KR101022528B1 - 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법 - Google Patents

위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동 단말의 상향링크 전력을 제어하는 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 송신 전력 제어 방법에 있어서, 위성 중계기로 신호를 송신하는 과정과, 상기 위성 중계기가 상기 송신된 신호의 전력을 측정하여 전력 정보를 상기 이동 단말에 송신하는 과정과, 상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력을 비교하는 과정과, 상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력의 차이값 만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하는 과정과, 상기 계산된 이득값만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하여 송신하는 과정을 포함한다.

Description

위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING UPLINK POWER OF MOBILE TERMINAL IN A SATELLITE TELECOMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 위성 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 이동 단말의 상향링크 전력을 제어하는 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 위성통신 시스템은 위성과, 위성과 중계하여 통신을 수행하는 기지국 및 지상에서 위성을 통해서 송수신하는 이동 단말로 구성된 시스템을 말한다. 이러한 위성통신 시스템은 현재 무선통신기술이 비약적으로 발전되면서 무선망을 통해 상대방과 음성 및 데이터 통신을 실행할 수 있다. 이에 따라, 통신가입자가 이동하면서 통신을 실행할 수 있도록 해주는 이동통신 시스템이나 개인통신 시스템이 폭넓게 보급되고 있다. 또한, 일반 가정의 통신기기를 WLL(Wireless Local Loop) 시스템이나 위성통신 시스템을 통해 기존의 PSTN(Public Switched Telephone Network)망과 접속하는 방법이 점차 보편화되고 있다.
특히, 위성통신 시스템의 경우에는 별도의 통신선로를 구비하지 않고서도 국가간의 통신 등과 같이 초장거리 통신을 가능하게 하는 잇점이 있기 때문에 셋톱 박스(Set-Top Box) 등을 통해 일반 가정에서 위성방송을 직접 수신할 수 있도록 하는 위성방송 시스템이 개발되어 보급되어 있다.
이러한, 위성 통신 시스템에서 사용되는 위성 비콘 신호는 위성 중계기가 지상으로 송출하고, 지상에 위치한 단말이 위성을 추정하는데 사용되는 신호이다. 위성 중계기는 비콘 신호를 송신하기 위한 송신기가 탑재되어 있으며, 위성 중계기는 이러한 송신기를 이용해 위성 비콘 신호와 같은 고주파 신호를 위성 안테나를 통해 지상에 위치한 단말에게 송신한다. 그리고, 지상 단말은 위성 중계기로부터 전송되는 비콘 신호를 수신하여 비콘 신호 레벨이 최대가 되도록 안테나를 움직이면서 위성을 추적한다.
도 1은 종래 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 종래 위성 통신 시스템의 상향링크 전력제어 장치는 위성 중계기(110)와, 상기 위성 중계기로부터 신호를 수신하는 안테나(112)와, 상기 안테나와 연결되어 있으며, 서로 직각으로 편파된 두 전자파 성분을 분리하는 직교모드 변환기(114)와, 수신된 신호에 포함된 잡음을 최소화하는 증폭 기능을 수행하는 저잡음 증폭기(116)과, 저잡음 증폭된 신호를 분배하는 분배기(118)와, 상기 분배기로부터 분배된 신호에서 데이터를 추출하고, 전력 검출을 위해 저주파수로 변환하는 제1 변환기(120)와, 저주파수로 변환된 신호를 변/복조 하는 모뎀(122)와, 상기 분배기(118)로부터 분배된 신호에서 비콘 신호를 추출하고, 추출된 비콘 신호의 전력 레벨을 감지한 후, 전력 값을 dB에서 V의 디지탈 값으로 변환하여 수신된 신호의 전력 감쇄를 계산하는 비콘 수신기(124)와, 상기 모뎀(122)을 통해서 송신되는 신호를 상기 감쇄된 전력만큼 보상하는 상위링크 전력 제어기(Uplink Power Control, 126)와, 상기 상위링크 전력으로 보상된 신호를 dB단위의 고주파수로 변환하는 제2 변환기(128)와, 상기 고주파로 변환된 신호를 증폭하는 진행파관 증폭기(130)를 포함한다.
