KR20010023716A - 저궤도 지상 위성과 위성 직접 방송 시스템을 이용한,휴대용 글로벌 인터넷 접속 시스템 - Google Patents

저궤도 지상 위성과 위성 직접 방송 시스템을 이용한,휴대용 글로벌 인터넷 접속 시스템 Download PDF

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KR20010023716A
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마틴 에이. 로쓰브래트
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라라미에 제임스 알
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Abstract

저가의 사용자 단말기(22)로 휴대용 글로벌 인터넷 접속 시스템(25)은 하나의 인터넷 서비스 제공 장치 게이트웨이(23)와, 직접 라디오 방송 지구 정지 위성(22)을 통해 게이트웨이(23)에서 사용자 단말기(22)로 멀티미디어 정보를 제공하는 하나의 방송국(39)을 포함하여 이루어진다. 사용자 단말기(22) 각각은 하나의 직접 라디오 방송 수신기(21)와, 하나의 저궤도(LEO) 위성(24)과의 통신을 위한 하나의 송수신기를 포함하여 이루어진다.

Description

저궤도 지상 위성과 위성 직접 방송 시스템을 이용한, 휴대용 글로벌 인터넷 접속 시스템{SYSTEM FOR PROVIDING GLOBAL PORTABLE INTERNET ACCESS USING LOW EARTH ORBIT SATELLITE AND SATELLITE DIRECT RADIO BROADCAST SYSTEM}
개인 컴퓨터 장비, 전기통신(telecommunications) 장비 및 인터넷의 사용이 전세계적으로 널리 확산되면서, 세계 경제는 19세기 산업혁명에 비견되는 중요한 정보 혁명을 경험하고 있다. 그러나 아직 많은 사람들이 만족스럽지 못한 전기 통신 선택권 및 서비스 등을 사용하고 있으며, 이는 오늘날의 정보 혁명에 참여하는데 제약이 되고 있다. 이런 불편을 겪고 이들은 주로, 오늘날까지도 음질이 나쁜 단파 라디오 방송 또는 가청구역의 한계를 갖고 있는 진폭변조(AM)대역 및 주파수변조(FM) 대역 지상 라디오 방송 시스템의 통신 서비스를 받고 있는 아프리카, 중남미 및 아시아에 거주하는 사람들이다.
따라서, 이미지를 포함한 오디오 및 데이터 신호를, 본질적으로 전세계 모든 곳에 분포해 있는 저가의 수신기들에게 송신하는 위성기반 직접 라디오 방송 시스템이 제안되어 왔다. 위성기반 직접 라디오 방송 시스템은 기존의 위성 시스템과 달리 휴대가 가능한 것 등 많은 장점을 가지고 있다. 기존의 많은 위성 시스템들은 시스템 접속을 위한 커다란 위성 안테나를 필요로 하기 때문에 휴대가 불가능하다.
저궤도 지구(LEO) 위성 시스템이 현재, 이동 및 휴대가 가능한 사용자 단말기에 대한 서비스에 사용되고 있다. 또한, 다수의 지구 정지 위성 시스템도 휴대 또는 이동 통신 서비스를 제공할 수 있다. 그러나 기존의 LEO와 지구 정지 위성 시스템은 인터넷이나 WWW(World Wide Web)의 정보를 다수의 사용자들에게 송신시키는데 필요한 높은 데이터 전송률(high outbound data rates)을 제공할 수 있는 적정 채널 용량을 갖고 있지 못하다.
따라서 고정 사이트(fixed site) 사용자들에게 전세계 인터넷/WWW 접속에 적합한 용량을 제공하는데 위성을 이용하는 시스템들이 제안되었다. 예를 들어, 지구 정지 위성들과 다수의 스팟 빔(spot beam)을 사용하는 시스템(예를 들어, Hughes Spaceway and Loral Cyberstar)과, 지구 주위의 지오데식 돔형 구조로 된(in a geodesic dome-like arrangement) 또는 다수의 궤도 내에 위치한 수백 개의 위성들로 구성되는 시스템(예를 들어, Teledesic)들이 제안되어 왔다. 그러나, 이런 시스템들은 전세계 영역을 커버하는 휴대용 단말기용 인터넷/WWW 접속 용량을 제공하지는 못한다.
위성기반 직접 라디오 방송 시스템은, 수신기가 일방향 방식이기 때문에 사용자가 음성 또는 기타 다른 정보를 전송시킬 수 없다는 한계를 갖고 있다. 즉, 위성기반 직접 라디오 정보 시스템을 통해서는 수신기의 사용자가 양방향으로 통신할 수 없으며 따라서 인터넷에 접속할 수도 없다. 따라서, 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷/WWW 접속 용량에 필요한 양방향 통신뿐 아니라, 넓은 서비스 구역(geographic coverage), 좋은 음질, 높은 데이터 전송률, 저렴한 비용 등의 위성기반 직접 라디오 방송 시스템의 장점을 제공할 수 있는 저가의 사용자 단말기가 필요하다.
본 발명은, 다른 통신 시스템과 연결된 하나의 위성 직접 라디오 방송 시스템을 이용하여, 원거리에 떨어져 있는 휴대용 사용자 단말기들(remote user terminals)에게 휴대용 글로벌 인터넷 접속을 제공하는 하나의 시스템과 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다양한 목적, 장점 및 새로운 특성들은 첨부된 도면과 아래 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.
도 1은, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한, 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷 접속이 하나의 위성 직접 방송 시스템을 통해 사용자에게 제공되는 방법을 나타낸 개략도 ;
도 2는, 도 1에 도시된 유형의 위성 직접 라디오 방송 시스템의 상향링크(uplink) 주파수 분할 다중 접속 채널로부터 하향링크(downlink) 시분할 다중화 채널로의 정보 재배정(reallocation)를 나타낸 도면 ;
도 3은, 도 1에 도시된 유형의 위성 직접 라디오 방송 시스템에서 수행될 온- 보드 위성 신호 처리 방법을 나타낸 도면 ;
도 4는, 인터넷으로부터의 데이터 및 이미지가 방송국에서 오디오와 결합되어 도 1-3의 디지털 방송 위성으로 상향링크되는 방법을 나타낸 블록도 ;
도 5는, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한, 디지털 방송 수신기와 LEO 위성 송수신기를 갖춘 하나의 사용자 단말기의 구성을 나타내는 블록도 ;
도 6-8은, 인터넷으로부터의 이미지와 데이터가 도 1-3의 디지털 방송 위성으로부터 하향링크 될 수 있는 각기 다른 3 가지 방법을 나타내는 도면 ; 그리고
도 9a와 9b는, 인터넷 이미지 또는 데이터 송신 작업이 필요할 때, 도 5의 사용자 단말기에 위해 수행되는 일련의 작업을 요약한 흐름도이다.
첨부도면에 있어서, 동일한 도면 번호는 동일한 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
바람직한 실시 예의 상세 설명
본 발명에 의해, 원거리에 떨어져 위치한 사용자들에게 좋은 품질의 음향, 데이터 및 이미지를 수신하고, 정보를 송신시키기 위한, 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷 서비스 시스템(10)은 위성 직접 라디오 방송 시스템을 이용하여 구성하는 것이 바람직하다. 직접 라디오 방송 시스템은 세 개의 지구 정지 위성(이 중 하나가 도 1의 20으로 표시되어 있다), 저가의 라디오 수신기 또는 사용자 단말기 및 관련(associated) 지상 네트워크들로 구성되는 것이 바람직하다. 예시 목적으로, 하나의 컴퓨터(29)에 연결된 하나의 휴대용 라디오 수신기(21)를 포함하여 구성되는 하나의 단일형(single) 사용자 단말기(22)가 도시되어 있다. 본 발명에 의해 예를 들어, 사용자 단말기(22)들을 통해 전송된 신호를 수신하고 그 신호들을 하나의 시스템 게이트웨이(23)로 전송하기 위해 하나 또는 그 이상의 저궤도 지구(LEO) 위성(24)이 사용되는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 사용자들은 일반적으로 도면 부호 25로 표시되어 있는 인터넷/WWW으로의 접속을 위해 하나의 시스템 게이트웨이(23)와 통신할 수 있다. 그 시스템 게이트웨이(23)는 둘 또는 그 이상의 인터넷 서비스 제공 장치(일반적으로 도면 부호 31로 표시)가 공통된 동작을 수행하는 외에 하나의 인터넷 서비스 제공 장치로서도 동작할 수 있다. 아래에서 상세히 설명되겠지만, 시스템 게이트웨이(23)는 위성(20)을 통한 사용자 단말기(22)로의 송신을 위해, 웹 페이지, 사운드 바이트 및 다른 데이터 등의 멀티미디어 데이터를 인터넷으로부터 직접 라디오 방송 시스템 내의 방송국(26)에 제공한다, 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷 서비스 시스템(10)은, 위성 직접 라디오 방송 시스템을 이용하여 상대적으로 많은 양의 정보를 하나의 인터넷 서비스 제공 장치로부터 예를 들어, 하나의 사용자 단말기(22)로 효율적이면서도 적은 비용으로 다운로드 시킬 수 있고, LEO 위성 링크를 통해 하나의 사용자 단말기로부터 인터넷 서비스 제공 장치에게로 백홀 데이터(예를 들어, 메뉴 선택)와 같이 상대적으로 작은 양의 데이터를 전송할 수 있다는 이점이 있다.
직접 라디오 방송 시스템(10)의 바람직한 위성(20)은 다음의 지구정지궤도를 따라 아프리카-아라비아 지역, 아시아 지역, 카리브해 지역, 라틴 아메리카 지역을 커버한다.
● 동경 21˚궤도 위치: 아프리카 및 중동 지역에 서비스 제공
● 서경 95˚궤도 위치 : 중남미 지역에 서비스 제공
● 서경 105˚궤도 위치 : 동남 아시아 및 태평양 연안 지역에 서비스 제공
북미, 유럽 등의 다른 지역은 위성을 추가하여 커버 할 수 있다.
