KR102370663B1 - 전자공격 신호 송신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전자공격 신호 송신 방법은 대상체들 각각에 대한 채널 정보를 획득하는 단계; 채널 정보에 기초하여 빔포밍 행렬을 생성하는 단계; 채널 정보 및 빔포밍 행렬에 기초하여 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계; 및 대상체들 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 대상체들 각각에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전자공격 신호 송신 방법 및 장치{Electronic attack signal transmission method and device}
본 개시는 전자공격 신호 송신 방법 및 장치를 제공한다.
전자전(Electronic Warfare; EW)은 적의 전자기 스펙트럼을 제압하고 전장에서의 우위를 점유하기 위하여, 아군이 운용 중인 전자기 스펙트럼 환경을 보호함과 동시에 적이 운용 중인 전자기 스펙트럼 상의 신호를 탐지 및 분석하고 적이 운용 중인 전자기 스펙트럼 환경을 공격 및 교란하는 것을 말한다. 전자전은 적 전자기 스펙트럼 환경을 방해하고 공격하는 전자공격(Electronic Attack; EA), 전자기 스펙트럼 환경을 보호하여 아군의 원활한 전장 활동을 보장하는 전자보호(Electronic Protection; EP), 적의 전자기 스펙트럼 신호를 수집 및 분석하여 위협을 탐지하는 전자지원(Electronic Support; ES)로 세분화된다.
적이 운용하는 대상체들에 대해 전자공격을 수행하기 위해서는 대상체들에 전자공격 신호를 송신해야 한다. 한편, 대상체들은 각각 특성이 상이하므로, 전자공격을 수행함에 있어 대상체들 각각의 특성을 고려하여 전자공격 신호를 송신하는 기술이 요구된다.
한국 등록 특허: KR 10-1447027 B1
한국 공개 특허: KR 10-2013-0019360 A
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전자공격 신호 송신 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 실시예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 일 측면에 따른 전자공격 신호 송신 방법은, 대상체들 각각에 대한 채널 정보를 획득하는 단계; 상기 채널 정보에 기초하여 빔포밍 행렬을 생성하는 단계; 상기 채널 정보 및 상기 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계; 및 상기 대상체들 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 상기 대상체들 각각에 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 정보를 획득하는 단계는, 상기 대상체들 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득하는 단계; 상기 주파수 정보 및 상기 위치 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 대한 위상 정보를 획득하는 단계; 및 상기 위상 정보에 기초하여 상기 채널 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 빔포밍 행렬을 생성하는 단계는, 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 상기 빔포밍 행렬을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는, 상기 대상체들 중 하나의 대상체로 송신되는 전자공격 신호를 상기 하나의 대상체가 수신하는 세기가 최대화되고, 상기 대상체들 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호를 상기 하나의 대상체가 수신하는 세기가 최소화되도록 상기 세기를 결정하는 방법을 제공할 수 있다.
상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는, 라그랑주 승수법을 이용하여 상기 최대화 및 상기 최소화를 달성하는 방법을 제공할 수 있다.
상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는, 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 상기 세기를 결정하는 방법을 제공할 수 있다.
상기 방법은, 상기 전자공격 신호의 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는, 상기 패턴에 기초하여 상기 세기를 결정하는 방법을 제공할 수 있다.
다른 측면에 따른 전자공격 신호 송신 장치는 대상체들 각각에 대한 채널 정보를 획득하는 채널 정보 획득부; 상기 채널 정보에 기초하여 빔포밍 행렬을 생성하는 빔포밍 행렬 생성부; 상기 채널 정보 및 상기 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 신호 세기 결정부; 및 상기 대상체들 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 상기 대상체들 각각에 송신하는 송신부를 포함할 수 있다.
상기 채널 정보 획득부는, 상기 대상체들 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득하고, 상기 주파수 정보 및 상기 위치 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 대한 위상 정보를 획득하고, 상기 위상 정보에 기초하여 상기 채널 정보를 획득할 수 있다.
상기 빔포밍 행렬 생성부는, 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 상기 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다.
