KR102155083B1 - 이진 오프셋 반송파 신호를 위한 비 모호 상관 함수 생성 방법 및 장치 - Google Patents

이진 오프셋 반송파 신호를 위한 비 모호 상관 함수 생성 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수신된 신호와 관련된 상관 함수를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신하고, 상기 수신된 특정 BOC 신호에 복수의 부 반송파들을 각각 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성하며, 상기 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하고, 상기 최대 상관 값들에 따라 상기 복수의 부 반송파 중에서 적어도 하나의 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하며, 상기 선택된 적어도 하나의 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성하고, 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 상기 특정 BOC 신호와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하며, 상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성한다.

Description

이진 오프셋 반송파 신호를 위한 비 모호 상관 함수 생성 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING NON-AMBIGUOUS CORRELATION FUNCTION FOR BINARY OFFSET CARRIER SIGNAL}
본 발명은 상관 함수를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수신된 이진 오프셋 반송파 신호와 관련된 상관 함수를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC) 신호는 Galileo, GPS III와 같은 차세대 위성 항법 시스템의 (global navigation satellite system: GNSS) 변조 기법으로 채택되고 있다. GNSS에서는 동기화 과정에서 발생하는 시간 오류가 심각한 위치 오류로 나타날 수 있다. 따라서 신뢰성 있는 GNSS 기반 통신을 위해서는 신호 동기화가 매우 중요하다.
모든 BOC 신호들은 자기상관함수에 주변 첨두를 지니며, 이 주변 첨두는 모호성 문제를 발생시킨다. 이에 따라, 이러한 주변 첨두를 직접 제거하는 기술들이 다수 개발되어 왔다. 하지만, 이들은 특정 BOC 신호 규격에 알맞도록 개발되었기에, 다양한 BOC 신호들에 대해 신호추적이 가능한 유연성을 지니고 있지 않다.
한국공개특허 제10-2013-0046667호
모든 BOC 신호들은 자기상관함수에 주변 첨두를 지니며, 이 주변 첨두는 모호성 문제를 발생시킨다. 이에 따라, 이러한 주변 첨두를 직접 제거하는 기술들이 다수 개발되어 왔지만, 이들은 특정 BOC 신호 규격에 알맞도록 개발되었기에, 다양한 BOC 신호들에 대해 신호추적이 가능한 유연성을 지니고 있지 않는다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 다양한 규격의 BOC 신호들이 전송되는 환경을 고려하여, BOC 신호를 수신한 뒤, 지능적으로 BOC 신호의 종류를 추정하고, 추정된 신호의 규격에 따라 비 모호 상관함수를 생성하는 방법 및 지능형 비 모호 상관함수 생성 장치를 제안한다.
또한, 본 발명은 임의의 BOC 신호가 주어졌을 때, BOC 신호의 개형을 스스로 추정하고 이를 바탕으로 알맞은 비모호 상관함수를 도출하는 적응성 있는 비모호 상관함수 생성 방법 및 장치를 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른, 상관 함수 생성 방법은 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 특정 BOC 신호에 복수의 부 반송파들을 각각 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성하는 단계; 상기 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하는 단계; 상기 최대 상관 값들에 따라 상기 복수의 부 반송파 중에서 적어도 하나의 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하는 단계, 상기 적어도 하나의 특정 부 반송파는 상기 최대 상관 값들 중에서 높은 최대 상관 값을 갖는 부 반송파이며; 상기 선택된 적어도 하나의 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성하는 단계; 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 상기 특정 BOC 신호와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하는 단계; 및 상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 생성하는 단계는, 상기 적어도 하나의 특정 부 반송파에서 첫 번째 펄스 및 마지막 펄스를 추출하는 단계; 및 상기 첫 번째 펄스를 이용하여 상기 제 1 보조 신호를 생성하고, 상기 마지막 펄스를 이용하여 상기 제 2 보조 신호를 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수는 서로 대칭적이며, 주 첨두 영역만 중첩된다.
또한, 본 발명에서, 상기 비 모호 상관 함수는 주변 첨두 영역이 제거된 상관 함수이다.
또한, 본 발명에서, 상기 수신된 특정 BOC 신호가 B(t), 상기 복수의 부 반송파들 중 k1번째 부 반송파가 Lk1(t+τ), 신호의 전력이 P, 의사 잡음 코드(psdueo-random noise code: PN code 또는 PRN code)의 주기가 T인 경우, 상기 상관 함수 R(τ)는 아래의 수식을 통해서 생성된다.