이하, 도 1을 참조하여 종래 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 종래 위성 통신 시스템에서 위성 중계기는 통신 위성체에 비콘발생장치와 비콘신호발생용 안테나가 별도로 장착되어있으며, 기준신호로 사용이 가능하도록 한 개의 CW(Continuous Wave)신호를 지상의 이동 단말로 송출한다. 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치는 위성 중계기로부터 신호가 수신되면, 수신된 신호를 편파된 두 전자파 성분으로 분리한다. 그리고, 저잡음 증폭기(116)는 수신된 신호에 포함된 잡음을 최소화하기 위해 증폭하고, 분배기(118)는 저잡음 증폭된 신호를 분배한다. 상기 분배기(118)는 증폭된 신호에서 데이터가 포함된 신호와 비콘 신호를 분배하기 위해 증폭된 신호를 복사하여 비콘 수신기(124) 및 제1 변환기(120)로 전송한다. 이와 같이, 분배기(118)를 통해서 분배된 신호는 비콘 수신기(124)로 전송되며, 비콘 수신기(124)는 수신된 신호에서 비콘 신호가 실린 주파수 대역을 필터링하여 비콘 신호를 추출한다. 즉, 상기 비콘 수신기(124)는 주파수에 따라 비콘신호만을 필터링하여 전력레벨을 감지한 후 전력값을 dB에서 V로 단위 변환하여 상위링크 전력 제어기(UPC, 126)로 전달하는 기능을 갖는다. 상기 상위링크 전력 제어기(UPC)에서는 상향링크의 전력 제어하는 기능을 갖고 있어서, 전달된 전압값에 따라 전력 레벨을 알 수 있다. 이때, 전력 레벨값을 기준으로 V에서 dB로 환산하여 변화된 수치만큼을 위성링크에서의 손실이라고 보면 된다. 따라서, 손실된 레벨값 만큼 상향링크의 이득을 보상하여 전력제어를 하도록 구성된다. 즉, 비콘수신기(124)에서 수신한 전력값은 수신주파수(20 ~ 21GHz)의 특성을 갖고 있는데, 전력값을 보상해주는 부분은 송신전력이기 때문에 송신주파수(30 ~ 31GHz)의 특성을 감안하여 송수신주파수 특성비율(약 1.8:1)을 고려하여 보상하여 준다. 그리고, 제1 변환기(120)는 분배된 신호에서 데이터가 실린 주파수 대역을 필터링하여 데이터를 추출한다. 그리고, 상기 비콘 수신기(124)는 dB 단위의 신호를 V단위의 디지탈 신호로 변환하여 수신된 신호의 전력 감쇄를 얼마나 발생되었는지 레벨 단위로 파악한다. 그리고, 파악된 레벨 값을 상위 링크 전력 제어기(126)으로 전송한다. 상기 상위 링크 전력 제어기(126)는 모뎀(122)을 통해서 송신되는 신호를 상기 감쇄된 전력만큼 보상하고, 제2 변환기(128)는 상기 상위링크 전력 제어기(126)에서 보상된 신호를 dB단위의 고주파수로 다시 변환한다. 그리고, 진행파관 증폭기는 고주파로 변환된 신호를 증폭한다.
그런데, 이러한 종래 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째 전력 단위 변환에 따른 오차가 발생하여 안정도와 정확도가 떨어진다는 문제점이다. 즉, 종래 비콘 수신 장치(124)는 수신되는 연속파(Continuous Wave)신호를 전력 레벨값으로 인식하는데 이 값에 대한 정보를 상향링크 전력 제어기(126)로 전달하기 위해서는 전압값으로 변환해야 할 뿐만 아니라, 정보를 전달받은 상향링크 제어기(126)는 손실된 정보를 바탕으로 이득을 보상하기 위하여 전압값을 전력 레벨값으로 다시 변환한다. 이때, 변환하면서 동시에 주파수 특성값을 고려해 근사치인 1.8배 정도의 값으로 보상하기 때문에, 단위 변환과 주파수 보상 변환에 따른 안정도와 정확도가 떨어지게 된다는 문제점이 있다.
둘째 상향링크 전력 제어를 하기 위해서는 별도의 장치인 상향링크 전력 제어기(126)가 필요하다는 점이다. 즉, 상향링크에 대한 전력을 제어하기 위해서는 손실된 값에 대한 정보를 받아서 처리할 수 있는 일정한 이득을 갖고 있거나 감쇄값을 조정할 수 있는 장치가 필요하다는 단점이 있다.
본 발명은 상술한 종래 문제점을 해결하기 위하여 이동 단말의 상향링크 전력을 제어하여 안정화 할 수 있는 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법을 제공한다.
