KR20010028073A - noise signal generator by use of sequence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 신호발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 잡음 신호원을 디지털 신호로 구현하기 위한 시퀀스를 이용한 광대역 잡음신호 발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a signal generator, and more particularly to a wideband noise signal generator using a sequence for implementing a noise signal source into a digital signal.
수중 음향장치로써 마스킹 신호 발생장치는 배가 수중에서 내는 잡음신호를 발생시켜 배가 없음에도 있는 것처럼 하여 배찾는 장비를 테스트 하는데 사용된다. 또한, 마스킹 신호 발생장치는 마스킹 신호를 발생함으로써 통신하는 정보를 통신하는 대상자 이외의 제 3자가 알지 못하도록 보안하는 기능을 한다.As a hydroacoustic device, masking signal generators are used to test boating equipment by generating noise signals emitted by the boat as if it were in the absence of a boat. In addition, the masking signal generator generates a masking signal so as to secure a third party other than the person communicating with the communicating information.
종래의 마스킹신호 발생장치는 아날로그 잡음 발생기를 이용하여 구성된 장치가 널리 사용되었다. 상기 마스킹신호 발생장치는 아날로그 잡음 발생기로 잡음 신호원을 구성하고, 이에 의해 발생된 신호 중 센서가 구동 가능한 주파수 대역을 대역 통과 필터를 통해 추출한 후 원하는 신호레벨로 신호를 증폭하여 센서를 구동함으로써 마스킹 신호를 발생시킨다.As a conventional masking signal generator, a device constructed using an analog noise generator has been widely used. The masking signal generator comprises a noise signal source using an analog noise generator, extracts a frequency band in which the sensor can be driven from the generated signal through a band pass filter, and then amplifies the signal to a desired signal level to drive the sensor. Generate a signal.
이하 첨부한 도면을 참조하여 종래 마스킹신호 발생장치에 대해 설명한다.Hereinafter, a conventional masking signal generator will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 1을 참조하여 종래 아날로그 마스킹신호 발생장치에 대해 상세하게 설명한다.First, a conventional analog masking signal generator will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 아날로그 마스킹신호 발생장치는 잡음 신호를 발생하는 아날로그 잡음 발생기(1)와, 상기 아날로그 잡음 발생기(1)에 의해 발생된 신호중 일정 대역의 주파수를 추출하는 대역통과필터(이하 'BPF': 3)와, 상기 BPF(3)를 통해 추출된 신호를 증폭하는 파워 앰프(Power Amplifier : 5)와, 상기 파워 앰프(5)에 의해 증폭된 신호에 의해 구동되어 마스킹 신호를 발생하는 음향 센서(7)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the conventional analog masking signal generator includes an analog noise generator 1 for generating a noise signal and a band pass filter for extracting a frequency of a predetermined band from the signals generated by the analog noise generator 1. Hereinafter, 'BPF': 3), a power amplifier 5 for amplifying the signal extracted through the BPF 3, and a signal amplified by the power amplifier 5 to drive a masking signal. It is comprised including the acoustic sensor 7 which generate | occur | produces.
상기와 같이 구성되는 종래 아날로그 마스킹신호 발생장치는 아날로그 잡음 발생기(1)에 의해 신호가 발생된다. 상기 아날로그 잡음 발생기(1)에 의해 발생된 신호는 BPF(3)에 의해 일정 주파수대역의 신호가 선택된다. 이때, 상기 BPF(3)는 아날로그 잡음 발생기(1)에 의해 생성된 신호레벨 중 음향센서(7)가 구동가능한 주파수 대역을 선택한다. 이렇게 상기 BPF(3)에 의해 추출된 신호는 파워 앰프(5)에 의해 일정 신호레벨로 증폭되는데 이때, 상기 신호레벨은 음향센서(7)를 구동할 수 있는 크기이다. 이렇게 하여 증폭된 신호는 음향센서(7)에 입력되고, 이에 의해 상기 음향센서(7)는 마스킹 신호를 발생한다.In the conventional analog masking signal generator configured as described above, a signal is generated by the analog noise generator 1. As for the signal generated by the analog noise generator 1, a signal of a predetermined frequency band is selected by the BPF 3. At this time, the BPF 3 selects a frequency band in which the acoustic sensor 7 can be driven among the signal levels generated by the analog noise generator 1. The signal extracted by the BPF 3 is amplified to a predetermined signal level by the power amplifier 5, where the signal level is large enough to drive the acoustic sensor 7. The amplified signal is thus input to the acoustic sensor 7, whereby the acoustic sensor 7 generates a masking signal.
