KR102256885B1 - 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 및 방법에 관한 것으로, CW 신호에 의한 펄스 스팩트럼을 발생하여 재밍의 신호원으로 사용하며, 사용자가 원하는 주파수 간격과 대역폭, 주파수 간격 및 재밍 타겟의 주파수 위치에 유지시간을 조절하고, 대역폭에 의해서 연산된 시분할 펄스 제어기로 재밍신호를 효율적으로 발생시키도록 하는데 그 목적이 있다.

Description

시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치{Apparatus for Jamming Signal Generation of Drones using Time Sharing}
본 발명은 무선통신 기기의 차단, 방해, 보호를 목적으로 시분할 펄스 제어를 이용하여 재밍신호의 효율을 높이도록 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치에 관한 것이다.
최근 무선 통신의 발달로 드론을 이용한 범죄 행위를 하거나 폭발물을 원격으로 조정하는 등의 사고가 일어나고 있다. 특히 허가되지 않은 지역에서 드론을 사용하여 사생활 침해 등의 사건, 사고가 빈번히 일어나고 있다. 이런 사고 예방을 위해 주파수 교란 장치인 재머(Jammer)를 사용한다.
도 1은 일반적인 드론 탐지 및 재밍신호발생장치의 개략적인 구성도로서, 무선통신 비행체인 드론(20)과, 상기 드론(20)을 탐지하는 레이다 또는 열상감시장비(TOD)등의 드론감지장치(30)와, 상기 드론감지장치(30)의 드론 감지신호를 수신하여 해당 드론(20)에 대한 무선통신 차단, 방해 등의 재밍신호를 발생하는 재머(Jammer)인 재밍신호발생장치(10)로 구성된다.
상용화된 드론의 사용대역은 무선인터넷(WiFi) 대역인 2.4GHz, 5GHz, GPS 대역인 1.2GHz, 1.5GHz 이며, 이에 대한 재밍의 차단 주파수는 다음 표 1과 같다
구분 주파수 범위 재밍 타겟
WiFi 2,400~2,485MHz 드론
GPS 1,145~1,240MHz GPS L2, L3, BEIDOU, GALILEO
1,554~1,615MHz GPS L1, BEIDOU, GALILEO, GLONASS
도 2는 재밍신호발생장치(10)에서 발생하는 재밍 신호원으로 펄스의 정현파 성분과 상대 위상의 주파수에 대한 분포 특성으로 일정한 속도와 펄스 폭 진폭을 제어하여 일정한 펄스 스펙트럼의 재밍신호를 발생하며, 재밍신호는 다음 수학식 1과 같은 함수로 표현된다.
Figure 112019106028191-pat00001
상기 재밍신호발생장치(10)에서 사용되는 무선 신호는 정해진 주파수와 대역폭(Bandwidth)내에서 방해 신호를 반복적으로 출력하여 무선 통신으로 차단 또는 방해하는 것이다. 여기서, 무선 통신 방해신호는 CW(Continous-Wave) 신호나 랜덤 노이즈 신호를 대부분 사용한다.
여기서, 랜덤 노이즈 신호 보다는 CW 신호가 PAPR (Peak-to-Average Power Ratio)이 낮으며 동일 시간에서 CW 신호가 다수가 존재할 경우 PAPR이 높아진다. 상기 PAPR이 높아지면 재밍신호의 장거리 전송이 어렵고 종단에 사용되는 앰프 소모전력이 증가하는 문제점이 있었다.
국내특허공개 제10-2019-0026230호(공개일 2019.03.13.)
