KR19990075658A - Satellite Transmission Antenna Beam Pattern and Its Connection Method in Low-orbit Satellite Communication System - Google Patents

Satellite Transmission Antenna Beam Pattern and Its Connection Method in Low-orbit Satellite Communication System Download PDF

Info

Publication number
KR19990075658A
KR19990075658A KR1019980009983A KR19980009983A KR19990075658A KR 19990075658 A KR19990075658 A KR 19990075658A KR 1019980009983 A KR1019980009983 A KR 1019980009983A KR 19980009983 A KR19980009983 A KR 19980009983A KR 19990075658 A KR19990075658 A KR 19990075658A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
satellite
service area
terminal
beam pattern
azimuth
Prior art date
Application number
KR1019980009983A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100262663B1 (en
Inventor
성단근
권영훈
윤지영
Original Assignee
윤덕용
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 윤덕용, 한국과학기술원 filed Critical 윤덕용
Priority to KR1019980009983A priority Critical patent/KR100262663B1/en
Publication of KR19990075658A publication Critical patent/KR19990075658A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100262663B1 publication Critical patent/KR100262663B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288Satellite antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B7/00Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14Relay systems
    • H04B7/15Active relay systems
    • H04B7/185Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513Transmission in a satellite or space-based system
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/125Means for positioning
    • H01Q1/1257Means for positioning using the received signal strength
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 저궤도 위성을 이용한 개인(셀룰러) 통신 시스템에 관한 것으로 특히, 저궤도 위성 통신 시스템에서 단말기의 호 요구시 통신이 가능한 여러 개의 위성들 가운데에서 체재 시간이 가장 긴 위성과 접속을 이루도록 하는 위성 송신 안테나의 빔 패턴 및 그의 호 접속 방법에 관한 것으로 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴을 각 위성의 서비스 영역중 진행 방향에 대한 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 높이고, 상기 서비스 영역중 진행 방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 낮추되, 단말기가 핸드오프를 요구할 경우에 단말기가 통화할 수 있는 여러 개의 위성들 가운데에서 가장 수신 전력의 세기가 큰 위성을 선택함으로써 서비스 영역 체재 시간이 최대가 되는 위성과 접속하게 된다는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a personal (cellular) communication system using a low orbit satellite. In particular, a satellite transmission for establishing a connection with a satellite having the longest stay time among several satellites capable of communication at the call request of a terminal in a low orbit satellite communication system A beam pattern of an antenna and a method of call connection thereof, the field strength of a transmission signal transmitted to a periphery of a service area of a satellite in a low-orbit satellite system with a transmission antenna beam pattern of each satellite in a service direction of each satellite, The electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area in the service area opposite to the direction of travel is lowered, but the strength of the received power is the highest among several satellites that the terminal can call when the terminal requires handoff. By selecting a large satellite, the service area stay time is maximized. There is an effect that makes connection and satellite.

Description

저궤도 위성 통신 시스템에서의 위성 송신 안테나 빔 패턴 및 그 호 접속 방법(Transmition antenna beam pattern of satellite in LEO satellite communication systems and call connecting method for the same)Transition antenna beam pattern of satellite in LEO satellite communication systems and call connecting method for the same

본 발명은 저궤도 위성을 이용한 개인(셀룰러) 통신 시스템에 관한 것으로 특히, 저궤도 위성 통신 시스템에서 단말기의 호 요구시 통신이 가능한 여러 개의 위성들 가운데에서 체재 시간이 가장 긴 위성과 접속을 이루도록 하는 위성 송신 안테나의 빔 패턴 및 그의 호 접속 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a personal (cellular) communication system using a low orbit satellite. In particular, a satellite transmission for establishing a connection with a satellite having the longest stay time among several satellites capable of communication at the call request of a terminal in a low orbit satellite communication system A beam pattern of an antenna and a call connection method thereof.

부연하면, 본 발명은 통신 단말기의 호접속시 접속 가능한 복수의 위성중 통화 시간을 최대로 유지할 수 있는 위성을 복수의 위성들로부터 수신된 각각의 파일롯 신호의 세기만을 비교하여 그 세기가 가장 큰 위성을 선택하여 찾는 방법에 관한 것이다.In other words, the present invention compares only the strength of each pilot signal received from a plurality of satellites among the plurality of satellites that can be connected when the call is made by the communication terminal to maximize the talk time. It is about how to find and choose.

또한 본 발명은 위성의 서비스 영역 내에서의 수신 신호의 세기가 그 지점에서의 체재 시간에 비례하도록 각각의 위성에서는 송신 안테나의 전파빔 패턴을 조절함으로써 경로 손실분을 보상하는 안테나 빔 패턴 설계 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to an antenna beam pattern design method for compensating for path loss by adjusting the propagation beam pattern of the transmitting antenna in each satellite so that the strength of the received signal in the service area of the satellite is proportional to the stay time at that point. will be.

일반적으로, 전자통신기술의 발전과 더불어 정보화사회에 돌입하면서 신속하고 빈번한 정보 교환의 필요성이 대두되면서 급격하게 개인통신 시스템이 개발되어 왔다.In general, personal communication systems have been rapidly developed as the need for rapid and frequent information exchange with the development of electronic communication technology and entering the information society.

이러한, 개인통신 시스템중 대표적인 방식이 셀룰러 통신방식으로써 일정 지역을 소정갯수의 셀로 구분(대표적으로 7셀방식을 취함)한 후 각 셀마다 해당 영역내의 통신중계를 위한 기지국을 설치하고, 각 기지국은 공중 통신망과 연결되어 있는 제어국에 연결되어 진 후 각 셀내의 기지국 또는 제어국의 통신중계를 통해 복수의 셀영역을 불규칙적으로 경유하는 무선 단말기(일명 핸드폰)는 어떠한 셀영역에 존재한다 하더라도 공중 통신망의 국선 가입자들 또는 단말기간의 통화가 가능하게 된다.The representative method of such a personal communication system is a cellular communication method. A predetermined area is divided into a predetermined number of cells (typically taking a 7-cell method), and each cell is provided with a base station for communication relay in the corresponding area. A wireless terminal (also called a cellular phone), which is connected to a control station connected to a public communication network and irregularly passes through a plurality of cell areas through communication relays of a base station or a control station in each cell, no matter what cell area exists. It is possible to make a call between CO line subscribers or terminals.

그러나, 상술한 셀룰러 시스템의 경우 셀(서비스망)설계 방식에 따라 그 통화품질의 성능차이가 많이 발생하는데, 그 이유는 전파의 진행방향에 방해물(산, 건물,...)이 존재하면 단말기는 분명히 셀영역내에 존재함에도 불구하고 서비스권이탈이라는 통화 불능상태에 빠지게 되므로 셀 설계자는 이러한 부분을 감안하여 적은 개수의 기지국을 가지면서도 통화불능지역을 최소화하여 서비스망을 설계하여야 한다.However, in the case of the cellular system described above, there are many performance differences in the call quality according to the cell (service network) design method. The reason is that if there are obstacles (mountains, buildings, ...) in the direction of propagation, Even though it is clearly in the cell area, it is incapable of depriving the user of the service right, so the cell designer should design the service network by minimizing the area where there is a small number of base stations without considering this part.