직접 라디오 방송 시스템은 1467∼1492 MHz의 주파수 대역을 사용하는 것이 바람직한데, 이 주파수 대역은 ITU의 33호, 528호 결의에 따른, WARC 92에서의 방송 위성 서비스(BSS) 직접 오디오 방송(DAB)을 위해 할당되었다. 방송국(26)들은 7050∼7075 MHz의 X 밴드 내의 피더(feeder) 상향링크를 사용한다.
직접 라디오 방송 시스템은 디지털 오디오 코드화 기술(digital audio coding techniques)을 사용한다. 각각의 위성(20)은 각각의 서비스 구역에 대해, 호출(paging), 비디오, 텍스트 송신 등의 부가 데이터와 함께 AM 모노, FM 모노, FM 스테레오 및 CD 스테레오와 동등한 음질의 직접 라디오 오디오 신호를 전송한다. 이 시스템은 또한 사업용 대용량 데이터 베이스의 PC 들에 대한 다운로드, 여행관련 텍스트 자료 및 지도, 광고 및 오락용 오디오 프로그램의 효과 증진을 위한 색채 이미지 등의, 멀티미디어 서비스도 전송할 수 있다.
방송국(26)에서 시스템 게이트웨이(23)와 같은 하나의 방송 서비스 제공 장치에 의해 어셈블된(assemble) 디지털 정보는, PRIs(prime rate increments)로 포맷되는 것이 바람직하며, 이 때 서비스 제공업자가 구매한 PRIs의 수는 n으로 표시한다(예를 들면, n x 16kbps). 그리고 나서 디지털 정보는 하나의 서비스 제어 헤더(SCH)를 갖는 하나의 방송 채널 프레임으로 포맷된다. SCH는, 다른 기능 중에서도, 다양한 멀티미디어 서비스의 수신 모드를 제어하기 위해 그 방송 채널을 수신하도록 맞춰진(tuned) 사용자 단말기(22) 각각에 데이터를 보내고, 데이터와 이미지를 화면 출력하고, 중요한 암호 해독 정보를 전송하고, 특정 사용자 단말기를 지정하는 데 유용하다. 프로그램 채널 당 PRIs의 수는 1∼8 개가 가능하며, 이렇게 함으로써 16 kbps 증분 내 16∼128 kbps의 프로그램 비트 레이트를 갖게 된다. 각각의 프레임은 SCH용 n x 224 비트가 할당되어 비트 레이트가 대략 n x 16,519 kbps가 되게 하는 것이 바람직하다. 각각의 프레임은 슈도랜덤 비트 스트림(pseudo random bit stream)을 SCH에 더하여 스크램블되는(scrambled) 것이 바람직하다. 그렇게 함으로써, 키(key)에 의한 스크램블 패턴(scrambling pattern)의 정보 제어가 암호화(encryption)를 가능케 한다.
각 방송 서비스 제공 장치가 그 방송국의 특정 적용예(application)에 따라 16kbps PRIs의 수를 선택한다. 앞에서 설명했듯이, 전형적인 방송 채널 증분은 16, 32, 64, 80, 96, 112 및 128 kbps가 바람직하다. 도 1에 의해 설명한 위성 직접 라디오 방송 시스템은, 다양한 비트 레이트의 방송 채널들이 상대적으로 쉽게 구성되고 사용자 단말기(22)로 전송될 수 있는 다수의 방송사 또는 서비스 제공 장치들을 위한 용량 증분(incrementation)의 공통기반(a common base)을 제공한다는 이점이 있다. 따라서 방송국(26)의 규모와 비용은 방송사의 필요 용량 및 재정 여건에 적합하도록 설계될 수 있다. 또한, 방송사는 다수의 서비스 제공 장치로 하여금 저렴하면서도 효율적으로 방송국 자원을 공유할 수 있도록 할 수 있다. 재정 여건이 좋지 않은 방송사는 예를 들어, 단파 라디오보다 음질이 좋은 음성 및 음악 등을 전송하는데 충분한 16 kbps 서비스를 방송하는데 있어 상대적으로 적은 전력을 필요로 하는 소형 VSAT 단말기를 설치할 수 있다. 반면에, 재정 여건이 좋은 대규모 방송사의 경우에는 더 큰 안테나와 더 많은 전력을 사용하여 64 kbps 로 FM 스테레오 음질 프로그램 및 다른 데이터를 방송할 수 있다. 용량을 더 증가시킬 경우, 그 방송사는 96 kbps로 CD에 가까운 품질의 스테레오 음향 프로그램과 많은 양의 데이터 그리고 128 kbps로 완전 CD 스테레오 음질 오디오 프로그램과 더 많은 양의 데이터를 방송할 수 있다.
시스템 게이트웨이(23)는 웹 페이지 등의 멀티미디어 정보를 하루 중 원하는 시간에 사용자 단말기(22)로 전송시키기 위해 방송국(26)으로부터 원하는 수량의 PRIs를 구매하는 것이 바람직하다. 시스템 게이트웨이(23)는 방송국(26)을 통해 하루 24시간 사용자 단말기(22)로 정보를 전송할 수 있는 것이 바람직하다. 본 발명의 시스템은, 사용자가 유사한 시간대에 유사한 데이터의 다운로딩을 자주 요청한다는 사실을 이용할 수 있다. 본 발명의 한 실시 예에 의하면, 시스템 게이트웨이(23)는 많은 사용자들이 다운로드 요청하는 데이터를 미리 설정된 시간 내에 다운로드 버퍼(buffer)에 저장하도록 작동될 수 있다. 시스템 게이트웨이(23)는 정보를 요청한 사용자 단말기(22)의 인식정보(identities)를 방송국(26)에 제공할 수 있다. 방송국도, 요청된 데이터의 전송을 위해, 다운로드 버퍼에 저장된 데이터에 상응하는 SCH에 단말기 각각을 독특하게 식별하게 해주는 다수의 식별 코드를 제공할 수 있다.
방송업자의 프로그램 채널을 보호하기 위하여, 순방향 에러 정정(FEC) 방법이 사용된다. 그것은 하나의 인터리버(interleaver)와 접합된 하나의 리드 솔로몬(Reed Solomon)(255, 223) 코더와 하나의 레이트 1/2 비텔비(Vitervi) 상수길이(constant length) 7 코더로 구성된다. 이 에러 정정 코딩 방법은, 하나의 동기(sync) 헤더를 추가함으로써, 프라임 레이트 채널을 19 kbps로 상승시킨다.
FEC-코드화된 방송 채널 프레임은 이어서, 방송국(26)의 채널 분배기(channel distributor)를 사용하여, 8160의 2-비트 심볼의 세트로 된 16,320 비트들을 각각 전송하는 n 개의 병렬 프라임 레이트 채널들(PRCs)로 역다중화된다(demultiplexed). 그 심볼들은, 아래에 설명하듯이, 방송 프로그램의 PRCs 에 걸쳐서 연속적으로(in a round-robin fashion) 배정되는 것이 바람직하며, 그렇게 함으로써 PRCs는 시간과 주파수를 기준으로 분산되게 된다. 이는 결과적으로 송신시의 간섭으로 인한 사용자 단말기(22)에서의 오류를 감소시킨다. 48 개의 심볼을 갖는 하나의 PRC 동기화 프리앰블(preamble)이, 하향링크 위성 송신(신호)으로부터의 심볼 복원(recovery)을 위한 사용자 단말기(22) 클럭(clock)을 동기화 시키기 위해 8160 심볼의 각 그룹 앞(front)에 연이어 놓여진다. 위성(20)에 의한 온-보드 처리가 진행되는 동안, 신호들을 스위칭하고 하향링크 TDM 스트림들을 어셈블하기 위해 사용된 온-보드 클럭과 상향링크 신호의 심볼 레이트들의 타이밍 차이를 흡수하기 위해 PRC 프리앰블이 사용된다. 그 후, 각각 PRC와 해당 PRC 프리앰블을 가지는, n 개의 PRC 프레임이 차동적으로 엔코드되고, 서비스 제공 장치용 방송 채널로 할당된 IF 캐리어 주파수로 QPSK 변조되어, 위성(20)으로의 송신을 위해 X 밴드로 상향 변환된다(up-converted). 이렇게 함으로써, 하나의 방송국(26)에서 채택된 통신 방법은, 다수의 n 싱글 채널 퍼 캐리어, 주파수 분할 다중 접속(SCPC/FDMA) 캐리어를 상향링크 신호(21)로 통합시킨다. 이러한 SCPC/FDMA 반송파들은 서로 38,000 헤르쯔(Hz) 간격으로 떨어져 있는 것이 바람직한 중심 주파수의 하나의 그리드(grid) 내에 간격을 두고 위치하고(spaced), 48 개의 인접 중심 주파수들 또는 캐리어 채널들의 그룹으로 편성된다.
각 위성(20)은 약 6˚의 빔 폭(beam width)을 갖는, 3 개의 하향 링크 스팟 빔(spot beam)들을 구비하는 것이 바람직하다. 각 빔은, 빔 센터로부터 4 dB 낮은 출력 분포권 (power distribution contour) 내의 1,400 만 평방 킬로미터와 빔 센터로부터 8 dB 낮은 출력 분포권 내의 2800 만 평방 킬로미터를 커버한다. 빔 센터 마진(margin)은 -13 dB/K의 수신기 이득 대 온도 비에 의해 14dB 이 된다.