상기 신호 세기 결정부는, 상기 대상체들 중 하나의 대상체로 송신되는 전자공격 신호를 상기 하나의 대상체가 수신하는 세기가 최대화되고, 상기 대상체들 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호를 상기 하나의 대상체가 수신하는 세기가 최소화되도록 상기 세기를 결정할 수 있다.
상기 신호 세기 결정부는, 라그랑주 승수법을 이용하여 상기 최대화 및 상기 최소화를 달성할 수 있다.
상기 신호 세기 결정부는, 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 상기 세기를 결정할 수 있다.
상기 장치는, 상기 전자공격 신호의 패턴을 생성하는 신호 패턴 생성부를 더 포함하고, 상기 신호 세기 결정부는, 상기 패턴에 기초하여 상기 세기를 결정할 수 있다.
상기 송신부는, 상기 전자공격 신호를 송신하는 복수의 송신 안테나들을 포함하는 다중안테나를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 일 측면에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자공격 신호 송신 방법에 있어, 대상체들 각각에 대한 정보에 기초하여 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정함으로써 전자공격 신호를 송신하는 데 사용되는 전력을 효율적으로 활용할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치 및 대상체들을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자공격 신호의 세기를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 결과로서 전자공격 신호의 빔 패턴 및 대상체에서 수신한 신호의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 결과로서 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
실시예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 '제1' 또는 '제2' 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치 및 대상체들을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 다중안테나를 포함하고, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 복수의 대상체들(110) 각각에 대해 전자공격 신호를 송신할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 적이 운용하는 전자기 스펙트럼 상의 신호를 탐지 및 분석하고, 적이 운용하는 전자기 스펙트럼의 환경을 공격 또는 교란할 수 있다. 전자공격 신호 송신 장치(100)는 다중안테나를 이용하여, 적이 운용하는 전자기 스펙트럼의 환경을 공격하기 위한 전자공격 신호를 대상체들(110)에 송신할 수 있다. 대상체들(110)은 예를 들어, 적이 운용하는 다중안테나에 해당할 수 있다. 전자공격 신호는 예를 들어, 전자방해(Electronic Jamming) 신호 또는 전자기만(Electronic Deception) 신호 등을 포함할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110)로부터 노출되지 않기 위하여 전자공격 신호를 대상체들(110)에 송신할 수 있다. 전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110)로부터 송신되는 신호를 무력화하기 위해 대상체들(110) 각각에 대해 송신될 전자공격 신호의 세기를 개별적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 각각의 위치 및 대상체들(110) 각각으로부터 송신되는 신호의 세기에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대해 송신될 전자공격 신호의 세기를 개별적으로 결정할 수 있다. 전자공격 신호의 세기는 예를 들어, 전자공격 신호를 송신하기 위해 할당되는 전력의 크기에 대응될 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 전자공격 신호를 대상체들(110)에 송신하는데 있어 다중입출력(Multiple Input Multiple Output; MIMO) 기술을 활용할 수 있다. 다중입출력 기술은 다중안테나에 적용될 수 있는 기술로서, 다중의 입출력이 가능한 기술이다. 다중입출력 기술은 단일의 송신 안테나와 단일의 수신 안테나만을 이용하여 신호를 송수신하는 것에서 탈피하여 복수의 송신 안테나들과 복수의 수신 안테나들을 이용하여 신호를 송수신하는 것을 가능케 함으로써 신호의 전송 효율을 향상시킬 수 있다. 다중입출력 기술은 전자공격 신호 송신 장치(100)의 다중안테나(복수의 송신 안테나들)와 공격 대상인 대상체들(110)(복수의 수신 안테나들)에 대해 적용될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 채널 정보 획득부(210), 빔포밍 행렬 생성부(220), 신호 세기 결정부(230) 및 송신부(240)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 전자공격 신호 송신 장치(100)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 전자공격 신호 송신 장치(100)에는 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110)에 대한 정보를 획득하기 위한 채널 정보 획득부(210), 대상체들(110)에 송신할 전자공격 신호의 특성을 결정하기 위한 빔포밍 행렬 생성부(220) 및 신호 세기 결정부(230), 대상체들(110)에 전자공격 신호를 송신하기 위한 송신부(240)를 포함할 수 있다.