더욱이, 단말기 사용자들은 언제 어디서나 누구와도 중단없는(seamless) 통신이 개제될 수 있기를 희망하기 때문에 기존의 셀룰러 시스템으로는 이러한 사용자들의 욕구를 완전하게 충족시켜주기에는 사실상 한계가 있어 저궤도 위성 통신 시스템들이 근래들어 대두되고 있다.Moreover, since terminal users hope that seamless communication with anyone can be established anytime, anywhere, existing cellular systems are virtually limiting to fully satisfy the needs of these users. These days, it is emerging.

상기 저궤도 위성 통신 시스템의 기술적 토대를 간략히 살펴보면, 저궤도 위성 통신 시스템들은 보행자나 차량의 이동속도에 비하여 위성의 이동 속도가 상대적으로 매우 빠르기 때문에, 이동 단말기의 속도에 무관하게 위성의 움직임에 의해서 핸드오프를 요구하게 된다.Looking briefly at the technical basis of the low-orbit satellite communication system, since the low-orbit satellite communication systems are relatively fast compared to the moving speed of pedestrians or vehicles, handoffs are caused by the movement of satellites regardless of the speed of the mobile terminal. Will be required.

또한, 이러한 저궤도 위성 통신 시스템에서는 단말 주위의 높은 건물이나 기타 장애물에 의해서 위성이 가려져 통신이 불가능해지는 현상을 보완하기 위해서 한 단말에 대하여 동시에 여러개의 위성이 보일 수 있도록 설계를 하고 있으며, 단말기에서 호를 요구할 경우에 통화가 가능한 여러 개의 위성들 중에서 하나를 선택하여 호 설정이 이루어지게 된다.In addition, the low-orbit satellite communication system is designed to show multiple satellites simultaneously for one terminal in order to compensate for the phenomenon that communication is impossible due to the satellite being blocked by a high building or other obstacles around the terminal. When the call is requested, call setup is made by selecting one of several available satellites.

기존의 저궤도 위성 통신 시스템에서는 송신 안테나의 빔 패턴을 결정할 때 통상적으로 두가지 방식을 사용하게 되는데, 그 첫 번째가 위성의 서비스 영역 내에서는 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 방식이다. 또한, 서비스 영역 내에서 위성과 지상 사이의 거리 차이에 의한 경로 손실을 보상하는 방식이 그 두 번째이다.In the conventional low-orbit satellite communication system, two methods are commonly used to determine a beam pattern of a transmission antenna. The first method is to maintain a uniform transmission antenna gain in a satellite service area. In addition, the second method is to compensate for the path loss caused by the difference in distance between the satellite and the ground in the service area.

상술한 내용을 통해 기존 저궤도 위성 통신 시스템의 기술적 토대를 간략히 살펴보았는데, 첨부한 도 1내지 도 3을 참조하여 종래 저궤도 위성 통신 시스템의 문제점을 살펴보기로 한다.The technical basis of the existing low-orbit satellite communication system has been briefly described through the above description, and the problems of the conventional low-orbit satellite communication system will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

도 1은 기존 저궤도 위성 통신 시스템에서 송신 안테나의 빔 패턴의 결정시 서비스 영역내 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 방식이 적용된 경우의 예시도로서, 위성 서비스 영역 내 사용자의 서비스 영역 중심으로 부터의 거리에 따른 정규화된 송신 및 수신 전력 세기를 나타낸다. 즉, 서비스 영역의 중심에서 멀어질수록 위성과 지표 사이의 거리가 멀어지므로, 그에 따른 경로 손실이 증가되어서 동일한 전력을 송신했을 때 수신 신호의 세기가 약하게 됨을 나타내고 있다.FIG. 1 is a diagram illustrating a case in which a method of maintaining a uniform transmit antenna gain in a service area is applied when determining a beam pattern of a transmit antenna in a conventional low-orbit satellite communication system, and is a distance from a center of a service area of a user in a satellite service area. It represents the normalized transmit and receive power strength according to. That is, as the distance from the center of the service area increases, the distance between the satellite and the ground becomes farther, and thus the path loss increases, indicating that the strength of the received signal is weak when the same power is transmitted.

따라서, 단말기에서 호 요구시에 서비스 영역내 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 위성들이 동시에 여러 개 존재하여 그 중에서 수신 신호의 세기가 가장 큰 위성과 호 설정을 하는 경우에, 각 위성으로부터의 수신 신호 세기는 위성과 사용자 단말과의 거리에 반비례하므로 사용자 단말은 가장 가까운 위성과 호 설정을 하게 된다.Therefore, when there are several satellites that maintain a uniform transmit antenna gain in the service area at the time of call request at the terminal, and the call setup is performed with the satellite having the greatest intensity of the received signal, the received signal from each satellite Since the strength is inversely proportional to the distance between the satellite and the user terminal, the user terminal establishes a call with the nearest satellite.

그러나, 한 사용자 단말기에서의 호 요구시 동시에 두 개의 위성과 접속하는 경우 첨부한 도 2a와 도 2b에 도시되어 있는 예시도에서 알 수 있는 바와같이 단말기에서 가장 가까운 위성이기 때문에 호접속한다 하여도, 서비스 영역 체재 시간이 주변의 위성에 비하여 반드시 긴 것은 아니다.However, when connecting to two satellites at the same time when a call is requested from one user terminal, even if the call is connected since it is the satellite closest to the terminal as shown in the accompanying drawings shown in FIGS. 2A and 2B, The service area stay time is not necessarily longer than the surrounding satellites.

즉, 도 2a에 도시되어 있는 예시도를 살펴보면, 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 종래의 방법의 경우에 사용자 단말기로부터 위성 A가 더 가깝게 위치하므로 사용자 단말은 호 요구시 위성 A와 접속하게 된다. 이 경우에, 이 단말은 위성 A의 서비스 영역 체재 시간이 위성 B의 서비스 영역 체재 시간보다 길기 때문에, 핸드 오프를 요구할 확률이 위성 B와 접속할 경우보다 작다.That is, referring to the exemplary diagram shown in FIG. 2A, since the satellite A is located closer to the user terminal in the conventional method of maintaining a uniform transmit antenna gain, the user terminal is connected to the satellite A when a call is requested. In this case, since the service area stay time of satellite A is longer than the service area stay time of satellite B, the terminal is less likely to request handoff than when connecting to satellite B.

또한, 도 2b에 도시되어 있는 예시도를 살펴보면, 첨부한 도 2a와 마찬가지로 역시 위성 A가 위성 B보다 사용자 단말에 더 가깝게 위치하므로 사용자 단말은 호 요구시에 위성 A와 접속하게 된다.In addition, referring to the exemplary diagram illustrated in FIG. 2B, as in FIG. 2A, the satellite A is located closer to the user terminal than the satellite B, and thus the user terminal is connected to the satellite A when a call is requested.

그러나, 도 2b에 도시되어 있는 예의 경우에서 사용자 단말기는 위성 A의 서비스 영역 체재 시간보다 위성 B의 서비스 영역 체재 시간이 더 길다. 즉, 오히려 사용자 단말기가 위성 B와 접속했을 때 더 낮은 핸드오프 요구 확률을 가진다는 문제점이 발생되는 것이다.However, in the case of the example shown in FIG. 2B, the user terminal has a longer service area stay time for satellite B than a service area stay time for satellite A. FIG. That is, a problem arises that the user terminal has a lower handoff request probability when the user terminal is connected to satellite B.

