KR101329062B1 - 다지점 공동 전송에 의한 이동 위성 통신 방법 및 장치 - Google Patents

다지점 공동 전송에 의한 이동 위성 통신 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다지점 공동 전송에 의한 이동 위성 통신 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 위성 통신 방법은, 단말의 위치를 파악하는 단계; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 단계; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 단계; 및 상기 신호 전송 방식 및 상기 부반송파 영역을 이용하여 상기 단말과 통신하는 단계를 포함하되, 상기 부반송파 영역을 결정하는 단계는, 전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 단계; 빔의 경계 지역을 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 단계; 상기 전체 부반송파 영역을 상기 빔의 중앙 지역에 할당하고, 상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계; 및 상기 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 상기 부반송파 영역으로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

다지점 공동 전송에 의한 이동 위성 통신 방법 및 장치{METHOD FOR MOBILE SATELLITE COMMUNICATION BY COORDINATED MULTI-POINT TRANSMISSION, AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 이동 위성 통신 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다지점 공동 전송에 의한 이동 위성 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 방송통신위원회 및 정보통신연구진흥원의 IT 원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-010-02, 과제명: IMT-Advanced 위성무선접속기술 개발(표준화연계)].
현재까지 운용 및 개발 중인 대부분의 이동 위성 통신 시스템은 총 시스템 용량(capacity) 및 EIRP(Effective Isotropic Radiated Power)를 증가시키는 것을 큰 과제로 한다. 또한, 다중 빔 기반의 서비스 제공 시 인접 빔 간의 간섭을 피하기 위해 1보다 큰 주파수 재사용 지수를 고려한다. 보통 3 또는 7의 주파수 재사용 지수가 고려되고 있는 실정이다.
반면에, 현재 고화질의 멀티미디어 서비스에 대한 요구사항의 증가로 인해 이동 위성 통신 시스템 또한 광대역의 서비스를 제공해야 한다. 그러나 현재 이동 위성 통신 서비스를 위해 할당된 대역폭은 매우 한정되어 있다. 예를 들어, ITU-R에서 할당된 위성 IMT-2000 대역은 상향링크 1980-2010 MHz, 하향링크 2170-2200 MHz의 각각 30 MHz 대역이 할당되어 있다. 따라서 광대역 서비스 제공을 위해 최소한 10 MHz 이상의 대역폭을 가지는 무선 인터페이스가 고려되고 있는 실정에서 지금까지 고려되었던 3이나 7의 주파수 재사용 지수는 구현이 어렵다. 실제로 주파수 재사용 지수 7은 구현을 할 수 없으며, 주파수 재사용 지수 3 또한 한 운용자에게 주파수 대역을 모두 할당해 주어야 하는 문제가 있다. 따라서 광대역 서비스 제공을 위해서는 주파수 재사용 지수 1을 가지는 이동 위성 통신 시스템의 구현이 필수적이다.
CDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템의 경우 빔마다 다른 확산 부호를 사용하여 인접 빔 간의 간섭을 줄임으로써 주파수 재사용 지수 1을 구현할 수 있다. 그러나 TDMA, FDMA 그리고 현재 IMT-Advanced 무선접속 기술로 고려되고 있는 OFDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템의 경우 주파수 재사용 지수 1을 구현하기가 쉽지 않다.
