KR101336881B1 - 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 멀티(multi) 서비스 영역 및 복수의 사용자들이 존재하는 위성 통신 시스템에서 한정된 자원 및 전력을 효율적으로 사용하여 멀티 서비스 영역 및 사용자들에게 통신 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법에 관한 것으로, 서비스 영역 내에 존재하여 서비스를 제공받고자 하는 단말들이 위성 기지국 또는 지상 보조 장치에 접속하면, 상기 단말들의 위치를 확인하고, 상기 단말들의 위치에 따라 상기 위성 기지국과 통신하는 제1단말들과, 상기 지상 보조 장치와 통신하는 제2단말들을 확인하고, 상기 제1단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원, 및 상기 제2단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원을 각각 할당하며, 상기 위성 기지국의 멀티 빔 및 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 상기 할당한 자원으로 상기 단말들에게 서비스를 제공한다.

Description

위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템 및 방법{System and method for providing service in a satellite communication system}

본 발명은 위성 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 멀티(multi) 서비스 영역 및 복수의 사용자들이 존재하는 위성 통신 시스템에서 한정된 자원 및 전력을 효율적으로 사용하여 멀티 서비스 영역 및 사용자들에게 통신 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 방송통신위원회의 IT원천기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-010-02, 과제명: IMT-Advanced 위성접속 기술개발(표준화연계)].

차세대 통신 시스템에서는 고속의 전송 속도를 가지는 다양한 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)의 서비스들을 사용자들에게 제공하기 위한 활발한 연구가 진행되고 있다. 이러한 차세대 통신 시스템의 일 예로 제안된 현재 위성 통신 시스템은, 위성 통신 시스템은, 복수의 서비스 영역들이 구현된 멀티 서비스 영역으로 서비스를 제공하며, 상기 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 사용자들, 다시 말해 단말들은 상기 위성 통신 시스템으로부터 제공되는 고속의 다양한 QoS를 가지는 서비스들을 제공받는다.

그리고, 현재 위성 통신 시스템에서는, 서비스의 제공 시 사용 가능한 한정된 자원을 통해 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 단말들에게 고속의 다양한 QoS를 가지는 대용량의 서비스를 안정적으로 제공하기 위한 방안들이 제안되고 있다. 특히, 상기 위성 통신 시스템은, 한정된 자원을 통한 서비스 제공 시 위성 통신 시스템의 총 용량(capacity)을 증가시키며, 위성 통신 시스템의 신호 송신 효율, 예컨대 한정된 위성 통신 시스템의 가용 전력으로의 신호 송신 시, 실효 등방성 복사 전력(EIRP: Effective Isotropic Radiated Power, 이하 'EIRP'라 칭하기로 함)을 증가시키기 위해 멀티 빔 기반의 서비스 제공 방안이 제안되었다. 이러한 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공하는 위성 통신 시스템은, 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 단말들에게 서비스 제공 시 다이버시티 이득을 획득하며, 단말들은 다이버시티 이득을 통해 서비스를 보다 안정적으로 제공받을 수 있다.

하지만, 전술한 바와 같이 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 기반으로 하여 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 단말들에게 서비스를 제공할 경우, 멀티 서비스 영역을 구현하는 서비스 영역들 간에 간섭이 발생할 뿐만 아니라, 상기 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 단말들 간에도 간섭이 발생하게 된다. 특히, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 통해 신호를 송신하여 서비스 제공할 경우, 멀티 빔 간 경계 영역에 존재하는 단말들에서 큰 간섭이 발생하며, 아울러, 위성 통신 시스템의 지상 보조 장치와 상기 위성 통신 시스템에서 송신하는 신호 간에 간섭이 발생한다. 이러한 간섭을 최소화하기 위해 서비스 영역들 별로, 단말들 별로, 또는 멀티 빔 별로 한정된 자원을 분할, 예컨대 주파수를 분할하여 사용하는 방안이 제안되었으나, 이는 한정된 자원의 이용 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 현재 사용자들은 대용량의 고속 서비스 제공을 요구, 예컨대 고화질의 멀티미디어 서비스 제공을 요구하며, 특히 이러한 대용량의 고속 서비스 제공의 요구가 증가함에 따라, 상기 위성 통신 시스템은 사용자들의 요구, 예컨대 사용자 트래픽 요구 상항에 상응하여 광대역을 통해 대용량의 고속 서비스를 제공하여야 한다. 하지만, 현재 위성 통신 시스템이 서비스 제공을 위해 사용 가능한 자원, 예컨대 할당 가능한 주파수 대역폭은, 전술한 바와 같이 한정되어 있으며, 따라서 이렇게 한정된 할당 가능 대역폭을 최대로 이용하여 대용량의 고속 서비스를 제공하기 위한 방안이 필요하다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템이 한정된 할당 가능한 주파수 대역폭으로 대용량의 고속 서비스를 멀티 빔을 기반으로 하여 제공할 경우, 멀티 서비스 영역 및 사용자들에서 발생하는 간섭, 특히 멀티 빔의 경계 영역에서 크게 발생하는 간섭을 최소화하여 대용량의 고속 서비스를 제공하며, 또한 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 통신 서비스를 제공할 경우, 위성 통신 시스템의 위상 기지국에서 송신하는 신호와 상기 지상 보조 장치에서 송신하는 신호 간에 발생하는 간섭을 최소화하여 대용량의 고속 서비스를 제공하는 방안이 필요하다. 아울러, 위성 통신 시스템의 서비스 제공 시 자원 이용 효율을 최대화할 뿐만 아니라, 위성 통신 시스템의 전력 사용 효율을 최대화하여 대용량의 고속 서비스를 안정적으로 제공하기 위한 방안이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 위성 통신 시스템에서 통신 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 사용자들에게 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 멀티 빔을 기반으로 하여 대용량의 고속 서비스 제공 시, 멀티 서비스 영역 및 복수의 사용자들에서 발생하는 간섭을 최소화하여 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 멀티 빔의 빔 경계 영역 간 간섭을 최소하여 한정된 자원을 통해 대용량의 고속 서비스를 안정적으로 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 멀티 빔을 통해 한정된 할당 가능한 주파수 대역폭을 최대한 이용하여 멀티 빔 간섭을 최소화하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 통신 서비스를 제공하기 위한 복수의 송신기들이 송신한 신호들의 간섭을 최소화하여 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

아울러, 본 발명의 또 다른 목적은, 위성 통신 시스템에서 위성 기지국과 지상 보조 장치를 통한 서비스의 제공 시, 멀티 서비스 영역 및 복수의 사용자들에게 송신되는 신호의 간섭을 최소화하도록 주파수를 효과적으로 재사용하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 방법에 있어서, 서비스 영역 내에 존재하여 서비스를 제공받고자 하는 단말들이 위성 기지국 또는 지상 보조 장치에 접속하면, 상기 단말들의 위치를 확인하는 단계; 상기 단말들의 위치에 따라 상기 위성 기지국과 통신하는 제1단말들과, 상기 지상 보조 장치와 통신하는 제2단말들을 확인하는 단계; 상기 제1단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원, 및 상기 제2단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원을 각각 할당하는 단계; 및 상기 위성 기지국의 멀티 빔 및 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 상기 할당한 자원으로 상기 단말들에게 서비스를 제공하는 단계;를 포함한다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 시스템은, 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템에 있어서, 서비스 영역 내에 존재하고, 상기 위성 통신 시스템에 접속하여 서비스를 제공받는 복수의 단말들; 상기 서비스 영역 내에서 서비스를 제공받고자 하는 단말들과 상기 위성 통신 시스템 간 제1통신을 지원하며, 상기 단말들의 위치에 따라 상기 제1통신을 수행하는 제1단말들을 확인하고, 상기 제1통신을 수행하기 위한 제1멀티 빔을 형성하며, 상기 제1단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원으로 상기 제1멀티 빔을 통해 상기 제1단말들에게 서비스를 제공하는 위성 기지국; 및 상기 서비스 영역 내에 존재하며, 상기 단말들과 상기 위성 통신 시스템 간 제2통신을 지원하며, 상기 단말들의 위치에 따라 상기 제2통신을 수행하는 제2단말들을 확인하고, 상기 제2통신을 수행하기 위한 제2멀티 빔을 형성하며, 상기 제2단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원으로 상기 제2멀티 빔을 통해 상기 제2단말들에게 서비스를 제공하는 지상 보조 장치;를 포함한다.

본 발명은, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 기반으로 한 서비스 제공 시, 멀티 빔에 의한 빔 중심 영역과 빔 경계 영역을 구분하여 통신 서비스를 제공함으로써, 멀티 서비스 영역 및 복수의 사용자들에서 발생하는 빔 간섭을 최소화하여 서비스를 안정적으로 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은, 위성 통신 시스템이 한정된 자원을 통한 서비스 제공 시, 빔 간섭을 최소화하기 위해 빔 중심 영역과 빔 경계 영역의 구분하여 서비스를 제공하며, 그에 따라 한정된 자원의 분할 사용을 최소화하여 한정된 자원의 이용 효율을 극대화할 수 있다. 그리고, 본 발명은, 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 기반으로 한 서비스 제공 시, 멀티 빔에 의한 빔 중심 영역과 빔 경계 영역에 존재하는 지상 보조 장치에 빔 분할 다중 접속을 적용함으로써, 단말들로 송신되는 신호들 간 간섭을 최소화하고 주파수 사용 효율을 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 과정을 개략적으로 도시한 도면.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은, 위성 통신 시스템에서 통신 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제안한다. 본 발명의 실시 예에서는, 통신 서비스 제공 시 사용 가능한 한정된 주파수 자원의 사용 효율을 향상시키고, 서비스를 안정적으로 제공하기 위해 멀티 빔(multi beam)을 통해 통신 서비스를 제공하는 시스템 및 방법을 제안한다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 기반으로 하여 복수의 서비스 영역들로 구현된 멀티 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 사용자들, 다시 말해 멀티 서비스 영역 내의 단말들로 서비스를 제공하는 서비스 제공 시스템 및 방법을 제안한다. 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 통해 서비스를 제공하는 것을 중심으로 설명하지만, 본 발명에서 제안하는 서비스 제공 시스템 및 방법은 다른 무선 통신 시스템들에도 적용될 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 단말들로 통신 서비스를 제공하고, 또한 상기 서비스 영역 내에 위치하는 지상 보조 장치를 이용하여 통신 서비스를 제공하며, 상기 통신 서비스의 제공 시, 상기 위성 통신 시스템의 송신 신호와 상기 지상 보조 장치의 송신 신호 간의 간섭을 최소화하여 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템과 상기 지상 보조 장치가 한정된 주파수를 효율적으로 재사용하여 주파수 사용 효율을 극대화한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템에서 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 기반으로 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 단말들로 통신 서비스를 제공 시, 상기 지상 보조 장치의 빔 분할 다중 접속을 통해 위상 통신 시스템이 송신하는 송신 신호, 예컨대 위성 기지국이 상기 서비스 영역으로 송신하는 송신 신호와 상기 지상 보조 장치가 상기 서비스 영역으로 송신하는 송신 신호 간의 간섭을 최소화하며, 또한 한정된 사용 가능한 주파수를 효율적으로 재사용한다. 여기서, 상기 지상 보조 장치는, 상기 위성 통신 시스템의 신호 송신 시의 멀티 빔에서, 소정 빔을 통해 서비스 영역 내에 존재하는 단말로 송신되는 송신 신호를 모니터링하고, 상기 소정 빔에서 신호 송신을 위해 사용하는 서브캐리어(subcarrier) 또는 서브캐리어 그룹에 대한 정보로부터 상기 지상 보조 장치 자신이 이용 가능한 서브캐리어 그룹에 대한 정보를 확인하고, 이렇게 확인한 서브캐리어 그룹을 이용하여 신호를 송신한다. 그리고, 상기 위성 기지국은, 상기 소정 빔에서 신호 송신을 위해 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹에 대한 정보를 신호 송신 시의 전송 프레임의 헤더 또는 제어 채널을 통해 서비스 영역으로 송신한다.

아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 사용 가능한 주파수 대역의 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 이용하여 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공하며, 또한 상기 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 지상 보조 장치들을 이용하여 상기 서비스 영역으로 서비스를 제공한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 지상 보조 장치들 중 위성 기지국의 신호와 신호 간섭을 발생하는 지상 보조 장치에는 상기 지상 보조 장치들에서 사용 가능한 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹, 다시 말해 상기 위성 기지국에서 신호 송신 시 사용하지 않는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 할당한다. 그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 위성 기지국의 신호와 신호 간섭을 발생하지 않는 지상 보조 장치에는 상기 위성 기지국에서 신호 송신 시 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 할당한다.

여기서, 상기 지상 보조 장치는, 위성 기지국에서 멀티 빔을 통해 송신되는 송신 신호를 모니터링하여 신호 간섭 발생 여부를 확인하고, 상기 신호 간섭 발생 여부에 따라 전술한 바와 같이 소정의 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 할당받아 신호를 송신한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 자신의 어레이(array) 안테나를 통해 서비스 영역에 형성되는 최소의 빔 커버리지 사이즈를 고려하여 상기 어레이 안테나에 의한 빔의 방향에 따라 복수의 접속 구간, 다시 말해 접속 슬럿을 설정하여 빔 분할 다중 접속을 수행한다.

상기 접속 구간 또는 접속 슬럿은, 단말들이 존재하는 서비스 영역에서 멀티 빔의 빔 방향에 따라 단말들이 서비스를 제공받을 수 있는 공간 영역으로, 상기 서비스 영역은 상기 위성 통신 시스템이 형성한 멀티 빔의 빔 방향에 상응하여 복수의 접속 구간 또는 접속 슬럿으로 분할된다. 즉, 상기 접속 구간 또는 접속 슬럿은, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공할 경우, 상기 멀티 빔에 의해 분할되는 서비스 영역의 분할 단위로서, 하나의 빔을 통해 서비스가 제공되는 공간적 서비스 영역을 의미한다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용한 멀티 빔을 기반으로 서비스 영역 내에 존재하는 단말들에게 서비스를 제공할 경우, 인접 빔 간 간섭 및 신호간 간섭을 최소화하기 위해 상기 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할한 후, 상기 분할한 빔 섹터 별로 하나의 빔을 통해 통신 서비스를 제공한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 서비스 제공을 위해 형성하는 멀티 빔에 대응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할하며, 전술한 접속 구간 또는 접속 슬럿과 같이 상기 멀티 빔에서 하나의 빔이 하나의 빔 섹터에 대응되어 서비스를 제공한다. 이때, 상기 지상 보조 장치는, 상기 복수의 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들에서 지상 보조 장치 자신과 통신을 수행하여 서비스를 제공받는 단말과 상기 위성 통신 시스템과 제1통신으로 직접 통신을 수행하여, 즉 위성 통신 시스템의 위성 기지국과 통신을 수행하여 서비스를 제공받는 단말의 위치 정보를 획득한다.