상술한 바와같이 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 종래의 방법이외에 서비스 영역 내에서 위성과 지상 사이의 거리 차이에 의한 경로 손실을 보상하는 방식으로 송신 안테나의 빔 패턴을 결정할 경우 즉, 위성과 단말 사이의 경로 손실을 위성의 송신 전력으로 보상해 주는 방법에서의 서비스 영역 중심으로부터의 거리에 따른 정규화된 송신 및 수신 전력의 세기가 도 3에 나타나 있다.In addition to the conventional method of maintaining a uniform transmit antenna gain as described above, when determining the beam pattern of the transmit antenna in a manner that compensates for the path loss caused by the difference in distance between the satellite and the ground in the service area, that is, between the satellite and the terminal. The intensity of normalized transmit and receive power according to the distance from the center of the service area in the method of compensating the path loss of the signal with the transmit power of the satellite is shown in FIG. 3.

첨부한 도 3에 도시되어 있는 방식은 단말기가 서비스 영역 중심으로부터 멀어질수록 위성과 단말 사이의 거리가 멀어짐으로 해서 증가되는 경로 손실을 미리 보상하여 지상에서는 서비스 영역 내의 임의의 지점에서도 동일한 신호 세기를 유지시킨다.3, the distance between the satellite and the terminal increases in advance as the terminal moves away from the center of the service area, thereby compensating for the path loss increased in advance so that the same signal strength can be obtained at any point in the service area on the ground. Keep it.

이러한, 서비스 영역 내에서 위성과 지상 사이의 거리 차이에 의한 경로 손실을 보상하는 방식이 적용되는 경우 첨부한 도 2a와 도 2b에서 예시하고 있는 각각의 경우 공히 위성 A,B의 위치에 관계없이 각 위성으로부터 거의 동일한 신호를 수신함에 따라 단말기가 존재하는 위치의 환경에 따라서 위성 A와 B중 페이딩(fading)을 적게 겪는 위성과 접속하게 된다.When the method of compensating for path loss due to the difference in distance between the satellite and the ground in the service area is applied, each of the cases illustrated in FIGS. 2A and 2B is independent of the positions of satellites A and B. Receiving nearly the same signal from the satellite, the terminal is connected to a satellite that suffers less fading between satellites A and B, depending on the environment of the location where the terminal is located.

따라서, 상술한 경우에 단말과 통화할 수 있는 위성의 서비스 영역 내 체재 시간과 무관하게 접속할 위성이 결정되므로, 여러 개의 위성 중에서 하나를 선택하여도 서비스 영역 체재 시간 분포는 동일하게 된다는 문제점이 발생되었다.Therefore, in the above-described case, since the satellite to be connected is determined irrespective of the staying time in the service area of the satellite that can talk to the terminal, even if one of several satellites is selected, the service area stay time distribution becomes the same. .

그러므로, 종래 저궤도 위성 통신 시스템에서의 위성 송신 안테나는 단말기의 위성 내 통화 가능 시간 분포의 영향을 고려하지 않았다. 그 결과로 단말기가 통화할 수 있는 여러개의 위성들 가운데서 가장 수신 신호의 세기가 큰 위성과 접속했을 대, 가장 통화를 오래할 수 있는 위성이 아니라, 가장 가까운 위성(도 1에 도시된 기존의 방법)을 선택하거나 또는 통화 가능한 모든 위성들에 대하여 동일한 확률로(도 3에 도시된 기존의 방법) 선택하게 된다는 문제점이 발생되었다.Therefore, the satellite transmit antenna in the conventional low-orbit satellite communication system does not consider the influence of the available time distribution in the satellite of the terminal. As a result, when the terminal is connected to the satellite with the highest received signal strength among the multiple satellites that the terminal can talk to, the satellite that is closest to the nearest satellite is not the satellite that can last the longest call (the conventional method shown in FIG. 1). ), Or select the same probability (all the existing method shown in Figure 3) for all the available satellites.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 통신 단말기의 호접속시 접속 가능한 복수의 위성중 통화 시간을 최대로 유지할 수 있는 위성을 복수의 위성들로부터 수신된 각각의 파일롯 신호의 세기만을 비교하여 그 세기가 가장 큰 위성을 선택하여 찾는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to compare only the strength of each pilot signal received from a plurality of satellites to the satellite that can maintain the maximum talk time of the plurality of satellites that can be connected when the call connection of the communication terminal The idea is to provide a way to select and locate the satellite with the greatest intensity.

또한 본 발명은 위성의 서비스 영역 내에서의 수신 신호의 세기가 그 지점에서의 체재 시간에 비례하도록 각각의 위성에서는 송신 안테나의 전파 빔 패턴을 조절함으로써 경로 손실분을 보상하는 안테나 빔 패턴 설계 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to an antenna beam pattern design method for compensating for path loss by adjusting a propagation beam pattern of a transmitting antenna in each satellite so that the strength of a received signal in the service area of the satellite is proportional to the stay time at that point. will be.

도 1은 기존 저궤도 위성 통신 시스템에서 송신 안테나의 빔 패턴의 결정시 서비스 영역내 균일한 송신 안테나 이득을 유지하는 방식이 적용된 경우의 예시도1 is a diagram illustrating a case in which a method of maintaining a uniform transmit antenna gain in a service area is applied when determining a beam pattern of a transmit antenna in a conventional low-orbit satellite communication system.

도 2a와 도 2b는 한 사용자 단말기에서의 호 요구시 동시에 두 개의 위성과 접속하는 경우의 예시도2A and 2B are exemplary diagrams of connecting two satellites at the same time when a call is requested from one user terminal.

도 3은 기존 저궤도 위성 통신 시스템에서 송신 안테나의 빔 패턴의 결정시 위성과 지상 사이의 거리 차이에 의한 경로 손실을 보상하는 방식이 적용된 경우의 예시도3 is an exemplary diagram of a case where a method of compensating for path loss due to a difference in distance between a satellite and a ground is applied when determining a beam pattern of a transmitting antenna in a conventional low-orbit satellite communication system.

도 4는 위성 서비스 영역 내에 대한 본 발명에 따른 송신 안테나의 이득을 설명하기 위한 예시도4 is an exemplary diagram for describing a gain of a transmitting antenna according to the present invention within a satellite service area.

도 5는 본 발명에 따른 위성 서비스 영역 내 수신 전력 분포를 설명하기 위한 예시도5 is an exemplary diagram for explaining a reception power distribution in a satellite service area according to the present invention.

도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 위성 안테나 및 Φ 방향의 안테나 구성도6a and 6b is a configuration diagram of a satellite antenna and the antenna in the Φ direction according to the present invention

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 위성 서비스 영역내 정규화된 송신 전력 세기와 그에 따른 수신 전력 세기의 예시도7A and 7B are exemplary diagrams of normalized transmission power strengths and corresponding reception power strengths in the satellite service area according to the present invention.

