KR20110085007A - 인터리빙을 이용한 주파수도약수열 발생방법, 주파수도약수열 발생기, 코드분할다중접속장치 및 주파수도약수열 발생에 이용되는 클럭속도와 클럭속도발생시간을 제어방법 기록된 기록매체 - Google Patents

인터리빙을 이용한 주파수도약수열 발생방법, 주파수도약수열 발생기, 코드분할다중접속장치 및 주파수도약수열 발생에 이용되는 클럭속도와 클럭속도발생시간을 제어방법 기록된 기록매체 Download PDF

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KR20110085007A KR1020100004499A KR20100004499A KR20110085007A KR 20110085007 A KR20110085007 A KR 20110085007A KR 1020100004499 A KR1020100004499 A KR 1020100004499A KR 20100004499 A KR20100004499 A KR 20100004499A KR 20110085007 A KR20110085007 A KR 20110085007A
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Abstract

최적해밍상관값을 가지고 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 만족하는 주파수도약수열을 발생시키는 인터리빙을 이용한 주파수도약수열 발생방법, 이를 수행하기 위한 주파수도약수열 발생기, 코드분할 다중접속장치 및 주파수도약수열 발생에 이용되는 클락속도의 제어방법이 기록된 기록매체가 개시되어 있다. 주파수도약수열 발생기를 구성하는 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 클럭속도를 조절하여 상기 두 경계값을 만족하는 파라미터를 가지는 새로운 주파수도약수열을 발생시킨다. 따라서, 다중접속간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 줄일 수 있고 수신단에서 동기획득이 용이해지며 데이터전송효율이 향상된다.

Description

인터리빙을 이용한 주파수도약수열 발생방법, 주파수도약수열 발생기, 코드분할다중접속장치 및 주파수도약수열 발생에 이용되는 클럭속도와 클럭속도발생시간을 제어방법 기록된 기록매체{Method of Generating Frequency Hopping Sequence by interleaving, Frequency Hopping Sequence Generator, Apparatus For Code Division Multiple Access, And Record Medium For Controlling Method of The Clock Speed and The Performing Time of Clock Signal Generator to Make Frequency Hopping Sequence}
본 발명은 다중접속기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주파수도약 확산스펙트럼방식(FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum)에 사용되는 주파수도약수열 발생방법과 이러한 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기에 관한 것이다.
다중접속기술은 제한된 주파수대역폭을 최대한 많은 사용자가 사용할 수 있도록 하는 기술이다. FDMA(Frequency Division Multiple Access), TDMA(Time Division Multiple Access), CDMA(Code Division Multiple Access)는 대표적인 다중접속방법이다. FDMA는 주파수분할 다중접속방식으로 시간과 주파수대역의 곱으로 나타낼 수 있는 신호공간을 시간을 고정시키고 주파수만을 분할하여 주어진 주파수대역폭을 여러 개의 채널로 나누어 쓰는 방법이고 TDMA는 시분할 다중접속방식으로 시간과 주파수 대역의 곱으로 나타낼수 있는 신호공간을 주파수를 고정시키고 시간을 분할하여 여러 명의 사용자가 제한된 주파수대역을 사용하는 방법이다.
우리나라는 세계최초로 CDMA기술을 상용화시켰는데 CDMA기술은 확산스펙트럼을 이용하여 주파수대역폭을 활용하는 기술이다. CDMA기술에서 사용하는 확산스펙트럼은 정보를 전송함에 있어 여러 가지 장점을 가진다. 첫 번째로 간섭에 대한 내성과 Anti-jamming효과를 들 수 있다. 간섭신호가 역확산 동작에서 사용되는 코드시퀀스를 포함하고 있지 않으면 사실상 그 간섭 신호를 협대역이든 광대역이든 무시할 수 있다. 올바른 코드시퀀스를 갖고 있지 않은 다른 확산 스펙트럼 신호에 대해서도 이와 같이 무시할 수 있고 이러한 코드시퀀스를 이용하여 동일 주파수대역내에서 통신이 가능하다. 두 번째 장점은 도청에 대한 내성이 강하다는 것이다. 허가받지 않은 사용자는 원래 신호의 확산에 사용되는 키를 갖지 못하므로 신호를 디코딩하지 못한다. 더욱이 신호레벨을 잡음 플로어보다 낮출 수 있는데 이는 확산으로 인해 주파수 밀도를 낮아지기 때문이다. 주파수 밀도가 낮아지면 메시지는 보이지 않고 다른 수신기는 전송자체를 볼 수 없고 전체 잡음레벨의 증가로만 보기 때문에 도청에 강한 특성을 가지고 있다. 세 번째 장점은 페이딩(Fading)에 대한 내성이다. 페이딩은 수신 채널에서는 복수 경로에 의한 신호의 전달이 일어날때 다중 반사로 인해 서로 상호작용을 일으켜 특정장소에서 진폭 및 위상이 불규칙하게 변하는 것을 말한다. 이를 해결하기 위해 다이버시티(Diversity)가 이용되는데 신호를 여러 개 수신하고 그중에서 페이딩(Fading)이 작은 신호를 수신하게 하는 것이다. 확산스펙트럼은 중 대표적인 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)방식은 Delay가 생기는 경우 부호 간 간섭인 ISI(Inter-Symbol Interference)를 발생시키지만, Delay를 해결할 수 있는 레이크수신기(Rake Receiver)구조로 오히려 Diversity 효과를 얻을 수 있어 페이딩(Fading)을 없앨 수 있고, 또 하나의 확산스펙트럼방식 중 대표적인 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)방식은 FHSS 수신기가 다중 경로로 인해 현저하게 약해진 반송 주파수를 수신하게 될 경우 소실된 정보는 CRC Check를 통해 복구하여, 복구된 패킷을 다른 주파수 채널(Hop)로 재전송함으로써 다중 경로에 의한 페이딩 영향을 받지 않도록 한다. 현재 두 가지의 대표적인 확산방식으로는 전술한 직접확산변조기술(DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum)과 주파수도약확산스펙트럼방식(FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum)이 있다. DSSS방식에서는 각 사용자는 코드 시퀀스를 할당받는데 이 코드를 확산코드라고 하며 이 코드가 정보신호에 곱해져 대역을 확산시키게 된다. 직접확산변조는 원래의 신호에 주파수가 높은 디지털신호(전술한 확산코드)를 곱하여 확산(Spreading)하는 변조방식이다. 확산코드가 곱해진 신호는 원래의 정보신호보다 대역폭이 훨씬 크기 때문에 확산코드를 곱하는 과정은 신호의 스펙트럼을 확산시키는 과정이다. 전송되는 신호를 대역확산을 시키고 각 사용자들을 확산코드를 이용하여 구분할 수 있어서 다중접속(Multiple Access)기능을 가질 수 있다.
FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)방식은 주어진 대역폭을 많은 수의 호핑 채널(Hopping Channel)로 나누고 송신측은 데이터를 일정한 도약패턴으로 주파수를 도약시키는 방식이다. FHSS방식에서 각 송신기는 신호를 정해진 주기의 고유한 주파수 도약 패턴에 따른 반송파로 변조하여 신호를 송신하게 된다. 반송파 주파수가 고정되는 시간 간격을 dwell이라 한다. 각 dwell에서 신호가 차지하는 주파수 대역은 주파수 슬롯이라고 부르며 모든 주파수 슬롯들의 집합을 홉셋(Hopset)이라 부른다. 다른 dwell마다 송신 신호는 다른 주파수 슬롯들을 점유하게 되어 전체 신호 에너지는 주파수 대역확산 효과를 얻게 된다. 주파수 도약 패턴은 모든 주파수 슬롯에 가능한 균등하게 분포되어야 신호 에너지의 대역 확산 효과를 얻을 수 있으며 특정 슬롯에서의 재밍(jamming)이나 페이딩(fading)에 취약하지 않게 된다. 한편 수신기는 한 송신기에서의 송신 신호를 복조하는데 있어 동일 주파수 슬롯을 점유하는 다른 송신기들의 신호에 의한 다중 접속 간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 받는다. 다중접속간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 줄이기 위해서는 다른 송신 신호가 동일한 dwell과 주파수 슬롯을 점유하는 사건인 충돌(Hit이나 Collision)이 작아야 한다. 마찬가지로 수신기에서 동기 획득을 위해 각 주파수 도약 패턴은 자기 자신의 시간 지연된 주파수 도약 패턴과의 주기 내에서 충돌(Hit)수가 최소가 되어야 한다.
종래에는 기존에 하나의 의사불규칙수열 발생기에서 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 수열을 발생시키기 위해서는 새로운 파라미터를 도입하여 주파수도약수열을 생성할 수 있도록 설계해야 하므로 설계 복잡성이 증가하는 문제점이 있다. 따라서 새로운 파라미터를 사용하여 새로운 주파수도약 수열을 설계하지 않고도 긴 주기의 주파수도약부호를 쉽게 생성할 수 있으며 Hit수의 관점에서 이상적인 특성을 가지는 주파수 도약부호를 쉽게 설계할 수 있는 방법이 요청된다. 또한 주파수도약수열을 발생시키는데 고려해야할 파라미터 값들을 유동적으로 변화시켜 이상적인 주파수도약수열을 발생시킬 필요성이 있다.
따라서, 본 발명의 제1목적은 다중접속간섭을 줄이고 수신단의 용이한 동기획득을 위해 주파수도약수열간 충돌(Hit)수가 작아지도록 하기 위한 주파수도약수열 발생방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 제2목적은 상기 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제3목적은 상기 주파수도약수열 발생기가 포함된 코드분할다중접속장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제4목적은 주파수도약수열을 발생을 발생시키는 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 의사불규칙수열을 발생시키는 의사불규칙수열 발생기를 이용하여 주파수도약수열을 발생시키는 방법은 각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 의사불규칙수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기를 제공하는 단계와 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계를 포함한다. 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계는 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2클럭속도를 유지하는 제 2 클럭속도 유지시간을 제공받는 단계와 상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2 클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계는 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도가 동일하게 제어하는 단계와 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도에 주파수도약수열 발생기를 구성하는 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하게 제어하는 단계중 하나의 단계를 소정 순서로 선택하여 상기 주파수도약수열 발생시 모두 사용할 수 있다. 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계에 있어 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시킬 수 있다. 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계에 있어 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 주파수도약수열은 k-여기서 k는 2이상의 자연수임-개의 의사불규칙수열 발생기를 순서를 정하여 순차적으로 한 번씩 선택하여 주파수도약수열을 발생시킨 후, 다음에도 동일한 방법으로 k개의 의사불규칙수열 발생기를 동일한 순서로 순차적으로 한번씩 선택하여 발생시키되 상기 발생되는 주파수도약수열을 구성하는 임의의 수의 주파수도약수열 상 발생순서를 n-여기서 n은 자연수임-번째라고 했을 때 n+k번째 발생된 주파수도약수열의 수는 동일한 의사불규칙수열 발생기에서 발생한 수인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기에서 수열을 발생시키는 방법은 코드분할다중접속을 위해 사용자별로 할당된 두 개의 정수조합을 이용해 의사불규칙수열을 발생시킬 수 있다. 상기 발생된 긴 주기의 주파수도약수열의 주기는 상기 하나의 의사불규칙 수열의 주기에 상기 복수의 의사불규칙수열기의 개수를 곱한 시간일 수 있다.
상술한 본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기는 각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 의사불규칙수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기와 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 소정 순서에 따라 순차적으로 선택하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 선택부를 포함할 수 있다. 상기 주파수도약수열 발생기는 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2 클럭속도를 유지하는 제 2 클럭속도 유지시간을 제공받고 상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2 클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도가 동일하게 제어하는 단계와 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도에 주파수도약수열 발생기를 구성하는 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하게 제어하는 단계중 하나의 단계를 소정 순서로 선택하여 상기 주파수도약수열 발생 시 모두 사용할 수 있다. 상기 선택부에서 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시킬 수 있다. 상기 선택부가 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시킬 수 있다. 상기 주파수도약수열 발생기는 k-여기서 k는 2이상의 자연수임-개의 의사불규칙수열 발생기를 순서를 정하여 순차적으로 한 번씩 선택하여 주파수도약수열을 발생시킨 후, 다음에도 동일한 방법으로 k개의 의사불규칙수열 발생기를 동일한 순서로 순차적으로 한번씩 선택하여 발생시키되 상기 발생되는 주파수도약수열을 구성하는 임의의 수의 주파수도약수열상 발생순서를 n-여기서 n은 자연수임-번째라고 했을 때 n+k번째 발생된 주파수도약수열의 수는 동일한 의사불규칙수열 발생기에서 발생한 수인 것을 특징으로 할 수 있다. 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기는 코드분할다중접속을 위해 사용자별로 할당된 두 개의 정수조합을 이용해 의사불규칙수열을 발생시킬 수 있다. 상기 발생된 긴 주기의 주파수도약수열의 주기는 상기 하나의 의사불규칙 수열의 주기에 상기 복수의 의사불규칙수열기의 개수를 곱한 시간일 수 있다.