따라서 OFDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템에서 주파수 재사용 지수 1을 구현하고, 더불어 빔 경계 지역 사용자의 주파수 효율을 높이는 동시에 인접 빔 간의 간섭을 최소화하여 빔 중앙 지역과 빔 경계 지역 간의 위성 통신 서비스 성능의 격차를 해소할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 OFDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템에서 주파수 재사용 지수 1을 구현하기 위한 위성 통신 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이동 위성 통신 시스템에서 빔 경계 지역 사용자의 주파수 사용 효율을 높이고, 인접한 빔으로부터의 간섭을 최소화하는 위성 통신 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 빔 경계 지역 사용자들의 트래픽 요구사항에 따라 유연하게 자원을 할당하여 주파수 사용 효율 및 신호 대 잡음비를 높이는 위성 통신 방법 및 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 단말의 위치를 파악하는 단계; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 단계; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 단계; 및 상기 신호 전송 방식 및 상기 부반송파 영역을 이용하여 상기 단말과 통신하는 단계를 포함하되, 상기 부반송파 영역을 결정하는 단계는, 전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 단계; 빔의 경계 지역을 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 단계; 상기 전체 부반송파 영역을 상기 빔의 중앙 지역에 할당하고, 상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계; 및 상기 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 상기 부반송파 영역으로 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 단말의 위치를 파악하는 인지부; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 제 1 제어부; 상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 제 2 제어부; 및 상기 신호 전송 방식 및 상기 부반송파 영역을 이용하여 상기 단말과 통신하는 통신부를 포함하되, 상기 제 2 제어부는, 전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 부반송파 구분부; 빔의 경계 지역을 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 경계 지역 구분부; 상기 전체 부반송파 영역을 상기 빔의 중앙 지역에 할당하고, 상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 할당부; 및 상기 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 상기 부반송파 영역으로 결정하는 결정부를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, OFDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템에서 주파수 재사용 지수 1을 구현할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 이동 위성 통신 시스템에서 빔 경계 지역 사용자의 주파수 사용 효율을 높이고, 인접한 빔으로부터의 간섭을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 빔 경계 지역 사용자들의 트래픽 요구사항에 따라 유연하게 자원을 할당하여 주파수 사용 효율 및 신호 대 잡음비를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 기존의 주파수 재사용 기법을 사용한 빔의 구분도.
도 2는 기존의 방법에 의한 신호의 송신 전력 및 구분된 부반송파 영역을 표시한 도면.
도 3은 기존의 방법에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도.
도 4는 본 발명의 다지점 공동 전송 방식을 이용하는 시스템 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 위성 통신 장치의 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 빔의 지역 구분도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 구분도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성 통신 방법의 흐름도.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 발명은 다중빔 이동 위성 통신 시스템, 특히 주파수 재사용 지수 1을 사용하는 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 기반의 이동 위성 통신 시스템에서 다지점 공동 전송 방식(Coordinated multi-point transmission)을 이용하여 빔 경계 지역에서의 간섭을 최소화하고, 빔 경계 지역에 할당되는 부반송파 영역의 크기를 조정함으로써 빔 경계 지역에서의 주파수 사용 효율을 높이기 위한 위성 통신 방법 및 장치에 관한 것이다.
먼저, 기존의 OFDMA 기반의 다중빔 이동 위성 통신 시스템에서 주파수 재사용 지수 1을 구현하기 위한 부분 주파수 재사용 기법에 대해 살피고, 그 문제점을 파악하여 이를 해결하기 위한 본 발명의 특성을 상술하기로 한다.
CDMA(Code Division Multiple Access) 기반의 이동 통신 시스템과는 달리, OFDMA 기반의 이동 통신 시스템은 인접 셀 간의 간섭 문제로 인해 기본적으로 주파수 재사용 지수 1을 사용할 수 없어, 셀룰러(Cellular) 통신 환경에 CDMA보다 덜 적합한 특징을 가진다. 이를 해결하기 위해 지상망의 경우, 여러가지 부분 주파수 재사용을 통해 주파수 재사용 지수 1을 만족하도록 함으로써 셀룰러 환경에 적합하도록 하였다. 여기에서 사용한 부분 주파수 재사용 방법은, 일반적으로 한 셀을 여러 지역으로 구분하고 각 지역에서 부반송파 중 일부를 사용하도록 함으로써 인접 셀 간 간섭을 줄이는 방법이다. 그러나 지상망에서 사용하는 방법은 기본적으로 기지국 근처 지역과 셀 경계 지역에서의 경로 손실 값의 차이가 매우 크다는 가정과, 섹터 별로 안테나를 가짐으로써 셀의 구분된 지역 별로 신호를 분리하여 전송할 수 있다는 가정 하에 적용할 수 있기 때문에 빔 이내에서는 지역 별로 신호를 분리할 수 없는 위성망의 경우 지상망의 부분 주파수 재사용 방법을 적용할 수 없다. 따라서 위성망에 적합한 부분 주파수 재사용 방법을 고려해야 한다.
