 채널 대역폭(생성하는 분할 대역 침투신호 하나의 채널 대역폭)(113), 채널당 서브캐리어 수(하나의 채널에 존재하는 서브캐리어 수)(115), BPSK 훈련 데이터(BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 형식의 훈련 데이터)(117) 또는 송신 명령 신호(레이더 송신부에서 분할 대역 침투신호 송신을 명령하는 신호)(119) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 레이더 송신부(101)는 송신 동기 신호(레이더 송신부와 레이더 수신부 간의 동기를 위한 신호)(121)를 레이더 수신부(105)로 출력할 수 있다.
레이더 수신부(105)는 수신 안테나(107)를 통해 대상물체(109)로부터 반사된 OFDM 기반의 반사신호(125)를 수신하여 광대역의 응답신호를 생성할 수 있다. 이때, 레이더 수신부(105)는 레이더 송신부(101)에서 출력한 송신 동기 신호를 이용하여, 레이더 송신부(101)와 동기화할 수 있다.
구체적으로, 레이더 수신부(105)는 복수의 반사신호(125)를 수신하여 기저대역으로 변환하고, 변화된 복수의 반사신호를 이용하여, 복수의 반사신호 각각에 대한 채널 추정을 수행 함으로써, 각 채널에 대응하는 채널 추정값을 획득할 수 있다. 레이더 수신부(105)는 복수의 반사신호(125) 각각에 연관된 채널 추정값을 모두 획득하면, 복수의 채널 추정값을 이용하여, 광대역에 해당하는 통합 대역 응답신호를 획득할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치 내 레이더 송신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 레이더 송신부(101)는 BPSK 훈련 데이터 로더부(201), 채널 IFFT부(203), 병직렬 변환부(205), 삽입부(207), 프리앰블 제공부(209), 멀티플렉서(211), 인터폴레이터(213), 디지털-아날로그 변환부(215), 가변 상승 주파수 변환부(217) 및 송신 동작 제어부(219)를 포함할 수 있다.
BPSK 훈련 데이터 로더부(201)는 BPSK 훈련 데이터(221)를 수신하여, 채널당 서브캐리어 수(223)만큼 병렬로 데이터를 정렬할 수 있다.
채널 IFFT부(203)는 채널당 서브케리어 수(223)를 입력받고, 입력된 채널당 서브케리어 수(223)만큼 IFFT를 수행할 수 있다.
병직렬 변환부(Parallel-to-Serial)(205)는 채널 IFFT부(203)의 결과를 직렬(Serial)로 배열할 수 있다.
삽입부(207)는 병직렬 변환부(205)의 결과에 주기적 전치 부호(Cyclic Prefix)를 삽입할 수 있다.
프리앰블(Preamble) 제공부(209)는 프리앰블을 생성하여 제공할 수 있다.
멀티플렉서(Multiplexer)(211)는 삽입부(207)의 출력, 실수(예컨대, '0'), 및 프리앰블 제공부(209)의 출력 중에서 하나를 선택하여 출력할 수 있다.
인터폴레이터(Interpolator)(213)는 멀티플렉서(211)의 출력을 인터폴레이션하여 오버샘플링할 수 있다.
디지털-아날로그(Digital-to-Analog) 변환부(215)는 인터폴레이터(213)에 의해, 오버샘플링된 신호를 아날로그 신호로 변환할 수 있다.
가변 상승 주파수 변환부(217)는 송신 동작 제어부(219)에서 제공하는 상승 채널 입력값(예컨대, 주파수 상승시키고자 하는 신호에 대응하는 채널번호)(225)에 따라, 디지털-아날로그 변환부(215)에 의해 변환된 기저대역의 아날로그 신호에 대한 주파수를 상승시켜, 패스밴드의 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 가변 상승 주파수 변환부(217)는 분할 대역 침투신호로서, 상기 변환된 패스밴드의 아날로그 신호를 대상물체로 방사할 수 있다.
