위성의 발사부터 임무 궤도 운용을 포함한 어떤 위성의 자세에서도 지상국과의 통신 링크 보장을 위해서는 TC&R (Telemetry, Command & Ranging)의 안테나는 반구 옴니 패턴을 가져야 한다. 전구 옴니 안테나 패턴을 제공하기 위해서는 위성의 +z 축 방향과 -z축 방향에 각각 반구 옴니 패턴을 갖는 안테나를 배치하게 된다. 본 연구에서는 반구 옴니 빔을 갖는 RHCP 및 LHCP 편파 Quadrifilar 헬릭스 안테나를 설계하고 안테나 이득 및 축비 요구 규격을 잘 만족함을 확인하였다. +z 축 방향과 -z축 방향에 안테나 편파 조합에 따른 합성된 옴니 안테나 전구 패턴의 특성을 분석하기 위해 +z 및 -z 축에 4가지 편파 배치안에 대해 합성 빔을 비교 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 실제 위성 구조물에 +z축 및 -z축에 RHCP 및 LHCP S-대역 옴니 안테나를 각각 장착하고 위성 구조물에 의한 합성 이득 패턴을 얻고 링크에 대한 영향 분석을 수행하였다.
상용위성통신의 경우 일반 광역 통신지원은 가능하지만 전시/유사시의 생존성과 보안성을 요하는 환경에서는 사용이 크게 제한되는 단점이 있다. 따라서, 본 논문은 군 위성시스템에 적용 가능한 세 가지 형태의 중계시스템을 제안하고 분석했으며, 상향링크 방해시의 지원 가능한 데이터율을 기준으로 성능을 분석/비교하여 군 운용환경에 따른 위성자원의 이용효율을 높이는 방안을 모색하였다. 이를 이해 중계기와 함정용 단말의 설계변수를 설정하여 적용하였으며, 또한, 각 대역별(UHF/SHF/EHF) 항방해 성능비교를 통하여 운용환경에 따른 생존성의 정도를 파악하였다.
The CubeSats is classified as a pico-class satellite which requires a ground station to track the satellite, transmit commands, and receive an on-orbit data such as SOH (State-of-Health) and mission data according to the operation plan. In order to this, the ground station system has to be properly designed to perform a communication to with the satellite with enough up- and down-link budgets. In this study, a conceptual design of the ground station has been performed for the CubeSat named as STEP Cube Lab. (Cube Laboratory for Space Technology Experimental Project). The paper includes a ground station hardware interface design, a link budget analysis and a ground station software realization. In addition, the operation plan of the ground station has been established considering the STEP Cube Lab. mission requirements.
정지궤도 위성을 이용한 Ka대역 위성통신은 강우에 가장 취약하다. 이렇게 강우감쇠에 취약한 위성통신 링크 설계 시 좀 더 확실한 지역 강우분포와 정확한 강우감쇠 예측모델을 이용하여 계산된 강우 감쇠값을 반영하여 위성통신망의 링크버짓을 분석하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 최근 TTA에서 분석한 국내 지역별 강우강도 분포를 활용하여 Crane 강우감쇠 예측의 지역별 강우강도와 국내 지역별 강우강도 분포를 활용하여 해당 지역의 강우감쇠를 Ka대역 주파수 특성에 맞는 Crane 강우감쇠 예측 모델을 통해 정지궤도 위성과 지상 송수신국간의 위치, 거리 및 연 시간율(%) 요인을 반영하여 분석하였다.
본 논문에서는 한국형 전술데이터링크 기반의 상대항법 운용을 위해 확장 칼만필터 기반의 상대항법 알고리즘을 적용한 항법 시스템을 제안하였다. 한국형 전술데이터링크는 한국군 합동작전 수행능력 향상을 위해 Link-16을 기반으로 설계된 전술데이터 링크로 작전수행 및 표적재원 등의 정보를 다루고 있다. 한국형 전술데이터링크의 통신 채널에서 위치정보를 포함하는 PPLI 메시지와 터미널로부터 산출 가능한 TOA 측정치를 활용하여 항법 백업 시스템으로 운용이 가능하다. 본 논문에서는 제안한 한국형 전술데이터링크 기반의 상대항법 시스템의운용 가능성 및 오차요소에 따른 성능분석을 수행하였으며, 이를 위해 소프트웨어 기반의 상대항법 시뮬레이션 플랫폼을 설계하여 다양한 환경에서 추정 성능을 분석하였다.
위성통신은 상공에 있는 인공위성으로 통신하는 방식으로 고속 대용량 전송이 가능하며, 통신 구역이 넓다는 장점이 있는 반면 정보의 보안성이 없다는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 AES 암호화를 CTR과 CBC 모드를 적용하였다. 또한, 송신기와 수신기 사이에 나무나 건물 등의 장애물로 인해 발생하는 영향을 알아보기 위해 Markov chain을 이용하여 Blockage channel을 Urban과 Open 환경으로 구성하였다. 위성통신 고속링크 기반의 시뮬레이션을 통해 성능을 분석해 본 결과, 암호화를 적용한 경우 보안성은 보완되나 BER의 성능이 악화됨을 보였고, 장애물이 적은 Open 환경에서 장애물이 많은 Urban 환경보다 BER 성능이 향상됨을 확인하였다.
