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KR102208226B1 - 송수신 방법 및 장치 - Google Patents

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KR102208226B1
KR102208226B1 KR1020140034953A KR20140034953A KR102208226B1 KR 102208226 B1 KR102208226 B1 KR 102208226B1 KR 1020140034953 A KR1020140034953 A KR 1020140034953A KR 20140034953 A KR20140034953 A KR 20140034953A KR 102208226 B1 KR102208226 B1 KR 102208226B1
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demodulation
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이훈희
윤정일
양규태
김영수
송윤정
허남호
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한국전자통신연구원
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Abstract

송신 장치는 입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하고, 생성된 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 해당 변조 방식의 지속 시간 동안 해당 변조 방식으로 상기 비트 스트림을 변조하여 송신한다.

Description

송수신 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TRANSMITTING AND RECEIVING}
본 발명은 송수신 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 물리계층에서 보안성을 향상시킬 수 있는 송수신 방법 및 장치에 관한 것이다.
송신 신호는 전송 매체의 채널의 특성에 따라 진폭과 위상 정보가 변경되어 전송된다. 이러한 과정을 변조라고 말한다. 일반적으로 디지털 방송 및 통신에서 사용하는 변조 방식은 이진 변조인 BPSK 및 다진 변조인QPSK, M-QAM 방식을 사용하게 된다.
기존의 송신 시스템에서 변조 방식은 전송하는 매체의 특성에 따라 정해진다. 송신 시스템은 송신 커버리지를 넓게 하기 위해서 데이터를 적게 보내는 변조 방식을 이용해 수신측에서 요구되는 신호대 잡음비가 낮아도 수신이 가능한 변조 방식을 선택하고, 송신 커버리지가 작은 대신 많은 데이터를 전송하기 위해서는 수신측에서 요구되는 신호 대 잡음비는 높지만 많은 데이터를 보낼 수 있는 변조 방식을 선택한다. 이렇게 선택된 변조 방식은 송신 신호의 송신 시작과 마지막까지 변하지 않는다. 즉 선택된 하나의 변조 방식을 이용하여 송신 신호를 변조하여 전송한다.
이와 같이 하나의 변조 방식의 사용은 보안 측면에서 볼 때 물리 계층에서 신호의 보안성이 취약할 수 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 물리계층에서 신호의 보안성을 강화시킬 수 있는 송수신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 비트 스트림을 송신하는 송신 장치가 제공된다. 송신 장치는 변조 제어부, 변조부, 그리고 송신부를 포함한다. 상기 변조 제어부는 입력되는 보안 키에 따라서 변조 패턴 코드를 생성한다. 상기 변조부는 상기 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력되는 비트 스트림을 변조시킨다. 그리고 송신부는 변조된 신호를 송신한다.
상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함할 수 있다.
상기 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보가 나타내는 변조 방식의 지속 시간을 더 포함할 수 있다.
상기 변조부는 상기 변조 패턴 정보에 따라서 제1 변조 방식으로 상기 제1 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 비트 스트림의 일부를 변조시키고, 상기 변조 패턴 정보에 따라서 제2 변조 방식으로 상기 제2 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 비트 스트림의 다른 일부를 변조시킬 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 신호를 수신하는 수신 장치가 제공된다. 수신 장치는 수신부, 복조 제어부, 그리고 복조부를 포함한다. 상기 수신부는 송신 장치에서 보안 키에 대응하여 생성되는 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력 스트림을 변조하여 전송한 신호를, 수신한다. 상기 복조 제어부는 상기 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성한다. 그리고 복조부는 상기 복조 제어부에 의해 생성된 변조 패턴 코드에 따라서 변경되는 변조 방식에 대응되는 복조 방식으로 상기 수신된 신호를 복조한다.
상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함할 수 있다.
상기 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보가 나타내는 변조 방식의 지속 시간을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 복조 제어부는 상기 변조 패턴 정보로부터 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식과 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식의 지속 시간을 확인하고, 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식에 대응하는 복조 방식과 지속 시간을 상기 복조부로 전달할 수 있다.
상기 수신 장치는 상기 수신된 신호를 등화하여 상기 복조부로 전달하는 등화부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 송신 장치에서 비트 스트림을 송신하는 방법이 제공된다. 송신 방법은 입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하는 단계, 상기 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 해당 변조 방식의 지속 시간 동안 해당 변조 방식으로 상기 비트 스트림을 변조하는 단계, 그리고 변조된 신호를 송신하는 단계를 포함한다.
