KR20190014919A - 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법 - Google Patents

다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치는, 안테나로부터 수신된 통신신호에 대해 RF 신호를 생성하여 분배하기 위한 고주파 신호 분배부; 상기 고주파 신호 분배부에 의해 각각 분배된 RF 신호에 포함된 통신신호에 대해 순시 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성하기 위한 다수의 통신정보 생성부; 및 상기 다수의 통신정보 생성부의 제어명령을 생성하여 전달하고, 상기 통신정보를 사용자가 확인 가능한 상태로 변환하여 제공하기 위한 사용자 인터페이스부;를 포함한다.

Description

다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법{APPARATUS FOR GENERATING COMMUNICATION INTELLIGENCE BY DETECTING MULTICHANNEL COMMUNICATION SIGNAL AND METHOD OF DETECTING COMMUNICATION SIGNAL THEREFOR}
본 발명은 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 다채널을 통해 수신되는 미상의 무선 통신신호로부터 대상 신호의 존재 또는 종료 여부를 탐지함으로써, 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성하기 위한, 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 신호의 존재 또는 종료 판단에 소요되는 시간에 해당하는 I/Q 데이터에 대한 버퍼 기능을 제공하고, I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 자동으로 추정 및 보정하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 신호정보(Signal Intelligence: SIGINT)는 통신, 전자, 레이더 등에서 사용되는 신호를 수집하여 생산된 정보 및 그 활동을 일컫는다. 이러한 신호정보는 수집대상 신호의 종류에 따라 통신정보(Communication Intelligence: COMINT), 전자정보(Electronic Intelligence: ELINT) 등으로 나뉜다.
특히, 통신정보는 라디오, TV 방송, 각종 무전기 등에서 사용되는 무선 통신신호를 탐지 및 식별하여 생성되는 유효한 정보들을 의미한다.
이와 같은 통신정보를 수집하는 기술은 민간에서는 불법 및 비인가 신호감시, 간섭 신호원 확인, 그리고 전파 관리 등에 활용되며, 군 전자전 분야에서 통신신호에 대한 신호정보 획득을 위해 적용된다.
최근의 무선통신 환경에서 통신신호는 다양한 제원 및 형태를 가지며, 다수의 무선 신호원들이 밀집되어 존재하고 있다.
또한, 신호감시 분야에서 감시하는 측에는 대상으로 하는 통신신호에 대한 주파수 대역 정보가 사전에 주어지지 않는다. 그리고 대상 통신신호의 주파수는 시간 및 환경에 따라 변화하며 고정되지 않는 특징을 가진다.
따라서, 하나의 통신신호만을 처리할 수 있는 단일 채널 기반의 통신정보 생성 장치는 알려지지 않은 다수의 통신신호를 탐지하고 통신정보를 생성하는데 그 기능이 제한될 수밖에 없다.
기존의 통신정보 생성 장치의 사용자는 대상 통신신호의 탐지를 위해서 신호가 존재할 수 있는 주파수 대역을 지속적으로 관측해야 한다. 이와 함께, 사용자는 신호의 발생, 유지, 종료 등의 활동에 따라 수신 주파수 대역과 탐지시작, 유지, 종료 등의 장치 운용 명령을 지속적으로 조정해야 한다.
하지만, 사용자는 기존의 통신정보 생성 장치를 운용하기 위해 능숙하고 세밀한 제어능력이 필요하다. 즉, 기존의 통신정보 생성 장치는 사용자의 제어능력에 따라 운용결과가 달라지게 된다.
또한, 사용자는 대상 통신신호에 대한 탐지방식을 조정하기 위해 판단 및 조정시간을 필요로 하며, 이에 해당하는 소요시간 동안에 통신정보를 생성하기 위한 신호를 놓쳐버리는 경우가 빈번히 발생한다.
한편, 기존의 통신정보 생성 장치는 통신신호를 기저대역으로 변환하는 과정에서 사용자 또는 장치에 의한 오차로 인해 I/Q(Inphase and Quadrature) 데이터에 주파수 오프셋(offset)이 존재할 수 있다. 이러한 주파수 오프셋은 통신신호의 복조 품질을 저하시킨다.
이와 같이, 기존의 통신정보 생성 장치는 사용자가 수동으로 주파수 오프셋을 추정하고 제거하므로 정확도가 떨어지게 된다.
따라서, 기존의 통신정보 생성 장치는 다채널 정보 탐지 기능, 신호탐지를 수행할 주파수 범위에 대해 신호의 존재 또는 종료 여부를 자동으로 판단하는 기능, I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 자동으로 추정 및 보정하는 기능이 제안될 필요가 있다.