도 8는 호 접속과정을 설명하기 위한 예시도8 is an exemplary diagram for explaining a call connection process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴에 있어서, 각 위성의 서비스 영역중 진행방향에 대한 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 높이고, 상기 서비스 영역중 진행방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 낮추되, 위성 서비스 영역 내에 대한 송신 안테나의 이득을 아래의 수학식에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 저궤도 위성 통신 시스템에서의 위성 송신 안테나 빔 패턴:A feature of the present invention for achieving the above object is to increase the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area of the service direction of each satellite in the transmission antenna beam pattern of each satellite in the low-orbit satellite system A low orbit satellite characterized in that the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area facing the travel direction of the service area is lowered, and the gain of the transmission antenna for the satellite service area is set by the following equation. Satellite Transmission Antenna Beam Patterns in Communication Systems:

단, θ는 위성에서 지상으로 수직인 직선과 특정 방향이 이루는 조사각이고, Φ는 위성의 진행 방향으로부터의 방위각이며, G(θ,Φ)는 (θ,Φ) 방향으로의 위성 송신 안테나 이득이고, Xr은 (θ,Φ) 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리이며, L은 위성과 단말 사이의 거리이고, K는 비례 상수로 정의하는 데 있다.Where θ is the irradiation angle between a straight line perpendicular to the ground and the specific direction, Φ is the azimuth angle from the satellite's traveling direction, and G (θ, Φ) is the satellite transmission antenna gain in the (θ, Φ) direction. Where X r is the distance that the terminal located at (θ, Φ) is within the visible range of satellite communication, L is the distance between the satellite and the terminal, and K is defined as a proportional constant.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴을 서비스 영역중 진행 방향에 대응하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 높이고, 진행 방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 낮추되, 서비스 영역의 송신 안테나의 이득을 위성에서 지상으로 수직인 직선에 대한 특정 방향이 이루는 각요소와 위성의 진행 방향으로부터의 방위각요소와 위성과 단말 사이의 거리요소 및 임의의 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리를 감안한 안테나 빔 패턴을 정의하기 위한 위성 안테나에 있어서:Another feature of the present invention for achieving the above object is to increase the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area corresponding to the propagation direction of the service antenna in the transmission antenna beam pattern of each satellite in the low orbit satellite system, The field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area opposite to is lowered, but the gain of the transmission antenna of the service area is the angle formed by a specific direction with respect to the straight line perpendicular to the ground from the satellite and the azimuth angle from the traveling direction of the satellite. A satellite antenna for defining an antenna beam pattern in which the element and the distance between the satellite and the terminal and the terminal located at an arbitrary point in consideration of the stay distance within the satellite visible communication range are:

듀플렉서에 의하여 수신 신호에서 분리된 위성의 송신 신호 전력을 분배하는 전력 분배기와, 상기 전력 분배기에서 분배되어진 송신 신호 전력을 입력받아 상기 각요소의 위상 천이를 수행하는 복수개의 조사각 방향 위상 천이기, 및 상기 방향 위상 천이기들 각각에 일대일 매칭되어 있는 복수개의 조사각요소 안테나로 구성되는 데 있다.A power divider for distributing the transmit signal power of the satellite separated from the received signal by a duplexer, and a plurality of irradiation angle phase shifters for receiving the transmit signal power distributed by the power divider and performing phase shift of each element, And a plurality of irradiation angle element antennas that are matched one-to-one with each of the directional phase shifters.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 조사각요소 안테나 각각은 복수개의 방위각요소 안테나로 구성되는 데 있다.An additional feature of the present invention for achieving the above object is that each of the irradiation angle element antenna is composed of a plurality of azimuth element antenna.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 조사각요소 안테나에 입력되는 신호를 입력받아 전력을 분배하는 방위각 전력 분배기와, 상기 방위각 전력 분배기에서 분배되는 전력을 입력받아 방위각 방향으로의 위상 천이를 수행하는 다수개의 방위각 위상 천이기, 및 상기 다수개의 방위각 위상 천이기 각각에 일대일로 매칭되어 있는 다수개의 방위각 안테나로 구성되는 데 있다.An additional feature of the present invention for achieving the above object is an azimuth power divider for distributing power by receiving a signal input to the irradiation angle element antenna, and a phase in the azimuth direction by receiving power distributed from the azimuth power divider A plurality of azimuth phase shifters for performing the transition, and a plurality of azimuth antennas that are matched one-to-one to each of the plurality of azimuth phase shifters.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴을 서비스 영역중 진행 방향에 대응하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 높이고, 진행 방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 낮추되, 서비스 영역의 송신 안테나의 이득을 위성에서 지상으로 수직인 직선에 대한 특정 방향이 이루는 조사각요소와 위성의 진행 방향으로부터의 방위각요소와 위성과 단말 사이의 거리요소 및 임의의 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리를 감안한 안테나 빔 패턴에 따른 송신신호 송출시 단말기에서의 호 접속 방법에 있어서:Another feature of the present invention for achieving the above object is to increase the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area corresponding to the propagation direction of the service antenna in the transmission antenna beam pattern of each satellite in the low orbit satellite system, The field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area opposite to is lowered, but the gain of the transmission antenna of the service area is reduced from the irradiation angle element and the direction of travel of the satellite in a specific direction with respect to the straight line perpendicular to the ground. In a call connection method in a terminal when a transmission signal is transmitted according to an antenna beam pattern in consideration of a distance component between an azimuth element and a satellite and a terminal and a stay distance within a satellite visible communication range:

접속가능한 모든 위성으로부터의 파일롯 신호를 검사하여 파일롯 신호의 큰 순서대로 저장하는 제 1 과정과, 상기 제 1 과정을 수행하는 가운데 현재 통화중인 위성으로부터의 신호 세기가 주어진 문턱값 이하로 감소하는 가를 판단하는 제 2 과정과, 상기 제 2 과정을 통해 문턱값 이하로 감소하였다고 판단되면 상기 제 1 과정을 통해 최상위에 존재하는 위성에게 핸드오프를 요구하는 제 3 과정, 및 상기 제 3 과정을 통해 최상위 위성에서 핸드오프 요구가 받아들여지는 경우 해당 위성으로 핸드오프를 수행하는 제 4 과정을 포함하는 데 있다.Inspecting pilot signals from all accessible satellites and storing the pilot signals in large order; and determining whether the signal strength from the satellite in current communication decreases below a given threshold during the first process. A second process of requesting a handoff to a satellite existing at the highest level through the first process, and a third highest process through the third process if it is determined that the second process is reduced to a threshold value or less through the second process. In the case that the handoff request is accepted in the second step includes performing a handoff to the satellite.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 부가적인 특징으로 상기 제 3 과정을 통해 최상위 위성에서 핸드오프 요구가 받아들여지지 않은 경우 해당 위성에 대한 데이터를 삭제하는 제 5 과정과, 상기 제 5 과정이후 현재 접속중인 위성과의 연결이 가능한가를 판정하여 통화 가능 상태라고 판정되면 상기 제 1 과정을 통해 저장되어 있는 위성 데이터들중 다음 순위의 위성데이터를 액세스하여 상기 제 3 과정으로 진행하는 제 6 과정을 더 포함하는 데 있다.As an additional feature of the present invention for achieving the above object, a fifth process of deleting data for a corresponding satellite when the handoff request is not accepted at the highest satellite through the third process, and the current access after the fifth process. If it is determined that the connection with the existing satellite is available, the method further includes a sixth process of accessing satellite data of the next rank among the satellite data stored through the first process and proceeding to the third process. There is.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

우선, 본 발명에서 적용하고자 하는 기술적 사상을 간략히 살펴보면, 본 발명에서는 서비스 영역 내의 임의 지점에서의 서비스 영역 체재 시간에 비례하는 수신 신호의 크기를 가지도록 하여 단말기에서 수신신호의 세기만으로 위성의 진행 방향에 대한 기준을 얻을수 있도록 하는 것이다.First, the technical idea to be applied in the present invention briefly, in the present invention to have the size of the received signal proportional to the service area stay time at any point in the service area in the terminal by the strength of the received signal in the direction of the satellite It is to get a standard for.