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여, CW 신호에 의한 펄스 스팩트럼을 발생하여 재밍의 신호원으로 사용하며, 사용자가 원하는 주파수 간격과 대역폭, 주파수 간격 및 재밍 타겟의 주파수 위치에 유지시간을 조절하고, 대역폭에 의해서 연산된 시분할 펄스 제어기로 재밍신호를 효율적으로 발생시키도록 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치는 운행중인 드론을 관측 및 감지하는 드론감지장치로부터 드론 감지신호를 수신하여 감지된 드론의 재밍(Jamming)신호를 발생하는 재밍신호발생장치로 구성되어 드론의 무선통신을 차단 및 방해하는 드론 재밍신호 발생장치에 있어서, 상기 재밍신호발생장치는 상기 드론감지장치로부터 수신된 드론 감지신호가 수신됨에 따라 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ) 조절신호를 발생하는 제어부; 상기 제어부의 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ)에 따른 다수의 시분할 재밍신호 펄스 및 FM 변조 재밍신호를 발생하는 시분할 재밍신호발생부; 상기 시분할 재밍신호발생부에서 발생된 FM변조재밍신호를 고주파 샘플링을 갖는 RF DAC(Digital Analog Convertor);를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
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상기 시분할 재밍신호발생부는 상기 제어부로부터 입력된 신호에 의해 재밍신호 펄스를 발생하되, 시간(τ)의 변화에 따른 각각의 펄스 제어신호를 발생하는 펄스발생제어부; 상기 펄스발생제어부의 각 펄스 제어신호에 따라 각 시간(τ) 변화에 따른 재밍신호를 발생하는 각각의 재밍펄스발생부; 및 상기 각 재밍펄스발생부로부터 발생된 각 재밍신호를 합성하여 FM변조 재밍신호를 발생하는 펄스합성부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 재밍펄스발생부는 각각 메모리로 구성하되, 상기 각 메모리는 상기 재밍신호 펄스의 주파수 값을 저장하는 주파수메모리; 상기 재밍신호 펄스의 진폭(Amplitude)값을 저장하는 이득메모리; 상기 재밍신호 펄스의 유지 시간을 저장하는 시간메모리; 및 상기 재밍신호 펄스의 시작과 끝 지점을 저장하는 제어메모리;를 포함하되, 상기 각 메모리에 저장된 값은 재밍신호 펄스 한 주기만 저장되어 반복하는 것을 특징으로 한다.
상기 RF DAC는 상기 시분할 재밍신호발생부로부터 I/Q(In-phase/Quad-phase)신호를 분리하여 수신하고, 데이터 고속 전송을 위한 고속 인터페이스부를 통해 수신받은 I/Q 디지털신호를 RF샘플링 신호를 이용하여 보간(Interpolation)을 통해 노이즈를 제거하는 보간필터; 상기 보간필터를 통해 출력된 I/Q 신호를 수치제어 발진기(NCO)와 곱해져서 주파수 변조를 통해 I/Q 아날로그 신호로 변환하는 주파수변조부; 및 상기 주파수변조부를 통해 출력된 I/Q 아날로그신호를 합성하는 I/Q신호합성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 RF DAC에서 출력된 아날로그 재밍신호에서 FS/2 이미지 성분을 제거한 재밍신호를 추출하는 대역필터; 및 상기 대역필터에서 출력된 재밍신호를 증폭하여 안테나를 통해 드론을 향해 방사하는 증폭기;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생과정은 운행중인 드론을 관측 및 감지하는 드론감지장치로부터 드론 감지신호를 수신하여 감지된 드론의 재밍(Jamming)신호를 발생하는 재밍신호발생장치로 구성되어 드론의 무선통신을 차단 및 방해하는 드론 재밍신호 발생방법에 있어서, 상기 드론감지장치가 드론을 감지하는 제1과정; 상기 드론감지장치로부터 드론이 감지됨에 드론 감지신호를 재밍신호발생장치로 전송하는 제2과정; 상기 재밍신호발생장치는 시분할 재밍신호발생부를 통해 시분할된 다수의 재밍신호 및 FM 변조된 재밍신호를 발생하는 제2과정; 상기 FM 변조된 