여기서, 상기 지상 보조 장치는, 상기 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들에 GPS(Global Positioning System)가 구비되어 있을 경우, 상기 GPS를 통해 빔 섹터들 내에서 자신과 통신을 수행하고자 하는 단말들의 위치 정보를 획득하거나, 또는 자신과 통신 수행하고자 하는 단말이 통신을 시도할 경우 상기 단말의 채널 정보를 통해 위치 정보를 획득하며, 이때 단말의 이동 속도 정보도 획득한다. 또한, 상기 위성 통신 시스템에서 빔 섹터들 내에 존재하는 단말에 GPS가 구비되어 있을 경우, 상기 단말과 통신을 수행하는 위성 기지국이 단말의 위치 정보를 획득하게 되며, 상기 지상 보조 장치는, 상기 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말의 위치 정보를 상기 위성 기지국으로부터 획득한다.

그리고, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들의 위치 정보를 획득한 후, 상기 단말들의 위치 정보를 확인하여 빔 다중 접속을 위해 각 접속 슬럿 별로 존재하는 단말들, 즉 멀티 빔을 통해 위성 기지국과 통신하는 단말 및 지상 보조 장치 자신과 통신하는 단말을 확인한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 멀티 빔을 통한 서비스 영역으로의 서비스 제공 시, 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 상기 멀티 빔의 빔 방향에 따라 복수의 접속 슬럿들로 분할하며, 상기 분할한 접속 슬럿 별로 서비스 영역의 빔 섹터들을 설정, 다시 말해 상기 멀티 빔에서 하나의 빔의 빔 방향에 의해 결정된 접속 슬럿에 상응하여 하나의 빔 섹터에는 하나의 빔을 통해 서비스가 제공된다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 단말의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한 후, 자신과 통신을 수행하고자 하는 단말의 채널 상태를 확인하고, 채널 상태가 열악하거나 또는 고속으로 이동하는 단말에게는 멀티 빔에서 커버리지 사이즈가 큰 빔으로 커버하여 통신 서비스를 제공하도록 결정하고, 채널 상태가 우수하거나 저속 또는 고정된 단말에게는 커버리지 사이즈가 작은 빔으로 커버하여 통신 서비스를 제공하도록 결정한다. 즉, 상기 지상 보조 장치는, 단말의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 통해 단말의 채널 상태 또는 이동성을 확인하고, 상기 확인한 단말의 채널 상태 또는 이동성에 따라 빔의 커버리지 사이즈, 다시 말해 접속 슬럿의 크기를 결정한다.

이렇게 상기 지상 보조 장치가 빔 섹터 내에서 자신과 통신을 수행하고자 하는 단말의 빔의 커버리지 사이즈, 즉 접속 슬럿을 결정하여 할당할 경우, 상기 할당하는 접속 슬럿 내에 위성 통신 시스템과 직접 통신하는 단말, 즉 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말을 확인하여 자신과 통신을 수행하는 단말과 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말을 구분한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 멀티 빔에 상응하는 각 접속 슬럿에서 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말이 존재하여 상기 지상 보조 장치와 통신을 수행하고자 하는 단말에 대해 빔 분할 다중 접속을 시도하고, 또한 상기 각 접속 슬럿에서 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말이 존재하지 않을 뿐만 아니라 위성 기지국과 통신이 불가능한 단말에 대해 빔 분할 다중 접속을 시도한다.

여기서, 상기 각 접속 슬럿에서 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말이 존재하여 상기 지상 보조 장치와 통신을 수행하고자 하는 단말에 대한 빔 분할 다중 접속의 경우, 상기 지상 보조 장치는, 각 빔 섹터 별로 통신을 수행하고자 하는 단말들의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 상기 확인한 정보를 이용하여 단말들의 채널 상태 또는 요구 서비스 품질(QoS: Quality of Service, 이하 'QoS'라 칭하기로 함)에 따라 우선 순위를 결정하여 최적의 단말을 선택한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당하여 빔 분할 다중 접속을 지원한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량(capacity)을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

또한, 상기 각 접속 슬럿에서 위성 기지국과 통신을 수행하는 단말이 존재하지 않을 뿐만 아니라 위성 기지국과 통신이 불가능한 단말에 대한 빔 분할 다중 접속의 경우, 상기 지상 보조 장치는, 각 빔 섹터 별로 통신을 수행하고자 하는 단말들의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 통신을 수행하기 위한 소정 단말을 선택한다. 이때, 상기 지상 보조 장치와 통신을 수행하고자 하는 각 단말들은, 위성 기지국과의 통신 가능 여부, 다시 말해 상기 위성 기지국으로부터의 신호 수신 가능 여부를 상기 지상 보조 장치로 통보하고, 상기 지상 보조 장치는 빔 분할 다중 접속에 해당하는 단말 리스트에서 상기 위성 기지국으로부터 신호 수신이 가능한 단말을 삭제한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 선택한 소정 단말의 채널 상태를 고려하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당하여 빔 분할 다중 접속을 지원한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

아울러, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 지상 보조 장치들을 이용하여 상기 서비스 영역으로 서비스를 제공한다. 상기 복수의 지상 보조 장치들 중 소정개의 지상 보조 장치들이 서비스 영역 내에서 근접하여 위치할 경우, 인접한 지상 보조 장치들은, 각각 빔 분할 다중 접속 시의 접속 슬럿에 대한 접속 슬럿 정보를 공유하며, 상기 인접한 지상 보조 장치들에서 송신되는 송신 신호들 간 간섭을 최소화하기 위해 상기 접속 슬럿 정보를 이용하여 인접 빔 섹터에서 사용하지 않는 접속 슬럿을 이용, 즉 상기 인접한 지상 보조 장치들에 해당하는 인접 빔 섹터에서는 서로 다른 접속 슬럿을 통해 빔 분할 다중 접속을 지원한다. 이렇게 복수의 지상 보조 장치들을 이용하여 서비스 영역으로 서비스를 제공하는 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 각각의 지상 보조 장치들에서 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 복수의 지상 보조 장치들을 이용하여 멀티 빔을 기반으로 서비스 영역 내 복수의 단말들에게 서비스를 제공하며, 이때 단말들의 사용자가 요구한 QoS를 만족시키며, 또한 위성 통신 시스템에서 사용 가능한 주파수 자원 및 전력의 사용 효율이 극대화하고, 아울러 위성 통신 시스템에서 송신한 송신 신호, 즉 위성 기지국이 송신한 송신 신호와 지상 보조 장치들에서 송신한 송신 신호 간의 간섭이 최소화되도록 지상 보조 장치들로의 빔 분할 다중 접속을 지원한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 기반으로 한 서비스 영역으로의 서비스 제공 시, 상기 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할한 후, 상기 서비스 영역에서 주파수 재사용 계수(reuse factor)를 1로 하여 제공, 즉 상기 분할한 복수의 빔 섹터들에 동일한 중심 주파수(fc)를 갖는 주파수 대역을 할당하여 멀티 빔을 통해 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 주파수 재사용 계수 1로 주파수 재사용율을 극대화한 서비스 제공 시, 멀티 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 시간 다중화(time multiplexing) 방식 또는 주파수 다중화(frequency multiplexing) 방식을 통해 서비스를 제한다.

다시 말해, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 통한 통신 서비스 제공 시, 멀티 빔에 의한 빔 중앙 영역과 빔 경계 영역에 존재하는 단말에게 시간 다중화로 신호 송신 시의 상기 빔 중앙 영역에 존재하는 단말로의 신호 송신 구간을 주파수 다중화할 경우와, 상기 빔 중앙 영역과 상기 빔 경계 영역에 존재하는 단말에게 주파수 다중화로 신호를 송신하는 경우에, 위상 기지국과 단말 간에 신호를 중계하는 장치로 지상 보조 장치가 위성 기지국이 사용하는 주파수 대역과 동일한 주파수 대역에서 동일한 서브캐리어(subcarrier) 그룹을 사용하여 단말에게 신호를 전송하며, 이때 위성 기지국과 단말이 송신하는 신호에 간섭을 주지 않는다.

또한, 본 발명의 실시 예에서는, 직교 주파수 분할 다중 접속(OFDMA: Orthogonal Frequency Division Multiple Access, 이하 'OFDMA'라 칭하기로 함) 방식을 기반으로 하여 주파수 재사용 계수 1을 사용하는 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 형성하여 통신 서비스를 제공할 경우, 빔 중앙 영역에서는 주파수 재사용 계수 1을 사용하고 빔 가장자리 영역에서는 멀티 빔이 복수의 주파수 대역의 그룹을 부분적으로 재사용한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 빔 가장자리 영역에서는 멀티 빔에서 사용하는 주파수 대역을 서브캐리어 그룹들로 분리한 후, 인접 빔의 가장자리 영역에서 사용하지 않는 서브캐리어 그룹을 사용, 즉 인접한 빔의 가장자리 영역에서 서로 다른 그룹의 서캐리어 그룹을 사용하여 서비스를 제공한다.

여기서, 후술할 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 일 예는, 리피터(Repeater), CGC(Complementary Ground Component), ATC(Ancillary Terrestrial Component)와 같은 지상 보조 장치(CTC: Complementary Terrestrial Component)를 사용하는 위성 통신 시스템으로, 방송 서비스를 제공하기 위한 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 시스템 또는 DVB-SH(Digital Video Broadcasting-Satellite services to Handhelds) 시스템, 및 도심지 및 도외지에서 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공하기 위한 모바일 위성 서비스(MSS: Mobile Satellite Services, 이하 'MSS'라 칭하기로 함) 시스템으로 MSV(Mobile Satellite Ventures) 및 Terrstar의 ATC를 이용한 지상 위성 통합 시스템 등이 있다.

상기 위성 DMB 시스템은, 위성과 함께 동일 채널 중계기(gap filler)를 이용한 지상망을 보조적으로 이용하여 고음질의 오디오 신호와 멀티미디어 신호를 차량 및 고정, 휴대 수신이 가능하도록 한 시스템으로, 위성 및 지상 부분 공히 2630~2655MHz 대역에 최적화되어 있다. 상기 위성 DMB 시스템은 급전회선 지구국(feeder link earth station)과 방송용 위성, 2가지 형태의 지상 중계기, 및 수신기(차량, 고정, 휴대)인 단말을 포함한다. 이러한 위성 DMB 시스템에서 전송 신호는 급전화선 지구국을 통해서 위성으로 전송되며, 이때 상향회선으로는 고정 위성 서비스(FSS: Fixed Satellite Service, 이하 'FSS'라 칭하기로 함)용 대역(예컨대 14GHz)이 이용된다. 그리고, 수신 신호는, 위성에서 2.6GHz 대역으로 변환된 후, 위성 중계기 내의 증폭기를 통해 소정 크기로 증폭되어 서비스 영역으로 방송된다. 상기 위성 DMB 시스템으로부터 방송 서비스를 제공받고자 하는 단말은 낮은 방향성을 가지는 소형 안테나를 통해서 신호를 수신하며, 이러한 신호 수신을 위해서는 방송 신호를 송신하는 위성이 소정 이상의 충분한 크기의 실효 등방성 복사 전력(EIRP: Effective Isotropic Radiated Power, 이하 'EIRP'라 칭하기로 함)이 필요함에 따라 위성 DMB 시스템은 대형의 송신용 안테나와 고출력 중계기를 포함한다. 아울러, 위성 DMB 시스템은, 2.6GHz 대역의 신호 전파에서 위성으로부터의 직접 경로성의 장애물과 음영 문제를 극복하기 위해 위성 신호를 재전송하는 중계기를 포함한다. 여기서, 상기 중계기는, 건물과 같은 대역 장애물에 의해서 가려지는 부분을 담당하게 되며, 직접 증폭 중계기와 주파수 변화 중계기로 구분된다. 상기 직접 증폭 중계기는, 위성으로부터 수신되는 2.6GHz대역의 방송 신호를 단순 증폭만 하는 형태로, 수신 및 송신 안테나 사이에서 발생하는 신호 간섭으로 인한 불필요한 발산으로 피하기 위해 저 이득 증폭기를 이용하며, 가시거리(LoS: Line of Sight, 이하 'LoS'라 칭하기로 함)를 기준으로 500m까지의 좁은 영역을 담당한다. 그리고, 상기 주파수 변환 중계기는, LoS를 기준으로 3km까지의 넓은 영역을 담당하며, 수신되는 2.6GHz대역 신호를 다른 주파수 대역(예컨대 11GHz)으로 변화하여 전송한다. 이러한 환경의 위성 DMB 시스템에서는, 2개 이상의 신호가 수신되는 다중 경로 페이딩이 발생하며, 이렇게 발생하는 다중 경로 페이딩 신호의 안정적인 수신을 위해 코드 분할 다중(CDM: CDM: Code Division Multiplex, 이하 'CDM'이라 칭하기로 함) 방식을 적용한 레이크(Rake) 수신기를 사용한다.

또한, 상기 DVB-SH 시스템은, 전국적(nationwide) 커버리지에서는 위성을 통해서 통신 서비스를 제공하고, 옥내 환경 및 지상 커버리지에서는 CGC를 사용하여 통신 서비스를 제공하며, DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld) 기반의 S 대역의 15MHz 대역폭에서 모바일(mobile) TV 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 DVB-SH 시스템은, S 대역의 지상 IMT(International Mobile Telecommunications)용 대역과 근접한 대역을 사용함으로, IMT 지상 부문과 통합(integration)이 용이하고, 지상 망과의 네트워크 재사용이 용이하여 설치 비용을 감소시킨다. 특히, 상기 DVB-SH 시스템은, 지상 망과의 하이브리드(hybrid) 방송 구조를 고려하고 있으며, 위성과 CGC 간의 신호 간섭 문제를 해결하고 주파수를 효율적으로 사용하기 위해, 한 개의 위성 스팟 빔 내의 CGC 셀에 대해 주파수 재사용 계수를 1로 하고 위성 스팟 빔에 대해서는 주파수 재사용 계수를 3으로 한다. 그에 따라, 위성 스팟 빔을 통해 전국적 커버리지에 대해 9개의 TV 채널을 방송하고, 도심지나 옥내 환경에서는 지상 중계기로 27개의 채널을 방송한다.