이를 위해 서비스 영역 내의 단말기가 위성의 진행 방향에 대해서 가까운 쪽에 있을 때에는 큰 수신 신호를 가지고, 그 반대로 위성의 진행 방향에 대해서 멀어질수록 수신 신호의 크기가 작아지도록 위성 송신 안테나의 빔 패턴을 설계하게된다.To this end, when the terminal in the service area is close to the direction of satellite propagation, it has a large reception signal, and conversely, the beam pattern of the satellite transmission antenna is designed so that the size of the received signal is smaller as it moves away from the direction of satellite propagation. do.

그에 따라, 단말기가 호 요구시에 여러개의 위성과 통화할 수 있을 때 수신하는 신호의 세기가 가장 큰 위성을 택함으로 해서 체재 시간이 가장 긴 위성과 접속할 수 있는 것이다.Accordingly, when the terminal can talk to several satellites upon call request, it can connect with the satellite having the longest stay time by selecting the satellite having the greatest signal strength.

그러므로, 본 발명의 위성 송신 안테나는 서비스 영역 내의 임의 위치에서의 수신 신호의 세기가 위성 내에서의 체재 시간에 비례하도록 설계하기 위하여 아래의 두 가지 사항을 고려한다.Therefore, the satellite transmission antenna of the present invention considers the following two points in order to design the strength of the received signal at any position in the service area in proportion to the stay time in the satellite.

첫 번째 사항은 위성과 서비스 영역 내의 거리에 따른 경로 손실이다. 이것은 첨부한 도 3에서 나타낸 기존의 방법과 같은 목적으로 서비스 영역의 중심에서 멀리 떨어진 사용자에게도 동일한 수신 전력 세기를 유지하기 위함이다.The first is the loss of path along the distance between the satellite and the service area. This is to maintain the same received power strength even for a user far from the center of the service area for the same purpose as the conventional method shown in FIG.

두 번째로 고려하여야 하는 사항은 첫 번째 고려 사항에 의해 위성 서비스 영역내의 임의의 지점에 대해서 동일한 전력이 수신되도록 만든 후 위성 서비스 영역 내의 임의의 위치에 대한 송신 전력이 그 지점에서 위성 서비스 영역을 벗어날 때까지 걸리는 시간에 비례하도록 위성의 서비스 영역 내의 각 지점에 대하여 안테나 이득을 조절하는 것이다.The second consideration is that, by the first consideration, the same power is received at any point in the satellite coverage area, and then the transmit power for any location in the satellite coverage area leaves the satellite coverage area at that point. The antenna gain is adjusted for each point in the satellite's service area in proportion to the time it takes.

상술한 두가지 사항을 고려하여, 위성 서비스 영역 내에 대한 송신 안테나의 이득을 첨부한 도 4를 참조하여 정의하면 아래의 수학식 1과같이 정의될 수 있다.In consideration of the above two matters, the gain of a transmission antenna for a satellite service area may be defined as shown in Equation 1 below with reference to FIG. 4.

이때, 상기 수학식 1에서 사용되는 변수 중 θ는 위성에서 지상으로 수직인 직선과 특정 방향이 이루는 조사각을 의미하고, 변수 Φ는 위성의 진행 방향으로부터의 방위각을 의미한다. 따라서, (θ,Φ) 방향으로의 위성 송신 안테나 이득을 G(θ,Φ)로 정의한다. 또한, 변수 Xr은 (θ,Φ) 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리이고, 변수 L은 위성과 단말 사이의 거리이며, 변수 K는 비례 상수이다.In this case, θ of the variable used in Equation 1 means the irradiation angle formed by a straight line perpendicular to the ground from the satellite and a specific direction, the variable Φ means the azimuth angle from the traveling direction of the satellite. Therefore, the satellite transmit antenna gain in the (θ, Φ) direction is defined as G (θ, Φ). In addition, the variable X r is the distance the terminal located at the point of (θ, Φ) is within the satellite visible communication range, the variable L is the distance between the satellite and the terminal, and the variable K is a proportional constant.

통상 저궤도 위성은 일정한 속도로 움직이기 때문에, 위성 서비스 영역내에서의 체재 거리와 체재 시간은 직접 비례하므로 서비스 영역 내의 지점이 위성 내에서의 체재 시간이 긴 지점이면 상대적으로 큰 수신 전력을 갖고, 반대로 체재 시간이 짧은 지점이면 수신 전력이 작도록 하는 것이다. 이것은 위성 내에서의 체재 시간이 동일한 지점에 대해서는 동일한 수신 전력의 세기를 유지함을 의미하기도 한다.Since a low-orbit satellite usually moves at a constant speed, the stay distance and stay time in the satellite service area are directly proportional, so if the point in the service area is a point where the stay time is long in the satellite, it has a relatively large reception power. If the stay time is short, the reception power is to be small. This also means that the points of stay within the satellite maintain the same intensity of received power at the same point.

이에따라, 위성 서비스 영역 내 수신 전력 분포 중 최대 수신 전력점(21), 최소 수신 전력을 가지는 점들로 이루어진 현(arc)(22), 그리고 동일한 수신 전력을 가지는 지점들로 이루어진 현(23)에 대한 예시도가 첨부한 도 5이다.Accordingly, the maximum received power point 21 of the distribution of received power in the satellite service area 21, an arc 22 made up of points having the minimum received power, and a string 23 made up of points having the same received power. 5 is a schematic diagram attached.

첨부한 도 5에 도시되어 있는 안테나 빔 패턴은 위상 배열 안테나를 이용하여 구현될 수 있다. 본 발명의 안테나 빔 패턴은 도 4에 나타나있는 것처럼 θ 방향 뿐 아니라 Φ 방향으로도 균일하지 않은 특성을 가진다. 따라서, 위상 배열 안테나를 이용하여 구현할 때에는 θ방향과 Φ 방향에 대한 패턴을 동시에 고려해 주어야 한다.The attached antenna beam pattern shown in FIG. 5 may be implemented using a phased array antenna. As shown in FIG. 4, the antenna beam pattern of the present invention has a non-uniform characteristic not only in the θ direction but also in the Φ direction. Therefore, when implementing using a phased array antenna, the patterns for the θ direction and the Φ direction should be considered at the same time.