상술한 본 발명의 제3목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 코드분할다중접속장치는 각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 소정순서에 따라 순차적으로 선택하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기와 상기 주파수도약수열 발생기에서 발생되는 상기 긴 주기의 주파수도약수열, 대응되는 주파수영역이 매핑되어 저장된 주파수테이블, 상기 주파수테이블을 기초로 하여 송신에 사용할 주파수영역을 결정하여 송신에 사용할 주파수를 합성하는 주파수합성기와 원래의 신호의 주파수영역을 상기 주파수합성기가 합성한 주파수영역으로 도약되도록 변조시키는 변조기를 포함하여 구성될 수 있다. 코드분할다중접속장치는 상기 결정된 주파수 영역으로 도약된 확산신호의 세기를 증폭하는 증폭기와 상기 증폭된 확산신호를 전송하는 안테나를 더 포함할 수 있다. 상기 주파수도약수열발생기는 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시킬 수 있다. 상기 주파수도약수열발생기는 상기 주파수도약수열 발생기는 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 제4목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 주파수도약수열을 발생하는 디지털 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체는 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2 클럭속도를 유지하는 제 2클럭속도 유지시간을 제공받는 단계, 상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계를 수행하는 프로그램을 기록할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 인터리빙을 이용한 주파수도약수열 발생방법, 주파수도약수열 발생기, 코드분할다중접속장치 및 주파수도약수열 발생에 이용되는 클럭속도와 클럭속도 발생시간의 제어방법이 기록된 기록매체에 따르면 주파수도약수열 발생기를 구성하는 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 클럭속도를 조절하여 최적해밍상관값을 가지고 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 만족하는 주파수도약수열을 발생시킨다.
따라서, 다중접속간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 줄일 수 있고 수신단의 동기획득이 용이하며 데이터전송효율이 향상되고 이로 인해 주파수자원을 효율적으로 쓸 수 있다.
도 1은 원래의 신호를 주파수영역에 대역확산시키는 주파수도약수열 발생기모델이다.
도 2은 수열발생기에 의한 수열이 주파수테이블을 이용하여 주파수영역을 결정하여 매칭하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3는 각 사용자별로 시간영역과 주파수영역을 나누어 제한된 주파수와 시간자원을 분배하는 모습을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른
Figure pat00001
개의 의사불규칙수열발생기를 포함하는 주파수도약수열 발생기를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른
Figure pat00002
개의 의사불규칙수열발생기를 포함하는 주파수도약수열발생기에서 개의 의사불규칙수열발생기가 수학식10의 조건을 만족하여 구성되었을 경우를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 이용하여 제1클락속도와 제1클락속도 유지시간 및 제2클락속도와 제2클락속도 유지시간을 조절하여 주파수도약수열을 발생시키는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 포함하여 구성된 주파수도약수열발생기에서 인터리빙방법 1과 2를 하나의 장치로 구현하는 것을 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 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, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은 FHSS(Frequency Hopping Spread Sprectrum)방식에 관한 것으로 주파수도약수열(Frequency Hopping Sequence)을 발생시키는 방법과 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기에 관한 것이다.
도 1은 주파수도약수열 발생기를 가지는 송신부(100)를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 상기 송신부(100)은 랜덤한 수열을 발생시키는 의사불규칙수열 발생기(Pseudorandom Code Generator)(110), 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 수열과 주파수를 매칭해 놓은 주파수테이블(Frequency Table)(120), 주파수 테이블에 의해 선택된 주파수로 합성하는 주파수합성기(Frequency Synthesizer)(130), 원래의 신호(Original Signal)(170)의 주파수 영역을 새로운 주파수영역으로 변조하는 변조기(Modulator)(140), 변조된 확산신호(Spread Signal)(180)의 세기를 증폭하는 증폭기(Power Amplifier)(150) 및 상기 증폭된 무선(RF) 신호를 수신부에 전송하는 역할을 하는 안테나(Antenna)(160)를 포함한다. 원래의 신호(Original Signal)(170)가 주파수테이블(120)에 따른 주파수도약을 통해 확산 신호(Spread Signal)(180)가 된다. PRN(Pseudo-Random Number)를 생성하는 의사불규칙수열발생기(Pseudorandom Code Generator)(110)에 랜덤한 수열이 생성되고 이렇게 생성된 수열은 수열과 주파수를 매칭해 놓은 주파수테이블(Frequency Table)(120)을 이용해 수신측에 전송되는 반송파의 주파수 영역을 결정한다.
도 2는 상기 전술한 주파수테이블(Frequency Table)(220)과 의사불규칙수열발생기(Pseudorandom Code Generator)(110)에서 발생한 수열과의 매칭관계를 나타낸 도면이다. 의사불규칙수열 발생기(Pseudorandom Sequence Generator)(110)는 랜덤한 수열을 발생시키는 장치로 예를 들면 m-Sequence 발생기 LFSR(linear Feedback Shift Register), NLFSR(Nonlinear Feedback Shift Register)등으로 구현될 수 있다. 의사불규칙수열발생기(110)에서 도 2에 도시된 2진수의 수열(210)을 발생시키면 주파수테이블(Frequency Table)(220)에 도시된 미리 정해진 테이블에 의해 반송파의 주파수가 결정된다. 이렇게 결정된 주파수를 주파수합성기(Frequency Synthersizer)(130)를 통과하여 원하는 주파수 영역으로 만들어 주고 이를 변조기(Modulator)(140)를 통과시켜 확산신호(Spread Signal)(180)로 수신측에 전송한다. 이하, 시스템에 사용되는 모든 의사불규칙수열발생기(110)에 의해 만들어진 주파수도약수열들의 집합을 주파수도약부호라고 정의한다.
도 3을 참조하면 각 사용자들이 제한된 주파수영역을 서로 도약하면서 신호를 전송하는 것을 예시한 그래프이다. 각 칸에 도시된 알파벳(A,B,C,D)은 사용자들을 나타내는데 본 그래프에서는 4명의 사용자(A,B,C,D)가 4개의 주파수영역(
Figure pat00004
)을 나누어 송신하는 모습을 나타낸 것이다. 동일한 시간에 사용하는 주파수 영역이 겹치면 사용자간 상호 충돌이 생기기 때문에 각 사용자들은 상호 충돌이 생기지 않게 주파수영역을 나누어 신호를 전송하는 것이 전송효율을 높힐 수 있는 하나의 방법이다. 만약 상기 전술한 Hit나 Collision현상(서로 다른 송신 신호가 동일한 dwell과 주파수 슬롯을 점유하는 상황)이 일어난다면 다중접속간섭(MAI, Multiple Access Interference)이 생기기 때문이다. 따라서, 다중접속간섭을 줄이고 수신단의 동기획득을 위해서 채널의 사용자가 사용하는 주파수도약수열이 서로 겹치지 않는 것이 이상적이다.