송신 동작 제어부(219)는 송신 명령 신호(227)가 입력되면, BPSK 훈련 데이터 로더부(201), 채널 IFFT부(203), 병직렬 변환부(205), 삽입부(207), 프리앰블 제공부(209), 멀티플렉서(211), 인터폴레이터(213), 디지털-아날로그 변환부(215) 및 가변 상승 주파수 변환부(217)를, 입력된 채널 수(229)만큼 반복하여 구동시킬 수 있다. 여기서, 송신 동작 제어부(219)는 각 채널에 대한 상승 채널 입력값(225)을 가변 상승 주파수 변환부(217)에 제공할 수 있다.
또한, 송신 동작 제어부(219)는 레이더 수신부의 동작이 레이더 송신부(101)와 동기될 수 있도록, 송신 동기 신호(231)를 생성하여, 레이더 수신부로 출력할 수 있다.
도 3은 레이더 송신부 내 멀티플렉서에서 출력하는 훈련 데이터의 포맷 다이어그램을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 훈련 데이터(300)는 Preamble(301) 및 훈련 프래임(303)을 포함할 수 있다. 여기서, 훈련 데이터(300)는 인접한 훈련 프래임(303) 간의 시간 간격인 IAS(303)를 더 포함할 수 있다.
Preamble(301)은 레이더 수신부에서 대상물체로부터 반사된 반사신호를 검출(detection)할 수 있게 하는 신호이다.
훈련 프래임(303)은 복수의 모든 채널(예컨대, 1, 2, 3 …, M의 채널)에 대응하는 복수의 훈련 서브 프래임(307)을 포함할 수 있다.
훈련 서브 프래임(307)은 복수의 TSYMBOL(Training SYMBOL)(309) 및 ISS(Inter Symbol Spacing)(311)를 포함할 수 있다. 여기서, TSYMBOL(309)은 BPSK 훈련 데이터 로더부, 채널 IFFT부, 병직렬 변환부 및 삽입부를 통해 생성된, 주기적 전치 부호(Cyclic Prefix)를 갖는 OFDM 심볼일 수 있다. ISS(311)는 인접한 TSYMBOL(309) 간의 시간 간격이다.
또한, 훈련 프래임(303)은 인접한 훈련 서브 프래임(307) 간의 시간 간격인, IFS(313)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 레이더 송신부 내 가변 상승 주파수 변환부의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 가변 상승 주파수 변환부(217)는 반송파 주파수 생성부(401), 제1 믹서(403), 제2 믹서(405) 및 연산부(407)를 포함할 수 있다.
반송파 주파수 생성부(401)는 입력된 상승 채널 입력값(예컨대, 1, 2, 3 …, M)(409)에 기초하여, 반송파 주파수를 생성할 수 있다. 예컨대, 반송파 주파수 생성부(401)는 매핑 테이블(411)과 같이, 상승 채널 입력값이 '1'일 경우, ω1의 반송파 주파수, '2'일 경우, ω2의 반송파 주파수를 생성할 수 있다.
제1 믹서(403)는 예컨대, 기저대역의 신호인 입력 In-phase 신호(413)와 반송파 주파수 생성부(401)에서 제공하는 반송파 주파수에 대응하는 신호(cos(ω(t)t))를 믹싱할 수 있다.
제2 믹서(405)는 예컨대, 기저대역의 신호인 입력 Quadrature-phase 신호(415)와 반송파 주파수 생성부(401)에서 제공하는 반송파 주파수에 대응하는 신호(-sin(ω(t)t))를 믹싱할 수 있다.
연산부(407)는 제1 믹서(403)의 출력 및 제2 믹서(405)의 출력을 합하여, 반송파 주파수를 갖는 패스대역의 신호(417)를 출력할 수 있다.
도 5는 반송파 주파수의 가변 시퀀스를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 반송파 주파수는 시간의 흐름에 따라, 이산적으로 상승하게 된다. 예컨대, T1 ∼ T2 동안, ω1의 반송파 주파수는 유지하고, T2 ∼ T3 동안, ω2의 반송파 주파수는 유지할 수 있다.
도 6은 레이더 송신부에서의 분할 대역 침투신호에 대한 방사 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 레이더 송신부는 예컨대, 기저대역의 채널신호(600)(즉, 분할 대역 침투신호)를 생성하고, 생성된 기저대역의 채널신호(600)를 T1에서 T2까지의 시간 동안, 반송파가 ω1인 채널로 상승시켜 패스대역의 채널신호(601)를 생성할 수 있다.
