KR102370197B1 - 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신되는 음성 패킷 기반으로 지속적인 품질 비교를 통하여 실시간 통화품질을 제어하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치는 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 모드선택모듈; 통화품질 향상모드 선택시에, 음성 패킷이 수신되면 신호의 품질을 측정하고, 측정된 품질정보와 수신 패킷을 상위계층으로 전달하는 제1신호처리모듈; 제1신호처리모듈에서 전달된 음성 패킷을 저장하고, 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 수신된 동일 패킷에 대해서 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 제2신호처리모듈을 포함하고, 제1신호처리모듈은 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고, 측정값과 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값으로 수신된 음성 패킷의 품질정보를 결정하고, 제2신호처리모듈은 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷의 품질정보를 비교하여 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 선택하여 신호처리한다.

Description

소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치{Method and apparatus for controlling voice quality in digital walkie-talkie for small combat operation}

본 발명은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수신되는 음성 패킷 기반으로 지속적인 품질 비교를 통하여 실시간 통화품질을 제어하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

디지털 무전기는 아날로그 방식과 디지털 방식으로 구분되고 있고, 기존에 군용 운용 환경에서 사용하는 무전기는 아날로그 방식의 음성 서비스만을 제공하였다. 그러나 최근 군용 운용 환경에서도 디지털 방식의 음성 서비스와 데이터 통신 서비스가 가능한 디지털 무전기가 도입되면서 디지털 무전기에 대한 개발이 활발해지고 있다.

디지털 무전기는 아날로그 무전기가 활용하는 주파수 폭을 이용하여 보다 더 많은 서비스 제공이 가능하다. 디지털 무전기는 문자메시지를 비롯해 데이터 통신도 가능하고, 기존의 아날로그 방식의 무전기 대비 음성통화 품질 향상, 주파수 효율화를 높일 수 있다는 점에서 매우 효과적이다.

현재 소부대 전술 운용환경에서 운용되는 전력화된 군용 무전기는 협대역 주파수 자원으로 저속망으로 PTT 버튼을 이용한 1홉 아날로그 방송서비스 형태로 음성통화와 저속의 데이터 통신 서비스를 제공하는 형태이다.

군용 무선 통신 장비는 아군 부대의 전략 수행 및 전투원의 생존과 직결되는 장비이기 때문에 보안성과 안정성 등이 필수적으로 요구된다. 따라서 군용 디지털 무전기는 혼선이나 간섭없이 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 협대역 무전기용 주파수 대역폭을 사용하고 있다.

협대역 주파수 환경에서 상호 중계를 위한 VoIP(Voice over Internet Protocol) 통화에 따른 음성 지연 시간은 통화를 위한 오버헤드 과다와 상호 중계 흡수에 비례하여 증가한다. 단방향 지휘 통신을 위한 음성 서비스에서는 초기 음성 지연보다 정확한 의사 전달이 중요하고, 대화식 음성 서비스에서는 통화의 실시간성을 확보할 필요가 있다.

또한 협대역 주파수 환경에서 음성 통신은 데이터 통신과 달리 통화 품질 측정 지표 중 하나인 음성 지연 시간을 일정 시간 미만으로 유지할 필요가 있다. 상기 음성 지연 시간은 음성 수집 시간과 음성 송신 시간을 합한 시간이다. 상기 음성 수집 시간은 음성 신호를 음성 패킷으로 변환하는 시간이고, 음성 송신 시간은 음성 패킷을 소스 노드에서 목적지 노드까지 전송하는 시간이다.

특히, 협대역 주파수(저속 전송속도, 저속망) 환경에서 자동 상호 중계를 수행하기 위해 노드 간에 네트워크 정보를 상호 교환하여 중계 노드를 선정한다. 노드(무전기) 간에 네트워크 정보 교환이 이루어진 후에 중계 노드를 선정하기 때문에 수렴 시간이 존재하고, 저속 통신망의 특성상 정보 교환 주기를 짧게 설정할 수 없어 네트워크 변화에 따른 수렴 시간이 과다 소요되는 문제가 있다.

즉, 종래 소부대 운용환경에서 사용되는 디지털 무전기는 소출력, 저속망 특성에 기인하여 홉수 증가에 따라 지연 증가 및 느린 경로 정보 교환으로 장시간의 경로설정 수렴시간이 발생되고, 이는 실환경과 라우팅 테이블 불일치에 따른 서비스 품질의 저하를 발생한다.

특히, 저속 통신망에서는 상호 중계를 위한 경로 설정을 위해 단말간에 경로정보의 교환시간이 고속 통신망에 비해 장시간 소요되고, 실환경의 토폴로지 변화를 감지하고 라우팅 토폴로지 반영되는 시간이 증가한다. 그리고 수렴시간 되기 전의 시간 동안은 2홉 서비스가 제공되지 않고, 역으로 2홉에서 1홉으로 라우팅 토폴로지가 갱신되어야 하는 수렴시간에도 1홉으로 서비스가 되어야 하나 2홉으로 서비스되어 서비스 품질의 저하가 발생한다.

이와 같이 군용 디지털 무전기에서 장시간의 수렴시간으로 야기되는 음탈락 또는 음성지연 등에 의한 통화단절이 발생되면, 아군 전술 구현에 문제가 발생되고, 나아가 아군의 안전을 위협받게 되는 문제를 야기시킨다.

한국등록특허공보 제10-1835335(2018.02.28)

따라서 본 발명의 목적은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질을 향상시키기 위하여 수신되는 음성 패킷 기반으로 지속적인 품질 비교를 통하여 실시간 통화품질을 제어할 수 있는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치는 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 모드선택모듈; 통화품질 향상모드 선택시에, 음성 패킷이 수신되면 신호의 품질을 측정하고, 측정된 품질정보와 수신 패킷을 상위계층으로 전달하는 제1신호처리모듈; 제1신호처리모듈에서 전달된 음성 패킷을 저장하고, 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 수신된 동일 패킷에 대해서 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 제2신호처리모듈을 포함하고,

제1신호처리모듈은 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고, 측정값과 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값으로 수신된 음성 패킷의 품질정보를 결정하고,

제2신호처리모듈은 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷의 품질정보를 비교하여 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 선택하여 신호처리한다.

바람직하게는 품질정보는 디지털 무전기의 음성 패킷 최초 송신시에 생성되어 헤더 정보에 포함되고, 최초 송신시 헤더 정보에 포함된 품질정보는 최대 송신 출력레벨로 설정된다.

바람직하게는 헤더 정보에 포함된 품질정보는 1바이트로 정의되고, 최상위 1비트는 양수/음수를 나타내는 부호비트이고, 나머지 7비트는 dBm 단위의 신호레벨을 부호비트방식으로 표기된다.

바람직하게는 제1신호처리모듈은, 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고, 수신된 음성 패킷에 포함된 헤더 정보를 복조하고, 측정값과 헤더 정보에 포함된 품질정보를 비교하여, 측정값이 작을 때는 헤더 정보를 측정값으로 변경하고, 측정값이 클 때는 헤더 정보의 품질정보를 유지시켜서 상위계층으로 전달한다.

바람직하게는 제1신호처리모듈은, 프레임 헤더 정보를 복조하고, 유효한 정보인지를 확인하고, 헤더 정보가 유효하지 않을 때, 에러정정을 수행하고, 에러정정 후에도 헤더 정보가 유효하지 않을 때, 해당 패킷을 폐기한다.

바람직하게는 최대 홉 지연시간은 라우팅 테이블의 최대 홉수에 설정된 홉지연시간을 곱셈한 값으로 설정한다.

바람직하게는 모드선택모듈은 라우팅 테이블에서 2홉 이상의 서비스 제어가 필요할 때, 통화품질 향상모드를 선택한다.

바람직하게는 제1신호처리모듈은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 하위계층에 포함되는 모뎀에서 수행한다.

바람직하게는 제2신호처리모듈은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 상위계층에 포함되는 음성코덱, RTP, UDP, IP, MAC을 활용한다.

바람직하게는 상위계층과 하위계층은 헤더 정보를 상호 교환하는 방식으로 계층 간 패킷 전달을 수행한다.

바람직하게는 제2신호처리모듈은 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷의 프레임 헤더 정보를 실시간 비교한다.

바람직하게는 제2신호처리모듈은 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷여부는 수신된 패킷의 헤더 정보에 포함된 시퀀스 넘버를 확인한다.

바람직하게는 제2신호처리모듈은 음성 패킷의 중계처리시에 최대 홉 지연시간 동안 수신된 동일 패킷에서 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 송신 처리한다.

바람직하게는 제2신호처리모듈은 음성 패킷의 수신처리시에 최대 홉 지연시간 동안 수신된 동일 패킷에서 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 수신 처리한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법은 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 모드선택단계; 제1신호처리모듈에서 음성 패킷이 수신되면 신호의 품질을 측정하고, 패킷의 품질과 수신 패킷을 상위계층으로 전달하는 단계; 제2신호처리모듈에서 전달된 음성 패킷을 저장하고, 최대 홉 지연시간 동안 수신된 동일 패킷에 대해서 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 단계를 포함하고,

수신 패킷을 상위계층으로 전달하는 단계는, 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고, 측정값과 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보를 비교하여 낮은 값으로 수신된 음성 패킷의 품질정보를 결정하고,

신호처리를 수행하는 단계는 최대 홉 지연시간 동안 동일 패킷의 품질정보를 비교하여 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 선택하여 신호처리한다.