상술한 바와같은 요건을 만족시켜 주기 위한 안테나 구성의 예가 첨부한 도 도 6a와 도 6b에 도시되어 있는데, 도 6a는 위성 안테나의 구성예이며, 도 6b는 Φ 방향의 안테나 구성도이다.6A and 6B show an example of an antenna configuration for satisfying the above requirements. FIG. 6A is a configuration example of a satellite antenna, and FIG. 6B is an antenna configuration in the Φ direction.

첨부한 도 6a에 도시되어 있는 위성 안테나의 구성 및 동작을 간략히 살펴보면, 듀플렉서(31)에 의하여 수신 신호에서 분리된 위성의 송신 신호 전력은 전력 분배기(32)를 통하여 θ방향에 대한 n개의 안테나들로 나뉘어 들어간다. n개의 θ 방향 안테나 입력단에는 각각 θ 방향 위상 천이기(33)가 있어서, 이들의 위상을 조절하여 θ 방향에 대한 빔 패턴을 구현한다.Referring to the configuration and operation of the satellite antenna shown in FIG. 6A briefly, the transmit signal power of the satellite separated from the received signal by the duplexer 31 is n antennas in the θ direction through the power divider 32. Divide into There are θ-phase phase shifters 33 at the n θ-direction antenna input terminals, respectively, so that their phases are adjusted to implement beam patterns in the θ-direction.

이때, 각각의 θ 방향 안테나는 m개로 이루어진 Φ 방향 안테나 배열로 이루어진다. 즉, 단위 θ 방향 안테나 입력 신호는 다시 Φ 방향 전력 분배기(41)를 통하여 Φ 방향의 각 안테나로 전력이 나뉘어 들어간다. 또한 각 Φ 방향 안테나 입력단에는 Φ 방향 위상 천이기(42)가 존재하여, 이들의 위상을 조절하여 Φ 방향에 대한 빔 패턴을 구현한다. 이러한 방법으로 θ 및 Φ방향에 대하여 2 단계의 위상 배열 안테나는 통하여 본 발명의 안테나 빔 패턴을 구현할 수 있다.At this time, each θ direction antenna is composed of m Φ direction antenna array. That is, the unit θ direction antenna input signal is further divided into respective antennas in the Φ direction through the Φ direction power divider 41. In addition, the Φ direction phase shifter 42 is present at each Φ direction antenna input terminal, thereby realizing a beam pattern in the Φ direction by adjusting their phases. In this way, the antenna beam pattern of the present invention can be implemented through the phased array antenna of two stages in the θ and Φ directions.

위에서 설명한 것처럼, 본 발명에서는 서비스 영역 내에서의 체재 시간에 비례하도록 위성 송신 안테나의 빔 패턴을 설정하고, 여기에 더불어 위성과 서비스 영역 내의 각 지점들 간의 서로 다른 거리에 따른 경로 손실을 보상해 준다. 그 예로, 고도가 1000km인 위성에서 서비스 영역이 반경 2000km인 원형일 때의 정규화된 송신 전력 세기와 그에 따른 수신 전력 세기가 첨부한 도 7a와 도 7b에 나타나 있다.As described above, in the present invention, the beam pattern of the satellite transmitting antenna is set to be proportional to the staying time in the service area, and the path loss according to the different distances between the satellites and the respective points in the service area is compensated for. . For example, the normalized transmit power intensity and the corresponding receive power intensity when the service area is a circle having a radius of 2000 km in a satellite having an altitude of 1000 km are shown in FIGS. 7A and 7B.

이상으로, 본 발명에 의한 위성 안테나의 송신 신호 패턴을 살펴보았는데, 이러한 송신 신호 패턴을 이용할 경우, 통화중인 단말기가 핸드오프를 요구할 때의 신호 흐름도가 첨부한 도 8에 나타나 있다.As described above, the transmission signal pattern of the satellite antenna according to the present invention has been described. In the case of using the transmission signal pattern, a signal flow diagram when a terminal in a call request handoff is shown in FIG. 8.

스텝 S101에서 통화중인 단말기는 항상 주변의 다른 모든 위성으로부터의 파일롯 신호를 검사하고 통화를 할 수 있는 위성들에 대하여 세기가 큰 순서로 기억 장치에 저장한다.In step S101, the busy terminal always checks the pilot signals from all the other satellites in the vicinity, and stores them in the storage device in the order of increasing strength with respect to the satellites capable of making a call.

상기 스텝 S101의 과정을 통해 복수개의 위성들의 우선순위를 저장하는 가운데, 현재 통화중인 위성으로부터의 신호 세기가 주어진 문턱값 이하로 감소하게 되면 즉, 핸드오프 요구사항이 발생되었는가를 스텝 S102에서 판단하여 핸드오프 요구가 있다고 판단되면 스텝 S103으로 진행하여 상기 스텝 S101의 과정을 통해 기억 장치의 선두 위치에 있는 위성에게 핸드오프를 요구한다.While storing the priorities of the plurality of satellites through the process of step S101, if the signal strength from the satellite currently in communication decreases below a given threshold, that is, it is determined in step S102 whether a handoff requirement has occurred. If it is determined that there is a handoff request, the flow advances to step S103 to request a handoff to the satellite located at the head position of the storage device through the process of step S101.

상기 스텝 S103에서 요구되어진 핸드오프가 받아들여졌는가를 스텝 S104에서 판단하여 핸드오프 요구가 받아들여졌다고 판단되면 스텝 S105로 진행하여 해당 위성으로 핸드오프를 수행하고 상기 스텝 S101의 과정을 재수행한다.If it is determined in step S104 whether the handoff requested in step S103 has been accepted, and the handoff request is determined to be accepted, the process proceeds to step S105 to perform a handoff to the satellite and to perform the process of step S101 again.

만약, 상기 스텝 S103에서 핸드오프를 요청한 위성이 핸드오프 요구를 수용하지 못할 경우에는 스텝 S106으로 진행하여 해당 위성에 대한 데이터를 기억 장치에서 삭제시킨다. 그리고, 현재 접속중인 위성과의 연결이 가능한가를 스텝 S107에서 판정하는데, 상기 스텝 S107에서 통화 불가능 상태라고 판정되면 스텝 S108로 진행하여 호를 종료시키게된다.If the satellite requesting the handoff in step S103 does not accept the handoff request, the process proceeds to step S106 to delete data for the satellite from the storage device. Then, it is determined in step S107 whether it is possible to connect to the currently connected satellite. If it is determined in step S107 that the call is unavailable, the flow proceeds to step S108 to terminate the call.

반면에, 상기 스텝 S107에서 통화 가능 상태라고 판정되면 스텝 S109로 진행하여 기억 장치에 저장된 내용이 존재하는 가를 판단하여 존재하는 데이터가 있는 경우 나머지 위성들 가운데 선두 위치에 있는 위성에게 핸드오프를 요구한다.On the other hand, if it is determined in step S107 that the call is possible, the flow proceeds to step S109 to determine whether there is content stored in the storage device, and if there is data present, handoff is requested to the satellite located at the head of the remaining satellites. .