Figure 112018047262532-pat00001
또한, 본 발명에서, 상기 PRN 코드는 르장드르시퀀스(Legendre sequence)로부터 결정된 웨일 시퀀스(Weil Sequence)이다.
또한, 본 발명에서, 상기 제 1 서브 상관 함수가 S1(τ), 상기 제 2 서브 상관 함수가 S2(τ)인 경우, 상기 비 모호 상관 함수 R(τ)는 아래의 수식을 통해서 생성된다.
Figure 112018047262532-pat00002
또한, 본 발명에서, 상기 특정 BOC 신호는 서로 다른 부 반송파가 순차적으로 반복해서 나타내는 시간 복합적 특성을 갖는 시간 다중화된 이진 오프셋 반송파(Time Multiplexed Binary Offset Carrier: TMBOC) 신호이다.
또한, 본 발명은, 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신하는 안테나;
상기 수신된 특정 BOC 신호에 복수의 부 반송파들을 각각 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성하는 제 1 상관기;
상기 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하는 탐지기;
상기 최대 상관 값들에 따라 상기 복수의 부 반송파 중에서 적어도 하나의 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하는 비교 측정기,
상기 적어도 하나의 특정 부 반송파는 상기 최대 상관 값들 중에서 높은 최대 상관 값을 갖는 부 반송파이며;
상기 선택된 적어도 하나의 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성하고, 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 상기 특정 BOC 신호와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하는 제 2 상관기; 및
상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성하는 곱셈기를 포함하는 상관 함수 생성 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 서로 다른 BOC 신호가 결합된 신호를 수신한 경우, 수신된 신호의 종류를 추정하고, 추정된 신호에 기초하여 비 모호 상관 함수를 생성함으로써, 다양한 BOC 신호들에 대해 신호추적이 가능하다는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 시간 다중화된 이진 오프셋 반송파(Time Multiplexed Binary Offset Carrier: TMBOC) 신호의 부 반송파를 나타내는 도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수 생성 장치 및 상관 함수의 일 예를 나타내는 도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수를 생성하기 위한 펄스의 추출 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 6은 본 발의 일 실시 예에 따라 생성된 상관 함수와 자기상관 함수의 일 예를 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수를 생성하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
이하 설명하는 기술은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 이하 설명하는 기술의 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.
본 명세서에서 사용되는 용어에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 해석되지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함한다" 등의 용어는 설시된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 대한 상세한 설명을 하기에 앞서, 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
또, 방법 또는 동작 방법을 수행함에 있어서, 상기 방법을 이루는 각 과정들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 과정들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
이하 설명하는 기술은 사용자의 피부가 포함된 영상을 기반으로 사용자의 맥박에 따른 음원을 선택하여 재생하는 방법이다. 이하 설명하는 방법은 카메라가 탑재된 스마트 기기와 같은 장치에서 영상만을 이용하여 사용자의 맥박을 나타내는 맥파 신호를 산출할 수 있으며, 산출된 맥파 신호를 이용하여 음원을 변조시킬 수 있다. 이하 설명하는 기술은 PC, 스마트 폰, 서버 등과 같은 장치에서 수행될 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 컴퓨터 장치가 피부 온도를 추정한다고 설명한다.
이진 옵셋 반송파 (binary offset carrier: BOC) 신호는 최근 다양한 위성항법시스템에서(global navigation satellite system: GNSS) 개발되고 사용되고 있다.
BOC 신호는 다양한 형태를 지니는데, 대부분의 BOC 신호는 1개의 의사잡음코드(psdueo-random noise code: PN code 또는 PRN code) 칩 내에 1회 이상의 BOC 부반송파가 반복되는 형태로 나타난다.
이러한 규칙을 따르지 않는 신호가 있으며 이는 각 PN 코드 칩 내에 서로 다른 BOC 부반송파가 번갈아가며 나타난다. 이러한 시간 복합적 특성을 지니는 BOC를 시간 다중화된 이진 오프셋 반송파(time-multiplexed binary offset carrier: TMBOC) 신호라 호칭한다.
이러한 TMBOC 신호는 현재 TMBOC(6,1,1/11)이라는 규격으로 GPS에서 송신되고 있다. 하지만, 앞으로도 많은 위성이 발사되며 더욱 많은 규격이 사용될 것으로 전망된다. TMBOC 신호는 시간 복합적 특성으로 인해 신호의 개형 및 상관함수의 형태가 다른 BOC 신호들에 비해 더욱 복잡하며, 매우 다양한 개형으로 송신될 수 있다.