바람직하게는 품질정보는 디지털 무전기의 음성 패킷 최초 송신시에 생성되어 헤더 정보에 포함되고, 최초 송신시 헤더 정보에 포함된 품질정보는 최대 송신 출력레벨로 설정된다.

바람직하게는 헤더 정보에 포함된 품질정보는 1바이트로 정의되고, 최상위 1비트는 양수/음수를 나타내는 부호비트이고, 나머지 7비트는 dBm 단위의 신호레벨을 부호비트방식으로 표기된다.

바람직하게는 최대 홉 지연시간은 라우팅 테이블의 최대 홉수에 설정된 홉지연시간을 곱셈한 값으로 설정한다.

바람직하게는 수신 패킷을 상위계층으로 전달하는 단계는, VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 하위계층에 포함되는 모뎀에서 수행한다.

바람직하게는 신호처리를 수행하는 단계는, VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 상위계층에 포함되는 음성코덱, RTP, UDP, IP, MAC을 활용한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법에 있어서, 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 단계; 디지털 무전기에 전원이 공급되면, 송신 제어를 위한 변수를 초기화시키는 단계; 디지털 무전기를 송신 이벤트 발생 전까지 수신 대기 모드로 제어하는 단계; 송신 이벤트가 발생되면, 패킷이 최초 송신인지를 판단하는 단계; 최초 송신시에, 품질정보가 포함된 헤더 정보를 생성하고, 송신을 위한 음성 패킷에 포함하여 전송하는 단계를 포함하고,

품질정보는 디지털 무전기의 음성 패킷 최초 송신시에 생성되어 헤더 정보에 포함되고, 최초 송신시 헤더 정보에 포함된 품질정보는 최대 송신 출력레벨로 설정된다.

바람직하게는 송신 제어를 위한 변수를 초기화시키는 단계는, 프레임 시퀀스 넘버와 품질정보를 0으로 초기화 하고, 프레임 시퀀스 넘버는 음성 패킷의 최초 송신때마다 갱신된다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법에 있어서, 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 단계; 디지털 무전기에 전원이 공급되면, 중계 제어를 위한 변수를 초기화시키는 단계; 음성 패킷이 수신되면, 수신된 패킷의 품질을 측정하는 단계; 음성 패킷에 포함된 품질정보를 비교하여, 측정값이 작을 때는 헤더 정보를 측정값으로 변경하고, 측정값이 클 때는 헤더 정보의 품질정보를 유지시켜서 상위계층으로 전달하는 단계; 전달된 패킷의 유효성을 검사하고, 정상상태에서 패킷을 중계하는 단계를 포함하고,

품질정보는 디지털 무전기의 음성 패킷 최초 송신시에 생성되어 헤더 정보에 포함되고, 측정값과 비교되어 갱신된다.

바람직하게는 상위계층으로 전달하는 단계는, 수신 패킷의 헤더 정보를 복조하고, 에러정정하여, 유효한 정보일 때 상위계층으로 전달한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법은 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법에 있어서, 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 단계; 디지털 무전기에 전원이 공급되면, 수신 제어를 위한 변수를 초기화시키는 단계; 음성 패킷이 수신되면, 수신된 패킷의 품질을 측정하는 단계; 음성 패킷에 포함된 품질정보를 비교하여, 측정값이 작을 때는 헤더 정보를 측정값으로 변경하고, 측정값이 클 때는 헤더 정보의 품질정보를 유지시켜서 상위계층으로 전달하는 단계; 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷의 품질정보를 비교하여 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 저장 및 수신 신호처리하는 단계를 포함하고,

품질정보는 디지털 무전기의 음성 패킷 최초 송신시에 생성되어 프레임 헤더 정보에 포함되어 갱신 처리되고, 최대 홉 지연시간은 라우팅 테이블의 최대 홉수에 설정된 홉지연시간을 곱셈한 값으로 설정한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법 및 장치는, 수신되는 음성 패킷 기반으로 지속적인 품질 비교를 통하여 실시간 통화품질을 제어할 수 있다. 특히, 본 발명은 저속망, 소출력의 협대역 통신장비에서 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하여 음성 서비스의 품질을 향상시킨다. 따라서 본 발명은 최대 홉 지연시간 동안 수신되는 동일 패킷에 대해서 가장 높은 값의 품질정보를 갖는 패킷을 선택하여 신호처리하므로서 음성서비스의 음탈락/음성지연을 최소화하여 음성통화품질을 향상시키는 효과를 얻는다.

도 1은 송신단말의 라우팅 경로 상에 2홉으로 경로가 설정된 경우, 최초 송신 패킷의 송신 경로를 도시하고 있다.
도 2는 저속망의 특성상, 급격한 무선환경의 변화로 2홉 패킷보다 1홉 패킷이 양호한 상태가 발생 가능한 송신 경로를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 중복되는 패킷을 비교하기 위한 QI(Quality Indicator)를 상위계층과 하위 계층 사이의 전달하는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 QI 구성의 예시도를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2홉 송수신시 부호 비트 방식에 의한 QI의 표기 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기(단말)의 주요 구성도를 도시하고 있다.
도 7는 디지털 무전기가 처리하는 통신 프로토콜 및 프레임 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어를 위한 제어장치의 상세 구성도이다.
도 9는 본 발명의 경로설정모듈(114)에서 설정된 라우팅 테이블의 예시도를 도시하고 있다.
도 10은 도 9에서 설정된 라우팅 테이블에 기반해서 송신단말에서 음성 패킷을 송신 처리하는 제어 흐름도이다.
도 11은 도 10의 제어과정에 따라서 송신단말에서 음성 패킷이 송신 처리되면, 중계단말에서 음성 패킷을 수신하고, 다시 최종 단말로 중계하는 제어 흐름도이다.
도 12는 도 11의 제어과정에 따라서 중계단말에서 음성 패킷을 중계하면, 이를 수신단말에서 수신하고, 신호처리하는 제어 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"와 "기", "모듈"과 "부", "유닛"과 "부", "장치"와 "시스템", "단말"과 "노드"와 "디지털 무전기"와 "무전기" 등은 명세서 작성의 용이함 만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 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.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

본 발명은 느린 경로 설정에 기인한 실환경과 라우팅 테이블 불일치에 의해서 발생되는 서비스 저하를 개선하기 위한 구성을 제시한다. 본 발명은 무선환경 하에서 상호 중계시 발생할 수 있는 패킷 중복 수신 특성을 이용하여 동일한 패킷 수신시에 가장 좋은 품질로 수신되는 음성 패킷을 수신 처리하고, 서비스(음성) 통화 품질을 향상하기 위한 것이다.

동일 망 내에서 라우팅 알고리즘에 의해서 결정된 라우팅 테이블 상에서 2홉 이상으로 서비스되는 단말이 존재하는 경우, 1 : 다수 형태로 운용되는 무전기와 같은 통신장비는 송신단말의 송신 1회와 중계단말들의 송신이 수행된다. 특히, 라우팅 토폴로지가 모두 1홉으로 업데이트 되기 전까지는 동일 패킷이 2회 이상 송신된다. 따라서 망 내의 수신단말들은 동일한 패킷을 2회 이상 수신 가능하고, 이러한 특징을 이용하여 본 발명에서는 2회 이상 수신한 동일 패킷에 대해서 품질 비교(Quality)를 통해 음성 통화품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

본 발명에서 제안하는 디지털 무전기의 운용환경은 산악지대와 같이 통신환경이 열악하고, 일정 수의 무전기로 한정되는 소부대 군용 운용 환경이다. 이는 사용되는 무전기가 잦은 이동과 환경의 변화가 심한 실제 환경(실환경)에서 운용되고, 변화보다 느리게 수렴되는 저속 통신장비에 해당한다.

따라서 본 발명에서 사용되는 디지털 무전기는 지속적인 토폴로지 업데이트가 반복되면서 수렴되지 않는 현상이 나타날 수 있다. 이와 같이 실환경에서 라우팅 테이블이 수렴되지 않은 상태에서, 1 : 다수 형태의 서비스가 이루어지는 경우, 경로 설정 테이블 상에서 2홉 이상의 단말이 존재하면, 망 내 다수의 송신단말(또는 중계단말)은 동일 패킷을 적어도 2번 이상 송신을 수행한다.

이러한 특징에 기반해서 본 발명은 수신된 음성 패킷의 품질을 비교하여, 최상의 음성 패킷을 신호처리한다. 이를 위해서 본 발명은 음성 패킷의 품질을 수신단말에서 확인할 수 있는 신호처리모듈을 포함한다. 본 발명은 음성 패킷이 수신될 경우, 신호의 품질을 측정하는 측정 모듈과, 패킷의 품질 및 수신된 패킷을 상위계층에 전달하는 전달 모듈을 포함한다. 본 발명은 전달된 음성 패킷들을 저장하고, 중복되어 수신되는 패킷 비교를 통해서 품질이 보다 더 우수한 패킷을 일정시간 동안 업데이트하여 가장 좋은 패킷을 수신처리하는 신호처리모듈을 포함한다. 여기서 업데이트 시간은 설정 가능한 최대 대기시간으로 설정되고, 망내 신호 중계가 이루어지는 라우팅 테이블 내, 최대 홉수에 따른 최종 단말에서 송신 패킷을 수신하기까지 소요되는 시간이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어는 패킷 중복 수신시에 수신 선택 알고리즘 적용을 통해서 구현 가능하다.

도 1은 송신단말의 라우팅 경로 상에 2홉으로 경로가 설정된 경우, 최초 송신 패킷의 송신 경로를 도시하고 있다.

