KR102489768B1

KR102489768B1 - 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치 및 수신 장치

Info

Publication number: KR102489768B1
Application number: KR1020210163891A
Authority: KR
Inventors: 오지명; 선중규
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2021-11-25
Publication date: 2023-01-18

Abstract

본 발명은 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템으로서, 다수의 임무 장비와 중계 장비의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하고, 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 통제 센터; 통제 센터의 제어 명령에 기반하여 지상 임무를 수행하고, 필요 시에 원격지의 임무 장비와 통제 센터 사이의 지상 중계를 수행하는 다수의 임무 장비; 및 원격지의 임무 장비와 통제 센터 간의 공중 중계를 수행하고, 필요 시에 통제 센터의 제어 명령에 따라서 공중 임무를 수행하는 중계 장비를 포함하고, 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 서로 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터 링크는 할당된 자원에 기반해서 다수 주파수 채널 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치 및 수신 장치{A TERRESTRIAL UNMANNED SYSTEM FOR MULTI-CHANNEL FREQUENCY DATA LINK REPEAT OPERATION, AND A TRANSMITTER AND RECEIVER FOR MULTI-CHANNEL FREQUENCY DATA LINK REPEAT OPERATION}

본 발명은 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치 및 수신 장치에 관한 것이다.

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

지상 무인화 시스템은 군 작전 수행과정에서 할당된 임무 수행을 위하여 운용될 수 있고, 지상 무인화 시스템에는 원격 통제와 임무 데이터 전송을 위한 데이터 링크 통신 장치가 탑재되어 운용되어진다.

일반적으로 지상 무인화 시스템은 통제 센터를 중심으로 다수의 지상 임무장비가 무선 네트워크를 구축하여 운용된다. 이 과정에서 원거리 작전 수행을 위하여 임무 장비 간의 중계 링크를 구성하기도 한다. 최근에는 드론과 같은 무인기의 기능이 향상되면서, 드론 및 무인기를 활용한 공중 중계 방식을 구성하기도 한다.

데이터 링크 중계 운용은 통신 커버리지를 넓혀서 작전 범위를 확장하는 장점을 제공하지만, 중계를 수행할 때마다 주파수 자원을 추가로 할당하여 운용해야 하므로 무선 네트워크 전송 용량이 감소하는 단점이 발생한다.

또한, 임무 수행을 위해 요구되는 네트워크 전송 용량을 유지하기 위해서는 운용 주파수 대역폭을 증가시키는 방법이 있지만, 운용 주파수 대역폭을 증가시키면 무선신호 통달거리가 감소하는 단점이 발생한다. 특히, 통제 센터 가까운 곳에 위치하고 있는 임무 장비들은 중계 운용을 필요로 하지 않기 때문에, 운용 주파수 대역폭을 증가시키는 방법은 주파수 자원 낭비의 문제점을 야기시킨다.

종래, 통제 센터를 중심으로 다수의 임무장비로 구성되는 지상 무인화 시스템은, 통제 센터와 임무 장비 간 무선 네트워크 운용을 위하여 지상 데이터 링크를 적용하고 있다. 지상 데이터 링크는 임무 장비 간 지상 중계가 가능하고, 드론을 활용한 공중 중계가 적용된다.

지상 데이터 링크의 무선 네트워크 운용은 단일 주파수 채널을 사용하고 있고, 중계 운용시에 데이터 전송을 위한 주파수 자원 사용량이 증가하는 문제가 발생된다.

즉, 단일 주파수 채널을 사용하는 데이터 링크에서는 네트워크 전송 용량 증대가 어렵기 때문에, 임무 데이터 량이나 중계 운용 비율이 증가하는 경우, 원활한 데이터 전송이 어려워서 임무나 작전 수행이 불가능해지는 문제점을 발생시킨다.

최근에는 국방 분야, 민간 소방 분야, 재난 시스템 등에서 다양하게 무인화 시스템이 적용되고 있고, 더군다나 점점 다양해지는 전장 환경에서 무인화 시스템과 데이터 링크 운용을 위해서는 보다 다양한 중계 운용 방식이 요구되어진다.

따라서 지상 무인화 시스템에 적용 가능한 데이터 링크 중계 방식에 있어서 상기에서 언급한 여러가지 문제점을 해소하면서 주파수 자원 낭비를 억제하고, 무선 네트워크 전송 용량을 확보하고, 임무 장비들에게 임무 데이터 전송을 원활하게 할 수 있는 주파수 자원 동적 할당 방법이 필요하다.