아울러, 상기 MSV 및 Terrestar의 ATC를 이용한 지상 위성 통합 시스템은, 정지 궤도(GEO: Geostationary Orbit, 이하 'GEO'라 칭하기로 함) 기반의 위성 통신 시스템으로, L 대역 및 S 대역에서 인터넷 접속, 음성 통화 등 유비쿼터스 무선 광역 통신 서비스를 단말에게 제공한다. 상기 지상 위성 통합 시스템은, 위성/ATC를 결합한 하이브리드 무선 네트워크 구조를 이용하여 도심지나 인구 밀집된 지역에서는 ATC, 즉 지상 망을 통해 음성이나 고속 패킷 서비스를 제공하고, 상기 ATC가 커버하지 못하는 시골이나 도외 지역에서는 위성을 통해 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 ATC는 위성과 유사한 무선 인터페이스를 사용하여 지상에 존재하는 단말의 복잡도를 최소화하며 위성 통신 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

후술할 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템은, 개인 휴대형 이동 위성 통신 시스템이 될 수 있으며, 지상 보조 장치를 이용하여 LoS가 확보되는 시골이나 도외 지역에서는 위성을 통해 통신 서비스를 제공하고, 위성 신호가 확보되지 않는 도심지나 옥내 환경에서는 지상 보조 장치를 통해 통신 서비스를 제공한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치를 이용하여 통신 서비스를 제공하는 통신 환경과, 위성, 즉 위성 기지국을 통해 통신 서비스를 제공하는 통신 환경을 고려하여 멀티 빔의 스펙트럼 사용 효율 및 전력 사용 효율을 향상시키며, 아울러 다중 서비스 영역 내에서 통신 서비스를 제공받고자 하는 각 사용자들 트래픽 요구 사항에 상응하여 통신 서비스를 안정적으로 제공한다.

즉, 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이, 고화질의 멀티미디어 서비스 제공 요구 사항의 증가에 상응하여 광대역의 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 서비스 제공을 위해 사용 가능한 주파수 대역, 예컨대 상향링크 1980-2010 MHz, 하향링크 2170-2200 MHz의 각각 30 MHz 대역이 할당되어 있으며, 이러한 주파수 대역에서 광대역 서비스 제공을 위해서는 최소한 10 MHz 이상의 대역폭을 가지는 무선 인터페이스가 고려되는 환경에서 주파수 재사용 계수를 3 또는 7로 하여 상기 사용 가능한 주파수 대역을 사용한 광대역 서비이 제공은 어려우므로, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서는 주파수 재사용 계수를 1로 하여 광대역 서비스를 제공한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 지상 보조 장치를 이용하여 전술한 바와 같이 사용 가능한 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 1로 스펙트럼 사용 효율 및 주파수 사용 효율을 극대화하여 서비스를 제공한다. 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 주파수 재사용 계수 1로 멀티 빔을 통해 위성 기지국과 지상 보조 장치가 서비스 영역으로 각각 송신하는 송신 신호들 간의 간섭을 최소화하여 서비스를 상기 서비스 영역으로 제공한다.

그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템은, 전체 위성 커버리지에 존재하는 사용자들의 순간 트래픽 요구 사항을 모니터링하여 트래픽 요구 사항에 상응하여 다양한 커버리지 사이즈를 갖는 멀티 빔을 형성하고, 이렇게 다양한 커버리지 사이즈로 형성된 멀티 빔들을 통해 서비스의 제공 시, 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 통해 송신하는 송신 신호와 상기 위성 통신 시스템의 지상 보조 장치가 멀티 빔을 통해 송신하는 송신 신호 간의 간섭을 최소화되도록 주파수를 효과적으로 재사용하여 통신 서비스를 제공한다. 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 위성 통신 시스템이 지상에 존재하는 다양한 방식의 통신 시스템인 지상 시스템과 공통성(commonality)을 가지며, 지상 시스템의 접속 방식, 예컨대 OFDMA, 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 'CDMA'라 칭하기로 함), 시간 분할 다중 접속(TDMA: Time Division Multiple Access, 이하 'TDMA'라 칭하기로 함) 등과 같은 접속 규격에 상관 없이 모든 지상 시스템들과 신호의 송수신이 가능하며, 멀티 스팟 빔을 이용하여 통신 서비스의 제공이 가능하다. 그러면 여기서, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템은, 멀티 빔을 이용하여 통신 서비스를 제공하는 위성 기지국인 위성(102), 도외 지역에 존재하여 상기 위성(102)으로부터 통신 서비스를 제공받는 단말1(170), 상기 위성(102)과 지상 시스템 간의 신호 송수신을 연결하는 게이트웨이(104), 상기 지상 시스템에 포함되어 상기 게이트웨이(104)를 통해 상기 위성(102)과 신호를 송수신하는 코아 네트워크(core network)(106), 상기 코아 네트워크(106)에 연결되어 통신 서비스를 제공하는 접속 네트워크(110), 상기 코아 네트워크(106)에 연결되어 상기 지상 시스템에 포함된 다른 단말들로 통신 서비스를 제공하며 기지국 또는 기지국을 제어하는 제어국 기능을 수행하는 기지국(BS: Base Station, 이하 'BS'라 칭하기로 함)(108), 상기 위성(102)의 지상 보조 장치로 도심 지역의 서비스 영역(130)에 존재하는 단말들로 통신 서비스를 제공하는 CGC(132), 및 상기 도외 지역 및 도심 지역 경계의 서비스 영역(105)내에 존재하여 상기 위성(102)으로 통신 서비스를 제공받는 단말들을 포함한다.

여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 위성 기지국인 위성(102)은, 서비스 영역 내에 존재하는 단말들과 위성 통신 시스템 간 직접 통신을 지원 및 수행하며, 멀티 빔을 통해 신호를 송신하는 GEO 위성이 될 수 있으며, 설명의 편의를 위해 상기 위성이 하나만 존재하는 경우를 일 예로 설명하지만, 복수의 GEO 위성들뿐만 아니라 다른 형태의 위성들이 존재하여 통신 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 각 위성은, 모노(mono) 또는 멀티 빔을 이용하여 단말들에게 통신 서비스를 제공한다. 그리고, 후술할 본 발명의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해 위성 통신 시스템이 멀티 빔을 형성하고, 상기 형성한 멀티 빔의 자원 및 전력을 할당하여 서비스 영역 내에 존재하는 단말들로 통신 서비스를 제공하는 것으로 설명하지만, 상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국, 예컨대 위성(102)이 멀티 빔의 형성, 및 자원과 전력 할당을 수행한다.

다시 말해, 상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국은, 서비스 영역 내에 존재하는 사용자들, 즉 단말들의 분포 및 각 단말들의 트래픽 양을 모니터링하고, 상기 모니터링에 따른 단말들의 분포 및 트래픽 양에 상응하는 커버리지 사이즈를 커버하도록 커버리지 사이즈 별로 멀티 빔을 각각 형성하고, 상기 형성한 멀티 빔을 통해 데이터 트래픽을 전송하여 단말들에게 통신 서비스를 제공하기 위해 각 멀티 빔에 해당하는 자원 및 전력을 할당한 후, 상기 할당한 자원 및 전력을 통해 멀티 빔으로 통신 서비스를 단말들에게 제공한다. 이때, 상기 위성 기지국은 QoS를 만족하면서 통신 서비스 제공 시의 멀티 빔 간 간섭, 및 위성 기지국이 송신한 송신 신호와 지상 보조 장치가 송신한 송신 신호 간 간섭을 최소화하고, 또한 주파수 재사용를 1로 하여 주파수 사용 효율 및 전력 사용 효율을 극대화한다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 위성 통신 시스템이 위성 기지국의 동작을 수행하는 것으로 통칭하여 설명하기로 한다.

그리고, 상기 단말들이 위치하는 지역은 하나의 접속 슬럿 영역이 되거나, 또는 단말의 로밍에 의해 복수의 접속 슬럿 그룹 영역이 될 수 있으며, 지상 시스템에 포함된 단말은 적어도 하나 이상의 위성과 연결된 게이트웨이(104)의 네트워크에 연결되어 통신 서비스를 제공받는다. 이때, 상기 위성(102)은, 지상 시스템, 상기 지상 시스템에 포함되는 통신 장치들, 및 지상 보조 장치들과 지상 시스템에서의 접속 규격에 상응하는 인터페이스를 통해 통신을 수행한다. 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의를 위해 상기 위성(102)이 OFDMA 기반 위성 무선 인터페이스(satellite radio interface)를 이용하여 지상 시스템 및 그 이외의 장치들과 통신을 수행하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

또한, 상기 게이트웨이(104)는, 위성 통신 시스템 또는 상기 위성 통신 시스템의 운영자의 요구 사항에 따라 중앙 집중적(centralized) 방식의 게이트웨이이거나, 또는 지리적 분산(geographically distributed) 방식의 게이트웨이 그룹 중 하나의 게이트웨이가 된다. 그리고, 상기 게이트웨이(104)는, 코아 네트워크(106) 또는 접속 네트워크(110)에 연결되는 서브 시스템인 BS(108)와 연결되어 신호를 송수신한다. 여기서, 상기 BS(108)는, 전술한 바와 같이 지상 망에서 사용하는 기지국과 제어국의 기능을 동일하게 수행하며, 또한 상기 게이트웨이(104) 내부에 존재하거나, 도 1에 도시한 바와 같이 외부에 존재한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 도심 지역의 서비스 영역(130)에서 신호의 전송이 빌딩, 산 등으로 인해 발생한 음영 지역에서의 커버리지 연속성을 위해 CGC(132)와 같은 지상 보조 장치를 이용하여 위성(102)과 동일한 주파수를 재사용하며, 이때 재사용되는 주파수를 통해 위성(102)의 위성 신호를 증폭하여 서비스 영역(130) 내에 존재하는 단말들로 송신한다. 즉, 위성 통신 시스템은 도외 지역 및 도심 지역뿐만 아니라 지상 시스템에 포함된 단말들에게 위성(102) 또는 지상 보조 장치를 통해 방송 서비스 또는 멀티미디어 브로드캐스트 멀티캐스트 서비스(MBMS: Multimedia Broadcast Multicast Service, 이하 'MBMS'라 칭하기로 함)를 제공한다.

이때, 상기 위성 통신 시스템은, LoS가 확보되는 도외 지역 또는 시골 등의 전국적 커버리지에서는 위성(102)을 통해 MBMS를 제공하고, 건물이나 빌딩 등이 존재하여 위성 신호가 확보되지 않은 도심 지역 또는 옥내 환경의 서비스 영역(130)에서는 CGC(132)와 같은 지상 보조 장치를 통해 MBMS를 제공한다. 여기서, 상기 지상 보조 장치와 같이 위성 신호를 중계하는 기능을 수행하는 중계기는 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공하지 않고 단순히 중계하는 기능만을 수행함으로 하향링크 전송만을 고려하며, MBMS를 제공하기 위한 정보가 필요할 경우에는 지상 시스템의 지상 망을 통해 전송한다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 한정된 주파수 자원을 통해 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공할 경우, 매우 큰 커버리지를 갖는 빔을 통해 다중 서비스 영역 내에 존재하는 모든 단말들에게 통신 서비스를 제공하는 것은 어려움으로, 서비스 영역 내의 지상 망이 커버하지 못하는 영역에 존재하는 단말에게 빔을 통해 음성 및 데이터 통신 서비스를 제공한다. 아울러, 서비스 영역 내의 지상 망이 커버하지 못하면서, 또한 위성 신호가 확보되지 않은 영역, 다시 말해 빔에 의한 커버리지 영역에 존재하지 않은 단말에게 음성 및 데이터 통신 서비스 또는 MBMS를 제공하기 위해 지상 보조 장치가 상향링크 신호를 위성(102)으로 송신한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템에서 지상 망이 커버하지 못하는 영역에 존재하는 단말은, 전술한 바와 같이 위성(102)으로부터 통신 서비스를 제공받으며, 상기 지상 망의 커버리지에 진입하면 전송 효율이 상기 위성(102)보다 우수한 지상 망으로부터 통신 서비스를 제공받기 위해, 상기 위성(102)과 지상 망 간에서 수직적 핸드오버(vertical handover)를 수행한다. 이때, 상기 단말은, 지상 망 및 위성(102)으로부터 신호를 모두 송수신할 수 있으며, 상기 지상 망과 위성(102)이 서로 다른 접속 규격으로 신호를 송수신할 경우, 오버헤드(overhead)를 감소시키기 위해 전술한 바와 같이 OFDMA 기반의 위성 무선 인터페이스를 사용하여 상기 지상 망 및 위성(102)과 신호를 송수신한다.

아울러, 상기 위성 통신 시스템에서 상기 위성(102)은, 하나의 위성이 안테나의 편파(polarization) 특성을 이용하는 다중 입력 다중 출력(MIMO: Multi Input Multi Output, 이하 'MIMO'라 칭하기로 함) 방식으로 멀티 빔을 형성하거나, 또는 복수의 위성들이 계층적 멀티 빔을 형성하여 통신 서비스 제공을 위해 신호를 송신하며, 그에 따라 데이터 전송 용량 증대 및 데이터 수신 성능을 향상시킨다. 그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치를 이용하여 협력 통신 및 단말들 간의 애드-혹(Ad-hoc) 네트워크 형성을 통해 상기 위성(102)의 저속 페이딩(slow-fading) 효과에 대한 공간 다이버시티 이득을 획득하며, 멀티 빔을 통해 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용함으로 총 시스템의 처리량을 향상시킨다. 뿐만 아니라, 상기 위성 통신 시스템은, 다양한 형태의 멀티 빔 패턴을 이용함으로써, 위성(102)에서의 전력 사용 효율을 향상시키고, 사용자 요구 사항에 상응하여 적응적으로 통신 서비스를 제공할 뿐만 아니라 멀티 빔에서 인접 빔 간 간섭을 최소화하며 주파수 재사용 효율을 향상시킨다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, OFDMA 방식을 기반으로 사용 가능한 주파수 대역을 효율적으로 사용, 다시 말해 주파수 재사용 계수를 1로 하여 서비스 영역 내에 존재하는 단말들로 서비스를 제공하며, 지상 보조 장치, 예컨대 CGC(132) 또는 네트워크(106,110) 등을 통해 서비스 영역 내의 음영 영역에 존재하는 단말들에게 서비스를 제공한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치가 없는 환경에서 위성(102)이 멀티 빔을 통해 단말들로 서비스를 제공하는 경우와, 이러한 경우의 주파수 재사용 계수에서 지상 보조 장치와 위성(102)이 멀티 빔을 통해 단말들로 서비스를 제공하는 경우를 고려하여, 서비스 영역 내에 존재하는 단말들로의 서비스 제공 시 상기 단말들로 송신되는 신호, 다시 말해 위성(102)과 지상 보조 장치가 송신하는 송신 신호 간 간섭을 최소화하고 주파수 사용 효율을 극대화하여 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 도외지나 시골 등의 전국적 커버리지에서는 위성(102)을 통해서 서비스를 제공하며, 상기 위성(102)에 의한 전국적 커버리지 영역에서 데이터 트래픽의 양이 임계값 이상이 되는 영역에서나, 옥내 및 건물이나 빌딩이 존재하여 위성(102)에서 송신한 신호의 수신이 열악하고 지상 망을 통한 서비스 제공이 어려운 영역에서는 지상 보조 장치를 이용하여 서비스를 제공한다.