상술한 바와 같이 종래 아날로그 마스킹신호 발생장치는 신호 발생원인이 아날로그 잡음 발생기로 구성된다. 아날로그 잡음 발생기는 온도 및 주위 환경에 매우 민감하게 반응하므로, 상기 마스킹신호 발생장치는 시스템적으로 매우 불안정하다. 그리고, 이에 따라 신호 특성이 변형됨으로 시스템 성능이 저하되는 문제가 있었다.As described above, in the conventional analog masking signal generator, the signal generation cause is composed of an analog noise generator. Since the analog noise generator is very sensitive to temperature and the surrounding environment, the masking signal generator is very unstable systemically. As a result, there is a problem in that system performance is deteriorated due to deformation of signal characteristics.
또한, 상기 아날로그 잡음 발생기는 하드웨어적으로 고정되어 있으므로, 신호 레벨이나 센서의 주파수 특성을 변화시켜야 할 경우 변화되는 사항에 따라 하드웨어를 수정해야 하는 불편함이 있다.In addition, since the analog noise generator is fixed in hardware, it is inconvenient to modify the hardware according to the change when the signal level or the frequency characteristic of the sensor needs to be changed.
따라서, 본 발명의 목적은 시퀀스를 이용하여 간단한 로직 혹은 알고리즘으로 신호발생기를 대체하는 시퀀스를 이용한 광대역 잡음신호 발생기를 제공함에 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a wideband noise signal generator using a sequence that replaces the signal generator with simple logic or algorithm using the sequence.
도 1은 종래 아날로그 마스킹신호 발생기에 대한 구성도,1 is a block diagram of a conventional analog masking signal generator,
도 2는 시퀀스 발생기의 설명도,2 is an explanatory diagram of a sequence generator;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 시퀀스를 이용한 광대역 잡음신호 발생기에 대한 구성도.3 is a block diagram of a broadband noise signal generator using a sequence according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1 : 아날로그 잡음 발생기 3 : BPF1: analog noise generator 3: BPF
5 : 파워 앰프 7 : 음향센서5: power amplifier 7: sound sensor
11,13 : 시퀀스 발생기 15 : 연산부11,13: sequence generator 15: calculator
17 : 디지털 필터 19 : 디지털/아날로그 변환기17: digital filter 19: digital to analog converter
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시퀀스를 이용한 광대역 재밍신호 발생기는 클럭신호에 따라 주기신호를 발생하는 두개의 서로 다른 시퀀스 발생기와, 상기 시퀀스 발생기에 의해 발생된 신호를 모듈로 연산하는 연산부와, 상기 모듈로 연산을 통해 발생된 신호로부터 일정대역의 신호를 추출하는 디지털 필터와, 상기 필터링된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기를 포함하여 구성된다.The wideband jamming signal generator using the sequence according to the present invention for achieving the above object comprises two different sequence generators for generating a periodic signal according to the clock signal, and a calculation unit for calculating the signals generated by the sequence generator as a module; And a digital filter for extracting a signal of a predetermined band from the signal generated through the modulo operation, and a digital / analog converter for converting the filtered signal into an analog signal.
여기서, 상기 두개의 서로 다른 시퀀스 발생기에 의해 발생된 신호는 모듈로연산을 하여 이렇게 연산된 값은 랜덤신호로 사용된다. 랜덤신호는 약 6만개 정도의 주기신호를 가지는데 이렇게 서로 다른 시퀀스에 의해 발생된 신호를 모듈로연산을 함으로써 이와 비슷한 양의 신호를 발생할 수 있다. 즉, 시퀀스 발생기를 이용한 잡음발생기는 랜덤함수와 유사한 결과를 얻을 수 있게 된다.Here, the signals generated by the two different sequence generators are modulo operated so that the calculated values are used as random signals. The random signal has about 60,000 periodic signals. Similarly, a random amount of signals can be generated by modulo operation of signals generated by different sequences. That is, the noise generator using the sequence generator can obtain a result similar to the random function.
이때, 상기 디지털/아날로그 변환기는 상기 시퀀스 발생기에 입력되는 클럭신호와 동일한 샘플링주파수로 디지털데이터를 아날로그 신호로 변환한다.At this time, the digital-to-analog converter converts the digital data into an analog signal at the same sampling frequency as the clock signal input to the sequence generator.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 일반적인 시퀀스 발생기에 대한 설명도이다.2 is an explanatory diagram of a general sequence generator.