사용자간 충돌이 없는 효과적인 주파수도약수열을 생성하기 위해서는 여러 가지 고려해야 할 요소들이 있다. 고려해야할 요소 중 하나인 해밍상관값은 충돌(Hit)의 횟수를 나타내는 척도인데 상관값이 높다는 것은 충돌의 확률이 높다는 것을 의미한다. 따라서 수열간 낮은 해밍상관 값을 가지는 것이 바람직하다. 또한 우수한 해밍 상관값과 더불어 고려해야 할 것이 도약심볼의 균형성이다. 왜냐하면 상대적으로 높은 빈도를 갖는 심볼에 대응되는 주파수는 악의적인 공격자나 간섭자의 공격대상이 될 수 있기 때문이다. 다음으로 고려해야할 중요한 인자는 선형복잡도이다. 선형복잡도는 주어진 수열을 생성할 수 있는 선형 귀환 쉬프트 레지스터의 최소 단수를 말하는데 이 값이 작으면 도약 수열의 길이가 길어도 짧은 단수의 선형 귀환 레지스터로 재합성할 수 있으므로 전체 도약 수열이 쉽게 노출될 위험성이 있다. 통신의 보안을 위해서는 선형복잡도를 고려하는 것이 바람직하다. 이뿐만 아니라 시스템의 복잡도를 감안하여 주파수 도약의 혼잡이 발생하지 않도록 간단한 방법으로 수열을 발생시키는 것이 또 하나의 고려요소가 될 수 있다. 즉, 이상적인 주파수 도약 수열을 생성하기 위해서는 우수한 해밍상관 특성, 심벌개수의 균형성, 높은 선형복잡도를 등을 만족할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예들은 우수한 해밍상관 특성을 가지는 주파수도약수열을 생성하는 방법과 상기 생성된 수열을 이용하는 장치에 관한 것이다. 주파수도약수열 설계하고 수열간의 상기 해밍 상관값들을 알기 위해서는 도약패턴주기
Figure pat00005
, 사용할 주파수 슬롯의 총 개수
Figure pat00006
(홉셋의 크기), 최대사용자수
Figure pat00007
등이 필요하다. 본 발명에 기재된 실시예들의 이해를 돕기위해 주파수도약수열간의 상관관계를 보이는 척도인 주기 해밍 상관(Periodic Hamming Cross-Correlation), 최대 해밍 자기상관(Maximum Hamming Auto-Correlation), 최대 해밍 상관(Maximum Hamming Cross-Correlation)에 대한 정의에 대해 이하 설명한다.
Figure pat00008
은 사용되는 주파수 슬롯의 반송파 주파수 집합과 일대일 사상되는 심볼집합이라 가정한다. 또한 주파수 도약부호
Figure pat00009
에 속하는 각 주파수도약수열
Figure pat00010
는 주기가
Figure pat00011
이고
Figure pat00012
에 대해
Figure pat00013
라 가정한다. 두 개의 주파수도약수열
Figure pat00014
와
Figure pat00015
의 주기 해밍 상호상관(Periodic Hamming Cross-Correlation)은 수학식1과 같이 정의된다.
Figure pat00016
여기서,
Figure pat00017
이고 수열 위치 지표는 모듈로
Figure pat00018
을 취한다. 이 때 주파수 도약 수열
Figure pat00019
의 최대해밍자기상관은 수학식 2로 정의된다.
Figure pat00020
주파수 도약 부호
Figure pat00021
의 최대해밍상관은 다음과 같이 수학식 3으로 정의된다.
Figure pat00022
주파수도약부호를 설계하는데 필요한 시스템 파라미터는 주기
Figure pat00023
, 사용할 주파수 슬롯의 총 개수
Figure pat00024
, 그리고 사용자수(주파수도약수열의 개수)
Figure pat00025
등 크게 세 가지가 있다. 인 경우 주파수도약수열
Figure pat00027
의 파라미터는
Figure pat00028
로 나타내며,
Figure pat00029
인 경우 주파수도약부호
Figure pat00030
의 파라미터는
Figure pat00031
로 나타낸다.
Figure pat00032
일 때 주파수도약수열
Figure pat00033
가 수학식 4를 등호로 만족하는 경우 Lempel-Greenberger 경계에 대해 최적이라 한다.
Figure pat00034
여기서
Figure pat00035
는
Figure pat00036
보다 크거나 같은 최소 정수이다. 또한 주파수 도약 부호
Figure pat00037
가 다음의 수학식 5를 등호로 만족하는 경우 Peng-Fan 경계에 대해 최적이라 한다.
Figure pat00038
여기서
Figure pat00039
는
Figure pat00040
보다 크거나 같은 최소 정수이다.