상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 송신 전력 제어 방법에 있어서, 위성 중계기로 신호를 송신하는 과정과, 상기 위성 중계기가 상기 송신된 신호의 전력을 측정하여 전력 정보를 상기 이동 단말에 송신하는 과정과, 상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력을 비교하는 과정과, 상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력의 차이값 만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하는 과정과, 상기 계산된 이득값만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하여 송신하는 과정을 포함한다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 송신 전력 제어 장치에 있어서, 위성 중계기로 신호를 송신하는 안테나와, 상기 위성 중계기가 상기 송신된 신호의 전력을 측정하여 송신한 전력 정보에 포함된 전력과, 기존의 전력을 비교하고, 상기 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력의 차이값만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하는 제어기와, 상기 계산된 이득값만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하는 모뎀을 포함한다.
또한, 상술한 바를 달성하기 위한 본 발명은 위성 통신 시스템에 있어서, 이동 단말로부터 수신된 신호의 전력을 측정하여 전력 정보를 상기 이동 단말로 송신하는 위성 중계기와, 상기 위성 중계기로 신호를 송신하고, 상기 위성 중계기로부터 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력을 비교하여, 차이값만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하고, 상기 계산된 이득값만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하는 이동 단말을 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치 및 방법은 지상에 위치한 이동 단말에서 송출된 신호를 위성 중계기에서 채널 별로 전력을 검출하고, 검출된 전력 값을 이동 단말에 전송함으로써 종래 비콘 수신 장치와 상위링크 전력 제어기간의 전력 단위 변환에 따른 오차를 최대한 줄여 운용링크 전력 레벨의 안정도와 정확도를 향상 시키는 효과가 있다. 또한, 이동 단말에서 위성으로 송출되는 신호레벨이 일정함에 따라서 망관리하는 운용국의 안정화를 향상시킬 수 있고, 운용국은 신호레벨에 따라 최대 출력과 최소 출력의 값만큼 운용할 수 있는 범위를 갖고 있는데 신호 레벨의 안정화에 따라 안정된 운용 범위를 확대할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 방법을 나타낸 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 나타낸 블럭도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치는 위성 중계기(210)와, 상기 위성 중계기로부터 신호를 송수신하는 안테나(212)와, 상기 안테나와 연결되어 있으며, 서로 직각으로 편파된 두 전자파 성분을 분리하는 직교모드 변환기(214)와, 수신된 신호에 포함된 잡음을 최소화하는 증폭 기능을 수행하는 저잡음 증폭기(216)과, 저잡음 증폭된 신호를 저주파수의 신호로 변환하는 제1 변환기(120)와, 상기 위성 중계기(210)로부터 수신되는 전력 정보를 이용하여 기존의 전력값과 비교 분석하고, 비교 분석 결과 차이가 발생되는 손실된 값만큼 전력 레벨을 조정하는 제어기(226)와, 상기 조정된 전력 레벨을 사용자에게 디스플레이하는 표시부(228)와, 상기 조정된 전력 레벨을 위성으로 송신하기 위한 신호에 적용하는 모뎀(220)과, 상기 모뎀(220)을 통해 전력 레벨이 조정된 신호를 고주파수 신호로 변환하는 제2 변환기(222)와, 상기 고주파로 변환된 신호를 증폭하는 진행파관 증폭기(224)를 포함한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
지상에 위치한 이동 단말은 모뎀(220)을 통해서 신호를 위성 중계기(210)로 송출한다. 위성 중계기(210)는 운용중인 주파수의 채널별로 수신된 신호의 전력을 검출한다. 그리고, 검출된 채널별 신호의 전력을 검출한 전력 정보를 상기 이동 단말에게 송신한다. 상기 송신되는 전력 정보는 위성 중계기가 이동 단말이 송신한 신호의 전력을 측정하여 전력 단위 변환에 따른 레벨을 포함한다. 상기 이동 단말은 위성 중계기로부터 수신된 전력 정보를 이용하여 기존의 전력값과 비교 분석한다. 즉, 이동 단말의 제어기(226)는 신호를 위성으로 송신할 때의 전력값과 위성 중계기로부터 수신된 전력 정보를 통해서, 자신이 위성 중계기로 송신한 신호의 전력이 얼마나 감쇄되었는지 파악할 수 있으며, 기존의 전력값 또는 최근에 송신한 신호의 전력값과 비교하여 차이가 발생하는 값만큼 전력이 손실되었음을 판단하고, 보상이 필요한 이득값을 계산한다. 그리고, 제어기(226)는 보상이 필요한 이득값만큼 모뎀의 전력레벨조정범위 내에서 조정이 가능하도록 계산된 이득값을 모뎀(220)으로 전송한다. 또한, 상기 제어기(226)는 계산된 이득값을 표시부(228)로 전송하여 전력이 얼마나 감쇄되었는지를 사용자에게 보여주며, 사용자는 운용되는 전력 값에 대한 정보를 표시부(228)에 디스플레이 함으로써 확인 가능하다. 그리고, 상기 모뎀(220)은 제어기(226)로부터 수신된 이득값을 통해서 송신하고자 하는 신호의 전력값에 이를 반영하고, 제2 변환기(222)로 전송한다. 상기 제2 변환기는 모뎀(220)으로부터 수신된 신호를 고주파수로 변환하여 진행파관 증폭기(224)로 전송하고, 상기 진행파관 증폭기(224)는 이를 증폭한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 전력제어 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