이하, 본 발명에서 제안하는 상관 함수 생성 방법은 시간 복합적 특성으로 인하여 복잡한 부 반송파 개형을 갖는 TMBOC 신호를 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않고 다양한 BOC 신호에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 시간 다중화된 이진 오프셋 반송파(Time Multiplexed Binary Offset Carrier: TMBOC) 신호의 부 반송파를 나타내는 도이다.
TMBOC(k1, k2, C) 신호의 기저대역 신호 B(t)는 아래의 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018047262532-pat00003
수학식 1에서 P는 신호전력, pi는 주기가 T인 PRN 코드의 I 번째 칩, rα(t)는 [0, α]에 존재하는 단위 구형파, Tc는 PRN 코드의 칩 주기, d(t)는 항법 데이터, si(t)는 TMBOC 신호의 I 번째 PN 코드 칩에 존재하는 부 반송파를 나타낸다.
이때, Pi는 아래 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112018047262532-pat00004
본 명세서에서는 신호의 동기화가 고려되므로, 데이터 값 d(t)는 1의 값을 가진다고 가정한다.
또한, PRN 코드의 경우, 르장드르시퀀스(Legendre sequence)로부터 결정된 웨일 시퀀스(Weil Sequence)가 적용될 수 있다.
TMBOC 신호 규격내의 k1, k2는 시간 복합적으로 결합된 두 종류의 BOC 신호의 규격을 나타내며, 구체적으로는 BOCsin(k1, 1) 및, BOCsin(k2, 1) 신호를 의미한다.
BOCsin(k,1) 신호는 부 반송파의 주파수가 PN 코드 칩 전송률에 비해 k배 높으며, PN 코드 칩 전송률이 ‘1’*1.023-1MHz임을 의미할 수 있다. TMBOC 신호의 규격 내 C는 전력 분리 비율을 나타내며, 구체적으로 BOCsin(k1, 1) 부 반송파가 전체 부 반송파 내에서 차지하는 전력 비율을 의미한다.
TMBOC 신호는 앞에서 살펴본 이종의 BOC 부 반송파들이 시간에 따라 순차적으로 번갈아가며 일정한 패턴에 따라 나타내는 구조를 가지고 있다. 이때, 일정한 패턴은 주기적으로 반복되어 나타날 수 있다.
global positioning system (GPS)에서 전송되고 있는 규격은 TMBOC(6,1,4/33)이 있을 수 있으며, TMBOC(6,1,4/33) 신호는 BOCsin(6,1) 신호 및 BOCsin(1,1) 신호가 4/33의 전력비로 결합되어 있다는 것을 나타낸다.
구체적으로, TMBOC(6,1,4/33) 신호의 부 반송파 si(t)는 도 1에 도시된 바와 같이 BOCsin(1,1) 신호의 부 반송파
Figure 112018047262532-pat00005
와 BOCsin(6,1) 신호의 부 반송파
Figure 112018047262532-pat00006
로 구성되어 있으며, 33Tc의 주기를 갖는다.
이때, 각각의 부 반송파는 아래 수학식 3과 같은 규칙으로 구성되어 TMBOC(6,1,4/33) 신호의 부 반송파를 이룰 수 있다.
Figure 112018047262532-pat00007
수학식 3에서 k는 임의의 정수를 나타낸다.
아래 수학식 4는 BOCsin(1,1) 신호의 부 반송파
Figure 112018047262532-pat00008
와 BOCsin(6,1) 신호의 부 반송파
Figure 112018047262532-pat00009
의 일 예를 나타낸다.
Figure 112018047262532-pat00010
수학식 4에서
Figure 112018047262532-pat00011
는 Tc/2로 BOCsin(1,1) 신호의 부 판송파의 펄스 주기이며,
Figure 112018047262532-pat00012
는 Tc/12로 BOCsin(6,1) 신호의 부 반송파 펄스 주기이다.
앞에서 설명한 규격 외에도 다양한 규격의 신호들이 존재하지만, 본 발명에서 상관 함수 생성 장치는 BOC 신호를 수신하는 경우, 수신된 신호가 어떤 신호의 규격인지 알 수 없다고 가정한다.
