KR101079255B1 - 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR101079255B1 KR1020100056721A KR20100056721A KR101079255B1 KR 101079255 B1 KR101079255 B1 KR 101079255B1 KR 1020100056721 A KR1020100056721 A KR 1020100056721A KR 20100056721 A KR20100056721 A KR 20100056721A KR 101079255 B1 KR101079255 B1 KR 101079255B1
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김기근
이대일
이성재
허종완
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국방과학연구소
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    • H04B17/00—Monitoring; Testing
    • H04B17/40—Monitoring; Testing of relay systems

Abstract

본 발명은 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템은, 초고주파를 송신하는 위성 송신기, 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기, 상기 위성 중계기를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기, 상기 위성 중계기를 제어하는 위성관제/운용국을 포함하는 위성 통신 시스템에 있어서, 상기 위성 통신 시스템은, 개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성중계기와; 개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성수신기와; 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기의 반송파의 보상 이득 값을 계산하는 위성관제/운용국을 포함하며, 여기서, 상기 위성 중계기는 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정하는 것을 특징으로 한다.

Description

위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR CONTROLLING CARRIER GAIN FOR SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 위성 통신 시스템은 강우감쇄량을 적용하기 위해 송신 단말기가 위성에서 상시 지상에 전송하는 비콘신호의 레벨을 모니터링하여 감쇄된 만큼 출력을 높여주는 장치(UPC, Uplink Power Control)를 사용하는 방법이 있었다. 이 경우 송신 단말기 지역에서의 강우감쇄량만 반영되기 때문에 수신지역에서 강우감쇄량은 반영이 어려웠다.
또한, 위상 통신 시스템의 위성 중계기에서 자동이득조정기능을 이용하여 상향링크 강우감쇄량을 중계기 단위로 조정하는 방법이 있었다. 이 방법은 강우감쇄량을 반영하기 위해 신호레벨이 저하되어도 위성 중계기의 출력을 유지하여 보상하는 기법이다. 그러나, 위성 중계기는 광범위한 지역을 서비스하므로 개별 반송파의 강우 감쇄량을 보상할 수 없었다.
추가로, 위성 단말기에서 자신의 채널 상태를 주기적으로 위성 운용국에 보고하고 허가를 통해 보상하는 방법으로 강우감쇄량을 보상하는 방법이 제안되었다. 그러나 이 방법은 결국 전송 데이터 속도를 줄여서 그 이득으로 보상하는 방법이므로 보상에 한계가 있을 뿐만 아니라 서비스 품질을 저하시켰다.
본 발명의 목적은, 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있는 위성 통신 시스템의 반송파별 이득 조정 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템은, 초고주파를 송신하는 위성 송신기, 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기, 상기 위성 중계기를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기, 상기 위성 중계기를 제어하는 위성관제/운용국을 포함하는 위성 통신 시스템에 있어서, 상기 위성 통신 시스템은, 개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성중계기와; 개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성수신기와; 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기의 반송파의 보상 이득 값을 계산하는 위성관제/운용국을 포함하며, 여기서, 상기 위성 중계기는 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 위성중계기는, 상기 상향링크 강우감쇄량과 상기 하향링크 강우감쇄량에 따라 반송파 출력을 가감시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 반송파 보상 이득값(
Figure 112010038498388-pat00001
)은
Figure 112010038498388-pat00002
식에 의해 계산되며, 여기서,
Figure 112010038498388-pat00003
는 위성 중계기의 잡음레벨을 나타내며.