그리고, 전술한 바와 같이 OFDMA 방식을 기반으로 하여 서비스를 제공하는 위성 통신 시스템은, CDMA 방식을 기반으로 할 경우와는 달리 인접 셀, 또는 인접 빔 섹터 간의 간섭이 발생함에 따라 주파수 재사용 계수를 1로 한 주파수 사용의 어려움을 지상 보조 장치의 부분 주파수 재사용을 통해 극복한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 하나의 셀로 구현된 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할하고, 복수의 빔 섹터들로 분할된 서비스 영역으로 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔으로 주파수 사용 효율을 극대화하여 서비스를 제공한다. 그러면 여기서, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템이 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할하여 멀티 빔으로의 서비스 제공 시 멀티 빔 패턴을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치를 이용한 멀티 빔 기반으로 통신 서비스를 제공하기 위한 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들, 예컨대 빔 섹터1(210), 빔 섹터2(220), 빔 섹터3(230), 빔 섹터4(240), 빔 섹터5(250), 빔 섹터6(260), 및 빔 섹터7(270)로 분할한다. 여기서, 상기 분할된 각 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)은 상기 멀티 빔에서 각각 하나의 빔에 대응되며, 상기 위성 통신 시스템은 멀티 빔에 상응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)로 분할한다. 즉, 상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국이 서비스 제공을 위해 7개의 멀티 빔을 형성함에 따라 상기 서비스 영역은 7개의 멀티 빔에 대응하는 7개의 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)로 분할되며, 하나의 빔 섹터에는 하나의 멀티 빔이 대응되어 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 분할된 각 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)은 전술한 바와 같이 멀티 빔에 상응하는 접속 슬럿들이 된다. 이때, 상기 분할된 각 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)은, 상기 접속 슬럿에서 설명한 바와 같이 상기 멀티 빔의 어레이 패턴에 따른 빔의 방향에 따라 단말들이 서비스를 제공받을 수 있는 공간 영역으로 서비스 영역이 분할된 복수의 접속 슬럿들이며, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공할 경우, 상기 멀티 빔에 의해 분할되는 서비스 영역의 분할 단위로서, 하나의 빔을 통해 서비스가 제공되는 공간적 서비스 영역을 의미한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 하여 상기 분할한 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)로의 서비스 제공 시 인접 빔 섹터들로 서비스를 제공하는 인접 빔들 간의 간섭을 최소화하기 위해, 상기 서비스 영역으로의 서비스 제공 시 사용 가능한 주파수 대역을 복수의 중심 주파수를 갖는 주파수 대역들로, 예컨대 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역1(202), 중심 주파수 f2를 갖는 주파수 대역2(204), 및 중심 주파수 f3을 갖는 주파수 대역3(206)으로 분할한다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공하도록 상기 멀티 빔에 포함된 각각의 빔에 대응하여 각각 분할된 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)에 상기 분할한 주파수 대역들(202,204,206)을 할당하며, 이때 인접한 빔 섹터들의 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 인접한 빔 섹터들 간에는 서로 다른 중심 주파수를 갖는 주파수 대역을 할당한다. 여기서, 빔 섹터1(210)에는 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역1(202)이 할당되고, 빔 섹터2(220), 빔 섹터4(240), 및 빔 섹터6(260)에는 중심 주파수 f2를 갖는 주파수 대역2(204)가 할당되며, 빔 섹터3(230), 빔 섹터5(250), 및 빔 섹터7(270)에는 중심 주파수 f3을 갖는 주파수 대역3(206)이 할당된다.

아울러, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 각 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)에 할당된 주파수 대역들(202,204,206)을 통해 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, OFDMA 방식을 기반으로 하여 서비스 영역에 서비스를 제공함으로, 서비스 제공 시 사용 가능한 주파수 주파수 대역을 복수의 서브캐리어 그룹으로 분할한 후, 상기 서브캐리어 그룹들을 상기 분할한 빔 섹터들(210,220,230,240,250,260,270)에 할당하여 서비스를 제공할 수 있다. 그러면 여기서, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 OFDMA 방식을 기반으로 하여 멀티 빔으로의 서비스 제공 시 멀티 빔 패턴을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 도 2에서 설명한 바와 같이, 지상 보조 장치를 이용한 멀티 빔 기반으로 통신 서비스를 제공하기 위한 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들, 예컨대 빔 섹터1(310), 빔 섹터2(320), 빔 섹터3(330), 빔 섹터4(340), 빔 섹터5(350), 빔 섹터6(360), 및 빔 섹터7(370)로 분할한다. 여기서, 상기 분할된 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)은, 전술한 바와 같이 상기 멀티 빔에서 각각 하나의 빔에 대응되며, 상기 위성 통신 시스템은 멀티 빔에 상응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)로 분할한다. 즉, 상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국이 서비스 제공을 위해 7개의 멀티 빔을 형성함에 따라 상기 서비스 영역은 7개의 멀티 빔에 대응하는 7개의 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)로 분할되며, 하나의 빔 섹터에는 하나의 멀티 빔이 대응되어 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 분할된 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)은 전술한 바와 같이 멀티 빔에 상응하는 접속 슬럿들이 된다. 이때, 상기 분할된 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)은, 상기 접속 슬럿에서 설명한 바와 같이 상기 멀티 빔의 어레이 패턴에 따른 빔의 방향에 따라 단말들이 서비스를 제공받을 수 있는 공간 영역으로 서비스 영역이 분할된 복수의 접속 슬럿들이며, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공할 경우, 상기 멀티 빔에 의해 분할되는 서비스 영역의 분할 단위로서, 하나의 빔을 통해 서비스가 제공되는 공간적 서비스 영역을 의미한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 분할된 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)을 각 빔의 중심 영역과 가장자리 영역들로 각각 분할한다. 다시 말해, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 빔 섹터1(310)을 빔 중심 영역1(312) 및 빔 가장자리 영역1(314)로 분할하고, 상기 빔 섹터2(320)를 빔 중심 영역2(322) 및 빔 가장자리 영역2(324)로 분할하며, 상기 빔 섹터3(330)을 빔 중심 영역3(332) 및 빔 가장자리 영역3(334)으로 분할한다. 그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 빔 섹터4(340)를 빔 중심 영역4(342) 및 빔 가장자리 영역4(344)로 분할하고, 상기 빔 섹터5(350)를 빔 중심 영역5(352) 및 빔 가장자리 영역5(354)로 분할하고, 상기 빔 섹터6(360)을 빔 중심 영역6(362) 및 빔 가장자리 영역6(364)으로 분할하며, 상기 빔 섹터7(370)을 빔 중심 영역7(372) 및 빔 가장자리 영역7(374)로 분할한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 하여 상기 분할한 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)로의 서비스 제공 시 인접 빔 섹터들로 서비스를 제공하는 인접 빔들 간의 간섭을 최소화하기 위해, 상기 서비스 영역으로의 서비스 제공 시 사용 가능한 주파수 대역을 복수의 서브캐리어 그룹으로, 예컨대 서브캐리어 그룹1(SC1)(304), 서브캐리어 그룹2(SC2)(306), 및 서브캐리어 그룹3(SC3)(308)으로 분할한다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 사용 가능한 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 1로 하여, 예컨대 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역을 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스 영역으로 서비스를 제공하도록, 상기 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역을 분할된 각각의 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)에 할당한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 인접한 빔 섹터들의 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해, 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)의 중심 영역(312,322,332,342,352,362,372)에는 상기 사용 가능한 주파수 대역의 모든 서브캐리어(SCall)(302)를 할당하고, 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)의 가장자리 영역(314,324,334,344,354,364,374)에는 상기 사용 가능한 주파수 대역을 분할한 서브캐리어 그룹들(304,306,308)을 할당한다.

여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 인접한 빔 섹터들의 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 상기 분할된 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)에서 인접한 빔 섹터들의 가장자리 영역에는 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당한다. 다시 말해, 상기 위성 통신 시스템은, 빔 섹터1(310)의 가장자리 영역1(314)에는 서브캐리어 그룹3(308)을 할당하고, 빔 섹터2(320)의 가장자리 영역2(324), 빔 섹터4(340)의 가장자리 영역4(344), 및 빔 섹터6(360)의 가장자리 영역6(364)에는 서브캐리어 그룹1(304)을 할당하며, 빔 섹터3(330)의 가장자리 영역3(334), 빔 섹터5(350)의 가장자리 영역5(354), 및 빔 섹터7(370)의 가장자리 영역7(374)에는 서브캐리어 그룹2(306)를 할당한다.

아울러, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 사용 가능한 주파수 대역의 모든 서브캐리어(302) 또는 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 각 빔 섹터들(310,320,330,340,350,360,370)에 할당한 후, 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공한다.

이렇게 상기 위성 통신 시스템은, OFDMA 방식을 기반으로 멀티 빔에서 사용 가능한 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 1로 하여 사용함으로 주파수 사용 효율을 향상시키며, 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 OFDMA 방식에 따라 각 빔 섹터(310,320,330,340,350,360,370)의 가장자리 영역(314,324,334,344,354,364,374)에는 각각 서로 다른 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 통해 서비스를 제공하도록 하고, 각 빔 섹터(310,320,330,340,350,360,370)의 중심 영역(312,322,332,342,352,362,372)에는 각각 상기 사용 가능한 주파수 대역의 모든 서브캐리어(302)를 통해 서비스를 제공하도록 한다.

여기서, 상기 위성 통신 시스템이, 모든 서브캐리어(302)를 통해 각 빔 섹터(310,320,330,340,350,360,370)의 중심 영역(312,322,332,342,352,362,372)에 존재하는 단말들로의 신호 송신과, 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 통해 각 빔 섹터(310,320,330,340,350,360,370)의 가장자리 영역(314,324,334,344,354,364,374)에 존재하는 단말들로의 신호 송신을 동시에 수행할 경우, 상기 모든 서브캐리어(302)를 통해 송신되는 송신 신호와 상기 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 통해 송신되는 송신 신호 간에 간섭이 발생할 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 각 빔 섹터(310,320,330,340,350,360,370)의 중심 영역(312,322,332,342,352,362,372)과 가장자리 영역(314,324,334,344,354,364,374)에 존재하는 단말들로의 신호 송신 시, 신호 송신을 위한 전송 프레임 내에서 시간 다중화를 통해 송신 신호 간에 간섭을 최소화한다. 아울러, 상기 위성 시스템은, 전술한 상기 모든 서브캐리어(302)를 통해 송신되는 송신 신호와 상기 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 통해 송신되는 송신 신호 간에 간섭을 최소화하기 위해, 상기 모든 서브캐리어(302)를 통해 송신되는 송신 신호의 전력 레벨을 상기 서브캐리어 그룹(304,306,308)을 통해 송신되는 송신 신호의 전력 레벨보다 작게 송신하여 송신 신호 간에 간섭을 최소화한다. 그러면 여기서, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 멀티 빔을 통한 통신 서비스 제공 시 프레임 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 4는, 도 3에서 설명한 바와 같이 위성 통신 시스템이 OFDMA 방식을 기반으로 하여 주파수 대역의 서브캐리어 재사용을 위해 멀티 빔 패턴으로 통신 서비스를 제공할 경우의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 후술할 도 4에서는 도 3에서 설명한 바와 같이 위성 통신 시스템이 사용 가능한 주파수 대역을 3개의 서브캐리어 그룹, 즉 서브캐리어 그룹1, 서브캐리어 그룹2, 및 서브캐리어 그룹3으로 분할하여 멀티 빔에 의해 결정된 빔 섹터들의 가장자리 영역에 할당하는 경우를 중심으로 설명하지만, 3개 이상의 서브캐리어 그룹으로 분할하는 다른 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 소정 프레임, 예컨대 프레임1(402) 및 프레임2(404)의 시구간을 분할하여 제1시구간의 모든 서브캐리어(SCall) 영역(410,430)을 통해 각 빔 섹터들의 중심 영역들에서 통신 서비스를 제공하도록 할당하고, 제2시구간을 복수의 서브캐리어 그룹 영역으로 분할, 예컨대 서브캐리어 그룹1(SC1) 영역(425,445), 서브캐리어 그룹2(SC2) 영역(420,440), 및 서브캐리어 그룹3(SC3) 영역(415,435)으로 분할한 후, 상기 분할한 서브캐리어 그룹 영역들(425,445,420,440,415,435)을 통해 각 빔 섹터들의 가장자리 영역들에서 통신 서비스를 제공하도록 할당한다.