레이더 송신부는 기저대역의 채널신호(602)를 생성하고, 생성된 기저대역의 채널신호(602)를 T2에서 T3까지의 시간 동안, 반송파가 ω2인 채널로 상승시켜 패스대역의 채널신호(603)를 생성할 수 있다.
또한, 레이더 송신부는 기저대역의 채널신호(608)를 생성하고, 생성된 기저대역의 채널신호(608)를 TM에서 TM +1까지의 시간 동안, 반송파가 ωM인 채널로 상승시켜 패스대역의 채널신호(609)를 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 장치 내 레이더 수신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 레이더 수신부(105)는 가변 하강 주파수 변환부(701), 아날로그-디지털 변환부(703), 데시메이터(705), 패킷 디텍터(707), 타이밍 동기부(709), 제거부(711), 직병렬 변환부(713), 채널 FFT부(715), 채널 추정부(717), 컨스트럭터(719), 병직렬 변환부(721), 크기 산출부(723) 및 수신 동작 제어부(725)를 포함할 수 있다.
가변 하강 주파수 변환부(701)는 레이더 송신부 내 가변 상승 주파수 변환부에 의해 상승된 패스대역 신호를 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
아날로그-디지털(Analog-to-Digital) 변환부(703)는 아날로그인 기저대역 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 이때, 아날로그-디지털 변환부(703)는 입력된 채널 대역폭에 따라, 샘플링 주파수를 결정하고, 결정된 샘플링 주파수에 기초하여 패스대역 신호를 기저대역 신호로 변환할 수 있다.
데시메이터(Decimator)(705)는 레이더 송신부 내 인터폴레이터(Interpolator)에 의해 오버샘플링된 신호를 언더샘플링할 수 있다.
패킷 디텍터(Packet Detector)(707)는 데시메이터(705)의 출력 신호에서 프리앰블 신호를 검출함으로써, 훈련 프래임을 검출할 수 있다.
타이밍(Timing) 동기부(709)는 검출된 훈련 프래임에서 TSYMBOL의 시작위치를 검출하여 제거부(711)로 제공할 수 있다.
제거부(711)는 레이더 송신부 내 삽입부에 의해 삽입된 주기적 전치 부호(Cyclic Prefix)를 제거할 수 있다.
직병렬(Serial-to-Parallel) 변환부(713)는 제거부(711)의 결과를 병렬화한다.
채널 FFT부(715)는 직병렬 변환부(713)의 출력을 주파수 영역의 신호로 변환할 수 있다. 즉, 채널 FFT부(715)는 주기적 전치 부호(Cyclic Prefix)가 제거된 각 TSYMBOL을 주파수영역의 신호로 변환할 수 있다.
채널 추정부(Channel Estimator)(717)는 입력된 BPSK 훈련 데이터(727) 및 채널 FFT부(715)의 출력을 이용하여, 기저대역 채널신호의 주파수영역 응답신호를 추정하여 생성할 수 있다.
컨스트럭터(Constructor)(719)는 각 채널별 기저대역 채널신호의 주파수영역 응답신호를 모두 이용하여, 통합 대역 시간영역 응답신호를 생성할 수 있다.
병직렬 변환부(Parallel-to-Serial)(721)는 컨스트럭터(719)의 출력을 직렬화할 수 있다.
크기 산출부(723)는 절대값 처리부일 수 있으며, 통합 대역 시간영역 응답신호의 크기 응답신호를 출력할 수 있다.
수신 동작 제어부(725)는 송신 동기 신호(729)가 입력되면, 각 구성을 구동하되, 가변 하강 주파수 변환부(701), 아날로그-디지털 변환부(703), 데시메이터(705), 패킷 디텍터(707), 타이밍 동기부(709), 제거부(711), 직병렬 변환부(713), 채널 FFT부(715) 및 채널 추정부(717)를, 입력된 채널 수(731)만큼 반복하여 구동시킬 수 있다.