본 발명의 실시예들은 주기가
Figure pat00041
인
Figure pat00042
개의 의사불규칙수열발생기로부터 주기가
Figure pat00043
이고 낮은 해밍상관관계를 가지는 주파수도약수열을 생성할 수 있는 두 가지의 인터리빙 방법에 관한 것이다. 이 두 가지의 방법을 사용하는 경우 도약 패턴 주기 N, 사용할 주파수 슬롯의 총 개수 M, 그리고 최대 사용자수 L 등의 다양한 파라미터에 대하여 낮은 해밍 상관을 갖는 주파수도약부호를 쉽게 발생시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들은 앞에 언급한 두 가지 이론적 경계를 만족하는 경우 충돌수에 관점에서 이상적인데 이러한 경계값을 만족하는 파라미터 값을 가지는 간단한 주파수도약부호 발생기를 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 인터리빙 방법 1과 2를 구현해놓은 주파수도약수열 발생기를 포함하는
Figure pat00044
번째 사용자의 송신부(400)의 구조를 나타낸 도면이다. 주파수도약수열 발생기(410)를 포함하는 송신부(400)는 본 발명의 실시예들에 따른 인터리빙방법 1과 2를 구현하기 위해서 동일한 주기
Figure pat00045
과 동일한 클럭속도를 가지고 랜덤한 수열을 발생시키는
Figure pat00046
개의 의사불규칙수열 발생기(Pseudorandom Code Generator)(411-1,411-2,411-
Figure pat00047
)을 포함하여 구성된 새로운 주파수도약수열발생기(410), 상기 주파수도약수열 발생기(410)에서 발생된 수열과 주파수영역을 매칭시키는 주파수테이블(Frequency Table)(420), 주파수테이블에 의해 결정된 주파수로 주파수를 합성하는 주파수합성기(Frequency Synthesizer)(430), 원래의 신호(Original Signal)(470)을 확산신호(Spread Signal)(480)로 주파수영역을 도약시키는 변조기(Modulator)(440)로 구성될 수 있다. 상기 송신부(400)는 증폭기(Power Amplifier)(450) 및 안테나(Antenna)(460)을 더 포함할 수 있다. 원래의 신호(Original Signal)(470)가 주파수테이블에 따른 주파수도약을 통해 변화된 주파수로 변조되어 확산 신호(Spread Signal)(480)가 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인터리빙 방법1에 따르면, 의사불규칙수열 발생기를 선택하는 기능을 하는 선택부(490)의 일실시예인 스위치가 한 칸 움직여 다른 의사불규칙수열 발생기를 택하는 제1 클럭속도와 새로운 주파수도약수열 발생기(410)를 구성하는 동일한 주기와 동일한 수열발생의 클럭속도를 가지는
Figure pat00048
개의 의사불규칙수열 발생기(Pseudorandom Code Generator)(411-1,411-2,411-
Figure pat00049
) 각각의 수열을 발생시키는 속도인 제2 클럭속도가 동일하여
Figure pat00050
이라는 주기를 가지는 새로운 수열을 발생시킨다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터리빙 방법2에 따르면 의사불규칙수열 발생기를 택하는 기능을 하는 선택부(490)의 일실시예인 스위치가 움직이는 제1 클럭속도가 빨라 상기 스위치의 제1 클럭속도가 동일한 주기와 동일한 수열발생 클럭속도(제2 클럭속도)를 가지는
Figure pat00051
개의 의사불규칙수열 발생기(411-1,411-2,411-
Figure pat00052
)의 제2 클럭속도에 의사불규칙수열 발생기의 개수인
Figure pat00053
를 곱한 값과 동일하여
Figure pat00054
이라는 주기를 가지는 새로운 수열을 발생시킨다. 의사불규칙수열 발생기를 택하는 방법은 표현된 본 발명의 일 실시예로 의사불규칙수열 발생기를 선택하는 기능을 하는 선택부(490)의 일실시예인 스위치로 구현될 수도 있지만, 이에 한정되지 않고 일정한 주기에 따라 각각의 의사수열발생기(411-1,411-2,411-
Figure pat00055
)를 택할 수 있도록 하드웨어 또는 소프트웨어적인 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 이러한 장치는 디코딩을 하는 수신부에도 공통적으로 필요하다.
이하 상기 설명한 두 가지의 인터리빙 방법1과 2를 수학식으로 설명한다.
1. 인터리빙 방법1
Figure pat00056
개의 의사불규칙 수열발생기(411-1,411-2,411-
Figure pat00057
)에서 발생되는 주파수도약수열은 모두
Figure pat00058
라는 주파수도약부호에 속한다고 가정한다.
Figure pat00059
는
Figure pat00060
을 파라미터 값으로 가지는 주파수도약부호이고,
Figure pat00061
은 주기가
Figure pat00062
인 주파수 도약 수열이라 하자.
Figure pat00063
과 서로 소(Relatively Prime)인 정수
Figure pat00064
(
Figure pat00065
)에 대해
Figure pat00066
는 주기가
Figure pat00067
인 새로운 주파수 도약 부호라 하자. 각
Figure pat00068
에 대해
Figure pat00069
번째 사용자의 주파수 도약 수열
Figure pat00070
는 다음의 수학식 6과 같이 구성한다.
Figure pat00071
인터리빙방법 1에서는 상기 의사불규칙수열 발생기를 선택하는 기능을 하는 선택부(490)의 일실시예인 스위치의 제1 클럭속도와
Figure pat00072
개의 의사불규칙수열 발생기(411-1,411-2,411-
Figure pat00073
)에서 수열이 발생하는 속도인 제2 클럭속도가 동일하여
Figure pat00074
클럭 동안
Figure pat00075
이 출력된다. 마찬가지로 다음
Figure pat00076
클럭 동안에는
Figure pat00077
이 출력된다. 이러한 방식으로
Figure pat00078
의 주기를 가지는 새로운 수열을 조합할 수 있다. 이 방법을 사용할 경우 새로운 주파수 도약부호인
Figure pat00079
는 파라미터
Figure pat00080
를 가지게 되고
Figure pat00081
를 만족한다.
상기 인터리빙 방법1의
Figure pat00082
를 증명해보면 중국인의 나머지 정리(Chinese Remainder Theorem)에 의해
Figure pat00083
과
Figure pat00084
가 서로소인 경우 모듈로
Figure pat00085
정수환(Ring of Integers)
Figure pat00086
에 속하는 임의의 정수
Figure pat00087
는
Figure pat00088
와
Figure pat00089
의 짝
Figure pat00090
으로 유일하게 표현할 수 있다. 따라서
Figure pat00091
에 속하는 수열
Figure pat00092
와
Figure pat00093
의 해밍상관
Figure pat00094
은 다음 수학식 7과 같이 표현된다.
Figure pat00095
Figure pat00096
의 최대 해밍 상관은
Figure pat00097
이므로 Inner Sum은
Figure pat00098
이고
Figure pat00099
인 경우를 제외하면
Figure pat00100
로 상계된다. 따라서
Figure pat00101
가 되고 새로운 주파수 도약수열인
Figure pat00102
의 최대 해밍 상관값이
Figure pat00103
로
Figure pat00104
의 최대 해밍 상관값인
Figure pat00105
의
Figure pat00106
배인
Figure pat00107
보다 작은 값을 가진다. 즉, 수열의 길이가
Figure pat00108
배가 되었어도 최대 Hit수가
Figure pat00109
배를 넘지 않으므로 Hit수를 줄여 다중접속간섭(MAI, Multiple Access Interference)을 줄일 수 있다. Hit수의 관점에서 가장 효과적이려면 상기 전술한 수학식 4와 수학식 5의 두 경계값을 만족하여야 한다. 상기 전술한 인터리빙 방법1과 인터리빙 방법2로 생성된 수열은 상기 두 경계값인 Peng-Fan 경계와 Lempel- Greenberger경계를 만족하는 것을 보장하지 못하지만 일정한 조건 하에서 두 경계값을 만족할 수 있다. 새로운 주파수도약수열
Figure pat00110
가 Lempel-Greenberger경계와 Peng-fan경계를 만족하는 경우를 예시해보면,
Figure pat00111
가
Figure pat00112
이고
Figure pat00113
가
Figure pat00114
인 경우를 가정하면, 수학식5에 의해,
Figure pat00115
가 되고 예를 들어
Figure pat00116
이고
Figure pat00117
라면
Figure pat00118
가 성립되므로 Peng-Fan 경계를 만족한다. (
Figure pat00119
는
Figure pat00120
보다 크거나 같은 수 중에서 제일 작은 정수를 의미하고
Figure pat00121
는
Figure pat00122
보다 작거나 같은 수 중에서 제일 큰 정수), 따라서
Figure pat00123
가 Peng-Fan 경계를 만족할 경우
Figure pat00124
도 역시 대부분의 파라미터값에서 Peng-Fan 경계를 만족하게 된다.