따라서 본 발명의 목적은 주파수 채널 수 확장이 가능하여, 상황에 따라서 선택적인 주파수 채널 사용이 가능한 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 주파수 채널 수 확장이 가능하여, 상황에 따라서 선택적인 주파수 채널 사용이 가능한 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 주파수 채널 수 확장이 가능하여, 상황에 따라서 선택적인 주파수 채널 사용이 가능한 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치 및 수신 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 지상 무인화 시스템에서 다채널 동시 송수신 방식을 적용하여 지상 임무, 지상 중계, 공중 임무, 공중 중계 등의 임무 별로 채널과 자원을 동적 할당할 수 있는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법으로서, 통제 센터에서 다수의 임무 장비와 중계 장비의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하는 구성단계; 통제 센터에서 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 할당단계; 및 통제 센터에서 다수의 임무 장비와 중계 장비로 자원 할당 정보를 전달하고, 다채널 주파수 데이터 링크를 운용하는 운용단계를 포함하고, 통제 센터에서 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하여 자원을 할당하는 동작은 주기적으로 업데이트되고, 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터 링크는 다채널 주파수 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 할당단계는 지상 임무 자원 할당, 공중 임무 자원 할당, 지상 중계 자원 할당, 공중 중계 자원 할당을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 지상 임무 자원 할당은 기본적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 공중 임무 자원 할당, 지상 중계 자원 할당, 및 공중 중계 자원 할당은 선택적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 통제 센터에서 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 주파수 자원 할당을 수행할 때, 적어도 두 개의 주파수 채널에 대하여 자원 할당을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템으로서, 다수의 임무 장비와 중계 장비의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하고, 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 통제 센터; 통제 센터의 제어 명령에 기반하여 지상 임무를 수행하고, 필요 시에 원격지의 임무 장비와 통제 센터 사이의 지상 중계를 수행하는 다수의 임무 장비; 및 원격지의 임무 장비와 통제 센터 간의 공중 중계를 수행하고, 필요 시에 통제 센터의 제어 명령에 따라서 공중 임무를 수행하는 중계 장비를 포함하고, 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 서로 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터 링크는 할당된 자원에 기반해서 다수 주파수 채널 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 통제 센터는 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지와 자원 할당을 주기적으로 업데이트하고, 링크 #5를 통해서 임무 장비로 제어 데이터를 전송하고, 임무 장비로부터 임무 결과 데이터를 수신하며, 링크 #7을 통해서 중계 장비로 제어 데이터를 전송하고, 중계 장비로부터 임무 결과 데이터를 수신하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 임무 장비는 링크 #6을 통해서 원격지 임무 장비와 통제 센터 사이의 지상 중계 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 중계 장비는 링크 #8을 통해서 원격지 임무 장비와 통제 센터 사이의 공중 중계 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 지상 무인화 시스템을 사용하여 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치로서, 통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 송신을 위한 전송 데이터를 각 주파수 채널 별로 디지털 신호처리를 수행하는 복수개의 디지털 신호 처리부; 복수개의 디지털 신호 처리부에서 디지털 처리된 다수의 주파수 채널 신호를 결합하는 채널 결합기;채널 결합기의 출력신호를 광대역 아날로그 신호로 변환하고 외부로 출력하는 광대역 디지털 아날로그 변환기를 포함하고, 복수개의 디지털 신호 처리부는, 전송을 위한 데이터를 입력하고, 전송 가능한 변조신호로 변환하는 데이터 변조부; 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부; 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부; 데이터 변조부, 동기신호 생성부, 제어정보 생성부의 신호를 포함하여 전송 프레임을 생성하는 전송 프레임 생성부; 생성된 전송 프레임을 대역 제한하는 채널 필터; 통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 다수의 주파수 채널 중 하나를 선택하고, 채널 필터를 통과한 신호를 해당 주파수 채널로 변환하는 디지털 주파수 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 광대역 디지털 아날로그 변환기의 출력은 RF 신호로 변환되어 외부로 송신되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치는 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비에 각각 탑재되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 송신되는 다채널 주파수 데이터는 주파수 채널 축 상에서 연속적으로 배치하여 전송되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 송신되는 다채널 주파수 데이터는 동일한 전송 프레임 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 송신되는 다채널 주파수 데이터의 전송 프레임은 시간 축 상에서 동기화되어 운용되고, 독립적으로 자원 할당되어 사용되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 전송 프레임은 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖고, 시간 축 상에서 동적으로 자원 할당 가능한 다수의 데이터 영역으로 구분되고, 프레임의 앞부분에 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널 정보를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 동기 신호 및 채널 정보에 포함된 채널 정보는 전송 프레임의 데이터 영역 자원 할당 정보로 각 데이터 영역의 송신 주체를 정의하고, 송신신호의 변복조 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 타채널 채널 정보는 해당 채널 외 다른 주파수 채널의 자원 할당 정보를 포함하고, 다른 장비에서 다수의 주파수 채널 중 하나의 주파수 채널만을 수신하는 경우에서도 모든 주파수 채널의 전송 정보를 획득할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 지상 무인화 시스템을 사용하여 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치로서, 다채널 주파수 데이터 링크를 통해서 전송되는 다채널 주파수 아날로그 신호를 동시에 수신하고, 디지털 신호로 변환하는 광대역 아날로그 디지털 변환기; 및 통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 광대역 아날로그 디지털 변환기에서 변환된 각 주파수 채널 별로 수신신호에 대한 디지털 신호처리를 수행하는 복수개의 디지털 신호 처리부를 포함하고, 복수개의 디지털 신호 처리부는, 해당 주파수 채널에 맞추어서 디지털 주파수 변환을 수행하는 디지털 주파수 변환기; 디지털 주파수 변환기의 출력신호에서 해당 주파수 채널 신호만을 구별하는 채널 필터; 채널 필터의 출력신호에서 동기신호를 검출하는 동기부; 채널 필터의 출력신호에서 제어정보를 복조하는 제어정보 복조부; 및 채널 필터의 출력신호를 입력하고, 동기신호와 제어정보를 이용하여 데이터 복조를 수행하는 데이터 복조부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치는 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비에 각각 탑재되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 수신되는 다채널 주파수 데이터의 전송 프레임은 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖고, 시간 축 상에서 동적으로 자원 할당 가능한 다수의 데이터 영역으로 구분되고, 프레임의 앞부분에 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널 정보를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 동기 신호 및 채널 정보에 포함된 채널 정보는 전송 프레임의 데이터 영역 자원 할당 정보로 각 데이터 영역의 수신 주체를 정의하고, 수신신호의 변복조 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지상 무인화 시스템에서 구현한 단일 네트워크에서 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용이 가능하다. 본 발명의 지상 무인화 시스템은 통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 서로 연결된 단일 네트워크에서 다채널 주파수 데이터 링크를 운용하고, 다채널 주파수 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있다. 따라서 본 발명은 최적의 동적 자원 할당을 통하여, 주파수 채널 수 확장이 가능하고, 상황에 따라서 선택적인 주파수 채널 사용이 가능하다.

또한, 본 발명은 다수의 주파수 채널을 단일 네트워크에서 사용하여, 네트워크 전송 용량은 최소 두 배 증가하고, 전송 지연은 최소 1/2배로 감소시키는 효과를 얻는다.

특히, 본 발명은 작전 및 임무가 다양해지는 전장 환경에서, 다수의 주파수 채널을 유기적으로 운용하므로서, 작전 수행과 임무 수행이 효과적으로 이루어지도록 도모한다. 즉, 본 발명은 지상 무인화 시스템에서 다채널 동시 송수신 방식을 적용하여 지상 임무, 지상 중계, 공중 임무, 공중 중계 등의 임무 별로 채널과 자원을 동적 할당하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명은 지상 무인화 시스템에서 다채널 동시 송수신을 수행함에 있어서, 디지털 신호처리 방식을 적용하므로서, 채널 수 확장과 선택적 채널 운용에 효율적인 운용을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 무인화 시스템의 전체적인 개념도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지상 무인화 시스템에서 자원 할당 프로세스의 제어 흐름도를 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 채널 구조도 이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치의 구성을 도시하고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치의 구성을 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 토폴로지 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 주파수 채널 사용 시 자원 할당의 예시도를 도시하고 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 주파수 채널 사용 시 자원 할당의 예시도를 도시하고 있다.

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", "장치"와 "시스템", "다채널 주파수"와 "다수의 주파수 채널", "정보"와 "데이터" 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 무인화 시스템의 전체적인 개념도를 도시하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지상 무인화 시스템은 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 제어한다. 지상 무인화 시스템은 다수의 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하고, 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 통제 센터(100)를 포함한다.

지상 무인화 시스템은 통제 센터(100)의 제어 명령에 기반하여 지상 임무를 수행하고, 필요 시에 원격지의 임무 장비(130)와 통제 센터(100) 사이의 지상 중계를 수행하는 다수의 임무 장비(120,130)를 포함한다. 여기서 다수의 임무 장비는 원격지의 임무 장비를 포함한다.

지상 무인화 시스템은 원격지의 임무 장비(130)와 통제 센터(100) 간의 공중 중계를 수행하고, 필요 시에 통제 센터(100)의 제어 명령에 따라서 공중 임무를 수행하는 중계 장비(110)를 포함한다.