본 논문에서는 차기 군 위성통신체계 환경에서 OTM(On-The-Move) 위성단말의 채널 blockage 신호 손실 보상을 위한 협업통신 기법을 제안하였다. 제안하는 협업기법은 인접 OTM 위성단말과 지상 무전기 체계를 통해 데이터를 공유하고 직교확산코드를 이용하여 대역확산 후 동시에 전송한다. 중첩되어 전송된 확산열은 EGC(Equal Gain Combining) 방식으로 결합한다. 성능 분석을 위해 OTM 위성단말의 blockage 채널을 2-state Markov chain으로 모델링하였으며, 이를 기반으로 협업단말들의 blockage 채널 상태에 따른 비트오류율을 도출하였다. 성능분석 결과 채널 조건이 더 나은 인접 OTM 위성단말의 협업으로 비트오류율 성능이 향상됨을 확인할 수 있었다. 특히 blockage 확률이 높을수록 협업을 통해 더욱 우수한 성능을 확인할 수 있었다. 그러나 서로 다른 지연을 갖는 확산 열 간 중첩으로 인해 협업단말 수 증가 시 다중접속간섭으로 인한 성능상의 제약이 있음을 확인하였다.
Jeong, Seonyeong;Lee, Hyojeong;Lee, Seongwhan;Shin, Jehyuck;Lee, Jungkyu;Jin, Ho
Journal of Astronomy and Space Sciences
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제33권4호
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pp.335-344
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2016
Scientific CubeSat with Instruments for Global Magnetic Fields and Radiations (SIGMA) is a 3-U size CubeSat that will be operated in low earth orbit (LEO). The SIGMA communication system uses a very high frequency (VHF) band for uplink and an ultra high frequency (UHF) band for downlink. Both frequencies belong to an amateur band. The ground station that communicates with SIGMA is located at Kyung Hee Astronomical Observatory (KHAO). For reliable communication, we carried out a laboratory (LAB) test and far-field tests between the CubeSat and a ground station. In the field test, we considered test parameters such as attenuation, antenna deployment, CubeSat body attitude, and Doppler frequency shift in transmitting commands and receiving data. In this paper, we present a communication performance test of SIGMA, a link budget analysis, and a field test process. We also compare the link budget with the field test results of transmitting commands and receiving data.
본 미래 전쟁 양상은 정보화 시대의 도래와 함께 다른 분야와 마찬가지로 전쟁수행 여건에도 많은 변화를 가져왔다. 이에 따라 정보우위와 정보전이 중요시되고 네트워크 중심전(Network Centric Warfare) 등 새로운 전쟁수행 개념이 등장하게 되었다. 군 위성통신체계는 미래 NCW 전장환경에서 전장정보의 실시간 전송이 가능하며, 전장의 광역화, 자동화, 신속화 개념을 지원하고, 광역성, 이동성, 생존성 및 융통성이 보장된 전천후 핵심전략 통신체계이다. 이러한 군 위성통신시스템은 실시간 전장정보전송을 위한 광역 대용량 링크, 생존성, 이동간 통신을 제공하는 체계로 분류된다. 본 논문에서는 이러한 기능을 통합하여 지원하는 미군의 차세대 TSAT체계의 주요 운용개념과 핵심기술을 분석하였다. 분석 결과를 바탕으로 NCW 대비한 차세대 군 위성통신체계 상위 구조는 재밍이나 간섭 등의 채널환경에 최적으로 적응하여 서비스가 가능한 전송율, 항재밍 능력, 망 제어 및 망 관리 능력을 갖추어야 하며 고속 이동 차량, 초소형단말, 초고속 무인기 등의 다양한 플랫폼을 지원해야 하는 등 향상방안을 제안하고, 또한 이러한 체계 구조를 위한 소요기술로 적응형 다중안테나, 레이저 링크, 차세대 항재밍 waveform을 제안한다
본 논문에서는 비정지궤도 위성 수와 비정지궤도 위성과 정지궤도 위성간의 각도 차에 따른 간섭정도가 정지궤도 위성망의 성능에 미치는 영향을 BER 성능측면에서 분석하였다. 위성간의 각도와 간섭 영향을 분석하기 위해 정지궤도 위성과 비정지궤도 위성간의 이격 각도를 $1^{\circ}{\sim}8^{\circ}$ 변화시켰으며, 위성수의 영향을 분석하기 위해 비정지궤도 위성 수를 1~4개로 변화시켰다. 이러한 조건에서 실험한 결과 위성간의 각도가 감소하면 할수록 간섭의 영향은 더욱 증가되었으며, 특히 간섭위성과 정지궤도 위성과의 각이 작은 경우 이러한 간섭의 정도는 더욱 심해짐을 확인하였다. 또한, 간섭 위성의 수가 증가하면 할수록 정지궤도 위성 서비스로의 간섭 영향 역시 증가됨을 확인하였다. 하지만 간섭 위성 수 보다는 간섭위성과 이루는 각도가 더 시스템의 성능에 더 큰 영향을 미쳤다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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