2회 송신이 이루어지는 망 내에서, 무선 환경은 완전한 절연 상태가 아니므로 2홉에 위치한수신단말(1201)은 송신단말(1000)이 송신하는 1홉 송신 패킷과 중계단말(1102)이 송신하는 2홉 송신 패킷을 수신할 수 있다.

이 경우 1홉 송신 패킷은 거리 및 지형적 영향으로 품질이 나쁘지만, 2홉 송신 패킷은 좋은 품질을 유지한다.

본 발명에서 사용하는 무전기는 저속망의 특성을 갖는다. 즉, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 수신단말(1201)은 라우팅 경로가 2홉으로 설정되어 있지만, 급격한 무선환경의 변화 또는 단말의 이동 상황에 따라서 라우팅 경로가 갱신되기 전 상황에서 2홉 송신 패킷보다 1홉 송신 패킷이 양호한 상태가 될 수도 있다.

즉, 라우팅 패킷 교환을 통한 라우팅 토폴로지가 업데이트 되는 시간 보다 빠르게 변화하는 환경에서 급격한 무선 환경의 변화가 발생될 수 있다. 저속 통신망에서 네트워크 패킷 교환을 통한 라우팅 토폴로지 수렴이 장기화되는 경우로, 갱신주기보다 빠르게 변화되는 환경, 즉 급격한 지형의 변화를 보일 수 있는 산악지형이나 도심지 건물 사이를 이동하는 환경에서 급격한 무선 환경이 변화가 자주 나타날 수 있다. 또한 단말을 빠르게 이동하는 경우에도 환경의 변화가 빠름에 기인하여 급격한 무선 환경의 변화가 발생될 수 있다.

이와 같은 경우, 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 1홉 송신 패킷이 2홉 송신 패킷보다 더 좋은 품질을 갖을 수 있다.

본 발명은 데이터 통신 보다는 음성통화서비스에 초점을 맞추고 있다. 일반적으로 데이터 서비스는 패킷의 유실 또는 깨짐이 발생한 경우, 재전송을 통해서는 무결성의 데이터가 되어야만 수신이 가능하다. 그러나 음성 서비스는 지속적으로 패킷이 스트리밍 되는 특성 상, 패킷의 재전송을 통한 무결성의 패킷을 수신하기는 불가능하다. 따라서 수신되는 음성 패킷의 품질을 비교하고, 비교 우위인 패킷을 신호처리한다. 즉, 헤더의 유효성이 확인된 음성 패킷 중에서, 패킷의 페이로드 영역(음성정보를 담고 있는 영역)이 다소 깨짐이 있더라도 수신 신호처리하여 통화 품질을 향상시킨다.

이와 같이, 본 발명의 디지털 무전기는 중복 수신 패킷 선택 방식을 적용하여 통화품질을 향상시킬 수 있다. 특히, 2홉 수신단말이 1홉 통화 가능 영역으로 이동하였으나 라우팅 토폴로지가 갱신이 안되어 있을 경우, 1홉 통화 품질이 더 좋은 경우에 적용할 수 있다. 또한 본 발명은 중계단말이 음영지역으로 이동하여 2홉 통화품질이 1홉 통화 품질보다 열악해진 경우에 적용할 수 있다.

본 발명의 디지털 무전기에서 중복 수신 패킷 선택 방식을 적용하기 위해서는 패킷의 품질을 실시간적으로 비교할 수 있어야 하고, 수신되는 패킷 헤더에 시퀀스 넘버(Sequence Number ; SN)가 포함되어 있어야 하고, 최소한 헤더의 유효성은 확인 가능해야 하고, 헤더 부분은 음성이 포함된 Payload 영역보다 강건한 부호화 방식 또는 오류 정정을 위한 방식을 적용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어를 위하여 중복되는 패킷을 비교하기 위한 제어 구성은 다음과 같이 이루어진다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 중복되는 패킷의 품질정보(QI ; Quality Indicator)를 상위계층과 하위계층 사이에서 상호 전달하는 예시도이다.

도시되고 있는 도 3에서는 프레임 QI정보를 테일러 영역에 구성하고, 상위계층과 하위계층에서 상호 전달하는 구성을 도시하고 있다. 그러나 QI정보를 화살표로 도시한 바와 같이, 헤더 영역에 구성하는 것도 가능하다.

본 발명의 상위계층(Upper Layer)은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시에 음성코덱, RTP, UDP, IP, MAC 계층 등을 이용할 수 있다. 본 발명에서 필요한 신호레벨을 비교 분석하고, 수신하는 결정은 불필요한 패킷 전달을 최소화하고 자원 부담을 최소화하기 위해서 MAC 계층에서 수행하는 것이 바람직하다. 물론 MAC 계층보다 상위계층에서 수행하는 것도 가능하다. 그러나 최 상위계층에서 수행할 경우, 최 상위계층까지 패킷 전달을 수행해야 하는 번거로움이 있다.

하위 계층(PHY Layer 또는 Lower Layer)은 모뎀을 이용할 수 있고, 수신되는 신호에 대한 신호레벨 등을 측정하는 계층이다.

본 발명은 패킷 헤더(또는 테일러) 영역에 QI를 이용하여 하위 계층에서 상위계층으로 패킷 품질 정보를 전달한다.

하위 계층(일 실시예로 모뎀)은 상위계층(일 실시예로 MAC 계층) 등과 정보 교환을 위해 패킷 헤더(또는 테일러)에 구성된 QI 정보를 상호 교환한다. 이는 레지스터(일 실시예로 FIFO 또는 메모리) 등을 이용하여 인터럽트 형태로 정보를 교환하는 방식에 비해 패킷 헤더를 이용하여 관련 정보를 전달 또는 상호 교환하는 방식이 계층 간에 패킷의 유실 및 깨짐 등에 의해 발생할 수 있는 오류 확률이 감소되고, 간단하게 정보를 전달하는 것이 가능하다.

본 발명에서 품질정보(Quality Indicator ; QI)는 1바이트로 정의한다. 구현 방법에 따라 홉 별 측정된 품질정보를 최종 수신단말에게까지 전달할 수 있도록 크기를 확장하는 것도 가능하다. 또한, 홉 증가에 따라서 크기가 무한히 커질 수 있어서 본 발명에서는 매 홉마다 해당 품질정보를 최소의 품질을 보유한 품질정보로 갱신하여 최종 수신단말에까지 전달할 수 있도록 한다.

본 발명의 패킷 품질정보는 수신되는 신호 레벨을 이용하는 것이 바람직하다. 도 4는 품질정보를 표시하는 프레임 QI 구성의 예시도를 도시하고 있다.

도시하고 있는 바와 같이, 프레임 QI에서 b7은 0은 양수, 1은 음수를 나타내는 부호 비트(sign bit)이다. b6은 MSB(Most Significant Bit)이고, b0은 LSB(Least Significant Bit) 이다. 최대 표시 범위는 십진수로 -127 ~ +127 이며, 단위는 dBm이다.

신호 측정 범위가 더 넓어야 하는 경우, 바이트(8비트) 크기를 워드(Word ; 16비트) 형태로 증대 가능하고, 본 발명에서는 -127dBm 이상으로 신호가 수신되는 것을 가정한다. 그리고 비트 표기 방식은 2의 보수법 방식, 부호비트 방식으로 표기가 가능하고, 이하 본 발명의 설명에서는 설명의 용이함을 위하여 부호비트 방식으로 설명한다.

도 5는 2홉 송수신시 부호 비트 방식에 의한 QI의 표기 예시도이다.

경로설정모듈에서 2홉 단말까지 송신 패킷이 전달되기 위해서는 송신단말에서 송신패킷을 전달하는 구성, 송신단말에서 송신한 송신패킷을 중계단말에서 수신하고 이를 2홉 위치의 단말로 다시 송신패킷을 전달하는 구성, 그리고 중계단말에서 중계한 송신패킷을 최종 수신하는 수신단말의 구성으로 구분된다.

(a)는 송신단말이 QI에 최대 출력값을 표시하고 송신할 때의 예시도이다. 송신단말의 최대 송신출력이 27dBm인 경우 송신단말의 QI 정보는 00011011 이다.

(b)는 중계단말이 측정한 패킷 신호레벨에 의해서 QI 정보를 변경하는 예시도이다.

송신단말이 송신한 정보를 수신한 중계단말은 수신 패킷의 신호레벨을 측정할 수 있는 하위계층(PHY Layer)에서 신호레벨을 측정하고, 송신단말로부터 전달되어진 헤더(또는 테일러) 정보에 포함된 QI 정보와 비교한다. 이때 측정된 신호레벨(RSSI)이 전달된 QI정보보다 작은 경우, 측정값으로 프레임 QI 값을 변경하여 상위계층으로 전달한다. 상위계층은 수신된 패킷에 포함된 헤더정보(주소정보 등)을 확인하고, 수신 신호 처리를 수행하거나 또는 중계 여부를 판단하여 관련 처리를 수행한다.

(b)는 중계단말이 측정한 패킷 신호레벨이 -70dBm인 경우 변경된 프레임 QI 정보이다. 즉, 앞서 (a)에서 송신단말로부터 수신한 QI 정보는 00011011 이었지만, 중계단말에서 측정한 수신 패킷의 신호레벨이 -70dBm로, 수신한 QI 정보보다 작은 값을 갖는다. 따라서 중계단말에서는 (b)와 같이 프레임 QI 정보를 11000110으로 변경하고, 상위계층으로 전달한다.

(c)와 (d)는 수신단말에서 측정한 신호레벨에 따라서 표기되는 프레임 QI 정보의 예시도이다.