이에 기존의 방법은 OFDMA 기반의 이동 위성 통신 시스템에서, 빔을 중앙 지역과 경계 지역으로 구분하고, 빔 중앙 지역의 사용자와 경계 지역의 사용자를 위한 자원 할당 구간을 시간으로 구분하였다. 또한, 빔 중앙 지역의 사용자를 위한 시간 구간에는 사용 가능한 주파수 대역의 모든 부반송파를 사용할 수 있도록 하고, 빔 경계 지역의 사용자를 위한 시간 구간에서는 인접 빔 간의 간섭을 피하기 위해 사용 가능한 주파수 대역을 여러 개의 부반송파 영역으로 나누어 그 중 일부만을 사용하는 방법을 제안하였다. 이하 도면을 통해 구체적으로 설명한다.
도 1은 기존의 부분 주파수 재사용 기법을 사용한 빔의 구분도이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 모든 빔에서는 주파수 f1만을 사용하기 때문에 주파수 재사용 지수 1을 구현할 수 있다. 이때, 각 빔의 경계 지역(114, 124, 134, 144, 154, 164, 174)에서는 인접 빔으로부터 간섭을 많이 받기 때문에 이를 해결하기 위해 OFDMA의 부반송파 영역을 각 빔에 다르게 할당하는 방법을 사용하였다. 이로써 인접 빔의 경계 지역에서는 서로 다른 부반송파 영역에서 신호가 전송되도록 한다. 즉, 각 빔의 중앙 지역(112, 122, 132, 142, 152, 162, 172)에서는 전체 부반송파 영역(SCall)을 이용하여 신호를 전송하고, 빔의 경계 지역(114, 124, 134, 144, 154, 164, 174)에서는 전체 부반송파 영역을 3개의 영역(SC1, SC2, SC3)으로 나누고 그 중 하나의 부반송파 영역만을 이용함으로써 인접 빔 간의 간섭을 제거할 수 있다.
도 2는 기존의 방법에 의한 신호의 송신 전력 및 구분된 부반송파 영역을 표시한 도면이다.
도 2를 참조하여 살펴보면, 위성 통신에 사용 가능한 주파수 대역을 f1이라 할 때, 빔의 중앙 지역에서는 전체 주파수 대역(200)을 부반송파 영역(SCall)으로 하여 사용하고, 빔의 경계 지역에서는 전체 부반송파 영역(SCall)을 3개의 서로 다른 부반송파 영역(SC1, SC2 및 SC3)으로 구분하여 이 중 하나만을 사용하도록 한다. 또한, SCall을 사용하는 단말에 전송되는 신호의 전력과 SC1~SC3 중 하나를 사용하는 단말에 전송되는 신호의 전력은 일반적으로 같다고 가정하나, 빔 중앙 지역이 빔 경계 지역보다 전력 손실이 조금이라도 적다는 점을 고려하여 SCall을 사용하는 단말에 전송하는 신호를 SC1~SC3을 사용하는 단말에 전송하는 신호보다 작은 전력으로 전송함으로써 빔 경계 지역에서의 간섭을 줄일 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보면, 도 1의 빔 1(110)의 경계 지역(114)에서 SC3(206)를 사용하게 하고, 빔 1(110)에 인접한 6개의 빔(120, 130, 140, 150, 160, 170)의 경계 지역(124, 134, 144, 154, 164, 174)에서는 SC1(202)과 SC2(204)를 번갈아 가면서 사용하게 함으로써 인접한 경계 지역에서의 간섭을 피할 수 있게 된다.
도 3은 기존의 방법에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도이다.
위성 빔의 경우 빔의 중앙 지역과 경계 지역에서 경로 손실 차가 지상망과 같이 크지 않기 때문에, SCall을 사용하는 단말들과 SC1~SC3 중 하나를 사용하는 단말들에게 신호를 동시에 전송하게 되면 이들 간에도 많은 간섭이 발생하게 된다. 따라서 빔 중앙 지역에 있는 단말들과 빔 경계 지역에 있는 단말들에게 전송되는 신호를 한 프레임 내에서 또는 여러 프레임 내에서 시간 다중화함으로써 이러한 간섭 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 도 1의 빔 1(110), 빔 2(120) 및 빔 3(130)에 위치한 단말들을 위한 시간 다중화된 프레임 구조를 보여준다. 도 3에서는 한 프레임 내에서 SCall을 사용하는 단말들과 SC1~SC3을 사용하는 단말들을 시간 축으로 구분하는 시간 다중화를 보여주고 있으나, 첫번째 프레임에서는 SCall을 사용하는 단말들을 위한 신호를 전송하고, 다음 프레임에서는 SC1~SC3을 사용하는 단말들을 위한 신호를 전송하는 것과 같이 여러 프레임 내에서 시간 다중화하는 방법도 적용 가능하다.