도시된 시퀀스 발생기에서 시퀀스의 길이는 25-1=31 비트를 갖고, 이것은 5개의 쉬프트 레지스터로 구현이 가능하다. 즉, 상기 시퀀스 발생기는 데이터가 하나씩 시프트하면서 모듈로 연산이 수행되고, 이렇게 하여 연산된 결과가 출력된다. 따라서, 상기 시퀀스 발생기는 25-1=31 주기신호를 발생한다.In the sequence generator shown, the length of the sequence has 2 5 -1 = 31 bits, which can be implemented with five shift registers. That is, the sequence generator performs a modulo operation while shifting data one by one, and outputs the result of the operation. Thus, the sequence generator generates 2 5 -1 = 31 periodic signals.
이와 같이 일반적으로 시퀀스는 레지스터의 갯수가 n이면, 2n-1의 주기를 작고, 한 주기 내에서는 임의의 성질을 갖는다. 그리고, 서로 다른 시퀀스를 모듈로연산을 통해서 얻어진 시퀀스의 주기는 각 시퀀스의 주기들의 곱으로 나타내진다.In this way, a sequence generally has a property of 2 n -1 if the number of registers is n, and has an arbitrary property within one period. In addition, periods of a sequence obtained through modulo operation of different sequences are represented as a product of periods of each sequence.
그러면 본 발명인 시퀀스를 이용한 잡음발생기에 대해 설명하기로 한다.Next, the noise generator using the sequence of the present invention will be described.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시퀀스를 이용한 잡음발생기의 설명도이다.2 is an explanatory diagram of a noise generator using a sequence according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명은 클럭신호를 입력하여 24-1의 주기를 갖는 신호를 발생하는 [4,1] 시퀀스 발생기(11)와, 211-1의 주기를 갖는 신호를 발생하는 [11,1] 시퀀스 발생기(13)와, 상기 두 시퀀스 발생기(11,13)에 의해 발생된 신호를 모듈로 연산하는 연산부(15)와, 상기 연산된 데이터를 필터링하는 디지털 필터(17)와, 상기 클럭신호에 따라 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환기(19)를 포함하여 구성된다.As shown, the present invention provides a sequence generator 11 for inputting a clock signal to generate a signal having a period of 2 4 -1, and a signal having a period of 2 11 -1 to generate a signal [11]. 1] a sequence generator 13, an operation unit 15 for modulating the signals generated by the two sequence generators 11 and 13, a digital filter 17 for filtering the calculated data, and And a digital-to-analog converter 19 for converting data into an analog signal in accordance with the clock signal.
여기서 상기 클럭률은 디지털/아날로그 변환기(19)의 샘플링 주파수와 동일한 주파수를 가진다.The clock rate here has the same frequency as the sampling frequency of the digital-to-analog converter 19.
다음 상기 구성의 동작을 살펴보기로 한다.Next, the operation of the configuration will be described.
본 실시예는 [4,1] 시퀀스 발생기와, [11,1] 시퀀스 발생기로 구성된다. 상기 [4,1] 시퀀스 발생기(11)의 레지스터 갯수는 4이며, (24-1)의 주기신호를 발생한다. 그리고, 상기 [11,1] 시퀀스 발생기(13)의 레지스터 갯수는 11개 이며, (211-1)의 주기신호를 발생한다. 이렇게 하여 상기 두개의 시퀀스 발생기(11,13)에 의해 발생된 신호는 다음 연산부(15)에서 모듈로 연산된다.This embodiment consists of a [4,1] sequence generator and a [11,1] sequence generator. The number of registers of the [4,1] sequence generator 11 is 4, and generates a periodic signal of (2 4 -1). The number of registers of the [11,1] sequence generator 13 is 11 and generates a periodic signal of (2 11 -1). In this way, the signals generated by the two sequence generators 11 and 13 are modulated by the next calculation unit 15.
서로 다른 시퀀스를 모듈로연산을 통해서 얻어진 시퀀스의 주기는 각 시퀀스의 주기들의 곱으로 나타내진다. 따라서, 시퀀스 발생기에 의해 발생된 신호는 상당히 긴 주기를 갖게 되므로, 이에 의해 랜덤(random)함수와 유사한 결과를 갖는다.The periods of a sequence obtained through modulo operation of different sequences are represented by the product of periods of each sequence. Thus, the signal generated by the sequence generator has a fairly long period of time, thereby resulting in a similar result to the random function.
상기 모듈러 연산을 통해서 얻어지는 시퀀스의 주기는 각 시퀀스 주기들의 곱으로 나타내지므로 상당히 긴 주기를 갖게 된다. 그러므로, 시퀀스를 이용한 잡음발생기는 랜덤함수와 유사한 결과를 갖는다. 보통 랜덤신호는 약 6만개 정도의 주기함수를 가지는데 본 발명에서 모듈로 연산을 통해 발생되는 신호는 (24-1)×(211-1)=30705 주기 신호이다.Since the period of the sequence obtained through the modular operation is represented by the product of each sequence period, it has a fairly long period. Therefore, a noise generator using a sequence has a similar result to a random function. In general, the random signal has a periodic function of about 60,000. In the present invention, a signal generated through modulo operation is (2 4 -1) × (2 11 -1) = 30705.