다음으로
Figure pat00125
가 Lempel-Greenberger경계가 만족되는 예를 살펴보면, 수학식 4의 오른쪽 항인
Figure pat00126
는 결국
Figure pat00127
과 동일한 값을 갖는다는 것이 잘 알려져 있다. 부호
Figure pat00128
의 파라미터가
Figure pat00129
이고 Peng-Fan경계와 Lempel-Greenberger경계를 만족하며 두 경계값이 동일하다고 가정한다. 또한
Figure pat00130
에 속하는 수열들이
Figure pat00131
의 파라미터를 가진다고 가정한다. 그리고
Figure pat00132
이므로
Figure pat00133
에 속하는 수열
Figure pat00134
의 파라미터는
Figure pat00135
라 둔다. 이때 Lempel-Greenberger 경계를 적용하면,
Figure pat00136
가 된다.
Figure pat00137
이므로 상기식과 합치면
Figure pat00138
가 되어 위의 부등식은 항상 등식으로 성립한다. 즉,
Figure pat00139
의 파라미터가
Figure pat00140
이고 Peng-Fan경계와 Lempel-Greenberger 경계를 만족하며 두 경계값이 같은 경우라면
Figure pat00141
도 Lempel-Greenberger 경계를 만족하게 된다.
2. 인터리빙 방법2
Figure pat00142
는
Figure pat00143
을 파라미터 값으로 가지는 주파수도약부호이고,
Figure pat00144
은 주기가
Figure pat00145
인 주파수도약수열이라 가정한다. 정수 ,
Figure pat00147
에 대해
Figure pat00148
은 주기가
Figure pat00149
인 새로운 주파수도약부호라 하자.
Figure pat00150
번째 사용자의 주파수도약수열
Figure pat00151
는 다음 수학식8과 같이 구성한다.
Figure pat00152
인터리빙방법 1과 달리, 인터리빙 방법 2에서는 의사불규칙수열 발생기를 선택하는 기능을 하는 선택부(490)의 일실시예인 스위치의 제1 클럭속도가
Figure pat00153
개의 의사불규칙수열 발생기(411-1,411-2,411-
Figure pat00154
)에서 각각 사용되는 제2 클럭속도에
Figure pat00155
를 곱한 값과 동일하다. 즉 상기 스위치의
Figure pat00156
클럭 동안
Figure pat00157
이 출력된다. 마찬가지로 다음
Figure pat00158
클럭 동안에는
Figure pat00159
이 출력된다. 인터리빙 방법2에서는 인터리빙 방법1과 달리
Figure pat00160
과
Figure pat00161
가 서로 소일 조건은 필요없다.
인터리빙 방법2의 새로운 주파수 도약수열
Figure pat00162
는 인터리빙 방법1의 새로운 주파수도약수열인
Figure pat00163
와 마찬가지로 파라미터 값으로
Figure pat00164
를 가지고 역시
Figure pat00165
를 만족하게 된다. 이를 증명해보면,
Figure pat00166
에 속하는 임의의 정수
Figure pat00167
에 대해
Figure pat00168
,
Figure pat00169
이고
Figure pat00170
라 하자. 즉
Figure pat00171
로 표현된다.
Figure pat00172
에 속하는 수열
Figure pat00173
와
Figure pat00174
의 해밍상관
Figure pat00175
은 다음 수학식 9와 같다.
Figure pat00176
Figure pat00177
의 최대해밍 상관은
Figure pat00178
이므로 Inner Sum은
Figure pat00179
이고
Figure pat00180
인 경우를 제외하면
Figure pat00181
로 상계된다. 따라서 이 경우 마찬가지로
Figure pat00182
가 된다.
인터리빙 방법2 역시 인터리빙 방법1에서 한 증명과 마찬가지로
Figure pat00183
가 Peng-Fan 경계를 만족할 경우
Figure pat00184
역시 대부분의 파라미터값에서 Peng-Fan 경계를 만족하게 된다. 또한 Lempel-Greenberger 경계값 역시 인터리빙 방법1과 마찬가지로 특정한 경우 만족하게 된다. 즉, 일정한 파라미터 값을 가지는 주파수도약수열일 경우 수학적으로 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 동시에 만족시키는 최적 해밍 상관을 가지는 주파수 도약부호가 되는데 이를 생성하기 위해서는 다음의 표 1를 만족하는 파라미터 값을 가진 주파수도약부호여야 한다.
Figure pat00185
도 5는 상기의 표 중 3번째 파라미터를 가지고 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 동시에 만족하는 주파수도약수열 발생기(540)를 나타낸 도면이다. 도 5의 주파수도약수열발생기(540)는 랜덤한 수열을 발생시키는
Figure pat00186
개의 의사불규칙 수열발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00187
)와 의사불규칙수열 발생기를 선택하는 기능을 하는 선택부(550)의 일실시예인 스위치로 구성된 것은 동일하나 상기 표1의 파라미터를 만족시키기 위해서 각각의 의사불규칙 수열발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00188
)는 두 개의 정수값인 키(Key)(511, 512)를 가지는 의사불규칙수열 발생기를 나타낸다. 두 개의 키(Key)값이 하기 후술할 수학식10의 조건을 만족하는 주파수도약수열
Figure pat00189
인 경우 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 동시에 만족시키는 이상적인 해밍 상관을 가지는 주파수 도약부호를 생성할 수 있다. 이러한 파라미터를 가진 주파수 도약부호를 생성하기 위한 방법으로 어떠한 자연수
Figure pat00190
를 소인수분해 하면
Figure pat00191
(
Figure pat00192
)인 형태로 표현할 수 있다. 이때 주파수도약부호발생기(540)를 구성하는 의사불규칙수열 발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00193
)의 개수
Figure pat00194
를
Figure pat00195
라고 가정한다. 도5의 의사불규칙수열발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00196
)의 주파수도약부호
Figure pat00197
는
Figure pat00198
의 파라미터를 가진 주파수도약부호이고
Figure pat00199
,은 주기
Figure pat00200
이고
Figure pat00201
인 주파수도약수열이라고 하면 도 5에 나타낸 주파수도약부호 발생기(540)는
Figure pat00202
번째 사용자(
Figure pat00203
)에게 할당된
Figure pat00204
개의 의사불규칙수열 발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00205
)로 구성된 주파수도약부호 발생기(540)모형을 나타내고
Figure pat00206
개의 의사불규칙수열 발생기(510-1,510-2,510-
Figure pat00207
)에서 발생되는 수열은 수학식 10으로 표현된다.