이러한 절차는 핸드오프 요구가 받아들여져서 핸드오프가 수행되고 통화중인 상태로 돌아가는 경우에는 호가 종료될 때까지 위의 절차를 반복한다. 그러나, 현재 접속된 위성과의 연결이 통화 불가능한 상태여서 호가 단절되어 종료되거나, 기억 장치 내에 존재하는 위성이 모두 핸드오프 요구를 받아들이지 않을 경우에 종료된다.This procedure repeats the above procedure until the call ends if the handoff request is accepted and the handoff is performed and returns to the busy state. However, the call is terminated because the connection with the currently connected satellite is incapable of communication or terminates when all satellites present in the storage device do not accept the handoff request.

따라서, 본 발명의 위성 송신 안테나를 이용할 경우 각 위성으로부터의 파일롯 신호만을 이용하여 핸드오프를 수행하며, 이때 선택된 위성은 채널 접속이 가능한 위성중 가장 체재 시간을 길게 유지할 수 있는 위성이다.Accordingly, when the satellite transmit antenna of the present invention is used, handoff is performed using only pilot signals from each satellite. In this case, the selected satellite is a satellite capable of keeping a longest stay time among satellites capable of channel access.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저궤도 위성 통신 시스템에서의 위성 송신 안테나 빔 패턴 및 그 호 접속 방법을 제공하면, 단말기가 핸드오프를 요구할 경우에도 단말기가 통화할 수 있는 여러 개의 위성들 가운데에서 가장 수신 전력의 세기가 큰 위성을 선택함으로써 서비스 영역 체재 시간이 최대가 되는 위성과 접속하게 된다.As described above, when the satellite transmit antenna beam pattern and the call connection method are provided in the low-orbit satellite communication system according to the present invention, even when the terminal requires a handoff, the terminal receives the most among the satellites that the terminal can call. By selecting a satellite with a high power level, it is connected to a satellite whose maximum service area stay time is maximum.

또한, 본 발명에서는 위성 송신 안테나는 서비스 영역 내의 각 지역에서의 수신 전력이 서비스 영역 체재 시간에 비례하도록 빔 패턴을 설계한다. 그리고, 각 단말은 호 요구시 또는 핸드오프 요구시에 통신이 가능한 여러 개의 위성 가운데서 가장 수신 전력의 세기가 큰 위성을 선택한다. 그 결과로, 각 단말은 최대의 서비스 영역 체재 시간을 가질 수 있으므로 핸드오프를 요구할 확률을 최소로 유지할 수 있다. 또한 호 진행중 핸드오프 실패에 의한 호 절단 확률을 줄일 수 있다.In addition, in the present invention, the satellite transmit antenna designs the beam pattern such that the received power in each region in the service area is proportional to the service area stay time. Each terminal selects a satellite having the largest received power strength among a plurality of satellites that can communicate at the time of a call request or a handoff request. As a result, each terminal can have a maximum service area stay time, so that the probability of requesting handoff can be kept to a minimum. In addition, it is possible to reduce the probability of call disconnection due to a handoff failure during a call.

본 발명의 위성 선택 방법은 단말기의 입자에서는 단지 수신되는 신호의 세기만을 비교하도록 했기 때문에, 최대의 체재 시간을 가진 위성을 선택함에 있어 단말기의 부하를 최소화시킬 수 있다.Since the satellite selection method of the present invention allows the particles of the terminal to compare only the strength of the received signal, the load of the terminal can be minimized in selecting a satellite having the maximum stay time.

Claims (6)

