KR20000074899A

KR20000074899A - 주파수도약/직교주파수분할다중방식 통신시스템

Info

Publication number: KR20000074899A
Application number: KR1019990019166A
Authority: KR
Inventors: 박선규; 조형원; 박종현; 김제우
Original assignee: 박태진; 삼성톰슨시에스에프 주식회사
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-15

Abstract

본 발명은 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 주파수도약/직교주파수 분할 다중방식 통신시스템에 관한 것이다.

주파수 도약/직교주파수 분할 다중방식 통신시스템에 있어서, 전송하고자 하는 직렬 전송데이터를 입력하여 병렬 변환하는 직/병렬 변환부와, 상기 직/병렬 변환기를 통해 병렬 변환된 데이터를 입력하여 역고속푸리에 변환하여 소정개수의 부반송파로 변조하는 역고속푸리에 변환부와, 상기 역고속푸리에 변환부를 통해 소정개수의 부반송파로 변조된 병렬데이터를 직렬변환하는 병/직렬변환부와, 상기 병/직렬변환부를 통해 직렬 변환된 직렬데이터에 상기 소정개수의 부반송파간 간섭으로 인한 프레임간섭 및 심벌간섭의 발생을 제거하기 위한 보호구간을 삽입하는 보호구간 삽입부와, 상기 보호구간 삽입부에서 보호구간을 삽입한 데이터를 연속 기저대역 신호로 아날로그 변환하는 디지털/아날로그 변환부와, 상기 디지털/아날로그 변환부를 통해 연속 기저대역 신호로 변환된 전송신호를 주파수도약코드에 근거하여 합성된 반송파 주파수와 믹싱하여 출력하는 믹서를 포함하여 구성한다.

Description

주파수도약/직교주파수분할 다중 방식 통신 시스템{FREQUENCY HOPPING/ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISION MULTIPLEXING COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 통신시스템에 관한 것으로서, 특히 주파수도약/직교주파수분할다중 방식 통신시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 주파수도약(FH: Frequency Hopping) 통신시스템의 내부구성을 도시한 블록도이다.

송신단에서 전송하고자 하는 데이터 d(t)(101)가 신호변조부(102)로 입력되면 통신시스템에서 미리 규정한 변조방식, 예를 들어 이진 위상 시프트 키잉(BPSK: Binary Phase Shift Keying) 방식으로 변조를 수행하면 하기의 수학식 1과 같이 변조수행되어 변조된 데이터 dm(t)가 출력된다.

dm(t) = Km = K (단, d(t) = 0 일 경우)

dm(t) = Km = -K (단, d(t) = 1 일 경우 )

상기와 같이 변조된 데이터 dm(t)는 믹서(Mixer)(103)로 입력되고, 상기 믹서(103)는 주파수 합성부(105)에서 출력한 합성 반송파 주파수와 상기 신호변조부(102)에서 출력한 변조데이터 dm(t)와 믹싱하여 전송데이터 s(t)(106)로 출력한다. 여기서, 상기 주파수 합성부(105)에서 출력한 합성 반송파 주파수는 주파수 도약 코드 발생기(104)에서 발생한 주파수도약코드 c(t)를 입력하여 해당하는 반송파 주파수를 합성하여 발생한다. 따라서, 전송데이터 s(t)(106)는 하기의 수학식 2와 같이 발생한다.

s(t) = dm(t)e(jW_ct)_f

여기에서, 상기 합성 반송파 주파수 W_c는 고정된 주파수가 아니라, 상기 주파수도약코드발생부(104)에서 발생한 주파수도약코드(c(t))에 근거한 서로 상이한 주파수이다.

도 2a는 도1의 주파수도약 통신시스템 송신신호의 일예를 도시한 도면이다.

