KR100217224B1 - 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및그 장치 - Google Patents

위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 호단위로 사용전력을 최적화시킬 수 있도록 된 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및 그 장치에 관한 것으로, 각각 다수의 가입자와 결합된 다수의 기지국과, 각 기지국간의 통화채널을 제공하기 위한 인공위성 및, 통화요구가 있는 기지국에 대해 인공위성의 사용가능한 통화채널을 할당제어하는 중앙제어국을 구비한 위성통신 시스템에 있어서; 상기 중앙제어국은 통신채널의 이용상태를 저장하기 위한 채널정보저장수단과, 통신모뎀의 이용상태를 저장하기 위한 모뎀정보저장수단, 각 기지국의 위치정보를 저장하기 위한 기지국 위치 정보저장수단, 각 기지국의 위치정보에 대응하는 최적전력 정보를 저장하기 위한 최적전력 정보저장수단 및, 기지국으로부터 호요구신호가 수신되면 이용가능한 통신채널 및 모뎀을 호출 및 피호출 기지국으로 할당한 다음 상기 두 기지국의 위치정보를 근거로 각각 최적전력을 독출하여 양 기지국으로 송출하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및 그 장치
본 발명은 인공위성을 이용한 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 호(Call)단위로 사용전력을 최적화시킬 수 있도록 된 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및 그 장치에 관한 것이다.
최근, 통신기술이 급속도로 발전되면서 원격지에 위치하는 가입자가 인공위성을 통하여 통화를 할 수 있도록 해주는 위성통신이 점차 일반화되고 있는 바. 이와 같은 위성통신은 통화를 위해 별도의 신호선이 필요로 되지 않기 때문에 주로 국가간의 장거리 통신이나, 또는 우리나라와 같이 산악이 많은 나라의 통신방법으로서 유용하게 사용되고 있다.
상기한 위성통신에 있어서는 그 채널할당방식에 따라 가입자별로 각각의 통신채널을 할당하는 PAMA(Pre Assignment Multiple Access) 방식과 가입자의 요구에 따라 통신채널을 할당하는 DAMA(Demand Assignment Multiful Access) 방식의 두가지 방식을 들 수가 있는데, 일반적으로 가입자간의 통화를 위한 위성통신 시스템에 있어서는 통신채널의 가격과 그 효용성을 고려하여 DAMA 방식을 많이 채용하고 있다.
도 1은 DAMA 방식에 따른 일반적인 위성통신 시스템의 전반적인 시스템 구성을 나타낸 구성도이다.
도 1에서 참조번호 1은 다수의 통신용 채널을 구비한 인공위성이고, 2는 전체 위성통신 시스템을 제어하는 중앙제어국, 3(3A, 3B)은 교환기(11A, 11B)나 전화기(12A, 12B), 컴퓨터등의 데이터 단말기(13A, 13B) 및 팩시밀리(14A, 14B) 등의 단말기에 대한 인터페이스 기능을 갖춤과 더불어, 상기 중앙제어국(2)과 데이터 송수신을 통해 상기한 각종 단말기간의 통화기능을 제공하는 기지국이다.
또한, 도 1에서 참조부호 S는 제어데이터를 송수신하기 위한 서비스 채널(Service Channel)을 나타내고, T는 데이터나 음성을 송수신하기 위한 트래픽 채널(Traffic Channel)을 나타낸다.
상기한 구성에 있어서, 중앙제어국(2)은 정상적인 상태에서는 서비스 채널을 통해서 제어 메세지를 송출한 후 해당 기지국(3)으로부터 송신되어 오는 응답 메세지를 근거로 각 기지국(3)의 상태, 즉 통신가능 용량이나 통신채널의 이용상태를 점검하는 폴링(Polling)기능을 수행하게 된다. 그리고, 특정한 기지국 예컨대 기지국(3A)으로부터 기지국(3B) 관할의 단말기에 대해 통화요구(Calling)가 있는 경우에는 상기 폴링과정에서 얻어진 정보를 근거로 해당 기지국(3B)이 통신이 가능한 상태인 지를 판단하고, 통신가능 상태인 경우에는 인공위성의 이용가능한 트래픽 채널(T)을 양 기지국(3A, 3B)에 할당함으로써 양 기지국(3A, 3B)이 직접적으로 상호 통신을 수행할 수 있도록 하게 된다.