상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보 또는 상기 변조 패턴 정보와 해당 변조 방식의 지속 시간을 포함할 수 있다.
상기 변조하는 단계는 상기 변조 패턴 정보에 따라서 변조 방식을 결정하는 단계, 상기 결정한 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 결정한 변조 방식으로 상기 비트 스트림의 적어도 일부 비트를 변조하는 단계, 그리고 상기 결정한 변조 방식의 지속 시간 이후에 상기 변조 패턴 정보에 따라서 상기 변조 방식을 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 수신 장치에서 신호를 수신하는 방법이 제공된다. 수신 방법은 송신 장치에서 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력 스트림을 변조하여 전송한 신호를, 수신하는 단계, 입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하는 단계, 그리고 생성된 상기 변조 패턴 코드에 따라서 결정되는 변조 방식에 대응되는 복조 방식으로 수신되는 신호를 복조하는 단계를 포함한다.
상기 변조 패턴 코드는 각 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함할 수 있다. 이때 상기 복조하는 단계는 상기 생성된 변조 패턴 코드로부터 상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식을 확인하는 단계, 그리고 상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식에 대응하는 복조 방식으로, 설정된 지속 시간 동안 수신되는 신호를 복조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 변조 패턴 코드는 해당 변조 방식의 지속 시간을 더 포함하고, 상기 설정된 지속 시간은 상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식의 지속 시간에 해당할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 송신측에서 물리계층에서 미리 정해진 변조 방식 패턴에 따라 변조 방식을 변경시키면서 송신 신호를 변조하여 전송한다. 따라서 수신측에서는 이러한 변조 방식 패턴을 알고 있는 경우에만 신호를 정상적으로 복조 할 수 있으므로, 물리계층의 보안성을 강화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 송신 장치의 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변조 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 수신 장치의 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 장치를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 송신 장치(100)는 비트 스트림을 한가지 방식의 변조 방식으로 변조하지 않고, 미리 정해진 변조 패턴 코드에 따라 변조 방식을 변화 시키면서 비트 스트림을 변조하여 전송한다.
송신 장치(100)에 의해 변조된 신호는 예를 들면 기지국을 통해서 하나 이상의 수신 장치(200, 200')로 전송될 수 있다.
수신 장치(200, 200')는 변조 패턴 코드에 따라서 변조된 신호를 수신하면, 변조 패턴 코드를 이용하여 수신된 신호를 복조한다. 이때 변조 패턴 코드를 가지고 있는 수신 장치(200)는 신호를 복조 할 수 있지만, 반대로 변조 패턴 코드를 가지고 있지 않은 수신 장치(200')는 신호를 복조 하지 못하게 된다.
도 2는 도 1에 도시된 송신 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 송신 장치의 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참고하면, 송신 장치(100)는 변조 제어부(110), 변조부(120) 및 송신부(130)를 포함한다.
도 3을 보면, 변조부(120)는 신호의 보안 전송을 위해 입력되는 비트 스트림을 변조 패턴 코드에 따라 변조하여 변조 신호를 생성한다.
변조 제어부(110)는 입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하고(S300), 생성된 변조 패턴 코드에 따라서 변조부(120)의 변조 방식을 결정한다. 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보를 포함한다. 변조 패턴 정보는 변조 방식을 나타낸다. 따라서 변조 패턴 정보에 따라서 변조 방식이 결정될 수 있다. 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보가 나타내는 변조 방식의 지속 시간을 더 포함할 수 있다. 변조 방식의 지속 시간에 따라서 해당 변조 방식이 지속된다. 변조 패턴 코드가 변조 패턴 정보만을 포함하는 경우, 변조 패턴 정보가 나타내는 각 변조 방식의 지속 시간은 임의로 설정될 수 있다.
변조 제어부(110)는 변조 패턴 정보에 따라서 변조 방식을 결정하고, 결정된 변조 방식과 그 변조 방식의 지속 시간을 변조부(120)로 전달한다. 변조 방식은 아날로그 및 디지털 변조 방식 모두 사용될 수 있다.
변조부(120)는 변조 제어부(110)의 변조 패턴 코드에 따라서 결정되는 변조 방식과 해당 변조 방식의 지속 시간에 따라서 입력되는 비트 스트림의 각 비트를 변조하여 변조 신호를 생성한다(S310).
송신부(130)는 변조 신호를 수신 장치로 송신한다(S320).