그러나 이러한 부분 주파수 재사용 방법을 사용할 경우, 빔 경계 지역의 사용자는 부반송파 영역 SC1~SC3 중 하나만을 사용해야 하기 때문에 최대 주파수 효율이 중앙 지역에 비해 1/3로 떨어지는 단점이 있다. 또한, 빔 경계 지역은 위성 빔으로부터의 수신 EIRP(Effective Isotropically Radiated Power)가 빔 중앙 지역보다 낮기 때문에 전체 성능이 떨어지게 된다.
위와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 빔 경계 지역의 수용 능력(capacity)을 증가시킬 수 있는 통신 방법을 고려한다. 이를 위해 다중빔을 이용한 다지점 공동 전송(Coordinated multi-point transmission) 방식을 제안한다.
다지점 공동 전송이란, 빔 경계 지역에 있는 사용자에게 위성 통신 서비스를 제공하기 위해 인접 빔들 간에 서로 경쟁하는 개념이 아니라 서로 협력함으로써 인접 빔으로부터의 신호가 그 사용자의 통신 서비스 품질을 향상시킬 수 있도록 다중빔 전송을 하는 개념을 의미한다. 도 4를 통해 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 다지점 공동 전송 방식을 이용하는 시스템 개념도이다.
도 4에서 위성(400)은 빔 1(402), 빔 2(404) 및 빔 3(406)를 이용하여 단말1(410), 단말 2(412) 및 단말 3(414)에 신호를 전송하고 있다.
단말 1(410)은 빔 중앙 지역에 위치하고 있으며, 빔 중앙 지역에 할당된 전송 구간에서 이용할 수 있는 모든 부반송파를 통해 신호를 전송할 수 있다. 단말 2(412)와 단말 3(414)의 경우, 빔 중앙 지역에 할당된 전송 구간에서는 빔 중앙 지역의 사용자에게 간섭을 줄 수 있기 때문에 신호를 전송하지 않고, 빔 경계 지역에 할당된 전송 구간에서 신호를 전송한다. (빔 중앙 지역과 빔 경계 지역에 다른 전송 구간을 할당하는 방법에 대해서는 도 7 내지 도 10을 통해 후술한다.) 기존의 방법에서 빔 경계 지역의 사용자들은 인접 빔에서 각기 다른 자원을 사용함으로 인해 인접한 빔 중 하나의 빔으로부터만 통신 서비스를 제공받았으나, 본 발명에서는 빔 경계 지역의 사용자가 보이는 모든 빔을 통해 신호를 전송받는다. 예를 들어, 단말 2(412)의 경우 기존의 방법에 의하면 빔 1(402)로부터만 신호를 전송받을 수 있고 빔 3(406)에서 오는 신호는 간섭을 일으키는 신호에 불과했으나, 본 발명에 의하면 빔 3(406)로부터의 신호가 더 이상 간섭이 아니라 자신의 신호를 강화시켜 주는 것이 된다. 마찬가지로 단말 3(414)의 경우는 빔 1(402), 빔 2(404), 빔 3(406)가 동시에 협력하여 같은 자원을 통해 같은 신호를 단말 3(414)에 전송함으로써 단말 3(414)의 수신 성능을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 본 발명을 이용하는 경우, 사용자가 빔 경계 지역에 위치해 있어도 인접한 여러 다중 빔으로부터 자신의 신호를 수신하기 때문에 신호 대 잡음비를 높일 수 있고, 인접 빔 또한 자신의 신호를 송신하기 때문에 간섭을 피할 수 있다. 또한, 특정 경계 지역의 사용자 수가 많다면 다른 지역보다 큰 부반송파 영역을 그 경계 지역의 사용자들에게 할당할 수 있기 때문에 최대 주파수 효율을 높일 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
다만, 제안한 방법의 경우 인접 빔들 간에 서로 협력하여 한 사용자와 통신을 하기 때문에 통신 서비스를 제공할 수 있는 사용자 수가 줄어들 수 있다. 예를 들어, 빔 3(406)가 단말 2(412)를 위해 자원을 사용하지 않는다면 빔 3(406)의 경계 지역에 있는 다른 사용자와 통신을 할 수 있다. 그러나 이러한 가능성은 다중 빔들 간의 적절한 자원 및 주파수 관리, 빔 경계 지역의 수용 능력(capacity)을 증가시킴으로써 극복이 가능하다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명에 의한 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법 및 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 위성 통신 장치의 구성도이다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 의한 위성 통신 장치는 인지부(502), 트래픽 처리부(510), 부반송파 조정부(512), 제 1 제어부(514) 및 제 2 제어부(516)를 포함한다. 여기에서 인지부(502)는 정보 처리부(504), 빔 인식부(506) 및 지역 인식부(508)를 포함하고, 제 2 제어부(516)는 부반송파 구분부(518), 경계 지역 구분부(524), 할당부(526) 및 결정부(528)를 포함하며, 부반송파 구분부(518)는 시간 구분부(520) 및 주파수 구분부(522)를 포함한다.