수신단말은 중계단말과 마찬가지로 수신된 패킷의 신호레벨을 측정하고, 측정 신호레벨과 전달되어진 QI 정보를 비교하여, 측정 신호레벨이 전달된 QI 정보보다 적은 경우는 측정된 신호 정보로 변경하여 상위계층으로 전달한다. 반대로 측정된 신호레벨이 저장된 신호레벨보다 큰 경우는 전달된 QI 정보를 상위계층으로 전달한다.

(c)는 수신단말에서 측정한 신호레벨이 -50dBm 일 때, 상위계층으로 전달되는 프레임 QI 정보로서, 이 경우 중계단말로부터 수신한 프레임 QI 정보보다 큰 신호레벨이 검출되므로, 중계단말에서 수신한 프레임 QI 정보를 그대로 유지하고, 상위계층으로 전달한다. 따라서 이 경우 수신단말 내에서 상위계층으로 전달되는 프레임 QI 정보는 11000110가 된다.

(d)는 수신단말에서 측정한 신호레벨이 -80dBm 인 경우, 프레임 QI 정보를 변경하고, 상위계층으로 전달되는 프레임 QI 정보이다. 즉, 중계단말에서는 11000110의 값을 프레임 QI 정보로 전달하였으나, 수신단말에서 측정한 신호레벨이 전달받은 QI 정보보다 작은 값이기 때문에, 측정한 신호레벨 값인 11010000으로 변경하여 상위계층으로 전달한다.

이와 같이, 본 발명에서는 홉 별로 전송되는 패킷품질(Quality)은 홉을 거치는 동안 가장 좋지 못한 구간을 통과한 패킷이 가장 최하의 품질을 갖게 되므로, 가장 좋지 못한 구간을 경유한 패킷품질이 종단 단말까지 전달될 수 있도록 한다. 그리고 종단에서는 중복되어 수신된 동일한 시퀀스 넘버(Sequence No.)를 보유한 패킷들 간의 품질 비교를 통해서 가장 좋은 품질을 보유한 패킷의 신호처리를 통해서 음성 통화 품질을 향상시킨다.

즉, 도 5에서와 같이 2홉 서비스가 이루어지는 경우, 2번의 무선구간을 경유하게 되고, 전달된 신호품질은 2번 중에서 더 열악한 무선구간의 신호품질 이상을 초과할 수 없다. 따라서 가장 좋지 못한 구간의 신호품질만을 최종 수신단으로 전달하는 것이 가능해진다.

특히, 본 발명에서는 헤더 크기 최소화를 위하여 최저 링크 품질만이 전달되도록 하여, 링크 품질 비교를 수행하고 있다. 이는 홉 경로가 많아지는 다중 홉의 경우, 모든 홉별 신호품질을 전달하게 되면, 패킷 헤더 크기가 홉 수에 비례하여 커지는 문제를 해소하기 위함이다. 따라서 다중 홉의 홉수에 비례하여 최저 링크 품질이 최종 단말까지 전달되도록 하고, 그 중에서 최상의 품질을 갖는 음성패킷의 신호처리를 통해서 음성 서비스의 품질을 향상시킨다. 이와 같은 본 발명은 산악지형 및 통신자원이 열악한 소부대 군용 운용환경에서 1 : 다수에게 상호 중계 기능을 통한 음성통화 서비스를 수행하는 디지털 무전기에 매우 적합하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기(단말)의 주요 구성도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 디지털 무전기(100)는 음성, 영상, 문자, 위치정보 등 다양한 데이터를 무선 주파수를 이용하여 송수신 한다. 무전기는 PTT(Push To Talk)를 사용하는 단방향(Half Duplex) 방식으로 특정 무전기가 정보를 송신하는 동안 다른 무전기는 정보를 수신하며, 무전기 간의 전송 방향은 전환될 수 있다. 디지털 무전기는 필요에 따라 양방향(Full Duplex) 방식으로 통신할 수 있다.

디지털 무전기(100)는 IP(Internet Protocol) 기반으로 네트워크의 주소를 정의하여 패킷을 전달하고 라우팅을 수행한다. 디지털 무전기는 개별 통신(일대일 통신), 그룹 통신(일대 다 통신) 및 방송 통신을 수행할 수 있다. 디지털 무전기는 스스로 네트워크를 구성하면서 정보를 송수신할 수 있는 경로를 제공한다. 디지털 무전기는 이동하면서 연결이 끊기지 않도록 자동 중계(Ad-hoc)로 연결될 수 있고 이를 통해 통신 거리를 연장할 수 있다.

디지털 무전기(100)는 안테나를 통해서 다른 단말들과 음성 및 문자 등의 정보를 송수신한다. 디지털 무전기(100)는 안테나를 통해서 수신되거나 안테나를 통해서 송신되는 음성 및 데이터의 처리를 위하여 무선신호의 송수신처리를 수행하는 무선 송수신부(120)를 포함한다. 무선 송수신부(120)는 전기 신호를 무선 주파수 신호로 변환하거나 무선 주파수 신호를 전기 신호로 변환하고, 다양한 통신 프로토콜을 이용하여 다른 디지털 무전기와 통신을 수행한다.

디지털 무전기(100)는 디지털 무전기의 운용에 필요한 프로그램, 명령어 세트, 송수신데이터 등을 저장하는 저장부(130)를 포함한다. 저장부(130)는 장착과 분리가 가능하고, 저장 데이터를 영구 저장 가능한 비휘발성 영역과 저장 데이터를 갱신 저장 가능한 휘발성 영역으로 구분가능한 메모리 칩을 이용하여 구현하는 것이 바람직하다.

디지털 무전기(100)는 무전기 운용에 필요한 소프트웨어 및 명령어 세트를 실행하고, 디지털 무전기의 다양한 기능 수행을 제어하기 위하여 주파수, 채널, 음량 등을 제어하는 제어장치(110)를 포함한다. 제어장치(110)는 내부 운용 프로그램을 업데이트 기능을 탑재한 프로세서 모듈을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 디지털 무전기(100)를 사용함에 있어서, 패킷의 중복 수신을 이용한 통화품질을 향상시키기 위하여, 패킷 중복 수신 수신 선택 알고리즘을 적용할 수 있다. 제어장치(110)는 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어를 위하여 필요한 모듈들을 포함하고 있다. 이 부분에 대해서는 도 8에서 자세하게 후술하기로 한다.

디지털 무전기(100)는 스피커(140), 마이크(150), 표시창(160), 키패드(170)를 더 포함하고 있다. 스피커(140)는 전기신호를 음성신호로 변환하여 음성신호를 출력한다. 그리고 디지털 무전기(100)는 진동부(도시하지 않음)를 추가적으로 더 포함할 수 있고, 진동부는 디지털 무전기(100) 내부에 반추를 규칙적 또는 불규칙적으로 회전시켜 디지털 무전기(100)를 진동시킨다.

마이크(150)는 사용자의 음성신호를 전기신호로 변환한다. 마이크(150)는 PTT(Push To Talk) 회로를 포함할 수 있고, PTT 회로를 통하여 음성 신호의 송수신을 제어할 수 있다. 일정 크기 이하의 음성이 입력되는 경우에 음성 신호를 증폭할 수 있고, 반대의 경우도 가능하다. 디지털 무전기(100)는 사진이나 영상을 촬영하여 정보를 입력받는 카메라를 추가로 포함할 수 있다.

표시창(160)은 시각적인 정보를 제공한다. 표시창은 화면을 통해 정보를 표시하며, 다양한 디스플레이 패널로 구현될 수 있다. 디지털 무전기(100)는 라이트를 추가로 포함할 수 있다. 라이트는 색을 변화시키거나 깜박거림으로 정보를 제공할 수 있다.

키패드(170)는 하나의 키를 눌러 입력받는 버튼, 복수의 키를 눌러 입력받는 키보드, 터치센서를 이용하여 정보를 입력받는 터치센서 등으로 구현될 수 있다. 키패드(170)는 문자, 방향, 숫자 등에 매칭되고, 두 개의 키가 조합되어 다른 기능을 수행할 수도 있다. 키패드(170)는 누름 방식뿐만 아니라 회전 방식, 슬라이드 방식 등으로 구현될 수 있다.

디지털 무전기(100)의 표시창(160)과 키패드(170)는 GUI(graphical user interface)를 이용해서 구현될 수 있다.

그리고 디지털 무전기(100)는 도시하지 않고 있지만 디지털 무전기 내 전원을 필요로 하는 각 구성요소로 전원을 공급하는 전원부(휴대용 배터리), 위치 탐색을 위한 GPS 센서 등을 더 포함할 수 있다.

이와 같이 구성되는 디지털 무전기(100)는 라우팅 정보(경로 정보)를 교환하여 라우팅을 수행한다. 디지털 무전기(100)는 미리 설정된 라우팅 프로토콜을 이용하여, 상호 라우팅 정보를 공유할 수 있다. 라우팅 정보는 저장부(130)에 마련된 라우팅 테이블에 저장되며, 라우팅 정보에 따라 패킷 또는 프레임 단위로 데이터를 송수신한다.

도 7는 디지털 무전기가 처리하는 통신 프로토콜 및 프레임 구조를 나타내는 도면이다.

도시하고 있는 바와 같이, 디지털 무전기의 통신 프로토콜은 물리 링크 레이어(PHY Link), 데이터 링크 레이어(Data Link), 네트워크 레이어(Network), 전송 레이어(Transport), 애플리케이션 레이어(Application)로 구분된다.

