KR100982731B1 - Method for compensating frequency offset in satellite communication - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for revising a frequency offset in a CDMA(Code Division Multiple Access) network is provided to revise an frequency offset by a satellite draft not only in center station but also even in between terminal having each frequency offset, thereby revising the frequency offset without net shape. CONSTITUTION: A synchronization of a downlink signal received from a satellite is obtained. A downlink frequency offset of a downlink signal and an uplink frequency offset of a uplink signal are extracted from a satellite link message transmitted from the satellite(48). The down and up link frequency obtained from synchronization uses the down and up link frequency offset and is respectively revised(50).

Description

위성 통신에서 주파수 오프셋 보정 방법{Method for compensating frequency offset in satellite communication}Method for compensating frequency offset in satellite communication

본 발명은 위성 통신에서 주파수 오프셋 보정 방법에 관한 것으로, 특히 위성을 사용하는 통신망에서 위성 드래프트에 의한 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for correcting a frequency offset in satellite communication, and more particularly, to a method for correcting a frequency offset by a satellite draft in a communication network using a satellite.

정지궤도 위성을 사용하는 위성 코드분할다중접속(Code Division Multiple Access, CDMA) 통신망에서는 지상 망에서 발생하지 않는 위성 드래프트(draft)에 따른 주파수 오프셋이 발생하게 된다. 위성 드래프트에 의한 주파수 오프셋은 최대 10khz까지 발생하게 되며, 이로 인해 발생하는 문제는 장시간 망 운용시 주파수 오프셋의 누적으로 링크 장애 현상이 발생하는 문제, 장시간 동안 단말을 사용하지 않는 경우 주파수 오프셋 누적으로 동기를 획득하지 못하는 문제, 단말 설치시 수동으로 위성 오프셋을 측정하여 보상하는 문제 등이 존재한다.In satellite code division multiple access (CDMA) networks using geostationary satellites, frequency offsets occur due to satellite drafts that do not occur in terrestrial networks. Frequency offset by satellite draft can occur up to 10khz, and the problem caused by this is that link failure occurs due to accumulation of frequency offset during long-term network operation, and synchronization by frequency offset accumulation when terminal is not used for a long time. There is a problem that can not be obtained, the problem of compensating by measuring the satellite offset manually when installing the terminal.

이러한 위성 드래프트에 의한 주파수 오프셋을 보정하기 위하여 대부분에 위성망은 스타망(star network)의 형태로 중심국에서 일정 부분을 보정하는 방식을 채택함으로써, 분산망 형태에서는 적용하기 어렵다는 문제가 있다.In order to correct the frequency offset caused by the satellite draft, in most cases, the satellite network adopts a method of correcting a part of the central station in the form of a star network, which makes it difficult to apply in a distributed network form.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 위성 드래프트에 의한 주파수 오프셋 발생시 중심국(central station 또는 hub station) 보정뿐만 아니라 단말국(terminal) 보정도 함께 수행함으로써 통신망의 형태에 상관없이 주파수 오프셋을 보정하는 방법을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for correcting the frequency offset irrespective of the type of communication network by performing not only the central station (or hub station) correction but also the terminal station correction when the frequency offset is generated by the satellite draft. There is.

상기 과제를 이루기 위한 본 발명은 위성 통신망의 단말국에서 상기 위성의 드래프트에 의해 발생되는 통신링크 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 있어서, 위성으로부터 수신되는 하향링크 신호의 동기를 획득하는 단계; 상기 위성으로부터 전송되는 위성링크 메시지로부터 상기 하향링크 신호의 하향링크 주파수 오프셋과 상기 위성으로 전송하는 상향링크 신호의 상향링크 주파수 오프셋을 추출하는 단계; 및 상기 하향 및 상향 링크 주파수 오프셋을 이용하여 상기 동기가 얻어진 하향링크 주파수 및 상향링크 주파수를 각각 보정하는 단계를 포함함을를 포함함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of correcting a communication link frequency offset generated by a draft of a satellite at a terminal station of a satellite communication network, the method comprising: obtaining synchronization of a downlink signal received from a satellite; Extracting a downlink frequency offset of the downlink signal and an uplink frequency offset of an uplink signal transmitted to the satellite from the satellite link message transmitted from the satellite; And correcting the downlink frequency and the uplink frequency from which the synchronization is obtained using the downlink and uplink frequency offsets, respectively.

