본 논문은 다수의 단말이 다중 빔 위성을 통해 정보를 중심국으로 전송하는 위성 통신 시스템을 고려한다. 위성은 위상 배열 안테나를 탑재하여 서로 다른 대역폭을 가지는 다수의 스팟 빔을 형성한다. 빔 대역폭 할당의 공평성을 최대화하는 최적화 문제를 형성하고 해를 얻기 위한 두 가지 휴리스틱 알고리즘(반복적 빔 대역폭 할당, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당)을 제안한다. 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘은 반복적으로 자원 요청량 대비 할당 대역폭의 비율을 균등화시키며, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당 알고리즘은 요청량 대비 할당량 비율을 이용해 빔 대역폭을 계산한다. 모의실험을 통해서 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘이 최적의 해와 매우 가까운 공평성 성능을 가진다는 것을 확인하였다. 또한, 자원 요청 비율 기반 빔 대역폭 할당 알고리즘은 반복적 빔 대역폭 할당 알고리즘보다 계산 복잡도가 낮은 대신 더 낮은 공평성 성능을 가진다는 것을 확인하였다.
· 21세기 도고 정보화 사회에서의 위성통신은 현존 위성 시스템에서 주로 제공하는 국가간 장 거리 전화, 방송 중계 서비스 등을 포함한 광범위한 대용량 디지털 멀티미디어 서비스 형태 의 트래픽을 처리하여 재분배하는 고성능, 다기능 정보통신으로 발전하고 있다. 이에 따라 전세계적으로 위성 수의 증가에 따른 위성궤도 부족과 주파수 자원의 고갈 등의 문제점을 야기시키게 되었다. 이를 해결하기 위해서는 기존의 단순 중계기의 역할뿐만 아니라, 위성탑 재 IF/RF 스위칭 기술, 기저대역 신호처리 기술, 다중 빔 안테나 기술 등을 포함한 OBP 탑 재 위성 시스템이 필요하게 된다. 따라서 본 논문에서는 기본적으로 멀티미디어 서비스를 제공하고 주파수 재사용 기법을 적용한 다중 스폿 빔을 송수신하는 차세대 OBP 탑재 위성 B-ISDN 중계망 접속 방식을 설계하고, 설계된 위성 B-ISDN 중계망 다중 접속 방식의 성 능을 평가하였다.
본 논문에서는 다중빔 정지궤도 위성을 이용한 이동 위성 시스템에서, 하향 링크 용량 증대를 위해 빔간 직교 코드를 공유하는 방법과, 제안된 시스템을 위한 무선 자원 및 전력 할당 방법을 제시한다. 또한, 하향 링크 용량에 대한 간단한 이론적 분석과 다중빔 위성 시스템에 대한 시뮬레이션을 통하여 제시된 시스템의 용량 증대 효과를 보인다. 기존의 확산 코드 사용 방법을 적용한 다중빔 위성 시스템에 대해 제안된 시스템은 약 2 배 이상의 용량 증대 효과를 보이며, 주파수 선택적 페이딩 채널에 의해 기인하는 직교 코드 사이의 상호 간섭이 적을수록 그 효과는 증대된다.
본 논문은 보편적 통신방송 서비스를 고속의 데이터 처리 속도로 개인휴대단말에 제공하기 위한 고이득의 위성 탑재용 다중빔 대형 반사판 안테나의 설계에 관해 연구한 것이다. 대형 반사판 안테나는 급전부를 배열소자로 사용한 하이브리드 형태로 다중빔을 형성하도록 한다. 다중빔의 각각은 급전 배열소자의 일부군을 사용하여 형성되며, 배열소자군의 각 소자는 적절한 신호 크기와 위상을 갖도록 최적화되어야 한다. 최적화 과정은 GO (Geometrical Optics) 및 PO (Physical Optics) 해석을 통해 이루어졌다. 또한, 요구되는 EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) 및 개별 소자의 전력 크기를 만족하도록 배열 소자의 개수도 최적화하였다. 한반도 지역에 서비스를 제공하기 위해 15개의 다중빔을 구성하고, 최적화 설계 과정을 통해 30m 급 반사판 안테나 구조와 25개 배열 소자로 구성되는 급전부를 설계하였다.