저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴에 있어서,In the low-orbit satellite system, in the transmission antenna beam pattern of each satellite, 각 위성의 서비스 영역중 진행방향에 대한 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 높이고,To increase the electric field strength of the transmitted signal transmitted to the periphery of the service area in the service direction of each satellite, 상기 서비스 영역중 진행방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 낮추되,To reduce the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area of the service area facing the direction of travel, 위성 서비스 영역 내에 대한 송신 안테나의 이득을 아래의 수학식에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 저궤도 위성 통신 시스템에서의 위성 송신 안테나 빔 패턴:A satellite transmit antenna beam pattern in a low orbit satellite communication system, wherein the gain of the transmit antenna for the satellite service area is set by the following equation: 단, θ는 위성에서 지상으로 수직인 직선과 특정 방향이 이루는 조사각이고,However, θ is the irradiation angle between a straight line perpendicular to the ground and the specific direction from the satellite, Φ는 위성의 진행 방향으로부터의 방위각이며,Φ is the azimuth from the satellite's direction of travel, G(θ,Φ)는 (θ,Φ) 방향으로의 위성 송신 안테나 이득이고,G (θ, Φ) is the satellite transmit antenna gain in the (θ, Φ) direction, Xr은 (θ,Φ) 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리이며,X r is the distance that the terminal located at (θ, Φ) stays within the range of satellite visible communications, L은 위성과 단말 사이의 거리이고,L is the distance between the satellite and the terminal, K는 비례 상수이다.K is a proportional constant. 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴을 서비스 영역중 진행 방향에 대응하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 높이고, 진행방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신 신호의 전계강도를 낮추되, 서비스 영역의 송신 안테나의 이득을 위성에서 지상으로 수직인 직선에 대한 특정 방향이 이루는 조사각요소와 위성의 진행 방향으로부터의 방위각요소와 위성과 단말 사이의 거리요소 및 임의의 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리를 감안한 안테나 빔 패턴을 정의하기 위한 위성 안테나에 있어서:In the low-orbit satellite system, the transmission antenna beam pattern of each satellite increases the field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area corresponding to the travel direction of the service area, and increases the field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area opposite to the travel direction. The field strength is lowered, but the gain of the transmit antenna in the service area is obtained from a survey angle element in a specific direction with respect to a straight line perpendicular to the ground, the azimuth element from the direction of the satellite, the distance element between the satellite and the terminal, and any A satellite antenna for defining an antenna beam pattern in which a terminal located at a point considers a stay distance within a satellite visible communication range: 듀플렉서에 의하여 수신 신호에서 분리된 위성의 송신 신호 전력을 분배하는 전력 분배기와;A power divider for distributing transmit signal power of the satellite separated from the received signal by the duplexer; 상기 전력 분배기에서 분배되어진 송신 신호 전력을 입력받아 상기 조사각요소의 위상 천이를 수행하는 복수개의 조사각 방향 위상 천이기; 및A plurality of irradiation angle direction phase shifters which receive the transmission signal power distributed by the power divider and perform phase shift of the irradiation angle elements; And 상기 조사각 방향 위상 천이기들 각각에 일대일 매칭되어 있는 복수개의 조사각요소 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 안테나.And a plurality of irradiation angle element antennas one-to-one matched to each of the irradiation angle direction phase shifters. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 조사각요소 안테나 각각은 복수개의 방위각요소 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 안테나.Each of the survey angle element antennas comprises a plurality of azimuth element antennas. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,The method of claim 2 or 3, 상기 조사각요소 안테나에 입력되는 신호를 입력받아 전력을 분배하는 방위각 전력 분배기와;An azimuth power divider configured to distribute power by receiving a signal input to the irradiation angle element antenna; 상기 방위각 전력 분배기에서 분배되는 전력을 입력받아 방위각 방향으로의 위상 천이를 수행하는 다수개의 방위각 위상 천이기; 및A plurality of azimuth phase shifters which receive power distributed by the azimuth power divider and perform phase shift in the azimuth direction; And 상기 다수개의 방위각 위상 천이기 각각에 일대일로 매칭되어 있는 다수개의 방위각 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 안테나.And a plurality of azimuth antennas that are matched one-to-one to each of the plurality of azimuth phase shifters. 저궤도 위성 시스템에서 각 위성의 송신 안테나 빔 패턴을 서비스 영역중 진행 방향에 대응하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 높이고, 진행방향에 대향하는 서비스 영역의 주변부에 송출되는 송신신호의 전계강도를 낮추되, 서비스 영역의 송신 안테나의 이득을 위성에서 지상으로 수직인 직선에 대한 특정 방향이 이루는 조사각요소와 위성의 진행 방향으로부터의 방위각요소와 위성과 단말 사이의 거리요소 및 임의의 지점에 위치한 단말기가 위성 가시 통신 범위내에서의 체재 거리를 감안한 안테나 빔 패턴에 따른 송신 신호 송출시 단말기에서의 호 접속 방법에 있어서,In the low-orbit satellite system, the transmission antenna beam pattern of each satellite increases the electric field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area corresponding to the travel direction of the service area, and increases the field strength of the transmission signal transmitted to the periphery of the service area opposite to the travel direction. The field strength is lowered, but the gain of the transmit antenna in the service area is obtained from a survey angle element in a specific direction with respect to a straight line perpendicular to the ground, the azimuth element from the direction of the satellite, the distance element between the satellite and the terminal, and any In a call connection method in a terminal when a terminal located at a point transmits a transmission signal according to an antenna beam pattern in consideration of a stay distance within a satellite visible communication range, 접속가능한 모든 위성으로부터의 파일롯 신호를 검사하여 파일롯 신호의 큰 순서대로 저장하는 제 1 과정과;A first step of examining pilot signals from all accessible satellites and storing the pilot signals in large order; 상기 제 1 과정을 수행하는 가운데 현재 통화중인 위성으로부터의 신호 세기가 주어진 문턱값 이하로 감소하는 가를 판단하는 제 2 과정과;A second step of determining whether a signal strength from a satellite in current communication decreases below a given threshold while performing the first step; 상기 제 2 과정을 통해 문턱값 이하로 감소하였다고 판단되면 상기 제 1 과정을 통해 최상위에 존재하는 임의의 위성에게 핸드오프를 요구하는 제 3 과정; 및A third step of requesting a handoff to any satellite existing at the highest level through the first step if it is determined that the number is reduced to a threshold value or less through the second step; And 상기 제 3 과정을 통해 최상위 위성에서 핸드오프 요구가 받아들여지는 경우 해당 위성으로 핸드오프를 수행하는 제 4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 호 접속 방법.And a fourth process of performing a handoff to the satellite when the handoff request is received from the highest satellite through the third process. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 3 과정을 통해 최상위 위성에서 핸드오프 요구가 받아들여지지 않은 경우 해당 위성에 대한 데이터를 삭제하는 제 5 과정과;A fifth process of deleting data for the satellite when the handoff request is not accepted at the highest satellite through the third process; 상기 제 5 과정이후 현재 접속중인 위성과의 연결이 가능한가를 판정하여 통화 가능 상태라고 판정되면 상기 제 1 과정을 통해 저장되어 있는 위성 데이터들중 다음 순위의 위성데이터를 액세스하여 상기 제 3 과정으로 진행하는 제 6 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 호 접속 방법.After the fifth process, if it is determined that the connection with the currently connected satellite is possible, if it is determined that the call is available, the satellite data of the next rank among the satellite data stored through the first process is accessed to proceed to the third process. And a sixth step of the call connection method.
KR1019980009983A 1998-03-23 1998-03-23 Satellite transmitting antenna beam pattern in low orbit satellite communication system and call connection method KR100262663B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980009983A KR100262663B1 (en) 1998-03-23 1998-03-23 Satellite transmitting antenna beam pattern in low orbit satellite communication system and call connection method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019980009983A KR100262663B1 (en) 1998-03-23 1998-03-23 Satellite transmitting antenna beam pattern in low orbit satellite communication system and call connection method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990075658A true KR19990075658A (en) 1999-10-15
KR100262663B1 KR100262663B1 (en) 2000-08-01

Family

ID=19535237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019980009983A KR100262663B1 (en) 1998-03-23 1998-03-23 Satellite transmitting antenna beam pattern in low orbit satellite communication system and call connection method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100262663B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100447307B1 (en) * 2001-03-26 2004-09-07 가부시키가이샤 엔티티 도코모 Handover control method and apparatus, and mobile communication system
KR100721556B1 (en) * 2005-10-28 2007-05-23 한국전자통신연구원 Method for processing dump data packet of low earth orbit satellite

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100447307B1 (en) * 2001-03-26 2004-09-07 가부시키가이샤 엔티티 도코모 Handover control method and apparatus, and mobile communication system
KR100721556B1 (en) * 2005-10-28 2007-05-23 한국전자통신연구원 Method for processing dump data packet of low earth orbit satellite
US7778496B2 (en) 2005-10-28 2010-08-17 Electronics And Telecommunications Research Institute Method for processing dump data packets in low earth orbital satellite

Also Published As

Publication number Publication date
KR100262663B1 (en) 2000-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5432780A (en) High capacity sectorized cellular communication system
US5564121A (en) Microcell layout having directional and omnidirectional antennas defining a rectilinear layout in a building
US5559865A (en) Airborne radiotelephone communications system
EP0700173B1 (en) Method of route diversity in mobile radio communication systems
US4144496A (en) Mobile communication system and method employing frequency reuse within a geographical service area
JP3547754B2 (en) Aeronautical radiotelephone communication system
US6006113A (en) Radio signal scanning and targeting system for use in land mobile radio base sites
US6728540B1 (en) Assisted handover in a wireless communication system
EP0359535B1 (en) High capacity sectorized cellular communication system
JPH11261474A (en) Distribution antenna system
KR102415222B1 (en) Satellite signal transmitting/receiving system and method using low earth orbit satellite
CN111224701B (en) Beam forming device, method, device and equipment for controlling beam forming
WO2004025900A2 (en) Mobile communication system using directional antennas
US6941107B2 (en) Stratospheric platform based surface vehicle tracking and mobile data network
KR100262663B1 (en) Satellite transmitting antenna beam pattern in low orbit satellite communication system and call connection method
US6127988A (en) Fixed wireless base station antenna arrangement
CN112787110B (en) Multimode integrated satellite antenna with dynamically adjustable gain
EP3678398A1 (en) Access point device and communication method
US7136675B2 (en) Method of distributing communications within a cell of a radio-communication network, and a corresponding device and base station
US6829479B1 (en) Fixed wireless back haul for mobile communications using stratospheric platforms
KR20030035867A (en) Device for Switching Sector in Mobile Communication System and Method thereof
Yamasaki et al. A beam controlled array antenna for road to vehicle communications
JPH02200024A (en) Channel switching control method for moving wireless communication system
EP0885539B1 (en) Device and method for dynamic optimization of the transmission capacity in a cellular radio communications system
CN116669046A (en) Multi-layer network communication system, method, operation control device and communication equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20061207

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee