차세대 무선통신에서는 현재 서비스 되고 있는 성능보다 높은 BER(Bit Error Rate)의 성능을 요구한다. 기존의 DVB-RCS(Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite)에서 사용중인 이진 터보 코드(Double binary Turbo code)는 높은 SNR(에서 오류마루 현상이 발생하여 차세대 무선통신에서 사용하기가 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 DVB-RCS NG에 적합한 부호화 방식으로 3D-터보 코드(Tthird-dimension Turbo code)의 부복호화기의 구조를 분석하고 성능분석 하였다. 3D-터보 코드는 기존의 DVB-RCS 방식에 rate-1인 post-encoder를 첨가시켜 오류마루 현상을 보완한 부호화기이다. 3D-터보 코드는 post-encoder의 형태, 인터리빙 기법, ${\lambda}$값의 변화에 따라 성능이 달라지므로 본 논문에서는 각 파라메타에 대한 최적의 값을 제시하였다. 전체적으로 3D-터보 코드가 기존의 DVB-RCS 터보 코드에 비해 성능이 우수하고 기존의 문제점인 오류마루 현상을 해결할 수 있음을 알 수 있다.
본 논문에서는 2세대 위성 통신 규격인 DVB-RCS2 기반 차세대 VSAT 시스템에 대해 소개하고자 한다. 다양한 모듈로 구성되는 차세대 위성 VSAT 시스템 중 역방향 링크 데이터 수신을 위한 모뎀의 기능 검증을 위한 테스트베드 구축 및 그 결과에 대해 논하고자 한다. 이를 통해 차세대 VSAT 서비스 및 방송 서비스에의 효율적인 활용 기술을 확보할 수 있을 것으로 예상해 본다.
현재 위성 통신 시스템은 기존의 글로벌 서비스 인프라 구축이 가능하다는 장점에 고품질 통신 서비스 제공 가능을 더하여 명실 상부한 유비쿼터스 네트워크 환경을 지원하는 시스템으로 발돋움하기 위한 준비를 하고 있다. 이를 위해 기존의 DVB-RCS 대비 30% 이상의 성능 향상 지원을 목표로 하는 DVB-RCS NG 시스템에 대한 표준화 작업이 진행중에 있다. 이에 본 고에서는 DVB-RCS NG 표준화 동향과 더불어 DVB-RCS NG에서 표준화 채택이 유력한 링크계층 프로토콜로써 랜덤 액세스 기술과 인캡슐레이션 기술에 대해 전반적인 개념과 세부 기술을 살펴보고자 한다.
일반적으로 TDMA(Time Division Multiple Access)를 기반으로 하는 양방향 위성 통신 시스템에서는 중심국과 멀리 떨어진 단말국간의 네트워크 동기를 필요로 한다. 본 논문은 양방향 위성시스템을 위한 국제규격인 DVB-S2/RCS2에서 제시한 NCR(Network Clock Reference) 복원 구조를 기반으로 네트워크 클럭 동기에 대한 개념을 설명한다. 또한 DVB-S2에서 CCM(Constant Coding & Modulation) 운용 모드와 부호율, 변조방식을 바꿔 throughput을 최적화 하는 ACM(Adaptive Coding & Modulation) 운용 모드를 지원하는 새로운 NCR 삽입 구조를 제안하였으며 이에 대한 시뮬레이션을 통해 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 차세대 위성통신 규격인 DVB-RCS2 기반 VSAT 단말 시스템의 송수신부 위상잡음 스펙트럼 분포 특성을 분석한다. VSAT 순방향 링크는 DVB-S2 ACM 기반 APSK 고차 전송모드를 사용하며, 역방향 링크는 DVB-RCS2 기반 PSK 및 QAM 계열의 고차 전송 모드를 사용한다. 고차 전송 모드를 사용함에 따라 위상잡음에 의한 영향이 나타나며, 위성전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성에 따라 전송 성능의 열화가 지배적으로 나타난다. 위성전송 환경에 따라 가변적으로 전송 데이터 율와 전송 모드를 가변하는 전송방식을 고려하여 요구 위상잡음 특성을 분석하고 차세대 VSAT 전송 파라미터를 수용하는 전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성을 제시한다.