즉, 상관 함수 생성 장치의 안테나(또는 수신기)는 수신된 신호 B(t)가 TMBOC 신호라는 것을 인식할 수는 있지만, 인식된 TMBOC 신호를 구성하고 있는 신호의 종류 및 비율을 인식하지는 못한다.
이하, 상관 함수 생성 장치가 수신된 BOC 신호를 구성하는 신호를 추정하고, 추정된 신호를 이용하여 주변의 첨두 신호가 제거된 상관 함수를 생성하는 방법을 설명하도록 한다.
이하, 본 발명에서 상관 함수 생성 장치가 수신한 BOC 신호인 B(t)는 부 반송파인 BOCsin(1,1) 신호 및 BOCsin(2,1) 신호로 구성되어 있으며, 33Tc의 부 반송파 패턴 주기를 갖는다고 가정한다.
이때, 13Tc는 BOCsin(1,1) 부 반송파로, 20Tc는 BOCsin(2,1) 부 반송파로 구성되어 있다고 가정한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수 생성 장치 및 상관 함수의 일 예를 나타내는 도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면 상관 함수 생성 장치는 수신된 BOC 신호를 구성하는 신호들의 종류를 추정하고, 추정된 신호를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성할 수 있다.
구체적으로, 상관 함수 생성 장치(200)는 안테나(또는 수신기, 210)를 통해서 BOC 신호를 수신하고, 수신된 신호를 저역 통과 필터(low pass filter)를 통과 시킨다.
이후, 상관 함수 생성 장치(200)는 저역 통과 필터를 통과한 신호를 병렬적으로 구성된 복수의 상관기(Correlator, 220)를 통해 서로 다른 복수의 BOC(k1, 1) 신호의 부 반송파와 상관하여 복수의 BOC(k1, 1) 신호에 따른 상관 함수를 각각 생성한다.
이때, 상관 함수 R(τ)은 아래 수학식 5를 통해 생성될 수 있다.
Figure 112018047262532-pat00013
수학식 5에서
Figure 112018047262532-pat00014
는 k1의 값을 갖는 부 반송파가 곱해진 국소 BOC 신호를 의미한다. 만약,
Figure 112018047262532-pat00015
의 성분을 B(t)가 갖고 있는 경우, 각각의 신호에 포함된 동일한 성분끼리의 상관으로 인하여 상관 첨두가 나타나게 된다.
하지만,
Figure 112018047262532-pat00016
의 성분을 B(t)가 갖고 있지 않는 경우, 두 신호 간의 유사성이 낮기 때문에 큰 상관 첨두는 발생하지 않고, 작은 첨두들만 발생하게 된다.
예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이
Figure 112018047262532-pat00017
의 K1을 1, 2, 3으로 가정하는 경우, K1의 값이 2인 BOC 신호와 수신된 신호를 통해 생성된 상관 함수가 가장 높은 상관 첨두를 갖고 있는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 도 3의 경우, K1의 값이 2인 BOC 신호의 부 반송파를 B(t)가 가장 많이 포함하고 있다고 추정할 수 있다. 또한, K1의 값이 1인 경우에도, 상관 첨두가 나타나므로 B(t)는 K1의 값이 1인 BOC 신호의 부 반송파도 포함하고 있다고 추정할 수 있다.
이때, K1의 값이 1인 경우는 K1의 값이 2인 경우보다 첨두의 높이가 낮기 때문에, K1의 값이 2인 BOC 신호의 반송파가 K1의 값이 1인 BOC 신호의 반송파보다 B(t)에 더 많이 포함되어 있다는 것을 추정할 수 있다.
하지만, K1의 값이 3인 경우는 작은 첨두들만 나타내므로 B(t)는 K1의 값이 3인 BOC 신호의 반송파가 포함되어 있지 않다는 것을 추정할 수 있다.
이를 통해서 상관 함수 생성 장치는 수신된 BOC 신호를 구성하는 반송파 신호들 및 신호들 간의 비율을 추정할 수 있다.
이때, 신호의 추정을 위해 사용되는 K1의 값은 B(t)와 상관되는 BOC 신호들의 부 반송파에 따라 다양한 값이 사용될 수 있으며, 모든 신호를 수신하여 추정할 수 있도록 실사용되는 모든 규격의 값이 사용될 수 있다.