인지부(502)는 다중 빔 내에서 단말의 위치를 파악하는 역할을 한다. 이동 위성 통신 시스템에서 다중 빔과 단말의 위치는 실시간으로 변화하기 때문에, 단말의 위치는 위성의 이동에 따라, 또한 단말 사용자의 이동에 따라 항상 상대적으로 결정된다.
정보 처리부(504)는 단말의 위치 정보를 획득하는 역할을 한다. 위치 정보란, 다중 빔 내에서 단말이 속해 있는 빔 및 그 빔 내에서 단말이 위치한 지역에 관한 정보를 포함하는 개념이다. 위치 정보의 획득은 위성이 단말로부터 그 위치 정보를 직접 수신하거나, 위성이 능동적으로 특정 단말의 위치를 추적하는 등의 방법으로 이루어질 수 있다.
빔 인식부(506)는 정보 처리부(504)에서 획득한 위치 정보로부터 다중 빔 내에서 단말이 위치한 특정 빔을 인식하는 역할을 한다.
지역 인식부(508)는 단말이 빔 내의 어떤 지역에 위치하는지를 파악하는 역할을 한다. 본 발명에 의할 때 하나의 빔은 중앙 지역과 경계 지역으로 구분될 수 있고, 경계 지역은 다시 2개의 빔이 인접한 지역과 3개의 빔이 인접한 지역으로 구분될 수 있는데, 지역 인식부(508)는 이렇게 구분된 빔 내의 지역 중 단말이 위치한 지역이 구체적으로 어느 지역인지를 파악한다.
제 1 제어부(514)는 인지부(502)에 의해 파악된 단말의 위치를 이용하여 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 역할을 한다. 단말이 빔의 중앙 지역에 위치하는 경우 그 빔만을 이용한 단일 지점 전송 방식을 신호 전송 방식으로 결정하고, 단말이 빔의 경계 지역에 위치하는 경우 그 경계 지역에 인접한 빔들을 이용한 다지점 공동 전송(Coordinated multi-point transmission) 방식을 신호 전송 방식으로 결정한다. 구체적으로, 단말이 위치한 지역이 경계 지역 중 2개의 빔이 인접한 지역인 경우 그 인접한 2개의 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을, 3개의 빔이 인접한 지역인 경우 그 인접한 3개의 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을 신호 전송 방식으로 결정하게 된다.
제 2 제어부(516)는 인지부(502)에 의해 파악된 단말의 위치를 이용하여 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 역할을 한다.
먼저, 부반송파 구분부(518)가 전체 부반송파 영역, 즉 위성이 사용 가능한 제한된 주파수 대역 또는 일정 시간 구간 등의 자원을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분한다. 이러한 구분은 시간 구분부(520)에 의해 시간 영역에서 이루어지거나, 주파수 구분부(522)에 의해 주파수 영역에서 이루어질 수 있고, 시간 영역 및 주파수 영역에서 동시에 이루어질 수도 있다. 부반송파 영역을 구분하는 방법에 대해서는 도 7 내지 도 10의 실시예를 통해 후술한다.
경계 지역 구분부(524)는 부반송파 구분부(518)에 의해 구분된 부반송파 영역을 빔의 일정 지역에 할당하기 위해, 빔의 경계 지역을 인접한 빔과의 관계를 고려하여 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 역할을 한다. 각각의 빔이 정육각형 형태를 지니는 일반적인 다중 빔 위성 시스템을 고려할 때(물론 다른 형태의 빔 구성도 가능하다), 빔의 경계 지역은 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역과 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역으로 구분될 수 있다. 이에 대해서는 도 6의 실시예를 통해 후술한다.