한국공개특허공보 제10-2003-0056269호
본 발명의 목적은 다채널을 통해 수신되는 미상의 무선 통신신호로부터 대상 신호의 존재 또는 종료 여부를 탐지함으로써, 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성하기 위한, 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 신호의 존재 또는 종료 판단에 소요되는 시간에 해당하는 I/Q 데이터에 대한 버퍼 기능을 제공하고, I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 자동으로 추정 및 보정하기 위한 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치 및 이를 위한 통신신호 탐지 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치는, 안테나로부터 수신된 통신신호에 대해 RF 신호를 생성하여 분배하기 위한 고주파 신호 분배부; 상기 고주파 신호 분배부에 의해 각각 분배된 RF 신호에 포함된 통신신호에 대해 순시 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성하기 위한 다수의 통신정보 생성부; 및 상기 다수의 통신정보 생성부의 제어명령을 생성하여 전달하고, 상기 통신정보를 사용자가 확인 가능한 상태로 변환하여 제공하기 위한 사용자 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
상기 고주파 신호 분배부는, 상기 안테나로부터 수신된 통신신호에 대해 대역통과 필터링 및 증폭을 통해 상기 RF 신호를 생성할 수 있다.
상기 다수의 통신정보 생성부 각각은, 상기 RF 신호의 디지털 데이터에 대한 기저대역 변환을 통해 I(Inphase) 채널과 Q(Quadrature) 채널로 구성된 I/Q 데이터를 생성하기 위한 기저대역 변환기; 상기 I/Q 데이터에 대한 상기 순시 스펙트럼을 생성하여 출력하기 위한 스펙트럼 생성기; 및 상기 순시 스펙트럼으로부터 평균 스펙트럼을 생성하여 기 설정된 탐지시간에 따라 통신신호가 존재 또는 종료하는지를 판단하는 신호탐지 기능을 수행하기 위한 신호 탐지기;를 포함할 수 있다.
상기 신호 탐지기는, 상기 RF 신호를 기저대역 변환 과정에서 발생된 오차로 인한 상기 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정하고, 상기 다수의 통신정보 생성부 각각은, 상기 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 상기 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 제거하기 위한 주파수 오프셋 제거기; 및 상기 주파수 오프셋이 제거된 I/Q 데이터에 대한 복조를 통해 상기 복조 데이터를 생성하여 출력하기 위한 복조기;를 포함할 수 있다.
상기 신호 탐지기는, 상기 평균 스펙트럼의 탐지 대역폭 내에서 탐지 임계값과 교차하는 신호의 주파수 폭을 신호 대역폭으로 추정한 후, 추정된 신호 대역폭의 중심 주파수를 주파수 오프셋으로 추정할 수 있다.
상기 다수의 통신정보 생성부 각각은, 상기 고주파 신호 분배부로부터 분배된 상기 RF 신호를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하기 위한 고주파 수신기; 및 상기 고주파 수신기로부터 입력되는 상기 IF 신호에 대한 샘플링 및 양자화를 통해 상기 디지털 데이터를 생성하기 위한 ADC(Analog-Digital Converter);를 포함할 수 있다.
상기 신호 탐지기는, 신호탐지 대상 주파수로 선택된 주파수 정보를 상기 고주파 수신기로 전달할 수 있다.
상기 신호 탐지기는, 상기 신호탐지 대상 주파수를 기 설정된 신호탐지 모드에 따라 설정할 수 있다.
상기 탐지시간은, 신호존재판단시간, 신호종료판단시간, 신호수집시간을 포함하고, 상기 신호 탐지기는, 상기 신호존재판단시간 또는 상기 신호종료판단시간 동안에 상기 I/Q 데이터를 I/Q 데이터 버퍼에 저장하도록 동작 제어명령을 전송하고, 상기 신호수집시간의 카운팅 과정을 수행할 때, 상기 I/Q 데이터를 상기 I/Q 데이터 버퍼로부터 출력하도록 동작 제어명령을 전송할 수 있다.
