KR20210073130A

KR20210073130A - 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치

Info

Publication number: KR20210073130A
Application number: KR1020190163631A
Authority: KR
Inventors: 윤상준; 김병균; 조종철
Original assignee: 덕산넵코어스 주식회사
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-18
Also published as: KR102345821B1

Abstract

본 발명은 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치에 관한 것으로, 실시예들 중에서, 특정 주파수 영역대의 전자파를 차폐하는 무반향 챔버(Chamber), 무반향 챔버의 내부에 천구 좌표계를 형성하는 복수의 내부 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나들을 배치하여 내부 GNSS 신호들을 생성하는 내부 GNSS 안테나부, 무반향 챔버(Chamber)의 외부에 설치되고 복수의 위성들로부터 외부 GNSS 신호들을 수신하여 복수의 내부 GNSS 안테나들에 맵핑(Mapping)하는 외부 GNSS 송수신부 및 복수의 내부 GNSS 신호들을 해당 내부 GNSS 안테나들로부터 수신하여 GNSS 테스팅을 수행하는 항재밍 수신기를 포함한다.

Description

라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치{BEAMFORMING TEST DEVICE BASED ON LIVE SIGNAL}

본 발명은 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 외부 GNSS(Global Navigation Satellite System) 송수신부에서 입력 받은 GNSS신호를 내부 GNSS 안테나부에 전송하여 실내에서 빔포밍 시험을 수행하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치에 관한 것이다.

군사용 목적으로 개발된 GNSS(Global Navigation Satellite System)는 유인/무인 항공기, 드론(Drone) 및 자동차 등 민간 분야에도 다양하게 사용되고 있다. 지구로부터 약 20,000km 상공에서 송출된 GNSS 신호는 그 신호 전력이 매우 낮아서 전파 간섭에 취약할뿐더러 건물이나 다른 장애물에 가리거나 또는 다른 경로의 신호와 결합하게 되면 그 수신기는 이상 동작을 보이거나 항법을 제대로 하기 힘들 수도 있다.

실내의 경우 GNSS의 활용이 거의 불가능했다. 위성으로부터 신호를 수신하기 때문에 신호세기가 매우 낮고 실내에서는 특히 유리창이나 벽, 구조물에 의해 신호가 단절된다.

빔포밍(Beamforming)은 배열안테나를 사용하여 각 소자 신호의 크기와 위상을 조절하여 위성 방향으로 빔(Beam)을 만드는 기술이다. 이 기술은 주로 레이더에 사용되어 왔다. 배열안테나를 사용하게 되면 위성방향으로 빔을 형성하기 때문에 안테나 개수 만큼의 이득을 갖게 되며 이는 곧 신호대 잡음비, 항재밍(Anti-Jamming) 성능, 신호 감도 향상 등 다양한 장점을 갖게 된다. 그러나 안테나 개수 증가로 인해 RF(Radio Frequency) 부품수의 증가, 소요 연산량 증대 등의 하드웨어적인 복잡도와 비용이 증가하는 단점이 있다.

등록특허 제 10-0421802(2000.04.24)호

본 발명의 일 실시예는 GNSS 신호를 이용하여 실내 시험 환경을 조성할 수 있는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 외부 GNSS 송수신부가 기만시험이 가능하도록 외부 GNSS 신호들을 수신하고 일정한 시간을 두고 재송출하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 무반향 챔버의 외부에 외부 GNSS 송수신부는 외부 GNSS 신호를 기만 시험이 가능하도록 임의로 각각 분류하고 위상을 변경할 수 있는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예는 재머(Jammer)를 포함하여 외부와 유사한 환경을 내부에 조성하고 실시간 GNSS 신호를 이용한 실내 시험 환경을 조성할 수 있는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 항재밍 시험 장치를 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 특정 주파수 영역대의 전자파를 차폐하는 무반향 챔버, 상기 무반향 챔버의 내부에 천구 좌표계를 형성하는 복수의 내부 GNSS (Global Navigation Satellite System) 안테나들을 배치하여 내부 GNSS 신호들을 생성하는 내부 GNSS 안테나부, 상기 무반향 챔버(Chamber)의 외부에 설치되고 복수의 위성들로부터 외부 GNSS 신호들을 수신하여 상기 복수의 내부 GNSS 안테나들에 맵핑(Mapping)하는 외부 GNSS 송수신부 및 상기 복수의 내부 GNSS 신호들을 해당 내부 GNSS 안테나들로부터 수신하여 GNSS 테스팅을 수행하는 항재밍 수신기를 포함한다.