본 발명에 따르면, 정지궤도 위성을 사용하는 CDMA 통신망에서 위성 드래프트에 의한 주파수 오프셋을 중심국뿐만 아니라 각각의 주파수 오프셋을 가지고 있는 단말들간에도 오프셋을 보정함으로써 망형태에 상관없이 주파수 오프셋을 보정할 수 있다.According to the present invention, in a CDMA communication network using a geostationary satellite, the frequency offset can be corrected regardless of the network type by correcting the offset not only between the central station but also between terminals having respective frequency offsets. .

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하기로 한Δ다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 적용되는 위성 통신망 구조를 도시한 것이다. 도시된 위성 통신망 구조는 중심국(1), 위성(2) 그리고 복수의 단말국(3)을 포함한다. 1 illustrates a structure of a satellite communication network applied to the present invention. The illustrated satellite communication network structure includes a central station 1, a satellite 2 and a plurality of terminal stations 3.

도 2는 중심국(1)과 단말국(3)에 대한 내부 블록도이다.2 is an internal block diagram of the central station 1 and the terminal station 3.

중심국(1)은 제어부(11), 시분할다중(Time Division Multiplexing, TDM) 통신을 제어하는 TDM 모뎀(12), 슬롯 알로하(Slotted Aloha, S/A) 통신을 제어하는 S/A 모뎀(13), 호처리부(14) 및 안테나(15)를 포함한다. 중심국(1)은 위성(2)으로 신호를 송신할 때는 TDM 방식을 사용하고, 위성(2)으로부터 신호를 수신할 때는 S/A 방식을 사용한다.The central station 1 includes a control unit 11, a TDM modem 12 for controlling Time Division Multiplexing (TDM) communication, and an S / A modem 13 for controlling slotted Aloha (S / A) communication. And a call processor 14 and an antenna 15. The central station 1 uses the TDM method when transmitting a signal to the satellite 2 and the S / A method when receiving a signal from the satellite 2.

단말국(3)은 안테나(31), TDM 모뎀(32), S/A 모뎀(33) 및 제어부(34)를 포함한다. 단말국(3)은 위성(2)으로 신호를 송신할 때는 S/A 방식을 사용하고, 위성(2)으로부터 신호를 수신할 때는 TDM 방식을 사용한다. The terminal station 3 includes an antenna 31, a TDM modem 32, an S / A modem 33, and a control unit 34. The terminal station 3 uses the S / A method when transmitting a signal to the satellite 2 and the TDM method when receiving a signal from the satellite 2.

도 3은 중심국(1)과 단말국(3)의 초기화 과정에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart of an initialization process of the central station 1 and the terminal station 3.

중심국의 제어부(11)와 단말국의 제어부(34)는 각 TDA 모뎀 및 S/A 모뎀(12,13,32,33)에 부팅(booting)이 완료될 때까지 현재 상태를 요청하고 그에 대한 응답(ack)을 받아 각 모뎀의 상태를 확인한다(35단계). 다음으로, 제어부(11, 34)는 모뎀(12,13,32,33)에 안테나(15, 31)를 통해 출력될 신호의 파워에 대한 정보를 설정한다(36단계). 다음으로 송수신할 주파수 정보를 설정하고(38단계), 다시 모뎀 상태를 확인한다(39단계).The control unit 11 of the central station and the control unit 34 of the terminal station request and respond to the current state until the TDA modems and the S / A modems 12, 13, 32, and 33 have completed booting. (ack) to check the status of each modem (step 35). Next, the controllers 11 and 34 set information about the power of the signal to be output through the antennas 15 and 31 to the modems 12, 13, 32, and 33 (step 36). Next, the frequency information to be transmitted and received is set (step 38), and the modem status is checked again (step 39).

도 4는 도 3에 도시된 초기화가 완료된 후 중심국(1)에서 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 대한 흐름도이다. 4 is a flowchart of a method for correcting a frequency offset in the central station 1 after the initialization shown in FIG. 3 is completed.