Figure 112010038498388-pat00004
는 위성수신기의 잡음레벨을 나타내며, C/I는 상기 위성중계기의 고출력 증폭기의 혼변조 성분비를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 위성관제/운용국은, 상기 고출력 증폭기의 혼변조 성분을 근거로 상향 링크 및 하향 링크의 신호대잡음비를 최적화하기 위해 상기 보상 이득 값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 위성관제/운용국은, 상기 보상 이득 값을 계산할 때 가중치를 설정하여 상기 보상 이득 값을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 위성관제/운용국은, 상기 고출력 증폭기의 백오프(Backoff)가 높은 조건일 때 상기 상향 링크 및 하향 링크 강우감쇄량보다 높게 상기 보상 이득 값을 증가시키고, 상기 백오프가 낮은 조건일 때 상기 상향 링크 및 하향 링크 강우 감쇄량보다 낮게 상기 보상 이득 값을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 위성 중계기는, 상기 위성관제/운용국과 교신하면서 반송파별 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 측정된 제1 수신 레벨을 근거로 상기 상향 링크 강우감쇄량을 계산하고, 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국에 송신하는 송신부와; 상기 반송파의 보상 이득값을 상기 위성관제/운용국으로부터 수신하고, 상기 수신된 반송파 보상 이득값에 따라 반송파의 이득을 조정하는 조정부와; 상기 조정된 반송파 이득에 따라 상기 반송파를 출력하는 출력부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법은, 초고주파를 송신하는 위성 송신기, 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기, 상기 위성 중계기를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기, 상기 위성 중계기를 제어하는 위성관제/운용국을 포함하는 위성 통신 시스템에 있어서, 상기 위성 통신 시스템의 반송파 이득을 조정하는 방법은, 상기 위성중계기에서 개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하는 단계와; 상기 위성수신기에서 개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하는 단계와; 상기 위성관제/운용국에서 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기의 반송파의 보상 이득 값을 계산하는 단계와; 상기 위성중계기에서 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법은, 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 반송파 이득 조정 장치가 적용된 위성 통신 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도2는 신호레벨과 3차 혼변조 레벨간의 신호크기를 나타낸 그래프이다.
도3은 위성 중계기의 반송파 출력에 따른 신호대잡음비를 나타낸 도이다.
도4는 본발명의 실시예에 따른 위성 중계기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 실험 결과를 나타낸 예시도이다.
이하에서는, 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법을 도1 내지 도5를 참조하여 상세히 설명한다. 즉, 본 발명은 폭우와 같은 강우 상황에서 신호전력 크기가 심하게 저하되는 초고주파를 사용하는 위성 통신에서 위성 중계기 내에서 개별 반송파의 이득을 조정하여 강우에 의한 신호감쇄(강우 감쇄량)를 보상하는 장치 및 그 방법을 제시한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 반송파 이득 조정 장치가 적용된 위성 통신 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.
도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템은, 초고주파를 송신하는 위성 송신기(110)와; 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기(130)와; 상기 위성 중계기(130)를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기(120)와; 상기 위성 중계기(130)를 제어하는 위성관제/운용국(140)으로 구성된다.
상기 위성중계기(130)는 개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하고, 상기 계산된 상하 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국(140)에 전송한다.
상기 위성수신기(120)는 개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하고, 상기 계산된 하향 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국(140)에 전송한다.
상기 위성관제/운용국(140)은 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기(130)의 반송파의 보상 이득 값을 계산하고, 상기 계산된 보상 이득 값을 상기 위성 중계기(130)에 전송한다.
상기 위성중계기(130)는 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 반송파별 이득 조정 장치 및 그 방법은, 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 반송파별 이득 조정 장치가 적용된 위성 통신 시스템의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
먼저, 상기 위성 송신기(110)가 송신한 신호는 상향링크의 대기권을 통과하는 과정에서 강우 감쇄를 겪게 되며, 이를 수신한 위성 중계기가 그 신호를 증폭시켜 지상으로 송신시 역시 대기권을 통과하면서 강우감쇄를 겪고 위성 수신기(120)에 수신된다. 이때, 상기 강우 감쇄량은 CCIR, Crane 모델 등에 의해 계산 가능하며, 신호 주파수, 지리적 특성, 강우시 물분자 특성 등에 의해 좌우되어 60GHz에서 최대가 되는 것으로 알려져 있다. 위성 통신에서 새로이 사용하고 있는 30GHz Ka 대역의 경우 10-20dB 감쇄(0.1-0.01배)로 강우감쇄량이 측정된다. 위성 통신은 광범위한 지역을 서비스하므로 일부 지역만 강우가 있거나 송신과 수신지역이 강우 상태도 다르게 된다. 이하의 표1은 서울을 기준으로 한 주파수와 비가용도별 강우감쇄량의 예를 나타낸 표이다.