지상 무인화 시스템은 통제 센터(100), 다수의 임무 장비(120,130), 중계 장비(110)가 서로 연결된 단일 네트워크에서 다채널 주파수 데이터 링크를 운용하고, 다채널 주파수 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있도록 구성된다.

지상 무인화 시스템은 통제 센터(100)를 중심으로 다수의 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)를 포함하고 있다. 중계 장비(110)는 전송거리 증가와 음영지역 해소를 위해서 공중 중계 장비로 구성된다.

지상 무인화 시스템(100)에는 작전 수행을 위하여 제어 데이터와 임무 데이터 등을 전달하기 위한 지상 데이터 링크로서 무선 통신 시스템이 구현된다. 무선 통신 시스템은 통제 센터(100)에 탑재되는 통제국, 임무 장비(120,130)에 탑재되는 단말기, 중계 장비(110)에 탑재되는 중계기를 포함하여 단일 무선 네트워크를 구축하고, 운용되어진다.

이하의 설명에서는 통제국을 포함하는 통제 센터를 통제 센터로, 단말기를 포함하는 임무 장비를 임무 장비로, 중계기를 포함하는 중계 장비를 중계 장비로 설명하기로 한다.

지상 무인화 시스템(100)은 중계 장비(110)를 이용한 공중 중계와, 임무 장비(120)를 이용한 지상 중계를 통하여 데이터 송수신을 위한 무선 링크를 형성할 수 있다.

통제 센터(100)는 지상 무인화 시스템을 전체적으로 관리하고, 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)를 원격 제어하고, 임무 및 작전 수행을 위한 제어 데이터와 임무 데이터를 다수의 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)에 전달한다. 그리고 다수의 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)로부터 임무 결과 데이터를 수신하고, 해당 임무의 수행을 전반적으로 분석 및 제어한다.

임무 장비(120)는 통제 센터(100)의 제어 명령에 따라 주어진 임무를 수행하고, 임무 결과 데이터를 통제 센터(100)로 송신한다. 이를 위해서 임무 장비(120)는 임무 수행에 필요한 제어 데이터를 통제 센터(100)에서 수신하고, 임무 결과 데이터를 통제 센터(100)로 송신한다.

또한, 임무 장비(120)는 필요시에 원격지의 임무 장비(130)와 통제 센터(100) 간의 지상 중계를 수행한다. 임무 장비(120)가 지상 중계를 수행할 때는, 통제 센터(100)와 임무 장비(130) 사이의 송신 데이터를 수신하여 전달한다.

중계 장비(110)는 원격지의 임무 장비(130)와 통제 센터(100) 사이의 공중 중계를 수행하기 위하여 통제 센터(100)와 임무 장비(130) 사이의 송신 데이터를 수신하여 전달한다.

중계 장비(110)는 필요 시 통제 센터(100)의 제어 명령에 따라서 별도의 공중 임무를 수행할 수 있다. 중계 장비(110)는 별도의 공중 임무를 수행할 경우, 통제 센터(100)로부터 제어 데이터를 수신하고, 수행된 임무 결과 데이터를 통제 센터(100)로 송신한다.

이와 같이 구성되는 지상 무인화 시스템에서, 각 장비 간의 데이터 송수신을 위한 무선 링크가 형성되고, 본 발명에서는 다음과 같이 각각의 무선 링크를 정의한다.

링크 #5는 통제 센터(100)와 임무 장비(120) 사이의 무선 링크이고, 통제 센터(100)에서 임무 장비(120)로 제어 데이터를 전송하고, 임무 장비(120)에서 통제 센터(100)로 임무 결과 데이터를 전송한다.

링크 #6는 임무 장비(120)와 원격지 임무 장비(130) 사이의 무선 링크이고, 통제 센터(100)에서 원격지 임무 장비(130) 사이에 전송하는 제어 데이터와, 임무 결과 데이터를 중계한다.

링크 #7은 통제 센터(100)와 중계 장비(110) 사이의 무선 링크이고, 통제 센터(100)에서 중계 장비(110)로 제어 데이터를 전송하고, 중계 장비(110)에서 통제 센터(100)로 임무 결과 데이터를 전송한다.

링크 #8는 중계 장비(110)와 원격지 임무 장비(130) 사이의 무선 링크이고, 중계 장비(110)는 임무 장비(130)로 제어 데이터를 전송하고, 임무 장비(130)는 중계 장비(110)로 임무 결과 데이터를 전송한다.

이와 같이 구성되는 무선 네트워크에서 데이터 전송을 위해서는 주파수 채널 할당이 필요하다. 일반적으로 단일 무선 네트워크에서는 1개의 주파수 채널을 사용하지만, 본 발명의 실시예에서는 2개 이상의 주파수 채널을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명의 무선 네트워크를 구성하는 장비들은 다채널 주파수 데이터를 동시에 송신하거나 또는 동시에 수신할 수 있도록 구성되어야 한다. 여기서 각 장비들은 데이터의 송신과 수신을 동시에 처리하지는 않는다.

다음, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지상 무인화 시스템에서 자원 할당 프로세스의 제어 흐름도를 도시하고 있다.

본 발명의 지상 무인화 시스템은 지상 임무는 기본적으로 수행되지만, 공중 임무는 작전에 따라서 선택적으로 수행한다. 또한, 임무 장비(120)를 중계 장비로 활용하는 지상 중계와, 중계 장비(110)를 활용하는 공중 중계는 통제 센터(100), 임무 장비(120,130), 중계 장비(110)의 상대적 위치에 따라 결정되는 네트워크 토폴로지에 따라서 선택적으로 사용된다.

본 발명의 지상 무인화 시스템은 자원 할당 초기화가 이루어지면(200 단계), 지상 임무를 위한 주파수 채널과 자원 할당이 우선적으로 수행된다(205 단계).

205 단계에서 지상 임무를 위한 자원이 할당된 후, 공중 임무 수행이 필요한지를 판단하고(210 단계), 공중 임무 수행이 필요하다고 판단하면 공중 임무를 위한 자원을 할당한다(215 단계).

그 다음에 중계 운용을 위한 자원 할당을 제어한다. 즉, 중계 운용을 필요하다고 판단되면(220 단계), 공중 중계 운용이 필요한지를 판단한다(225 단계).

220 단계에서 중계 운용이 필요하고, 225 단계에서 지상 중계 운용인 경우에서는 지상 중계를 위한 자원 할당을 수행한다(230 단계).

그리고 220 단계에서 중계 운용이 필요하고, 225 단계에서 공중 중계 운용이라고 판단하면, 235 단계에서 공중 중계를 위한 자원 할당을 수행한다(235 단계).