Ka 대역 위성통신 시스템에서 강우 감쇠 보상을 위해서는 위성 탑재체에서 강우 지역의 출력 전력을 높일 수 있는 시스템이 요구된다. Ka 대역 출력 전력 제어 기술은 위성 탑재체에서 하향 링크(19.8 ~ 22.2 GHz)의 출력 전력 조정을 가능하게 한다. 본 논문에서는 다중 빔 안테나와 다중 입출력 증폭기를 이용한 Ka 대역 위성 출력전력 제어 기술에 대하여 소개한다. 한반도 상에 8개의 빔을 형성하기 위해 배열 급전 소자와 반사판으로 구성된 다중 빔 안테나가 설계되었다. 빔 당 목표 EIRP는 59 dBW 이상이며, 강우 감쇠 보상을 위한 전력 제어 기능은 강우 지역에 비 강우 지역 대비 최대 6 dB의 EIRP 상승이 가능하도록 설계하였다. 다중 입출력 증폭기는 다중 빔 안테나와 함께 구성될 때 위성 출력 전력 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다. $4{\times}4$ 다중 입출력 증폭기가 기술 검증을 위해 제작되었으며 Ka 대역 위성 송신 주파수 대역에서 24 dB 이상의 격리도 성능을 나타낸다.
본 논문에서는 2.1 GHz 대역 다중빔 이동위성통신 시스템과 이동통신 시스템간 간섭 시나리오를 분석하고, 두 시스템간 주파수 공유를 위한 간섭 평가 방법을 제시하였다. 최소결합손실 방법을 이용하여 이동통신 시스템으로부터 이동위성통신 시스템으로의 간섭 및 이동위성통신 시스템으로부터 이동통신 시스템으로의 간섭 분석을 수행하였으며, 분석 결과로부터 두 시스템간의 동일 주파수 공유를 위한 이격 거리를 도출하였다.
일반적으로 위성에 탑재되어 재밍 신호 제거를 위해 널링 기능을 수행하는 안테나로 위상배열 안테나 또는 다중 빔 안테나를 사용한다. 본 논문에서는 다중 빔 안테나를 사용하여 한반도 지형에서의 널링 효과에 대하여 고찰하였다. 먼저 7개의 다중 빔으로 지구 전체를 커버하는 경우에 대하여 널링 성능과 그 특성을 확인하였으며, 다음으로 10개 및 19개의 다중 빔을 한반도에 적용하여 최적의 결과를 도출 및 비교하였다.
본 논문은 한반도 지역에 개인 휴대 단말을 사용한 보편적 통신 방송 서비스를 제공하기 위한 S-대역 위성 탑재용 다중 빔 대형 안테나의 전기적 설계 방법에 대해 연구한 것이다. 배열 소자로 급전되는 반사판 형태인 하이브리드 안테나로 다중 빔을 구현하고, 각 빔은 급전 배열의 일부를 사용하여 형성된다. 원하는 빔을 얻기 위해서는 각 배열 소자 신호의 크기와 위상을 최적화해야 하고, 이는 GO(Geometrical Optics) 및 PO(Physical Optics) 해석을 통해 이루어졌다. 또한, EIRP(Effective Isotropically Radiated Power) 요구 사항을 만족하도록 배열 소자의 개수를 최적하였다. 위성에 탑재 가능하도록 제한된 크기의 반사판을 사용하고, 배열 소자의 개수를 최소화하면서도 요구 사항을 만족시킬 수 있는 설계 방법과 그 성능 결과를 본 논문에서 확인할 수 있을 것이다.
본 논문에서는 S-대역 위성/지상 겸용 다중빔 위성통신시스템에 적용을 위한 효율적인 기저대역 패킷 스위치 설계 방안을 제시하기 위하여 설계 요구사항과 고려사항들을 분석하고 기존의 기저대역 패킷 스위칭 기법들의 요소기술과 특성을 비교 분석하였다. 위성 기저대역 패킷 스위치의 설계 요구사항 정립을 위하여 기저대역 패킷 스위치의 요구기능, 시스템 규격, 통신서비스 종류와 성능요구사항을 분석하였고, 기존의 레이어-2 및 레이어-3 패킷 스위치 특성, 스위칭 프로토콜 특성, 패킷 스위치 구조 특성들에 대한 비교 분석 결과를 기반으로 MPEG 기반의 레이어-2 위성 기저대역 패킷 스위치의 하드웨어 설계 방안을 제시하였다.
본 논문에서는 다중 빔을 사용한 저궤도 위성 이동 통신시스템 환경에서 부호 분할 다중접속 및 주파수 분할 다중접속 방식의 채널 용량을 비교 분석하였다. 위성 중계기의 출 력의 효율성, 주파수 효율성, 부호화 방식 및 안테나의 EIRP나 G/T형태 등과 같은 파라미 터들을 순방향 링크와 역방향 링크에서 채널 용량을 결정하는 시스템 파라미터로서 고려하 였고, 피더 링크(feeder link)는 Ku-band를, 사용자는 링크는 L-band를 사용한 다중 스팟빔 (spot beam) 시스템을 채널 용량 분석의 모델로 적용하였다. 분석결과 도플러 현상 및 다중 경로에 강한 부호 분할 다중접속 방식이 용량면에서 주파수 분할 다중접속 방식에 비해 성 능이 우수함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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