주파수(GHz)
비가용도(%)		 강우감쇄량(dB)
7.4 8.2 20.7 30.5
0.01 3.81 5.29 32.85 49.28
0.05 1.99 2.76 17.15 25.72
0.10 1.46 2.02 12.58 18.86
0.50 0.66 0.92 5.72 8.57
1.00 0.46 0.64 3.95 5.92
예를 들면, 통신 위성의 고출력증폭기(TWTA)로 약 40,000km의 지상까지 신호를 중계 송신한다. 이때, 상기 고출력증폭기는 포화(최대 출력) 레벨까지 사용할수록 비선형성에 의해 신호가 왜곡이 심하게 되어 적절하게 낮은 출력(출력 마진)(Back-off)으로 사용하여야 한다. 이러한 왜곡은 신호간 혼변조 성분을 야기하여 통신을 방해하게 되며, 신호 주파수간의 혼변조 신호중 3차 고조파(한 신호 주파수의 2배와 다른 신호 주파수와의 가감 주파수 성분의 신호)는 통신신호 인접하여 위치하고 신호레벨이 커서 가장 큰 간섭을 주게 된다. 이때, 신호레벨과 3차 혼변조 레벨간의 신호크기는 도2에 도시한 그래프와 같은 경향을 갖는다.
도2는 신호레벨과 3차 혼변조 레벨간의 신호크기를 나타낸 그래프이다.
도2에 도시한 바와 같이, 신호 레벨이 커짐에 따라(signal line slope=1의 이득 곡선을 따라) 3차 혼변조 신호 레벨은 3배의 크기로 더 커진다(3rd order line slope=3의 이득곡선을 따라). 이때, 신호이득 곡선과 3차 혼변조 이득곡선이 만나는 OIP3(3rd Output Intercept Point) 점과 증폭기 출력값으로 TWTA와 같은 증폭기의 혼변조 성분비(C/I: 신호레벨과 혼변조레벨의 비)를 일반적으로 2*(OIP3-PO)(PO는 증폭기 출력 레벨)로 구할 수 있다.
상기 위성 중계기(130)는 위성의 상향링크 강우감쇄량을 측정하고, 그 측정된 상향링크 강우감쇄량을 상기 지상관제/운용국(140)에 전달한다. 상기 지상관제/운용국(140)은 상기 위성 중계기(130)로부터 상향링크 강우감쇄량을 수신하고, 상기 하향링크 강우감쇄량을 사기 위성 수신기(120)로부터 수신한다. 따라서, 상기 위성관제/운용국(120)은 상향링크와 하향링크의 강우감쇄량을 알게 된다. 이때, 상기 위성 중계기(130)는, 상기 지상관제/운용국(140)으로부터 전송된 반송파 보상 이득값을 근거로, 반송파별로 이득조정이 가능하고 원하는 출력으로 레벨을 고정(ALC, Automatic Level Control)시켜서 상향링크 감쇄량과 하향링크 감쇄량에 따라 반송파 출력을 가감(더하거나 뺌)시킨다. 이때, 반송파 출력을 높이는 경우 혼변조 신호레벨이 증가하게 되어 수신시 이에 따른 간섭신호로 인해 오히려 신호대 잡음비가 나빠질 수 있다.
도3은 위성 중계기의 반송파 출력에 따른 신호대잡음비를 나타낸 도이다.
도3에 도시한 바와 같이, 상기 위성 중계기의 반송파 출력이 상승하면 신호대 잡음비(S/N_total)가 처음에는 개선되지만 혼변조 성분(IMD)이 증가하면서 다시 나빠지는 것을 알 수 있다.
그러므로, 자신만의 강우감쇄량을 갖는 반송파별로 위성 중계기(130)의 이득을 지상에서 최적의 값으로 조절하여 보상을 할 수 있는 방법을 제시한다. 최적 보상 방법은 강우감쇄 보상 값을 측정된 강우감쇄값에 가중치를 주어 위성 중계기 출력의 여유가 있고 혼변조 성분이 낮은 경우에는 감쇄된 값보다 많은 이득조정으로 출력을 높이고, 출력이 포화영역로 접근하여 더 높일 수 없고 혼변조성분이 커서 오히려 신호대 잡음비가 낮아지는 경우에는 낮은 가중치로 반송파 이득을 조정함으로써 최적의 신호대 잡음비를 제공할 수 있다. 이렇게 계산된 개별 반송파의 보상 이득 값에 따라 상기 위성관제/운용국(140)에서 관제링크를 통해 위성 중계기(130)의 반송파 이득을 조정한다.