상기 신호 탐지기는, 상기 평균 스펙트럼 중에서 탐지 대역폭에 포함되는 전력값을 탐지 임계값과 비교하여 통신신호에 대한 존재 또는 종료를 판단할 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 통신신호 탐지 방법은, 신호탐지 대상 주파수를 선택하는 단계; 외부로부터 전달된 순시 스펙트럼을 신호존재판단시간 동안 수집하는 단계; 상기 신호존재판단시간 동안 수집된 순시 스펙트럼의 전력값에 대해 평균을 취하여 제1 평균 스펙트럼을 생성하는 단계; 상기 제1 평균 스펙트럼 중에서 통신정보를 생성할 통신신호가 존재하는지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라, RF 신호를 기저대역으로 변환하는 과정에서 발생된 오차로 인한 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정하는 단계;를 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계 이후에, 신호수집시간까지 진행시간을 카운팅하는 단계; 상기 카운팅된 시간이 상기 신호수집시간에 도달하면, 외부로부터 전달된 순시 스펙트럼을 신호종료판단시간 동안 수집하는 단계; 상기 신호종료판단시간 동안 수집된 순시 스펙트럼의 전력값에 대해 평균을 취하여 제2 평균 스펙트럼을 생성하는 단계; 및 상기 제2 평균 스펙트럼 중에서 통신신호가 종료하는지를 판단하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 판단 단계 이후에, 신호탐지 모드에 따라 모든 주파수에 대하여 신호탐지를 완료하였는지를 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과에 따라 신호탐지 모드에 따라 신호탐지를 수행할 다음 주파수를 설정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따르면, 상기 확인 결과에 따라 탐지 반복횟수 만큼 신호탐지가 반복되었는지를 판단하여 신호탐지 과정을 반복 또는 종료하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 다수의 대상 통신신호에 대해 스펙트럼 및 복조 데이터를 포함한 통신정보를 동시에 생성할 수 있는 다채널 정보탐지 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호탐지를 수행할 주파수 범위 또는 목록에 대하여 신호의 존재 또는 종료 여부를 자동으로 판단하는 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호의 존재 또는 종료 판단에 소요되는 시간에 해당하는 I/Q 데이터에 대한 버퍼 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 자동으로 추정 및 보정하는 기능을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 간편하고 효율적으로 신호탐지를 수행하여 대상 통신신호의 잘못된 탐지 확률을 낮추어서 신뢰성 있는 통신정보를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 불법 및 비인가 통신신호 또는 간섭 신호원 등을 포함한 미상의 통신신호를 수신하여 자동으로 신호탐지를 수행하고 스펙트럼 및 복조 데이터를 포함한 통신정보를 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 통신정보 생성부를 포함하여 다수의 통신신호에 대한 스펙트럼 및 복조 데이터를 포함한 통신정보를 동시에 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 안테나로부터 통신신호를 수신하여 관심 주파수대역 외의 성분을 제거하고 증폭된 RF 신호를 생성하여 분배할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호 탐지기를 이용하여 통신정보를 생성할 신호의 존재 또는 종료 여부를 자동으로 판단하는 신호탐지 기능을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호 탐지기를 이용하여 주파수 오프셋을 자동으로 추정하고 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 I/Q 데이터 버퍼를 이용하여 신호의 존재 또는 종료 여부를 판단하는 신호탐지 시간구간에 대한 I/Q 데이터를 저장할 수 있으며, 이로 인해 통신정보를 생성할 신호의 소실을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자 인터페이스부를 통해 장치가 생성하는 통신정보를 도시 또는 재생할 수 있다.
또한, 본 발명은 사용자가 설정하는 제어 파라미터에 따라 통신신호에 대한 신호탐지 및 통신정보 생성기능을 개별 또는 통합적으로 운용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치에 대한 도면,
도 2는 상기 도 1의 통신정보 생성부의 구성을 나타낸 도면,
도 3은 상기 도 2의 주파수 오프셋 제거기의 주파수 오프셋 제거 전과 후의 I/Q 데이터에 대한 스펙트럼을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신신호 탐지 방법을 나타낸 도면,
도 5는 평균 스펙트럼에 대한 탐지 임계값의 비교를 설명하는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치에 대한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치(이하 "통신정보 생성 장치"라 함, 100)는, 다채널을 통해 수신되는 미상의 무선 통신신호로부터 대상 신호의 존재 또는 종료 여부를 탐지하여 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성한다.
이러한 통신정보 생성 장치(100)는 다수의 대상 통신신호에 대해 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 동시에 생성할 수 있는 다채널 정보탐지 기능, 통신신호 탐지를 수행할 주파수 범위 또는 목록에 대하여 신호의 존재 또는 종료 여부를 자동으로 판단하는 기능, 통신신호의 존재 또는 종료 판단에 소요되는 시간에 해당하는 I/Q(Inphase and Quadrature) 데이터에 대한 버퍼(buffer) 기능, I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 자동으로 추정 및 보정하는 기능을 구현한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 통신정보 생성 장치(100)는 안테나(110), 고주파 신호 분배부(120), 다수의 통신정보 생성부(130), 사용자 인터페이스부(140)를 포함한다.
안테나(110)는 다채널을 통해 미상의 무선 통신신호를 수신한다. 여기서, 통신신호는 통신신호 탐지 및 통신정보 생성의 대상이 되는 신호로서, 불법 및 비인가 신호 또는 간섭 신호원에 해당된다.
고주파 신호 분배부(120)는 안테나(110)로부터 수신된 통신신호에 대해 관심 주파수대역 이외의 신호성분을 제거시키는 대역통과 필터링을 수행한다.
이후, 고주파 신호 분배부(120)는 대역통과 필터링이 수행된 통신신호에 대해 수신감도를 향상시키는 증폭을 실시하여 고주파 신호인 RF(Radio Frequency) 신호를 생성한다.