물리 링크 레이어는 시스템 간의 연결로 전자 파장을 전달하는 공간 등의 물리적 매체를 통해 비트 흐름을 전송하기 위해 필요한 기능들을 조정하고, 물리적인 장치와 인터페이스가 전송을 위해 필요한 기능적이고 절차적인 수단을 제공한다.

데이터 링크 레이어는 물리 계층으로의 전송을 위한 매체 접근제어 기능을 담당하며, 주소로서 MAC(Media Access Control) 주소를 사용할 수 있다.

네트워크 레이어는 패킷을 발신지로부터 목적지까지의 경로 정보를 갱신 하여, 경로 정보를 제공하는 역할을 하는 계층이다. 패킷 전달 및 라우팅 기능을 제공하기 위해 IP 주소체계 등을 이용할 수 있고, 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)을 제공하기 위한 기능적이고 절차적인 수단을 제공한다.

전송 레이어는 양 끝단(End to End)의 사용자들이 신뢰성 있는 데이터를 주고받을 수 있게 해주어 상위계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 고려하지 않도록 한다. 서비스 형태에 따라 호스트 내의 프로세스 간 또는 호스트 간에 세션 연결을 통해 상위계층에서 전달된 메시지의 안전하고 투명한 전송을 위한 연결 지향성 서비스를 지원하거나 비 연결지향성 서비스를 지원한다.

애플리케이션 레이어는 사용자 또는 서비스별 인터페이스를 제공하는 응용 프로그램으로서 응용 프로그램을 통해 네트워크에 접근하게 하고 데이터의 교환이 가능하게 하는 계층이다. 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행할 수 있다.

디지털 무전기는 애플리케이션 레이어의 암호화 레이어를 이용하여 이중으로 정보 보안을 수행한다. 이중 정보보안을 위해, 정보 생성기, 송신측 디지털무전기, 및 수신측 디지털 무전기가 상호 동작한다. 디지털 무전기는 인증키를 이용하여 패킷 단위로 인증하고 세션키를 이용하여 패킷 단위로 암호화한다. 디지털 무전기는 시드 획득 경로와 난수 전송 경로를 분리하여 탈취 위험을 분산시킨다. 송신측 디지털 무전기는 패킷 단위로 새로운 난수를 발생시키고 수신측 디지털 무전기로 패킷마다 난수를 전송하여 보안성을 향상시킨다. 수신측 디지털 무전기가 송신측 디지털 무전기와 동일한 시드 및 난수를 보유하지 않으면 패킷을 인증할 수 없고, 데이터를 복호화할 수 없다.

정보 생성기는 시드 생성시마다 가변되는 변동 잡음원(예컨대, 프로세서 사용율, 메모리 사용율, 또는 마우스 움직임 등)을 기반으로 엔트로피를 상승시켜 난수를 생성한다. 정보 생성기는 패킷 단위로 가변되지 않는 고정 잡음원(예컨대, 식별자 정보)을 고려하여 시드를 생성한다. 즉, 정보 생성기는 송신측 식별자 정보, 수신측 식별자 정보, 및 난수를 조합하고, 송신측 식별자 정보, 수신측 식별자 정보, 및 난수의 조합에 해시 함수를 적용하여 시드를 생성한다.

정보 생성기는 시드를 배열하여 시드 테이블을 구축한다. 시드 테이블은 개별 통신, 그룹 통신, 방송 통신에 따라 다르게 구축될 수 있고, 개별 통신을 위한 시드는 송신측 식별자 정보 및 수신측 식별자 정보를 고려하여 생성되고, 그룹 및 방송 통신을 위한 시드는 그룹 식별 정보를 고려하여 생성될 수 있다. 정보 생성기는 시드 테이블을 암호화한다.

디지털 무전기는 정보 생성기가 생성한 시드를 수신하고, 정보 생성기로부터 수신한 시드를 기반으로 데이터 패킷의 유효성을 확인하기 위한 인증키를 생성한다. 디지털 무전기는 정보 생성기로부터 암호화된 시드 테이블을 수신하고 시드 테이블을 복호화한 후 시드를 획득할 수 있다. 디지털 무전기는 변동 잡음원(예컨대, 음성 데이터의 일부)과 고정 잡음원(예컨대, 사용자 패스워드)를 이용하여 난수를 생성한다. 송신측 디지털 무전기는 시드, 생성한 난수, 및 송신측 식별정보에 해시 함수를 적용하여 인증키를 생성한다.

디지털 무전기는 시드 테이블에서 송신측 식별자 및 수신측 식별자 정보를 고려하여 시드를 선택하고, 시드, 생성한 난수, 송신측 식별정보, 및 수신측 식별정보에 해시 함수를 적용하여 세션키를 생성한다. 디지털 무전기는 세션키를 이용하여 패킷마다 데이터를 암호화한다. 즉, 패킷마다 독립적인 세션키를 사용한다. 디지털 무전기는 세션키를 기반으로 데이터에 블록 암호 알고리즘을 적용하여 데이터를 암호화한다.

송신측 디지털 무전기는 수신측 디지털 무전기로 인증키(211), 난수(212), 송신측 식별자 정보(213), 및 암호화된 데이터(221)를 암호화 레이어를 통하여 전송한다. 암호화 레이어는 헤더(210)와 페이로드(220)로 구분되며, 헤더(210)는 인증키(Message Authorization Code, MAC, 211), 난수(Rand, 212), 송신측 식별정보(Id, 213)으로 정의된다.

수신측 디지털 무전기는 정보 생성기로부터 수신한 시드, 송신측 디지털 무전기로부터 수신한 난수(212), 및 송신측 식별정보에 해시 함수를 적용하여 인증키를 생성한다. 수신측 디지털 무전기는 송신측 디지털 무전기로부터 수신한 인증키(211)와 생성한 인증키를 비교하여 패킷 인증을 수행한다.

수신측 디지털 무전기는 정보 생성기로부터 수신한 시드, 송신측 디지털 무전기로부터 수신한 난수(212), 송신측 식별정보, 및 수신측 식별 정보에 해시 함수를 적용하여 세션키를 생성하고, 세션키를 이용하여 암호화된 데이터 패킷을 복호화한다.

디지털 무전기는 패킷 단위로 변동하는 주파수 도약 정보 및 동기화 정보를 이용하여 정보 보안을 수행한다. 디지털 무전기는 정보를 포함하는 페이로드 프레임 영역에 대하여 주파수를 도약시키고 채널을 변경한다. 디지털 무전기는 난수 발생기를 통하여 미리 설정된 주파수 테이블에서 도약 주파수에 관한 메타 정보(예컨대, 인덱스정보 등)를 랜덤하게 추출하고, 미리 설정된 동기 시퀀스 테이블에서 동기 시퀀스에 관한 메타 정보(예컨대, 인덱스 정보 등)를 랜덤하게 추출한다. 주파수 테이블에는 난수와 주파수 목록이 배열되고, 동기 시퀀스 테이블에는 난수와 동기 시퀀스 목록이 배열된다.

송신측 디지털 무전기는 수신측 디지털 무전기로 공통 주파수 채널을 통하여 정보 공유를 위한 공통 프레임(230)을 전송하며, 공통 프레임(230)은 제1 자동 이득 제어 프리앰블(251), 제1 동기화 프리앰블(252), 및 제어 프리앰블(233)을 포함한다. 송신측 디지털 무전기는 수신측 디지털 무전기로 도약 주파수 채널을 통하여 실제 음성 또는 데이터를 전송하는 도약 프레임(260)을 전송하며, 도약 프레임(260)은 뮤타임 프레임(261), 제2 자동 이득 제어 프리앰블(262), 제2 동기화 프리앰블(263), 및 페이로드 프레임(264)을 포함한다.

자동 이득 제어 프리앰블(251, 262)은 이득 제어 시퀀스를 포함한다. 주파수 도약 통신 환경에서 도약 구간별 주파수의 변화에 따른 채널의 이득값이 변하기 때문에, 수신측 신호의 레벨을 일정하게 유지시킬 필요가 있다. 이득 제어 시퀀스는 주파수 도약 통신 시스템에서 신호 레벨을 일정하게 유지시키는 AGC(Automatic Gain Control) 알고리즘을 이용하여 생성된다. 제1 자동 이득 제어 프리앰블(251)에는 공통 프레임(250)의 수신측 이득 레벨을 조절하기 위한 제1 이득 제어 시퀀스가 삽입되고, 제2 자동 이득 제어 프리앰블(262), 262)은 도약 프레임(260)의 수신측 이득 레벨을 조절하기 위한 제2 이득 제어 시퀀스가 삽입된다.

동기화 프리앰블(252, 263)은 프레임의 시작 부분을 검출하여 복조할 수 있도록 하는 프리앰블이며, 동기 시퀀스를 포함한다. 동기 시퀀스로는 자기상관(Auto Correlation) 특성이 뛰어난 유사 잡음 코드(PN Code, Pseudo Random Noise Sequence)를 사용할 수 있다. 제1 자동 이득 제어 프리앰블(251)에는 고정된 제1 동기 시퀀스가 삽입되고, 제2 자동 이득 제어 프리앰블(262)에는 패킷 단위로 가변되는 제2 동기 시퀀스가 삽입된다.

제어 프리앰블(253)은 도약 프레임의 도약 주파수에 관한 메타 정보와, 제2 동기화 프리앰블에 관한 메타 정보를 포함한다.