이동 단말은 위성 중계기로 신호를 송신한다(310). 이동 단말이 위성 중계기로 신호를 송신하면, 위성 중계기는 자신이 운용중인 주파수의 채널 별로 전력을 검출한다. 그리고, 채널별로 전력을 검출한 정보를 이동 단말로 전송한다. 즉, 위성 중계기는 이동 단말로부터 수신된 신호를 통해서 채널벌로 전력을 검출하고, 검출된 전력 정보를 이동 단말에 전송하고, 이동 단말은 상기 전력 정보를 수신한다(S312). 이동 단말은 상기 전력 정보가 수신되면, 수신된 전력 정보에 포함된 전력값과 기존의 전력값과 비교한다(S314). 상기 기존의 전력값은 이동 단말이 위성 중계기로 송신한 신호의 송신 전력일 수 있고, 이동 단말이 상기 위성 중계기와 채널이 셋업된 후, 최초로 송신된 신호의 송신 전력일 수 있다. 비교 결과, 차이값 만큼 보상이 필요한 이득값을 계산한다(S316). 이득값이 계산되면, 계산된 이득값을 이용하여 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하여 송신하고, 표시부에 이를 디스플레이한다(S318).

Claims (8)

  1. 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 방법에 있어서,
    위성 중계기로 신호를 송신하는 과정과,
    상기 위성 중계기가 상기 송신된 신호의 전력을 측정하여 전력 정보를 상기 이동 단말에 송신하는 과정과,
    상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력을 비교하는 과정과,
    상기 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력의 차이값 만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하는 과정과,
    상기 계산된 이득값 만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하여 송신하는 과정을 포함하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 계산된 이득값을 디스플레이하는 과정을 포함하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 기존의 전력은
    상기 송신된 신호의 전력 또는 상기 이동 단말이 상기 위성 중계기와 채널이 셋업된 후, 최초로 송신된 신호의 송신 전력 중 어느 하나임을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 방법.
  4. 위성 통신 시스템에서 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 장치에 있어서,
    위성 중계기로 신호를 송신하는 안테나와,
    상기 위성 중계기가 상기 송신된 신호의 전력을 측정하여 송신한 전력 정보에 포함된 전력과, 기존의 전력을 비교하고, 상기 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력의 차이값만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하는 제어기와,
    상기 계산된 이득값만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하는 모뎀을 포함하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 장치.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 계산된 이득값을 디스플레이하는 표시부를 포함하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 장치.
  6. 제4 항에 있어서, 상기 기존의 전력은
    상기 송신된 신호의 전력 또는 상기 이동 단말이 상기 위성 중계기와 채널이 셋업된 후, 최초로 송신된 신호의 송신 전력 중 어느 하나임을 특징으로 하는 이동 단말의 상향링크 송신 전력 제어 장치.
  7. 위성 통신 시스템에 있어서,
    이동 단말로부터 수신된 신호의 전력을 측정하여 전력 정보를 상기 이동 단말로 송신하는 위성 중계기와,
    상기 위성 중계기로 신호를 송신하고, 상기 위성 중계기로부터 수신된 전력 정보에 포함된 전력과 기존의 전력을 비교하여, 차이값만큼 보상이 필요한 이득값을 계산하고, 상기 계산된 이득값 만큼 송신하고자 하는 신호의 전력을 송신 주파수에 맞게 조절하는 이동 단말을 포함하는 위성 통신 시스템.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 기존의 전력은
    상기 송신된 신호의 전력 또는 상기 이동 단말이 상기 위성 중계기와 채널이 셋업된 후, 최초로 송신된 신호의 송신 전력 중 어느 하나임을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
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