먼저, 중심국의 TDM 모뎀(12)은 TDM 수신 기능을 더 구비한다. 중심국의 호처리부(14)는 모뎀(12,13)의 상태를 확인한 다음(41단계), 모뎀 정보를 제어부(11)에 전송하고 그에 대한 응답(ack)을 받는다(42단계). 제어부(11)는 모뎀 정보를 확인한 후 모뎀(12,13)의 상태를 확인한다(43단계). 다음으로 제어부(11)는 TDM 모뎀(12)의 파라미터, 예를 들어 CDMA 통신에서 사용될 코드 등을 설정한다(44단계). TDM 모뎀(12)은 위성(2)으로부터 수신한 신호의 동기를 획득하고, 이후 동기가 얻어진 하향링크 주파수에 대한 하향 링크 주파수 오프셋을 측정한다(45단계). 하향링크 신호에 대한 동기 획득 과정은 후술하기로 한다. First, the TDM modem 12 of the central station further has a TDM reception function. The call processing unit 14 of the central station checks the state of the modems 12 and 13 (step 41), and then transmits the modem information to the control unit 11 and receives a response (ack) thereof (step 42). The controller 11 checks the modem information and then checks the state of the modems 12 and 13 (step 43). Next, the control unit 11 sets parameters of the TDM modem 12, for example, a code to be used in CDMA communication (step 44). The TDM modem 12 acquires the synchronization of the signal received from the satellite 2, and then measures the downlink frequency offset with respect to the downlink frequency from which the synchronization is obtained (step 45). The synchronization acquisition process for the downlink signal will be described later.

제어부(11)는 TDM 모뎀(12)의 상태를 확인하고(46단계), 일정한 시간동안, 예를 들어, 1분 동안 측정된 하향링크 주파수 오프셋을 평균하여 주파수 오프셋 ΔFs를 산출한다(47단계). 다음으로, 제어부(11)는 ΔFs를 이용하여 상/하향링크 주파수 오프셋 ΔFu/ΔFd를 계산한다(48단계). ΔFu/ΔFd의 계산은 위성 주파수 오프셋 ΔFs에 대해 조정되어야 하는 값과 자체 보정값을 합한 값으로, 경험적으로 결정된다. The controller 11 checks the state of the TDM modem 12 (step 46), and calculates a frequency offset ΔFs by averaging downlink frequency offsets measured for a predetermined time period, for example, for 1 minute (step 47). . Next, the control unit 11 calculates an uplink / downlink frequency offset ΔFu / ΔFd using ΔFs (step 48). The calculation of [Delta] Fu / [Delta] Fd is empirically determined as the sum of the values to be adjusted for the satellite frequency offset [Delta] Fs and the self correction value.

다음으로, 제어부(11)는 하향링크 주파수 오프셋을 S/A 모뎀(13)에 전송하여, S/A 모뎀(13)에서 전송받은 하향링크 주파수 오프셋을 이용하여 하향링크 주파수를 보정하도록 하며(49단계), 상향 및 하향 링크 주파수 오프셋을 위성(2)을 통 해 단말들(3)에게 방송한다(50단계).Next, the controller 11 transmits the downlink frequency offset to the S / A modem 13 to correct the downlink frequency by using the downlink frequency offset received from the S / A modem 13 (49 In step 50, uplink and downlink frequency offsets are broadcast to the terminals 3 through the satellite 2 (step 50).

도 5는 단말국(3)에서 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 대한 흐름도이다.5 is a flowchart of a method of correcting a frequency offset in the terminal station 3.

제어부(34)는 TDM 모뎀(32)과 S/A 모뎀(33)의 주파수, PN 코드 등을 설정한하고, 그에 대한 응답(ack)를 받는다(52단계). TDM 모뎀(32)은 위성(2)으로부터 수신한 신호를 이용하여 자동 주파수 제어(Automatic Frequency Algorithm, AFC) 알고리즘에 따라 위성 드래프트에 따른 주파수 오프셋을 보정한 하향링크 동기를 획득한다(53단계). The controller 34 sets a frequency, a PN code, etc. of the TDM modem 32 and the S / A modem 33, and receives a response (ack) (step 52). The TDM modem 32 acquires the downlink synchronization by correcting the frequency offset according to the satellite draft according to the Automatic Frequency Algorithm (AFC) algorithm using the signal received from the satellite 2 (step 53).

도 6은 TDM 모뎀(32)에서 하향링크 동기 획득 과정에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a downlink synchronization acquisition process in the TDM modem 32.