수신측 디지털 무전기는 공통 주파수 채널에서 대기하다가 공통 프레임을 수신하면 공통 프레임을 복조하고, 제어 프리앰블(253) 내의 도약 프레임의 도약 주파수에 관한 메타 정보와, 제2 동기화 프리앰블에 관한 메타 정보를 이용하여 주파수 도약을 수행한다. 저장된 주파수 테이블을 참조하여 주파수를 검출하고, 저장된 동기 시퀀스 테이블을 참조하여 제2 동기화 프리앰블을 검출한다.

뮤타임 프레임(261)은 도약 주파수로 변경하기 위한 시간을 나타내며, 수신측 디지털 무전기는 일정 시간 내에 주파수를 변경하여야 한다.

페이로드 프레임(264)은 음성 및/또는 데이터를 포함하며, 음성 및/또는 데이터를 구분하기 위한 파일롯 프레임을 포함할 수 있다.

디지털 무전기는 제어 프리앰블에 각종 제어 정보를 삽입하여 전송하고, 페이로드 프레임을 통하여 데이터를 전송한다. 데이터는 음성, 문자, 이미지, 비디오, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

이와 같이 동작하는 디지털 무전기는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 향상을 위하여 제어장치(110)의 제어하에 패킷 중복 수신시에 수신 선택 알고리즘을 선택적으로 수행할 수 있다. 이때 패킷의 품질을 나타내는 프레임 QI 정보는 송신시에 상위계층에서 생성되어서 전달되고, 수신시에는 수신 패킷의 신호레벨을 측정하는 하위계층에서 상위계층으로 전달하도록 구성한다. 본 발명에서 하위계층은 모뎀을 이용할 수 있고, 상위계층은 MAC, IP, UDP, RTP 등을 이용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어를 위한 제어장치의 상세 구성도이다.

디지털 무전기의 제어장치(110)는 음성/데이터 패킷을 송신하는 송신모듈(116), 경로를 설정하는 경로설정모듈(114), 음성/데이터 패킷을 수신하는 수신모듈(112)을 포함한다. 송신모듈(116)과 경로설정모듈(114) 그리고 수신모듈(112)은 본 발명에서 상위계층(115)에 포함된다.

디지털 무전기의 제어장치(110)는 수신된 패킷의 신호레벨을 측정하고 전달받은 프레임 QI 정보와 비교를 수행하는 PHY 프레임 검출부(118)를 포함한다. 그리고 디지털 무전기의 제어장치(110)는 송신 경로 상에서, 하위계층에서 필요로 하는 정보를 생성하는 PHY 프레임 생성부(119)를 포함한다. PHY 프레임 생성부(119)와 PHY 프레임 검출부(118)는 본 발명에서 하위계층(117)에 포함된다.

또한, 디지털 무전기의 송신경로 상에서, 프레임 QI 정보는 상위계층에서 생성하는 것이 바람직하다. 즉, 음성/데이터 패킷 송신 모듈(116)에서 패킷의 생성시에, 헤더 영역에 해당 패킷의 시퀀스 넘버와 품질정보에 따른 프레임 QI를 생성하여 포함하는 것이 바람직하다. 이렇게 생성된 패킷 정보가 하위계층의 PHY 프레임 생성부에서 생성되는 프레임 정보를 포함하여 무선송수신부를 통해서 송신이 이루어진다.

또한, 디지털 무전기의 수신경로 상에서, PHY 프레임 검출부(118)는 헤더에 포함된 QI 정보를 검출하고, 수신 패킷의 신호레벨을 측정하며, 측정된 신호레벨과 검출된 QI 정보의 비교를 통해서 프레임 QI 정보의 갱신 또는 유지하고, 상위계층에 포함된 음성/데이터 패킷 수신모듈(112)로 전달한다.

이와 같이, 제어장치(110)의 하위계층(117)은 음성 패킷이 수신될 경우, 패킷의 품질을 측정하는 측정 모듈과, 패킷의 품질 및 수신된 패킷을 상위계층(115)에 전달하는 모듈을 포함한다. 본 발명에서는 이 구성들을 제1신호처리모듈로 정의 가능하다. 하위계층의 제1신호처리모듈은 모뎀을 활용 가능하다.

제어장치(110)의 상위계층(115)은 전달된 음성 패킷들을 저장하고, 중복되어 수신되는 패킷 비교를 통해서 품질이 보다 더 우수한 패킷을 일정시간 동안 업데이트하여 가장 좋은 패킷을 신호처리하는 모듈을 포함한다. 본 발명에서는 이 구성을 제2신호처리모듈로 정의한다. 제2신호처리모듈은 MAC 계층을 활용 가능하다.

여기서 업데이트 시간은 설정 가능한 최대 대기시간으로 설정되고, 망내 신호 중계가 이루어지는 라우팅 테이블 내, 최대 홉수에 따른 최종 단말에서 송신 패킷을 수신하기까지 소요되는 시간이다.

특히, 본 발명에서는 패킷의 헤더 영역에 QI 정보를 포함하고, 하위계층과 상위계층 사이에서 상호간에 패킷 품질 정보를 전달하도록 하고 있다.

이하 송신단말, 중계단말, 수신단말은 도 8에 도시되고 있는 디지털 무전기와 동일한 구성으로 이루어지므로 동일 부호를 사용하여 설명한다.

다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어를 위한 송신단말과 중계단말 그리고 수신단말에서 이루어지는 신호처리과정을 설명한다.

도 9는 본 발명의 경로설정모듈(114)에서 설정된 라우팅 테이블의 예시도를 도시하고 있다.

도시되고 있는 라우팅 테이블에서 최대 홉 수는 2홉으로 설정하고 있다. 즉, 본 발명의 디지털 무전기는 1홉 단위로 서비스 경로를 갖으므로, 송신단말에서 패킷을 송신하면, 중계단말에서 이를 수신하고, 다시 중계단말에서 최종단말로 패킷을 송신하는 경로로 구성된다. 즉, 최종단말까지 최대 홉 수는 2홉으로 설정된다. 이와 같이 경로설정모듈(114)에서 라우팅 테이블이 구성되면, 구성된 라우팅 테이블에 기반해서 동일 망 내의 디지털 무전기들 사이의 송신과 중계 그리고 수신 등의 상호 중계가 이루어진다.

그리고 본 발명의 디지털 무전기는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 향상을 위하여 제어장치(110)의 제어하에 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 선택적으로 수행한다. 즉, 키 입력과 같은 선택을 통해서 제어장치(110)는 수신된 동일 패킷에 대하여 품질을 비교하여 최상의 품질을 갖는 패킷을 선택하는 모드선택모듈의 기능을 포함한다.

이하 제어장치(110)에서 수신된 동일 패킷에 대하여 품질을 비교하여 최상의 품질을 갖는 패킷을 선택하는 제어를 수행하는 과정으로 도 10, 도 11, 도 12에서 송신단말의 제어, 중계단말의 제어, 수신단말의 제어로 순차적으로 설명한다. 도 10, 도 11, 도 12에 도시하지는 않고 있지만, 송신단말, 중계단말, 그리고 수신단말은 모두 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 모드선택에 기반해서 이하의 제어를 수행한다.

도 10은 도 9에서 설정된 라우팅 테이블에 기반해서 송신단말에서 음성 패킷을 송신 처리하는 제어 흐름도이다.

송신단말에 전원이 공급되면, 송신 패킷의 최대 출력레벨(MAXOUTPUT) 값이 설정되고, 프레임 QI와 프레임 시퀀스 넘버가 초기화된다. 초기값은 최대 출력레벨이 27이고, 프레임 QI와 프레임 시퀀스 넘버는 0으로 설정된다(300).

디지털 무전기는 송수신이 가능한 구성이므로, 송신 이벤트 발생 전까지 수신대기모드 상태를 유지한다(310). 송신 이벤트는 PTT 버튼을 온 시켜서 음성을 입력하거나, 데이터(사용자 입력) 또는 중계 등을 수행할 때 발생한다.

310에서 수신 이벤트가 발생하면 수신모드를 수행한다(370).

310에서 송신 이벤트가 발생되어 송신모드에 진입하면(320), 해당 패킷의 최초 송신인지를 판단한다(330).

330에서 최초 송신 패킷일 때, 상위계층(115)에 포함되는 음성/데이터 패킷 송신모듈(116)은 송신을 위한 데이터를 payload에 포함하고, 계층별 헤더를 생성하고 송신 패킷을 구성한다(340). 340에서는 도 9에서 결정된 라우팅 정보에 기반해서 계층별 프로토콜 처리를 수행한다. 340에서 구성된 송신 패킷에는 계층별 헤더가 생성되고 이를 전체적으로 포함한 송신 패킷이 구성된다. 또한 특정 계층에서 생성된 헤더정보에는 프레임 QI 정보와 프레임 시퀀스 정보가 포함되어진다. 일 예로 MAC 계층에서 생성된 헤더정보에 해당 패킷의 품질 정보인 프레임 QI 정보가 포함되고, 해당 패킷의 동일 여부 판단에 이용될 시퀀스 넘버가 포함된다. 최초 송신 패킷에서 프레임 QI정보는 최대 송신출력값으로 설정된다.

그리고 하위계층(117)에 포함된 PHY 프레임 생성부(119)는 하위 계층의 프레임을 생성하고, 상위계층에서 생성된 패킷 정보를 포함하여 최종 송신을 위한 패킷 형성을 완료하고, 무선 송신이 이루어진다(350). 그리고 최종 구성된 송신패킷은 무선 송수신부를 통해서 전송된다. 이때 송신되는 음성 패킷의 헤더 정보에 포함된 프레임 QI은 도 5에서 (a)에 도시하고 있는 바와 같이, 27dBm 값인 00011011로 구성된다.