병렬적으로 구성된 상관기(220)를 통해서 상관된 상관함수 각각은 각각의 상관기(220)와 연결된 탐지기(Detector, 230)를 통해서 최대의 상관 값을 계산하여 도출할 수 있다.
이때, 탐지기(230)는 상관기(220)와 같이 병렬적으로 구성될 수 있다.
즉, 탐지기(230)를 통해서 각각의 상관함수 별로 최대 피크(peak) 값이 계산될 수 있으며, 비교 측정기(Comparator, 240)를 통해서 계산된 최대 상관 값들 중에서 가장 높은 최대 피크 값 또는 가장 높은 최대 피크 값을 포함하는 적어도 하나의 피크 값을 선택할 수 있다.
이때, 적어도 하나의 피크 값을 선택하는 경우, 가장 높은 피크 값으로부터 순서대로 높은 값들을 선택할 수 있다.
예를 들면, 도 3의 경우, 비교 측정기(240)를 통해 K1의 값이 2인 경우 가장 높은 상관 값이 발생하였다는 것을 통해 계산되어 도출될 수 있다.
비교 측정기(240)를 통해서 도출된 K1의 값인
Figure 112018047262532-pat00018
은 로컬 서브 캐리어 발생기(Local Sub-Carrier generator, 250)로 전달되어
Figure 112018047262532-pat00019
에 대응되는 BOC 부 반송파가 생성된다.
이후,
Figure 112018047262532-pat00020
에 의해서 생성된 BOC 부 반송파를 이용하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성한다.
이때, 도 4에 도시된 바와 같이 서로 대칭이며, 주 첨두에서만 중첩되는 두 개의 상관 함수인 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하기 위해서,
Figure 112018047262532-pat00021
에 의해서 생성된 BOC 부 반송파에서 샘플러(Sampler, 260)를 통해 전채 2
Figure 112018047262532-pat00022
개의 펄스 중 첫 번째 및 마지막 펄스만을 추출하고, 각각의 상관기(270)를 통해 수신된 BOC 신호와 추출된 펄스를 각각 상관한다.
상관 함수 생성 장치(200)는 생성된 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 곱셈기(Multiplier, 280)를 통해 결합하여 비 모호 상관 함수를 생성할 수 있다.
제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수는 주 첨두 구간에서만 중첩이 발생하고, 서로 대칭적이기 때문에, 두 상관함수가 곱셈기(280)를 통해 결합되면 중첩되는 첨두 구간을 제외하고 주변의 나머지 첨두 구간은 제거되기 때문에 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성할 수 있다.
제 1 서브 상관 함수가 S1(τ)이고, 제 2 서브 상관 함수가 S2(τ)인 경우, 비 모호 상관 함수 R(τ)는 아래의 수학식 6을 통해서 생성될 수 있다.
Figure 112018047262532-pat00023
이와 같은 방법을 통해서 상관 함수 생성 장치(200)는 수신된 BOC 신호를 구성하는 신호들의 종류를 추정하고, 추정된 신호를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성할 수 있다.
또한, 추정된 신호들을 통해서 신호를 추정하기 위한 후보 BOC 신호들의 종류를 지속적으로 증가시켜 신호 추정 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수를 생성하기 위한 펄스의 추출 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 5는 도 2 내지 4에서 설명한
Figure 112018047262532-pat00024
에 의해서 생성된 BOC 부 반송파를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성하기 위한 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하기 위한 구체적인 방법을 나타낸다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이
Figure 112018047262532-pat00025
에 의해서 생성된 BOC 부 반송파는 사인 위상 BOC 부 반송파로써 한 주기 내에 총 2
Figure 112018047262532-pat00026
개의 펄스로 구성된다.
2
Figure 112018047262532-pat00027
개의 펄스로 구성된 BOC 부 반송파 중에서 첫 번째 펄스(제 1 서브 펄스) 및 마지막 펄스(제 2 서브 펄스)를 추출하고, 추출된 펄스를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성한다.
이후, 생성된 제 1 보조 신호와 수신된 BOC 신호인 B(t)를 상관하여 제 1 서브 상관 함수를 생성하고, 제 2 보조 신호와 B(t)를 상관하여 제 2 보조 상관 함수를 생성할 수 있다.
도 6은 본 발의 일 실시 예에 따라 생성된 상관 함수와 자기상관 함수의 일 예를 나타내는 도이다.