이어, 중앙제어국(2)은 상기한 양 기지국(3A, 3B)간에 통신이 종료되어 통신 요구가 있었던 기지국(3A)으로부터 서비스 채널(S)을 통해 통신종료 신호가 인가되게 되면 양 기지국에 대해 통신종료처리를 실행함으로써 양 기지국(3A, 3B)에 대해 제공되었던 트래픽 채널(T)을 해제하게 된다.
한편, 도 2는 상술한 중앙제어국(2)의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2에서 참조번호 21은 인공위성(1)과 상향링크(Up link) 신호와 하향링크(Down Link) 신호를 송수신하기 위한 안테나이고, 22는 주파수의 편파 성질을 이용하여 상기 안테나(21)를 통해 송수신되는 신호를 분리하여 입출력하는 직교모드변환기(OMT:Orthogonal Mode Transducer)와, 이 직교모드변환기를 통해 입력된 예컨대 12.25∼12.75G㎐의 하향링크 주파수신호를 저잡음증폭하는 저잡음증폭기(LNA:Low Noise Amplifier), 이 저잡음증폭기를 통해 인가된 주파수신호를 예컨대, 70M㎐의 중간주파수신호(IF)로 변환하는 주파수하향변환기(DC:Down Converter), 이후에 설명할 IF조합/분배부(23)로부터 인가되는 70M㎐의 IF 신호를 예컨대 14.0∼14.5G㎐의 극초단파로 변환하여 상향링크 주파수신호를 생성하는 주파수상향변환기(UC:Up Converter) 및, 이 주파수상향변환기로부터 출력되는 상향링크 주파수신호를 증폭하는 고출력증폭기(HPA:High Power Amplifier)를 포함하여 구성된 RF 처리부이다.
또한, 참조번호 23은 상기 RF 처리부(22)로부터 인가되는 중간주파수신호를 다수의 중간주파수신호로 분리하여 출력함과 더불어, 이후에 설명할 SCPC(Single Channel Per Carrier) 채널 유니트(SCU:24)로부터 인가되는 중간주파수신호를 조합하여 출력하는 IF 조합/분배부(Combiner/Distributer)이고, 24는 이 IF 조합/분배부(23)로부터 인가되는 중간주파수 신호를 복조 및 디코딩하여 출력하고, 이후에 설명할 네트워크 제어부(40)로부터 출력되는 메세지를 인코딩 및 변조하여 출력하는 SCPC 채널유니트이다.
여기서, 상기 IF 조합/분배부(23)는 다수의 SCPC 채널유니트를 사용하는 경우의 시스템 확장성을 위해 채용된 것이다.
그리고, 참조번호 40은 상기 SCPC 채널 유니트(24)를 통해서 각 기지국(3)으로 제어 메세지를 송출한 후 해당 기지국으로부터 송신되어 오는 응답 메세지를 근거로 각 기지국(3)의 상태를 점검하는 폴링기능을 수행하고, 어느 가입자로부터 통화요구가 있는 경우에는 상기 폴링과정에서 얻어진 정보를 근거로 상대방 기지국이 통신이 가능한 상태인 지를 판단하여 통신가능 상태인 경우에는 인공위성의 이용가능한 트래픽 채널과 모뎀을 양 기지국에 할당함으로써 양 가입자가 직접 상호 통신을 수행할 수 있도록 하는 등의 시스템 제어를 수행하게 되는 네트워크 제어부이다.
또한, 참조번호 50은 시스템 운용자와 소정의 운용자 단말기(51)를 통해 결합되어 상기 네트워크 제어부(40)를 포함하는 전반적인 시스템에 대해 시스템 운용 및 망관리 기능을 실행하기 위한 네트워크관리시스템이다.