실시예들 중에서, 외부에 있는 재밍(Jamming) 신호 발생기에 의해 생성된 재밍 신호를 송출하는 재머(Jammer)를 내부에 포함할 수 있다.

상기 외부 GNSS 송수신부는 상기 외부 GNSS 신호들에 대하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역의 GPS 반송파의 C/A코드 또는 GLONASS 반송파의 C/A 코드로 항법을 하고, 이로부터 계산된 각 위성별 시간 지연을 이용하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역 외의 GPS 반송파의 C/A 코드, P(Y)코드, M코드 및 GLONASS 반송파의 C/A코드 및 P(Y)코드 대역 신호로 재송출 할 수 있다.

상기 외부 GNSS 송수신부는 상기 외부 GNSS 신호들 각각에 대해 주파수별 ID(Identification) 코드를 분석하여 상기 천구 좌표계 상에 상기 복수의 위성들의 위치들을 결정할 수 있다.

상기 외부 GNSS 송수신부는 상기 복수의 위성들의 위치들에 관한 천구 좌표 코드들을 상기 내부 GNSS 안테나부에 제공할 수 있다.

상기 내부 GNSS 안테나부는 상기 천구 좌표 코드들을 기초로 상기 복수의 내부 GNSS 안테나들 중 신호 송출 안테나들을 결정할 수 있다.

상기 외부 GNSS 송수신부는 상기 외부 GNSS 신호를 기만 시험이 가능하도록 임의로 각각 분류하고 위상을 변경할 수 있다.

상기 항재밍 수신기는 상기 내부 GNSS 신호를 반송파의 종류에 따라 결정되는 대역통과필터(Band Pass Filter)에 통과시킨 다음 디지털 신호로 변환할 수 있다.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치는 GNSS 신호를 이용하여 실내 시험 환경을 조성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치는 외부 GNSS 송수신부가 외부 GNSS 신호들에 대해 항법을 하고 일정한 시간을 두고 재송출하여 기만시험이 가능하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치는 외부 GNSS 신호를 임의로 각각 분류하고 위상을 변경하여 GNSS 기만 시험이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치는 재머(Jammer)를 포함하여 외부와 유사한 환경을 내부에 조성하여 실시간 GNSS 신호를 이용한 실내 시험 환경을 조성할 수 있다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치를 설명하는 도면이다.
도 2은 도 1에 있는 외부 GNSS 송수신부의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 3는 도 1에 있는 내부 GNSS 안테나부의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 내부 GNSS 안테나부의 무반향 챔버(Chamber) 실내 커버리지(Coverage)를 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1에 있는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치에서 수행되는 시험과정을 설명하는 순서도이다.
도 6a 및 b는 입력안테나 선택부에 의한 외부 GNSS 송수신부의 민감도를 설명하는 도면이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1는 본 발명의 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치(100)를 설명하는 도면이다.

도 1를 참조하면, 일 실시예에 따른 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치(100)는 무반향 챔버(110), 외부 GNSS(Global Navigation Satellite System) 송수신부(130), 내부 GNSS 안테나부(120), 항재밍 수신기(140), 재밍 신호 발생기(150) 및 재머(160)를 포함할 수 있다.

무반향 챔버(110)는 특정 주파수 영역대의 전자파를 차폐할 수 있다. 예를 들어, 무반향 챔버(110)는 무반향 챔버(110) 외부의 GNSS 신호를 무반향 챔버(110) 내부로 유입되지 않도록 할 수 있으며 외부의 GNSS 신호뿐만 아니라 다른 전자파를 차폐할 수도 있다. 다른 실시예에서, 무반향 챔버(110)는 내부의 GNSS 신호가 내부에서 반사되지 않도록 할 수 있다.