각 위성(20)은 두 가지 유형의 페이로드를 갖고 있다. 하나는 상향 링크 신호 (28)를 재생시키고(regenerate) 3 개의 TDM 하향 링크 캐리어들을 어셈블하는 "프로세싱 페이로드(processing payload)"이고, 다른 하나는 3 개의 TDM 하향링크 캐리어(30) 상의 상향링크 신호를 반복하는 "트랜스페어런트 페이로드(transparent payload)"이다. 두 개의 페이로드로부터의 TDM 신호(30)들은 처리된 신호 및 트랜스페어런트 신호들과 함께 3 개의 빔으로 각각 송신되는데, 각 빔 안에는 반대원편광(opposite circular polarization)(LHCP와 RHCP)을 갖는다. 각각의 TDM 하향링크 신호는 배정된 타임 슬롯 내에 96 프라임 레이트 채널을 전송한다. 사용자 단말기(22)에는, 캐리어 주파수를 제외한 모든 TDM 하향링크 신호가 동일한 것으로 보여진다. 한 개 위성의 총 용량은 2 x 3 x 96 = 576 프라임 레이트 채널이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한, 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷 접속 서비스 시스템(10)의 전반적인 동작을 나타낸다. 위성 프로세싱 페이로드의 경우, 상향링크 신호(28)가, 10˚이상의 앙각을 가지는 위성(20)의 지상 가시 범위 내에 위치하는 방송국(26)들로부터의 개별 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 채널들을 통해, 방송국들로부터 발생된다. 각각의 방송국들은 FDMA 캐리어들에 한 개 또는 그 이상의 16 kbps 프라임 레이트 채널을 보냄으로써 자체 설비로부터 위성(20) 중 하나로 직접 상향링크 시킬 수 있는 능력을 갖고 있다. 그 외에, 위성(20)으로 직접 접속할 수 있는 용량을 갖고 있지 못한 방송업자들은 하나의 허브 스테이션(hub station)을 통해 위성(20)으로 직접 접속하게 된다. 예를 들어, 시스템 게이트웨이(23)는 직접 라디오 방송 위성(20) 중 하나로 직접, 또는 허브(27)를 통하여 간접적으로 방송 웹 페이지를 방송할 수 있다. 상향링크를 위한 FDMA의 사용은 다수의 독립 방송국간의 가장 높은 융통성을 제공한다.
도 1의 직접 라디오 방송 시스템에서의 상향링크 FDMA와 하향링크 멀티플-채널-퍼-캐리어, 시분할 다중(MCPC/TDM) 간의 변환은 온-보드 프로세서에 의해 위성(20)에서 이루어진다. 위성(20)에서는 방송국(26)에 의해 전송된 프라임 레이트 채널 각각이 개별적인 16 kbps 베이스 밴드 신호로 역다중화되고 복조된다. 각각의 채널들은 스위치를 통해 하나 또는 그 이상의 하향링크 빔(30)으로 라우팅(routing)되는데, 이들 각각은 단일 TDM 스트림(a single TDM stream)이다. 이 베이스 밴드 프로세싱은 상향 링크 주파수 할당 및 상향링크와 하향링크간의 채널 라우팅(routing)이라는 면에서 높은 수준의 채널 제어를 제공한다. 상향링크 신호들은 위성에서 X 밴드로 수신되고 온-보드 프로세서에 위해 L 밴드로 변환된다. 사용자 단말기로의 하향링크(30)는 MCPC/TDM 캐리어를 이용한다. 그러한 하나의 캐리어는 각 위성(20)의 3 개의 빔 각각에 사용된다. 직접 라디오 방송 시스템이 FDMA 상향링크를 포맷하고 TDM 하향링크를 발생을 위한 페이로드 프로세싱을 수행하는 방법은 무엇보다도 저가의 수신기를 이용한, 좋은 음질의 오디오 프로그램을 포함한 대용량의 데이터 수신을 가능하게 한다.
트랜스페어런트 페이로드의 경우, TDM 신호들이 방송국에서 어셈블되어, 프로세싱 페이로드에 의해 위성(20)에서 어셈블된 것과 똑 같은 구조로 나타난다. TDM 신호는 X 밴드로 위성에 보내지고 3 개의 하향링크 중 하나의 L 밴드로 반복된다. 출력수준은 프로세싱 페이로드에 의해 발생된 하향링크 TDM 신호와 같다.
도 2는 도 1의 위성(20)의 프로세싱 페이로드의 상향링크 주파수 분할 다중 접속 채널에서 하향링크 MCPC/TDM 채널로의 프라임 레이트 채널 온-보드 재배치를 설명하고 있다. 전체 상향링크 용량은 각 16.519 kbps 당 288∼384 사이의 프라임 레이트 상향링크 채널(32)인 것이 바람직하다. 96 개의 프라임 레이트 채널(34)들이 송신을 위해 각 하향링크 빔(30)으로 선택되고 다중화 되며, 도면 부호 36 으로 나타나 있는 것처럼 약 2.5 MHz 밴드 폭을 갖는 하나의 캐리어로 시분할 다중화된다. 각 상향링크 채널은 전체 또는 일부의 하향링크 빔으로 라우팅되거나 전혀 라우팅되지 않을 수도 있다. 도 1에 도시되어 있는 바대로, 하향링크 빔에서의 프라임 레이트 채널의 순서와 배치는 원격측정, 가청거리 및 제어(TRC) 시설(38)로부터의 하나의 명령 링크를 통해 선택할 수 있다.
상향링크 빔(28)의 스페이스 세그먼트 채널들을 하나의 위성(20)에 배정하기 위해 소프트웨어가 방송국(26)에 제공되는 것이 바람직하며, 본 발명의 시스템(10) 안에 하나 이상의 방송국(26)이 있을 경우에는 지역 방송제어시설(RBCF)(39)에 제공되는 바람직하다. RBCF(39)는 통신 링크을 통해 TRC 시설(38)로 연결되는 것이 바람직하다. 이 소프트웨어는 48 채널 그룹들에 여유(space)가 있을 때마다 PRC 캐리어들을 배정함으로써 상향링크 스펙트럼의 사용을 최적화 시킨다. 특정 방송 채널과 관련된 캐리어들이 48 캐리어 채널들의 그룹 내에 인접할 필요는 없으며 동일한 48캐리어 채널들의 그룹에 할당되지 않아도 된다.
빔 과 빔의 격리를 강화시키기 위해, 각 하향링크 빔(30)의 캐리어 주파수는 서로 다르게 한다. 각 TDM 하향링크 채널은 위성 페이로드에서 포화상태로 작동됨으로써, 링크 성능에 있어 가능한 최대 출력 효율(power efficiency)을 나타낸다. 이는 다수의 TDM 캐리어의 동시 증폭을 필요로 하는 기술보다 효율적이다. 트랜스폰더(transponder) 별 단일캐리어 작동의 사용(use of single carrier per transponder operation)은 태양열을 라디오 주파수 출력으로 변환시킴에 있어 위성 통신 페이로드의 동작에 있어 최대효율을 달성할 수 있다. 이는 다수의 TDM 캐리어의 동시 증폭을 필요로 하는 기술보다 효율적이다. 이 시스템은 실내 및 실외에서의 고정식 및 이동식 수신에 적합한 높은 수신 마진을 만들어낸다.
본 발명의 시스템(10)은, 16, 32, 64, 128 kbps 각각의 비트 레이트에서 상술한 품질을 나타내는 MPEG 2.5, 레이어 3(Layer 3)을 이용한 오디오 소스 코드화(coding)를 행하며 또한 8 kbps 코드화를 수행할 수 있는 성능을 포함한다. 이미지 코드화는 JPEG 표준을 이용하여 행해진다. 시스템의 오류율은 10-10이하이고, 따라서 멀티미디어 서비스를 위한 고품질의 디지털 이미지/데이터 송신에 적합하다. MPEG 2.5, 레이어 3 코드화는 종전의 MPEG 2.1, 레이어 2(musicam) 또는 같은 음질용 MPEG 2 표준보다 더 나은 비트 레이트 효율을 제공한다. 오디오 방송에 있어서, 디지털 코드화된 소스 비트 레이트는 다음과 같다.
◆ 유틸리티 모노 음성 : 8 kbps
◆ 유틸리티가 아닌 모노 음성 : 16 kbps
◆ FM 음질 수준의 모노 음악 : 32 kbps
◆ FM 음질 수준의 스테레오 음악 : 64 kbps
◆ CD 음질 수준의 스테레오 음악 : 128 kbps
위성 직접 라디오 방송 시스템의 바람직한 구현에 있어, 각각의 위성은 프로세싱 페이로드와 트랜스페어런트 페이로드 별로 각각 2 개의 TDM 캐리어를 포함하여 빔 당 총 3072 kbps를 전송하는 능력을 갖는데, 이로써 위에 설명한 모든 오디오 서비스의 조합이 가능하다. 이는 아래의 각 빔 당 용량에 해당한다.
◆ 192 모노 음성 채널 ; 또는
◆ 96 모노 음악 채널 ; 또는
◆ 48 스테레오 음악 채널 ; 또는
◆ 24 CD 스테레오 음악 채널 ; 또는
◆ 위 신호 품질들의 모든 조합
전반적인 위성직접 무선방송 시스템은 10-4또는 그보다 더 나은 비트 오류 율(BER)로 디지털 신호를 전송하며, 이로써 앞서 설명한 다양한 서비스 품질을 제공 할 수 있다. 위성(20)에 의해 송신된 L 밴드의 하향링크 빔 각각의 경우, TDM 캐리어의 통달 에지(Edge of Coverage)(EIRP)는 49.5 dBW 이다. 이 EIRP는, 특정 순 방향 오류 정정 방법(FEC)과 함께, 베이스 라인 라디오 수신기 안테나를 사용, 10-4BER 당 9 dB최소 마진을 보장한다. 이 마진은 위성과 사용자 단말기(22)의 수신기 간의 경로(path)에 있는 장애로 인한 신호 손실을 막아주며, 이에 따라 원하는 서비스 지역 내에서 완벽한 수신 품질을 제공한다.