상기 도 1의 주파수도약 통신시스템의 통신방식과 동일한 처리를 수행하면 예를 들어 시간 t = t0에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W1으로, 시간 t = t1에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W5으로, 시간 t = t2에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W4으로, 시간 t = t3에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W6으로, 시간 t = t4에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W3으로, 시간 t = t5에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W0으로, 시간 t = t6에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W7으로, 시간 t = t7에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W2으로 전송을 수행하게 된다. 이런, 주파수 도약 시스템은 반송파 주파수가 고정되어 있지 않고 지속적으로 도약하여 변화함으로써 재밍(jamming) 환경에서 적응하여 통신보안을 지속하는 것이 가능하다.

그런데. 도 2b는 도 2a의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 일예를 도시한 도면이고, 도 2c는 도 2a의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 또다른 일예를 도시한 도면으로서, 상기 주파수도약 통신시스템에서 도 2a와 같은 주파수도약된 전송데이터를 수신단으로 전송한 후 그 전송데이터에 재밍이 발생하였을 경우, 즉 도 2b와 같이 고정 톤 재밍(Fixed Tone Jamming)(201)이 발생하거나 도 2c와 같이 연속주파수 톤재밍(Frequency Follow Tone Jamming)(301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308)이 발생할 경우 그 각각의 반송파 주파수대에 존재하는 재밍으로 인해 수신측에서는 데이터 복원이 난이하여 통신시스템의 성능의 열화가 발생한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전송데이터를 다수의 부반송파로 변조한 후 주파수 도약하여 전송하는 주파수 도약/직교 주파수 분할 다중 방식 통신 시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주파수 도약/직교주파수 분할 다중방식 통신시스템에 있어서, 전송하고자 하는 직렬 전송데이터를 입력하여 병렬변환하는 직/병렬 변환부와, 상기 직/병렬 변환기를 통해 병렬변환된 데이터를 입력하여 역고속푸리에 변환하여 소정개수의 부반송파로 변조하는 역고속푸리에 변환부와, 상기 역고속푸리에 변환부를 통해 소정개수의 부반송파로 변조된 병렬데이터를 직렬변환하는 병/직렬변환부와, 상기 병/직렬변환부를 통해 직렬 변환된 직렬데이터에 상기 소정개수의 부반송파간 간섭으로 인한 프레임간섭 및 심벌간섭의 발생을 제거하기 위한 보호구간을 삽입하는 보호구간 삽입부와, 상기 보호구간 삽입부에서 보호구간을 삽입한 데이터를 연속 기저대역 신호로 아날로그 변환하는 디지털/아날로그 변환부와, 상기 디지털/아날로그 변환부를 통해 연속 기저대역 신호로 변환된 전송신호를 주파수도약코드에 근거하여 합성된 반송파 주파수와 믹싱하여 출력하는 믹서를 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 주파수도약 통신시스템의 내부구성을 도시한 블록도

도 2a는 도1의 주파수도약 통신시스템 송신신호의 일예를 도시한 도면

도 2b는 도 2a의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 일예를 도시한 도면

도 2c는 도 2a의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 또다른 일예를 도시한 도면

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중(FH/OFDM)방식 통신시스템의 내부구성을 도시한 도면

도 4a는 도 3의 주파수도약/직교주파수분할다중 방식 통신시스템 송신신호의 일예를 도시한 도면

도 4b는 도 3의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 일예를 도시한 도면

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 점을 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수도약/직교주파수분할다중(FH/OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing)방식 통신시스템의 내부구성을 도시한 도면이다.

송신단에서 전송하고자 하는 직렬데이터 d(k)(401)가 직/병렬(Serial to Parallel) 변환부(402)로 입력되면 상기 직렬데이터 d(k)(401)는 소정개수, 예를 들어 N개의 병렬데이터로 변환하여 그 병렬변환된 데이터 din(k)(403)를 역 고속 푸리에 변환부(N-point Complex Inverse Fast Fourier Transform)(404)로 출력한다. 이때, 상기 병렬데이터 din(k)(403)의 심벌길이(Symbol Length)는 상기 직렬데이터 d(k)(401)의 심벌길이의 N배로 확장된다. 상기 역 고속 푸리에 변환부(404)는 상기 직/병렬변환부(402)에서 출력한 병렬데이터 din(k)(403)를 입력하여 N개의 부반송파로 변조한 데이터 don(n)(405)를 출력한다. 즉 상기 병렬데이터 din(k)(403)를 각부반송파의 위상과 진폭에 대응한 한 개의 복소수(Complex)로 변환하여 주파수 스펙트럼상에서 각각의 부반송파로 할당한 후 이 주파수 스펙트럼상의 복소수 데이터를 시간스펙트럼으로 역고속푸리에변환을 수행함으로써 소정개수의, 즉 N개의 부반송파로 변조하여 그 변조된 데이터 don(n)(405)를 출력한다. 이때, 상기 변조된 데이터 don(n)(405)의 데이터는 하기의 수학식 3과 같이 표현가능하다.