할당부(526)는 부반송파 구분부(518)에 의해 구분된 부반송파 영역을 빔의 중앙 지역 및 경계 지역 구분부(524)에 의해 구분된 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 역할을 한다.
결정부(528)는 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 그 단말이 사용하는 부반송파 영역으로 결정하는 역할을 한다.
트래픽 처리부(510)는 빔의 경계 지역에 위치한 단말들의 총 요구 트래픽 양을 계산하는 역할을 한다. 제한된 주파수의 사용 효율을 높이기 위한 방법으로, 먼저 빔의 경계 지역에 위치하는 모든 단말들의 요구 트래픽 양을 조사하여 총 요구 트래픽 양을 계산하고, 각 경계 지역에 위치한 단말들의 요구 트래픽 양의 비율에 따라 그 지역에 할당된 부반송파 영역의 크기를 조정하기 위함이다.
부반송파 조정부(512)는 트래픽 처리부(510)로부터 계산된 단말들의 총 요구 트래픽 양에 대한 단말들 각각의 요구 트래픽 양의 비율에 따라 각 경계 지역에 할당되는 부반송파 영역의 크기를 조정하는 역할을 한다. 제 2 제어부(516)는 이렇게 조정된 부반송파 영역의 크기를 반영하여 각 경계 지역에 크기가 다른 부반송파 영역을 할당하게 된다. 이러한 방법을 이용하면, 현재 사용자가 많은 지역에 더 큰 부반송파 영역이 할당되므로, 위에서 언급한 기존의 부분 주파수 재사용 기법에서 주파수 효율이 떨어지는 문제점을 해결할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 다중 빔의 지역 구분도이다.
도 6은 하나의 빔(601)에 인접한 6개의 빔(602~607)으로 이루어진 다중 빔 시스템을 나타내며, 주파수 재사용 지수 1을 구현하여 모든 빔에서 동일 주파수 대역 f1을 통해 신호를 전송한다. 모든 빔은 중앙 지역과 경계 지역으로 구분되고, 가운데에 위치한 빔(601)을 통해 살펴보면, 빔(601)의 경계 지역은 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역(621~626)과 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역(631~636)으로 구분된다. 중앙 지역(611~617)에서는 전체 부반송파 영역(SCall)을, 경계 지역(621~626 및 631~636)에서는 구분된 각 지역에 할당된 부반송파 영역(SC1~SC6 및 SC1'~SC6')을 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 구분도이다.
본 발명에서는 빔 중앙 지역의 수용 능력(capacity)을 감소시키지 않게 하기 위해 빔 중앙 지역 사용자와 빔 경계 지역 사용자를 위한 전송 구간을 구분할 수 있다.
도 7을 참조하여 살펴보면, 위쪽 그래프(700)에서와 같이 전송 구간을 한 프레임(702) 내에서 시간 축으로 구분하여 중앙 지역 사용자를 위한 구간(704)과 경계 지역 사용자를 위한 구간(706)으로 할당할 수 있고, 아래쪽 그래프(720)에서와 같이 전송 구간을 한 프레임(722) 내에서 주파수 축으로 구분하여 중앙 지역 사용자를 위한 구간(724)과 경계 지역 사용자를 위한 구간(726)으로 할당할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도이다.
도 8을 참조하여 살펴보면, 한 프레임은 시간 축으로 3개의 전송 구간으로 구분되며, 첫번째 전송 구간(802)은 빔 중앙 지역 사용자에게, 두번째 전송 구간(804~814)은 2개의 빔이 인접한 경계 지역 사용자에게, 세번째 전송 구간(816~826)은 3개의 빔이 인접한 경계 지역 사용자에게 할당된다. 도 6의 경계 지역 구분도를 참조해 볼 때, 두번째 전송 구간은 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역(621~626)에 주파수 축으로 구분한 6개의 서로 다른 부반송파 영역(SC1~SC6)을 각각 할당한 경우이며, 세번째 전송 구간은 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역(631~636)에 주파수 축으로 구분된 6개의 서로 다른 부반송파 영역(SC1'~SC6')을 할당한 경우이다. 여기에서 각 지역에 할당된 부반송파 영역의 크기가 다른 것을 볼 수 있는데, 이와 같이 주파수 사용 효율을 높이기 위해 각 지역에 위치한 단말의 요구 트래픽 양 및 서비스 요구 사항에 따라 부반송파 영역의 크기를 가변적으로 조정할 수 있다. 예를 들어, 빔 경계 지역(621)에 통신을 하고자 하는 사용자가 다른 지역보다 많거나, 그 지역의 사용자가 고속의 데이터 통신을 요구하는 경우 그에 할당된 부반송파 영역(SC1)의 크기를 더 크게 할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도이다.