본 논문에서는 고속 주파수 도약과 높은 주파수 분해도 그리고 광역 주파수 신호를 발생하는 디지털 주파수 합성기를 설계하고 구현한다. 고속 주파수 도약과 미세한 도플러 주파수 보정을 위한 높은 주파수 분해도를 갖는 DDS 기술과 직접 주파수 변환을 위한 광대역 PLL 기술을 적용하여 DVB-RCS 전송을 위한 전송 중간 주파수 신호를 직접 발생하는 주파수 합성기를 구현한다. $2.5{\sim}3.0$ GHz 대역의 500 MHz 사용 주파수 대역내에서 -50 dBc 이하의 스퓨리어스 신호 억압을 제공하고, 0.233 Hz의 세밀한 주파수 분해도와 125 ns 이하의 고속 주파수 도약 특성을 갖는 DFS구조를 갖는다. 또한 제작된 DFS는 광대역 사용주파수 영역에서 3 dB 이내의 이득 평탄도를 나타내었으며, 위상잡음은 1 KHz ?낵쩔【? -75 dBc/Hz의 양호한 특성을 나타내었다.
본 논문에서는 DVB-RCS (Digital Video Broadcast-Return Channel via Satellite) 망에서 호 수락제어 (CAC)를 위한 Soft-QoS 기반의 borrowing 기법을 제안한다. 제안된 기법은 위성 망에서 사용 가능한 자원이 부족할 때 새로운 호를 받아들이기 위해 서비스 중인 호 중 일부에서 일시적이고 공평하게 대역폭을 가져온다. 각각의 호에서 가져오는 대역폭의 양은 각 사용자의 critical bandwidth ratio에 비례하며 critical bandwidth ratio는 제안된 기법에서 이용하는 QoS 파라메타 중 하나이다. 시뮬레이션 결과는 제안된 기법이 호의 blocking 확률과 대역폭 효율 측면에서 성능의 향상이 있음을 보여준다.
본 논문은 DVB-RCS +M 표준에서 제안된 직접수열기반의 대역확산기술 중 코드 동기 기술에 관한 것이다. 직접수열기반의 대역확산기술은 다중반송파기반의 대역확산기술에 비해 비선형증폭기의 영향을 덜 받으나 수신단에서 코드 동기 시간 측면에서 불리하다. 이러한 어려움을 개선해보고자 초기 코드 포착을 위한 강인한 상관기 구조가 제안되고 코드 추적을 위한 비동기 DLL(Delay Lock Loop)이 제안된다. 본 기법을 바탕으로 평균 포착 시간 등의 결과를 제시하고 샘플 클럭 타이밍 오차에 영향을 받지 않는 2 오버샘플기반의 코드 추적회로의 구조와 결과도 제시한다.
디지털 위성 통신 시스템은 다양한 서비스를 제공하기 위하여 지상망과 통합되어 사용되는 경우가 많다. 이 경우에 위성 통신 시스템은 지상망에서 정의한 성능 목표를 만족시켜야 한다. ITU-R 권고서 S.1062 에서는 15GHz 이하의 디지털 위성 통신 시스템의 오류 성능 목표를 명시하고 있다. 권고에서는 오류 버스트 내의 평균 오류의 개수를 $\alpha$ 로 정의 하고 비트 오류 확률 나누기 $\alpha$ 를 오류 성능 목표로 제시하고 있다. 본 논문에서는 이러한 오류 성능 목표를 분석하는데 있어서 오류 버스트 내의 평균 오류 개수인 $\alpha$ 값을 이론적으로 구하는 방법을 제시한다. 이를 토대로 길쌈 부호의 이론 값 및 이에 바탕을 두고 있는 DVB-RCS 터보부호의 $\alpha$값에 대한 이론값을 구하고 시뮬레이션 값과 비교하여 $\alpha$ 의 이론적인 계산식을 증명해 보일 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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