도 8은 레이더 수신부 내 가변 하강 주파수 변환부의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 가변 하강 주파수 변환부(701)는 반송파 주파수 생성부(801), 제1 믹서(803), 제2 믹서(805) 및 연산부(807)를 포함할 수 있다.
반송파 주파수 생성부(801)는 입력된 하강 채널 입력값(예컨대, 주파수 하강시키고자 하는 신호에 대응하는 채널번호)(809)에 기초하여, 반송파 주파수를 생성할 수 있다.
제1 믹서(803)는 예컨대, 패스대역의 신호(811)와 반송파 주파수 생성부(809)에서 제공하는 반송파 주파수에 대응하는 신호(cos(ω(t)t))를 믹싱할 수 있다.
제2 믹서(805)는 예컨대, 패스대역의 신호(811)와 반송파 주파수 생성부(809)에서 제공하는 반송파 주파수에 대응하는 신호(-sin(ω(t)t))를 믹싱할 수 있다.
연산부(807)는 제1 믹서(803)의 출력 및 제2 믹서(805)의 출력을 합하여, 기저대역의 신호(813)를 출력할 수 있다.
도 9는 레이더 수신부에서의 반사신호에 대한 수신 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 레이더 수신부는 예컨대, T1에서 T2까지의 시간 동안, 반송파가 ω1인 패스대역의 신호(900)를 기저대역 채널신호(901)로 하강시킬 수 있다.
레이더 수신부는 T2에서 T3까지의 시간 동안, 반송파가 ω2인 패스대역의 채널신호(902)를 기저대역 채널신호(903)로 하강시킬 수 있다.
또한, 레이더 수신부는 TM에서 TM +1까지의 시간 동안, 반송파가 ωM인 패스대역의 채널신호(908)를 기저대역 채널신호(909)로 하강시킬 수 있다.
도 10은 레이더 수신부 내 컨스트럭터의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 컨스트럭터는 동작구간 제어신호가 발생하는 동안(1000) 동작할 수 있다.
컨스트럭터는 레이더 수신부 내 채널 추정부로부터 유효 데이터구간 제어신호(1001)내에 입력되는 기저대역 주파수영역 응답신호(1002)를 입력받아 저장 메모리(1007)에 순차적으로 저장할 수 있다.
컨스트럭터는 예컨대, '1번' 채널의 기저대역 주파수영역 응답신호(1003)로부터 M번 채널의 기저대역 주파수영역 응답신호(1006)를 저장 메모리(1007)에 순차적으로 저장할 수 있다. 컨스트럭터는 저장 메모리(1007)에 M번 채널까지의 기저대역 주파수영역 응답신호가 순차적으로 저장되면, M개의 기저대역 주파수영역 응답신호를 이용하여, 통합 대역 주파수영역 응답신호를 구성할 수 있다.
컨스트럭터는 통합 대역 신호 IFFT부(1008)을 통해, 통합 대역 주파수영역 응답신호를 통합 대역 시간영역 응답신호로 변환할 수 있다.
도 11은 레이더 수신부에서 통합 대역 주파수영역 응답신호를 구성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 레이더 수신부는 p1 시간에 입력된 '1번' 채널 기저대역 채널신호 주파수응답(1100)(즉, 반사신호)을 반송파가 ω1에 해당되는 서브캐리어 개수만큼 오른쪽으로 쉬프트시킬 수 있다(1101). 이는 도 10의 '1번' 채널의 기저대역 주파수영역 응답신호가 저장 메모리에 저장되는 것으로 구현될 수 있다.
레이더 수신부는 p2 시간에 입력된 2번 채널 기저대역 채널신호 주파수응답(1102)을 반송파가 ω2에 해당되는 서브케리어 개수만큼 오른쪽으로 쉬프트시킬 수 있다(1103). 이는 도 10의 '2번' 채널의 기저대역 주파수영역 응답신호가 저장 메모리에 저장되는 것으로 구현될 수 있다.