이와 같이, 송신 장치(100)로 입력되는 비트 스트림은 미리 정해진 변조 패턴 코드에 따라서 정해진 시간마다 다른 변조 방식으로 변조되어 전송된다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 변조 방법의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 변조 패턴 코드의 변조 패턴 정보가 시간에 따라서 BPSK, 64QAM, 16QAM, BPSK 및 QPSK의 변조 방식을 지정하는 것으로 설정되어 있고, 각 변조 방식의 지속 시간이 1 심볼로 설정되어 있다면, 변조부(120)는 변조 패턴 정보에 따라서 01011011010011의 입력 스트림을 순차적으로 BPSK, 64QAM, 16QAM, BPSK 및 QPSK의 변조 방식으로 변조할 수 있다. 즉 처음으로 입력되는 "0"의 1 비트는 BPSK 변조 방식에 의해 하나의 심볼로 변조되고, 다음으로 입력되는 "101101"의 6 비트는 64QAM에 의해 하나의 심볼로 변조된다. 다음 "1010"의 4 비트는 16QAM 변조 방식에 의해 하나의 심볼로 변조되고, 다음으로 입력되는 "0"의 1 비트는 BPSK 변조 방식에 의해 하나의 심볼로 변조되며, 그 다음의 "11"의 2 비트는 QPSK 변조 방식에 의해 하나의 심볼로 변조된다. 이와 같이 시간에 따라서 변조된 심볼들은 수신 장치로 전송된다.
도 5는 도 1에 도시된 수신 장치를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 수신 장치의 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 수신 장치(200)는 수신부(210), 등화부(220), 복조 제어부(230) 및 복조부(240)를 포함한다.
도 6을 보면, 수신부(210)는 송신 장치(100)에 의해 변조 패턴 코드에 따라서 변조된 신호를 수신한다(S600).
등화부(220)는 수신된 신호를 등화하여 복조부(230)로 전달한다(S610).
복조 제어부(230)는 입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하고(S620), 생성된 변조 패턴 코드에 따라서 복조부(240)의 복조 방식을 결정한다. 이때 복조 제어부(230)로 입력되는 보안 키는 변조 제어부(110)로 입력되는 보안 키와 동일할 수 있다.
복조 제어부(230)는 변조 패턴 정보에 따라서 복조 방식을 결정하고, 복조 방식과 그 복조 방식의 지속 시간을 복조부(240)로 전달한다. 변조 패턴 정보에 따라서 결정되는 복조 방식은 변조 패턴 정보에 따라서 결정된 변조 방식에 대응되는 복조 방식을 나타낸다. 즉 복조 제어부(230)는 복조 제어부(230)에 의해 생성된 변조 패턴 코드의 변조 패턴 정보에 따라서 수신된 신호에 적용된 변조 방식과 그 변조 방식의 지속 시간을 확인할 수 있고, 수신된 신호에 적용된 변조 방식에 대응하는 복조 방식과 지속 시간을 복조부(240)로 전달한다.
복조부(240)는 변조 패턴 코드에 따라서 결정되는 복조 방식과 그 복조 방식의 지속 시간에 따라서 등화된 신호를 복조한다(S630). 예를 들어, 송신 장치(100)에서 도 4와 같이 입력 스트림을 변조하여 전송한 경우에, 수신 장치(200)에서 보안 키를 알고 있다면 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 통해서 현재 수신된 신호에 적용된 변조 방식과 그 변조 방식의 지속 시간을 알 수 있다. 따라서 수신 장치(200)는 그 변조 방식에 대응되는 복조 방식으로 해당 지속 시간 동안 수신된 신호를 복조한다.
한편, 수신 장치(200)가 보안 키를 알지 못하면 현재 신호가 어떻게 변조된 신호인지 알지 못하기 때문에 송신 신호로 복조할 수 없게 된다.
이러한 변조 방식은 DS-SS, FH-SS, TH-SS 등 보안성을 가지는 기존의 전송 기술에 추가로 적용함으로써 기존 전송 기술의 보안성을 더욱 강화하는 데 활용될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시 예에 따른 송수신 방법 및 장치의 적어도 일부 기능은 하드웨어로 구현되거나 하드웨어에 결합된 소프트웨어로 구현될 수 있다. 예를 들면, 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현되는 프로세서가 송신 장치(100)의 변조 제어부(110) 및 변조부(120) 또는 수신 장치(200)의 등화부(220), 복조 제어부(230) 및 복조부(240)의 기능을 수행하고, 송수신기(transceiver)가 송신 장치(100)의 송신부(130) 또는 수신 장치(200)의 수신부(210)의 기능을 수행할 수 있다.