디지털 재밍신호를 RF DAC를 RF 샘플링으로 아날로그 재밍신호를 발생하는 제3과정; 및 상기 아날로그 재밍신호의 이미지성분을 대역필터를 통해 제거한 재밍신호 만을 발생하는 제4과정;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 제2과정은 시작주파수(SF: Start Freq.), 펄스폭(FΔ), 이득(Gain), 시간(τ) 및 인에이블(EN/DIS) 초기값을 입력받고, 시간(τ) 조절값을 발생하는 1단계; 상기 시간(τ)의 조절에 따른 각각의 재밍신호 펄스를 발생하는 2단계; 및 상기 2단계에서 발생된 각 재밍신호를 합성하여 FM변조 재밍신호를 발생하는 3단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 및 방법은 재밍신호를 발생함에 있어서, 시분할 펄스 제어를 이용하여 재밍신호를 효율적으로 발생시킬 수 있으며, 특정 대역에서 시간과 이득에 대한 제어 값으로 재밍 신호를 특정 주파수 대역에 집중하여 재밍 확률을 높일 수 있는 효과가 있으며, 대역폭 내에서 원하는 주파수 위치에 시간 독립적인 시간 조절을 하여 원하는 주파수 위치에 재밍 신호를 집중할 수 있는 효과가 있으며, 재밍에 원하지 않는 보호 대역은 EN/DIS(Enable/Disenable) 메모리 제어로 보호 대역 주파수 편집을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 드론 감지장치 및 재밍신호발생장치의 개략적인 구성도이고,
도 2는 도 1에서 재밍신호 발생장치에서 발생하는 재밍 신호원
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치의 블록 구성도이고,
도 4는 도 3에서 시분할 재밍신호발생부의 상세 블록 구성도이고,
도 5는 도 3에서 RF DAC의 상세 블록 구성도이고,
도 6은 도 4에서 시분할 재밍신호발생부에서 사용되는 재밍신호원 및 시분할 제어 파형도이고,
도 7은 펄스 스펙트럼에 의한 재밍신호원의 파형도이고,
도 8은 도 3의 시분할 재밍신호발생부에서 FM변조 재밍신호 생성과정을 설명하는 파형도이고,
도 9는 도 4에서 시분할 재밍신호발생부의 시분할의 의한 멀티 톤 신호발생 파형도이고,
도 10은 시간 가중치 부여 재밍신호의 펄스 스펙트럼 표시도이고,
도 11은 타겟 통신 주파수 재밍신호의 펄스 스펙트럼 표시도이고,
도 12는 도 3에서 시분할 재밍신호발생부의 메모리 구성도이고,
도 13은 드론신호와 재밍신호의 관계를 설명하기 위한 파형도이고,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍 신호발생과정의 흐름도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 및 방법에 대하여 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치의 구성도로서, 무선통신 비행체인 드론(20)과, 드론(20)을 관측 및 감지하고, 드론 재밍신호에 의한 드론의 재밍여부를 감지하는 드론감지장치(30)와, 상기 드론감지장치(30)로부터 드론 감지신호를 수신하여 감지된 드론의 재밍(Jamming)신호를 발생하여 드론의 무선통신 차단 및 방해하는 재밍신호발생장치(100)로 구성된다.
상기 재밍신호발생장치(100)는 상기 드론감지장치(30)로부터 드론 감지신호가 수신됨에 따라 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ) 조절신호를 발생하는 제어부(110)와, 상기 제어부(110)의 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ)에 따른 다수의 시분할 재밍신호 펄스 및 FM 변조 재밍신호를 발생하는 시분할 재밍신호발생부(120)와, 상기 시분할 재밍신호발생부(120)에서 발생된 FM변조 재밍신호를 고주파(RF) 샘플링을 갖는 RF DAC(130)와, 상기 RF DAC(130)에서 출력된 아날로그 재밍신호에서 FS/2 이미지 성분을 제거한 재밍신호를 추출하는 대역필터(140)와, 상기 대역필터(140)에서 출력된 재밍신호를 증폭하여 안테나를 통해 드론을 향해 방사하는 증폭기(150)로 구성된다.