한편, 도 3은 상기한 네트워크 제어부(40)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면으로서, 도면에서 참조번호 41은 네트워크 제어부(40)의 시스템을 제어하는 프로세서이고, 42는 상기 SCPC 채널유니트(24)에서 인가되는 메세지로부터 패킷 정보(Packet Information)를 추출하여 S-ALOHA(Sloted ALOHA)패킷을 생성함과 더불어, 상기 SCPC 채널유니트(24)에 대해 TDM(Time Division Multiplex) 스트림(Stream)의 메세지를 생성하여 출력하는 서비스채널 콘트롤러(SCC : Service Channel Controller)이다.
또한, 참조번호 43은 듀얼 포트 RAM으로서, 이는 상기 프로세서(41)와 서비스채널 콘트롤러(42) 사이의 데이터 송수신을 위해 제공되는 것이고, 44는 상기 프로세서(41)의 동작 프로그램이 저장되는 프로그램 저장부, 45는 이 프로세서(41)의 폴링동작에 의해 얻어진 각 기지국의 상태정보가 저장되는 기지국 정보저장부, 46은 인공위성에 의해 허용되는 통신채널의 이용상태가 저장되는 채널 정보저장부, 47은 가입자에게 할당되는 통신모뎀의 이용상태가 저장되는 모뎀 정보저장부이다.
이어, 상기한 구성으로 된 위성통신 시스템의 동작을 설명한다.
정상적인 상태에서 도 2의 동작 네트워크제어부(40)는 폴링동작을 수행하여 각 기지국의 상태를 점검하게 된다.
즉, 네트워크제어부(40)의 프로세서(41)는 각 기지국의 상태를 점검하기 위한 패킷 데이터를 듀얼포트 RAM(43)에 기입하게 되고, 서비스채널 콘트롤러(42)는 이 듀얼포트 RAM(43)에 기입된 패킷 데이터를 독출하여 TDM스트림의 메세지를 생성한 후 이를 임의의 SCPC 채널유니트(241∼24N)로 출력하게 된다.
그러면, 상기 SCPC 채널유니트(24)에서는 상기 메세지를 인코딩 및 변조함으로써 예컨대, 70M㎐의 중간주파수신호로 변환하여 출력하게 되고, 이 중간주파수신호는 IF 조합/분배부(23)에서 주파수별로 조합된 후, RF 처리부(22)의 주파수증가변환부에서 예컨대, 14.5G㎐의 상향링크 주파수신호로 변환되게 된다. 그리고, 이 상향링크 주파수신호는 고출력증폭기와 직교모드변환기 및 안테나(21)를 거쳐 출력된 후 도 1에서의 인공위성(1)을 통해 각 기지국(3)으로 송출되게 된다.
한편, 각 기지국(3)으로부터 인공위성(1)을 통해 안테나(21)로 수신된 응답메세지, 즉 12.25G㎐의 하향링크 주파수신호는 직교모드변환기와 저잡음증폭기를 통해 주파수하향변환기에 인가되어 70M㎐의 중간주파수신호로 변환되고, 이어 IF 조합/분배부(23)를 통해 SCPC 채널유니트(24)로 인가되어 복조 및 디코딩된 후 네트워크제어부(40)로 인가되게 된다.
그리고, 네트워크제어부(40)에서는 서비스채널 콘트롤러(42)가 인가되는 메세지로부터 패킷정보를 추출하여 S-ALOHA 패킷을 생성한 후 이를 듀얼 포트 RAM(43)에 기입하게 되고, 프로세서(41)는 듀얼 포트 RAM(43)으로부터 해당 패킷 데이터를 독출하여 이를 근거로 기지국정보 저장부(45)를 갱신등록함으로써 각각의 기지국에 대한 상태정보를 보유하게 된다.
또한, 상술한 폴링동작은 각 기지국에 대해 지속적으로 실행되게 된다.