Figure pat00208
여기서
Figure pat00209
와
Figure pat00210
,
Figure pat00211
는
Figure pat00212
번째 사용자에게 할당된 키(Key)로서
Figure pat00213
이고
Figure pat00214
이다. 특히
Figure pat00215
이고
Figure pat00216
일 때
Figure pat00217
를 반드시 만족해야 한다. 상기 수학식10을 만족하는 주파수 도약 수열
Figure pat00218
일 때 상기 전술한 인터리빙방법 1과 2에 의한 새로운 주파수 도약 수열
Figure pat00219
과
Figure pat00220
는 표 1에 표시된 파라미터값인
Figure pat00221
를 파라미터로 갖게 되어 Peng-Fan경계와 Lempel-Greenberger경계를 만족하게 되고 Hit수의 관점에서 이상적인 값을 가지는 부호가 된다.
이를 증명해보면 모듈로
Figure pat00222
정수환(Ring of Integerz)
Figure pat00223
의 Difference Unit Set
Figure pat00224
은 임의의
Figure pat00225
에 대해
Figure pat00226
가 곱셈에 대한 역원이 존재하는 최대크기의 집합
Figure pat00227
로 정의된다.
Figure pat00228
(
Figure pat00229
)이라면
Figure pat00230
은 항상
Figure pat00231
이 될 수 있다. 수학식 10의 개별 수열들을 모두 포함하는 부호
Figure pat00232
를
Figure pat00233
라 한다면
각 수열
Figure pat00234
은
Figure pat00235
이다. 여기서
Figure pat00236
은
Figure pat00237
에 속하는 임의의 정수이다. 파라미터
Figure pat00238
는 수학식 4와 5를 모두 등호로 만족한다. 따라서 부호
Figure pat00239
가
Figure pat00240
임을 보이기만 하면 인터리빙 방법1과 인터리빙 방법2에 의한 특성인
Figure pat00241
에 의하여
Figure pat00242
나
Figure pat00243
가 Lempel-Greenberger경계와 Peng-Fan경계를 모두 만족하는
Figure pat00244
를 파라메터값으로 가지는 부호가 됨을 확인할 수 있다. 이하 부호
Figure pat00245
가
Figure pat00246
임을 보이면
Figure pat00247
에 대해 수열
Figure pat00248
와
Figure pat00249
의 해밍상관
Figure pat00250
은 다음 수학식11과 같이 표현된다.
Figure pat00251
Figure pat00252
인 경우
Figure pat00253
가 곱셈에 대한 역원이 존재하므로 상기 수학식 11에서
Figure pat00254
이다.
Figure pat00255
인 경우 상기 식에 의해
Figure pat00256
이다. 따라서 부호
Figure pat00257
는
Figure pat00258
이고
Figure pat00259
와
Figure pat00260
는
Figure pat00261
최적부호이다.
상기 방식으로 주파수도약수열을 생성할 경우 다른 효과는 수학식 10을 만족하는 주파수도약 수열
Figure pat00262
로 주파수 도약 부호를 만들었을 때 각 사용자는
Figure pat00263
의
Figure pat00264
개의 Key를 분배받기 때문에 주파수도약부호
Figure pat00265
를 사용하는 것보다 암호학적 관점에서 비도가 높아 보안에 유리한 특성을 가질 수 있다.
도 6은 이상적인 주파수도약수열을 발생시키기 위해 제1 클럭속도와 상기 제1 클럭속도 유지시간 정보와 제2 클럭속도와 제2 클럭속도 유지시간 정보를 받아서 주파수도약수열을 발생하는 방법에 관한 순서도이다. 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지는 복수의 의사불규칙수열 발생기를 포함하는 주파수도약수열 발생기에서 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기들을 선택하는 클럭속도를 제어하기 위해서 필요한 제1 클럭속도와 상기 제1 클럭속도 유지시간 정보를 입력받고 상기 복수의 의사불규칙수열 발생시들이 의사불규칙수열을 발생시키는 속도인 제2 클럭속도와 상기 제2 클럭속도의 유지시간에 대한 정보를 입력받는다(단계 610). 이때 입력은 사용자가 미리 정해놓은 클럭속도와 클럭속도의 유지시간에 대한 정보를 이용할 수도 있고 이 정보를 저장하였다가 각 정보를 조합하여 활용하는 것도 가능하다. 또한 미리 소프트웨어를 통해 구현해놓은 이상적인 주파수도약수열을 발생시키기 위한 프로그램을 활용하는 것도 역시 가능하다. 상기 입력된 제1정보와 제2정보를 기초로 제어부는 제 1 및 제2 클럭속도와 제1및 제2 클럭속도 유지시간을 조절한다(단계 620).
도 7은 상기 도6에서 설명한 방식의 본 발명의 일 실시예로 인터리빙방식1과 인터리빙방식2를 조합하여 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기(710)를 포함하는
Figure pat00266
번째 사용자의 송신부(700)의 구조를 나타낸다. 상기 송신부(700)는 의사불규칙수열을 발생시키는 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 구동되는 k개의 의사불규칙수열 발생기(Pseudorandom Code Generator)(711-1, 711-2, 711-k )와 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 선택부(790)의 일실시예인 스위치 및 상기 스위치가 동작하는 제1 클럭속도와 제1 클럭속도가 유지되는 시간에 대한 정보인 제1클럭속도 유지시간과 의사불규칙수열 발생기에서 발생된 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도와 제2 클럭속도가 발생하는 시간에 대한 정보인 제2 클럭속도 유지시간에 대한 정보를 받아 제1 및 2클럭속도와 제1및 제2클럭속도의 발생시간을 제어하는 제어부(Clock Controller)(701)를 포함하는 주파수도약수열 발생기(710), 상기 주파수도약수열 발생기(710)에서 발생된 수열과 주파수영역을 매핑시키는 주파수테이블(Frequency Table)(720), 주파수테이블에 의해 결정된 주파수로 주파수를 합성하는 주파수합성기(Frequency Synthesizer)(730), 원래의 신호(Original Signal)(770)을 확산신호(Spread Signal)(780)로 주파수영역을 도약시키는 변조기(Modulator)(740)로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 제어부(701)는 제1 클럭속도와 제1 클럭속도가 유지되는 시간에 대한 정보인 제1 클럭속도 유지시간과 의사불규칙수열 발생기에서 발생된 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도와 제2 클럭속도가 발생하는 시간에 대한 정보인 제2 클럭속도 유지시간에 대한 정보에 따라 상기 인터리빙방법1과 2를 조합하여 이는 구현할 수 있고 도6에 개시된 주파수도약수열의 발생방법의 일 실시예이다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 의사불규칙수열을 발생시키는 의사불규칙수열 발생기를 이용하여 주파수도약수열을 발생시키는 방법에 있어서,
    각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 의사불규칙수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기를 제공하는 단계; 및
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계는
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2클럭속도를 유지하는 제 2 클럭속도 유지시간을 제공받는 단계; 및
    상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2 클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법.