도 9를 참조하여 살펴보면, 한 프레임은 시간 축으로 2개의 전송 구간으로 구분되며, 첫 번째 전송 구간(901)은 빔 중앙 지역 사용자에게, 두번째 전송 구간(904~926)은 빔 경계 지역 사용자에게 할당된다. 두번째 전송 구간은 도 6에서 구분된 12개의 경계 지역(621~626 및 631~636)에 주파수 축으로 구분한 12개의 서로 다른 부반송파 영역(SC1~SC6 및 SC1'~SC6')을 각각 할당한 형태가 된다. 도 8에서와 같이 주파수 사용 효율을 높이기 위해 각 지역에 위치한 단말의 요구 트래픽 양 및 서비스 요구 사항에 따라 부반송파 영역의 크기를 가변적으로 조정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 위성의 신호 전송 구간 및 부반송파 영역 구분도이다.
도 10에서와 같이 신호 전송 구간을 시간 축으로 구분하지 않고 주파수 축으로만 구분하여 할당할 수도 있다. SCall 영역(1002)은 중앙 지역 사용자에게, 나머지 영역 SC1~SC6 및 SC1'~SC6'(1004~1026)은 각 경계 지역 사용자에게 할당된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 위성 통신 방법의 흐름도이다.
먼저, 위성은 단말의 위치 정보를 획득하여(S1102), 단말이 위치한 빔을 파악하고(S1104), 파악된 빔의 중앙 지역과 경계 지역 중 단말이 위치한 지역을 확인한다(S1106).
단말이 빔의 중앙 지역에 위치하는 경우, 그 빔을 이용한 단일 지점 전송 방식을 신호 전송 방식으로 결정하고(S1108), 전체 부반송파 영역을 사용하도록 결정한다(S1110).
단말이 빔의 경계 지역에 위치하는 경우, 2개의 빔이 인접한 경계 지역에 있는지 3개의 빔이 인접한 경계 지역에 있는지를 확인한다(S1112). 2개의 빔이 인접한 경계 지역에 있는 경우, 그 2개의 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을 신호 전송 방식으로 결정한다(S1114). 이후, 빔 내의 2개의 빔이 인접한 경계 지역에 있는 전체 단말들의 총 요구 트래픽 양을 계산하고(S1116), 총 요구 트래픽 양에 대한 단말의 요구 트래픽 양에 따라 해당 지역에 할당된 부반송파 영역의 크기를 결정한다(S1118).
단말이 3개의 빔이 인접한 경계 지역에 위치하는 경우, 그 3개의 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을 신호 전송 방식으로 결정하고(S1120), 3개의 빔이 인접한 경계 지역에 있는 전체 단말들의 총 요구 트래픽 양을 계산하여(S1122), 총 요구 트래픽 양에 대한 단말의 요구 트래픽 양에 따라 해당 지역에 할당된 부반송파 영역의 크기를 결정한다(S1124).
S1110, S1118 또는 S1124 단계에 이어서 위성은 결정된 신호 전송 방식 및 부반송파 영역을 이용하여 단말과 통신하게 된다(S1126).