채널 정보 획득부(210)는 대상체들(110) 각각에 대한 채널 정보를 획득할 수 있다. 채널 정보 획득부(210)는 대상체들(110) 각각에 대한 채널 정보를 획득하기 위해 대상체들(110) 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득할 수 있다. 위치 정보는 대상체들(110)에 대한 고각 정보 및 방위각 정보 등을 포함할 수 있다. 채널 정보 획득부(210)는 획득한 주파수 정보 및 위치 정보에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 위상 정보를 획득할 수 있다. 채널 정보 획득부(210)는 획득한 위상 정보에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 채널 정보를 획득할 수 있다. 위상 정보는 예를 들어, 위상 벡터에 해당할 수 있다.
채널 정보 획득부(210)는 주파수 정보 및 위치 정보에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 위상 벡터를 결정할 수 있다. 채널 정보 획득부(210)는 대상체들(110) 각각에 대한 위상 벡터가 연속적으로 나열된, 대상체들(110)에 대한 위상 정보 행렬을 획득할 수 있다. 채널 정보 획득부(210)는 위상 정보 행렬에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 채널 정보를 획득할 수 있다.
채널 정보 획득부(210)는 대상체들(110) 각각에 대해 요구되는 전자공격 신호의 세기 정보를 획득할 수 있다. 대상체들(110) 각각에 대해 요구되는 전자공격 신호의 세기 정보는 전자공격장비와 대상체들(110) 각각에 대한 거리에 따른 신호 감쇄량과 대상체들(110) 각각을 무력화시킬 수 있는 전자공격 신호의 세기에 기초하여 결정될 수 있다.
빔포밍 행렬 생성부(220)는 채널 정보 획득부(210)에서 획득된 채널 정보에 기초하여 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다. 예를 들어, 빔포밍 행렬 생성부(220)는 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다. 빔포밍 행렬 생성부(220)가 빔포밍 행렬을 생성하는 구체적인 방법에 관해서는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
신호 세기 결정부(230)는 채널 정보 획득부(210)에서 획득된 채널 정보 및 빔포밍 행렬 생성부(220)에서 생성된 빔포밍 행렬에 기초하여 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다. 신호 세기 결정부(230)는 대상체들(110) 각각에 대해 요구되는 전자공격 신호의 세기 정보가 반영된 초기값을 바탕으로 반복적 최적화 알고리즘(Iterative Optimization Algorithm)을 활용함으로써 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다.
신호 패턴 생성부는 전자공격 신호의 패턴을 생성할 수 있다. 신호 세기 결정부(230)는 신호 패턴 생성부에서 생성된 전자공격 신호의 패턴에 기초하여 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다.
신호 세기 결정부(230)는 대상체들(110) 중 하나의 대상체(111)로 송신되는 전자공격 신호(101)를 하나의 대상체(111)가 수신하는 세기가 최대화되도록 하나의 대상체(111)로 송신되는 전자공격 신호(101)의 세기를 결정할 수 있다. 또한, 신호 세기 결정부(230)는 대상체들(110) 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호를 하나의 대상체(111)가 수신하는 세기가 최소화되도록 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호의 세기를 결정할 수 있다.
신호 세기 결정부(230)는 라그랑주 승수법을 이용하여 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 신호 세기 결정부(230)는 라그랑주 승수법을 이용함으로써 하나의 대상체(111)에 수신되는 것으로 목표한 전자공격 신호(101)의 하나의 대상체(111)로의 수신 세기가 최대화되고, 나머지 전자공격 신호의 하나의 대상체(111)로의 수신 세기가 최소화되도록 하는 것을 달성할 수 있다. 또한, 신호 세기 결정부(230)는 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다.
신호 세기 결정부(230)가 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 구체적인 방법에 관해서는 도 3을 참조하여 후술하도록 한다.