이후, 고주파 신호 분배부(120)는 생성된 RF 신호를 분배하여 다수의 통신정보 생성부(130) 각각에 인가한다.
다수의 통신정보 생성부(130)는 RF 신호에 포함된 통신신호에 대해 순시 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성한다.
다수의 통신정보 생성부(130)는 기능 및 구성이 동일한 N개의 통신정보 생성부(#1~#N)를 포함하고, 각각의 통신정보 생성부(#1~#N)는 사용자 인터페이스부(140)를 통한 사용자의 제어명령에 따라 서로 다른 통신신호에 대한 통신정보를 탐지 및 생성할 수 있다. 다수의 통신정보 생성부(130) 각각의 구체적인 구성에 대한 설명은 후술할 도 2를 참조하기로 한다.
사용자 인터페이스부(140)는 통신정보 생성 장치(100)를 제어하는 사용자 환경을 제공한다.
이를 통해, 사용자 인터페이스부(140)는 다수의 통신정보 생성부(130)에 대한 사용자 제어명령을 생성하여 다수의 통신정보 생성부(130)로 전달한다.
또한, 사용자 인터페이스부(140)는 다수의 통신정보 생성부(130)에 의해 생성된 통신정보들을 사용자가 확인 가능한 상태로 변환하여 제공할 수 있다. 즉, 사용자 인터페이스부(140)는 다수의 통신정보 생성부(130)에 의해 생성된 스펙트럼을 도시하고, 복조 데이터를 표시 또는 재생한다.
이처럼, 통신정보 생성 장치(100)는 불법 및 비인가 통신신호 또는 간섭 신호원 등을 포함한 미상의 통신신호를 수신하여 자동으로 신호탐지를 수행하고 스펙트럼 및 복조 데이터를 포함한 통신정보를 생성할 수 있다.
도 2는 상기 도 1의 통신정보 생성부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 통신정보 생성부(130)는 고주파 수신기(131), ADC(132), 기저대역 변환기(133), I/Q 데이터 버퍼(134), 스펙트럼 생성기(135), 신호 탐지기(136), 주파수 오프셋 제거기(137), 복조기(138)를 포함한다.
고주파 수신기(131)는 고주파 신호 분배부(120)로부터 분배된 RF 신호를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환한다. 즉, 고주파 수신기(131)는 RF 신호와 LO(Local Oscillator) 신호를 혼합하여 IF 신호로 변환한다.
여기서, IF 신호는 통신정보를 생성할 주파수에 해당하며, 통신정보를 생성할 주파수 정보가 신호 탐지기(136)로부터 수신된다.
ADC(132)는 아날로그-디지털 컨버터(Analog-Digital Converter)로서, 고주파 수신기(131)로부터 입력되는 IF 신호에 대한 샘플링(sampling) 및 양자화(quantization)를 수행하여 디지털 데이터(즉, ADC 데이터)를 생성한다.
기저대역 변환기(133)는 내부의 수치 제어 발진기(Numerically Controlled Oscillator: NCO)를 이용하여 ADC 데이터에 대해 90°위상차를 가지는 LO 신호를 생성한다.
이후, 기저대역 변환기(133)는 생성된 LO 신호와 ADC 데이터를 혼합하여 기저대역으로 변환하여 I(Inphase) 채널과 Q(Quadrature) 채널로 구성된 I/Q 데이터를 생성한다.
그리고 기저대역 변환기(133)는 생성된 I/Q 데이터를 스펙트럼 생성기(135)와 I/Q 데이터 버퍼(134)로 전송한다.
이러한 기저대역 변환기(133)는 디지털 다운 컨버터(Digital Down Converter: DDC)로 구현될 수 있다.
스펙트럼 생성기(135)는 기저대역 변환기(133)로부터 입력된 I/Q 데이터에 대한 순시 스펙트럼을 생성하여 신호 탐지기(136)와 사용자 인터페이스부(140)로 전송한다.
이러한 스펙트럼 생성기(135)는 순시 스펙트럼을 다음과 같이 생성한다. 먼저, 스펙트럼 생성기(135)는 N개의 I/Q 데이터를 수집한다. 이후, 스펙트럼 생성기(135)는 길이가 N인 윈도잉 필터(Windowing filter)를 곱한 윈도잉 프레임(windowing frame)을 구성한다. 그런 후, 스펙트럼 생성기(135)는 윈도잉 프레임에 대해 길이 N의 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform: FFT)을 수행한다. 이후, 스펙트럼 생성기(135)는 고속 푸리에 변환 결과(즉, FFT 결과)에 절대값을 취한 후 제곱하여 순시 스펙트럼을 생성한다.