송신패킷의 무선 송신 후, 송신단말에서 최초 송신되는 패킷에 대해서 프레임 시퀀스 넘버가 계속해서 증가(또는 변화)되면서 모든 패킷이 송신이 이루어지기까지 반복해서 이루어진다.

330에서 송신패킷의 최초 송신 단계가 아닌 경우에서는 중계단말에서의 중계 송신의 제어가 이루어진다(360).

도 11은 도 10의 제어과정에 따라서 송신단말에서 음성 패킷이 송신 처리되면, 중계단말에서 음성 패킷을 수신하고, 다시 최종 단말로 중계하는 제어 흐름도이다.

중계단말에 전원이 공급되면, 제어를 위한 변수 값들의 초기화가 이루어진다. 초기화 설정값은, 수신 신호레벨은 0, 마이에드(MyAdd)는 1000, 최대 홉 대기시간은 0, 최대 홉 수는 0으로 설정된다(400).

중계단말은 초기 상태에서 수신대기 상태를 유지하고(405), 송신단말에서 송신한 음성 패킷이 수신되면 수신모드로 진입한다(410).

410에서 중계단말의 무선 송수신부를 통해서 수신된 음성 패킷은 PHY 프레임 검출부(118)에 전달된다. PHY 프레임 검출부(118)는 수신된 패킷의 신호 품질을 측정한다. 먼저 수신 패킷의 신호레벨(RSSI)을 측정하고, 측정값과 전달받은 프레임 QI 값의 비교를 위하여, 해당 패킷의 헤더 정보를 복조한다(415).

415에서 복조한 헤더정보가 유효하다고 판단되면(420), 측정된 신호레벨(RSSI)값과 수신된 패킷으로부터 전달받은 프레임 QI 정보를 비교한다. 이때 측정된 신호레벨(RSSI)이 전달받은 프레임 QI 정보보다 낮을 때(435), 제어장치는 프레임 QI 정보의 변경을 제어한다(440).

측정 신호레벨과 전달받은 프레임 QI의 비교 및 프레임 QI 정보의 변경은 하위계층(117)에 포함된 PHY 프레임 검출부(118)에서 수행할 수 있다. 그리고 415에서 신호 품질 측정을 위하여 프레임 QI 정보의 복조 및 유효성 검사는, 하위계층에서 이루어지는 것으로, 헤더 영역의 프레임 동기 유/무를 검사하고, 헤더 영역의 복조를 수행한다. 이때 헤더 영역에 오류가 없다고 판단되었을 때, 다음 상위계층에서의 패킷의 데이터를 복조하여 신호처리하는 단계를 수행한다.

즉, 440에서는 프레임 QI를 측정된 신호레벨(RSSI) 값으로 변경한다. 일 예로 도 5의 (a)와 같이 송신단말에서는 27에 해당하는 00011011의 프레임 QI을 전달하고, 중계단말에서 패킷을 수신하여 신호레벨을 측정했을 때, 측정된 패킷의 신호레벨이 -70dBm이라고 가정한다.

이 경우, 중계단말에서 전달받은 값(27)보다 중계단말에서 측정한 값(-70)이작으므로, 중계단말에서는 프레임 QI 정보를 -70dBm에 해당하는 값으로 변경하여 상위계층으로 전달한다. 따라서 PHY 프레임 검출부(118)는 프레임 QI 정보를 측정된 신호레벨 11000110으로 변경하고, 상위계층으로 전달한다.

그리고 도시하지 않고 있지만, 420 에서 측정된 신호레벨(RSSI ; Receiver Signal Strength Indicator)이 전달받은 프레임 QI 정보보다 클 때, 제어장치는 전달받은 프레임 QI 정보를 유지하고, 상위계층으로 전달되도록 제어한다.

440 에서 전달된 QI 정보를 포함하는 패킷은 상위계층(115)에서 유효성 검사가 이루어지고, 해당 패킷이 정상으로 판단된 경우 헤더 정보에 포함된 정보에 기반해서 해당 패킷의 중계 또는 수신 신호 처리가 이루어진다(445). 445에서는 도 9에서 결정된 라우팅 정보를 제공받아서 해당하는 상위 계층에 따른 프로토콜의 처리가 이루어진다.

445에서 유효한 패킷으로 판단되고, 패킷의 중계가 필요한 경우, 450으로 진행하고, 패킷의 중계가 필요없는 최종 단말에 해당하는 경우 455로 진행하여, 수신신호의 신호처리를 수행한다.

450에서는 해당 패킷의 중계를 필요로 하고, 현재의 단말이 최종 단말에 해당하지 않을 때, 중계단말은 해당 패킷을 다음 단말로 송신하는 송신모드로 진입한다(470).

그리고 420에서 해당 프레임이 유효하지 않은 경우, 425 및 430에서 에러 정정의 과정을 수행하고, 435 로 진행한다. 그리고 445에서 유효하지 않은 패킷으로 판단되거나 455에서 해당 패킷에 대한 중계 또는 수신신호의 처리를 필요하지 않은 경우 해당 패킷은 460에서 폐기 처리된다.

470에서 중계단말의 송신모드 제어는 도 10의 송신과정과 동일하게 이루어진다. 단지 이 경우, 중계단말의 상위계층(115)은 하위계층(117)에서 전달받은 패킷(440에서 변경된 프레임 QI 정보 포함, 또는 수신패킷으로부터 전달받은 프레임 QI 정보를 그대로 유지)을 다시 무선 송수신부를 통해서 송신한다.

다음, 도 12는 도 11의 제어과정에 따라서 중계단말에서 음성 패킷을 중계하면, 이를 수신단말에서 수신하고, 신호처리하는 제어 흐름도이다. 또는 송신단말에서 송신한 음성 패킷을 수신한 단말이 최종단말인 경우, 해당단말에서 신호처리과정도 동일하게 이루어진다.

수신단말에 음성패킷이 수신되면 제어장치는 프레임 버퍼(또는 메모리)에 수신패킷을 저장한다(500).

전원이 공급된 직후, 초기상태에서 수신단말의 변수는, 대기시간 = 최대홉수 * 홉지연시간, SN = NULL, QI = NULL 값으로 초기화 상태이다. 여기서 대기시간은 최대홉수 * 홉 지연시간(설정값)으로 설정한다.

제어장치는 수신된 패킷이 음성 패킷인지를 확인한다(510). 510에서 수신 패킷이 음성 패킷일 때, 음성 패킷에 포함된 프레임 SN과 수신단말의 SN을 비교하고, 다른 값일 때 540으로 진행한다(520). 520은 동일 음성 패킷 수신 여부를 판단하는 구성이다. 이 과정에서 수신된 음성 패킷의 헤더를 복조하고 유효화 정보인지를 확인하는 과정이 수행된다.

520에서 음성 패킷에 포함된 프레임 SN과 수신단말의 SN 값이 같은 값으로 판단되면, 동일 음성 패킷에 대해서 패킷의 품질을 비교하고 더 우수한 패킷을 판단한다(530).

즉, 530은 동일한 음성 패킷을 수신한 경우, 품질이 더 우수한 패킷을 판단하기 위한 구성이다. 수신 패킷의 신호레벨을 측정하고, 수신 패킷의 QI 정보와 신호레벨을 비교하여 해당 패킷의 QI 정보를 결정하는 과정과, 품질이 더 우순한 패킷을 비교하는 과정은 도 5에서 설명하고 있다.

그리고 최종 결정된 수신 패킷의 QI 정보와 이미 수신단말에 저장되고 있는 동일 패킷의 프레임 QI 정보를 비교하여, 프레임 QI 정보가 높을 수록 우수한 품질을 갖는 패킷으로 판단한다. 제어장치는 더 우수한 패킷에 대한 프레임 QI 정보, 그리고 해당 패킷의 데이터를 프레임 버퍼에 저장한다(550).

또한, 520에서 음성 패킷에 포함된 프레임 SN과 수신단말의 SN 값이 다른 값이면, 수신단말의 SN 값을 수신된 음성 패킷의 프레임 SN 값으로 변경한다(540). 그리고 550 에서 프레임 버퍼에 QI 정보를 수신 패킷의 프레임 QI 정보로 변경하고, 해당 패킷의 데이터를 저장한다.

이와 같이 음성 패킷을 수신하고, 동일 패킷에 대해서는 품질을 비교하여 더 우수한 품질을 갖는 패킷의 정보를 프레임 버퍼에 저장하는 과정과, 다른 프레임 SN을 갖는 음성 패킷에 대한 정보를 프레임 버퍼에 저장하는 과정은 결정된 대기시간이 종료되기까지 반복해서 이루어진다(560).

560의 대기시간은 최대 홉수와 홉지연시간의 곱셈값으로 설정된다. 일 예로 도 12에 도시되고 있는 라우팅 테이블에서 최대 홉수는 2이므로, 대기시간은 기설정된 홉지연시간을 2배수한 값이 된다.

560의 대기시간이 종료되면, 프레임 버퍼에는 수신단말에서 수신한 동일한 음성 패킷에 대해서 최상의 품질을 갖는 음성 패킷 정보가 저장된다. 수신단말은 하위계층(117)으로부터 동일 패킷에 대해서 최상의 품질을 갖는 음성 패킷을 전달받고, 상위계층(115)에서 해당 음성 패킷의 신호처리를 수행한다(570).