송신부(240)는 전자공격 신호를 송신하는 다중안테나(예를 들어, 복수의 송신 안테나들)를 포함할 수 있다. 송신부(240)는 대상체들(110) 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 대상체들(110) 각각에 송신할 수 있다. 송신부(240)는 전자공격 신호를 대상체들(110)에 송신하는 방법의 일 예로서, 빔포밍을 수행할 수 있다.
빔포밍은 다중안테나로부터 송신된 고출력의 신호를 목표한 지점으로 전송하기 위한 기법이다. 빔포밍은 대상체의 채널 정보에 기초하여 송신되는 신호에 적용되는 가중치를 결정함으로써 신호 대 간섭 및 잡음비(Signal to Interference plus Noise Ratio; SINR)를 증가시키기 위한 기법이다. 송신부(240)는 빔포밍을 수행함으로써 전자공격 신호 대 대상체로부터 송신되는 신호의 비 또는 전자방해 신호 대 대상체로부터 송신되는 신호의 비(Jamming to Signal Ratio; JSR)를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 채널 정보 획득부(210), 빔포밍 행렬 생성부(220), 신호 패턴 생성부 및 신호 세기 결정부(230)는 프로세서에 포함될 수 있다. 프로세서는 다수의 논리 게이트들의 어레이로 구현될 수도 있고, 범용적인 마이크로 프로세서와 이 마이크로 프로세서에서 실행될 수 있는 프로그램이 저장된 메모리의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 다른 형태의 하드웨어로 구현될 수도 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 채널 정보 획득부(210), 빔포밍 행렬 생성부(220), 신호 세기 결정부(230) 및 송신부(240)를 포함할 수 있다. 도 3의 채널 정보 획득부(210), 빔포밍 행렬 생성부(220), 신호 세기 결정부(230) 및 송신부(240)는 도 2의 채널 정보 획득부(210), 빔포밍 행렬 생성부(220), 신호 세기 결정부(230) 및 송신부(240)에 대응될 수 있다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
도 3에 도시된 전자공격 신호 송신 장치(100)에는 본 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 전자공격 신호 송신 장치(100)에는 도 3에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 더 포함될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
전자공격 신호 송신 장치(100)로부터 송신되는 전자공격 신호가 대상체들(110)에 수신되는 신호의 벡터가 r, 대상체들(110)의 개수는 M개, 송신부(240)에 포함되는 송신 안테나들의 개수는 N개인 경우, r은 아래의 수학식 1과 같이 나타날 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00001
r은 M개의 대상체들(110)이 수신하는 M×1의 벡터로서, M×1의 수신 신호 벡터 rs, M×1의 전자공격 신호 벡터 rj 및 M개의 대상체들(110)의 수신부들의 잡음신호로 구성된 M×1의 잡음신호 벡터 n의 합으로 결정될 수 있다.
M개의 대상체들(110)에 대한 수신 신호 벡터 rs는 대상체들(110)이 송신한 신호가 불특정 피사체에 반사되어 대상체들(110)에 다시 수신되는 신호로서, M개의 대상체들(110)과 불특정 피사체 사이의 M×N의 채널 행렬 H 및 피사체로부터 반사된 M×1의 신호 벡터 s의 곱으로 결정될 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)에서 N개의 송신 안테나들을 이용하여 전자공격 신호를 송신하여 M개의 대상체들(110)이 수신한 전자공격 신호에 대한 벡터 rj는, 채널 정보 획득부(210)에서 생성하는 M개의 대상체들(110)과 N개의 송신 안테나들 사이의 M×N의 채널 행렬 G, 빔포밍 행렬 생성부(220)에서 채널 행렬 G를 이용하여 생성하는 N×M의 빔포밍 행렬 W, 신호 세기 결정부(230)에서 최적화된 전력 할당을 위하여 채널 행렬 G와 송신 빔포밍 행렬 W를 이용하여 생성하는 M×M의 전송세기 행렬 P 및 신호 패턴 생성부에서 생성하는 M×1의 전자공격 신호 벡터 x의 곱으로 결정될 수 있다.