신호 탐지기(136)는 스펙트럼 생성기(135)로부터 입력된 순시 스펙트럼으로부터 평균 스펙트럼을 생성하여 사용자에 의해 설정된 제어 파라미터에 따라 통신정보를 생성할 통신신호의 존재 또는 종료 여부를 판단하는 신호탐지 기능을 수행한다.
여기서, 사용자에 의해 설정되는 제어 파라미터는 하기 표 1과 같다. 이러한 제어 파라미터는 통신정보 생성 장치(100)의 동작하기에 앞서 사용자에 의해 설정되며, 운용환경 및 운용조건에 따라 변경 가능하다.
제어 파리미터 설명
탐지 대역폭 평균 스펙트럼 중 신호탐지를 수행하는 주파수 대역폭
탐지 임계값 신호탐지를 위해 평균 스펙트럼의 전력값과 비교되는 값
신호존재판단시간 신호의 존재여부를 판단하기 위해 순시 스펙트럼을 수집하는 시간
신호수집시간 탐지된 신호에 대해 복조를 수행하는 시간
신호종료판단시간 신호의 종료여부를 판단하기 위해 순시 스펙트럼을 수집하는 시간
신호탐지 모드 신호탐지를 수행할 주파수를 선택하는 방법으로,
탐색 모드 또는 목록 모드 중에 설정
탐색 시작주파수 탐색 모드에서 신호탐지를 시작하는 주파수
탐색 종료주파수 탐색 모드에서 신호탐지를 종료하는 주파수
탐색 주파수간격 탐색 모드에서 신호탐지를 수행하는 주파수 간격
목록 주파수 목록 모드에서 신호탐지를 수행하는 주파수 리스트
탐지 반복횟수 신호탐지 수행에 대한 반복횟수
신호 탐지기(136)는 탐지시간(즉, 신호존재판단시간, 신호수집시간, 신호종료판단시간)에 따라 신호탐지 기능을 수행한다.
또한, 신호 탐지기(136)는 신호탐지를 수행할 주파수를 선택하는 방식에 따라 신호탐지 모드인 탐색 모드와 목록 모드로 구분된다. 즉, 탐색 모드는 사용자가 설정한 탐지 시작주파수를 시작으로 탐지 주파수간격 만큼 탐지 종료주파수까지 주파수를 증가시키면서 신호탐지를 수행하는 모드이다. 목록 모드는 사용자가 설정한 목록 주파수에 따라 순차적으로 신호탐지 주파수 설정하여 신호탐지를 수행한다.
한편, 신호 탐지기(136)는 I/Q 데이터의 저장 또는 출력에 대한 동작 제어명령을 I/Q 데이터 버퍼(134)로 전송한다.
즉, 신호 탐지기(136)는 통신신호의 존재 또는 종료 여부를 판단하는 시간구간인 신호존재판단시간 또는 신호종료판단시간 동안에 I/Q 데이터의 저장에 대한 동작 제어명령을 I/Q 데이터 버퍼(134)로 전송한다. 이에 따라, I/Q 데이터 버퍼(134)는 기저대역 변환기(133)로부터 출력되는 I/Q 데이터를 임시로 저장한다.
다음으로, 신호 탐지기(136)는 신호수집시간 카운팅 과정을 수행하면, I/Q 데이터의 출력에 대한 제어명령을 I/Q 데이터 버퍼(134)로 전송한다. 이에 따라, I/Q 데이터 버퍼(134)는 기 저장되어 있는 I/Q 데이터 뿐만 아니라, 기저대역 변환기(133)로부터 실시간으로 입력되는 I/Q 데이터를 주파수 오프셋 제거기(137)로 출력한다.
아울러, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼을 이용하여 RF 신호를 기저대역으로 변환하는 과정에서 발생된 오차로 인한 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정한다.
주파수 오프셋 제거기(137)는 신호 탐지기(136)에 의해 추정된 주파수 오프셋을 입력받아 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 제거한다. 이를 위해, 주파수 오프셋 제거기(137)는 수치 제어 발진기(NCO)를 이용하여 주파수 오프셋에 해당하는 LO 신호를 생성하고, 이를 I/Q 데이터와 혼합한다.