여기서, 상기 시분할 재밍신호발생부(120)는 상기 제어부(110)로부터 입력된 신호에 의해 재밍신호 펄스를 발생하되, 시간(τ)의 변화에 따른 각각의 펄스 제어신호를 발생하는 펄스발생제어부(121)와, 상기 펄스발생제어부(121)의 각 펄스 제어신호에 따라 각 시간(τ) 변화에 따른 재밍신호를 발생하는 각각의 재밍펄스발생부(122)(펄스발생부 1, … , N)와, 상기 각 재밍펄스발생부(122)로부터 발생된 각 재밍신호를 합성하여 FM변조 재밍신호를 발생하는 펄스합성부(123)로 구성된다.
상기 재밍펄스발생부(122)는 각각 메모리로 구성하되 상기 각 메모리는 상기 재밍신호 펄스의 주파수 값을 저장하는 주파수메모리, 상기 재밍신호 펄스의 진폭(Amplitude)값을 저장하는 이득메모리, 상기 재밍신호 펄스의 유지 시간을 저장하는 시간메모리 및 상기 재밍신호 펄스의 시작과 끝 지점을 저장하는 제어메모리로 구성된다.
상기 RF DAC(130)는 상기 시분할 재밍신호발생부(120)로부터 I/Q(In-phase/Quad-phase)(I data/Q data)신호를 분리하여 수신하고, 데이터 고속 전송을 위한 고속 인터페이스부(131)를 통해 수신받은 I/Q 디지털신호를 RF샘플링 신호를 이용하여 보간(Interpolation)을 통해 노이즈를 제거하는 보간필터(132)와, 상기 보간필터(132)를 통해 출력된 I/Q 신호를 수치제어 발진기(NCO)의 발진주파수와 곱해져서 주파수 변조를 통해 I/Q 아날로그 신호로 변환하는 주파수변조부(133)와, 상기 주파수변조부(133)를 통해 출력된 I/Q 아날로그신호를 합성하는 I/Q신호합성부(134)로 구성되며, 상기 RF DAC(130)는 드론 재밍에 필요한 각 무선인터넷(WiFi) 대역 및 GPS 대역을 포함한 듀얼채널(130a)(130b)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 및 방법의 구체적인 작용에 대하여 첨부된 도 3 내지 도 14를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 드론 감지장치(30)는 운행중인 드론(30)이 관측되면, 대한 드론 감지신호를 상기 재밍신호발생장치(100)으로 전송한다.
상기 재밍신호발생장치(100)는 드론 감지신호가 수신됨에 따라 드론 재밍신호를 발생하여 드론(20)을 향해 방사한다.
상기 드론 감지장치(30)에서 드론이 재밍되는지 여부를 감지하고, 만약 재밍되지 않으면 이를 상기 재밍신호발생장치(100)으로 전송하고, 상기 재밍신호발생장치(100)는 입력된 주파수 간격과 대역폭, 주파수 간격을 입력받아 대역폭에 의해서 산출된 시분할 펄스제어된 재밍신호를 생성하여 다시 드론(20)을 향해 방사한다.
이와 같이 시분할 펄스제어를 반복하여 생성된 재밍신호를 방사하여 드론(20)을 재밍하게 된다.
여기서, 상기 재밍신호발생장치(100)의 재밍신호 발생에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 제어부(110)는 시작주파수(SF: Start Freq.), 펄스폭(FΔ), 이득(Gain), 시간(τ) 및 인에이블(EN/DIS) 초기값을 상기 시분할 재밍신호발생부(120)로 출력하며, 상기 드론(20)이 재밍되지 않을 경우 시분할 재밍신호발생부(120)의 시간(τ)값을 조절하여 재밍신호를 발생한다.
도 4를 참조하면 상기 시분할 재밍신호발생부(120)는 상기 제어부(110)으로부터의 재밍신호 발생을 위한 신호(SF, FΔ, Gain, τ, EN/DIS)를 수신하여 재밍신호 펄스를 발생하되, 상기 펄스발생제어부(121)에서 시간(τ)의 변화에 따른 각각의 펄스 제어신호를 발생하게 된다.