먼저, TDM 모뎀(32)은 AFC를 이용하여 동기를 획득했던 최종 주파수 Fo를 기준으로 위성 드래프트에 따른 주파수 오프셋을 보정한 하향 링크 주파수를 서치(search)한다(71단계). 이때 서치는 하나의 주파수에서 동기를 획득하는 최장 시간인 16초 동안 이루어진다. 또한 모뎀 자체 서치 범위와 위성 드래프트에 따르 주파수 오프셋, 예를 들어 ±10KHz를 고려하여 1 스텝을 1.5KHz로 하여 홉핑(hopping) 하여 서치한다(72단계). First, the TDM modem 32 searches for a downlink frequency obtained by correcting a frequency offset according to a satellite draft based on the final frequency Fo obtained by synchronizing with AFC (step 71). The search is made for 16 seconds, the longest time to acquire synchronization at one frequency. In addition, by searching for a frequency offset, for example, ± 10KHz, according to the modem self-search range and the satellite draft, one step is set to 1.5KHz to search by hopping (step 72).

단말국의 모뎀 최대 서치 시간, 예를 들어, 2분 동안 서치한 후 동기를 획득하지 못하면(73단계), 해당 모뎀은 아이들(idle) 모뎀으로 절환된 다음 아이들 모뎀이 서치한다(74단계). 단말국 모뎀이 AFC를 수행할 수 있는 범위는 최대 8홉이며, 이 최대 홉수 동안 Fo를 중심으로 일정 범위, 예를 들어 ±5KHz를 서치한다(75단계). 이때 최대 홉수를 초과하여 서치하는 경우 주파수를 줄여가면서 서치하고(76단계), 이후 동기를 획득하거나 모뎀의 상태가 단말국(3)을 제어하는 상태가 아니면 AFC 기능을 멈춘다(77단계).If no synchronization is obtained after searching for the terminal station's modem maximum search time, for example, 2 minutes (step 73), the modem is switched to an idle modem and then the idle modem is searched (step 74). The maximum range of the terminal station modem can perform AFC is 8 hops, and during this maximum number of hops, a predetermined range, for example, ± 5 KHz, is searched (step 75). At this time, if the search exceeds the maximum number of hops, the search is performed while decreasing the frequency (step 76), and then the AFC function is stopped (step 77) unless the synchronization is acquired or the state of the modem is not controlling the terminal station 3.

이와 같은 서치 과정을 도 7에 도시하였다. 도시된 바에 따르면, 실험적으로 설정된 값에 따라 Fo로부터 1.5KHz 스텝으로 상하 4홉, 총 8홉의 구간을 서치한다. 서치 순서는 도면에 나타난 일련번호의 순서와 같다.Such a search process is illustrated in FIG. 7. As shown, according to the experimentally set value, a section of four hops up and down and a total of eight hops are searched in a step of 1.5 KHz from Fo. The search order is the same as the order of the serial numbers shown in the drawings.

하향링크에 대한 동기를 획득하면, 제어부(34)는 TDM 모뎀(32)의 상태를 확인한다(54단계). TDM 모뎀(32)은 위성(2)으로부터 수신한 링크 메시지 정보를 제어부(34)에 전송한다. 제어부(34)는 링크 메시지 정보로부터 하향링크 주파수 오프셋을 추출하여 저장하고(56단계), 이를 TDM 모뎀(32)에 전송한다(57단계). TDM모뎀(32)은 하향 링크 주파수 오프셋을 이용하여 동기가 얻어진 하향링크 주파수를 한다(58단계). 제어부(34)는 TDM 모뎀(32)의 상태를 확인한 후, 위성 메시지 정보에서 추출한 상향링크 주파수 오프셋을 저장하고(60단계), 이를 TDM 모뎀(32)에 전송하여 TDM 모뎀(32)가 상향링크 주파수 오프셋을 이용하여 상향링크 주파수를 보정하도록 한다(62단계).Upon obtaining synchronization for the downlink, the controller 34 checks the state of the TDM modem 32 (step 54). The TDM modem 32 transmits the link message information received from the satellite 2 to the control unit 34. The control unit 34 extracts and stores the downlink frequency offset from the link message information (step 56) and transmits it to the TDM modem 32 (step 57). The TDM modem 32 uses the downlink frequency offset to perform the downlink frequency obtained by synchronizing (step 58). After confirming the state of the TDM modem 32, the control unit 34 stores the uplink frequency offset extracted from the satellite message information (step 60), and transmits it to the TDM modem 32 so that the TDM modem 32 uplinks. The uplink frequency is corrected using the frequency offset (step 62).