장애물로 막힌 지역의 사용자 단말기(22)는 고 이득 안테나 또는 장애물이 없는 위치에 설치된 안테나에 연결시킬 수 있다. 예를 들어, 큰 건물내의 수신을 위해서는 빌딩 전체를 위한 내부 재송신용 공통 지붕 안테나 또는 창문 근처의 개별 수신안테나가 필요할 것이다. 4 dB 다운된 지상 서비스 구역 내에서 채널들은, 10-4의 비트 오류율을 나타내는데 필요한 출력밀도(power density)에 대하여 10dB의 측정 마진을 가진다. 빔 중앙에서의 이 마진 측정치는 14 dB이다.
직접 라디오 방송 시스템의 동작 마진은 비트 레이트가 높다해서 변화하는 것은 아니다. 4 dB 서비스 구역 안에서는, 대부분의 사용자 단말기(22)가 60˙이상의 앙각으로 위성을 향하므로, 구조물로 인한 간섭이 실질적으로 없게 된다. 몇몇 빔에서는, 위성으로의 앙각이 50˙이상인 8 dB 서비스 구역 내에서 구조물로부터의 반사, 차단에 의한 간섭을 때때로 경험하기도 한다. 낮은 앙각(10˙∼ 50˙)에서도 몇몇 빔의 경우, 지평선을 향한 작은 8 dBi 이득 안테나를 이용함으로써 시각선 수신(line of sight reception)이 항상 가능하다.
앞에서 설명했듯이, 직접 라디오 방송 시스템은 위성(20)의 하나의 베이스밴드 프로세싱 페이로드를 포함한다. 베이스밴드 프로세싱은 상향링크와 하향링크의 연결비용, 방송국 관리, 하향링크 신호제어를 위한 시스템 성능을 향상시킨다. 도 3는 위성 직접 라디오 방송 시스템의 위성신호처리 과정을 나타낸다. 코드화된 프라임 레이트 상향링크 캐리어는 X 밴드 수신기(40)에서 수신된다. 하나의 다위상 디멀티플렉서/복조기(42)가 288 개의 개별 FDMA 신호를 수신하고(48개의 신호들을 6 개의 그룹의 형태로), 288 개의 신호들의 데이터가 6 번 다중화된 스트림으로 분할된 6 개의 아날로그 신호를 발생시켜, 각각의 스트림 상의 직렬 데이터의 복조를 수행한다. 하나의 루팅 스위치/변조기(44)는 각각 96 개의 채널을 가지는 3 개의 하향링크의 신호의 모두 또는 몇몇에 직렬 데이터의 개별 채널을 라우팅하거나 라우팅하지 아니하며, 이어서 3 개의 하향링크 L 밴드 TDM 신호로 그들을 변조시킨다. 진행파(traveling wave) 튜브 증폭기(46)는 세 개의 하향링크 신호의 출력을 증폭시키고, 이 신호들은 L 밴드 전송 안테나(48)에 의해 지구로 방사된다. 트랜스페어런트 페이로드도 또한 하나의 디멀티플렉서/다운컨버터(downconverter)(50)와 하나의 증폭기군(52)으로 이루어지며, 이들은 L 밴드에서의 재송신을 위한 상향링크 TDM/MCPC 신호들의 주파수 변환을 위한 종래의 곡관(bent pipe) 신호 경로의 형태로 구성된다.
위성(20)은 하나의 지상제어부문(예를 들어 단일방송국(26)에서 사용할 수 있는 소프트웨어 또는 다수의 방송국(26)을 담당하는 하나의 RBCF에 사용할 수 있는 소프트웨어)에 의해 조작되고, 궤도 수명기간 동안에는 미션제어부문에 의해 트래픽(traffic) 요건에 따라 관리된다. 비트 레이트와 이에 따른 서비스 품질은 서비스 요구 수준을 맞추기 위해 어떤 빔의 경우에나 혼합시킬 수 있다. 하나의 서비스에 있어서의 비트 레이트/품질 양태(complexion)는 지상 통제소로부터 쉽게 바꿀 수 있고 그 날의 시간 대에 따라 다르게 할 수도 있다. 바람직한 실시 예에서는 24시간 전에 미리 설정된 프로그램 스케쥴에 의해 채널 할당이 매 시간별로 변경될 수 있다. 그러나, 채널 할당이 때로는 빈번하게 때로는 드물게 변경될 수 있음은 물론이다.
본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 두 서비스 제공 장치를 담당하는 하나의 방송국(26)의 블록도가 도 4에 나타나 있다. 2 가지 소스가 예시의 목적으로 도 4에 도시되어 있는데, 오디오 프로그래밍을 제공하는 하나의 소스(54)와 특정 사용자가 필요로 하는 데이터를 제공하는 제 2의 소스(56)가 그것이다(이러한 배열은 한 예일 뿐이고, 방송국(26)은 필요에 따라 오디오 프로그래밍과 데이터를 모두 송신할 수도 있다. 또한, 소스의 개수가 2개 이상일 수도 있다). 데이터는 여러 유형의 데이터 중에서도 지도, 챠트, 위성 또는 레이더 작성 이미지, 사용자 선택사항들을 제공하는 브라우저 또는 메뉴 스크린과 같은 컴퓨터 스크린 및 웹 페이지로 구성될 수 있다.
도 4에 도시되어 있는 것처럼, 오디오 소스(54)와 데이터 소스(56)로부터의 디지털 자료의 처리과정은 근본적으로 같다. 오디오 소스(54)와 데이터 소스(56)는 먼저 블록(58)과 블록(60)의 MPEG 또는 JPEG 소스 코딩을 받게 된다. 그리고 나서, 소스 코드화된 데이터는 암호해독 키를 사용하여 해독될 수 있는 암호화 방법을 사용하여 블록(61)에서 암호화된다(선택적으로, 소스 코드화된 오디오도 암호화할 수 있으나 도 4에는 도시되어 있지 않다.). 소스 코드화된 (데이터의 경우 암호화된)디지털 신호는 하나의 리드 솔로몬 (255, 233) 블록 코더 (Reed Solomon block coder), 블록 인터리빙(block interleaving) 및 레이트 1/2 비텔비 컨버루셔널 코드화(rate 1/2 Viterbi convolutional coding)를 포함하는 하나의 연관된 채널 코드화 체계(a concatenated channel coding scheme)를 이용하여, 블록 (62)(64)에서 순방향 오류 정정 코드화 된다.
그러한 하나의 연관된 채널 코딩 체계의 사용은 시스템 전반에 걸쳐 낮은 비트 오류율을 성취하는데 기여한다. 채널 코드화는 전송에 필요한 비트 레이트를 2 x 255/233의 인수(factor)에 의해 증대시킨다. 그리하여, 프라임 레이트는 에러 코드화 후에 37.78 kbps로 증가된다.
프로그램 채널 레이트에 따라, 코드화된 프로그램 채널의 심볼들은 하나의 세트의 코드화된 프라임 레이트 전송 채널 사이에서 분할된다. 예를 들어, 하나의 128 kbps 채널은 아래와 같이 8개의 프라임 레이트 채널로 분할된다. :
심볼 1은 피지칼 채널 1로
심볼 2는 피지칼 채널 2으로
심볼 3은 피지칼 채널 3으로
심볼 4는 피지칼 채널 4로
심볼 5는 피지칼 채널 5로
심볼 6은 피지칼 채널 6으로
심볼 7은 피지칼 채녈 7로
심볼 8은 피지칼 채널 8로
심볼 9는 피지칼 채널 1로
·
·
등등
코드화된 PRC 각각에 삽입된 SCH는, PRC가 속하는 프로그램 채널을 식별하고, 코드화된 프로그램 채널의 재구성을 위해 수신자로 하여금 코드화된 프라임 레이트 채널을 재조합 할 수 있도록 허용하는 지시를 수행하게 하는, 제어 워드를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 80 비트 제어 워드의 예는 다음과 같다. :
# 비트들 표시
2 관련 집단의 수량(Quantity of Related Ensembles)
(00 = 무관계, 4 개의 관련 집단 최대치(no relation, four
related ensembles maximum))
2 집단 식별 번호(Esemble Identification Number)
(00 = 집단(Ensemble) #1, 11 = 집단(Ensemble) 4)
4 집단 유형(Ensemble Type)
(0000 = 오디오, 0001 = 비디오, 0010 = 데이터,
다른 유형 또는 유보)
3 집단에서의 16 kbps 프라임 레이트 채널의 수량
(Quantity Of 16 kbps Prime Rate Channels in Ensemble)
(000 = 1 개 채널, 001 = 2 개 채널 ,..., 111 = 8 개 채널)
3 프라임 레이트 채널 식별 번호
(Prime Rate Channel Identification Number)
(000 = 1 채널 , ..., 111 = 8 채널)
3 하위 집단의 수량(Quantity of Sub-Ensembles)
(000 = 1 개, ..., 111 = 8개)
3 하위 집단의 16 kbps 프라임 레이트 채널의 수량
(Quantity of 16 kbps Prime Rate Channels In
Sub-Ensemble)
(000 = 1 개, ..., 111 = 8개)
2 하위 집단 식별 번호(Sub-Ensemble Identification Number)
(000 = 집단 1,..., 111 = 집단 8)
3 집단/하위 집단 차단(Ensemble/Sub-Ensemble Blocking)
(000 = 무차단, 001 = 유형 1차단, ...,
111 = 유형 7 차단)
11 유보
40 CRC
관련 집단의 수량에 관한 제어워드 대입(entry)은 다양한 집단 그룹 사이에 하나의 관계가 만들어지도록 해준다. 예를 들어, 어떤 방송국은 오디오 텍스트를 포함하고 있는 전자 신문과 같은 관련 오디오, 비디오 및 데이터 서비스 및 부가적인 정보를 제공하려 할 수도 있다. 집단 식별 번호(Ensemble Identification Number)는 채널이 일부인 집단 번호를 식별한다. 집단의 16 kbps 프라임 레이트 채널의 수량은 집단의 프라임 레이트 채널의 수를 정의한다. 하위 집단(Sub-Ensemble)의 수량과 하위 집단의 16 kbps 프라임 레이트 채널의 수량은, 예를 들어 하나의 CD 음질 스테레오 집단 내에서와 같이, 하나의 "좌측 스테레오" 신호용 4 개 프라임 레이트 채널과 하나의 "우측 스테레오" 신호용 4 개 프라임 레이트 채널의 사용과 같은, 하나의 집단 내에서의 관계를 정의한다. 그와 달리, 각기 다른 언어로 된 음성 신호들로 이루어진 다중음성신호를 음악과 결합시킬 수도 있을 것이다. 하위 집단의 16 kbps 프라임 레이트 채널의 수량은 하위 집단의 프라임 레이트 채널의 수를 정의한다. 하위 집단 식별 번호는 채널이 속한 하위 집단을 식별한다.