그리고, 임의의 기지국으로부터 통화요구가 있는 경우에는 프로세서(41)는 우선 상기 기지국정보 저장부(45)로부터 호출된 기지국의 상태정보를 독출하여 해당 기지국이 현재 통신이 가능한 상태인지를 판단하게 되고, 이때 통신가능상태로 판정된 경우에는 채널 정보저장부(46) 및 모뎀 정보저장부(47)를 검색하여 현재 사용가능한 통신 채널 및 모뎀을 해당 기지국에 할당하게 된다.
이후, 기지국(3)으로부터 통신종료 메세지가 수신되면 프로세서(41)는 통신이 진행되었던 양 기지국으로 해당 통신채널 및 통신모뎀에 대한 해제신호를 송출하고 채널 및 모뎀 정보저장부(46, 47)의 해당 영역을 다시 예컨대 비사용중으로 갱신등록하게 된다.
한편, 상기한 바와 같이 각 기지국(3)이 어느 가입자로부터의 통화요구에 대한 호처리를 수행하기 위해서는 중앙제어국(2)으로부터 이용가능한 통신채널 및 통신모뎀을 할당받아야 가능하게 되므로 기지국(3)은 호요구메세지를 소정의 주파수신호로 변환하여 인공위성(1)으로 송출하게 되고, 중앙제어국(2)은 인공위성(1)으로부터 상기 호요구신호를 수신받아 호처리를 수행하게 된다.
그런데, 인공위성(1)과 결합된 다수의 기지국(3)은 넓은 지역에 분포되어 있기 때문에 각각의 기지국(3)으로부터 송출되는 상향주파수신호가 인공위성에 동일한 레벨신호로써 수신되지 않게 된다.
즉, 인공위성의 빔 커버리지(Beam Coverage:동일전력으로 송출된 상향주파수신호가 인공위성의 수신레벨에서 거의 동일하게 되는 지역) 내에 위치해 있는 기지국과 그 외의 다른 기지국이 상향주파수신호에 대하여 예컨대, 동일한 송출전력을 사용하게 되더라도 인공위성에 입사되는 상향주파수신호의 입사각의 차이 및 신호도달거리의 차이 등에 의해서 빔 커버리지 밖의 기지국에서 송출되는 상향주파수신호가 인공위성에서 그 수신감도가 매우 낮아지게 될 뿐만 아니라 수신감도가 아주 미약하여 정상적인 호처리를 수행하지 못하게 되는 경우가 있다.
그리하여, 수신레벨이 미약하기 때문에 각각의 기지국에 대하여 송출전력을 동일하게 최대 전력으로 사용하는 것은 특히 빔 커버리지 내의 기지국에서 잉여전력으로 인하여 상당량의 전력손실을 보게 될 뿐만 아니라 위성채널의 임계치에 도달하기 전에 위성 전력이 포화상태가 발생하게 되어 더 이상의 서비스를 수행할 수 없게 된다.
또한, 빔 커버리지 밖의 기지국에서 예컨대, 어느 송출전력으로 신호를 송출하였는데 수신감도가 아주 미약하여 정상적인 호처리를 수행하지 못하게 되는 때에라도 동일 레벨의 송출전력으로 빔 커버리지 내의 기지국에서 신호를 송출하게 되면 정상적인 수신레벨이 되어 매우 양호한 호처리를 수행하게 되는 경우가 있게 된다.
즉, 상기한 바에 의하면, 빔 커버리지 내의 기지국과 그 외의 기지국의 송출전력을 달리함으로써 기지국마다 최적의 송출전력으로 신호를 송출하는 것이 요구된다.
이에, 본 발명은 상기한 점을 감안하여 창출된 것으로서, 빔 커버리지 안과 밖의 각각의 기지국에 대해서 정상적인 호처리를 수행하기 위한 최적의 송출전력을 사용하도록 하는 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및 그 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 위성통신 시스템의 개요를 설명하기 위한 전반적인 시스템 구성도.