대상체들(110)의 주파수 정보 및 위치 정보 정보에 기초하여 전자공격 신호 송신 장치(100)의 채널 정보 획득부(210)에서 생성하는 M개의 대상체들(110)과 N개의 송신 안테나들 사이의 M×N의 채널 행렬 G는 대상체들(110)에 포함되는 k 번째 대상체와 N개의 송신 안테나들 사이의 주파수 차이 및 위치 차이에 의하여 결정되는 1×N의 위상 벡터 gk로 구성될 수 있다. 빔포밍 행렬 생성부(220)에서 생성하는 N×M의 빔포밍 행렬 W는 채널 행렬 G에 기초하여 생성되며, k번째 대상체에 대한 N×1의 빔포밍 벡터 wk로 구성될 수 있다.
N×1의 빔포밍 벡터 wk는 최소평균제곱오차(Minimum Mean-Square Error; MMSE), 제로 포싱(Zero-Forcing; ZF) 및 최대비(Maximum Ratio Transmission; MRT) 등을 적용한 벡터로서 아래의 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00002
벡터 r에 있어, k번째 대상체에서 수신하는 신호의 벡터 rk는 아래의 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00003
제한된 주파수 자원과 전력을 이용하여 k번째 대상체에 효과적으로 전자공격 신호를 송신하기 위해서, 신호 세기 결정부(230)는 k번째 대상체에 수신되는 k번째 전자공격 신호
Figure 112020082881036-pat00004
의 세기를 최대화하고 나머지 전자공격 신호
Figure 112020082881036-pat00005
의 세기를 최소화할 수 있다. 신호 세기 결정부(230)는 M개의 대상체들(110) 모두에 대하여 상기 조건이 만족되도록 전자공격 신호의 세기를 결정할 수 있다. 이는 아래의 수학식 4를 해결함으로써 달성될 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00006
대상체들(110)에 전자공격 신호를 송신하기 위해 요구되는 전력의 총합은 전자공격 신호 송신 장치(100)의 최대 송신 전력 값 PT 미만이며 대상체들(110) 각각에 전자공격 신호를 송신하기 위해 요구되는 전력 값이 모두 양수인 경우, 전자공격 신호 송신 장치(100)의 채널 용량을 최대화하기 위해 신호 세기 결정부(230)는 최적화(optimization) 기법을 활용할 수 있다. 신호 세기 결정부(230)는 라그랑주 승수법(Lagrangian Multiplier Method)을 이용한 대상체들(110)에 대한 제약조건이 포함된 최적화 기법을 활용할 수 있다. 아래의 수학식 5와 같이 나타날 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00007
신호 세기 결정부(230)는 라그랑주 승수법을 풀기 위하여 KKT(Karush-Kuhn-Tucker) 조건을 이용하며, 수학식 5를 미분하여 0으로 만드는 조건을 만족하는 변수 pm과 Lagrangian Multiplier μ를 구하여 수학식 4의 함수를 최대화하는 값을 획득할 수 있다. 수학식 5를 미분하여 0으로 만드는 조건은 수학식 6과 같이 나타날 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00008
수학식 6은 iterative water-filling algorithm을 이용한 최적화 문제로 수학식 7과 같이 해결될 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00009
다만, 수학식 7을 이용하여 수학식 6을 해결할 경우, 대상체들(110)에 전자공격 신호를 송신하기 위한 전력 pm은 모두 동일하게
Figure 112020082881036-pat00010
값으로 할당된다. 따라서 신호 세기 결정부(230)는 대상체들(110) 각각에 송신되는 전자공격 신호의 세기를 개별적으로 결정하기 위해, 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용할 수 있다. 이는 수학식 8과 같이 나타날 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00011
수학식 8에서
Figure 112020082881036-pat00012
은 M개의 대상체들(110) 중에서 m번째 대상체에 송신되는 전자공격 신호에 대해 할당되는 전력의 상한 값으로 정의될 수 있다. 신호 세기 결정부(230)는, 수학식 8을 이용하여 수학식 9를 만족시킴으로써 대상체들(110) 각각에 송신되는 전자공격 신호의 세기를 개별적으로 결정할 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00013
m번째 대상체에 송신되는 전자공격 신호에 할당되는 전력 pm을 결정하기 위해 라그랑주 승수법(Lagrangian Multiplier Method)을 이용한 최적화 문제를 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 해결하는 과정을 도 4에 흐름도로써 나타내었다.