도 3을 참조하면, 주파수 오프셋 제거기(137)는 주파수 오프셋이 존재하는 I/Q 데이터의 중심주파수를 신호 탐지기(136)에 의해 추정된 주파수 오프셋 만큼 이동시켜 주파수 오프셋을 상쇄시킨다. 즉, 도 3에서는 I/Q 데이터의 중심주파수가 20㎑ 지점에서 0㎑ 지점으로 이동되어 주파수 오프셋이 제거된다. 도 3은 상기 도 2의 주파수 오프셋 제거기의 주파수 오프셋 제거 전과 후의 I/Q 데이터에 대한 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
복조기(138)는 주파수 오프셋 제거기(137)에 의해 주파수 오프셋이 제거된 I/Q 데이터를 입력받아, 사용자에 의해 설정된 통신신호의 복조방식(즉, 아날로그 복조 또는 디지털 복조)에 따라 I/Q 데이터에 대한 복조를 수행하여 복조 데이터를 생성하여 사용자 인터페이스부(140)로 출력한다. 여기서, 사용자에 의해 설정된 통신신호의 복조방식은 AM(Amplitude Modulation), FM(Frequency Modulation) 등의 아날로그 복조 방식이거나, FSK(Frequency Shift Keying), PSK(Phase Shift Keying) 등의 디지털 복조 방식일 수 있다.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 신호 탐지기(136)의 통신신호 탐지 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신신호 탐지 방법을 나타낸 도면이고, 도 5는 평균 스펙트럼에 대한 탐지 임계값의 비교를 설명하는 도면이다.
먼저, 신호 탐지기(136)는 신호탐지 모드에 따라 신호탐지를 수행할 첫번째 주파수를 선택한다(S201). 즉, 신호 탐지기(136)는 신호탐지 모드가 탐색 모드이면, 탐색 시작주파수를 신호탐지 대상 주파수로 결정하고, 목록 모드이면, 목록 주파수의 주파수 리스트 중 첫 번째 값을 신호탐지 대상 주파수로 설정한다.
이때, 신호 탐지기(136)는 신호탐지 대상 주파수로 선택된 주파수 정보를 고주파 수신기(131)로 전달하고, 이에 해당되는 IF 신호를 생성하도록 한다.
다음으로, 신호 탐지기(136)는 스펙트럼 생성기(135)로부터 전송된 순시 스펙트럼에 대해 평균 스펙트럼을 생성하여 통신정보를 생성할 통신신호가 존재하는지를 판단한다(S202).
구체적으로, 신호 탐지기(136)는 스펙트럼 생성기(135)로부터 전송된 순시 스펙트럼을 사용자에 의해 설정된 신호존재판단시간 동안 수집한다. 이후, 신호 탐지기(136)는 수집된 순시 스펙트럼의 전력값에 대해 평균을 취하여 평균 스펙트럼을 생성한다. 그리고, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼 중에서 탐지 대역폭에 포함되는 전력값을 탐지 임계값과 비교하여 통신신호가 존재하는지를 판단한다.
즉, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼 중에서 탐지 대역폭에 포함되는 전력값이 탐지 임계값보다 큰 전력값이 존재하면, 통신신호가 존재하는 것으로 판단한다. 이때, 신호 탐지기(136)는 주파수 오프셋 추정 과정을 수행한다(S203).
반면에, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼 중에서 탐지 대역폭에 포함되는 전력값이 탐지 임계값보다 큰 전력값이 존재하지 않으면, 통신신호가 존재하지 않는 것으로 판단한다. 이때, 신호 탐지기(136)는 탐색완료 확인 과정을 수행한다(S206).
도 5를 참조하여, 통신신호 확인 과정(S202)에서 평균 스펙트럼에 대한 탐지 임계값의 비교를 설명한다.
탐지 대역폭은 기저대역 중심으로 한 주파수 대역폭으로 정의된다. 여기서는 탐지 대역폭이 기저대역 중심인 0㎑을 기준으로 한 주파수 대역폭 -40㎑∼40㎑이다. 탐지 임계값은 평균 스펙트럼의 전력값 비교하는 전력값이다. 여기서는 탐지 임계값이 -30㏈이다.
참고로, 도 5에서는 탐지 대역폭에 해당하는 평균 스펙트럼에서 탐지 임계값보다 큰 전력값이 존재하므로, 신호 탐지기(136)는 통신신호가 존재하는 것으로 판단한다.
한편, 신호 탐지기(136)는 통신신호 존재를 확인할 때(S202), I/Q 데이터 버퍼(134)로 동작 제어명령을 전송한다. 여기서, 동작 제어명령은 신호존재판단시간에 해당하는 I/Q 데이터를 저장하도록 제어하는 명령이다.
다음으로, 신호 탐지기(136)는 통신신호 존재를 확인하면(S202), RF 신호를 기저대역으로 변환하는 과정에서 발생된 오차로 인한 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정한다(S203). 이때, 신호 탐지기(136)는 추정된 주파수 오프셋을 주파수 오프셋 제거기(137)로 전달한다.
구체적으로, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼의 탐지 대역폭 내에서 탐지 임계값과 교차하는 신호의 주파수 폭을 신호 대역폭으로 추정한다. 이후, 신호 탐지기(136)는 추정된 신호 대역폭의 중심 주파수를 주파수 오프셋으로 추정한다. 도 5를 참조하면, 평균 스펙트럼에서 추정된 신호 대역폭의 중심 주파수인 20㎑가 주파수 오프셋으로 추정된다.