이와 같이, 본 발명은 지상 무인화 시스템에서, 205 단계에 따른 지상 임무를 위한 자원 할당을 우선적으로 수행한다. 그리고 215 단계에서, 작전에 따라서 공중 임무를 위한 자원 할당을 선택적으로 수행한다. 그리고 중계 운용이 필요한 경우, 230 단계에서 지상 중계에 따른 자원 할당을 수행하고, 235 단계에서 공중 중계에 따른 자원 할당을 수행한다.

이와 같이 각각의 자원 할당이 완료되면, 통제 센터(100)는 할당된 자원 할당 정보를 각각의 임무 장비(120,130)와 중계 장비(110)로 전달하고, 자원 할당 정보에 기반해서 다채널 주파수 데이터 링크를 운용한다(240 단계).

그리고 임무와 작전에 따라서 네트워크 토폴로지 등의 운용 상황은 가변적으로 조절 가능하므로, 도 2에 도시된 자원 할당 프로세스는 주기적으로 수행하여, 업데이트한다.

이와 같이 자원 할당이 이루어지는 본 발명은 통제 센터(100)에서 임무와 네트워크 토폴로지 등의 운용 상황을 반영하여 수행하는 것이 바람직하다. 일 예로, 지상과 공중을 기준으로 주파수 채널 할당을 구분할 경우, 지상 임무와 지상 중계는 주파수 채널 #1을 이용하여 자원을 할당하고, 공중 임무와 공중 중계는 주파수 채널 #2를 이용하여 자원을 할당한다.

따라서 본 발명은 다수의 임무 장비를 운용하거나 임무에 따라서 데이터 전송량이 달라지는 경우, 특별한 제약 없이 주파수 자원 활용을 극대화 하는 방향으로 유기적으로 자원 할당이 가능하다.

다음, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 구조에 대해서 살펴본다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 채널 구조도 이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전송 프레임 구조도이다.

본 발명에서 다채널 주파수 데이터의 송수신을 위하여 다수의 주파수 채널은 주파수 축 상에서 연속적으로 배치하여 주파수 자원 사용을 최소화 한다. 즉, 도 3에 도시하고 있는 바와 같이, 주파수 축 상에 주파수 채널 #1과, 주파수 채널 #2가 연속적으로 배치되어진다.

물론 연속된 주파수 채널 #1과 주파수 채널 #2는 충분하게 구분이 이루어지도록 구성한다. 그리고 송신장치와 수신장치에는 디지털 채널 필터를 사용하여 주파수 채널 구분을 명확하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 각 주파수 채널은 동일한 전송 프레임 구조를 갖는다.다수 주파수 채널의 전송 프레임은 시간 축 상에서 동기화되어 운용되며, 독립적으로 자원 할당하여 사용할 수 있다.

즉, 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 주파수 채널 #1은, 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널정보, 데이터 영역 #1, 데이터 영역 #2,..... 데이터 영역 #N의 구성이 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖는다. 마찬가지로 주파수 채널 #2은, 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널정보, 데이터 영역 #1, 데이터 영역 #2,..... 데이터 영역 #N의 구성이 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖는다.

각 주파수 채널의 전송 프레임 구조는 시간 축 상에서 동적으로 자원 할당 가능한 다수의 데이터 영역으로 구분된다. 반복되는 프레임 구조의 맨 앞 부분에는 별도의 구간을 설정하고, 동기 신호 및 채널 정보, 타채널 채널정보를 전송한다.

동기 신호는 네트워크 운용의 시각 기준을 제공하고, 통제 센터(100), 임무 장비(120,130), 중계 장비(110) 사이의 송수신 동기화를 위해 사용된다.

채널 정보는 전송 프레임의 데이터 영역 자원 할당 정보로 각 데이터 영역의 송수신 주체를 정의하고, 송수신 신호의 변복조 파라미터를 포함한다.

전송 프레임 구조의 두번째 구간에는 타채널 채널 정보 전송 구간을 정의하여 사용한다. 타채널 채널 정보 전송 구간은 해당 채널 외 다른 주파수 채널의 자원 할당 정보를 포함하고, 임무 장비나 중계 장비가 다수의 주파수 채널 중 하나의 주파수 채널만을 수신하는 경우에서도 모든 주파수 채널의 전송 정보를 획득할 수 있도록 한다. 이러한 제어를 통해서 본 발명은 유연한 다채널 주파수 데이터 송수신이 가능하도록 지원한다.

다음, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치(이하 '송신 장치'라고 명명함)의 구성을 도시하고 있다.

본 발명의 송신 장치는, 지상 무인화 시스템을 사용하여 데이터 링크 중계 운용을 위한 다채널 송신 장치이다. 본 발명의 송신 장치는 다수의 채널 송신부(330,370)를 구성한다. 본 발명의 실시예에서는 두개의 채널(#1,#2) 송신부(330,370)의 구성을 도시하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 이용 가능한 채널 수에 따라서 채널 송신부의 구성도 추가로 구성 가능하다.

채널#1 송신부(330)는 다채널 데이터 링크를 통해서 전달되는 전송 데이터를 입력하고, 전송 가능한 변조신호로 변환하는 데이터 변조부(305), 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부(300), 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부(310)를 포함한다. 데이터 변조부(305), 동기신호 생성부(300), 제어정보 생성부(310)의 출력신호는 전송 프레임을 생성하는 전송 프레임 생성부(315)에 입력된다.

채널#1 송신부(330)는 생성된 전송 프레임을 대역 제한하는 채널 필터(320), 통제 센터(100)에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 다수의 주파수 채널 중 하나를 선택하고, 채널 필터(320)를 통과한 신호를 해당 주파수 채널로 변환하는 디지털 주파수 변환기(325)를 포함한다.

마찬가지로 채널#2 송신부(370)는 다채널 데이터 링크를 통해서 전달되는 전송 데이터를 입력하고, 전송 가능한 변조신호로 변환하는 데이터 변조부(345), 동기신호를 생성하는 동기신호 생성부(340), 제어정보를 생성하는 제어정보 생성부(350)를 포함한다. 데이터 변조부(345), 동기신호 생성부(340), 제어정보 생성부(350)의 출력신호는 전송 프레임을 생성하는 전송 프레임 생성부(355)에 입력된다.

채널#2 송신부(370)는 생성된 전송 프레임을 대역 제한하는 채널 필터(360), 통제 센터(100)에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 다수의 주파수 채널 중 하나를 선택하고, 채널 필터(360)를 통과한 신호를 해당 주파수 채널로 변환하는 디지털 주파수 변환기(365)를 포함한다.