도 6은 도 2 내지 도 5에서 설명한 방법을 통해서 최종적으로 생성된 상관 함수와 자기상관함수를 함께 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이 도 2 내지 도 5에서 설명한 방법을 통해서 최종적으로 생성된 상관 함수인 비 모호 상관 함수는 최대 첨두 영역을 제외한 주변의 첨두가 제거되어 기존의 자기 상관 함수에 존재하는 모호성이 사라진 것을 확인할 수 있다.
생성된 비 모호 상관함수는 지연 고정 루프(delay lock loop: DLL)와 같은 discriminator에 적용될 수 있다. 즉, 상관함수를 이용하여 신호의 추적을 수행하는 모든 종류의 discriminator에서 자기 상관기가 본 발명에서 제안하는 비 모호 상관 함수를 이용하여 신호를 추적할 수 있는 비 모호 상관 함수 생성 장치로 대체될 수 있다.
본 발명은 TMBOC 신호를 대상으로 신호의 신호 내의 가장 주 성분을 판별하고, 이를 바탕으로 비모호 상관함수를 얻는 과정을 제시하였다.
하지만, 본 발명의 적용 범위는 TMBOC 신호에 한정되지 않고 다양한 BOC 신호에 적용될 수 있다.
예를 들면, TMBOC 신호는 이종 BOC 신호의 결합이기 때문에, 사인 및 코사인 위상의 BOC 신호들을 대상으로도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 두 신호가 중첩되어 결합된 compostie BOC 신호의 경우에도 주로 포함된 성분을 판별함으로써 compostie BOC 신호에도 적용될 수 있다. AltBOC 신호의 경우 부반송파가 4-level을 지니므로 복잡하지만, 부반송파의 위상이 코사인 및 사인 위상으로 구성되므로 AltBOC 신호의 주변 첨두 제거도 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 상관 함수를 생성하기 위한 방법의 일 예를 나타내는 도이다.
도 7을 참조하면, 상관 함수 생성 장치는 신호의 추정(또는 추적)을 통해 비 모호 상관 함수를 생성하기 위해 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신한다(S7010).
이때, 상관 함수 생성 장치는 수신된 신호가 BOC 신호라는 것은 인식할 수 있지만, 수신된 BOC 신호를 구성하고 있는 신호의 종류 및 신호들의 비율을 인식할 수 없다.
이후, 상관 함수 생성 장치는 수신된 BOC 신호에 복수의 부 반송파들을 각각 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성한다(S7020).
상관 함수는 도 2 내지 도 4에서 설명한 방법을 통해 상관기에 의해서 생성될 수 있다.
이후, 상관 함수 생성 장치는 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하고(S7030), 계산된 최대 상관 값들에 따라 복수의 부 반송파 중에서 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 이진 오프셋 반송파의 종류를 추정할 수 있다(S7040).
최대 상관 값들은 도 2 내지 도 4에서 살펴본 바와 같이 탐지기를 통해서 계산될 수 있으며, 특정 부 반송파는 도 2 내지 도 4에서 살펴본 바와 같이 비교 탐지기를 통해서 선택될 수 있다.
이때, 상기 적어도 하나의 특정 부 반송파는 상기 최대 상관 값들 중에서 높은 최대 상관 값을 갖는 부 반송파이다.
이후, 상관 함수 생성 장치는 선택된 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성한다(S7050).
제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호는 도 2 내지 도 5에서 설명한 바와 같이 샘플러에 의해서 특정 부 반송파로부터 추출된 제 1 서브 펄스 및 제 2 서브 펄스를 통해 생성될 수 있다.
이후, 상관 함수 생성 장치는 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 특정 이진 오프셋 반송파와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하고(S7060), 생성된 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성한다(S7070).
제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수는 도 2 내지 도 4에서 설명한 바와 같이 상관기를 통해 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 각각 수신된 BOC 신호와 상관함으로써 생성될 수 있다.
또한, 비 모호 상관 함수는 도 2 내지 도 4에서 살펴본 바와 같이 제 1 서브 상관 함수와 제 2 서브 상관 함수가 곱셈기에 의해서 결합되므로써 생성될 수 있다.
생성된 비 모호 상관 함수는 도 6과 같은 파형을 가질 수 있다.
이와 같은 방법을 이용하여 수신된 BOC를 구성하는 신호의 종류 및 신호들의 비율을 추정할 수 있으며, 가장 큰 첨두를 제외한 주변 첨두들이 제거된 비 모호 상관 함수를 생성할 수 있다.