한편, 변조 제어부(110)에서 변조 패턴 코드를 생성하고, 변조 패턴 코드를 변조부(120)로 전달할 수도 있다. 이 경우, 변조부(120)에서 변조 패턴 코드가 나타내는 변조 방식과 그 변조 방식의 지속 시간에 따라서 변조를 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (14)

  1. 비트 스트림을 송신하는 송신 장치로서,
    입력되는 보안 키에 따라서 변조 패턴 코드를 생성하는 변조 제어부,
    상기 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력되는 비트 스트림을 변조시키는 변조부, 그리고
    변조된 신호를 송신하는 송신부
    를 포함하는 송신 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함하는 송신 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보가 나타내는 변조 방식의 지속 시간을 더 포함하는 송신 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 변조부는 상기 변조 패턴 정보에 따라서 제1 변조 방식으로 상기 제1 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 비트 스트림의 일부를 변조시키고, 상기 변조 패턴 정보에 따라서 제2 변조 방식으로 상기 제2 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 비트 스트림의 다른 일부를 변조시키는 송신 장치.
  5. 신호를 수신하는 수신 장치로서,
    송신 장치에서 보안 키에 대응하여 생성되는 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력 스트림을 변조하여 전송한 신호를, 수신하는 수신부,
    상기 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하는 복조 제어부, 그리고
    상기 복조 제어부에 의해 생성된 변조 패턴 코드에 따라서 변경되는 변조 방식에 대응되는 복조 방식으로 상기 수신된 신호를 복조하는 복조부
    를 포함하는 수신 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함하는 수신 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 변조 패턴 정보가 나타내는 변조 방식의 지속 시간을 더 포함하며,
    상기 복조 제어부는 상기 변조 패턴 정보로부터 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식과 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식의 지속 시간을 확인하고, 상기 전송된 신호에 적용된 변조 방식에 대응하는 복조 방식과 지속 시간을 상기 복조부로 전달하는 수신 장치.
  8. 제5항에서,
    상기 수신된 신호를 등화하여 상기 복조부로 전달하는 등화부
    를 더 포함하는 수신 장치.
  9. 송신 장치에서 비트 스트림을 송신하는 방법으로서,
    입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하는 단계,
    상기 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 해당 변조 방식의 지속 시간 동안 해당 변조 방식으로 상기 비트 스트림을 변조하는 단계, 그리고
    변조된 신호를 송신하는 단계
    를 포함하는 송신 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 변조 패턴 코드는
    변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함하거나,
    상기 변조 패턴 정보와 해당 변조 방식의 지속 시간을 포함하는 송신 방법.
  11. 제9항에서,
    상기 변조하는 단계는
    변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보에 따라서 변조 방식을 결정하는 단계,
    결정한 상기 변조 방식의 지속 시간만큼 상기 결정한 변조 방식으로 상기 비트 스트림의 적어도 일부 비트를 변조하는 단계, 그리고
    상기 결정한 변조 방식의 지속 시간 이후에 상기 변조 패턴 정보에 따라서 상기 변조 방식을 변경하는 단계를 포함하는 송신 방법.
  12. 수신 장치에서 신호를 수신하는 방법으로서,
    송신 장치에서 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드에 따라서 변조 방식을 변경시키면서 입력 스트림을 변조하여 전송된 신호를, 수신하는 단계,
    입력되는 보안 키에 대응하는 변조 패턴 코드를 생성하는 단계, 그리고
    생성된 상기 변조 패턴 코드에 따라서 결정되는 변조 방식에 대응되는 복조 방식으로 수신되는 신호를 복조하는 단계
    를 포함하는 수신 방법.
  13. 제12항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 변조 방식을 나타내는 변조 패턴 정보를 포함하며,
    상기 복조하는 단계는
    상기 생성된 변조 패턴 코드로부터 상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식을 확인하는 단계, 그리고
    상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식에 대응하는 복조 방식으로, 설정된 지속 시간 동안 수신되는 신호를 복조하는 단계를 포함하는 수신 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 변조 패턴 코드는 해당 변조 방식의 지속 시간을 더 포함하고,
    상기 설정된 지속 시간은 상기 전송한 신호에 적용된 변조 방식의 지속 시간에 해당하는 수신 방법.
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