도 2는 도 1에서의 중앙제어국(2)의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 도 2에서의 네트워크 제어부(40)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 1실시예에 따른 위성통신 시스템에서 호단위 전력제어장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 도 4의 구성으로 된 장치의 동작을 설명하기 위한 동작 플로우 챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 인공위성 2 : 중앙제어국
3A,3B : 기지국 11A,11B : 교환기
12A,12B : 전화기 13A,13B : 데이터터미날
14A,14B : 팩시밀리 21 : 안테나
22 : RF 처리부 23 : IF 조합/분배부
24 : SCPC 채널유니트 40 : 네트워크 제어부
41,61 : 프로세서 42 : 서비스채널 콘트롤러(SCC)
43 : 듀얼 포트 RAM 44 : 프로그램 저장부
45 : 채널 정보저장부 46 : 모뎀 정보저장부
50 : 네트워크 관리시스템 51 : 운용자 단말기
62 : 기지국 위치 정보저장부 63 : 최적전력 정보저장부
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제 1관점에 따른 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법은 각각 다수의 가입자와 결합되는 다수의 기지국을 인공위성을 통해 결합하여 가입자간의 통신을 제공하는 위성통신 시스템에 있어서; 어느 기지국으로부터 호요구신호가 수신되면 호출 및 피호출 기지국으로 이용가능한 통신 채널 및 모뎀을 할당하는 단계와, 상기 통신 채널 및 모뎀이 할당된 양 기지국의 위치 정보를 소정의 메모리로부터 독출하는 단계, 상기 각 위치 정보를 근거로 최적전력 정보를 독출하여 최적전력 정보를 양 기지국으로 송출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 2관점에 따른 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어장치는 각각 다수의 가입자와 결합된 다수의 기지국과, 각 기지국간의 통화채널을 제공하기 위한 인공위성 및, 통화요구가 있는 기지국에 대해 인공위성의 사용가능한 통화채널을 할당제어하는 중앙제어국을 구비한 위성통신 시스템에 있어서; 상기 중앙제어국은 통신채널의 이용상태를 저장하기 위한 채널정보저장수단과, 통신모뎀의 이용상태를 저장하기 위한 모뎀정보저장수단, 각 기지국의 위치정보를 저장하기 위한 기지국 위치 정보저장수단, 각 기지국의 위치정보에 대응하는 최적전력 정보를 저장하기 위한 최적전력 정보저장수단 및, 기지국으로부터 호요구신호가 수신되면 이용가능한 통신채널 및 모뎀을 호출 및 피호출 기지국으로 할당한 다음 상기 두 기지국의 위치정보를 근거로 각각 최적전력을 독출하여 양 기지국으로 송출하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
즉, 상기한 바에 의하면, 각각의 기지국에 대해서 송출전력을 최적화 시키도록 호단위 전력제어를 수행할 수 있게 된다.
이어, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 1실시예에 따른 위성통신 시스템의 호단위 전력 제어장치의 구성을 나타낸 블록도로서, 도면에서 도 3과 동일한 기능을 수행하는 부분에는 동일한 참조번호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.
도면에서 참조번호 61은 도 2를 참조하여 설명한 기능 즉, 상기 SCPC 채널유니트(24)를 통해서 각 기지국(3)으로 제어 메세지를 송출한 후 해당 기지국으로부터 송신되어 오는 응답 메세지를 근거로 각 기지국(3)의 상태를 점검하는 폴링기능을 수행하고, 어느 가입자로부터 통화요구가 있는 경우에는 상기 폴링과정에서 얻어진 정보를 근거로 상대방 기지국이 통신이 가능한 상태인 지를 판단하여 통신가능 상태인 경우에는 인공위성의 이용가능한 트래픽 채널과 모뎀을 양 기지국에 할당함으로써 양 가입자가 직접 상호 통신을 수행할 수 있도록 하는 등의 시스템 제어를 수행함과 더불어 기지국 위치정보 및 각 기지국의 필요전력을 근거로 송출전력을 조정하도록 제어하는 네트워크 제어부이다.