본 실시 예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 전술한 기술에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 전술한 기술의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 전술한 기술의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
200: 상관 함수 생성 장치 240: 비교 측정기
210: 안테나 250: 로컬 서브 캐리어 생성기
220: 상관기 260: 샘플러
230: 탐지기 280: 곱셈기

Claims (9)

  1. 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 특정 BOC 신호의 복수의 부 반송파들을 각각 상기 특정 BOC 신호와 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성하는 단계;
    상기 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하는 단계;
    상기 최대 상관 값들에 따라 상기 복수의 부 반송파 중에서 적어도 하나의 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하는 단계;
    상기 선택된 적어도 하나의 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성하는 단계;
    상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 상기 특정 BOC 신호와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하는 단계; 및
    상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하는 단계는
    상기 최대 상관 값들 중에서 높은 최대 상관 값을 갖는 부 반송파를 상기 특정 부 반송파로 간주하고, 상기 특정 부 반송파가 상기 BOC 신호에 포함되어 있다고 추정하는 것을 특징으로 하는 상관 함수 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 생성하는 단계는,
    상기 적어도 하나의 특정 부 반송파에서 첫 번째 펄스 및 마지막 펄스를 추출하는 단계; 및
    상기 첫 번째 펄스를 이용하여 상기 제 1 보조 신호를 생성하고, 상기 마지막 펄스를 이용하여 상기 제 2 보조 신호를 생성하는 단계를 포함하는 상관 함수 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수는 서로 대칭적이며, 주 첨두 영역만 중첩되는 상관 함수 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비 모호 상관 함수는 주변 첨두 영역이 제거된 상관 함수인 상관 함수 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신된 특정 BOC 신호가 B(t), 상기 복수의 부 반송파들 중 k1번째 부 반송파가
    Figure 112020040664286-pat00028
    , 신호의 전력이 P, 의사 잡음 코드(psdueo-random noise code: PN code 또는 PRN code)의 주기가 T인 경우, 상기 상관 함수 R(τ)는 아래의 수식을 통해서 생성되는 상관 함수 생성 방법.
    Figure 112020040664286-pat00029
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 PRN 코드는 르장드르시퀀스(Legendre sequence)로부터 결정된 웨일 시퀀스(Weil Sequence)인 상관 함수 생성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 서브 상관 함수가 S1(τ), 상기 제 2 서브 상관 함수가 S2(τ)인 경우, 상기 비 모호 상관 함수 R(τ)는 아래의 수식을 통해서 생성되는 상관 함수 생성 방법.
    Figure 112020040664286-pat00030
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정 BOC 신호는 서로 다른 부 반송파가 순차적으로 반복해서 나타내는 시간 복합적 특성을 갖는 시간 다중화된 이진 오프셋 반송파(Time Multiplexed Binary Offset Carrier: TMBOC) 신호인 상관 함수 생성 방법.
  9. 특정 이진 오프셋 반송파(Binary Offset Carrier: BOC)신호를 수신하는 안테나;
    상기 수신된 특정 BOC 신호의 복수의 부 반송파들을 각각 상기 특정 BOC 신호와 상관하여 상기 복수의 부 반송파 별로 각각 상관 함수를 생성하는 제1 상관기;
    상기 상관 함수들 각각에 대한 최대 상관 값들을 계산하는 탐지기;
    상기 최대 상관 값들에 따라 상기 복수의 부 반송파 중에서 적어도 하나의 특정 부 반송파를 선택하여 상기 특정 BOC 신호의 종류를 추정하는 비교 측정기,
    상기 선택된 적어도 하나의 특정 부 반송파를 이용하여 제 1 보조 신호 및 제 2 보조 신호를 생성하고, 상기 제 1 보조 신호 및 상기 제 2 보조 신호를 상기 특정 BOC 신호와 각각 상관하여 제 1 서브 상관 함수 및 제 2 서브 상관 함수를 생성하는 제 2 상관기; 및
    상기 제 1 서브 상관 함수 및 상기 제 2 서브 상관 함수를 이용하여 비 모호 상관 함수를 생성하는 곱셈기를 포함하고,
    상기 비교 측정기는
    상기 최대 상관 값들 중에서 높은 최대 상관 값을 갖는 부 반송파를 상기 특정 부 반송파로 간주하고, 상기 특정 부 반송파가 상기 BOC 신호에 포함되어 있다고 추정하는 상관 함수 생성 장치.
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