이와 같이 각각의 채널 송신부(330,370)에서 할당된 주파수로 변환된 전송 신호는 채널 결합기(380)에서 광대역 채널 신호로 결합되고, 광대역 디지털 아날로그 변환기(390)에서 아날로그 신호로 변환된다. 이와 같이 광대역 아날로그 신호로 변환된 신호는 모뎀 출력 신호로 변환되어서 외부로 방사된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 송신 장치는 통제 센터(100), 다수의 임무 장비(120,130), 중계 장비(110)가 서로 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터의 송신을 수행하고, 다수 주파수 채널 데이터를 동시에 송신하도록 구성할 수 있다. 따라서 본 발명의 송신 장치는 지상 무인화 시스템에 포함된 모든 장비에 탑재된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치는 다수의 주파수 채널 중에서 하나를 선택하여 신호를 전송한다. 이때 주파수 채널의 선택은 통제 센터(100)에서 자원 할당에 따른 송신 채널 제어 신호에 기반해서 결정된다. 송신 채널 제어 신호는 전송 프레임에 포함된 채널정보와 연동될 수 있다. 따라서 통제 센터(100)에서 결정하는 제어정보는 전송 프레임 상의 채널 정보로 네트워크 구성품에 전송되고, 각각의 구성품은 수신한 채널 정보를 바탕으로 제어신호를 생성하여 송수신 채널 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 송신 장치는 디지털 신호 처리 방식의 주파수 변환을 수행하여 유연하고 실시간적인 주파수 채널을 선택하고 운용한다. 즉, 본 발명의 송신 장치는 상위 레이어에서 전달되는 전송데이터를 입력하고, 데이터 변조부(305)를 통해서 전송 가능한 변조신호로 변환한다. 여기서 전송 데이터는, 해당 장비 내, 임무 수행에 따른 결과 데이터일 수 있다.

동기신호 생성부(300)는 동기신호를 생성하고, 제어정보 생성부(310)는 제어정보를 생성한다.

이와 같이 데이터 변조부(305)의 변조된 신호, 동기신호 생성부(300)의 동기신호, 제어정보 생성부(310)의 제어정보는 전송 프레임 생성부(315)에 입력된다. 전송 프레임 생성부(315)는 도 4에 도시된 전송 프레임 구조에 기반해서, 입력된 신호들을 조합하여 전송 프레임을 생성한다.

전송 프레임 생성부(315)에서 생성된 전송 프레임은 채널 필터(320)에서 대역 제한되고, 디지털 주파수 변환기(325)에서 송신 채널 제어 신호에 정의된 주파수 채널로 주파수 변환된다.

이상의 과정을 통해서 디지털 신호처리를 통한 전송 신호가 구성되고, 해당 신호는 디지털 아날로그 변환기(390)에서 아날로그 신호로 변환되고, RF 신호인 모뎀 출력 신호를 구성하여 RF 송신 모듈과 안테나를 통해서 송신된다.

한편, 다수의 채널 신호를 동시에 송신해야 하는 경우에 있어서도, 본 발명의 송신장치는 각각의 채널 송신부(330,370)를 통해서 송신 채널 제어 신호에서 제공되는 할당된 주파수 채널에 따라서 전송 프레임을 구성한다.

따라서 도 4에 도시되고 있는 주파수 채널 #1 전송프레임과 주파수 채널 #2 전송 프레임이 동시에 구성되면, 채널 결합기(380)에서 광대역 채널 신호로 결합되고, 광대역 디지털 아날로그 변환기(390)를 통해서 광대역 아날로그 신호로 변환된 후, 외부로 전송되어진다.

다음, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 링크 중계 운용을 위한 다채널 수신 장치(이하 '수신 장치'라고 명명함)의 구성을 도시하고 있다.

본 발명의 수신 장치는 지상 무인화 시스템을 사용하여 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치이다. 본 발명의 수신 장치는, 다수의 주파수 채널 아날로그 신호를 동시에 수신하고, 디지털 신호로 변환하는 광대역 아날로그 디지털 변환기(410)를 포함한다. 그리고 본 발명의 수신 장치는, 통제 센터(100)에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 광대역 아날로그 디지털 변환기(410)에서 변환된 각 주파수 채널 별로 수신신호에 대한 디지털 신호처리를 수행하는 복수개의 디지털 신호 처리부(420,430,...)를 포함한다. 그리고 도시하지는 않고 있으나, 광대역 아날로그 디지털 변환기(410)와 복수개의 디지털 신호 처리부(420,430,...) 사이에 채널 분배기를 더 포함할 수 있다.

디지털 신호 처리부(420)는, 해당 주파수 채널에 맞추어서 디지털 주파수 변환을 수행하는 디지털 주파수 변환기(421), 디지털 주파수 변환기(421)의 출력신호에서 해당 주파수 채널 신호만을 구별하는 채널 필터(423), 채널 필터(423)의 출력신호에서 동기신호를 검출하는 동기부(425), 채널 필터(423)의 출력신호에서 제어정보를 복조하는 제어정보 복조부(429), 채널 필터(423)의 출력신호를 입력하고, 동기신호와 제어정보를 이용하여 데이터 복조를 수행하는 데이터 복조부(427)를 포함한다.

마찬가지로 디지털 신호 처리부(430)는, 해당 주파수 채널에 맞추어서 디지털 주파수 변환을 수행하는 디지털 주파수 변환기(431), 디지털 주파수 변환기(431)의 출력신호에서 해당 주파수 채널 신호만을 구별하는 채널 필터(433), 채널 필터(433)의 출력신호에서 동기신호를 검출하는 동기부(435), 채널 필터(433)의 출력신호에서 제어정보를 복조하는 제어정보 복조부(439), 채널 필터(433)의 출력신호를 입력하고, 동기신호와 제어정보를 이용하여 데이터 복조를 수행하는 데이터 복조부(437)를 포함한다.

그리고 본 발명의 수신 장치는 통제 센터(100), 다수의 임무 장비(120,130), 중계 장비(110)가 서로 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터의 수신을 수행하고, 다수 주파수 채널 데이터를 동시에 수신하도록 구성할 수 있다. 따라서 본 발명의 수신 장치는 지상 무인화 시스템에 포함된 모든 장비에 탑재된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수신 장치는 다수의 주파수 채널 신호를 동시에 수신하고, 동시에 디지털 신호처리가 가능하도록 구현된다.

본 발명의 수신 장치는 안테나와 RF 수신 모듈(도시하지 않음)을 통해서 다수의 주파수 채널 신호인 아날로그 RF 신호(또는 모뎀 입력 신호)를 동시에 수신하고, 광대역 아날로그 디지털 변환기(410)에서 다수의 주파수 채널 신호를 동시에 디지털 신호로 변환한다.

광대역 아날로그 디지털 변환기(410)는 변환된 다수의 주파수 채널 신호를 복수개의 디지털 신호 처리부(420,430)에 제공한다.

채널 #1 디지털 신호처리부(420 또는 채널 #1 수신부)는 수신 채널 제어신호에서 제공된 주파수 채널 정보에 맞춰서 디지털 신호 처리를 수행한다. 수신 채널 제어 신호는 전송 프레임에 포함된 채널정보와 연동될 수 있다. 따라서 통제 센터(100)에서 결정하는 제어정보는 전송 프레임 상의 채널 정보로 네트워크 구성품에 전송되고, 각각의 구성품은 수신한 채널 정보를 바탕으로 제어신호를 생성하여 송수신 채널 동작을 제어할 수 있다.

