KR101887013B1 - 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법 - Google Patents

Abstract

이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법을 개시한다.
트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계; 상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계; 및 상기 확인결과에 따라 쇼트 블로킹 상태에서는 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하고, 롱 블로킹 상태에서는 트래픽 수신 상태에 따라 트래픽 모드를 유지하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

Description

이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법{METHOD FOR BLOCKING COMPENSATION IN MOBILE SATELLITE COMMUNICATION}

본 발명은 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전파 방해 요소들이 존재하는 환경에서도 단절없이 위성 통신이 가능하도록 하는 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법에 관한 것이다.

일반적으로 위성 통신 시스템은 위성과, 위성과 중계하여 통신을 수행하는 기지국 및 지상에서 위성을 통해서 송수신하는 단말(위성 통신 모뎀)로 구성된다.

이동형 위성 통신 시스템은 단말(위성 통신 모뎀)이 차량, 기차, 배 등의 이동체에 탑재되는 것으로, 매우 넓은 지역에 퍼져 있는 이동형 단말들에게 네트워크 연결성 및 이동성을 제공하기 때문에 상업적, 군사적 목적으로 많이 활용되고 있다.

이러한 이동형 위성 통신 시스템은 터널, 나무, 전봇대, 교량, 고층 건물 등의 다양한 전파 방해 요소들로 인하여 위성 전파가 블로킹되기 때문에, 원활한 위성 통신이 이루어지지 않는 경우가 발생하는 문제점이 있다.

한국등록특허공보 제10-1524555호(공고일 2015.05.29.)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 트래픽 상태에 따라 쇼트 블로킹과 롱 블로킹 상태를 파악하고, 파악된 상태에 따라 가변 MAC 다이버시티 방식으로 데이터를 전송하거나, 트래픽이 수신되는 지를 확인하여 트래픽 모드를 유지 또는 호 해제를 수행함으로써, 전파 방해 요소들이 존재하는 환경에서도 단절없이 위성 통신이 가능하도록 하는 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법은, 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계; 상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계; 및 상기 확인결과에 따라 쇼트 블로킹 상태에서는 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하고, 롱 블로킹 상태에서는 트래픽 수신 상태에 따라 트래픽 모드를 유지하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 블로킹 상태인지의 판단은, FER(Frame Error Rate)에 의거하여 이루어지되, FER이 기설정된 문턱값을 초과하면 블로킹 상태로 판단하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법은, 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계; 상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계; 상기 확인결과 쇼트 블로킹 상태인 경우에는, 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하는 단계; 및 상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 기설정된 시간 내에 트래픽이 수신되는 경우에는, 트래픽 모드를 유지하는 단계; 및 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 기설정된 시간 내에 트래픽이 수신되지 않는 경우에는, 호를 해제하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법은, 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계; 상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계; 상기 확인결과 쇼트 블로킹 상태인 경우에는, 동일한 MAC PDU을 새로운 MAC PDU가 생성되기 전까지 반복 전송하는 단계; 및 상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 상기 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지의 확인은, 블로킹 기간이 기설정된 시간 이내이면 쇼트 블로킹 상태로 확인하고, 블로킹 기간이 기설정된 시간을 경과하면 롱 블로킹 상태로 확인하는 것이 바람직하다.

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본 발명의 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법은, 트래픽 상태에 따라 쇼트 블로킹과 롱 블로킹 상태를 파악하고, 파악된 상태에 따라 가변 MAC 다이버시티 방식으로 데이터를 전송하거나, 트래픽이 수신되는 지를 확인하여 트래픽 모드를 유지 또는 호 해제를 수행함으로써, 전파 방해 요소들이 존재하는 환경에서도 원활한 위성 통신이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 블로킹 보상 방법이 적용되는 이동형 위성 통신 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법을 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 블로킹 보상 방법이 적용되는 이동형 위성 통신 시스템의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.

도 1에서, 이동형 단말(10)은 기지국(20)에 로그온 되어 있는 상태에서 위성(30)으로부터 신호를 수신한다.

기지국(20)은 이동형 단말(10)에 데이터를 송신하기 위해 지상에 설치되며, 위성(30)으로 신호를 송신한다.

위성(30)은 기지국(20)으로부터 송출되는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 지상의 이동형 단말(10)에게 송출한다.

전술한, 이동형 단말(10)은 위성(30)으로부터 신호를 수신할 수 있으며, 이동성이 보장된 단말로, 탱크, 장갑차, 항공기, 잠수함 등 군사적 장비를 포함할 수 있다.

이동형 단말(10)은 전원이 온 되어 기지국(20)과 호 설정을 수행한 후, 트래픽 통신 상태인 트래픽 모드로 동작하는 중에 블로킹 상태가 감지되면, 블로킹이 쇼트 블로킹(Short Blocking) 상태인지 또는 롱 블로킹(Long Blocking) 상태인지를 확인하고, 확인결과에 따라 쇼트 블로킹 상태에서는 가변 MAC(Media Access Control) 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하고, 롱 블로킹 상태에서는 트래픽 수신 상태에 따라 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제한다.

여기서, 이동형 단말(10)과 기지국(20)과의 호 설정 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

이동형 단말(10)에 전원이 온 되면, 기지국(20)으로부터 브로드캐스팅 방식으로 전송되는 파일럿 채널(Pilot Channel)을 수신하여 하향 링크 초기 주파수 옵셋을 보정한다.

이후에는 망 제어 채널을 수신하여 위성 하향 링크 동기를 획득하고, 단말 동기 채널을 통해 위성 상향 링크 동기를 획득한다.

위성 하향 링크 및 위성 상향 링크 동기를 획득한 이동형 단말(10)은 망 가입 채널을 통해 기지국(20)으로 로그온을 요청하고, 단말 상태 채널을 통해 로그온 완료 및 단말 상태를 주기적으로 보고하며, 트래픽 통신을 위해 망 가입 채널을 통해 기지국(20)으로 트래픽 자원 할당을 요청하고, 자원 할당 요청에 대한 응답으로 자원이 할당되면, 트래픽 채널(Traffic Channel)을 통해 트래픽 통신을 수행한다.

트래픽 통신을 종료하게 되면, 망 가입 채널을 통해 기지국(20)으로 트래픽 통신 종료 및 호 해제를 요청하여 호 해제를 수행한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법을 설명하기 위한 처리도이다.

이동형 단말(10)이 기지국(20)에 로그온 되어 있으면서 아이들 모드(Idle Mode)로 대기 중인 상태에서(S10), 호 설정 요청이 있으면(S20:예), 기지국(20)으로 트래픽 자원 할당을 요청하고, 자원을 할당받아 기지국(20)과 호를 설정한다(S30).

상기한 단계 S30을 통해 이동형 단말(10)이 기지국(20)으로부터 자원을 할당받아 기지국(20)과 호가 설정되면, 동작 모드가 트래픽 모드로 전환되어 트래픽 채널을 통해 기지국(20)과 트래픽 통신을 수행한다(S40).

전술한 바와 같이 이동형 단말(10)의 동작 모드는 아이들 모드와 트래픽 모드로 구분될 수 있으며, 아이들 모드는 기지국(20)에 로그인 된 후 호가 설정되기 전까지의 상태로 망 제어 채널을 통해 위성 하향 링크 동기를 획득하고, 단말 동기 채널을 통해 주기적으로 단말 상태를 보고한다.

그리고 트래픽 모드는 기지국(20)과 호가 설정되어 트래픽 채널을 통해 트래픽 통신을 수행하는 상태이다.

상기한 단계 S40을 통해 이동형 단말(10)의 동작 모드가 트래픽 모드로 전환되면, 트래픽 상태를 모니터링하여(S50), 다양한 전파 방해 요소들로 인하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태가 발생했는지 여부를 판단한다(S60).

상기한 단계 S60에서 블로킹 상태 발생 여부는 FER(Frame Error Rate)에 의거하여 이루어질 수 있으며, FER이 기설정된 문턱값을 초과하면 블로킹 상태로 판단할 수 있다.

FER이 기설정된 문턱값을 초과하면, 도 3에 도시하는 바와 같이 블로킹 상태에 진입한 것으로 판단하고(Fsi), 기설정된 문턱값을 초과하던 FER이 문턱값 이하로 내려가면 블로킹 상태를 탈출 및 비블로킹(Non-blocking) 상태로 복귀한 것으로 판단한다(Fse).

블로킹 상태에 진입했을 때부터 블로킹 상태를 탈출할 때까지의 기간을 블로킹 기간(Tbt)이라 하는데, 도 3에 도시하는 바와 같이 블로킹 검출 지연 시간(α)과 블로킹 종료 검출 지연 시간(β)으로 인해 실제 블로킹 기간(x)과 이동형 단말(10)에서 인지하는 블로킹 기간에는 차이가 발생할 수 있다.

FER은 모뎀의 물리층(PHY)으로부터의 CRC(Cyclical Redundancy Check) 결과값을 이용해 통계적으로 추산되며, 수신 신호 세기 및 통신 품질 정보 등은 오류 검출(false alarm)을 방지하는 보조 지표로 활용될 수 있다.

FER은 임의의 크기(Ta)의 슬라이딩 윈도우(sliding window) 방식을 통한 이동 평균값(moving average value)에 의해 업데이트 될 수 있다.

전술한, 슬라이딩 윈도우의 크기(Ta), 블로킹 검출 지연 시간(α), 블로킹 종료 검출 지연 시간(β), FER 문턱값 등은 채널별 AFD(Average Fading Duration), ACD(Average Connection Duration), 블로킹되는 시간적인 비율(Bt), LCR(Level Crossing Rate) 값 등을 활용하여 초기값 추정이 가능하며, 파라미터 조정(Parameter tuning)을 위해 구비된 외부 GUI(Graphical User Interface)를 통해 변경 가능하도록 구현될 수 있다.

상기한 단계 S60의 판단결과 블로킹 상태가 발생한 경우에는(S60:예), 발생한 블로킹이 쇼트 블로킹인지 롱 블로킹인지를 확인한다(S70)

상기한 단계 S60에서 발생한 블로킹이 쇼트 블로킹인지 롱 블로킹인지의 여부는, 기지국(20)과 이동형 단말(10) 간에 연결되어 있는 트래픽 채널의 FER이 100%인 상태가 기설정된 시간을 초과하는 지를 확인하여 FER이 100%인 상태가 기설정된 시간을 초과하여 호 접속을 유지하는 것이 의미가 없다고 판단되면 롱 블로킹 상태로 판단하고, FER이 100%인 상태가 기설정된 시간을 초과하기 전까지는 쇼트 블로킹 상태로 판단할 수 있다.

상기한 단계 S70의 확인결과 발생한 블로킹이 쇼트 블로킹인 경우에는(S70:예), 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 반복 전송한다(S80).

구체적으로, 상기한 단계 S70의 확인결과 발생한 블로킹이 쇼트 블로킹인 경우에는, 도 4에 도시하는 바와 같이 수신단(기지국)에서 전송하는 ACK/NACK 정보에 관계없이 동일한 MAC PDU(예를 들어, PDU2)를 반복 전송하되, 새로운 MAC PDU(예를 들어, PDU3)가 생성되기 전까지 동일한 MAC PDU(예를 들어, PDU2)를 반복 전송한다.

또한, 도 5에 도시하는 바와 같이 일정 개수(예를 들어, 3개)의 MAC PDU(예를 들어, PDU0, PDU-1, PDU-2)를 수신단의 ACK/NACK 정보에 관계없이 반복 전송하되, 새로운 MAC PDU(예를 들어, PDU1)가 생성되기 전까지 일정 개수의 MAC PDU(예를 들어, PDU0, PDU-1, PDU-2)를 반복 전송할 수 있다. 여기서, PDU0은 새로 생성되어 전송되는 현재 데이터이고, PDU-1과 PDU-2는 이전에 생성된 과거 데이터이다.

새로운 MAC PDU(예를 들어, PDU2)가 생성되면, 반복 전송할 일정 개수의 MAC PDU를 업데이트하고, 업데이트 MAC PDU(예를 들어, PDU2, PDU1, PDU0)를 새로운 MAC PDU(예를 들어, PDU3)가 생성되기 전까지 반복 전송한다.

이와 같이 데이터를 반복 전송하는 이유는 PDU(Protocol Data Unit) 애플리케이션의 최우선 고려 사항인 실시간성을 가능한 한 반영하기 위함이다.

본 발명의 실시예와 같이 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 반복 전송하게 되면, 다양한 채널 환경에 따른 반복 전송 회수를 고민할 필요가 없게 되고, 반복 전송 회수를 고정하는 방식보다 반복 전송 회수가 늘어나는 경우에는 전송 성공 확률을 높일 수 있게 되고, 고정 MAC 다이버시티 방식에 비해 남는 처리율(Throughput)을 최대한 활용할 수 있게 된다.

한편, 상기한 단계 S70의 확인결과 발생한 블로킹이 롱 블로킹인 경우에는(S70:아니오), 트래픽 채널의 트래픽 통신 상태를 모니터링하여(S90), 롱 블로킹 상태에서 기설정된 제1시간 내에 트래픽이 수신되는 지를 확인한다(S100).

상기한 단계 S100의 확인결과 기설정된 제1시간 내에 트래픽이 수신되는 경우에는(S100:예), 상기한 단계 S40으로 진행하여 이동형 단말(10)의 동작 모드를 트래픽 모드로 유지하여 트래픽 채널을 통해 기지국(20)과 트래픽 통신을 수행한다.

한편, 상기한 단계 S100의 확인결과 기설정된 제1시간 내에 트래픽이 수신되지 않은 경우에는(S100:아니오), 파일럿 채널을 통해 하향 링크 초기 주파수 옵셋을 보정한다(S110).

상기한 단계 S110에서 파일럿 채널을 통해 하향 링크 초기 주파수 옵셋이 정상적으로 보정된 경우에는, 망 제어 채널을 통해 위성 하향 링크 동기를 획득한다(S120).

상기한 단계 S110 및 단계 S120을 통해 위성 하향 링크 동기를 다시 맞춘 후에는, 트래픽 채널의 트래픽 통신 상태를 모니터링하여(S130), 기설정된 제2시간 내에 트래픽이 수신되는 지를 확인한다(S140).

상기한 단계 S140의 확인결과 기설정된 제2시간 내에 트래픽이 수신되는 경우에는(S140:예), 상기한 단계 S40으로 진행하여 이동형 단말(10)의 동작 모드를 트래픽 모드로 유지하여 트래픽 채널을 통해 기지국(20)과 트래픽 통신을 수행한다.

한편, 상기한 단계 S140의 확인결과 기설정된 제2시간 내에 트래픽이 수신되지 않은 경우에는(S140:아니오), 호 해제 절차를 수행하고(S150), 상기한 단계 S10으로 진행하여 동작 모드를 아이들 모드로 전환한다.

한편, 상기한 단계 S110에서 파일럿 채널을 통해 하향 링크 초기 주파수 옵셋을 보정하지 못하는 경우(예를 들어, 안테나, 장비 오류로 인한 파일럿 채널 수신 불가, 예외 처리 등)에는, 상기한 단계 S150으로 진행하여 호 해제 절차를 수행한다.

그리고 상기한 단계 S120에서 망 제어 채널을 통해 위성 하향 링크 동기를 획득하지 못하는 경우에는, 상기한 단계 S110으로 진행하여 파일럿 채널을 통해 하향 링크 초기 주파수 옵셋을 다시 보정한다

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10. 이동형 단말, 20. 기지국,
30. 위성

Claims (11)

1. 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계;
   상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계; 및
   상기 확인결과에 따라 쇼트 블로킹 상태에서는 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하고, 롱 블로킹 상태에서는 트래픽 수신 상태에 따라 트래픽 모드를 유지하는 단계;를 포함하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 블로킹 상태인지의 판단은,
   FER(Frame Error Rate)에 의거하여 이루어지되, FER이 기설정된 문턱값을 초과하면 블로킹 상태로 판단하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
3. 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계;
   상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계;
   상기 확인결과 쇼트 블로킹 상태인 경우에는, 가변 MAC 다이버시티 방식에 따라 데이터를 전송하는 단계; 및
   상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계;를 포함하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계는,
   트래픽 수신 상태를 모니터링하여 기설정된 시간 내에 트래픽이 수신되는 경우에는, 트래픽 모드를 유지하는 단계; 및
   트래픽 수신 상태를 모니터링하여 기설정된 시간 내에 트래픽이 수신되지 않는 경우에는, 호를 해제하는 단계;를 포함하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
5. 트래픽 상태를 모니터링하여 위성 전파가 블로킹되는 블로킹 상태인지를 판단하는 단계;
   상기 판단결과 블로킹 상태인 경우, 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지를 확인하는 단계;
   상기 확인결과 쇼트 블로킹 상태인 경우에는, 동일한 MAC PDU을 새로운 MAC PDU가 생성되기 전까지 반복 전송하는 단계; 및
   상기 확인결과 롱 블로킹 상태인 경우에는, 트래픽 수신 상태를 모니터링하여 트래픽 모드를 유지하거나 호를 해제하는 단계;를 포함하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 블로킹이 쇼트 블로킹 상태인지 또는 롱 블로킹 상태인지의 확인은,
   블로킹 기간이 기설정된 시간 이내이면 쇼트 블로킹 상태로 확인하고, 블로킹 기간이 기설정된 시간을 경과하면 롱 블로킹 상태로 확인하는, 이동형 위성 통신 시스템에서 블로킹 보상 방법.
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