전자공격 신호의 세기가 결정된 후, 이와 관련된 데이터는 전자공격 신호 IQ데이터 생성부로 전송될 수 있다. 전자공격 신호 IQ데이터 생성부는 전송받은 전자공격 신호의 세기와 관련된 데이터에 기초하여 IQ데이터를 생성할 수 있다. IF신호 변환부는 Digital-Up-Convertor를 포함하며, IQ데이터를 IF신호로 변환할 수 있다. D/A 변환부는 D/A 컨버터를 포함하며, IF신호를 RF 신호로 변환할 수 있다. 고출력 증폭부는 고출력 증폭기를 포함하며, RF 신호를 증폭하고, 송신부로 전송할 수 있다. 송신부는 고출력 증폭부로부터 신호를 전송 받아 결정된 세기를 갖는 전자공격 신호를 송신할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 전자공격 신호의 세기를 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 전자공격 신호의 세기를 결정하는 방법은 도 3의 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치(100)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 전자공격 신호 송신 장치(100)에 관하여 전술된 내용은 도 4의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 410에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 M개의 대상체들(110)에 대해 전자공격 신호의 세기를 결정하는 과정을 개시할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 M개의 대상체들(110)과 불특정 피사체 사이의 M×N의 채널 행렬 H, N×M의 빔포밍 행렬 W을 생성할 수 있다.
Figure 112020082881036-pat00014
은 m번째 대상체에 송신되는 전자공격 신호의 세기의 상한 값에 해당할 수 있다. 전자공격 신호의 세기는 예를 들어, 전자공격 신호에 대해 할당되는 전력 값에 해당할 수 있다.
단계 420에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 변수들을 초기화할 수 있다.
단계 430에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 n의 값을 1 증가시키고, 단계 440에 진입할 수 있다.
단계 440 내지 단계 470에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 대상체들(110) 각각에 대한 전자공격 신호의 세기를 결정하기 위한 과정을 수행할 수 있다.
단계 480에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 단계 460에서 결정된 값에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 전자공격 신호의 세기를 결정할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 결과로서 전자공격 신호의 빔 패턴 및 대상체에서 수신한 신호의 세기를 나타내는 그래프이다.
도 5를 참조하면, 도 5의 (a)는 전자공격 신호의 빔 패턴을 표시하고, 도 5의 (b) 및 도 5의 (c)는 대상체가 수신하는 전자공격 신호의 세기를 표시한다.
도 5에 따른 실시예에서, 송신부(240)는 64개의 송신 안테나들(N = 64)을 포함하고, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 6GHz의 주파수 대역에서 30Watt를 사용(PT = 30)하여 각각 10도, 20도, 50도, 80도에 위치한 4개의 대상체들(110)(M = 4)에 대해 동작하였다. 전자공격 신호 전송 장치는 10도 대상체에 대하여 = 10dB, 20도 대상체에 대하여 = 1dB, 50도 대상체에 대하여 = 0.1dB, 80도 대상체에 대하여 = 7dB의 비율로 전자공격 신호를 송신하였다.
도 5의 (a)는 전자공격 신호 송신 시 전자공격 신호 전송 장치의 360도 전 방위각에 대한 전자공격 신호의 빔 패턴을 나타낸다. 도 5의 (b)는 전자공격 신호 송신 시 전 방위각에 대하여 임의의 대상체가 신호를 수신함을 가정할 경우 수신 신호의 세기를 dB-scale로 나타낸 그래프이며, 도 5의 (c)는 수신 신호의 세기를 linear-scale로 나타낸 그래프이다. 도 5에 따른 실시예에서 확인할 수 있듯이, 대상체들(110)에 대하여 해당 전력 비로 전자공격 신호를 송신할 경우 전자공격 신호가 대상체들(110)에 효과적으로 수신된 것을 확인할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 장치의 동작 결과로서 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 도 6의 (a)는 10도 방위각에 위치한 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼, 도 6의 (b)는 20도 방위각에 위치한 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼, 도 6의 (c)는 50도 방위각에 위치한 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼, 도 6의 (d)는 80도 방위각에 위치한 대상체에서 수신한 신호의 스펙트럼을 표시한다.