또한, 참조번호 62는 각 기지국에 대한 위치정보를 저장하기 위한 기지국 위치정보저장부이고, 63은 각 기지국에서 송출전력으로 필요로 되는 최적전력을 저장하기 위한 최적전력 정보저장부이다.
이어, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명한다.
우선, 어느 가입자로부터 호요구신호가 입력되면 기지국은 소정의 호요구신호를 생성하는 이를 인공위성을 통해 중앙제어국으로 송출하게 된다.
이어, 중앙제어국(2)의 프로세서(41)는 기지국(3)으로부터 호요구신호가 수신되면(ST1 단계), 상기 기지국정보저장부(45)의 피호출 기지국의 상태를 검색하여 그 기지국이 정상적인 호처리를 수행할 수 있는 상태인 지를 판단하게 된다.
프로세서(41)는 이 기지국이 정상상태이면 상기 채널정보저장부(46) 및 모뎀정보저장부(47)로부터 현재 이용가능한 채널 및 모뎀을 검색하여 이를 호출 및 피호출 기지국으로 할당하게 된다(ST2 단계).
이어, 프로세서(41)는 상기 기지국 위치정보저장부(62)를 독출하여 호출 및 피호출 기지국의 위치정보를 독출(ST3 단계)한 다음 각각의 위치정보를 근거로 상기 최적전력 정보저장부(63)로부터 해당 최적전력 정보를 독출하게 된다(ST4 단계).
그리고, 프로세서(41)는 상기 과정에서 독출한 각 기지국의 필요한 최적전력을 송출하게 된다(ST5 단계).
이후, 호출 및 피호출 기지국은 상기 과정으로 할당된 최적전력 레벨에 맞게 각 가입자의 출력신호를 송출하게 된다.
즉, 상기 실시예에 의하면, 각 기지국의 최적전력으로 호처리를 수행함으로써 다수의 가입자를 수용할 수 있게 되고, 시스템의 성능을 향상시키게 된다.
한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 권리요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
이상 상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 호단위로 사용전력을 최적화함으로써 동시에 다수의 가입자를 수용할 수 있게 되고, 시스템의 성능을 향상시킬 수 있도록 된 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법 및 그 장치를 실현할 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 각각 다수의 가입자와 결합되는 다수의 기지국을 인공위성을 통해 결합하여 가입자간의 통신을 제공하는 위성통신 시스템에 있어서;
    어느 기지국으로부터 호요구신호가 수신되면 호출 및 피호출 기지국으로 이용가능한 통신 채널 및 모뎀을 할당하는 단계와,
    상기 통신 채널 및 모뎀이 할당된 양 기지국의 위치 정보를 소정의 메모리로부터 독출하는 단계,
    상기 두 위치 정보를 근거로 최적전력 정보를 독출하여 최적전력 정보를 양 기지국으로 송출하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어방법.
  2. 각각 다수의 가입자와 결합된 다수의 기지국과, 각 기지국간의 통화채널을 제공하기 위한 인공위성 및, 통화요구가 있는 기지국에 대해 인공위성의 사용가능한 통화채널을 할당제어하는 중앙제어국을 구비한 위성통신 시스템에 있어서;
    상기 중앙제어국은 통신채널의 이용상태를 저장하기 위한 채널정보저장수단과,
    통신모뎀의 이용상태를 저장하기 위한 모뎀정보저장수단,
    각 기지국의 위치정보를 저장하기 위한 기지국 위치 정보저장수단,
    각 기지국의 위치정보에 대응하는 최적전력 정보를 저장하기 위한 최적전력 정보저장수단 및,
    기지국으로부터 호요구신호가 수신되면 이용가능한 통신채널 및 모뎀을 호출 및 피호출 기지국으로 할당한 다음 상기 양 기지국의 위치정보를 근거로 각각 최적전력을 독출하여 양 기지국으로 송출하는 제어수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템에서 호단위 전력 제어장치.
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