즉, 디지털 주파수 변환기(421)는 해당 주파수 채널에 맞춰서 디지털 주파수 변환을 수행하고, 채널 필터(423)에서는 해당 주파수 채널 신호만 필터링하여 출력한다. 그리고 동기부(425)는 전송 프레임 구조에 기반하여 프레임 시작점을 찾고, 제어정보 복조부(429)는 전송 프레임 구조에 기반하여 제어 정보 전송 구간에서 제어 정보 복조를 수행하여 데이터 영역의 자원 할당 정보와 변복조 파라미터를 검출한다. 그리고 데이터 복조부(427)는 검출된 제어 정보 및 동기 정보를 기반으로 수신이 필요한 데이터 영역 구간에서 데이터 복조를 수행한다.

마찬가지로 채널 #2 디지털 신호처리부(430 ; 또는 채널 #2 수신부)는 주파수 채널에 맞춰서 디지털 신호 처리를 수행한다. 즉, 디지털 주파수 변환기(431)는 해당 주파수 채널에 맞춰서 디지털 주파수 변환을 수행하고, 채널 필터(433)에서는 해당 주파수 채널 신호만을 출력한다. 그리고 동기부(435)는 전송 프레임 구조에 기반하여 프레임 시작점을 찾고, 제어정보 복조부(439)는 전송 프레임 구조에 기반하여 제어 정보 전송 구간에서 제어 정보 복조를 수행하여 데이터 영역의 자원 할당 정보와 변복조 파라미터를 검출한다. 그리고 데이터 복조부(437)는 검출된 제어 정보 및 동기 정보를 기반으로 수신이 필요한 데이터 영역 구간에서 데이터 복조를 수행한다.

이와 같은 과정으로 수신된 채널에 대한 복조가 이루어지면, 그에 따른 임무 수행이 이루어질 수 있도록 해당 장비 내 상위 레이어로 전달된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 지상 무인화 시스템에서 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 다채널 송수신 장치 및 다채널 송수신 방법은 다음과 같이 동작과 자원 할당이 이루어진다.

먼저 본 발명의 무선 네트워크에서 다채널 주파수 데이터의 송수신 방식은 네트워크를 구성하는 노드의 수와 네트워크 토폴로지 형태에 따라서 달라진다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 토폴로지 예시도이다.

도시된 예시도에서는 네트워크의 노드를 통제국(500), 중계기(510), 단말기 #1(520), 단말기 #2(530)를 포함하여 4개로 구성하고 있다. 그리고 통제국(500)과 단말기 #1(520)는 직접 연결되고, 통제국(500)과 단말기 #2(530)는 중계기(510)를 통해서 중계 연결되도록 네트워크 토폴로지를 구성하였다.

이와 같이 구성되는 네트워크 토폴로지에서 단말기 #1(520)는 통제국(500)과 사이에서 링크 #1 경로를 구성하고, 링크 #1를 통해서 지상 임무 수행에 따른 임무 결과 데이터를 전송한다.

단말기 #2(530)는 중계기(510)와 사이에서 링크 #3을 구성하고, 중계기(510)와 통제국(500) 사이에는 링크 #2가 구성된다. 따라서 단말기 #2(530)는 지상 임무 수행에 따른 임무 결과 데이터를 링크 #3을 통해서 중계기(510)로 전송한다.

중계기(510)는 단말기 #2(530)에서 전송한 지상 임무 수행 결과 데이터와, 중계기(510) 자체에서 수행한 공중 임무 결과 데이터를 링크 #2를 통해서 통제국(500)으로 전송한다.

이 과정에서 하나의 주파수를 사용하는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 4개의 데이터 영역을 이용해서, 각 데이터 영역 별로 자원 할당을 수행하고, 각 노드들의 송신과 수신 동작을 제어할 수 있다.

그리고 하나의 주파수 사용 시에 모든 지상 임무 수행에 따른 임무 결과 데이터와 공중 임무 수행에 따른 임무 결과 데이터를 통제국(500)으로 전송하기 위해서는 주파수 채널 #1의 전송프레임은 연속된 4개의 데이터 영역이 필요하다.

주파수 채널 #1 전송프레임은 데이터 영역 #1, 데이터 영역 #2, 데이터 영역 #3, 데이터 영역 #4가 연속해서 구성되고, 이 구성이 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖는다.

데이터 영역#1에는 단말기 #1(520)에서 링크 #1을 통해서 통제국(500)으로 송신되는 지상 임무#1에 따른 결과 데이터가 포함된다. 이때 통제국(500)은 수신 동작을 수행한다.

데이터 영역#2에는 단말기 #2(530)에서 링크 #3을 통해서 중계기(510)로 송신되는 지상 임무#2에 따른 결과 데이터가 포함된다. 이때 중계기(510)는 수신 동작을 수행한다.

데이터 영역#3에는 중계기(510)에서 링크 #2를 통해서 통제국(500)으로 송신되는 공중 중계에 해당하는 정보가 포함된다. 실시예에서 중계기(510)는 단말기 #2(530)와 통제국(500) 사이를 중계하고 있으므로, 단말기 #2에서 수행한 지상 임무 #2 결과 데이터가 공중 중계 정보에 포함될 수 있다.

데이터 영역 #4에는 중계기(510)에서 링크 #2를 통해서 통제국(500)으로 송신하는 공중 임무에 따른 결과 데이터가 포함된다. 이때 중계기(510)는 송신동작을 수행하고, 통제국(500)은 수신 동작을 수행한다.

이와 같이, 단일 주파수 채널 #1을 사용할 때, 도 6에 도시되고 있는 네트워크 토폴로지에 따른 데이터 전송을 위해서는 4개의 데이터 영역이 필요하고, 각 데이터 영역에 자원 할당에 따른 정보가 포함되어진다.

다음, 도 7에 도시된 네트워크 토폴로지 형태에서 다수의 주파수 채널을 사용할 때의 자원 할당에 대해서 살펴본다.

도 9는 다중 주파수 채널 사용 시 자원 할당의 예시도를 도시하고 있다.

먼저 두개의 주파수 채널을 사용한다고 가정할 때, 모든 지상 임무를 수행함에 따른 임무 수행 결과 데이터와 공중 임무를 수행함에 따른 임무 수행 결과 데이터를 통제국(500)으로 전송하기 위해서는 각 주파수 채널 별로 연속된 2개의 데이터 영역이 필요하다.

주파수 채널 #1 전송프레임은 데이터 영역 #1, 데이터 영역 #2을 연속해서 구성하고, 주파수 채널 #2 전송프레임은 데이터 영역 #1, 데이터 영역 #2를 연속해서 구성하며, 이와 같은 구성이 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖는다.