집단/하위 집단 차단 비트는 방송정보의 협력적인 차단을 가능케 한다. 예를 들어, 어떤 나라에서는 주류 광고를 금할 수 있을 것이다. 그런 나라에서 사용될 사용자 단말기(22)에는, 차단 신호에 반응하여 특정 정보를 차단시키도록 하는 코드를 설정해 놓거나 그런 코드를 로드시킬 수 있게 만들 수 있다. 차단 기능은 군사, 정부 정보와 같은 민감한 정보의 보급을 차단하거나, 특정 사용자에게 수익을 가져다 줄 수 있는 방송서비스를 차단할 수도 있다.
앞에서 설명한 바대로, 각각의 PRC는 방송국과 위성간의 하나의 타이밍 조회(timing reference)를 제공하는 적어도 하나의 PRC 프리앰블을 갖고 있는 프레임들로 편성 된다. 이 프리앰블은 각 프레임의 블록 코드화의 시작을 식별하는 하나의 특수 단어를 포함할 수도 있다. 이 프리앰블은 또한 48개의 2 비트 심볼을 갖고 있는 타이밍 비트의 블록을 포함할 수도 있다. 방송국과 위성이 동기화되면, 그 블록은 47개의 심볼을 갖게 된다. 위성과 방송국의 오실레이터(oscillator)의 차이로 인해 방송국이 한 심볼 늦어지거나 앞서 가게 되면, 타이밍 심볼의 블록이 그에 따라 짧아지거나 길어진다. 모든 채널이 동일한 프리앰블을 사용할 수도 있다. 프리앰블은 정보를 요청한 사용자 단말기(22)에 의해서만 채널이 수신될 수 있도록 하는 하나의 식별 코드를 포함할 수 있다. 하나의 소스가 다수의 프라임 레이트 채널들 사이에 분산된때는, 모든 관련 채널의 프리앰블들은 일치하는 것이 바람직하다. 개별 방송국 간에는 마스터 클럭(master clock) 동기화가 일어나지 않는다. 제어 워드와 프리앰블 코드의 추가는 송신된 프라임 레이트 채널 레이트를 초 당 38 kbps로 상승시킨다. 앞에서 설명한 대로 SCH에는, 특정 사용자 단말기를 지정하기 위해 PRC 프리앰블에 하나의 코드를 삽입하는 대신, 또는 삽입하는데 추가하여, 특정 사용자 단말기(22)를 지정하기 위해 하나의 식별 코드가 제공될 수 있다.
앞에서 설명한 바대로, 각각의 코드화된 프로그램 소스는 개별 프라임 레이트 채널로 분할된다. 예를 들어, 오디오 소스(54)는 4 개의 프라임 레이트 채널로 구성될 수 있는데, 이는 FM 스테레오 음질 신호를 나타낸다. 그 대신에, 오디오 소스(54)는 "CD 유사" 음질 스테레오 32 비트 신호, 또는 32 비트 데이터 채널에 연결된 FM 음질 스테레오 신호(예를 들어, 라디오 수신기 액정 화면에 나타내기 위한 신호 전송용)로서 사용될 수 있는 6 개의 프라임 레이트 채널로 구성될 수도 있다. 또 다른 방법으로는, 6 개의 프라임 레이트 채널을 하나의 96 kbps 방송 데이터 채널로 사용할 수도 있다. 이미지 소스는 단 하나 또는 여러 개의 채널을 포함하여 이루질 수도 있다. 다음에 좀 더 자세히 설명되겠지만, 사용자 단말기(22)는, TDM 프레임과 각각의 프라임 레이트 채널에 포함된 집단 정보에 따라, 사용자 선택 디지털 오디오 프로그램 또는 다른 디지털 서비스 프로그램을 만드는데 필요한 프라임 레이트 채널들을 자동적으로 선택하는 것이 바람직하다.
계속해서 도 4를 참조하면, PRCs는 채널 배분 블록 (64, 68)에 의해 QPSK 변조 블록 (70, 72)에 각각 배분된다. 각 QPSK 변조 블록 (70, 72) 내에 있어서, 하나의 별도의 QPSK 변조기(도시되어 있지 않음)는 각 프라임 레이트 채널을 하나의 중간주파수로 변조한다. 하나의 업컨버터(upconverter)(74)는 별도의 프라임 레이트 채널들을 FDMA 상향링크 대역으로 이동시키고, 상향변환된 채널들은 증폭기(76)와 안테나(78)를 통해 송신된다. 상향링크 방송국은 기본(16 kbps) 채널의 송신을 위해, 직경 2∼3 미터의 안테나를 사용하여, VSAT 신호를 사용하는 것이 바람직하다.
프라임 레이트 상향링크 채널들은 개별 주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 캐리어에 의해 위성(20)으로 송신된다. 앞에서 설명한 바대로, 288 개까지의 상향링크 프라임 레이트 캐리어들이 글로벌 상향링크 빔으로 위성(20)으로 송신될 수 있다. 2.4m 지름의 X 밴드 파라볼라 안테나와 25 와트 출력 증폭기를 갖춘 소규모 방송국의 지상 단말기들은 (8개의 프라임 레이트 채널을 가진) 하나의 128 kbps 프로그램 채널을, 그 프로그램을 제작한 나라의 한 지점으로부터 위성(20)까지 쉽게 송신시킬 수 있다. 그 대신에, 프로그램 채널들의, 대여된 PSTN 지상 연결링크를 통해, 공유 상향링크 지상 단말기에 연결될 수도 있다. 이 시스템은, 각 국가로 하여금 전세계를 서비스할 수 있도록 전세계의 국가가 자체 위성 라디오 방송 채널을 가질 수 있도록 적정한 상향링크 용량을 갖고 있다.
도 1의 사용자 단말기의 블록도가 도 5에 도시되어 있다. 사용자 단말기(22)는 위성(20)으로부터 L 밴드 신호를 수신하고, 변조시키고, TDM 스트림으로부터 유용한 오디오 및 화상 신호를 추출하여 원하는 오디오 또는 화상 정보로 재생시킨다. 이 사용자 단말기는 약 4 ∼ 6 dBi 이득을 가진 소형 팻치 안테나를 장착할 수도 있는데, 이 안테나는 실질적으로 아무런 방향설정을 필요로 하지 않는다. 사용자 단말기(22)는 자동적으로 선택된 채널들에 맞춰진다(tuned). 다른 고가의 최종 사용자 단말기는 10 ∼ 20 dBi 이득을 가진 안테나를 장착할 수도 있다. 그러한 안테나는 방향성이 강하기 때문에 최적의 수신효과를 얻을 수 있도록 방향이 설정된다. 이 안테나의 하나의 형태는 팻치들의 어레이(array)일 수도 있다. 이 어레이는 사용자 단말기 케이스의 표면에 뚜껑 형태로 부착되어 내장되거나 완전히 분리 가능하게 수 미터의 길이로 가느다란 동축 케이블로 사용자 단말기에 연결될 수도 있다. 이 안테나의 또 다른 형태는 하나의 넓은 측면(broadside) 모드로 작동하거나 또는 종형(end-fire) 모드로 동작하는 나선형(helix)일 수도 있다. 방향설정은 안테나를 앙각과 방위각으로 회전시킴으로써 가능하다. 분리 가능한 안테나는 지상의 작은 삼각대 위에 설치하거나 창틀에 설치하고 최대의 수신효과를 얻을 수 있도록 방향 설정을 한다. 10 dBi 안테나는 대략 65。 의 빔 폭을 가지며, 그에 따라 최적의 수신효율을 갖도록 위성(20)에 대한 방향을 설정할 수 있게 된다. 이 안테나의 방향성은 방향을 맞추지 않으면 반사로 인한 간섭이 일어날 수 있는 위치에서의 수신효율을 높여 준다. 하나의 디멘션(dimension)에서는 넓은 빔 폭을 갖고 다른 디멘션(예를 들어, 하나의 팬빔(fan beam))에서는 좁은 빔 폭을 갖는, 하나의 페이즈드 어레이(phased array) 봉 형상 안테나가 다른 대안이 될 수도 있다. 그러나, 대부분은 내부수신용이나 외부수신도 가능한 나선형 안테나도 또 다른 대안이다. 석고, 콘크리트, 또는 금속 빌딩과 같은 환경에서는 내부 수신을 위해 외부 안테나와의 연결이 필요하다. 이동식 사용자 단말기에 의한 수신을 위해서는 4 dBi의 매우 낮은 이득을 가진 안테나가 해당 차량에 설치될 수도 있다. 이런 종류의 단순한 안테나는 앙각이 크고, 다 경로 반사현상이 심하지 않은 개방된 공간에서 잘 작동한다. 그러나, 도심과 같이 앙각이 60°이하이고 다 경로 반사현상이 심한 곳에서는 다 경로 간섭을 완화시킬 수 있는 대처방법이 필요하다. 그 방법 중 하나는 2∼3 개의 4 dBi 이득 안테나를 차량의 다양한 위치에 다양한 배열로 설치하는 것이다. 이 안테나들은 방향성 확보를 위해 다이나믹하게 추가될 수 있으며, 주어진 순간에 도착 신호를 최대로 수신할 수 있도록 결합될 수 있다. 또 다른 방법은, 10 dBi 이득을 가지며, 방향 조정이 가능한 안테나를 설치하여 위성(20)을 추적하게 하는 것이다. 이 방법은 비용이 많이 들기는 하지만, 본 발명의 시스템에 의해 제공되는 높은 성능 품질로부터 최대의 이익을 거둘 수 있다는 점에서 바람직하다. 위성 이동 시스템이 다음 10년 내에 세계적으로 사용되게 되면, 전자식 방향조정 어레이 안테나의 가격이 내려가 일반적인 사용이 가능해질 것이다.