( 단, n = 1, 2, 3, 4, ..., N 일 경우)

상기 역고속푸리에변환부(404)에서 출력한 데이터 don(n)(405)는 병/직렬(Parallel to Serial) 변환부(406)로 입력되고, 상기 병/직렬변환부(406)는 상기 입력된 병렬데이터인 don(n)(405)를 직렬변환하여 그 직렬변환된 데이터 ds(n)(407)를 보호구간 삽입부(408)로 출력한다.

상기 보호구간 삽입부(Guard Interval Insertion)(408)는 상기 병/직렬변환부(406)에서 출력한 직렬데이터 ds(n)(407)을 입력하여 보호구간을 삽입하여 출력한다. 이때, 상기 보호구간은 전송채널에 의해 심벌 상호간의 간섭(ISI: Intersymbol Interference)이 발생할 경우 상기 직교주파수분할다중방식의 다수 반송파간의 직교성(Orthogonality)이 유지될 수 있도록 전송심벌간에 삽입하여 채널에 발생하는 심벌상호간의 간섭을 흡수하기위한 구간이다.

상기 보호구간 삽입부(408)에서 출력한 보호구간이 삽입된 데이터는 디지털/아날로그 변환부(D/A)(409)로 입력되어 기저대역신호인 아날로그 신호로 변환한 ds(t)(410)를 출력한다. 상기 디지털/아날로그 변환부(409)에서 출력한 ds(t)(410)는 믹서(Mixer)(103)로 입력된다. 상기 믹서(103)는 상기 입력한 ds(t)(410)와 주파수 합성부(105)에서 출력한 합성 반송파 주파수로 믹싱하여 전송데이터 P(t)(414)로 출력된다. 여기서, 상기 주파수 합성부(105)에서 출력한 합성 반송파 주파수는 주파수 도약 코드 발생기(104)에서 발생한 주파수도약코드 c(t)를 입력하여 해당하는 반송파 주파수를 합성하여 발생한다. 이때, 출력되는 전송데이터 P(t)(414)는 하기의 수학식 4와 같은 식으로 표현가능하다.

P(t) = ds(t)e(jW_ct)

여기에서, 상기 합성 반송파 주파수 W_c는 고정된 주파수가 아니라, 종래와 마찬가지로 상기 주파수도약코드발생부(104)에서 발생한 주파수도약코드(c(t))에 근거한 서로 상이한 주파수이다.

따라서, 도 3과 같은 주파수도약/직교주파수 분할 다중 방식 통신시스템은 전송심벌마다 다수의 부반송파로 분할변조처리한 후 주파수도약을 실시하는 것이 가능하게 된다.

도 4a는 도 3의 주파수도약/직교주파수분할다중 방식 통신시스템 송신신호의 일예를 도시한 도면이다.