주파수 채널 #1에 대해서, 데이터 영역#1에는 단말기 #1(520)에서 링크 #1을 통해서 통제국(500)으로 송신되는 지상 임무#1에 따른 결과 데이터가 포함된다.

또한 주파수 채널 #2에 대해서, 데이터 영역 #1에는 단말기 #2(530)에서 링크 #3을 통해서 중계기(510)로 송신되는 지상 임무 #2에 따른 결과 데이터가 포함된다.

이 과정에서 통제국(500)은 주파수 채널 #1에 대한 신호를 수신하는 동작을 제어하고, 단말기 #1(520)는 주파수 채널 #1에 대한 신호를 송신하는 동작을 제어한다. 또한 단말기 #2(530)는 주파수 채널 #2에 대한 신호를 송신하고, 중계기(510)는 주파수 채널 #2에 대한 신호를 수신한다.

주파수 채널 #1에 대해서, 데이터 영역#2에는 중계기(510)에서 링크 #2을 통해서 통제국(500)으로 송신되는 공중 임무에 따른 결과 데이터가 포함된다.

또한 주파수 채널 #2에 대해서, 데이터 영역 #2에는 중계기(510)에서 링크 #2를 통해서 통제국(500)으로 송신되는 공중 중계에 따른 데이터가 포함된다. 이때 중계기(510)는 통제국(500)과 단말기 #2 사이를 공중 중계하므로, 단말기 #2에서 수행한 지상 임무 결과 데이터가 중계기를 통해서 통제국(500)으로 전송된다.

이 과정에서 통제국(500)은 주파수 채널 #1, 주파수 채널#2에 대한 신호를 수신하고, 중계기(510)는 주파수 채널 #1, 주파수 채널 #2에 대한 신호를 송신할 수 있다.

따라서 다수 주파수 채널을 사용할 때, 통제국(500)은 두개의 주파수 채널에 대한 신호를 동시에 수신할 수 있고, 중계기(510)는 두개의 주파수 채널에 대한 신호를 동시에 송신할 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명은 구성된 네트워크 토폴로지에서 수행할 임무와 작전에 따라서 다수개의 주파수 채널을 선택적으로 사용할 수 있다. 따라서 최적화된 동적 자원 할당을 수행하여, 네트워크 전송 용량을 증가시키고, 또한 전송 지연은 감소시킨다. 도시된 도 8과 도 9를 비교하면, 네트워크 전송 용량은 2배 증가하고, 전송 지연은 1/2 배 감소하고 있음을 확인할 수 있다.

그리고 도 8과 도 9에 도시된 전송 프레임은 도 4에 도시된 형태의 전송 프레임 구조에 기반한다. 즉, 동기신호 및 채널 정보 그리고 타채널 채널정보에 대한 구성은 생략되어 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송수신 장치 및 송수신 방법은 일반적인 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 컴퓨팅 환경에서 구현될 수 있다. 컴퓨팅 환경은 컴퓨팅 디바이스를 포함 가능하다. 컴퓨팅 디바이스는 다른 단말과 신호를 송수신하는 모든 형태의 컴퓨팅 디바이스일 수 있다.

컴퓨팅 디바이스는 적어도 하나의 프로세서(또는 제어모듈), 컴퓨터 판독 가능한 저장매체 및 통신버스를 포함한다. 프로세서는 컴퓨팅 디바이스로 하여금 앞서 언급된 실시예에 따라 동작하도록 제어할 수 있다. 프로세서는 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행할 수 있다. 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능한 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장된 프로그램은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독한 가능 저장 매체는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 디바이스에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.

통신 버스는 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함하여 컴퓨팅 장치의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.

컴퓨팅 디바이스는 또한 하나 이상의 입출력 장치를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스 및 하나 이상의 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스 및 통신 인터페이스는 통신 버스에 연결된다. 입출력 장치(미도시)는 입출력 인터페이스를 통해 컴퓨팅 디바이스의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치는 컴퓨터 디바이스를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 디바이스의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 디바이스와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 디바이스와 연결될 수도 있다.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.

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 : 통제 센터, 110 : 중계 장비, 120 : 임무 장비, 130 : 임무 장비, 300 : 동기신호 생성부, 305 : 데이터 변조부, 310 : 제어정보 생성부, 315 : 전송 프레임 생성부, 320 : 채널 필터, 325 : 디지털 주파수 변환기, 330 : 채널 #1 송신부, 340 : 동기신호 생성부, 345 : 데이터 변조부, 350 : 제어정보 생성부, 355 : 전송 프레임 생성부, 360 : 채널 필터, 365 : 디지털 주파수 변환기, 380 : 채널 결합기, 390 : 광대역 디지털 아날로그 변환기, 410 : 광대역 아날로그 디지털 변환기, 420 : 채널 #1 디지털 신호 처리부, 42 : 디지털 주파수 변환기, 423 : 채널 필터, 425 : 동기부, 427 : 데이터 복조부, 429 : 제어정보 복조부, 430 : 채널 #2 디지털 신호처리부, 431 : 디지털 주파수 변환기, 433 : 채널 필터, 435 : 동기부, 437 : 데이터 복조부, 439 : 제어정보 복조부, 500 : 통제국, 510 : 중계기, 520 : 단말기 #1, 530 : 단말기 #2