여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 제1시구간의 서브캐리어 영역(410,430)을 주파수 재사용 계수 1로 하여 각 빔 섹터의 중심 영역에 존재하는 단말들에게 데이터 트래픽을 전송하며, 제2시구간의 서브캐리어 그룹 영역들(425,445,420,440,415,435)을 통해 각 빔 섹터의 가장자리 영역에서 인접 빔들 간 간섭을 최소화하여 단말들에게 데이터 트래픽을 전송한다. 또한, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 서브캐리어 그룹을 3개가 아닌 그 이상 또는 그 이하로 분할할 경우, 제2시구간을 해당하는 서브캐리어 그룹 영역으로 분할한 후, 각 빔 섹터의 가장자리 영역에 할당하여 통신 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 제1시구간에서 서브캐리어 영역(410,430)의 사이즈 및 제2시구간에서 서브캐리어 그룹 영역들(425,445,420,440,415,435)의 사이즈는, 각 빔 섹터의 중심 영역 및 가장자리 영역에서의 트래픽 양, 다시 말해 각 영역에 존재하는 단말들의 개수 및 각 단말들의 트래픽 양에 상응하여 결정된다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 OFDMA 방식을 기반으로 하여 멀티 빔에 상응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할한 후, 사용 가능한 주파수 대역의 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹들을 통해 서비스를 제공하며, 이때 상기 복수의 빔 섹터들 내에 존재하는 지상 보조 장치들 또한 전술한 바와 같이 할당된 사용 가능한 주파수 대역의 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹들을 통해 서비스를 제공한다. 그러면 여기서, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 지상 보조 장치가 멀티 빔으로의 서비스 제공 시 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔 패턴을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 5는, 위성 통신 시스템의 위성 기지국이 도 3에서 설명한 바와 같이 사용 가능한 주파수 대역을 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 통해 서비스를 제공할 경우, 지상 보조 장치의 빔 패턴을 도시한 도면이다. 다시 말해, 도 5는, 도 3에 도시한 빔 패턴으로 위성 통신 시스템의 위성 기지국이 신호를 송신할 경우, 지상 보조 장치의 송신 신호 간 간섭을 최소화하며, 아울러 위성 통신 시스템, 예컨대 상기 위성 기지국과 지상 보조 장치가 사용 가능한 주파수를 재사용하여 주파수 사용 효율을 극대화하기 위한 지상 보조 장치의 빔 패턴을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 도 3에서 설명한 바와 같이, 지상 보조 장치를 이용한 멀티 빔 기반으로 통신 서비스를 제공하기 위한 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들, 예컨대 빔 섹터1(510), 빔 섹터2(520), 빔 섹터3(530), 빔 섹터4(540), 빔 섹터5(550), 빔 섹터6(560), 및 빔 섹터7(570)로 분할한다. 여기서, 상기 분할된 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)은, 전술한 바와 같이 상기 멀티 빔에서 각각 하나의 빔에 대응되며, 상기 위성 통신 시스템은 멀티 빔에 상응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)로 분할한다. 즉, 상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국이 서비스 제공을 위해 7개의 멀티 빔을 형성함에 따라 상기 서비스 영역은 7개의 멀티 빔에 대응하는 7개의 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)로 분할되며, 하나의 빔 섹터에는 하나의 멀티 빔이 대응되어 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 분할된 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)은 전술한 바와 같이 멀티 빔에 상응하는 접속 슬럿들이 된다. 이때, 상기 분할된 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)은, 상기 접속 슬럿에서 설명한 바와 같이 상기 멀티 빔의 어레이 패턴에 따른 빔의 방향에 따라 단말들이 서비스를 제공받을 수 있는 공간 영역으로 서비스 영역이 분할된 복수의 접속 슬럿들이며, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템이 지상 보조 장치를 이용하여 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로 서비스를 제공할 경우, 상기 멀티 빔에 의해 분할되는 서비스 영역의 분할 단위로서, 하나의 빔을 통해 서비스가 제공되는 공간적 서비스 영역을 의미한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 위성 기지국과 지상 보조 장치의 송신 신호 간 간섭을 최소화하고, 상기 위성 기지국과 지상 보조 장치에서의 신호 송신 시 주파수 재사용을 통한 주파수 사용 효율을 향상시키기 위해, 상기 분할된 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)을 각 빔의 중심 영역과 가장자리 영역들로 각각 분할한다. 여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치를 이용한 서비스 제공 시, 도 3에 도시한 바와 같은 빔 패턴으로 서비스를 제공하는 위성 기지국의 송신 신호와, 상기 분할된 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570) 내에 존재하는 지상 보조 장치의 송신 신호 간 신호 간섭이 최소화되도록, 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)의 가장자리 영역들을 각각 복수의 가장자리 영역들로 빔 섹터 별로 분할한다. 그리고, 상기 분할한 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)의 각각 가장자리 영역들에는 주파수 재사용을 통해 소정의 서브캐리어 그룹을 할당, 예컨대 상기 각 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)에서 위성 기지국이 사용하는 서브캐리 그룹을 재사용하도록 할당한다.

다시 말해, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 빔 섹터1(510)을 빔 중심 영역1(511) 및 빔 가장자리 영역1(512,513,514,515,516,517)로 분할하고, 상기 빔 섹터2(520)를 빔 중심 영역2(521) 및 빔 가장자리 영역2(522,523,524)로 분할하며, 상기 빔 섹터3(530)을 빔 중심 영역3(531) 및 빔 가장자리 영역3(532,533,534)으로 분할한다. 그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 빔 섹터4(540)를 빔 중심 영역4(541) 및 빔 가장자리 영역4(542,543,544)로 분할하고, 상기 빔 섹터5(550)를 빔 중심 영역5(551) 및 빔 가장자리 영역5(552,553,554)로 분할하고, 상기 빔 섹터6(560)을 빔 중심 영역6(561) 및 빔 가장자리 영역6(562,563,564)으로 분할하며, 상기 빔 섹터7(570)을 빔 중심 영역7(571) 및 빔 가장자리 영역7(572,573,574)로 분할한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 하여 상기 분할한 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)로의 서비스 제공 시 인접 빔 섹터들로 서비스를 제공하는 인접 빔들 간의 간섭을 최소화 및 주파수 재사용을 위해, 상기 서비스 영역으로의 서비스 제공 시 사용 가능한 주파수 대역을 복수의 서브캐리어 그룹으로, 예컨대 도 3에서 설명한 바와 같이 서브캐리어 그룹1(SC1), 서브캐리어 그룹2(SC2), 및 서브캐리어 그룹3(SC3)으로 분할한다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 사용 가능한 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 1로 하여, 예컨대 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역을 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스 영역으로 서비스를 제공하도록, 상기 중심 주파수 f1을 갖는 주파수 대역을 분할된 각각의 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)에 할당한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 위성 기지국이 멀티 빔을 통한 서비스 제공 시 인접한 빔 섹터들의 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해, 도 3에서 설명한 바와 같이 위성 기지국의 멀티 빔에서 사용 가능한 주파수 대역의 모든 서브캐리어(SCall)를 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)의 중심 영역(511,521,531,541,551,561,571)에 할당하고, 서브캐리어 그룹1(SC1)을 빔 섹터2(520), 빔 섹터4(540), 및 빔 섹터6(560)의 모든 가장자리 영역에 할당하고, 서브캐리어 그룹2(SC2)를 빔 섹터3(530), 빔 섹터5(550), 및 빔 섹터7(570)의 모든 가장자리 영역에 할당한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 위성 기지국의 송신 신호와 지상 보조 장치의 송신 신호 간 간섭을 최소화하며, 아울러 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하기 위해, 전술한 바와 같이 결정된 위성 기지국의 빔 패턴에 상응하여 지상 보조 장치의 멀티 빔에서 사용 가능한 주파수 대역의 서브캐리어 그룹을 빔 섹터들(510,520,530,540,550,560,570)의 중심 영역(511,521,531,541,551,561,571) 및 각 섹터 별 복수의 가장자리 영역들에 할당한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 빔 섹터1(510)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터1(510)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1 또는 그룹2(SC1, SC2)가 빔 섹터1(510)의 중심 영역(511)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터1(510)의 가장자리 영역1(512,514,516)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터1(510)의 가장자리 영역1(513,515,517)에 할당되어 서비스를 제공한다.

또한, 상기 빔 섹터2(520)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터2(520)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2 또는 그룹3(SC2, SC3)이 빔 섹터2(520)의 중심 영역(521)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터2(520)의 가장자리 영역2(522,524)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터2(520)의 가장자리 영역2(523)에 할당되어 서비스를 제공한다.

그리고, 상기 빔 섹터3(530)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터3(530)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1 또는 그룹3(SC1, SC3)이 빔 섹터3(530)의 중심 영역(531)에 할당되어 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터3(530)의 가장자리 영역3(532,534)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터3(530)의 가장자리 영역3(533)에 할당되어 서비스를 제공한다.

아울러, 상기 빔 섹터4(540)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터4(540)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2 또는 그룹3(SC2, SC3)이 빔 섹터4(540)의 중심 영역(541)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터4(540)의 가장자리 영역4(542,544)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터4(540)의 가장자리 영역4(543)에 할당되어 서비스를 제공한다.

그리고, 상기 빔 섹터5(550)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터5(550)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1 또는 그룹3(SC1, SC3)이 빔 섹터5(550)의 중심 영역(551)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터5(550)의 가장자리 영역5(554)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터5(550)의 가장자리 영역5(552,553)에 할당하여 서비스를 제공한다.

또한, 상기 빔 섹터6(560)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터6(560)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2 또는 그룹3(SC2, SC3)이 빔 섹터6(560)의 중심 영역(561)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터6(560)의 가장자리 영역6(562,564)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터6(560)의 가장자리 영역6(563)에 할당되어 서비스를 제공한다.

아울러, 상기 빔 섹터7(570)에서, 위성 기지국은 서브캐리어 그룹2(SC2)가 빔 섹터7(570)의 가장자리 영역에 할당되어 서비스를 제공함으로, 지상 보조 장치는, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1 또는 그룹3(SC1, SC3)이 빔 섹터7(570)의 중심 영역(571)에 할당되어 서비스를 제공하고, 인접 섹터 빔들의 가장자리 영역과 다른 서브캐리어 그룹, 다시 말해 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹1(SC1)이 빔 섹터7(570)의 가장자리 영역7(572,574)에 할당되어 서비스를 제공하며, 주파수 재사용을 통해 서브캐리어 그룹3(SC3)이 빔 섹터7(570)의 가장자리 영역7(573)에 할당되어 서비스를 제공한다.

이렇게 상기 위성 통신 시스템은, OFDMA 방식을 기반으로 멀티 빔에서 사용 가능한 주파수 대역을 주파수 재사용 계수 1로 하여 사용함으로 주파수 사용 효율을 향상시키며, 위성 기지국의 서비스 제공 시, 인접 빔 간 간섭을 최소화하기 위해 OFDMA 방식에 따라 각 빔 섹터(510,520,530,540,550,560,570)의 가장자리 영역에는 각각 서로 다른 서브캐리어 그룹(SC1, SC2, SC3)을 통해 서비스를 제공하도록 하고, 각 빔 섹터(510,520,530,540,550,560,570)의 중심 영역(511,521,531,541,551,561,571)에는 각각 상기 사용 가능한 주파수 대역의 모든 서브캐리어를 통해 서비스를 제공하도록 한다.

또한, 상기 위성 통신 시스템은, 지상 보조 장치를 이용한 서비스 제공 시, 위성 기지국이 송신한 송신 신호와 지상 보조 장치가 송신한 송신 신호 간 신호 간섭을 최소화하며, 또한 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하기 위해, 전술한 바와 같이 지상 보조 장치가 각 빔 섹터(510,520,530,540,550,560,570)의 중심 영역(511,521,531,541,551,561,571) 및 가장자리 영역에는 각각의 빔 섹터의 가장자리에서 위성 기지국이 사용하지 않는 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 서비스를 제공하며, 이때 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역에는 서로 다른 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 서비스를 제공한다. 즉, 상기 지상 보조 장치는, 소정 빔 섹터에서 위성 기지국을 위해 상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에 할당된 서브캐리어 그룹과 다른 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 서비스를 제공하며, 이때 상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에는 상기 다른 서브캐리어 그룹에서 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역에 할당된 서브캐리어 그룹과 다른 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 서비스를 제공한다.

이렇게 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 통해 서비스 영역으로의 서비스 제공 시, 멀티 빔에 상응하여 서비스 영역을 복수의 빔 섹터들로 분할한 후, 상기 분할한 빔 섹터들에서 각각 위성 기지국이 사용하지 않는 서브캐리어 그룹, 다시 인접 빔 간 간섭을 고려하여 위성 기지국이 빔 섹터의 가장자리 영역에서 사용하지 않는 서브캐리어 그룹을 해당 빔 섹터 내에 존재하는 지상 보조 장치가 재사용함으로써 주파수 재상용 계수를 1로 하여 서비스 제공, 즉 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화시키며, 이러한 서브캐리어 그룹들의 주파수 재사용을 통해 인접 빔 간 간섭 및 송신 신호 간 간섭을 최소화한다.

여기서, 위상 통신 시스템의 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 위성 기지국과 동시에 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공하기 위해 서비스 영역을 멀티 빔에 상응하여 분할된 빔 섹터들 내에서 빔 분할 다중 접속 방식을 통해 통신을 수행한다. 그리고, 상기 위성 기지국이 소정의 시구간에서 멀티 빔을 통해 사용 가능한 주파수 대역의 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹으로 빔 섹터들의 중심 영역 및 가장자리 영역에 서비스를 제공할 경우, 상기 빔 섹터들 내에서 지상 보조 장치는, 상기 위성 기지국의 서비스 제공에 따른 단말과 위성 기지국 간의 송신 신호를 모니터링한다.

그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 모니터링에 의해 해당 빔 섹터에서 상기 위성 기지국이 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 확인하여 지상 보조 장치 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹을 확인한다. 이때, 상기 위성 기지국은, 프레임의 헤더 또는 제어 채널을 통해 위성 기지국 자신이 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹의 정보를 전송하며, 상기 지상 보조 장치는 전술한 모니터링을 통해 상기 프레임의 헤더 또는 제어 채널로 전송되는 정보를 확인하여 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹을 확인한다.

이렇게 지상 보조 장치는, 빔 섹터에서, 다시 말해 빔 섹터의 중심 영역 및 가장자리 영역에서 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹의 정보를 확인한 후, 상기 확인한 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 빔 섹터 내에 존재하는 단말과 통신을 수행하여 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 위성 기지국이 자신이 사용 가능한 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 통해 빔 섹터 내에 존재하는 단말과 수행하는 통신과, 상기 지상 보조 장치가 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 빔 섹터 내에 존재하는 단말과 수행하는 통신은, 서로 다른 서브캐리어 그룹을 통해 이루어짐, 즉 빔 섹터 내에서 멀티 빔을 기반으로 한 위성 기지국의 송신 신호와 지상 보조 장치의 송신 신호 간에 간섭은 최소화된다. 또한, 상기 위성 기지국의 송신 신호와 지상 보조 장치의 송신 신호 간에 간섭은 최소화됨에 따라, 상기 지상 보조 장치는, 빔 섹터 내에서 단말의 위치에 대한 고려없이 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹을 통해 단말과의 통신이 가능하다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 상기 모니터링에 의해 해당 빔 섹터에서 상기 위성 기지국이 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 확인하여 지상 보조 장치 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹을 확인한 결과, 지상 보조 장치 자신이 사용 가능한 서브캐리어 그룹이 존재하지 않으면, 상기 위성 기지국과 통신을 수행하지 않는 단말과 상기 위성 기지국이 사용하는 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 통신을 수행한다. 즉, 빔 섹터에서 위성 기지국이 사용하는 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 통해 송신한 송신 신호의 수신이 열악한 단말은, 상기 위성 기지국이 사용하는 서브캐리어 그룹의 주파수 재사용을 통해 지상 보조 장치로부터 서비스 제공을 위한 송신 신호를 수신한다. 그러면 여기서, 도 6을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 위성 기지국과 지상 보조 장치가 멀티 빔을 통해 통신 서비스 제공 시 프레임 구조를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 6은, 도 5에서 설명한 바와 같이 위성 통신 시스템의 위성 기지국과 지상 보조 장치가 OFDMA 방식을 기반으로 하여 주파수 대역의 서브캐리어 재사용을 위해 멀티 빔 패턴으로 통신 서비스를 제공할 경우의 프레임 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 사용 가능한 소정 주파수 대역에 존재하는 서브캐리어를 위성 기지국의 서비스 제공 시 이용하는 복수의 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)로 분할한다. 그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 사용 가능한 소정 주파수 대역에 존재하는 서브캐리어를 지상 보조 장치의 서비스 제공 시 이용하는 복수의 서브캐리어 그룹들로서, 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)과 동일한 주파수 대역의 구간으로 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)로 분할하고, 또한 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)을 제외한 주파수 대역의 나머지 서브캐리어들을 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)으로 분할한다.