시분할 다중화된, 멀티플 채널 퍼 캐리어 기술(time division multiplexed, multiple channel per carrier techniques:MCPC/TDM)이 사용자 단말기(22)로의 하향링크 송신에 사용된다. 각 프라임 레이트 채널(16.549 kbps)은 시분할 스트림 안에 자체 시간 슬롯(slot)을 갖는다. 이러한 프라임 레이트 채널들은 초당 16∼128 kbps에 이르는 프로그램 채널을 반송하도록(carry) 결합된다. 디지털 기술의 사용은 저속도 비디오, 호출, 전자우편, 팩스, 평면 디스플레이 스크린의 사용 또는 직렬 데이터 인터페이스 등의 라디오에 대한 보조 서비스를 가능하게 한다. 이 데이터와 정보는 오디오 디지털 신호 채널 내에서 다중화될 수도 있다. 또한, 프라임 레이트 채널들은 주로, 오디오 프로그램을 포함하거나 포함하지 않는 사용자 단말기 화상 출력용 스크린(예를 들어, WWW의 홈페이지 등의), 저장 및 인쇄를 위해 다운로드된 데이터인 프로그램 채널을 반송할 수 있다.
각각의 사용자 단말기(22)는 빔 가청 범위 중 하나로 송신된 TDM 캐리어 중 하나로 조정될(tuned) 수 있다. 도 5에 보여지는 것처럼, 사용자 단말기(22)는 하나의 디지털 방송 수신기(82) 및 안테나(80), 하나의 LEO 송수신기(84), 하나의 안테나(85), 하나의 컴퓨터(29)를 포함한다. 수신기(21)는 예를 들어 컴퓨터(29)의 직렬 포트로 연결될 수 있다. 도 1의 시스템 게이트웨이(23)와 같은 하나의 인터넷 서비스 제공 장치가 3 개 위성(20)의 빔 가청 범위 중 하나, 둘 또는 모두에서 운영될 수 있다. 인터넷 서비스 제공 장치는 서비스 제공업자로부터의 정보 수신을 위해 인터넷에 접속하기 전에 디지털 방송 수신기(21)가 조정되어야(tuned)하는 L 밴드 주파수를 사용자에게 알려주는 것이 바람직하다. 앞에서 설명한 바대로, 인터넷 서비스 제공 장치는 할당된 FDM 상향링크와, 소프트웨어와 원격측정 제어를 통해 하나 또는 그 이상의 하향링크 빔(30)을 통해 위성(20)에서 정보가 루팅되는 방법을 변경시킬 수 있다.
디지털 방송 단말기(21)에서, 하나의 저잡음 증폭기(90)가 위성 신호를 증폭시키고, 증폭된 신호가 하나의 프론트 엔드(front end)/QPSK 복조기(92)에 의해 수신된다. RF 프론트 엔드/QPSK 복조기(92)의 출력은, 오디오 프라임 레이트 채널(PRCs)을 복원시키는(recover) 하나의 제 1 시분할 디멀티플렉서(94)와, 화상정보를 포함한 데이터를 반송하는(carry) 프라임 레이트 채널을 복원시키는 하나의 제 2 시분할 디멀티플렉서(96)로 연결된다.
수신된 방송 채널의 n 개의 PRC 들이 재정렬된 후, 각 PRC의 심볼들이 하나의 FEC-코드화된 방송채널로 블록(94와 96)을 이용하여 재다중화된다. 블록(94)의 출력은 오디오 정보를 전송하는 하나의 베이스 밴드 디지털 신호이며, 블록(96)의 출력은 데이터를 전송하는 베이스 밴드 디지털 신호이다.
이렇게 복원되어 재조합, 코드화된 프로그램 채널은, 지상 방송국(26)의 시스템으로 진입한 본래의 베이스 밴드 프라임 레이트 비트 스트림을 복원시키기 위해 디코드되고 디인터리브된다(deinterleaved). 오디오 데이터의 경우, 복원된 비트 스트림은 하나의 오디오 디코더(98)와 하나의 디지털-오디오 변환기(100)에 의해 하나의 아날로그 신호로 역 변환된다. 아날로그 신호는 증폭기(102)에 의해 증폭되고 확성기(104)를 통해 재생된다. 사용자 단말기는 프로그램 채널 비트 레이트에 따라 AM 모노에서 CD 스테레오에 이르는 다양한 오디오 음질을 재생시킬 수 있다. 데이터의 경우, 복원된 비트 스트림은 데이터/이미지 디코더(106)에 의해 화상출력 가능한 포맷으로 변환될 수 있다. 수신된 데이터는 화면출력 외에, 메모리 장치로 저장되거나 인쇄될 수 있다.
사용자 단말기(22)가 코드화된 프라임 채널들의 코드화된 프로그램 채널들로의 재조합을 통제하는데 필요한 지시사항(instructions)은, 각각 코드화된 프라임 레이트 채널과 본래의 프라임 레이트 비트 스트림(예를 들어, SCH 또는 PRC 프리앰블)에 새겨져 있는(embedded) 제어 워드에 포함되어 있는 것이 바람직하다. 수신기(21)는 제어 워드의 지시사항을 처리하도록 프로그램된다.
컴퓨터(29)의 주요 부품은 적정한 양의 RAM(112)과 ROM(114)을 가지는 하나의 마아크로프로세서(156), 하나의 리얼 타임 클럭(real-time clock)(116) 및 하나의 화면 제어기(118)를 포함한다. 화면 제어기(118)는 지도 등의 이미지 데이터의 화면(120)으로의 포맷팅을 제어한다. 마이크로프로세서(110)는 또한 하나의 키 패드(122), 하나의 프린터/플로터(124), 하나의 마우스(126) 및 하나의 디스크 드라이브(128)와 연결되는 것이 바람직하다. 하나의 마이크로프로세서 입력/출력 (I/O) 인터페이스(111)가 마이크로프로세서(110)의 직렬 및 병렬 포트를 나타내도록 도시되어 있다. 도 5에서 보여지듯이, 수신기(21)에 의해 디코드된 데이터는 하나의 직렬 포트 연결 장치를 통해 컴퓨터(29)로 보내지게 된다. 방송 프로그램을 선별하고, 음향 레벨을 음질을 제어하고 메뉴를 선택하는 등의 기능 수행을 위해 키 패드(122)와 마우스(126)가 사용된다. 메뉴와 스크린들은 마이크로프로세서(110) 또는 수신된 웹 페이지의 프로그램 코드에 따라 화면출력장치(display)(120)에 만들어진다. 프린터/플로터(124)는 화면출력장치(120)에 데이터를 보여주는 것 외에, 사용자가 이미지를 포함한 모든 수신 데이터의 인쇄본을 가질 수 있게 해준다. 디스크 드라이브(128)는 데이터 또는 프로그램들이 컴퓨터(29)로 로드 될 수 있도록 해주며 컴퓨터(29)가 웹 페이지와 같은 수신 데이터를 저장하여 후에 보고 듣고 인쇄할 수 있도록 저장하게 해준다. 디스크 드라이브(122)의 또 다른 기능은 예를 들어 컴퓨터(29)가, 마그네틱 디스켓에 저장되어 있는 기존의 데이터와 리얼 타임으로 수신된 이미지 또는 다른 데이터를 디지털 방송 수신기(21)를 이용하여 편집(merge)할 수 있게 하는 것이다. 이는 예를 들어 기존 이미지 또는 데이터를 재송신하지 않고 새로운 정보 또는 수정된 정보를 전송하는 것만으로도 기존의 이미지 또는 기타 다른 데이터가 최신화(update) 될 수 있도록 해주는데 유용하다.
도 5의 부품들은 휴대용 또는 이동시 사용을 목적으로 설계된 하나의 단일 케이스 내에 통합시킬(incorporate) 수 있다. 그 대신에, 도 1에서 보여지는 것처럼, 수신기(21)는 하나의 별도의 컴퓨터(29)에 연결된 휴대용 장치로 할 수도 있다. 이 때, 전력은 전지, 태양 전지 또는 스프링 모터(spring motor)나, 핸드 크랭크(hand crank) 등으로 작동되는 발전기에 의해 공급하면 된다. 사용자 단말기(22)가 배, 비행기, 자동차 등의 운송수단에 장착되는 경우에는 해당 운송수단의 전력 공급장치로 전력을 공급하게 된다. 사용자 단말기(22)는, 모든 부품을 하나의 단일 케이스 안에 수용하여 사용할 때는 적정 케이블로 상호 연결된 개별 부품의 네트워크나 시스템을 구성할 수도 있다.
