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[국내논문] 다상 DFT 필터뱅크를 이용한 도약신호 검출에 관한 연구
A Study on Frequency Hopping Signal Detection Using a Polyphase DFT Filterbank 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17 no.4, 2013년, pp.789 - 796  

권정아 (한밭대학교 전파공학과) ,  이치호 (국방과학연구소) ,  정의림 (한밭대학교 전파공학과)

초록
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시간에 따라 중심주파수를 바꾸는 도약신호를 도약주기, 도약 주파수 등에 대한 정보 없이 검출하는 것은 대단히 어렵다고 알려져 있다. 본 논문에서는 도약 신호가 존재하는 광대역 샘플링 신호로부터 도약신호의 중심주파수, 도약 주기 등의 정보를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 도약 신호를 검출하기 위한 일반적인 방법으로는 다수의 협대역 필터가 필요하지만 이러한 구현은 비효율적이므로 본 논문에서는 다상 DFT 필터뱅크를 도입하였다. 또한 다상 DFT 필터뱅크의 출력으로부터 도약신호를 검출하는 알고리즘을 제안하였다. 제안하는 검출 알고리즘은 메모리 사이즈나 구현 복잡도를 줄이기 위해 이진 이미지 신호처리에 기반하여 개발되었다. 제안하는 알고리즘의 성능은 모의실험과 FPGA (field programmable gate array) 구현을 통하여 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is known that the detection of hopping signals without any information about hopping duration and hopping frequency is rather difficult. This paper considers the blind detection of hopping signal's information such as hopping duration and hopping frequency from the sampled wideband signals. In or...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 주파수 도약신호 검출을 위해 다상 DFT(discrete Fourier transform) 필터뱅크를 적용하여 광대역 신호를 여러 개의 겹치지 않는 협대역 신호로 효율적으로 분리한다. 본 논문에서는 이러한 다상 DFT 필터뱅크의 출력신호를 이용하여 도약 주기 및 도약 주파수 등의 정보를 추출하는 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 다상 DFT 필터의 출력을 일정시간 구간 동안 메모리에 저장하여 도약정보를 추출하는 방법으로 구현된다.
  • 본 논문에서 다루는 도약신호 추출은 도약 신호의 탐지 등이 목적이고 실시간 통신이 목적이 아니기 때문에 시간 지연은 큰 문제가 되지 않는다. 하지만 메모리 크기는 구현 시 큰 문제가 될 수 있는데, 본 논문에서는 도약 정보 추출에 필요한 메모리 크기와 계산 복잡도를 줄이기 위하여 다상 DFT 필터 뱅크 출력 신호를 이진 이미지로 변환하여 이미지 신호처리에 기반하여 추출 알고리즘을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 컴퓨터 모의실험과 FPGA (field programmable gate array) 구현을 통하여 검증한다.
  • 본 논문에서는 검출시간이 길게 걸리고 시간 해상도가 떨어지는 자기 상관함수 방식이나 주기정상성 특성 검출은 사용하지 않고, 비교적 간단하지만 검출시간이 짧고 시간 해상도가 높은 라디오미터를 이용하여 신호를 검출하는 방식을 이용하되 다상 DFT 필터뱅크를 적용하여 라디오미터의 성능을 개선하고자 한다.
  • 본 논문에서는 임의의 도약신호를 다상 DFT 필터뱅크를 적용한 검출기에서 정확하게 검출하는 것을 보이고자 한다. 그래서 검출할 가상의 도약신호를 생성하였다.
  • 연구 본 논문에서는 주파수 도약신호를 검출하기 위한 방법으로 다상 DFT 필터뱅크의 적합성을 구현을 통해 확인하였다. 실제로 주파수 도약신호 검출기에 응용하기 위해 가상의 도약신호를 생성하여 다상 DFT 필터뱅크를 적용해 보았으며, 도약신호를 검출하는 알고리즘을 제안하고 그 성능을 확인하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
주파수 도약시스템은 군사적인 측면에서 어떤 장점이 있는가? 주파수 도약시스템은 넓은 주파수 대역에서 한 순간에는 협대역을 사용하지만 시간에 따라 중심주파수를 바꿔가며 사용자간 간섭을 최소화 하며 통신하는 방식이다. 군사적인 측면에서 주파수 도약시스템은 외부의 고의적인 재밍 환경 하에서 우수한 항재밍 성능(Anti-Jamming Capability)을 제공함과 동시에 광대역 무선 채널 환경에서 주파수 다이버시티를 이용하여 효율적이고 높은 신뢰성으로 통신을 할 수 있다는 장점이 있다. 이뿐만 아니라, 보안(Security) 및 저피탐율(Low Probability of Intercept) 측면에서 타 통신방식에 비해 장점이 있기 때문에 특히 군용 통신을 위한 중요한 통신 방식으로 각광을 받아왔다.
주파수 도약시스템은 무엇인가? 주파수 도약시스템은 넓은 주파수 대역에서 한 순간에는 협대역을 사용하지만 시간에 따라 중심주파수를 바꿔가며 사용자간 간섭을 최소화 하며 통신하는 방식이다. 군사적인 측면에서 주파수 도약시스템은 외부의 고의적인 재밍 환경 하에서 우수한 항재밍 성능(Anti-Jamming Capability)을 제공함과 동시에 광대역 무선 채널 환경에서 주파수 다이버시티를 이용하여 효율적이고 높은 신뢰성으로 통신을 할 수 있다는 장점이 있다.
신호를 탐지하는 입장에서 주파수 도약신호를 아무런 정보 없이 탐지하는 것이 어려운 이유는 무엇인가? 그러나 신호를 탐지하는 입장에서 주파수 도약신호를 아무런 정보 없이 탐지하는 것은 매우 어렵다. 그 이유는 주파수 도약시스템을 사용한 통신 방식은 그 시스템 특성상, 정보를 전송하기 위해서 하나의 고정된 반송파를 사용하는 대신에 광대역에서 다양한 주파수로 도약하는 통신방식을 이용하기 때문에 정확한 시간 및 주파수 동기 없이 데이터 검출이 불가능하기 때문이다 [1].
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참고문헌 (6)

  1. 주증민" 다중 신호 환경에서 히스토그램 분석을 통한 주파수도약신호 추출 기법," KISTI, pp1-2, 2006. 

  2. A. Sonnenschein, "Radiometric detection of spreadspectrum signals in noise of uncertain power", IEEE Trans. Communications, vol. 28, no.3, pp. 654-660, 1992. 

  3. A. Polydoros, "LPI Detection of Frequency-Hopping Signals Using Autocorrelation Techniques", IEEE Trans. Communications, vol. 3, no.5, pp. 714-726, 1985. 

  4. S. Enserink, A cyclostationary feature detector, Twenty- Eighth Asilomar Conference, vol. 2, pp. 806-810, 1994. 

  5. Alfred Mertins, "Signal Analysis: Wavelets, Filter Banks, Time-Frequency Transforms and Applications", John Wiley & Sons, Inc, 1999. 

  6. Crochiere, Multirate Digital Signal Processing, Prentice Hall, 1983. 

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