다음으로, 신호 탐지기(136)는 사용자에 의해 설정된 신호수집시간까지 진행시간을 카운팅한다(S204). 이때, 신호 탐지기(136)는 진행시간의 카운팅을 시작하면(S204), I/Q 데이터 버퍼(134)로 동작 제어명령을 전송한다. 여기서, 동작 제어명령은 I/Q 데이터를 출력하도록 제어하는 명령이다.
다음으로, 신호 탐지기(136)는 카운팅된 시간이 신호수집시간에 도달하면 신호종료 확인 과정을 수행한다(S205). 이때, 신호 탐지기(136)는 신호종료 확인 과정을 시작하면(S205), I/Q 데이터 버퍼(134)로 동작 제어명령을 전송한다. 여기서, 동작 제어명령은 신호종료판단시간 동안에 해당하는 I/Q 데이터를 저장하도록 제어하는 명령이다.
구체적으로, 신호 탐지기(136)는 사용자에 의해 설정된 신호종료판단시간 동안 수집된 순시 스펙트럼으로부터 평균 스펙트럼을 생성한다. 이후, 신호 탐지기(136)는 탐지 대역폭 내에서 평균 스펙트럼의 전력값을 탐지 임계값과 비교하여 수집된 신호의 종료여부를 판단한다.
즉, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼의 전력값이 탐지 임계값보다 작으면, 신호종료로 판단하여 다음 단계로 탐색완료를 확인한다(S206). 반면에, 신호 탐지기(136)는 평균 스펙트럼의 전력값이 탐지 임계값보다 크면, 신호가 지속된다고 판단하여 진행시간의 카운팅 과정을 수행한다(S204).
다음으로, 신호 탐지기(136)는 탐지완료 확인 과정을 통해 신호탐지 모드에 따라 모든 주파수에 대하여 신호탐지를 수행하였는지를 확인한다(S206).
이때, 신호 탐지기(136)는 선택된 신호탐지 모드에 해당되는 모든 주파수를 탐지하면 신호탐지를 반복 수행할지를 판단한다(S207). 그렇지 않으면, 신호 탐지기(136)는 다음 주파수 이동 과정을 실시한다(S208).
다음으로, 신호 탐지기(136)는 탐지반복 확인 과정을 통해 설정된 신호탐지 모드에 따라 신호탐지 과정을 새로 반복할지를 판단한다(S207).
신호 탐지기(136)는 사용자에 의해 설정된 탐지 반복횟수 만큼 신호탐지가 반복되었으면 신호 탐지를 종료한다. 그렇지 않으면, 신호 탐지기(136)는 기 설정된 신호탐지 모드에 따라 신호탐지를 새로 시작한다(S201).
다음으로, 신호 탐지기(136)는 다음 주파수 이동 과정을 통해 신호탐지 모드에 따라 신호탐지를 수행할 다음 주파수를 설정한다(S208).
구체적으로, 신호 탐지기(136)는 신호탐지 모드가 탐색모드로 선택된 경우에, 다음의 신호탐지 주파수로 현재 주파수에서 탐색 주파수 간격 만큼 이동한 주파수 값을 설정한다. 또한, 신호 탐지기(136)는 신호탐지 모드가 목록모드로 선택된 경우에, 주파수 리스트 중에서 다음의 주파수 값을 선택한다.
이때, 신호 탐지기(136)는 신호탐지를 수행할 다음 주파수가 선택되면, 해당 주파수 정보를 고주파 수신기(131)로 전달한다(S202).