내부 GNSS 안테나부(120)는 무반향 챔버(110) 내부에 복수의 내부 GNSS 안테나들을 배치하여 내부 GNSS 신호들을 생성할 수 있다. 복수의 내부 GNSS 안테나들은 천구 좌표계를 형성한다. 천구 좌표계는 천문학에서 위성의 위치를 나타내는 좌표계이다. 예를 들어, 단일 GNSS 위성(170a)이 양각(Elevation) 30도, 방위각(Azimuth) 30도 인 경우 [그림 1]에서

인 위치에 단일 GNSS 위성(170a)가 위치한다.

[그림1]

일 실시예에서, 내부 GNSS 안테나부(120)는 천구 좌표 코드들을 기초로 복수의 내부 GNSS 안테나들 중 GNSS 신호 송출 안테나들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 내부 GNSS 안테나(120a)는 외부 GNSS 송수신부(130)로부터 입력 받은 디지털 IF(Intermediate Frequency)신호를 외부 GNSS 신호의 ID(Identification)를 기초로 내부 송출 안테나를 선택하여 RF(Radio Frequency)신호인 내부 GNSS 신호로 변환하여 송출할 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 도 4에서 설명한다.

외부 GNSS 송수신부(130)는 무반향 챔버(110)의 외부에 설치되고 복수의 위성들로부터 외부 GNSS 신호들을 수신하여 상기 복수의 내부 GNSS 안테나들에 맵핑(Mapping)할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 GNSS 위성(170)으로부터 RF 신호를 수신하고, 내부 GNSS 안테나부(120)에 신호를 전달하기 위해 대역필터를 거치고 아날로그(Analog) 신호를 디지털(Digital) 신호로 전환하고 빔 조향 및 간섭 제거를 위한 가중치를 둔 신호를 빔출력 신호(240)로 신호를 송출할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 외부 GNSS 신호들에 대하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역의 GPS 반송파의 C/A코드 또는 GLONASS 반송파의 C/A 코드로 항법을 하고, 이로부터 계산된 일정한 시간 지연을 이용하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역 외의 GPS 반송파의 C/A 코드, P(Y)코드, M코드 및 GLONASS 반송파의 C/A코드 및 P(Y)코드를 재송출할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 L1 대역의 GNSS 위성(170)으로부터 반송파를 수신하여 항법을 할 수 있고, 이로부터 위성간의 시간 지연을 계산하고, 상기 위성의 L1 대역외의 다른 대역 GNSS 반송파 신호, 이를테면 GPS L2 반송파의 C/A 코드, P(Y)코드, M코드 및 GLONASS L2 대역의 반송파의 C/A코드 및 P(Y)코드를 상기 위성의 L1 대역 신호로 계산된 시간 지연을 적용하여 재송출함으로서 기만시험의 일종인 미코닝(Meaconing) 기법을 수행할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 외란에 의한 영향을 실내로 유입되지 않도록 제어하는 대역통과필터(Band Pass Filter)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 RF부(220)의 대역통과필터(Band-Pass-Filter)를 이용하여, GPS(Global Positioning System)의 L1 반송파의 경우 1575.42MHz 주변의 주파수 만을 통과시키고 잡음이 유입되기 쉬운 고주파수 영역은 통과시키지 않을 수 있다.