도4는 본발명의 실시예에 따른 위성 중계기의 구성을 나타낸 구성도이다.
도4에 도시한 바와 같이, 위성 중계기(130)는 상기 위성관제/운용국(140)과 교신하면서 반송파별 수신 레벨을 측정하고, 그 측정된 수신 레벨을 근거로 상향 링크 강우감쇄량을 계산하고, 그 계산된 상향 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국(140)에 송신하는 송신부(131)와; 반송파의 보상 이득값을 상기 위성관제/운용국(140)으로부터 수신하고, 상기 수신된 반송파 보상 이득값에 따라 개별 반송파의 이득을 조정하는 조정부(133)와; 상기 조정된 반송파 이득에 따라 각 반송파를 출력하는 출력부(132)를 포함한다. 상기 수신 레벨은 변조된 디지털 신호의 진폭의 제곱을 일정구간의 합 및 평균을 구하는 방식으로 측정될 수 있다.
상기 위성 중계기(130)는 통상의 TT&C(Telemetry, Tracking & Command) 링크를 사용하여 상기 위성관제/운용국(140)과 교신한다. 상기 출력부(132)는 입력신호가 변하면 이를 주기적으로 측정하여 고정된 출력레벨에 맞추어 이득을 가감하는 장치이다. 자동으로 이득을 조정하는 기능은 상향링크의 레벨이 변하더라도 출력을 일정하게 하여 하향링크의 신호대 잡음비를 유지시킬 수 있게 한다.
상기 위성 수신기(120)는 주기적으로 신호 레벨을 측정하고, 그 측정된 신호레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량(예를 들면, 5dB 이상)을 계산하고, 그 계산된 하향링크 강우감쇄값을 상기 위성관제/운용국(140)에 전달한다. 상기 위성 수신기(120)는 위성통신 시스템에서 사용하는 일반적인 단말 관리 링크를 사용하여 상기 계산된 하향 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국(140)에 전달한다. 이때, 상기 위성관제/운용국(140)은 보다 정확한 강우감쇄량은 상기 위성 중계기(130)의 송신레벨 정보를 근거로 상기 위성 수신기(120)로부터 전달된 하향링크 강우감쇄량을 더욱 정확하게 계산할 수도 있다.
상기 위성관제/운용국(140)은 위성 중계기(130)로부터 TT&C 링크를 통해 받은 상향링크 강우감쇄량과 위성 수신기(120)에서 받은 하향링크 강우감쇄량을 가지고 이하의 식1을 사용하여 최적의 위성중계기(120)의 반송파 보상 이득값을 계산한다.
Figure 112010038498388-pat00005
여기서, 상기 위성관제/운용국(140)은 위성 중계기 잡음레벨
Figure 112010038498388-pat00006
, 위성수신기 잡음레벨
Figure 112010038498388-pat00007
, 위성중계기의 고출력 증폭기의 혼변조 성분비(C/I 특성값)을 상기 수학식 1에 적용함으로써 상기 위성중계기(120)의 반송파 보상 이득값을 계산한다. 일반적으로, 상기 혼변조 성분비(C/I 특성값)는 간단한 이하의 식2를 이용하여 계산할 수 있다.
상기 고출력 증폭기의 혼변조 성분비(C/I: 신호레벨과 혼변조레벨의 비)는 증폭기 출력 레벨이 PO라 하면 식2와 같이 구할 수 있다.
Figure 112010038498388-pat00008
OIP3는 IP3, 즉 원신호의 출력전력과 3차 IMD 신호의 출력전력이 동일해지는 바로 그 출력전력을 의미하며 선형성을 나타내는 지표로 사용된다. 이 식2를 기본으로 강우감쇄 보상을 최적화하는 식은 이하의 식3과 같다.
Figure 112010038498388-pat00009
여기서,
Figure 112010038498388-pat00010
는 위성 중계기에서 수신한 i번째 반송파 레벨,
Figure 112010038498388-pat00011
는 해당 반송파 이득,
Figure 112010038498388-pat00012
은 하향링크 경로손실,
Figure 112010038498388-pat00013
는 위성과 수신 단말 안테나 이득이다.