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
100 : 통신정보 생성 장치 110 : 안테나
120 : 고주파 신호 분배부 130 : 통신정보 생성부
131 : 고주파 수신기 132 : ADC
133 : 기저대역 변환기 134 : I/Q 데이터 버퍼
135 : 스펙트럼 생성기 136 : 신호 탐지기
137 : 주파수 오프셋 제거기 138 : 복조기
140 : 사용자 인터페이스부

Claims (14)

  1. 안테나로부터 수신된 통신신호에 대해 RF 신호를 생성하여 분배하기 위한 고주파 신호 분배부;
    상기 고주파 신호 분배부에 의해 각각 분배된 RF 신호에 포함된 통신신호에 대해 순시 스펙트럼 및 복조 데이터가 포함된 통신정보를 생성하기 위한 다수의 통신정보 생성부; 및
    상기 다수의 통신정보 생성부의 제어명령을 생성하여 전달하고, 상기 통신정보를 사용자가 확인 가능한 상태로 변환하여 제공하기 위한 사용자 인터페이스부;
    를 포함하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 신호 분배부는,
    상기 안테나로부터 수신된 통신신호에 대해 대역통과 필터링 및 증폭을 통해 상기 RF 신호를 생성하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 통신정보 생성부 각각은,
    상기 RF 신호의 디지털 데이터에 대한 기저대역 변환을 통해 I(Inphase) 채널과 Q(Quadrature) 채널로 구성된 I/Q 데이터를 생성하기 위한 기저대역 변환기;
    상기 I/Q 데이터에 대한 상기 순시 스펙트럼을 생성하여 출력하기 위한 스펙트럼 생성기; 및
    상기 순시 스펙트럼으로부터 평균 스펙트럼을 생성하여 기 설정된 탐지시간에 따라 통신신호가 존재 또는 종료하는지를 판단하는 신호탐지 기능을 수행하기 위한 신호 탐지기;
    를 포함하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 탐지기는,
    상기 RF 신호를 기저대역 변환 과정에서 발생된 오차로 인한 상기 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정하고,
    상기 다수의 통신정보 생성부 각각은,
    상기 추정된 주파수 오프셋을 이용하여 상기 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 제거하기 위한 주파수 오프셋 제거기; 및
    상기 주파수 오프셋이 제거된 I/Q 데이터에 대한 복조를 통해 상기 복조 데이터를 생성하여 출력하기 위한 복조기;
    를 포함하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 탐지기는,
    상기 평균 스펙트럼의 탐지 대역폭 내에서 탐지 임계값과 교차하는 신호의 주파수 폭을 신호 대역폭으로 추정한 후, 추정된 신호 대역폭의 중심 주파수를 주파수 오프셋으로 추정하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 통신정보 생성부 각각은,
    상기 고주파 신호 분배부로부터 분배된 상기 RF 신호를 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환하기 위한 고주파 수신기; 및
    상기 고주파 수신기로부터 입력되는 상기 IF 신호에 대한 샘플링 및 양자화를 통해 상기 디지털 데이터를 생성하기 위한 ADC(Analog-Digital Converter);
    를 포함하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 신호 탐지기는,
    신호탐지 대상 주파수로 선택된 주파수 정보를 상기 고주파 수신기로 전달하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호 탐지기는,
    상기 신호탐지 대상 주파수를 기 설정된 신호탐지 모드에 따라 설정하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 탐지시간은, 신호존재판단시간, 신호종료판단시간, 신호수집시간을 포함하고,,
    상기 신호 탐지기는,
    상기 신호존재판단시간 또는 상기 신호종료판단시간 동안에 상기 I/Q 데이터를 I/Q 데이터 버퍼에 저장하도록 동작 제어명령을 전송하고,
    상기 신호수집시간의 카운팅 과정을 수행할 때, 상기 I/Q 데이터를 상기 I/Q 데이터 버퍼로부터 출력하도록 동작 제에명령을 전송하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 신호 탐지기는,
    상기 평균 스펙트럼 중에서 탐지 대역폭에 포함되는 전력값을 탐지 임계값과 비교하여 통신신호에 대한 존재 또는 종료를 판단하는 다채널 통신신호 탐지를 통한 통신정보 생성 장치.
  11. 신호탐지 대상 주파수를 선택하는 단계;
    외부로부터 전달된 순시 스펙트럼을 신호존재판단시간 동안 수집하는 단계;
    상기 신호존재판단시간 동안 수집된 순시 스펙트럼의 전력값에 대해 평균을 취하여 제1 평균 스펙트럼을 생성하는 단계;
    상기 제1 평균 스펙트럼 중에서 통신정보를 생성할 통신신호가 존재하는지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라, RF 신호를 기저대역으로 변환하는 과정에서 발생된 오차로 인한 I/Q 데이터에 존재하는 주파수 오프셋을 추정하는 단계;
    를 포함하는 통신신호 탐지 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 주파수 오프셋을 추정하는 단계 이후에,
    신호수집시간까지 진행시간을 카운팅하는 단계;
    상기 카운팅된 시간이 상기 신호수집시간에 도달하면, 외부로부터 전달된 순시 스펙트럼을 신호종료판단시간 동안 수집하는 단계;
    상기 신호종료판단시간 동안 수집된 순시 스펙트럼의 전력값에 대해 평균을 취하여 제2 평균 스펙트럼을 생성하는 단계; 및
    상기 제2 평균 스펙트럼 중에서 통신신호가 종료하는지를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 통신신호 탐지 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 판단 단계 이후에, 신호탐지 모드에 따라 모든 주파수에 대하여 신호탐지를 완료하였는지를 확인하는 단계; 및
    상기 확인 결과에 따라 신호탐지 모드에 따라 신호탐지를 수행할 다음 주파수를 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 통신신호 탐지 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 확인 결과에 따라 탐지 반복횟수 만큼 신호탐지가 반복되었는지를 판단하여 신호탐지 과정을 반복 또는 종료하는 단계;
    를 더 포함하는 통신신호 탐지 방법.
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