도 6∼8은 각기 다른 유형의 데이터가 도 1의 하향링크 TDM 채널(30)로 송신될 수 있는 3가지 다른 방법을 나타내고 있다. 도 6에서는 오디오 프로그램들 사이의 데드 타임(dead time)에 데이터가 송신되고, 프리앰블 또는 식별 코드들이 오디오 정보를 화상정보와 구분하는데 사용된다. 예를 들어, 오디오 프로그램은 정해진 TDM 하향링크 채널 (또는 한 세트의 TDM 하향링크 채널들)에 낮 시간 동안 송신되지만, 같은 채널(들)이 오디오 프로그램 요구가 적은 늦은 저녁이나 이른 아침에는 데이터를 전송할 수도 있다. 도 7에서는, 오디오 프로그램과 데이터가 각기 다른 TDM 하향링크 채널을 점유하기 때문에 연속적인 송신이 가능하다. 이러한 선택사항(option)은 데이터가 24시간 내내 필요하고 빈번하게 최신화 되어야하는 기상도, 기타 데이터로 이루어진 경우에 필요하다. 도 8은 별도의 TDM 채널이 오디오 프로그램과 데이터에 사용된다는 점에서 도 7과 유사하나, 다른 종류의 데이터가 다른 시간대에 데이터 채널을 통해 송신되고, 프리앰블 또는 식별 코드에 의해 서로 분리된다는 점에서 다르다. 그리하여, 예를 들어, 방송국이 첫 번째 시간에는 첫 번째 유형의 데이터를 송신하고 두 번째 시간에는 다른 유형의 데이터를 송신할 수도 있다. 데이터 채널을 미리 정해진 시간(간행물 내 시간표 게재)에 맞추거나, 사용자 단말기(22)가 자동적으로 사용자 또는 사용자 단말기에 상응하는 특정코드를 찾도록 미리 프로그램 해놓음으로써, 사용자는 화면출력, 인쇄, 저장을 위한 원하는 데이터를 선택할 수 있다.
한 예로, 컴퓨터는 사용자가 요청한 데이터를 방송국(26)에 제공할 수 있다. 그러면 방송국(26)은 요청된 데이터를 포함하는 프라임 레이트 채널과, 사용자 단말기(22)와 연관된 식별 코드를 발생시키게 된다. 이렇게 함으로써, 사용자 단말기(22)는 요청 데이터를 갖고 있는 TDM 하향링크 채널(30)로부터 복원된 방송 채널 중에서 위의 채널들을 찾아낼 수 있다. 사용자가 사용자 단말기(22)를 이용한 인터넷 접속을 위한 서비스를 신청할 경우 인터넷 서비스 제공 장치에 의해 사용자에게 식별 코드가 할당되는 것이 바람직하다. 인터넷 서비스 제공 장치는 하나의 식별 코드, 하나의 패스워드 모두 또는 한가지를 사용자에게 제공하여, 예를 들어 웹 브라우저 스크린이 사용자 단말기로 송신되기에 앞서 키 패드(122) 또는 카드 판독기(126)를 통해 해당 식별 코드나 패스워드 중 하나를 또는 두 가지 모두를 입력하도록 할 수 있다. 그 대신에, LEO 송수신기(84)가, 사용자가 사용자 단말기(22)를 이용하여 로그-인 시퀀스(log-in sequence) 단계를 시작한 후 인터넷 서비스 제공 장치에 의해 인식되는 하나의 무선 모뎀을 포함할 수도 있다.
도 9a 및 도 9b는, 오디오 프로그램 및 데이터가 수신될 때, 도 5의 사용자 단말기(22)가 수행하는 일련의 기본적인 동작을 요약한 흐름도이다. 이 흐름도를 통해, 하향링크 채널들(30)의 TDM 포맷으로 인해, 사용자 단말기(22)가 오디오 프로그램들과 데이터를 동시에 수신하고 재생할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 사용자는, 선택한 오디오 프로그램과 원하는 데이터가 동일한 TDM 하향링크 채널 상에서 교번(alternate)하는 경우 외에는(도 6 참조), 이미지 또는 기타 다른 유형의 데이터를 수신하기 위해 오디오 프로그램 청취를 중단하지 않아도 된다. 결과적으로, 선택된 데이터를 얻으려는 사용자는 예를 들어, 오디오 프로그램 채널의 오디오 프로그램을 들으면서 동시에 데이터를 얻을 수 있다.
이제 도 9a와 도 9b에 도시된 논리 순서도(logic sequence)를 참조하면, 프로그램의 첫 번째 단계는 전원을 켜고 초기화시키는 단계로 블록(134)에서 수행된다. 다음에는 사용자가 선택한 오디오 프로그램을 사용자 단말기(22)가 디코드 및 재생시키는 블록(136)으로 진행한다. 블록(138)에서는, 마이크로프로세서(110)가, 사용자에 의해 송신 작업 요청(예를 들어, 인터넷 서비스 제공 장치 접속 요청)이 있는지를 결정하기 위한 점검을 한다. 전형적으로, 사용자는 도 5의 키 패드(122) 또는 마우스(126)를 사용하여, 화면출력장치(120)에 나타나 있는 메뉴를 선택하여 그러한 접속 요청을 한다. 화면출력장치(120)는 LEO 위성을 통해 인터넷 서비스 제공 장치로 접속하는 과정을 시작하기 위해, 사용자로 하여금 예를 들어 식별 코드를 입력하게 하거나(예를 들어, 키 패드(122) 또는 카드 판독기(124)를 사용함) 또는 버튼을 클릭하게 하는 스크린을 나타낼 수 있다. 송신 작업 요청이 없었으면 프로그램은 블록(136)으로 돌아가 선택된 오디오 프로그램의 재생(play)을 계속한다. 그러나 송신 작업 요청이 있었으면, 프로그램은 결정 블록(140)으로 진행하여, 사용자가 인터넷 접속 승인을 받았는지를 결정하기 위한 점검을 한다. 이러한 결정 작업은 그 특정 사용자 단말기(22)의 접속 승인 보유 사용자에 대하여 RAM(112) 또는ROM(114)에 저장된 유사 정보를 가진 식별 코드와 패스워드를 점검하는 작업을 포함한다. 그 대신에, 이러한 결정 작업은 (사용자가 카드 판독기(126)에 삽입한) 사용자의 데빗 카드(debit card)(130 또는 130＇)의 지불 상태를 검사하는 단계와 사용자의 암호 해독키가 유효한지를 검사하는 단계를 포함할 수 있다. 두 가지 중 하나라도 부정적으로 나타나면, 접속 승인이 없음을 사용자에게 알려주는 사용자 메시지가 블록(142)의 화면출력장치(120)에 출력된다.
사용자가 접속 승인을 받은 것으로 판명되면, LEO 송수신기(84)가 뒤이어 식별 코드, 패스워드 그리고/또는 마이크로프로세서(110)에서 프로그램 코드에 따라 생성된 하나의 간단한 접속 요청을 LEO 위성(24)을 통해 하나 또는 그 이상의 시스템 게이트웨이(23)에 송신한다(블록144). 시스템 게이트웨이(23)는 LEO 송수신기(84)의 주소 또는 사용자 식별 코드를 시스템 게이트웨이(23)에 의해 데이터 베이스에 저장된 접속 승인 데이터와 비교함으로써 사용자가 접속 승인을 받았음을 확인하게 된다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 컴퓨터(29)가 아닌 시스템 게이트웨이(23)가 사용자의 인터넷 접속 승인 여부를 판단한다. 사용자가 접속 승인을 받은 경우, 시스템 게이트웨이(23)는 직접 라디오 방송 시스템의 FDM 상향링크(28)를 통해 하나의 인터넷 홈페이지 또는 웹 브라우저 정보를 사용자 단말기로 송신한다. 승인을 받아 인터넷 접속을 하도록 하는데 사용되는 사용자 식별 코드는 인터넷 데이터를 선택된 사용자 단말기(22)로 송신하기 위해 게이트웨이(23) 또는 방송국(26)에 의해 할당된 식별 코드와 동일해야 하는 것은 아니다.
원하는 데이터가 미리 정해진 시간 내에 전송되는 지를 결정하는 확인작업이 자동 또는 수동으로 이루어진다(블록 146과 148). 컴퓨터(29)는 프라임 레이트 비트 스트림에 삽입된 제어 워드에 나타나 있는 대로, 사용자 단말기(22)에 보내지도록 지정된 정보에 대하여 복원된(recovered) 본래의 베이스밴드 프라임 레이트 비트 스트림을 모니터하고(블록 150), 화면출력장치(120) 상에 인터넷 접속이 거부된 시간 또는 미리 설정된 시간 안에 요청 데이터가 방송되지 않은 시간을 나타내는 메시지를 발생시키도록 프로그램된다(결정 블록(152)의 YES 부분 참조).
TDM 데이터 스트림이 감지되고(detected) 베이스밴드 데이터 스트림이 복원된 후, 프로그램은 블록(156)으로 진행되어, 추가 메뉴 옵션을 갖는 다른 스크린을 발생시키거나 다른 사용자 입력을 기다리는 동안 현재의 스크린을 단순히 보여주는 등, 사용자 단말기(22)에 의해 수신된 데이터를 필요에 따라 처리하는 작업을 수행하게 된다. 블록(156)에서의 처리는 또한 데이터 저장 작업, 데이터 조작 또는 리포매팅, 화면출력장치 또는 프린터를 통한 데이터 분석 및 리포트 작성, 이미지의 분할, 이미지 와 다른 이미지 또는 비이미지 데이터와의 편집(merge) 작업등을 포함할 수 있다. 시스템 게이트웨이(23)에 의해 송신된 정보가 오디오 신호를 포함하고 있으면, 이 오디오 신호들은 이전의 오디오 프로그램을 대신하여 스피커(104)로 전해지게 된다. 예를 들어, 시스템 게이트웨이(23)로부터 수신된 오디오 신호에 의해 단속적이기는 하나 라디오 방송을 스피커(104)를 통해 제공할 수 있다.