다른 일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 프론트 엔드(Front-End) 필터링을 수행할 수 있다. 프론트 엔드 필터링은 위성항법 신호 대역이외의 재밍 신호를 억압하고 위성항법 신호만을 통과시키는 샤프 컷업(Sharp Cot-Off) 특성을 가지는 대역 필터를 사용한다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)의 RF부(320)는 대역 통과 필터를 샤프 컷업 특성을 가지는 대역 필터로 사용할 수 있다. 샤프 컷업 특성을 가지는 대역 필터는 삽입 손실(Insertion loss)이 우려되기도 하는데 공동 필터(Cavity filter)를 사용하면 삽입 손실을 줄이고 대역 필터의 정지 대역(Stop-band) 신호를 강하게 억압할 수 있다. 또한, 외부 GNSS 송수신부(130)는 필터단에서 주파수 하향 변환(Down-conversion)을 수행할 수 있는데, 주파수 하향 변환을 하는 경우 협대역의 필터링 효과를 기대할 수 있으며 국부 발진기(Local oscillator) 전후로 필터링을 수행할 수 있다. 하향 변환단에서의 협대역 필터링은 외부(out-of-band) 대역의 재밍 신호를 억압하여 수신성능을 향상시킬 뿐 아니라 IF, A/D(Analog to Digital) 변환을 통해 적은 나이퀴스트(Nyquist) 샘플(Sample) 신호처리를 가능하게 한다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 외부 GNSS 신호들 각각에 대해 주파수별 ID 코드를 분석하여 천구 좌표계 상에 복수의 위성들의 위치들을 결정할 수 있다. 동일 주파수 대역이더라도 CDMA(Code Division Multi Access)방식에 기반하여 외부 GNSS 신호를 입력 받을 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 GPS위성의 1023bit로 이루어진 골드 코드(Gold Code)의 정보를 가지고 있고, 외부 GNSS 신호가 입력되면 반송파에 실려온 골드 코드의 정보에 기반하여 위성의 위치를 결정할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 복수의 위성들의 위치들에 관한 천구 좌표 코드들을 내부 GNSS 안테나부(120)에 제공할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 GPS 위성의 골드 코드의 정보를 내부 GNSS 안테나부(120)에 제공할 수 있고, 내부 GNSS 안테나부(120)는 외부 GNSS 송수신부(130)로부터 수신한 골드 코드의 정보를 기반으로 안테나 선택 명령(340)을 기반으로 내부 안테나를 결정할 수 있다.

외부 GNSS 송수신부(130)는 외부 GNSS 신호를 기만 시험이 가능하도록 임의로 각각 분류하고 위상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 위성항법 정보를 열어서 내부 정보를 다른 정보로 조작하여 재방출함으로써 항재밍 수신기(140)로 하여금 엉뚱한 위치를 자신의 현 위치로 착각하게 할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 유사한 방향으로부터 외부 GNSS 신호를 수신하거나 외부 정보로부터 얻은 위성신호 정보가 유사한 방향인 경우, 유사한 방향의 신호를 조향 할 수 있다. 예를 들어, 외부 GNSS 송수신부(130)는 복수 유사방향 GNSS 위성(170b)로부터 복수개의 신호를 수신하는 경우, 유사방향의 복수개의 신호를 빔형성부(230)에서 하나로 합쳐 무반향 챔버(110) 내부의 내부 GNSS 안테나부(120)에 전달할 수 있다.

일 실시예에서, 외부 GNSS 송수신부(130)는 배열안테나부, RF부, 빔형성부, 입력안테나 선택부 및 빔조향 및 간섭 제거 가중치 생성부를 포함하고, RF부는 모든 GNSS 신호에 대해 디지털 IF(Intermediate Frequency)신호로 변경할 수 있다. 이에 대한 설명은 도 2에서 보다 자세히 설명한다.

항재밍 수신기(140)는 복수의 내부 GNSS 신호들을 해당 내부 GNSS 안테나들로부터 수신하여 GNSS 테스팅을 수행할 수 있다. 예를 들어, 항재밍 수신기(140)는 배열안테나로 구성되어 실내에서 여러 방향의 신호를 야외와 동일한 방향으로 수신하게 되고 해당 방향으로 빔포밍을 하여 신호대 잡음비 성능을 향상시키게 된다.

재밍 신호 발생기(150)는 전자 신호인 파형을 발생시키기 위한 장치이다. 예를 들어, 재밍 신호 발생기(150)는 연속적인 신호를 만들어 낼 수 있고 정현파, 사각파, 삼각파, 펄스파, 램프파를 만들어 낼 수 있고 주파수/주기,진폭 크기, 위상/지연, 초기 DC(Direct Current)값을 조절할 수 있다. 또한, 재밍 신호 발생기(150)는 아날로그 신호, 디지털 신호, 이상적인 신호, 왜곡된 신호, 표준 신호 및 사용자 정의 신호를 생성할 수 있다. 또한, 재밍 신호 발생기(150)는 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널의 신호를 생성할 수 있다.

재머(160)는 재밍 신호 발생기(150)로부터 재밍 신호를 입력 받아 무반향 챔버(110) 내부에 재밍 신호를 송출할 수 있다.

도 2은 도 1에 있는 외부 GNSS 송수신부(130)의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 외부 GNSS 송수신부(130)는 배열안테나(210), RF부(220), 빔형성부(230), 입력안테나 선택부(250) 및 빔조향 및 간섭제거 가중치 생성부(260)를 포함할 수 있다.