상기 펄스발생제어부(121)의 각 펄스 제어신호에 따라 각 시간(τ) 변화에 따라 제1 내지 제N 재밍펄스발생부(122)에서 각각의 재밍신호를 발생한다.
상기 각 재밍펄스발생부(122)로부터 발생된 각 재밍신호는 펄스합성부 (123)에서 합성하여 FM변조 재밍신호를 발생하게 된다.
도 6은 시분할 제어에 사용되는 재밍 신호원이고, 도 7은 주기와 펄스폭에 따른 재밍 신호원에 대한 파형도로서, 시간과 펄스 폭에 따른 재밍신호의 상관관계를 표현하였다. 펄스의 정현파 성분과 상대 위상의 주파수에 대한 분포 특성으로 일정한 속도와, 펄스 폭 진폭을 제어하여 일정한 펄스 스펙트럼(Pulse Spectrum)의 재밍 신호를 발생하는데, 이때 시간(τ)를 조절함에 따라 주파수 폭이 조절된다.
도 8은 시분할 재밍신호발생부(120)에서 변조된 재밍신호의 생성과정을 표현한 것으로, 통과대역 디지털 변조 조정은 디지털 정보 신호를 여러 가능한 신호 중 하나와 대응시켜 전송하는 것으로 디지털 심볼들을 채널의 특성에 맞추어 아날로그 파형으로 변환하여 매핑하는 것으로서, 주파수 스펙트럼이 대체로 넓게 퍼지는 특징으로 스펙트럼의 효율성 및 다중화 구현이 가능한 것이 특징이다.
이와 같이 재밍 베이스밴드 신호가 FM 변조과정을 통해 FM변조된 재밍신호를 생성하게 된다.
도 9는 시분할에 의한 멀티 톤(Multi-tone) 신호발생을 설명하기 위한 파형도로서, 시분할에 의한 발생된 멀티 톤 신호에 따라 제1 내지 제N 재밍펄스발생부(122)를 통해 각각의 재밍펄스를 생성하게 되고, 상기 재밍펄스는 도 8의 재밍 베이스밴드 신호를 생성하게 된다.
여기서, 상기 제1 내지 제N 재밍펄스발생부(122)는 각각 메모리로 구성되어 있으며, 주파수, 시간 조절에 따라서 펄스 스펙트럼의 재밍신호가 발생되며, 제어되는 주파수 위치에 이득을 조절할 수 있다.
도 12를 참조하면, 주파수 메모리(122a)는 상기 재밍신호 펄스의 주파수 값을 저장하고, 이득메모리(122b)는 상기 재밍신호 펄스의 진폭(Amplitude)값을 저장하며, 상기 시간메모리(122c)는 재밍신호 펄스의 유지 시간을 저장하며, 상기 제어메모리(122d)는 재밍신호 펄스의 시작과 끝 지점을 저장하게 된다.
여기서, 대역폭을 한번 지나가는 시간을 'Sweep Time'라고 하며, 상기 각 메모리에 저장된 값은 재밍신호 펄스 한 주기만 저장되어 반복하게 된다.
상기 시분할 재밍신호발생부(120)는 메모리의 어드레스 수만큼 만들어지며 최소 시간 간격은 FPGA 입력 클럭에 의해서 결정된다.
예를 들어, 동작 클럭을 250MHz 사용하면 시간(τ) 최소 단위는 4ns로 결정된다.
여기서, N(CW 갯수) = Bandwidth / 주파수 증가 값(Δ)
Sweep Time (Total Time) = T(0) + T(1) + T(2) + T(3) + T(4) …… T(N-1) + T(N)
예를 들어, Fs= 250MHz, N=99, T(0) = 1, T(1) = 1… T(N) = 1 이면, Fs=250MHz는 1 clock 당 4ns, T의 갯수는 100개이고,
4ns * 100= 400ns (sweep time은 400ns)
여기서, 도 10 및 도 11을 참조하면, 특정 주파수 구간(F(7),F(8))에 교란하고자 하는 드론(20)이 감지되면, 시간(T(7),T(8))에 가중치 시간과, 이득(G(7),G(8))에 가중치 이득을 주어 재밍신호를 생성하므로 재밍 확률을 높이게 된다.