도 6에 따른 실시예에서, 송신부(240)는 64개의 송신 안테나들(N = 64)을 포함하고, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 6GHz의 주파수 대역에서 30Watt를 사용(PT = 30)하여 각각 10도, 20도, 50도, 80도에 위치한 4개의 대상체들(110)(M = 4)에 대해 동작하였다. 전자공격 신호 전송 장치는 10도 대상체에 대하여 = 10dB, 20도 대상체에 대하여 = 1dB, 50도 대상체에 대하여 = 0.1dB, 80도 대상체에 대하여 = 7dB의 비율로 전자공격 신호를 송신하였다. 또한, 대상체들(110)은 각각 약 -92dBm 레벨의 2FSK신호를 수신하였다.
방위각 별 전자공격 신호의 dB-scale 전력 비 10:1:0.1:7에 따라서 30Watt의 송신 전력을 분배할 경우 송신 전력은 약 17.35:2.18:1.78:8.69(W)가 되며 이는 dB-scale 전력값으로 환산할 경우 12.39:3.39:2.49:9.39(dB)이며, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 해당 전력을 사용하여 대상체들(110)에 전자공격 신호를 송신하였다.
도 6의 (a)를 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 10도 방위각에 위치한 대상체에 12.39dB의 전자공격 신호를 송신할 경우, 대상체가 원하는 약 -92dBm 2FSK신호(파란색 스펙트럼)가 전자공격 신호에 가려져 -80dBm 레벨의 전자공격 신호(빨간색 스펙트럼)로 대상체에 수신된 것을 확인할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 20도 방위각에 위치한 대상체에 3.39dB의 전자공격 신호를 송신할 경우 대상체가 원하는 약 -92dBm 2FSK신호(파란색 스펙트럼)가 전자공격 신호에 가려져 -88dBm 레벨의 전자공격 신호(빨간색 스펙트럼)로 대상체에 수신된 것을 확인할 수 있다.
도 6의 (c)를 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 50도 방위각에 위치한 대상체에 2.49dB의 전자공격 신호를 송신할 경우 대상체가 원하는 약 -92dBm 2FSK신호(파란색 스펙트럼)가 전자공격 신호에 가려져 약 -94dBm 레벨의 전자공격 신호(빨간색 스펙트럼)로 대상체에 수신된 것을 확인할 수 있다.
도 6의 (d)를 참조하면, 전자공격 신호 송신 장치(100)가 80도 방위각에 위치한 대상체에 9.39dB의 전자공격 신호를 송신할 경우 대상체가 원하는 약 -92dBm 2FSK신호(파란색 스펙트럼)가 전자공격 신호에 가려져 약 -82dBm 레벨의 전자공격 신호(빨간색 스펙트럼)로 수신된 것을 확인할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 전자공격 신호 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 전자공격 신호 송신 방법은 도 2 및 도 3에 도시된 전자공격 신호 송신 장치(100)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 2 및 도 3에 전자공격 신호 송신 장치(100)에 관하여 전술된 내용은 도 7의 방법에도 적용됨을 알 수 있다.
단계 710에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 각각에 대한 채널 정보를 획득할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득할 수 있다. 전자공격 신호 송신 장치(100)는 주파수 정보 및 위치 정보에 기초하여 대상체들(110) 각각에 대한 위상 정보를 획득할 수 있다. 전자공격 신호 송신 장치(100)는 위상 정보에 기초하여 채널 정보를 획득할 수 있다.
단계 720에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 채널 정보에 기초하여 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 빔포밍 행렬을 생성할 수 있다.
단계 720 이후, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 전자공격 신호의 패턴을 생성할 수 있다.