이와 같이 상기 모듈로 연산을 신호의 갯수는 상당히 긴 주기를 가지므로, 랜덤함수와 유사한 결과를 갖는다. 그러므로, 이 신호를 랜덤신호 대신하여 사용할 수 있다.As such, the number of signals in the modulo operation has a considerably long period, and thus the result is similar to a random function. Therefore, this signal can be used in place of a random signal.
여기서, 15-시퀀스와 2047-시퀀스의 모듈로 연산한 신호는 NRZ 신호이지만, 재밍 시스템에 적합한 주파수 응답을 갖도록 디지털 필터(17)를 구성한다. 즉, 출력신호는 재밍 시스템에서 출력하고자하는 주파수 대역에 적합하도록 대역을 제한해야 하는데 이것은 디지털 필터(17)를 구현함으로써 이루어진다.Here, the 15- and 2047-sequentially modulated signals are NRZ signals, but the digital filter 17 is configured to have a frequency response suitable for the jamming system. That is, the output signal should limit the band to be suitable for the frequency band to be output from the jamming system, which is achieved by implementing the digital filter 17.
상기 디지털 필터(17)를 통해 일정한 주파수 응답을 가진 신호는 다음으로 디지털/아날로그 변화기(19)에 입력된다. 그러면, 상기 디지털/아날로그 변환기(19)에서는 상기 신호를 아날로그 신호로 변환시키는데 이때, 상기 디지털/아날로그 변환기(19)의 샘플링주파수는 상기 시퀀스 발생기(11,13)에 입력된 클럭 주파수와 동일하다.The signal having a constant frequency response is then input to the digital / analog transducer 19 through the digital filter 17. Then, the digital-to-analog converter 19 converts the signal into an analog signal, wherein the sampling frequency of the digital-to-analog converter 19 is the same as the clock frequency input to the sequence generators 11 and 13.
이렇게 하여 최종적으로 아날로그로 변환된 신호는 잡음 신호원으로 사용된다.In this way, the finally converted signal is used as a noise signal source.
상기한 바와 같이 본 발명은 시퀀스 발생기를 사용하여 잡음 신호원을 구성함으로써 온도나 주위 환경에 영향을 받지 않는 신호를 발생하게 된다. 또한, 디지털 신호를 이용하여 잡음 신호원을 구성하므로 신호특성의 변화가 적게 되고, 이에 의해 안정된 시스템을 구현할 수 있다.As described above, the present invention generates a signal that is not affected by temperature or the surrounding environment by configuring a noise signal source using a sequence generator. In addition, since the noise signal source is configured using the digital signal, the change in the signal characteristic is reduced, whereby a stable system can be realized.
본 발명에 따른 시퀀스를 이용한 광대역 재밍신호 발생기는 하드웨어 측면에서 FPGA로 간단하게 구현할 수 있다. 그리고, DSP를 이용하는 경우, 소프트웨어적으로도 간단하게 구현할 수 있으므로, 기존 아날로그 잡음 발생기의 단점을 보안할 수 있다. 또한, 상기와 같이 구성함으로써 하드웨어적인 측면에서 많은 유연성을 갖게 된다.The broadband jamming signal generator using the sequence according to the present invention can be simply implemented in an FPGA in terms of hardware. In addition, the DSP can be easily implemented in software, thereby securing the disadvantage of the existing analog noise generator. In addition, the configuration as described above has a lot of flexibility in terms of hardware.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 시퀀스를 이용한 광대역 잡음신호 발생기는 온도 및 주위 환경에 관계없이 일정한 대역의 잡음 신호를 발생할 수 있다. 또한, 디지털 신호를 이용하여 잡음 신호원을 구성하므로 신호특성의 변화가 적으므로, 안정된 시스템을 구현할 수 있는 이점이 있다.The broadband noise signal generator using the sequence according to the present invention configured as described above may generate a noise signal of a constant band regardless of temperature and surrounding environment. In addition, since the noise signal source is configured using a digital signal, there is little change in signal characteristics, and thus there is an advantage in that a stable system can be realized.
그리고, 본 발명은 FPGA나 DSP의 알고리즘을 이용하여 구현할 수 있으므로, 하드웨어적으로 많은 유연성을 가지는 이점이 있다.In addition, since the present invention can be implemented using an algorithm of an FPGA or a DSP, there is an advantage of having a lot of flexibility in hardware.
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