상기 재밍신호 펄스의 특정 대역에서 재밍신호를 집중하도록 시간과 이득에 대한 가중치를 부여하거나, 상기 재밍신호 펄스의 대역폭 내에서 원하는 주파수 위치에 시간 독립적인 시간 조절을 통해 원하는 주파수 위치에 재밍신호를 집중하게 된다.
예를 들어, 시간(T(7), T(8))에 가중치 10을 더 주면 T(7)에 재밍신호가 머무는 시간은 44ns, T(8)에 44ns이며, 전체 'Sweep time'은 480ns가 된다.
“주파수 증가값(Freq. Increment value) = 주파수 증가 값 * 2res/ Fs (res= resolution bits)”
예를 들어, 주파수 증가 값이 1MHz, res bit 32bits (232 = 4,294,967,296), Fs = 250MHz이고,
상기 주파수메모리(122a)에 저장되는 “Δ(Freq. Increment value) = (1MHz * 4,294,967,296) / 250MHz = 17,179,869 “이다.
예제로 샘플링 주파수가 250MHz, 주파수 증가 값이 1MHz에 NCO 해상도가 32비트를 갖는다면 NCO 해상도는 232 = 4,294,967,296의 값을 갖는다. 주파수 증가 분(Δ)은 "(1MHz * 4,294,967,296) / 250MHz = 17,179,869"로 계산되며 재밍 발생부 주파수 메모리(122a)에는 제어부(110)에서 계산된 증가값이 "F(s), F(s) + Δ, + … "으로 재밍 발생부 메모리에 저장한다.
또한, 상기 재밍신호 펄스에서 재밍을 원하지 않는 보호 대역은 제어메모리(122d)의 인에이블/디스에이블(EN/DIS) 제어신호를 조절하여 보호 대역 주파수를 편집할 수 있다.
도 13은 드론신호와 재밍신호의 관계를 설명하기 위한 도로서, 예를 들어 드론신호와 재밍신호의 전체 대역폭(Bandwidth)을 갖는 대역 내에서 드론의 채널(16Channel) 간격이 12.5kHz 일때 채널 간격보다 촘촘한 재밍 신호를 발생한다.
즉, 촘촘하게 발생된 재밍신호는 채널이 존재하는 곳에는 재밍신호의 유지 시간을 더하여 재밍 확률을 높일 수 있다.
도 5는 RF DAC에 대한 상세 블록 구성도로서, 상기 RF DAC(130)는 상기 시분할 재밍신호발생부(120)로부터 I/Q(In-phase/Quad-phase)신호를 분리하여 수신하고, 데이터 고속 전송을 위한 고속 인터페이스부(131)를 통해 수신받은 I/Q 디지털신호를 RF샘플링 신호를 이용하여 보간필터(Interpolation)(132)를 통해 노이즈를 제거하게 된다.
상기 보간필터(132)를 통해 출력된 I/Q 신호는 주파수변조부(133)을 통해 수치제어발진기(NCO)와 곱해져서 주파수 변조를 통해 I/Q 아날로그 신호로 변환하게 된다.
상기 주파수변조부(133)를 통해 출력된 I/Q 아날로그신호는 I/Q신호합성부(134)을 통해 합성한 후 상기 대역필터(140)로 전송된다.
상기 RF DAC(130)는 기존의 IF 방식에서 RF 업컨버터(Up converter)를 사용하지 않고 6Gsps 이상 RF 샘플링으로 시스템 사용으로 시스템을 소형화한다.
상기 RF DAC(130)는 4개의 I,Q 구성으로 4개의 독립적인 NCO로 구성된다. 또한 2개의 물리적인 출력으로 가지고 있으며 독립적인 출력, 더하기가 가능하다.
드론 재밍에 필요한 GPS 대역(130a)은 상단 출력, WiFi 대역(130b)은 하단에서 재밍 신호를 출력한다.
다음 표 2는 FPGA와 RF DAC 샘플링의 하드웨어 스펙을 정리하였다.
구분 항목 내용
FPGA IQ Data Rate 250MHz
Interface JESD204B
RF DAC sampling Clock Freq. 6GHz
Interpolation x24
특성 Bandwidth 200MHz
Programmable 주파수 0~3GHz
IQ Data는 250MHz로 동작하며 24배의 보간(interpolation)으로 250MHz*24 = 6Gsps의 주파수 샘플링을 한다. 상기 RF DAC(130)의 실용상 충분히 평탄화 부분에서 주파수의 증대 혹은 감소와 함께 서서히 손실되는 되어지는 지점으로 가용 대역 폭은 200MHz로 계산된다.
“250MHz * 0.8(roll-off) = 200MHz”
NCO 값은 32bits 값으로 구성되며 Fs/2 (6Gsps/2=3Gsps)내에서 원하는 위치에 가변으로 주파수 조절이 가능하다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 재밍신호 발생과정의 흐름도로서, 먼저 재밍신호 발생장치(100)는 증폭부(150)은 오프시키고, RF DAC 주피수를 설정하여 초기화하고, 재밍신호 발생을 대기한다.
상기 드론감지장치(30)가 드론(20)을 감지하게 되면, 제어부(121)는 재밍신호 발생을 위해 시작주파수(SF), 펄스폭(FΔ), 이득(G), 인에이블(EN/DIS) 제어값을 입력한 후 시간(τ)을 입력한다.
상기 재밍신호 발생을 위한 각 데이터 입력 후 증폭부(150)을 구동시켜 발생된 재밍신호를 안테나를 통해 방사하도록 한다.
상기 재밍신호 방사 후 상기 드론감지장치(30)에서 드론 재밍이 확인되지 않으면, 상기 시간((τ)를 조절하여 시분할 제어 및 상기 시분할 재밍신호발생부(120)로 출력하며, 상기 드론(20)이 재밍되지 않을 경우 시분할 재밍신호발생부(120)의 시간(τ)값을 조절하여 재밍신호를 다시 발생한다.
이와 같이 상기 감지된 드론이 재밍될 때까지 상기 시간시간(τ)값을 조절하여 재밍신호 발생을 반복하게 된다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 시분할방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치 및 방법은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이 실시예에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
100 : 재밍신호발생장치 110 : 제어부
120 : 시분할 제밍신호발생부 121 : 펄스발생제어부
122 : 제1 내지 제N펄스발생부 123 : 펄스합성부
130 : RF DAC 131 : 고속인터페이스
132 : 보간필터 133 : 주파수변조부
134 : I/Q신호합성부 140 : 대역필터
150 : 증폭부

Claims (18)

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  6. 운행중인 드론을 관측 및 감지하는 드론감지장치로부터 드론 감지신호를 수신하여 감지된 드론의 재밍(Jamming)신호를 발생하는 재밍신호발생장치로 구성되어 드론의 무선통신을 차단 및 방해하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치에 있어서,
    상기 재밍신호발생장치는 상기 드론감지장치로부터 드론 감지신호가 수신됨에 따라 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ) 조절신호를 발생하는 제어부;
    상기 제어부의 재밍신호 발생 및 시분할 제어 시간(τ)에 따른 다수의 시분할 재밍신호 펄스 및 FM 변조 재밍신호를 발생하는 시분할 재밍신호발생부;
    상기 시분할 재밍신호발생부에서 발생된 FM변조재밍신호를 고주파 샘플링을 갖는 RF DAC(Digital Analog Convertor);를 포함하되,