여기서, 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)은, 상기 사용 가능한 소정 주파수 대역에서 소정 간격으로 이격 형성되며, 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)은 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)과 동일한 주파수 대역에서 소정 간격으로 이격되어 형성된다, 즉, 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)과 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)은 동일한 주파수 대역의 서브캐리어 그룹들로서 서브캐리어 그룹을 재사용하게 되며, 그에 따라 한정된 주파수의 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화한다. 그리고, 상기 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)은, 상기 소정 주파수 대역에서 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)이 이격된 주파수 대역, 즉 상기 사용 가능한 소정 주파수 대역에서 상기 소정 간격에 해당하는 주파수 대역에 할당된다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 전술한 바와 같이 사용 가능한 소정 주파수 대역에 존재하는 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹 영역들로 분할한 후, 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)을 통해 멀티 빔을 기반으로 하여 위성 기지국과 단말이 통신을 수행하도록, 즉 상기 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)을 통해 위성 기지국이 빔 섹터 내의 단말로 서비스를 제공하도록 한다. 또한, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)을 통해 위성 기지국과 단말 간의 통신이 이루어지는 빔 섹터 내에 존재하는 단말과 지상 보조 장치, 예컨대 빔 섹터의 중심 영역에 존재하는 단말과 지상 보조 장치가 통신을 수행하도록, 즉 상기 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)을 통해 빔 섹터의 중심 영역에 존재하는 단말로 지상 보조 장치가 서비스를 제공하도록 한다. 아울러, 상기 위성 통신 시스템은, 상기 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)을 통해 위성 기지국과 단말 간의 통신이 이루어지지 않는 빔 섹터 내에 존재하는 단말과 지상 보조 장치, 예컨대 빔 섹터의 가장자리 영역에 존재하는 단말과 지상 보조 장치가 통신을 수행하도록, 즉 상기 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)을 통해 빔 섹터의 가장자리 영역에 존재하는 단말로 지상 보조장치가 서비스를 제공하도록 한다.

여기서, 상기 위성 통신 시스템은, 소정 프레임의 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹들로 분할한 후, 상기 분할한 서브캐리어 그룹들을 통해 멀티 빔을 기반으로 하여 위성 기지국과 지상 보조 장치가 빔 섹터 내에 존재하는 단말들로 서비스를 제공함으로써, 인접 빔 간 간섭 및 송신 신호 간 간섭을 최소화하며, 또한 주파수 재사용, 즉 서브캐리어 그룹들의 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하여 서비스 영역의 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들에게 서비스를 안정적으로 제공한다. 그리고, 상기 소정 프레임의 서브캐리어에서 각각 분할된 서브캐리어 그룹 영역들의 사이즈는, 각 빔 섹터의 중심 영역 및 가장자리 영역에서의 트래픽 양, 다시 말해 각 영역에 존재하는 단말들의 개수 및 각 단말들의 트래픽 양에 상응하여 결정된다. 그러면 여기서, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 영역 내에 존재하는 단말들에 상응하여 위성 통신 시스템의 어레이 안테나에 의해 형성되는 멀티 빔의 빔 패턴에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 7은, 서비스 영역 내에서 위성 통신 시스템의 위성 기지국 및 지상 보조 장치가 어레이 안테나를 통해 형성하는 멀티 빔의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 한 서비스 영역(700)으로의 서비스 제공 시, 어레이 안테나에 의해 상기 서비스 영역(700)에 형성되는 멀티 빔에 상응하여 상기 서비스 영역(700)을 전술한 바와 같이 복수의 빔 섹터들(705,710,715,720,725,730,735,740,745,750,755,760)로 분할한다. 여기서, 상기 분할된 빔 섹터들(705,710,715,720,725,730,735,740,745,750,755,760)에는 복수의 단말들, 예컨대 위성 기지국과 통신을 수행하여 상기 위성 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말(이하, '제1단말'이라 칭하기로 함)(702)과, 지상 보조 장치와 통신을 수행하여 상기 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받는 단말(이하 '제2단말'이라 칭하기로 함)(704)이 각각 복수개 존재한다.

이때, 상기 위성 기지국은, 전술한 바와 같이 멀티 빔을 기반으로 하여 인접 빔 간 간섭이 최소화되고 주파수 재사용, 예컨대 서브캐리어 그룹의 재사용을 통한 주파수 사용 효율을 극대화하는 방안으로 모든 서브캐리어 또는 소정의 서브캐리어 그룹을 통해 제1단말(702)로 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 멀티 빔을 기반으로 하여 위성 기지국의 송신 신호와의 간섭이 최소화되고 주파수 재사용, 예컨대 서브캐리어 그룹의 재사용을 통한 주파수 사용 효율을 극대화하는 방안으로 소정의 서브캐리어 그룹을 통해 제2단말(704)로 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 제2단말(704)은, 멀티 빔(707,712,717,722,727,728,732,733,737,738,742,744,747,748,752757,758,762)을 통해 상기 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받는다.

보다 구체적으로 설명하면, 위성 통신 시스템은, 위성 기지국의 어레이 안테나에 의해 형성되는 멀티 빔에 상응하여 복수의 접속 슬럿들, 즉 빔 섹터들(705,710,715,720,725,730,735,740,745,750,755,760)로 서비스 영역(700)을 분할하며, 이때 접속 슬럿들에 존재하는 단말들이 근접하여 상기 단말들을 위해 빔을 형성할 경우 상기 단말들을 위해 형성된 인접 빔 간의 간섭을 최소화하도록 상기 단말들 각각에 형성되는 접속 슬럿들의 커버리지 사이즈를 증가, 다시 말해 상기 단말들을 모두 커버하는 접속 슬럿으로 분할되도록 빔 사이즈를 증가시킨다. 즉, 위성 통신 시스템은, 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록 서비스 영역(700) 내에 존재하는 단말들의 위치, 또는 단말들의 분포 및 트래픽 양을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈를 조절하며, 그에 따라 서비스 영역(700)이 분할된 빔 섹터들의 사이즈를 조절한다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 서비스 영역(700)의 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들에 GPS가 구비되어 있을 경우, 상기 GPS를 통해 빔 섹터들 내에서 상기 제2단말(704)의 위치 정보를 획득하거나, 또는 상기 제2단말(704)이 자신과 통신을 시도할 경우 상기 제2단말(704)의 채널 정보를 통해 상기 제2단말(704)의 위치 정보를 획득하며, 이때 제2단말(704)의 이동 속도 정보도 획득한다. 또한, 상기 지상 보조 장치는, 위성 기지국이 제1단말(702)의 위치 정보를 획득하게 되며, 상기 위성 기지국으로부터 상기 제1단말(702)의 위치 정보를 수신하여 획득한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 단말들에 GPS가 구비되어 있지 않을 경우, 자신의 멀티 빔을 이용한 빔 모니터링을 통해 제2단말(704)의 위치 및 속도를 확인하여 상기 제2단말(704)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한다. 아울러, 지상 보조 장치는, 위성 기지국으로부터 제1단말(702)의 채널 정보를 획득하고, 상기 획득한 제1단말(702)의 채널 정보를 이용하여 상기 제1단말(702)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한다.

이렇게 제1단말(702) 및 제2단말(704)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한 지상 보조 장치는, 위성 기지국의 멀티 빔에 상응하여 설정된 접속 슬럿들, 즉 빔 섹터들 내에서 각 빔 섹터들 별로 존재하는 제1단말(702)과 제2단말(704)을 확인한다. 그런 다음, 상기 위성 통신 시스템에서 위성 기지국은, 전술한 바와 같이 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록, 각 빔 섹터 별로 하나의 빔을 통해 각 빔 섹터 내에 존재하는 제1단말(702)로 도 6에서 설명한 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)에서 서비스를 제공한다. 아울러, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록, 멀티 빔을 통해 각 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(704)로 도 6에서 설명한 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622) 및 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 서비스를 제공한다.

그리고, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(704)의 위치 정보 및 이동 속도 정보에 상응하여 상기 제2단말(704)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 상기 제2단말(704)의 채널 상태에 따라 제2단말(704)로 서비스를 제공하는 빔의 커버리지 사이즈를 결정한다. 예컨대, 제2단말(704)이 건물 등과 같은 장애물에 의해 채널 상태가 열악할 경우, 멀티 빔(707,752)의 커버리지 사이즈를 크게 형성하여 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 하고, 제2단말(704)이 고속으로 이동할 경우, 멀티 빔(727,758)의 커버리지 사이즈를 크게 형성하여 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 하며, 빔 섹터들 내에서 제2단말(704)의 복수개가 서로 근접하여 존재할 경우, 멀티 빔(733,737,742,748)의 커버리지 사이즈를 작게 형성하여 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다. 즉, 제2단말(704)의 위치 및 이동 속도에 상응하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈를 결정한다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 제1단말(702)의 위치에 따라, 예컨대 지상 보조 장치의 멀티 빔(727,732,738,744,747,757,762) 내에 제1단말(702)이 존재할 경우, 즉 제2단말(704)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신할 경우, 상기 제1단말(702)로 송신되는 송신 신호와 제2단말(704)로 송신되는 송신 신호 간 간섭이 최소화되도록 멀티 빔(727,732,738,744,747,757,762)을 통해 도 6의 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 지상 보조 장치 자신의 멀티 빔(707,712,717,722,728,733,737,742,748,752,758) 내에 제1단말(702)이 존재하지 않을 경우, 즉 제2단말(704)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신하지 않을 경우, 위성 기지국과 지상 보조 장치가 송신한 송신 신호 간 간섭 발생이 없음으로, 멀티 빔(707,712,717,722,728,733,737,742,748,752,758)을 통해 도 6의 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)에서 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다.

보다 구체적으로 설명하면, 지상 보조 장치의 멀티 빔으로부터 통신을 수행하는 상기 제2단말(704)이 존재하는 접속 슬럿에 제1단말(702)이 존재할 경우, 즉 멀티 빔(727,732,738,744,747,757,762)을 통해 상기 제2단말(704)이 통신을 수행할 경우, 상기 제2단말(704)은 전술한 바와 같이 도 6의 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)을 통해 지상 보조 장치로부터 신호를 수신함으로, 위성 기지국이 송신한 송신 신호와의 간섭이 최소화되며, 그에 따라 상기 지상 보조 장치는, 각 빔 섹터 별로 제2단말(704)의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 단말들의 채널 상태 또는 요구 QoS에 따라 우선 순위를 결정하여 최적의 단말을 선택한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당, 다시 말해 멀티 빔의 빔 각도 등의 커버리지 사이즈를 결정한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

예컨대, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(704)의 위치 및 이동 속도 등에 상응하여 빔 섹터 내에 존재하는 상기 제2단말(704)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 채널 상태에 따라 빔의 사이즈를 결정, 다시 말해 빌딩과 같은 건물들로 인해 채널 상태가 열악하거나 고속으로 이동하여 채널 상태가 열악한 제2단말(704)을 위해서 지상 보조 장치는 멀티 빔(707,727,752,758)의 커버리지 사이즈를 크게 형성하여 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다. 즉, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(704)의 채널 상태를 결정하는 상기 제2단말(704)의 위치 및 이동 속도를 고려하여 상기 제2단말(704)의 통신 수행을 위해 형성할 멀티 빔의 커버리지 사이즈와 전력을 최적화하여 결정한다.

여기서, 상기 지상 보조 장치는, 서비스 영역(700), 또는 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(704)의 총 개수, 지상 보조 장치 자신이 멀티 빔을 통한 신호 송신 시의 가능한 최대 전력, 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제2단말(704)로의 신호 송신 시의 안테나 이득, 지상 보조 장치의 멀티 빔과 제2단말(704) 간의 채널 상태, 및 위성 기지국의 멀티 빔과 제2단말(704) 간의 채널 상태와 안테나 이득 및 전송 전력을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정한다. 즉, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

그리고, 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔으로 통신을 수행하는 상기 제2단말(704)이 존재하는 접속 슬럿에 제1단말(702)이 존재하지 않을 경우, 즉 멀티 빔(707,712,717,722,728,733,737,742,748,752,758)을 통해 제2단말(704)이 통신을 수행할 경우, 상기 제2단말(704)은 전술한 바와 같이 도 6의 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)을 통해 지상 보조 장치로부터 신호를 수신함으로, 위성 기지국이 송신한 송신 신호와의 간섭을 발생되지 않으며, 그에 따라 상기 지상 보조 장치는, 각 빔 섹터 별로 제2단말(704)의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 단말들의 채널 상태 또는 요구 QoS에 따라 우선 순위를 결정하여 최적의 단말을 선택한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당, 다시 말해 멀티 빔의 빔 각도 등의 커버리지 사이즈를 결정한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

예컨대, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(704)의 위치 및 이동 속도 등에 상응하여 빔 섹터 내에 존재하는 상기 제2단말(704)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 채널 상태에 따라 빔의 사이즈를 결정, 다시 말해 빌딩과 같은 건물들로 인해 채널 상태가 열악하거나 고속으로 이동하여 채널 상태가 열악한 제2단말(704)을 위해서 지상 보조 장치는 멀티 빔(707,727,752,758)의 커버리지 사이즈를 크게 형성하여 제2단말(704)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다. 즉, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(704)의 채널 상태를 결정하는 상기 제2단말(704)의 위치 및 이동 속도를 고려하여 상기 제2단말(704)의 통신 수행을 위해 형성할 멀티 빔의 커버리지 사이즈와 전력을 최적화하여 결정한다.