  3. 제2항에 있어, 상기 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계는
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도가 동일하게 제어하는 단계와
    상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도에 주파수도약수열 발생기를 구성하는 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하게 제어하는 단계중 하나의 단계를 소정 순서로 선택하여 상기 주파수도약수열 발생시 모두 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계는
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 단계는
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법.
  6. 제 4항 또는 제5항에 있어서, 상기 주파수도약수열은
    k-여기서 k는 2이상의 자연수임-개의 의사불규칙수열 발생기를 순서를 정하여 순차적으로 한 번씩 선택하여 주파수도약수열을 발생시킨 후, 다음에도 동일한 방법으로 k개의 의사불규칙수열 발생기를 동일한 순서로 순차적으로 한번씩 선택하여 발생시키되,
    상기 발생되는 주파수도약수열을 구성하는 임의의 수의 주파수도약수열 상 발생순서를 n-여기서 n은 자연수임-번째라고 했을 때 n+k번째 발생된 주파수도약수열의 수는 동일한 의사불규칙수열 발생기에서 발생한 수임을 특징으로 하는 주파수도약수열의 발생방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기에서 수열을 발생시키는 방법은,
    코드분할다중접속을 위해 사용자별로 할당된 두 개의 정수조합을 이용해 의사불규칙수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열발생방법.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어, 상기 발생된 긴 주기의 주파수도약수열의 주기는
    상기 하나의 의사불규칙 수열의 주기에 상기 복수의 의사불규칙수열기의 개수를 곱한 시간인 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생방법.
  9. 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기에 있어서,
    각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 의사불규칙수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기; 및
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 소정 순서에 따라 순차적으로 선택하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  10. 제9항에 있어, 상기 주파수도약수열 발생기는,
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2 클럭속도를 유지하는 제 2 클럭속도 유지시간을 제공받고
    상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2 클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  11. 제10항에 있어, 상기 제어부는,
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도가 동일하게 제어하는 단계와
    상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 수열이 발생되는 제2 클럭속도에 주파수도약수열 발생기를 구성하는 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하게 제어하는 단계중 하나의 단계를 소정 순서로 선택하여 상기 주파수도약수열 발생 시 모두 사용하는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 선택부에서 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  13. 제 9항에 있어서, 상기 선택부가 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  14. 제 12항 또는 13항에 있어서, 상기 주파수도약수열 발생기는,
    k-여기서 k는 2이상의 자연수임-개의 의사불규칙수열 발생기를 순서를 정하여 순차적으로 한 번씩 선택하여 주파수도약수열을 발생시킨 후, 다음에도 동일한 방법으로 k개의 의사불규칙수열 발생기를 동일한 순서로 순차적으로 한번씩 선택하여 발생시키되 상기 발생되는 주파수도약수열을 구성하는 임의의 수의 주파수도약수열상 발생순서를 n-여기서 n은 자연수임-번째라고 했을 때 n+k번째 발생된 주파수도약수열의 수는 동일한 의사불규칙수열 발생기에서 발생한 수임을 특징으로 하는 주파수도약수열 발생기.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 복수의 의사불규칙수열 발생기는
    코드분할다중접속을 위해 사용자별로 할당된 두 개의 정수조합을 이용해 의사불규칙수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 주파수도약수열발생기.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 발생된 긴 주기의 주파수도약수열의 주기는
    상기 하나의 의사불규칙 수열의 주기에 상기 복수의 의사불규칙수열기의 개수를 곱한 시간인 것을 특징으로 하는 주파수도약수열기.
  17. 코드분할다중접속장치에 있어서,
    각각 동일한 주기와 동일한 클럭속도를 가지고 수열을 발생시키는 복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 소정순서에 따라 순차적으로 선택하여 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 주파수도약수열 발생기;
    상기 주파수도약수열 발생기에서 발생되는 상기 긴 주기의 주파수도약수열과 대응되는 주파수영역이 매핑되어 저장된 주파수테이블;
    상기 주파수테이블을 기초로 하여 송신에 사용할 주파수영역을 결정하여 송신에 사용할 주파수를 합성하는 주파수합성기; 및
    원래의 신호의 주파수영역을 상기 주파수합성기가 합성한 주파수영역으로 도약되도록 변조시키는 변조기를 포함하여 구성되는 코드분할다중접속장치.
  18. 제 17항에 있어서, 코드분할다중접속장치는
    상기 결정된 주파수 영역으로 도약된 확산신호의 세기를 증폭하는 증폭기; 및
    상기 증폭된 확산신호를 전송하는 안테나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속장치.
  19. 제 17항 또는 18항에 있어서, 상기 주파수도약수열발생기는
    상기 복수의 의사불규칙수열 발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도가 서로 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 코드분할다중접속장치.
  20. 제 17항 또는 18항에 있어서, 상기 주파수도약수열 발생기는
    상기 복수의 의사불규칙 수열발생기중 하나를 선택하는 제1 클럭속도와 상기 선택된 의사불규칙수열 발생기에서 발생되는 의사불규칙수열의 발생속도인 제2 클럭속도에 상기 복수의 의사불규칙 수열발생기의 개수만큼을 곱한 속도가 동일하도록 설정하여 상기 하나의 의사불규칙수열 발생기를 사용하여 발생된 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생시키는 것을 특징으로 하는 코드분할다중접속장치.
  21. 주파수도약수열을 발생하는 디지털 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
    복수의 의사불규칙수열 발생기 중 하나를 선택하는 속도를 나타내는 제1 클럭속도, 상기 제1 클럭속도를 유지하는 제1 클럭속도 유지시간, 상기 복수의 의사불규칙수열발생기의 의사불규칙수열 발생속도를 나타내는 제2 클럭속도 및 상기 제2 클럭속도를 유지하는 제 2클럭속도 유지시간을 제공받는 단계; 및
    상기 제공된 제1 클럭속도, 제1 클럭속도 유지시간, 제2 클럭속도 및 제2클럭속도 유지시간에 기초해 상기 하나의 의사 의사불규칙수열 발생기를 사용할 때 발생되는 의사불규칙수열의 주기보다 긴 주기의 주파수도약수열을 발생하도록 제어하는 단계를 수행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
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