강우감쇄 보상을 최적화하는 것은 상향링크
Figure 112010038498388-pat00014
를 가변하여 최대의 신호대 잡음비가 되도록 수학식 3을 구하는 것이다. 예를 들면, i번째 반송파가 강우감쇄를 받으면 이에 대한 IMD 값과 C/N 값을 계산한다. 이 값이 i번째 반송파의 이득을 STEP dB(일반적으로 1dB) 만큼 올린 후 다시 IMD 값과 C/N 값을 계산한다. 이때, C/N의 값의 개선이 있으면 더 개선의 여지가 있기 때문에 이득을 증가시켜서 개선되지 않을 때까지 수행한다. 반면, C/N이 위성출력을 과도하게 점유하는 것을 방지하기 위해 설정한 한계값(
Figure 112010038498388-pat00015
) 보다 큰 경우는 이득을 더 이상 증가시키지 않는다. 이러한 과정을 거쳐서 최대 C/N 값을 갖게 하는 이득 값을 i번째 이득으로 설정한다. 이러한 절차로 설정된 이득 값은 강우감쇄량과 동일한 값이 아니고 가중치를 갖는 값이다. 즉, 상향 링크 및 하향 링크 강우감쇄량 만큼 상향 링크 및 하향 링크의 이득을 증가시키는 것이 최적의 강우감쇄보상 방법은 아니고, 고출력 증폭기의 백오프(Backoff)(출력 마진) 정도나 IMD에 따라 백오프(Backoff)가 높은(출력레벨이 낮은 경우) 조건에서는 상향 링크 및 하향 링크 강우감쇄량 보다 더 높게 이득을 증가(가중치가 1보다 큼)시키는 것이 더 나은 방법이고, 반대로 백오프(Backoff)가 낮은 상태에서는 상향 링크 및 하향 링크 강우감쇄량보다 낮은 만큼의 이득을 증가시키는 것이 나은 방법이다. 이때, 고출력 증폭기 이득조정 단위(STEP)로 이득을 증가시킨다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 실험 결과를 도5를 참조하여 설명한다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 실험 결과를 나타낸 예시도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 강우감쇄 보상에 의한 효과를 알 수 있다. x 축의 강우감쇄량이 증가하는 경우 링크 신호품질(C/N_total)을 강우감쇄 가중치 값 1(=강우감쇄량 만큼 반송파 출력(이득) 증가), 1.5(=강우감쇄의 1.5배 출력증가), 0(=강우감쇄 보상 없는 경우)에 대해 도시하였다. 강우감쇄가 증가할수록 위성출력(Sat_out)이 낮은 경우 1.5의 가중치의 신호품질이 높고, 위성출력이 약 27dBW인 점(가 표시점) 부터는 가중치가 1인 경우가 더 높은 품질을 보임을 알 수 있으며, 모든 경우에 대해 강우감쇄 보상을 하지 않은 경우보다는 개선이 된다.
그러므로 본 발명에 의해 반송파 이득을 제어하려면 출력이 27dBW까지는 가중치를 1.5, 이후는 1로 설정하고 강우감쇄량에 따라 최적으로 제어하면 된다. 이때 가중치 값은 고출력 증폭기의 특성, 위성 단말의 수신 성능 등에 따라 여러 가지 경우를 계산하여 최적의 값을 사전에 가지고 있는 것이 더 유리하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 장치 및 그 방법은, 상향 링크 및 하향 링크에서 발생하는 강우감쇄량을 효과적으로 보상함으로써, 폭우와 같은 강우 상황에서도 위성 통신을 원활히 수행할 수 있으며, 고비용의 위성 링크의 운용 가용도를 개선할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 위성 송신기 120 : 위성 수신기
130 : 위성 중계기 140 : 위성관제/운영국

Claims (13)

  1. 초고주파 신호를 송신하는 위성 송신기, 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기, 상기 위성 중계기를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기, 상기 위성 중계기를 제어하는 위성관제/운용국을 포함하는 위성 통신 시스템에 있어서, 상기 위성 통신 시스템의 반송파 이득을 조정하는 방법은,
    상기 위성중계기에서 개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하는 단계와;
    상기 위성수신기에서 개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하는 단계와;
    상기 위성관제/운용국에서 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기의 반송파의 보상 이득 값을 계산하는 단계와;
    상기 위성중계기에서 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반송파 이득을 조정하는 단계는,
    상기 상향링크 강우감쇄량과 상기 하향링크 강우감쇄량에 따라 반송파 출력을 가감시키는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위성중계기의 반송파 보상 이득값(
    Figure 112010038498388-pat00016
    )은
    Figure 112010038498388-pat00017
    식에 의해 계산되며, 여기서,
    Figure 112010038498388-pat00018
    는 위성 중계기의 잡음레벨을 나타내며.