여기서, 상기 지상 보조 장치는, 서비스 영역(700), 또는 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(704)의 총 개수, 지상 보조 장치 자신이 멀티 빔을 통한 신호 송신 시의 가능한 최대 전력, 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제2단말(704)로의 신호 송신 시의 안테나 이득, 지상 보조 장치의 멀티 빔과 제2단말(704) 간의 채널 상태, 및 위성 기지국의 멀티 빔과 제2단말(704) 간의 채널 상태와 안테나 이득 및 전송 전력을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정한다. 즉, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다. 그러면 여기서, 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 복수의 서비스 영역들 내에 존재하는 단말들에 상응하여 위성 통신 시스템의 어레이 안테나에 의해 형성되는 멀티 빔의 빔 패턴에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 8은, 복수의 서비스 영역들 내에서 위성 통신 시스템의 위성 기지국 및 지상 보조 장치가 어레이 안테나를 통해 형성하는 멀티 빔의 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 하여 복수의 서비스 영역들(810,830,860)로의 서비스 제공 시, 어레이 안테나에 의해 형성되는 멀티 빔에 상응하여 상기 서비스 영역들(810,830,860)을 전술한 바와 같이 복수의 빔 섹터들로 분할, 예컨대 서비스 영역3(860)을 복수의 빔 섹터들(862,864,866,868,870,872,874,876,878,880,882,884)로 분할한다. 여기서, 상기 서비스 영역들(810,830,860) 내에는 위성 통신 시스템으로부터 서비스를 제공받는 복수의 단말들이 존재하며, 상기 단말들은, 위성 통신 시스템의 위성 기지국과 통신을 수행하여 상기 위성 기지국으로부터 서비스를 제공받는 제1단말(802)과, 상기 서비스 영역들(810,830,860) 내에 존재하는 지상 보조 장치와 통신을 수행하여 상기 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받는 제2단말(804)이 각각 복수개 존재한다.

이때, 상기 위성 기지국은, 전술한 바와 같이 멀티 빔을 기반으로 하여 인접 빔 간 간섭이 최소화되고 주파수 사용 효율을 극대화하는 방안으로 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 통해 제1단말(802)로 서비스를 제공한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 멀티 빔을 기반으로 하여 위성 기지국의 송신 신호와의 간섭이 최소화되고 주파수 사용 효율을 극대화하는 방안으로 서브캐리어 그룹을 통해 제2단말(804)로 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 제2단말(804)은, 멀티 빔(892,894,896,898)을 통해 상기 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받는다.

보다 구체적으로 설명하면, 위성 통신 시스템은, 위성 기지국의 어레이 안테나에 의해 서비스 영역들(810,830,860)에 형성되는 멀티 빔에 상응하여 복수의 접속 슬럿들, 즉 빔 섹터들로 서비스 영역들(810,830,860)을 분할하며, 이때 접속 슬럿들에 존재하는 단말들이 근접하여 상기 단말들을 위해 빔을 형성할 경우 상기 단말들을 위해 형성된 인접 빔 간의 간섭을 최소화하도록 상기 단말들 각각에 형성되는 접속 슬럿들의 커버리지 사이즈를 증가, 다시 말해 상기 단말들을 모두 커버하는 접속 슬럿으로 분할되도록 빔 사이즈를 증가시킨다. 즉, 위성 통신 시스템은, 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록 서비스 영역들(810,830,860) 내에 존재하는 단말들의 위치, 또는 단말들의 분포 및 트래픽 양을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈를 조절하며, 그에 따라 서비스 영역들(810,830,860)이 분할된 빔 섹터들의 사이즈를 조절한다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 서비스 영역들(810,830,860)의 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들에 GPS가 구비되어 있을 경우, 상기 GPS를 통해 빔 섹터들 내에서 상기 제2단말(804)의 위치 정보를 획득하거나, 또는 상기 제2단말(804)이 자신과 통신을 시도할 경우 상기 제2단말(804)의 채널 정보를 통해 상기 제2단말(804)의 위치 정보를 획득하며, 이때 제2단말(804)의 이동 속도 정보도 획득한다. 또한, 상기 지상 보조 장치는, 위성 기지국이 제1단말(802)의 위치 정보를 획득하게 되며, 상기 위성 기지국으로부터 상기 제1단말(802)의 위치 정보를 수신하여 획득한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 단말들에 GPS가 구비되어 있지 않을 경우, 자신의 멀티 빔을 이용한 빔 모니터링을 통해 제2단말(804)의 위치 및 속도를 확인하여 상기 제2단말(804)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한다. 아울러, 지상 보조 장치는, 위성 기지국으로부터 제1단말(802)의 채널 정보를 획득하고, 상기 획득한 제1단말(802)의 채널 정보를 이용하여 상기 제1단말(802)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한다.

이렇게 제1단말(802) 및 제2단말(804)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득한 지상 보조 장치는, 위성 기지국의 멀티 빔에 상응하여 설정된 접속 슬럿들, 즉 빔 섹터들 내에서 각 빔 섹터들 별로 존재하는 제1단말(802)과 제2단말(804)을 확인한다. 그런 다음, 상기 위성 통신 시스템에서 위성 기지국은, 전술한 바와 같이 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록, 각 빔 섹터 별로 하나의 빔을 통해 각 빔 섹터 내에 존재하는 제1단말(802)로 도 6에서 설명한 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)에서 서비스를 제공한다. 아울러, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록, 멀티 빔을 통해 각 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(804)로 도 6에서 설명한 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622) 및 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 서비스를 제공한다.

그리고, 상기 지상 보조 장치는, 제2단말(804)의 위치 정보 및 이동 속도 정보에 상응하여 상기 제2단말(804)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 상기 제2단말(804)의 채널 상태에 따라 제2단말(804)로 서비스를 제공하는 빔의 커버리지 사이즈를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, 상기 지상 보조 장치는, 전술한 바와 같이 제1단말(802)의 위치에 따라, 예컨대 지상 보조 장치의 멀티 빔 내에 제1단말(802)이 존재할 경우, 즉 제2단말(804)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신할 경우, 상기 제1단말(802)로 송신되는 송신 신호와 제2단말(804)로 송신되는 송신 신호 간 간섭이 최소화되도록 멀티 빔을 통해 도 6의 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 제2단말(804)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 지상 보조 장치 자신의 멀티 빔 내에 제1단말(802)이 존재하지 않을 경우, 즉 제2단말(804)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신하지 않을 경우, 위성 기지국과 지상 보조 장치가 송신한 송신 신호 간 간섭 발생이 없음으로, 멀티 빔을 통해 도 6의 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)에서 제2단말(804)이 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받도록 한다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 각 빔 섹터 별로 제2단말(804)의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 단말들의 채널 상태 또는 요구 QoS에 따라 우선 순위를 결정하여 최적의 단말을 선택한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당, 다시 말해 멀티 빔의 빔 각도 등의 커버리지 사이즈를 결정한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

여기서, 상기 각 서비스 영역들(810,830,860) 내에 존재하는 지상 보조 장치는, 인접한 서비스 영역들 내에 존재하는 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통한 접속 슬럿에서의 통신 정보, 다시 말해 접속 슬럿에서 사용하는 서브캐리어 그룹 정보, 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향에 대한 정보를 공유한다. 그리고, 상기 지상 보조 장치는, 이렇게 인접 서비스 영역 내의 지상 보조 장치와 공유하는 정보를 이용하여 지상 보조 장치의 인접 빔 간 간섭을 최소화하도록 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

또한, 상기 지상 보조 장치는, 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(804)의 총 개수, 지상 보조 장치 자신이 멀티 빔을 통한 신호 송신 시의 가능한 최대 전력, 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제2단말(804)로의 신호 송신 시의 안테나 이득, 지상 보조 장치의 멀티 빔과 제2단말(804) 간의 채널 상태, 및 위성 기지국의 멀티 빔과 제2단말(804) 간의 채널 상태와 안테나 이득 및 전송 전력, 뿐만 아니라 인접한 지상 보조 장치가 존재하는 서비스 영역의 개수 및 각 서비스 영역에서의 단말의 개수와, 인접한 지상 보조 장치와 해당 단말 간의 채널 상태 및 전송 전력과 안테나 이득을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정한다. 즉, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다. 여기서, 본 발명의 실시 예에서는, 인접한 서비스 영역들 내에 존재하는 지상 보조 장치에서의 서비스 제공, 및 서비스 제공 시의 빔 커버리지 사이즈와 전력에 대해서만 설명하였지만, 본 발명은, 인접한 서비스 영역이 아닌 인접한 빔 섹터 내에 존재하는 지상 보조 장치에서도 동일하게 적용될 수 있다. 그러면 여기서, 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 영역들 내에 존재하는 단말들로 위성 기지국과 지상 보조 장치가 멀티 빔을 통한 서비스 제공 시 멀티 빔의 빔 패턴에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템의 다른 빔 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다. 여기서, 도 9는, 일반적이 서비스 영역 내에 존재하는 복수의 단말들에게 위성 기지국과 지상 보조 장치가 멀티 빔을 기반으로 하여 서비스를 제공하는 환경을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 멀티 빔을 기반으로 하여 광범위의 서비스 영역(900)로의 서비스 제공 시, 어레이 안테나에 의해 형성되는 멀티 빔에 상응하여 상기 서비스 영역(900)에서 소정 영역을 전술한 바와 같이 복수의 빔 섹터들로 분할, 예컨대 빔 섹터1(910), 빔 섹터2(930), 및 빔 섹터3(960)로 분할한다. 여기서, 설명의 편의를 위해, 상기 분할한 빔 섹터들에는 각각 하나의 지상 보조 장치가 존재, 즉 빔 섹터1(910) 내에는 CGC1(912), 빔 섹터2(930) 내에는 CGC2(932), 및 빔 섹터3(960) 내에는 CGC3(962)이 각각 존재하는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.

상기 위성 통신 시스템의 위성 기지국은 멀티 빔(980)을 통해 서비스 영역(900) 내에서 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 인접 빔 간 간섭이 최소화되도록, 서비스 영역(900) 내에 존재하는 제1단말(904)로 도 6에서 설명한 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)에서 서비스를 제공한다.

그리고, 각 빔 섹터 내에 존재하는 CGC들(912,932,962)은, 멀티 빔(914,916,918,934,936,938,964,966,968)을 통해 각 빔 섹터들(910,930,960) 내에서 주파수 재사용을 통해 주파수 사용 효율을 극대화하고, 또한 상기 위성 기지국이 제1단말(904)로 송신한 송신 신호와의 간섭이 최소화되도록, 각 빔 섹터들(910,930,960) 내에 존재하는 제2단말(906,908)로 도 6에서 설명한 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622) 및 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 서비스를 제공한다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 CGC들(912,932,962)은, 전술한 바와 같이 각 빔 섹터들(910,930,960) 내에 존재하는 제1단말(904) 및 제2단말(906,908)의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득하여 상기 제2단말(906,908)의 채널 상태를 확인하고, 상기 확인한 상기 제2단말(906,908)의 채널 상태에 따라 제2단말(906,908)로 서비스를 제공하는 빔의 커버리지 사이즈를 결정한다. 그리고, 상기 CGC들(912,932,962)은, 전술한 바와 같이 제1단말(904)의 위치에 따라, 예컨대 CGC들(912,932,962)의 멀티 빔 내에 제1단말(904)이 존재할 경우, 즉 제2단말(906,908)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신할 경우, 상기 제1단말(904)로 송신되는 송신 신호와 제2단말(906,908)로 송신되는 송신 신호 간 간섭이 최소화되도록 멀티 빔을 통해 도 6의 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 제2단말(906,908)이 CGC들(912,932,962)로부터 서비스를 제공받도록 한다. 그리고, 상기 CGC들(912,932,962)은, CGC 자신의 멀티 빔 내에 제1단말(904)이 존재하지 않을 경우, 즉 제2단말(906,908)이 위성 기지국으로부터 송신한 송신 신호를 수신하지 않을 경우, 위성 기지국과 CGC들(912,932,962)이 송신한 송신 신호 간 간섭 발생이 없음으로, 멀티 빔을 통해 도 6의 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)에서 제2단말(906,908)이 CGC들(912,932,962)로부터 서비스를 제공받도록 한다.

또한, 상기 CGC들(912,932,962)은, 각 빔 섹터 별로 제2단말(906,908)의 트래픽 요구 사항, 다시 말해 제공받고자 하는 서비스 타입, 및 위치, 속도 또는 채널 정보를 확인하고, 단말들의 채널 상태 또는 요구 QoS에 따라 우선 순위를 결정하여 최적의 단말을 선택한다. 그리고, 상기 CGC들(912,932,962)은, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당, 다시 말해 멀티 빔의 빔 각도 등의 커버리지 사이즈를 결정한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 CGC들(912,932,962)이 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

여기서, 상기 각 빔 섹터들(910,930,960) 내에 존재하는 CGC들(912,932,962)은, 인접한 빔 섹터들 내에 존재하는 CGC의 멀티 빔을 통한 접속 슬럿에서의 통신 정보, 다시 말해 접속 슬럿에서 사용하는 서브캐리어 그룹 정보, 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향에 대한 정보를 공유한다. 그리고, 상기 CGC들(912,932,962)은, 이렇게 인접 서비스 영역 내의 지상 보조 장치와 공유하는 정보를 이용하여 지상 보조 장치의 인접 빔 간 간섭을 최소화하도록 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

또한, 상기 CGC들(912,932,962)은, 빔 섹터 내에 존재하는 제2단말(906,908)의 총 개수, CGC 자신이 멀티 빔을 통한 신호 송신 시의 가능한 최대 전력, CGC의 멀티 빔을 통해 제2단말(906,908)로의 신호 송신 시의 안테나 이득, CGC의 멀티 빔과 제2단말(906,908) 간의 채널 상태, 및 위성 기지국의 멀티 빔(980)과 제2단말(906,908) 간의 채널 상태와 안테나 이득 및 전송 전력, 뿐만 아니라 인접한 CGC가 존재하는 빔 섹터의 개수 및 각 빔 섹터에서의 단말의 개수와, 인접한 CGC와 해당 단말 간의 채널 상태 및 전송 전력과 안테나 이득을 고려하여 멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정한다. 즉, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 CGC가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다. 그러면 여기서, 도 10을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 멀티 빔을 통해 서비스 제공 동작을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 위성 통신 시스템은, 1005단계에서 서비스 영역 내에 존재하여 통신 서비스를 제공받고자 하는 단말들이 최초 접속하면, 1010단계에서 상기 접속한 단말들의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 전술한 바와 같이 획득한 후, 상기 획득한 정보를 통해 단말들의 채널 상태를 확인한다. 여기서, 상기 단말들의 위치 정보 및 이동 속도 정보의 획득 및 채널 상태 확인에 관한 구체적인 동작은 앞서 설명하였음으로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

그런 다음, 상기 위성 통신 시스템은, 1015단계에서, 서비스 영역을 멀티 빔에 상응하여 복수의 접속 슬럿들, 다시 말해 복수의 빔 섹터들로 분할한 후, 각 빔 섹터에는 하나의 빔을 통해 통신을 수행하여 서비스를 제공하도록 한다. 다음으로, 상기 위성 통신 시스템은, 1020단계에서, 각 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들의 위치 정보 및 이동 속도 정보 등을 고려하여, 위성 기지국과 통신을 수행하여 상기 위성 기지국으로부터 서비스를 제공받는 단말, 즉 제1단말과, 지상 보조 장치와 통신을 수행하여 상기 지상 보조 장치로부터 서비스를 제공받는 단말, 즉 제2단말로 분리한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 1025단계에서, 각 빔 섹터 별로 확인한 단말들에게 멀티 빔을 기반으로 한 서비스 제공을 위해, 상기 단말들로 서비스를 제공하는 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다. 여기서, 상기 멀티 빔의 커버리지 사이즈 결정에 관한 구체적인 동작은 앞서 구체적으로 설명하였음으로 여기서는 그에 관한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

다음으로, 상기 위성 통신 시스템은, 1030단계에서, 빔 섹터 별로 지상 보조 장치와 통신을 수행하는 단말, 즉 제2단말에서, 위성 기지국이 제1단말로 송신한 송신 신호를 수신하는 제2단말과 상기 제1단말로 송신한 송신 신호를 수신하지 못하는 제2단말을 분리한다. 여기서, 상기 위성 기지국이 송신한 송신 신호, 다시 말해 위성 신호를 고려한 빔 섹터 내의 제2단말의 분리는, 전술한 바와 같이 제2단말의 위치 정보를 통해 분리하며, 지상 보조 장치로부터의 서비스 제공을 위한 제2단말의 신호 수신 시, 위성 기지국이 송신한 송신 신호에 의해 간섭이 발생하는 단말과 발생하지 않는 단말로 분리함으로써, 위성 기지국의 송신 신호와 지상 보조 장치의 송신 신호 간 간섭을 최소화하여 제2단말로 서비스를 제공한다.