이상과 같이 도면과 명세서에서 최적 실시 예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and the specification. Herein, specific terms have been used, but they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

도 1은 본 발명에 적용되는 위성 통신망 구조를 도시한 것이다.1 illustrates a structure of a satellite communication network applied to the present invention.

도 2는 도 1의 중심국과 단말국에 대한 내부 블록도이다.2 is an internal block diagram of the central station and the terminal station of FIG.

도 3은 중심국과 단말국의 초기화 과정에 대한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an initialization process of a central station and a terminal station.

도 4는 초기화가 완료된 후 중심국에서 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 대한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of correcting a frequency offset in a central station after initialization is completed.

도 5는 단말국에서 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 대한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a method of correcting a frequency offset in a terminal station.

도 6은 시분할다중 모뎀에서 하향링크 동기 획득 과정에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a downlink synchronization acquisition process in a time division multiple modem.

도 7은 도 6의 서치 과정을 예시한 것이다.FIG. 7 illustrates the search process of FIG. 6.

Claims (5)

위성 통신망의 단말국에서 상기 위성의 드래프트에 의해 발생되는 통신링크 주파수 오프셋을 보정하는 방법에 있어서,A method for correcting a communication link frequency offset generated by a draft of a satellite at a terminal station of a satellite communication network, 위성으로부터 수신되는 하향링크 신호의 동기를 획득하는 단계;Obtaining synchronization of a downlink signal received from a satellite; 상기 위성으로부터 전송되는 위성링크 메시지로부터 상기 하향링크 신호의 하향링크 주파수 오프셋과 상기 위성으로 전송하는 상향링크 신호의 상향링크 주파수 오프셋을 추출하는 단계; 및Extracting a downlink frequency offset of the downlink signal and an uplink frequency offset of an uplink signal transmitted to the satellite from the satellite link message transmitted from the satellite; And 상기 하향 및 상향 링크 주파수 오프셋을 이용하여 상기 동기가 얻어진 하향링크 주파수 및 상향링크 주파수를 각각 보정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 주파수 오프셋 보정 방법.And calibrating the downlink frequency and the uplink frequency from which the synchronization is obtained using the downlink and uplink frequency offsets, respectively. 제1항에 있어서, 상기 하향링크 신호의 동기를 획득하는 단계는The method of claim 1, wherein acquiring synchronization of the downlink signal is 상기 하향링크 신호를 수신한 모뎀의 최종 주파수를 중심으로 미리 결정된 스텝 사이즈로 홉핑하면서 미리 결정된 시간동안 상기 하향링크 신호의 주파수를 서치하고, 이 경우 상기 최종 주파수는 자동주파수 제어 알고리즘을 이용하여 마지막으로 하향링크 동기를 획득했던 주파수인 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 보정 방법.The frequency of the downlink signal is searched for a predetermined time while hopping at a predetermined step size around the final frequency of the modem receiving the downlink signal. In this case, the final frequency is finally determined using an automatic frequency control algorithm. Frequency offset correction method characterized in that the frequency that the downlink synchronization was obtained. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 모뎀에 허용된 홉핑 수와 최대 서치 시간동안 상기 하향링크 신호의 동기를 획득하지 못한 경우, 다른 모뎀으로 절체하여 계속 서치하는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 보정 방법.And if the synchronization of the downlink signal is not acquired during the maximum number of hops and the maximum number of hops allowed by the modem, switching to another modem to continue searching. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 하향링크 주파수 오프셋은 상기 단말국에 대응하는 중심국이 상기 위성으로부터 수신되는 하향링크 신호의 동기를 획득하고, 획득된 동기에 따른 하향링크 주파수의 오프셋을 미리 결정된 시간동안 측정하여 평균한 다음, 상기 위성을 통해 방송한 것임을 특징으로 하는 주파수 오프셋 보정 방법.The downlink frequency offset is obtained by synchronizing the downlink signal received from the satellite by a central station corresponding to the terminal station, and measuring and averaging the offset of the downlink frequency according to the obtained synchronization for a predetermined time period, and then Frequency offset correction method characterized in that the broadcast over the satellite. 삭제delete
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