    상기 제어부는 시작주파수(SF: Start Freq.), 펄스폭(FΔ), 이득(Gain), 시간(τ) 및 인에이블(EN/DIS) 초기값을 상기 시분할 재밍신호발생부로 출력하며,
    상기 드론이 재밍되지 않을 경우 시분할 재밍신호발생부의 시간(τ)값을 조절하여 재밍신호를 발생하며,
    상기 시분할 재밍신호발생부는 상기 제어부로부터 입력된 신호에 의해 재밍신호 펄스를 발생하되, 시간(τ)의 변화에 따른 각각의 펄스 제어신호를 발생하는 펄스발생제어부;
    상기 펄스발생제어부의 각 펄스 제어신호에 따라 각 시간(τ) 변화에 따른 재밍신호를 발생하는 각각의 재밍펄스발생부; 및
    상기 각 재밍펄스발생부로부터 발생된 각 재밍신호를 합성하여 FM변조 재밍신호를 발생하는 펄스합성부;를 포함하며,
    상기 펄스발생제어부는 상기 제어부로부터 입력된 전체 대역폭(Bandwidth), 시작주파수(SF), 펄스스텝(Pulse step)(FΔ, Δ=1,2,3, …, N-1), 이득(Gain), 시간(τ) 및 인에이블(EN/DIS) 초기값을 수신하여, 시분할에 의한 펄스 톤의 양을 조절한 멀티 톤(Multi-tone) 신호를 발생하여 상기 재밍펄스발생부로 공급하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
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  10. 제6항에 있어서,
    상기 재밍펄스발생부는 각각 메모리로 구성하되 상기 각 메모리는,
    상기 재밍신호 펄스의 주파수 값을 저장하는 주파수메모리;
    상기 재밍신호 펄스의 진폭(Amplitude)값을 저장하는 이득메모리;
    상기 재밍신호 펄스의 유지 시간을 저장하는 시간메모리; 및
    상기 재밍신호 펄스의 시작과 끝 지점을 저장하는 제어메모리;를 포함하되,
    상기 각 메모리에 저장된 값은 재밍신호 펄스 한 주기만 저장되어 반복하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 재밍신호 펄스의 특정 대역에서 재밍신호를 집중하도록 시간과 이득에 대한 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 재밍신호 펄스의 대역폭 내에서 원하는 주파수 위치에 시간 독립적인 시간 조절을 통해 원하는 주파수 위치에 재밍신호를 집중하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 재밍신호 펄스에서 재밍을 원하지 않는 보호 대역은 제어메모리의 인에이블/디세이블(EN/DIS) 제어신호를 조절하여 보호 대역 주파수를 편집하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  14. 제6항에 있어서,
    상기 RF DAC는 상기 시분할 재밍신호발생부로부터 I/Q(In-phase/Quad-phase)신호를 분리하여 수신하고, 데이터 고속 전송을 위한 고속 인터페이스부를 통해 수신받은 I/Q 디지털신호를 RF샘플링 신호를 이용하여 보간(Interpolation)을 통해 노이즈를 제거하는 보간필터;
    상기 보간필터를 통해 출력된 I/Q 신호를 수치제어 발진기(NCO)와 곱해져서 주파수 변조를 통해 I/Q 아날로그 신호로 변환하는 주파수변조부; 및
    상기 주파수변조부를 통해 출력된 I/Q 아날로그신호를 합성하는 I/Q신호합성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 RF DAC는 드론 재밍에 필요한 각 무선인터넷(WiFi) 대역 및 GPS 대역을 포함한 듀얼채널로 이루어진 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
  16. 제6항에 있어서,
    상기 RF DAC에서 출력된 아날로그 재밍신호에서 FS/2 이미지 성분을 제거한 재밍신호를 추출하는 대역필터; 및
    상기 대역필터에서 출력된 재밍신호를 증폭하여 안테나를 통해 드론을 향해 방사하는 증폭기;를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 시분할 방식을 이용한 드론 재밍신호 발생장치.
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