그런 다음, 상기 위성 통신 시스템은, 1035단계에서 도 4 또는 도 6, 특히 지상 보조 장치를 이용한 서비스 제공을 위해 도 6에서 설명한 바와 같은 프레임을 통해 서비스를 제공할 경우, 전송 프레임 정보를 모니터링한다. 여기서, 상기 프레임은, 앞서 도 6에서 설명한 바와 같이 위성 기지국의 서비스 제공 시, 제1단말들로의 신호 송신을 위해 할당된 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)과, 지상 보조 장치의 서비스 제공 시, 제2단말들로의 신호 송신을 위해 할당된 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622) 및 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)을 포함한다.

그리고, 상기 위성 통신 시스템은, 1040단계에서 상기 빔 섹터 별로 각각 분리한 제1단말 및 제2단말로의 서비스 제공을 위해 전송 프레임에서 이용 가능한 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹의 존재 여부를 확인한다. 다시 말해, 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들로의 서비스 제공을 위해 전술한 바와 같이 도 6의 서브캐리어 그룹 영역들이 할당될 경우, 상기 단말들로의 신호 송신을 위해 이용 가능한 서브캐리어가 도 6의 서브캐리어 그룹 영역들에 존재하는 지를 확인한다.

상기 1040단계에서의 확인 결과, 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹이 존재하면, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터들에 존재하는 단말들의 채널 상태 또는 요구 QoS에 따라 우선 순위를 결정하여 각 빔 섹터 별로 최적의 단말을 선택한다.

그런 다음, 상기 위성 통신 시스템은, 1050단계에서, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 빔 섹터 별로 접속 슬럿을 할당, 다시 말해 멀티 빔의 빔 각도 등의 커버리지 사이즈를 결정한다. 이때, 상기 위성 통신 시스템은, 각 빔 섹터 별로 방사되는 각 빔의 총 전력이 상기 지상 보조 장치가 사용 가능한 최대 전력보다 작으며, 또한 상기 빔 섹터 별로 존재하는 단말들과 빔 분할 다중 접속하는 모든 빔 접속의 용량을 극대화하도록 멀티 빔의 전력 및 각도 크기, 즉 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한다.

그에 따라, 상기 위성 통신 시스템은, 위성 기지국과 지상 보조 장치를 통해 서비스 제공을 위한 멀티 빔의 자원 및 전력을 할당한 후, 신호를 송신하여 서비스를 제공한다. 여기서, 상기 제1단말은 위성 기지국의 멀티 빔을 통해 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)에서 서비스를 제공받고, 상기 위성 기지국의 송신 신호를 수신하는 제2단말은, 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제3서브캐리어 그룹 영역들(612,616,620)에서 서비스를 제공받으며, 상기 위성 기지국의 송신 신호를 수신하지 않는 제2단말은, 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제2서브캐리어 그룹 영역들(610,614,618,622)에서 서비스를 제공받는다.

한편, 상기 1040단계에서의 확인 결과, 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹이 존재하지 않으면, 상기 위성 통신 시스템은, 1055단계에서 빔 섹터들 내에 존재하는 단말들, 특히 제2단말에서 위성 기지국이 제1단말로 송신한 송신 신호를 수신하는 제2단말을 확인한다. 그런 다음, 상기 위성 통신 시스템은, 1060단계에서, 상기 위성 기지국이 송신한 신호를 수신하는 제2단말을 제외한 나머지 제2단말, 즉 위성 기지국이 송신한 신호를 수신하지 않는 제2단말이 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 제1서브캐리어 그룹 영역들(602,604,606,608)에서 서비스를 제공받도록 한다.

그런 다음, 상기 위성 통신 시스템은, 1050단계에서, 전술한 바와 같이 멀티 빔의 전력과 커버리지 사이즈 및 빔 방향을 결정한 후, 위성 기지국과 지상 보조 장치를 통해 서비스 제공을 위한 멀티 빔의 자원 및 전력을 할당하고, 이용 가능한 서브캐리어 또는 서브캐리어 그룹을 통해 서비스 영역 내에 존재하는 제1단말 및 제2단말로 신호를 송신하여 서비스를 제공한다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

1. 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 방법에 있어서,
   서비스 영역 내에 존재하여 서비스를 제공받고자 하는 단말들이 위성 기지국 또는 지상 보조 장치에 접속하면, 상기 단말들의 위치를 확인하는 단계;
   상기 단말들의 위치에 따라 상기 위성 기지국과 통신하는 제1단말들과, 상기 지상 보조 장치와 통신하는 제2단말들을 확인하는 단계;
   상기 제1단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원, 및 상기 제2단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원을 각각 할당하는 단계; 및
   상기 위성 기지국의 멀티 빔 및 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통해 상기 할당한 자원으로 상기 단말들에게 서비스를 제공하는 단계;를 포함하며;
   상기 할당하는 단계는, 상기 서비스 영역의 적어도 하나의 빔 섹터의 중심 영역에 적어도 하나의 서브캐리어 그룹을 할당하고, 상기 적어도 하나의 빔 섹터의 가장자리 영역에 상기 중심 영역에 할당된 상기 적어도 하나의 서브캐리어 그룹과 다른 적어도 하나의 서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 서비스 영역을 상기 위성 기지국의 멀티 빔에 상응하여 복수의 빔 섹터들로 분할하는 단계; 및
   상기 서비스 영역에서 사용 가능한 주파수의 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹들로 분할하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
   
3. 제2항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 위성 기지국의 멀티 빔을 통한 통신을 위해,
   상기 빔 섹터들의 중심 영역에는 상기 사용 가능한 주파수의 모든 서브캐리어를 할당하고;
   상기 빔 섹터들의 가장장리 영역에는 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통한 통신을 위해,
   상기 빔 섹터들 중 소정 빔 섹터의 중심 영역에는 상기 위성 기지국의 멀티 빔을 통한 통신을 위해 상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에 할당된 서브캐리어 그룹을 제외한 나머지 서브캐리어 그룹을 할당하고;
   상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에는 상기 나머지 서브캐리어 그룹 중 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
   
5. 제2항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 단말들로의 서비스를 제공 시 이용 가능한 소정 주파수 대역의 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹들로 분할하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
6. 제5항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 위성 기지국의 멀티 빔을 통한 통신을 위해,
   상기 빔 섹터들의 중심 영역에는 모든 서브캐리어 그룹들을 할당하고;
   상기 빔 섹터들의 가장장리 영역에는 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
7. 제5항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 소정 주파수 대역에서 소정 간격으로 이격하여 상기 소정 주파수 대역의 서브캐리어를 동일한 주파수 대역에서 제1서브캐리어 그룹과 제2서브캐리어 그룹으로 분할하는 단계; 및
   상기 소정 간격의 주파수 대역에 존재하는 서브캐리어를 제3서브캐리어 그룹으로 분할하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 위성 기지국의 멀티 빔을 통한 통신을 위해, 상기 제1서브캐리어 그룹을 할당하고;
   상기 지상 보조 장치의 멀티 빔을 통한 통신을 위해, 상기 제2서브캐리어 그룹 및 상기 제3서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
9. 제8항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
   상기 제2단말들의 위치에 따라 상기 제2단말들 중, 상기 위성 기지국의 멀티 빔을 통한 송신 신호를 수신하는 단말을 확인하고;
   상기 송신 신호를 수신하는 단말과의 통신을 위해 상기 제3서브캐리어 그룹을 할당하고;
   상기 송신 신호를 수신하지 않는 단말과의 통신을 위해 상기 제2서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 확인하는 단계는, GPS(Global Positioning System) 또는 상기 단말들이 접속하는 채널의 채널 정보를 통해 상기 단말들의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득하여 상기 단말들의 채널 상태 및 요구 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 확인하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 방법.
    
11. 제10항에 있어서, 상기 할당하는 단계는,
    상기 단말들의 채널 상태 및 요구 서비스 품질에 따라 우선 순위를 결정하여 상기 단말들 중 최적의 단말을 선택하는 단계; 및
    상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 상기 서비스 영역 내에서 상기 위성 기지국의 멀티 빔 및 상기 지상 보조 장치의 멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 서비스 제공 방법.
    
12. 위성 통신 시스템에서 서비스 제공 시스템에 있어서,
    서비스 영역 내에 존재하고, 상기 위성 통신 시스템에 접속하여 서비스를 제공받는 복수의 단말들;
    상기 서비스 영역 내에서 서비스를 제공받고자 하는 단말들과 상기 위성 통신 시스템 간 제1통신을 지원하며, 상기 단말들의 위치에 따라 상기 제1통신을 수행하는 제1단말들을 확인하고, 상기 제1통신을 수행하기 위한 제1멀티 빔을 형성하며, 상기 제1단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원으로 상기 제1멀티 빔을 통해 상기 제1단말들에게 서비스를 제공하는 위성 기지국; 및
    상기 서비스 영역 내에 존재하며, 상기 단말들과 상기 위성 통신 시스템 간 제2통신을 지원하며, 상기 단말들의 위치에 따라 상기 제2통신을 수행하는 제2단말들을 확인하고, 상기 제2통신을 수행하기 위한 제2멀티 빔을 형성하며, 상기 제2단말들과의 통신 시 이용 가능한 자원으로 상기 제2멀티 빔을 통해 상기 제2단말들에게 서비스를 제공하는 지상 보조 장치;를 포함하며;
    상기 위성 기지국은, 상기 서비스 영역의 적어도 하나의 빔 섹터의 중심 영역에 적어도 하나의 서브캐리어 그룹을 할당하고, 상기 적어도 하나의 빔 섹터의 가장자리 영역에 상기 중심 영역에 할당된 상기 적어도 하나의 서브캐리어 그룹과 다른 적어도 하나의 서브캐리어 그룹을 할당하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 서비스 영역을 상기 제1멀티 빔에 상응하여 복수의 빔 섹터들로 분할하고, 상기 서비스 영역에서 사용 가능한 주파수의 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹들로 분할하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 제1통신을 위해 상기 빔 섹터들의 중심 영역에는 상기 사용 가능한 주파수의 모든 서브캐리어를 할당하여 서비스를 제공하고, 상기 빔 섹터들의 가장자리 영역에는 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하여 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
15. 제13항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 제2통신을 위해, 상기 빔 섹터들 중 소정 빔 섹터의 중심 영역에는 상기 제1통신을 위해 상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에 할당된 서브캐리어 그룹을 제외한 나머지 서브캐리어 그룹을 할당하고, 상기 소정 빔 섹터의 가장자리 영역에는 상기 나머지 서브캐리어 그룹 중 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하며;
    상기 지상 보조 장치는, 상기 할당한 서브캐리어 그룹으로 상기 제2멀티 빔을 통해 상기 제2단말들에게 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
16. 제13항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 단말들로의 서비스를 제공 시 이용 가능한 소정 주파수 대역의 서브캐리어를 복수의 서브캐리어 그룹들로 분할하며; 상기 제1통신을 위해 상기 빔 섹터들의 중심 영역에 모든 서브캐리어 그룹을 할당하여 서비스를 제공하고, 상기 빔 섹터들의 가장장리 영역에는 인접한 빔 섹터의 가장자리 영역과 서로 다른 서브캐리어 그룹을 할당하여 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 소정 주파수 대역에서 소정 간격으로 이격하여 상기 소정 주파수 대역의 서브캐리어를 동일한 주파수 대역에서 제1서브캐리어 그룹과 제2서브캐리어 그룹으로 분할하며, 상기 소정 간격의 주파수 대역에 존재하는 서브캐리어를 제3서브캐리어 그룹으로 분할하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
18. 제17항에 있어서,
    상기 위성 기지국은, 상기 제1서브캐리어 그룹으로 서비스를 제공하며;
    상기 지상 보조 장치는, 상기 제2단말들의 위치에 따라 상기 제2단말들 중, 상기 위성 기지국의 송신 신호를 수신하는 단말을 확인한 후, 상기 송신 신호를 수신하는 단말에게 상기 제3서브캐리어 그룹으로 서비스를 제공하고, 상기 송신 신호를 수신하지 않는 단말에게 상기 제2서브캐리어 그룹으로 서비스를 제공하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
19. 제12항에 있어서,
    상기 지상 보조 장치는, GPS(Global Positioning System) 또는 상기 단말들이 접속하는 채널의 채널 정보를 통해 상기 단말들의 위치 정보 및 이동 속도 정보를 획득하여 상기 단말들의 채널 상태 및 요구 서비스 품질(QoS: Quality of Service)을 확인하는 것을 특징으로 하는 서비스 제공 시스템.
    
20. 제19항에 있어서,
    상기 지상 보조 장치는, 상기 단말들의 채널 상태 및 요구 서비스 품질에 따라 우선 순위를 결정하여 상기 단말들 중 최적의 단말을 선택하고, 상기 선택한 단말의 채널 상태에 상응하여 상기 서비스 영역 내에서 상기 제2멀티 빔의 커버리지 사이즈 및 전력을 결정하는 것을 특징으로 서비스 제공 시스템.

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