단계 730에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 채널 정보 및 빔포밍 행렬에 기초하여 대상체들(110) 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 패턴에 기초하여 세기를 결정할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 중 하나의 대상체(111)로 송신되는 전자공격 신호(101)를 하나의 대상체(111)가 수신하는 세기가 최대화되고, 대상체들(110) 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호를 하나의 대상체(111)가 수신하는 세기가 최소화되도록 세기를 결정할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 라그랑주 승수법을 이용하여 상기 최대화 및 상기 최소화를 달성할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 세기를 결정할 수 있다.
단계 740에서, 전자공격 신호 송신 장치(100)는 대상체들(110) 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 대상체들(110) 각각에 송신할 수 있다.
전자공격 신호 송신 장치(100)는 동일한 주파수 자원과 전력을 효율적으로 활용함으로써 전자공격 신호를 송신하는 성능을 향상시킬 수 있다.
본 실시예들은 전자 디바이스에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 전자 디바이스로 읽을 수 있는 기록매체에 저장된 어플리케이션의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
본 실시예들은 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 내용이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 실시예의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 전자공격 신호 송신 방법에 있어서,
    대상체들 각각에 대한 채널 정보를 획득하는 단계;
    상기 채널 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 빔포밍(beamforming) 행렬을 생성하는 단계;
    상기 채널 정보 및 상기 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계; 및
    상기 대상체들 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 상기 대상체들 각각에 송신하는 단계를 포함하고,
    상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는,
    상기 대상체들 중 하나의 대상체로 송신되는 전자공격 신호의 세기를 최대화하고, 상기 대상체들 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호의 세기를 최소화하도록 상기 전자공격 신호 각각에 할당되는 전력 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 채널 정보를 획득하는 단계는,
    상기 대상체들 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 주파수 정보 및 상기 위치 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 대한 위상 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 위상 정보에 기초하여 상기 채널 정보를 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는,
    라그랑주 승수법을 이용하여 상기 최대화 및 상기 최소화를 달성하는, 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는,
    개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 상기 세기를 결정하는, 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 전자공격 신호의 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 단계는,
    상기 패턴에 기초하여 상기 세기를 결정하는, 방법.
  8. 전자공격 신호 송신 장치에 있어서,
    대상체들 각각에 대한 채널 정보를 획득하는 채널 정보 획득부;
    상기 채널 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 간의 간섭이 발생하지 않도록 빔포밍 행렬을 생성하는 빔포밍 행렬 생성부;
    상기 채널 정보 및 상기 빔포밍 행렬에 기초하여 상기 대상체들 각각에 송신될 전자공격 신호 각각의 세기를 결정하는 신호 세기 결정부; 및
    상기 대상체들 각각에 대해 결정된 세기의 전자공격 신호를 상기 대상체들 각각에 송신하는 송신부를 포함하고,
    상기 신호 세기 결정부는,
    상기 대상체들 중 하나의 대상체로 송신되는 전자공격 신호의 세기를 최대화하고, 상기 대상체들 중 나머지 대상체들 각각으로 송신되는 전자공격 신호의 세기를 최소화하도록 상기 전자공격 신호 각각에 할당되는 전력 값을 결정하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 채널 정보 획득부는,
    상기 대상체들 각각에 대한 주파수 정보 및 위치 정보를 획득하고,
    상기 주파수 정보 및 상기 위치 정보에 기초하여 상기 대상체들 각각에 대한 위상 정보를 획득하고,
    상기 위상 정보에 기초하여 상기 채널 정보를 획득하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 신호 세기 결정부는,
    라그랑주 승수법을 이용하여 상기 최대화 및 상기 최소화를 달성하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 신호 세기 결정부는,
    개선된 iterative multi-level water-filling algorithm을 이용하여 상기 세기를 결정하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 전자공격 신호의 패턴을 생성하는 신호 패턴 생성부를 더 포함하고,
    상기 신호 세기 결정부는,
    상기 패턴에 기초하여 상기 세기를 결정하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 전자공격 신호를 송신하는 복수의 송신 안테나들을 포함하는 다중안테나를 포함하는, 전자공격 신호 송신 장치.
  16. 제 1항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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