레이더 수신부는 pM 시간에 입력된 M번 채널 기저대역 채널신호 주파수응답(1104)을 반송파가 ωM에 해당되는 서브케리어 개수만큼 오른쪽으로 쉬프트시킬 수 있다(1105). 이는 도 10의 'M번' 채널의 기저대역 주파수영역 응답신호가 저장 메모리에 저장되는 것으로 구현될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 레이더 신호 획득 방법을 나타내는 흐름도이다. 여기서, 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호를 대상물체에 방사하고, 상기 대상물체로부터 반사된 복수의 반사신호를 수신한 후, 수신된 복수의 반사신호를 이용하여 광대역의 응답신호를 획득할 수 있다. 이때, 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호에 대응하는 채널 수, 분할 대역 침투신호에 대한 채널 대역폭, 채널당 서브캐리어 수, BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 훈련 데이터 또는 송신 명령 신호 중 적어도 하나를 포함하는 설정 정보를 입력받고, 상기 입력된 설정 정보에 기초하여, 상기 복수의 분할 대역 침투신호를 생성하여 방사할 수 있다.
도 12를 참조하면, 단계 1201에서, 레이더 신호 획득 장치는 OFDM 기반의 하나의 분할 대역 침투신호에 '1번' 채널을 설정할 수 있다.
단계 1203에서, 레이더 신호 획득 장치는 기저대역의 상기 분할 대역 침투신호를 상기 설정된 채널에 대응하는 패스대역으로 변환할 수 있다. 이때, 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호를, 복수의 분할 대역 침투신호 각각에 설정된 채널에 대응하는 패스대역으로 변환 함에 따라, 서로 상이한 패스대역으로 변환시킬 수 있다. 예컨대, 레이더 신호 획득 장치는 복수의 분할 대역 침투신호 각각을 해당 채널에 대응하는 반송파 주파수만큼 상승시켜, 상기 패스대역으로 변환할 수 있다.
단계 1205에서, 레이더 신호 획득 장치는 변환된 분할 대역 침투신호를 대상물체(예컨대, 도로 교통 시설물)로 방사하고, 대상물체로부터 반사된 OFDM 기반의 반사신호를 수신할 수 있다.
단계 1207에서, 레이더 신호 획득 장치는 패스대역의 상기 반사신호를 기저대역으로 변환할 수 있다.
단계 1209에서, 레이더 신호 획득 장치는 변환된 반사신호에 대한 채널 추정을 수행하여, 채널에 대응하는 채널 추정값을 획득할 수 있다.
단계 1211에서, 레이더 신호 획득 장치는 설정된 채널이 기설정된 M(M은 자연수)인지를 판단할 수 있다. 상기 판단 결과, 설정된 채널이 M이 아닐 경우, 단계 1213에서, 레이더 신호 획득 장치는 채널을 증가시키고, 다른 하나의 분할 대역 침투신호에 증가된 채널을 설정하여, 단계 1203으로 이동할 수 있다. 예컨대, 레이더 신호 획득 장치는 채널이 '1번'일 경우, '2번'으로 채널을 증가시키고, 상기 다른 하나의 분할 대역 침투신호에 '2번' 채널을 설정할 수 있다.
상기 단계 1211에서의 판단 결과, 설정된 채널이 M일 경우, 단계 1215에서, 레이더 신호 획득 장치는 '1번' 채널에서 'M번' 채널에 대응하는 반사신호를 이용하여, 광대역에 해당하는 통합 대역 응답신호를 획득할 수 있다. 레이더 신호 획득 장치는 모든 반사신호에 대한 채널 추정값을 이용하여, 상기 광대역에 해당하는 통합 대역 응답신호를 획득할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전달되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 레이더 신호 획득 장치
101: 레이더 송신부
105: 레이더 수신부

Claims (10)

  1. 레이더 수신부가 레이더 송신부에 의해 방사된 패스대역의 분할 대역 침투신호들이 대상물체에 의해 반사된 패스대역의 반사신호들을 수신하는 단계;
    상기 레이더 수신부가 상기 수신된 패스대역의 반사신호들에 대응하는 채널과 연관된 반송파 주파수에 기초하여 상기 수신된 패스대역의 반사신호들 각각을 기저대역의 반사신호로 변환하는 단계;