    Figure 112010038498388-pat00019
    는 위성수신기의 잡음레벨을 나타내며, C/I는 상기 위성중계기의 고출력 증폭기의 혼변조 성분비를 나타내는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 보상 이득 값을 계산하는 단계는,
    상기 고출력 증폭기의 혼변조 성분을 근거로 상향 링크 및 하향 링크의 신호대잡음비를 최적화하기 위해 상기 보상 이득 값을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보상 이득 값을 계산하는 단계는,
    상기 보상 이득 값을 계산할 때 가중치를 설정하여 상기 보상 이득 값을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 반송파 이득 조정 방법.
  6. 삭제
  7. 초고주파 신호를 송신하는 위성 송신기, 정지궤도에서 상기 초고주파 신호를 중계하는 위성 중계기, 상기 위성 중계기를 통해 상기 초고주파 신호를 수신하는 위성 수신기, 상기 위성 중계기를 제어하는 위성관제/운용국을 포함하는 위성 통신 시스템에 있어서, 상기 위성 통신 시스템은,
    개별 반송파의 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 제1 수신 레벨을 근거로 상하 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성중계기와;
    개별 반송파의 제2 수신 레벨을 측정하고, 상기 제2 수신 레벨을 근거로 하향 링크 강우감쇄량을 계산하는 위성수신기와;
    상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량 및 상기 하향 링크 강우 감쇄량을 근거로 상기 위성 중계기의 반송파의 보상 이득 값을 계산하는 위성관제/운용국을 포함하며, 여기서, 상기 위성 중계기는 상기 계산된 보상 이득 값을 근거로 상기 반송파 이득을 조정하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 위성중계기는,
    상기 상향링크 강우감쇄량과 상기 하향링크 강우감쇄량에 따라 반송파 출력을 가감시키는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 반송파 보상 이득값(
    Figure 112010038498388-pat00020
    )은
    Figure 112010038498388-pat00021
    식에 의해 계산되며, 여기서,
    Figure 112010038498388-pat00022
    는 위성 중계기의 잡음레벨을 나타내며.
    Figure 112010038498388-pat00023
    는 위성수신기의 잡음레벨을 나타내며, C/I는 상기 위성중계기의 고출력 증폭기의 혼변조 성분비를 나타내는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 위성관제/운용국은,
    상기 고출력 증폭기의 혼변조 성분을 근거로 상향 링크 및 하향 링크의 신호대잡음비를 최적화하기 위해 상기 보상 이득 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  11. 제7항에 있어서, 상기 위성관제/운용국은,
    상기 보상 이득 값을 계산할 때 가중치를 설정하여 상기 보상 이득 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  12. 삭제
  13. 제7항에 있어서, 상기 위성 중계기는,
    상기 위성관제/운용국과 교신하면서 반송파별 제1 수신 레벨을 측정하고, 상기 측정된 제1 수신 레벨을 근거로 상기 상향 링크 강우감쇄량을 계산하고, 상기 계산된 상향 링크 강우감쇄량을 상기 위성관제/운용국에 송신하는 송신부와;
    상기 반송파의 보상 이득값을 상기 위성관제/운용국으로부터 수신하고, 상기 수신된 반송파 보상 이득값에 따라 반송파의 이득을 조정하는 조정부와;
    상기 조정된 반송파 이득에 따라 상기 반송파를 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105321313A (zh) * 2014-06-28 2016-02-10 中国人民解放军理工大学 用于双频、多频微波链路测量降水量的采集装置以及基于这一采集装置的测量方法

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US7174179B2 (en) 2001-09-20 2007-02-06 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Methods and apparatus for mitigating rain fading over SATCOM links via information throughput adaptation

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