배열안테나(210)는 일종의 입력부로서, 외부 GNSS 신호를 수신하는 기능을 수행한다.

RF부(220)는 배열안테나(210)가 입력 받은 RF신호를 디지털 IF신호로 가공한다. RF부(220)는 대역통과필터(Band-Pass-Filter)를 이용하여 수신하는 외부 GNSS 신호의 주파수 대역에 기초하여 외부 GNSS 신호만을 통과시키고 잡음을 제거할 수 있다. 예를 들어, RF부(220)는 GPS의 L2 반송파에 대한 실내 실험을 진행하는 경우, 1227.6MHz 주변 대역만을 통과시키도록 설정할 수 있다.

RF부(220)는 증폭기(Amplifier)를 이용하여 대역통과필터를 이용하여 가공된 신호의 잡음이 최소화되도록 증폭시킬 수 있다. 예를 들어, RF부(220)는 저잡음증폭기(Low noise amplifier)를 이용하여 배열안테나(210)에 입력된 미약한 RF 신호를 디지털신호로 변환하기 전과정으로서, 잡음을 최소화하여 신호를 증폭시킬 수 있다.

RF부(220)는 혼합기(Mixer)를 이용하여 증폭된 신호를 IF신호로 변형할 수 있다. 또한, RF부(220)는 아날로그-디지털컨버터(Analog to Digital Converter)를 이용하여 변환된 IF신호를 디지털 신호로 변환하는 전처리 과정을 수행할 수 있다.

입력안테나 선택부(250)는 외부 GNSS 송수신부(130)의 배열안테나의 개수를 선택할 수 있다. 배열안테나 선택수가 많아지는 경우 도 6b와 같이 외부 GNSS 송수신부(130)의 민감도가 높아지게 된다. 예를 들어, 입력안테나 선택부(250)는 빔포밍 시험의 성격에 따라, 배열안테나의 선택 수를 임의로 조정할 수 있다.

빔조향 및 간섭제거 가중치 생성부(260)는 입력안테나 선택부(250)의 입력안테나 선택에 따라 외부 GNSS 신호를 조합할 수 있고 가중치의 생성을 통해 항재밍(Anti Jamming)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 빔조향 및 간섭제거 가중치 생성부(260)는 MVDR(Minimum Variance Distortionless Response) 알고리즘을 이용하여 특정 방향에서 입사하는 외부 GNSS 신호에 대하여 이득을 일정하게 유지하면서 다른 방향의 외부 신호에 대해서 작은 가중치(Nulling)를 주어 배열(Array)의 출력 파워를 최소화하면서 SNR(Signal to Noise Ratio)를 높일 수 있다.

도 3는 도 1에 있는 내부 GNSS 안테나부(120)의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 내부 GNSS 안테나부(120)는 송신 안테나 선택부(310), IF/RF부(320) 및 송신 증폭기(330)를 포함할 수 있다.

송신 안테나 선택부(310)는 외부 GNSS 송수신부(130)로부터 빔출력 신호(240)를 입력 받아 실내 시험 구성에 따라 안테나 선택 명령(340)에 의해 송신안테나를 결정한다.

IF/RF부(320)는 디지털-아날로그컨버터(Digital to Analog Converter)를 이용하여 IF신호를 아날로그 신호로 변환하고 대역통과필터와 믹서를 이용하여 RF신호로 변환한다.

송신 증폭기(330)는 IF/RF부(320)에서 신호 출력 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 송신 증폭기(330)는 파워앰프(Power Amplifier)로 구성될 수 있으며, 무반향 챔버(110)의 구성 및 내부 GNSS 안테나부(120)의 개수에 따라 이득 값을 조절할 수 있다.

도 4는 도 1에 있는 송출 안테나의 무반향 챔버(110) 실내 커버리지(Coverage)를 설명하는 도면이다.

A7 송출 안테나 커버리지(410)은 방위각 45~90도, 양각 0~30도 범위를 커버한다. 예를 들어, A7 송출 안테나는 위성방향이 방위각 70도, 양각 10도인 경우 외부 GNSS 송수신부(130)으로부터 전달받은 입력을 송출한다.