    상기 레이더 수신부가 상기 변환된 기저대역의 반사신호들 각각을 상기 기저대역의 반사신호들 각각에 대응하는 채널의 서브캐리어에 기초하여 주파수 이동시켜 상기 채널의 순서에 따라 순차적으로 정렬함으로써 상기 대상물체의 내면 상태를 측정하기 위한 광대역의 응답 신호를 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 레이더 송신부는,
    직교성을 가지는 신호를 복수의 분할 대역 침투신호들로 분할하고, 서로 다른 반송파 주파수에 기초하여 상기 복수의 분할 대역 침투신호들을 상이한 패스대역의 분할 대역 침투신호로 변환한 후 상기 패스대역의 분할 대역 침투신호의 채널 순서에 따라 순차적으로 상기 대상물체를 향해 방사하는 레이더 신호 획득 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 송신부는,
    상기 기저대역의 분할 대역 침투신호에 대한 동상(in-phase) 신호와 상기 채널과 연관된 반송파 주파수에 대응하는 제1 신호를 믹싱하여 제1 믹싱 신호를 출력하고, 상기 기저대역의 분할 대역 침투신호에 대한 직교(quadrature-phase) 신호와 상기 채널과 연관된 반송파 주파수에 대응하는 제2 신호를 믹싱하여 제2 믹싱 신호를 출력하며, 상기 출력된 제1 믹싱 신호와 제2 믹싱 신호를 합산하여 상기 반송파 주파수를 가지는 패스대역의 분할 대역 침투신호를 생성하는 레이더 신호 획득 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 수신부는,
    상기 레이더 송신부에서 수신된 송신 동기 신호를 이용하여 상기 레이더 송신부와 동기화하는 레이더 신호 획득 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광대역의 응답 신호를 획득하는 단계는,
    상기 변환된 기저대역의 반사신호들에 대한 채널의 번호가 채널 수와 일치될 때까지 반복 수행하는 레이더 신호 획득 방법.
  6. 레이더 송신부에 의해 방사된 패스대역의 분할 대역 침투신호들이 대상물체에 의해 반사된 패스대역의 반사신호들을 수신하고, 상기 수신된 패스대역의 반사신호들에 대응하는 채널과 연관된 반송파 주파수에 기초하여 상기 수신된 패스대역의 반사신호들 각각을 기저대역의 반사신호로 변환하며, 상기 변환된 기저대역의 반사신호들 각각을 상기 기저대역의 반사신호들 각각에 대응하는 채널의 서브케리어에 기초하여 주파수 이동시켜 상기 채널의 순서에 따라 순차적으로 정렬함으로써 상기 대상물체의 내면 상태를 측정하기 위한 광대역의 응답 신호를 획득하는 레이더 수신부
    를 포함하고,
    상기 레이더 송신부는,
    직교성을 가지는 신호를 복수의 분할 대역 침투신호들로 분할하고, 서로 다른 반송파 주파수에 기초하여 상기 복수의 분할 대역 침투신호들을 상이한 패스대역의 분할 대역 침투신호로 변환한 후 상기 패스대역의 분할 대역 침투신호의 채널 순서에 따라 순차적으로 상기 대상물체를 향해 방사하는 레이더 신호 획득 장치.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 레이더 송신부는,
    상기 기저대역의 분할 대역 침투신호에 대한 동상(in-phase) 신호와 채널과 연관된 반송파 주파수에 대응하는 제1 신호(cos(w(t)t))를 믹싱하여 제1 믹싱 신호를 출력하고, 상기 기저대역의 분할 대역 침투신호에 대한 직교(quadrature-phase) 신호와 채널과 연관된 반송파 주파수에 대응하는 제2 신호(sin(w(t)t))를 믹싱하여 제2 믹싱 신호를 출력하며, 상기 출력된 제1 믹싱 신호와 제2 믹싱 신호를 합산하여 상기 반송파 주파수를 가지는 패스대역의 분할 대역 침투신호를 생성하는 레이더 신호 획득 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 레이더 수신부는,
    상기 레이더 송신부에서 수신된 송신 동기 신호를 이용하여 상기 레이더 송신부와 동기화하는 레이더 신호 획득 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 레이더 수신부는,
    상기 변환된 기저대역의 반사신호들에 대한 채널의 번호가 채널 수와 일치될 때까지 반복 수행하는 레이더 신호 획득 장치.
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