이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100 : 디지털 무전기, 110 : 제어장치, 112 : 음성/데이터 패킷 수신 모듈, 113 : 경로설정모듈, 115 : 상위계층, 116 : 음성/데이터 패킷 송신 모듈, 117 : 하위계층, 118 : 패킷 프레임 검출부, 119 : 패킷 프레임 생성부, 120 : 무선 송수신부, 130 : 저장부, 140 : 스피커, 150 : 마이크, 160 : 표시창, 170 : 키패드

Claims (25)

1. IP 기반으로 라우팅을 수행하여 상호 중계 기능을 통해서 송신 단말, 중계 단말, 수신 단말로 동작하고, 1: 다수에게 전송하는 과정에서 동일 패킷을 중복 수신하는 디지털 무전기에서 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 모드선택모듈;
   디지털 무전기의 수신경로 상에서, 모드선택모듈에서 통화품질 향상모드를 선택하면, 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 수신한 음성 패킷의 신호 품질을 측정하고, 측정값과 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값에 해당하는 음성 패킷의 품질정보를 상위계층으로 전달하는 PHY 프레임 검출부; 및
   PHY 프레임 검출부에서 전달된 음성 패킷을 저장하고, 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 PHY 프레임 검출부에서 전달되어 저장된 동일 패킷에 대해서 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 음성/데이터 패킷 수신모듈을 포함하고,
   디지털 무전기의 송신경로 상에서, 모드선택모듈에서 통화품질 향상모드를 선택하면, 헤더 영역에 패킷의 동일 여부를 판단하기 위한 시퀀스 넘버와, 품질정보에 따른 프레임 QI를 포함한 음성 패킷을 하위계층으로 전달하는 음성/데이터 패킷 송신 모듈; 및
   음성/데이터 패킷 송신 모듈로부터 음성 패킷을 전달받고, 하위계층의 프레임 정보를 포함한 송신 패킷을 전송하는 PHY 프레임 생성부를 포함하고,
   헤더 정보에 포함된 품질정보는 1바이트로 정의되고, 최상위 1비트는 양수/음수를 나타내는 부호비트이고, 나머지 7비트는 dBm 단위의 신호레벨을 부호비트방식으로 표기하되,
   디지털 무전기가 최초 송신 단말로 동작할 때, 음성/데이터 패킷 송신 모듈은 품질정보를 최대 송신 출력레벨로 설정하여 전송하고,
   디지털 무전기가 중계 단말로 동작할 때, PHY 프레임 검출부는 송신 단말로부터 수신한 음성 패킷의 신호 품질 측정값과, 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값에 해당하는 품질정보로 갱신하여 송신 경로를 통해서 중계가 이루어지도록 하고,
   디지털 무전기가 수신 단말로 동작할 때, 음성/데이터 패킷 수신모듈은 송신 단말 또는 중계 단말에서 수신한 동일 패킷에 대해 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   PHY 프레임 검출부는, 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고,
   수신된 음성 패킷에 포함된 헤더 정보를 복조하고,
   측정값과 헤더 정보에 포함된 품질정보를 비교하여, 측정값이 작을 때는 헤더 정보의 품질정보를 측정값으로 변경하고, 측정값이 클 때는 헤더 정보의 품질정보를 유지시켜서 상위계층으로 전달하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   PHY 프레임 검출부는,
   헤더 정보를 복조하고, 유효한 정보인지를 확인하고,
   헤더 정보가 유효하지 않을 때 에러정정을 수행하고, 유효한 정보일 때 상위계층으로 전달하고,
   에러정정 후에도 헤더 정보가 유효하지 않을 때, 해당 패킷을 폐기하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   최대 홉 지연시간은 라우팅 테이블의 최대 홉수에 설정된 홉지연시간을 곱셈한 값으로 설정하는 소부대운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   모드선택모듈은 라우팅 테이블에서 2홉 이상의 서비스 제어가 필요할 때, 통화품질 향상모드를 선택하는 소부대운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   하위계층은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 모뎀을 이용하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상위계층은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 음성코덱, RTP, UDP, IP, MAC 계층을 포함하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
8. 청구항 7에 있어서,
   상위계층과 하위계층은 헤더 정보를 상호 교환하는 방식으로 계층 간 패킷 전달을 수행하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   음성/데이터 패킷 수신 모듈은 최대 홉 지연시간동안 수신된 동일 패킷의 품질 정보를 실시간 비교하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    음성/데이터 패킷 수신 모듈은 동일 패킷 여부를 판단하기 위하여 수신된 패킷의 헤더 정보에 포함된 시퀀스 넘버를 확인하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치.
11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 따른 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어장치를 사용하여,
    IP 기반으로 라우팅을 수행하여 상호 중계 기능을 통해서 송신 단말, 중계 단말, 수신 단말로 동작하고, 1: 다수에게 전송하는 과정에서 동일 패킷을 중복 수신하는 디지털 무전기의 모드선택모듈에서 패킷 중복 수신 선택 알고리즘 적용을 통한 통화품질 향상모드를 선택하는 1단계;
    1단계에서 통화품질 향상모드가 선택되면, 디지털 무전기 수신경로의 PHY 프레임 검출부에서 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 수신한 음성 패킷의 신호 품질을 측정하고, 측정값과 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값에 해당하는 음성 패킷의 품질정보를 상위계층으로 전달하는 2단계; 및
    음성/데이터 패킷 수신모듈에서 2단계의 전달된 음성 패킷을 저장하고, 라우팅 테이블에서 결정된 최대 홉 지연시간 동안 PHY 프레임 검출부에서 전달되어 저장된 동일 패킷에 대해서 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 3단계를 포함하고,
    1단계에서 통화품질 향상모드를 선택하면, 디지털 무전기 송신경로의 음성/데이터 패킷 송신 모듈에서 헤더 영역에 패킷의 동일 여부를 판단하기 위한 시퀀스 넘버와, 품질정보에 따른 프레임 QI를 포함한 음성 패킷을 하위계층으로 전달하는 4단계; 및
    PHY 프레임 생성부에서 음성/데이터 패킷 송신 모듈로부터 음성 패킷을 전달받고, 하위계층의 프레임 정보를 포함한 송신 패킷을 전송하는 5단계를 포함하고,
    헤더 정보에 포함된 품질정보는 1바이트로 정의되고, 최상위 1비트는 양수/음수를 나타내는 부호비트이고, 나머지 7비트는 dBm 단위의 신호레벨을 부호비트방식으로 표기하되,
    디지털 무전기가 최초 송신 단말로 동작할 때, 음성/데이터 패킷 송신 모듈에서 품질정보를 최대 송신 출력레벨로 설정하여 전송하고,
    디지털 무전기가 중계 단말로 동작할 때, PHY 프레임 검출부에서 송신 단말로부터 수신한 음성 패킷의 신호 품질 측정값과, 수신된 음성 패킷에 포함된 품질정보 중, 낮은 값에 해당하는 품질정보로 갱신하여 송신 경로를 통해서 중계가 이루어지도록 하고,
    디지털 무전기가 수신 단말로 동작할 때, 음성/데이터 패킷 수신모듈에서 송신 단말 또는 중계 단말에서 수신한 동일 패킷에 대해 품질정보가 가장 높은 패킷의 신호처리를 수행하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
12. 청구항 11에 있어서,
    1단계는, 수신된 음성 패킷의 신호레벨을 측정하고,
    수신된 음성 패킷에 포함된 헤더 정보를 복조하고,
    측정값과 헤더 정보에 포함된 품질정보를 비교하여, 측정값이 작을 때는 헤더 정보의 품질정보를 측정값으로 변경하고, 측정값이 클 때는 헤더 정보의 품질정보를 유지시켜서 상위계층으로 전달하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
13. 청구항 12에 있어서,
    1단계는, 헤더 정보를 복조하고, 유효한 정보인지를 확인하고,
    헤더 정보가 유효하지 않을 때 에러정정을 수행하고, 유효한 정보일 때 상위계층으로 전달하고,
    에러정정 후에도 헤더 정보가 유효하지 않을 때, 해당 패킷을 폐기하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
14. 청구항 13에 있어서,
    최대 홉 지연시간은 라우팅 테이블의 최대 홉수에 설정된 홉지연시간을 곱셈한 값으로 설정하는 소부대운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
15. 청구항 14에 있어서,
    라우팅 테이블에서 2홉 이상의 서비스 제어가 필요할 때, 통화품질 향상모드를 선택하는 소부대운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
16. 청구항 15에 있어서,
    하위계층은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 모뎀을 이용하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
17. 청구항 16에 있어서,
    상위계층은 VoIP 프로토콜을 통한 음성 패킷 구성시, 음성코덱, RTP, UDP, IP, MAC 계층을 포함하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
18. 청구항 17에 있어서,
    상위계층과 하위계층은 헤더 정보를 상호 교환하는 방식으로 계층 간 패킷 전달을 수행하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
19. 청구항 18에 있어서,
    디지털 무전기에 전원이 공급되면, 송신 제어를 위한 변수를 초기화시키고, 송신 이벤트 발생 전까지 수신 대기 모드로 제어하는 6단계를 더 포함하고,
    6단계에서 송신 이벤트가 발생되고 최초 송신 일 때, 디지털 무전기 송신경로의 음성/데이터 패킷 송신 모듈에서 품질정보를 생성하여 헤더 정보에 포함하는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    6단계의 송신 제어를 위한 변수 초기화는 프레임 시퀀스 넘버와 품질정보를 0으로 초기화 하고,
    프레임 시퀀스 넘버는 음성 패킷의 최초 송신때마다 갱신되는 소부대 운용을 위한 디지털 무전기의 통화품질 제어방법.
    
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