Claims

다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법으로서,
통제 센터에서 다수의 임무 장비와 중계 장비의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하는 구성단계;
통제 센터에서 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 할당단계; 및
통제 센터에서 다수의 임무 장비와 중계 장비로 자원 할당 정보를 전달하고, 다채널 주파수 데이터 링크를 운용하는 운용단계를 포함하고,
통제 센터에서 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하여 자원을 할당하는 동작은 주기적으로 업데이트되고,
통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터 링크는 다채널 주파수 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법.
청구항 1에 있어서,
할당단계는 지상 임무 자원 할당, 공중 임무 자원 할당, 지상 중계 자원 할당, 공중 중계 자원 할당을 포함하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법.
청구항 2에 있어서,
지상 임무 자원 할당은 기본적으로 수행되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템의 자원 할당 제어 방법.
청구항 3에 있어서,
공중 임무 자원 할당, 지상 중계 자원 할당, 및 공중 중계 자원 할당은 선택적으로 수행되는 지상 무인화 시스템의 다채널 주파수 데이터 링크를 구현하기 위한 자원 할당 제어 방법.
청구항 4에 있어서,
통제 센터에서 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 주파수 자원 할당을 수행할 때, 적어도 두 개의 주파수 채널에 대하여 자원 할당을 수행하는 지상 무인화 시스템의 다채널 주파수 데이터 링크를 구현하기 위한 자원 할당 제어 방법.
다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템으로서,
다수의 임무 장비와 중계 장비의 상대적 위치와 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지를 구성하고, 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 수행할 임무별로 주파수 채널과 자원을 할당하는 통제 센터;
통제 센터의 제어 명령에 기반하여 지상 임무를 수행하고, 필요 시에 원격지의 임무 장비와 통제 센터 사이의 지상 중계를 수행하는 다수의 임무 장비; 및
원격지의 임무 장비와 통제 센터 간의 공중 중계를 수행하고, 필요 시에 통제 센터의 제어 명령에 따라서 공중 임무를 수행하는 중계 장비를 포함하고,
통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비가 서로 연결된 단일 네트워크에서 운용되는 다채널 주파수 데이터 링크는 할당된 자원에 기반해서 다수 주파수 채널 데이터를 동시에 송신하거나 동시에 수신할 수 있도록 구성되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템.
청구항 6에 있어서,
통제 센터에서 구성된 네트워크 토폴로지에 기반하여 주파수 자원 할당을 수행할 때, 적어도 두 개의 주파수 채널에 대하여 자원 할당을 수행하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템.
청구항 7에 있어서,
통제 센터는 수행할 임무를 기반으로 네트워크 토폴로지와 자원 할당을 주기적으로 업데이트하고,
링크 #5를 통해서 임무 장비로 제어 데이터를 전송하고, 임무 장비로부터 임무 결과 데이터를 수신하며,
링크 #7을 통해서 중계 장비로 제어 데이터를 전송하고, 중계 장비로부터 임무 결과 데이터를 수신하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템.
청구항 8에 있어서,
임무 장비는 링크 #6을 통해서 원격지 임무 장비와 통제 센터 사이의 지상 중계 데이터를 전송하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템.
청구항 9에 있어서,
중계 장비는 링크 #8을 통해서 원격지 임무 장비와 통제 센터 사이의 공중 중계 데이터를 전송하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 지상 무인화 시스템.
청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항의 지상 무인화 시스템을 사용하여 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치로서,
통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 송신을 위한 전송 데이터를 각 주파수 채널 별로 디지털 신호처리를 수행하는 복수개의 디지털 신호 처리부;
복수개의 디지털 신호 처리부에서 디지털 처리된 다수의 주파수 채널 신호를 결합하는 채널 결합기;
채널 결합기의 출력신호를 광대역 아날로그 신호로 변환하고 외부로 출력하는 광대역 디지털 아날로그 변환기를 포함하고,
복수개의 디지털 신호 처리부는, 전송을 위한 데이터를 입력하고, 전송 가능한 변조신호로 변환하는 데이터 변조부;
동기신호를 생성하는 동기신호 생성부;
제어정보를 생성하는 제어정보 생성부;
데이터 변조부, 동기신호 생성부, 제어정보 생성부의 신호를 포함하여 전송 프레임을 생성하는 전송 프레임 생성부;
생성된 전송 프레임을 대역 제한하는 채널 필터;
통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 다수의 주파수 채널 중 하나를 선택하고, 채널 필터를 통과한 신호를 해당 주파수 채널로 변환하는 디지털 주파수 변환기를 포함하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 11에 있어서,
광대역 디지털 아날로그 변환기의 출력은 RF 신호로 변환되어 외부로 송신되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 12에 있어서,
다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치는
통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비에 각각 탑재되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 13에 있어서,
송신되는 다채널 주파수 데이터는 주파수 채널 축 상에서 연속적으로 배치하여 전송되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 14에 있어서,
송신되는 다채널 주파수 데이터는 동일한 전송 프레임 구조를 갖는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 15에 있어서,
송신되는 다채널 주파수 데이터의 전송 프레임은 시간 축 상에서 동기화되어 운용되고, 독립적으로 자원 할당되어 사용되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 16에 있어서,
전송 프레임은 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖고, 시간 축 상에서 동적으로 자원 할당 가능한 다수의 데이터 영역으로 구분되고, 프레임의 앞부분에 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널 정보를 포함하여 구성하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 17에 있어서,
동기 신호 및 채널 정보에 포함된 채널 정보는 전송 프레임의 데이터 영역 자원 할당 정보로 각 데이터 영역의 송신 주체를 정의하고, 송신신호의 변복조 파라미터를 포함하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 18에 있어서,
타채널 채널 정보는 해당 채널 외 다른 주파수 채널의 자원 할당 정보를 포함하고, 다른 장비에서 다수의 주파수 채널 중 하나의 주파수 채널만을 수신하는 경우에서도 모든 주파수 채널의 전송 정보를 획득할 수 있도록 하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 송신 장치.
청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 청구항의 지상 무인화 시스템을 사용하여 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치로서,
다채널 주파수 데이터 링크를 통해서 전송되는 다채널 주파수 아날로그 신호를 동시에 수신하고, 디지털 신호로 변환하는 광대역 아날로그 디지털 변환기; 및
통제 센터에서 임무별로 할당된 주파수 채널과 자원을 기반으로 광대역 아날로그 디지털 변환기에서 변환된 각 주파수 채널 별로 수신신호에 대한 디지털 신호처리를 수행하는 복수개의 디지털 신호 처리부를 포함하고,
복수개의 디지털 신호 처리부는, 해당 주파수 채널에 맞추어서 디지털 주파수 변환을 수행하는 디지털 주파수 변환기;
디지털 주파수 변환기의 출력신호에서 해당 주파수 채널 신호만을 구별하는 채널 필터;
채널 필터의 출력신호에서 동기신호를 검출하는 동기부;
채널 필터의 출력신호에서 제어정보를 복조하는 제어정보 복조부; 및
채널 필터의 출력신호를 입력하고, 동기신호와 제어정보를 이용하여 데이터 복조를 수행하는 데이터 복조부를 포함하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치.
청구항 20에 있어서,
다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치는
통제 센터, 다수의 임무 장비, 중계 장비에 각각 탑재되는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치.
청구항 21에 있어서,
수신되는 다채널 주파수 데이터의 전송 프레임은 주기적으로 반복되는 프레임 구조를 갖고, 시간 축 상에서 동적으로 자원 할당 가능한 다수의 데이터 영역으로 구분되고, 프레임의 앞부분에 동기신호 및 채널정보, 타채널 채널 정보를 포함하여 구성하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치.
청구항 22에 있어서,
동기 신호 및 채널 정보에 포함된 채널 정보는 전송 프레임의 데이터 영역 자원 할당 정보로 각 데이터 영역의 수신 주체를 정의하고, 수신신호의 변복조 파라미터를 포함하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치.
청구항 23에 있어서,
타채널 채널 정보는 해당 채널 외 다른 주파수 채널의 자원 할당 정보를 포함하고, 다른 장비에서 다수의 주파수 채널 중 하나의 주파수 채널만을 수신하는 경우에서도 모든 주파수 채널의 전송 정보를 획득할 수 있도록 하는 다채널 주파수 데이터 링크 중계 운용을 위한 수신 장치.