상기 도 3의 주파수도약/직교주파수 분할 다중 방식 통신시스템의 통신방식과 동일한 처리를 수행하면 예를 들어 시간 t = t0에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W1으로, 시간 t = t1에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W5으로, 시간 t = t2에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W4으로, 시간 t = t3에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W6으로, 시간 t = t4에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W3으로, 시간 t = t5에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W0으로, 시간 t = t6에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W7으로, 시간 t = t7에서는 주파수 도약을 위한 반송파 주파수 W_c=W2으로 전송을 수행하게 된다. 그런데, 이런 각각의 주파수 도약된 심벌내에는 다수의 부반송파로 분할하여 전송되는 소정개수의, 즉 N개의 부반송파, 도시한 바와 같이 501, 502와 같은 상기 심벌데이터가 분할된 데이터를 전송하는 부반송파가 존재하게 되는 것이다. 그래서, 도 4b는 도 3의 송신신호에 에러가 발생할 경우의 일예를 도시한 도면처럼, 전송상에서 재밍이 발생하였을 경우(601) 심벌내의 부반송파 하나에 해당하는 협소대역에서의 에러가 발생하여 그 에러 발생한 부반송파의 협소주파수 대역에만 영향을 미치게 되는 것이다. 또한, 다수의 부반송파 주파수 스펙트럼이 서로 중첩되어 있으므로 주파수 효율의 향상을 야기한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 전송하고자 하는 데이터를 직교주파수분할 다중 방식으로 변조한 후 다시 주파수 도약하여 전송함으로써, 단일 심벌을 다수의 부반송파로 분할하여 전송함으로써 전송상에 재밍이 발생하였을 경우 그 재밍발생으로 인한 영향이 상기 부반송파의 협소대역에만 영향을 주게되어 시스템 성능 열화가 개선되며, 또한 상기 심벌내의 다수의 부반송파의 주파수 스펙트럼이 중첩되어 있으므로 주파수 대역 사용의 효율이 증가하며, 다수의 부반송파를 통해 데이터를 분할하여 전송함으로써 그 전송효율이 부반송파의 개수에 비례하여 향상된다는 이점을 갖는다.

Claims

주파수 도약/직교주파수 분할 다중방식 통신시스템에 있어서,

전송하고자 하는 직렬 전송데이터를 입력하여 병렬 변환하는 직/병렬 변환부와,

상기 직/병렬 변환기를 통해 병렬 변환된 데이터를 입력하여 역고속푸리에 변환하여 소정개수의 부반송파로 변조하는 역고속푸리에 변환부와,

상기 역고속푸리에 변환부를 통해 소정개수의 부반송파로 변조된 병렬데이터를 직렬변환하는 병/직렬변환부와,

상기 병/직렬변환부를 통해 직렬 변환된 직렬데이터에 상기 다수부반송파의 간섭으로 인한 프레임간섭 및 심벌간섭의 발생을 제거하기 위한 보호구간을 삽입하는 보호구간 삽입부와,

상기 보호구간 삽입부에서 보호구간을 삽입한 데이터를 연속 기저대역 신호로 아날로그 변환하는 디지털/아날로그 변환부와,

상기 디지털/아날로그 변환부를 통해 연속 기저대역 신호로 변환된 전송신호를 주파수도약코드에 근거하여 합성된 반송파 주파수와 믹싱하여 출력하는 믹서를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할 다중방식 통신시스템.
제1항에 있어서,

상기 반송파 주파수를 합성하기 위한 주파수도약코드를 발생하는 주파수도약 코드 발생부와,

상기 주파수도약 코드 발생부에서 발생한 주파수도약코드에 상응하는 반송파 주파수를 합성하여 상기 믹서로 출력하는 주파수 합성부를 더 구비함을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할 다중방식 통신시스템.
주파수도약/직교주파수분할 다중 방식 통신시스템에 있어서,

전송하고자 하는 직렬 전송데이터를 병렬변환하여 역고속푸리에변환하여 소정개수의 부반송파로 직교주파수분할 다중변조하는 과정과,

상기 소정개수의 부반송파로 직교주파수분할 다중변조된 병렬데이터를 직렬변환한 후 상기 소정개수의 부반송파간 상호간섭으로 인한 프레임 간섭 및 심벌 간섭을 방지하기 위한 보호구간을 삽입하는 과정과,

상기 보호구간을 삽입한 디지털데이터를 연속기저대역신호로 아날로그 변환하는 과정과,

상기 연속기저대역신호로 변환된 전송신호를 소정 주파수도약코드에 상응하여 합성된 반송파 주파수와 믹싱하여 출력하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 주파수도약/직교주파수분할 다중 방식 통신시스템.