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (18)

  1. 단말의 위치를 파악하는 단계;
    상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 단계;
    상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 단계; 및
    상기 신호 전송 방식 및 상기 부반송파 영역을 이용하여 상기 단말과 통신하는 단계를 포함하되,
    상기 부반송파 영역을 결정하는 단계는,
    전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 단계;
    빔의 경계 지역을 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 단계;
    상기 전체 부반송파 영역을 상기 빔의 중앙 지역에 할당하고, 상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계; 및
    상기 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 상기 부반송파 영역으로 결정하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단말의 위치를 파악하는 단계는,
    상기 단말의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 상기 빔을 파악하는 단계; 및
    상기 빔의 중앙 지역과 경계 지역 중 상기 단말이 위치한 지역을 파악하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 전송 방식을 결정하는 단계는,
    상기 단말이 상기 빔의 중앙 지역에 위치하는 경우, 상기 빔을 이용한 단일 지점 전송 방식을 상기 신호 전송 방식으로 결정하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 전송 방식을 결정하는 단계는,
    상기 단말이 상기 빔의 경계 지역에 위치하는 경우, 상기 빔 및 상기 빔의 경계 지역과 인접한 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을 상기 신호 전송 방식으로 결정하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전체 부반송파 영역은 6개의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분되고,
    상기 빔의 경계 지역은 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역과 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역으로 구분되는, 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계는,
    상기 6개의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역에 각각 할당하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계는,
    상기 6개의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역에 각각 할당하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전체 부반송파 영역은 12개의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분되고,
    상기 빔의 경계 지역은 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역과 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역으로 구분되는, 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 단계는,
    상기 12개의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역 및 상기 3개의 빔이 인접한 6개의 경계 지역에 각각 할당하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 단계는,
    상기 전체 부반송파 영역을 시간 영역에서 구분하는 방법, 또는 주파수 영역에서 구분하는 방법, 또는 시간 영역 및 주파수 영역에서 동시에 구분하는 방법 중 어느 하나를 이용하는 단계
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 빔의 경계 지역에 위치한 단말들의 총 요구 트래픽 양을 계산하는 단계; 및
    상기 총 요구 트래픽 양에 대한 상기 단말들 각각의 요구 트래픽 양의 비율에 따라 상기 결정된 부반송파 영역의 크기를 조정하는 단계
    를 더 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 방법.
  13. 단말의 위치를 파악하는 인지부;
    상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 대한 신호 전송 방식을 결정하는 제 1 제어부;
    상기 단말의 위치를 이용하여 상기 단말에 신호를 전송할 부반송파 영역을 결정하는 제 2 제어부; 및
    상기 신호 전송 방식 및 상기 부반송파 영역을 이용하여 상기 단말과 통신하는 통신부를 포함하되,
    상기 제 2 제어부는,
    전체 부반송파 영역을 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역으로 구분하는 부반송파 구분부;
    빔의 경계 지역을 2 이상의 서로 다른 경계 지역으로 구분하는 경계 지역 구분부;
    상기 전체 부반송파 영역을 상기 빔의 중앙 지역에 할당하고, 상기 2 이상의 서로 다른 부반송파 영역을 상기 2 이상의 서로 다른 경계 지역에 각각 할당하는 할당부; 및
    상기 단말이 위치한 지역에 할당된 부반송파 영역을 상기 부반송파 영역으로 결정하는 결정부
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 인지부는,
    상기 단말의 위치 정보를 획득하는 정보 처리부;
    상기 위치 정보를 이용하여 상기 단말이 위치한 빔을 파악하는 빔 인식부; 및
    상기 빔의 중앙 지역과 경계 지역 중 상기 단말이 위치한 지역을 파악하는 지역 인식부
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 제어부는,
    상기 단말이 상기 빔의 중앙 지역에 위치하는 경우, 상기 빔을 이용한 단일 지점 전송 방식을 상기 신호 전송 방식으로 결정하고,
    상기 단말이 상기 빔의 경계 지역에 위치하는 경우, 상기 빔 및 상기 빔의 경계 지역과 인접한 빔을 이용한 다지점 공동 전송 방식을 상기 신호 전송 방식으로 결정하는, 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 장치.
  16. 삭제
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 부반송파 구분부는,
    상기 전체 부반송파 영역을 시간 영역에서 구분하는 시간 구분부; 및
    상기 전체 부반송파 영역을 주파수 영역에서 구분하는 주파수 구분부
    를 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 장치.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 빔의 경계 지역에 위치한 단말들의 총 요구 트래픽 양을 계산하는 트래픽 처리부; 및
    상기 총 요구 트래픽 양에 대한 상기 단말들 각각의 요구 트래픽 양의 비율에 따라 상기 결정된 부반송파 영역의 크기를 조정하는 부반송파 조정부
    를 더 포함하는 이동 위성 통신 시스템에서 위성의 통신 장치.
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