도 5는 도 1에 있는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치(100)에서 수행되는 시험과정을 설명하는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치(100)의 시험과정은 특정 주파수 영역대의 전자파를 차폐하는 무반향 챔버 외부에서 복수의 위성들로부터 외부 GNSS 신호들을 수신하는 단계(S510), 외부 GNSS신호를 RF부에서 적어도 하나의 개수를 가지는 디지털 IF신호로 변경하는 단계(S520), 디지털 IF신호는 빔형성부를 통해 하나의 빔출력신호로 출력되는 단계(S530), 빔출력신호가 무반향 챔버 내부의 내부 GNSS 안테나부에 입력되는 단계(S540), 내부 GNSS 안테나부는 실시간 GNSS신호에 따른 위성방향정보에 근거하여 디지털 IF신호를 RF신호로 변경하여 송출하는 단계(S550) 및 내부 GNSS 신호들을 해당 내부 GNSS 안테나들로부터 수신하는 단계(S560)를 포함할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 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.

100: 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치
110: 무반향 챔버 120: 내부 GNSS 안테나부
120a: 내부 GNSS 안테나 130: 외부 GNSS 송수신부
140: 항재밍 수신기 150: 재밍 신호 발생기
160: 재머 170: GNSS 위성
170a: 단일 GNSS 위성 170b: 복수 유사방향 GNSS 위성
210: 배열안테나 220: RF부
230: 빔형성부 240: 빔출력 신호
250: 입력안테나 선택부
260: 빔조향 및 간섭제거 가중치 생성부
310: 송신 안테나 선택부 320: IF/RF부
330: 송신 증폭기 340: 안테나 선택 명령
410: A7 송출 안테나 커버리지
500: 실내 빔포밍 시험 장치에서 수행되는 시험 과정

Claims

특정 주파수 영역대의 전자파를 차폐하는 무반향 챔버(Chamber);
상기 무반향 챔버의 내부에 천구 좌표계를 형성하는 복수의 내부 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나들을 배치하여 내부 GNSS 신호들을 생성하는 내부 GNSS 안테나부;
상기 무반향 챔버(Chamber)의 외부에 설치되고 복수의 위성들로부터 외부 GNSS 신호들을 수신하여 상기 복수의 내부 GNSS 안테나들에 맵핑(Mapping)하는 외부 GNSS 송수신부; 및
상기 복수의 내부 GNSS 신호들을 해당 내부 GNSS 안테나들로부터 수신하여 GNSS 테스팅을 수행하는 항재밍 수신기를 포함하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서,
외부에 있는 재밍(Jamming) 신호 발생기에 의해 생성된 재밍 신호를 송출하는 재머(Jammer)를 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 GNSS 송수신부는
상기 외부 GNSS 신호들에 대하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역의 GPS 반송파의 C/A코드 또는 GLONASS 반송파의 C/A 코드로 항법을 하고, 이로부터 계산된 시간 지연을 이용하여 상기 외부 GNSS 신호들 중 L1 대역 외의 GPS 반송파의 C/A 코드, P(Y)코드, M코드 및 GLONASS 반송파의 C/A코드 및 P(Y)코드 대역 신호로 재송출하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 GNSS 송수신부는
상기 외부 GNSS 신호들 각각에 대해 주파수별 ID(Identification) 코드를 분석하여 상기 천구 좌표계 상에 상기 복수의 위성들의 위치들을 결정하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 GNSS 송수신부는
상기 복수의 위성들의 위치들에 관한 천구 좌표 코드들을 상기 내부 GNSS 안테나부에 제공하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 외부 GNSS 송수신부는
상기 외부 GNSS 신호를 기만 시험이 가능하도록 임의로 각각 분류하고 위상을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제5항에 있어서, 상기 내부 GNSS 안테나부는
상기 천구 좌표 코드들을 기초로 상기 복수의 내부 GNSS 안테나들 중 GNSS 신호 송출 안테나들을 결정하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.
제1항에 있어서, 상기 항재밍 수신기는
상기 내부 GNSS 신호를 반송파의 종류에 따라 결정되는 대역통과필터(Band Pass Filter)에 통과시킨 다음 디지털 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 라이브 신호 기반의 실내 빔포밍 시험 장치.