요청된 데이터 작업이 일단 블록(150)에서 수행되면, 프로그램이 블록(158)으로 진행되어 사용자가 LEO 위성을 통해 또 다른 데이터 전송 작업을 요청했는지를 확인한다. 예를 들어, 사용자는 또 다른 메뉴 옵션을 선택하기 위해 키보드 버튼을 누르거나 마우스를 작동할 수 있다. 그러면, 컴퓨터(86)는 사용자의 행동을 해석하여 LEO 위성(24)을 통해 시스템 게이트웨이(23)로 송신하기 위한 하나의 명령(command)을 발생시키게 된다. 시스템 게이트웨이(23)는 인터넷으로 송신하기 위한 명령을 확인하고(appropriate), 프레임(frame)하고, 포맷한다. 이어서 메뉴 선택사항 또는 명령에 의해 인터넷으로부터 받은(retrieved) 파일들이 위성(20)을 통해 사용자 단말기(22)로 순차적으로 상향링크 된다(블록 148과 150). 블록들(146, 148, 150, 152, 154, 156, 158)과 관련하여 설명된 과정은 인터넷 접속이 이루어지는 동안 반복된다. 사용자 단말기(22)가 최신 검색 파일을 사용하고 더 이상의 인터넷 접속이 필요하지 않게 되면, 결정 블록(158)의 부정 부분(negative branch)에 나타난 바와 같이 인터넷 접속이 종료될 수 있다. 사용자는 인터넷 서비스 제공 장치가 작성한 월 단위 고지서를 통해 인터넷 접속 시간 및 다운로드 데이터에 따라 비용을 지불하게 된다.
컴퓨터(29)에는 예를 들어, 인터넷 서비스 제공 장치(예를 들어, 시스템 게이트웨이(23))와의 통신을 위한 웹 브라우저 소프트웨어를 설치할 수 있다. 그 대신에, 시스템 게이트웨이(23)는 사용자 단말기(22)로 스크린을 다운로드시킬 수도 있다. 본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 시스템 게이트웨이(23)는 사용자 단말기에 상호 작용 인터페이스를 제공하는 하나의 부가가치 인터넷/WWW 게이트웨이로 구성될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 시스템(10)은 LEO 위성(24)을 통해 사용자 단말기(22)로부터 전송되는 백홀(backhaul) 데이터의 양을 최소화시킬 수 있다. 예를 들어, 메뉴들은 하나의 위성(29) 다운로드 작업에 의해 사용자 단말기에 제공될 수 있는데, 이렇게 되면 메뉴 옵션이 소수의 선택사항으로 제한된다. 전형적으로 32 바이트의 범위를 갖는 백홀 데이터는 4 비트 정도까지 축소될 수 있다. 따라서, 필요 채널 용량과 백홀 링크 비용이 감소된다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 스프레드 스펙트럼(spread spectrum) 또는 다른 코드화 형태가 위성 직접 라디오 방송 시스템의 7 기가헤르쯔 상향링크로 전송되는 데이터에 사용된다. 따라서, 적은 양의 데이터에는, LEO 위성 상향링크의 보충으로써 또는 그 대신에 하나의 이동형/휴대형 상향링크가 사용될 수 있다.
예시 목적으로, 사용자의 가입 신청을 받고 시스템 게이트웨이(23)를 통해 인터넷/WWW 접속에 대해 월 단위로 비용청구를 하는 상업 인터넷 서비스 제공 장치에 속하는 것으로 시스템 게이트웨이(23)가 설명되었다. 그러나 인터넷 서비스 제공 장치는 전국적인 TCP/IP 네트워크일 것을 필요로 하지는 않는다. 본 발명의 전세계를 커버하는 휴대용 인터넷 접속 시스템(10)은 사용자 단말기(22)에 인터넷 접속 제공을 제공하는데 있어, 대학의 컴퓨터 센터 또는 대규모 기업 네트워크를 통한 접속 등과 같은 다른 모드를 수용할 수 있다. 즉, 다른 유형의 네트워크로부터의 다수의 게이트웨이 라우터들이 사용자 단말기의 인터넷 접속을 위해 이용될 수 있다. 또한, 다른 형태의 가입 방법(subscription arrangements)(예를 들어, 사용실적 비용청구; charging users on transactional basis)도 본 발명의 범위에 해당한다. 사용자는 또한 간단한 전화 통화(dial-up) 접속에서 전용선 접속에 이르기까지 다수의 다른 유형 그리고 완전히 신축성 있는 인터넷 서비스를 선택할 수도 있다. 인터넷 정보를 포함하는 방송 프로그램은 WWW 정보, 전자 메일, 인터넷으로부터의 뉴스 방송, 텔넷(telnet) 서비스 및 파일 전송 프로토콜 또는 FTP형 파일들을 포함하나 이들에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 바람직한 실시 예를 참조로 설명되어 있으나 설명한 세부사항에만 한정되는 것은 아니다. 여러 다양한 대체 예들과 변형 예들을 앞에서 설명하였으며, 다른 것들도 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자들에게 가능할 것이다. 그러한 모든 대체 예와 변형 예들은 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 본다.
발명의 요약
본 발명의 목적은, 앞에서 설명한 문제점과 한계점을 고려하여 저가의 휴대용 사용자 단말기를 사용하여 범세계적으로 인터넷에 접속할 수 있는 하나의 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 사용자가 인터넷 또는 WWW에서 다운로드된, 이미지를 포함하는 위성 직접 라디오 방송 데이터와 위성 직접 라디오 방송 오디오 프로그램을 함께 제공받을 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 하나의 위성 직접 라디오 방송 채널을 하나의 선택된 사용자 단말기에 지정하기(addrsss) 위해, 방송 프로그램의 제어 워드(control word)에 적어도 하나의 식별 코드를 사용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 사용자 단말기로 하여금 위성 직접 방송을 통해, 그 사용자 단말기를 인터넷 서비스 제공장치(Internet service provider)의 게이트웨이(관문)에 연결하는 통신 링크 상에서 백홀 신호(backhaul signal)를 통신할 수 있게 하고, 메뉴 스크린 또는 웹 페이지 등 인터넷 서비스 제공 장치로부터의 정보를 수신할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은, 위성 직접 라디오 방송 수신을 위한 방송 수신기와, 위성 직접 라디오 방송 시스템과는 별개인 하나의 통신 링크를 통해 인터넷 서비스 제공 장치와 통신하는 하나의 통신 장비를 갖춘, 사용자 단말기들을 원거리에 위치한 사용자에게 제공함으로써 부분적으로 달성된다.
따라서 한 측면으로 볼 때, 인터넷 서비스 제공 장치는 통신 링크를 통해 사용자 단말기로부터 인터넷 접속 요청을 받도록 구성된다. 인터넷 서비스 제공 장치는 사용자에게 제공될 멀티미디어 데이터를 인터넷/WWW으로부터 사용자에게 하나의 방송국으로 라우트(route:중계)하도록 구성된 하나의 게이트웨이를 갖고 있다. 방송국은 그 데이터를 방송 프로그램으로 포맷하고 그 방송 프로그램을 위성 직접 라디오 방송 시스템 내의 하나의 위성으로 송신한다. 사용자 단말기는 이미지 데이터를 출력시키고 통신장치와 입력 장치, 예를 들어 키보드 또는 마우스를 통해 인터넷 서비스 제공 장치와 계속하여 통신할 뿐만 아니라, 방송 프로그램의 오디오 신호를 수신하고 그 신호들은 스피커로 보낼 수 있다.
다른 한 측면으로 보면, 통신 링크는 하나의 저궤도 지상 위성을 포함하여 이루어지고, 통신 장치는 하나의 저궤도 지구 위성 송수신기(transceiver)를 포함하여 이루어진다.
또 다른 한 측면으로 보면, 본 발명은 전세계를 커버하는 저가의 휴대용 사용자 장치에 인터넷 접속을 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 하나의 휴대용 사용자 단말기로부터 인터넷 접속 요청 신호를 발생시키는 단계와, 그러한 요청 신호를 제 1 통신 링크를 이용하여 하나의 인터넷 서비스 제공 장치에 송신하는 단계를 포함하여 이루어진다. 인터넷 서비스 제공 장치는 이어서 사용자 단말기가 인터넷 접속 권한이 있는지를 판단하고 이어 사용자 단말기의 요청에 따른 스크린과 멀티미디어 데이터를 방송국에 제공한다. 방송국은 위성 직접 라디오 방송을 통해 해당 스크린과 데이터를 사용자 단말기로 다운로드 시킨다. 사용자 단말기는 원하는 바에 따라 다운로드된 멀티미디어 데이터를 재생시키거나 처리한다. 사용자 단말기는 통신 링크를 통해 인터넷 서비스 제공 장치에 회신(responses)과 요청사항들을 계속해서 입력시키고, 인터넷 접속 세션이 종료될 때까지 방송 스크린과 멀티미디어 데이터를 계속 수신한다.

Claims (20)

  1. 하나의 제 1 위성과 상기 제 1 위성으로 방송 프로그램을 송신하기 위한 하나의 방송국을 가지는 하나의 직접 라디오 방송 시스템과 ;
    상기 제 1 위성으로부터 송신된 상기 방송 프로그램을 수신하는 하나의 직접 라디오 방송 수신기를 포함하는 하나의 사용자 단말기와 ;
    컴퓨터 네트워크 서비스를 제공하기 위한 하나의 게이트웨이와 ;
    상기 사용자 단말기와 상기 시스템 게이트웨이 간의 하나의 통신 링크 ;를 포함하여 이루어지고,
    상기 사용자 단말기가 사용자의 컴퓨터 네트워크 접속 요청 및 반응을 포함하여 이루어지는 백홀 신호를 발생시키고, 상기 백홀 신호를 상기 퉁신 링크를 통해 상기 게이트웨이로 송신하도록 작동될 수 있고, 상기 방송국이 상기 제 1 위성을 통해 상기 백홀 신호에 반응하여 상기 게이트웨이에 의해 제공된 데이터를 송신하도록 작동될 수 있는, 휴대용 컴퓨터 네트워크 접속 제공 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 링크가 하나의 제 2 위성을 포함하여 이루어지며, 상기 사용자 단말기가 상기 제 2 위성으로의 상기 백홀 신호 송신을 위한 하나의 송수신기를 포함하여 이루어지는, 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 다수의 상기 사용자 단말기를 포함하여 이루어지고, 상기 방송국이 상기 데이터와 함께 하나의 제어 워드를 상기 게이트웨이로부터 상기 제 1위성으로 송신하도록 작동될 수 있고, 상기 제어 워드가 상기 다수의 사용자 단말기 중 선택된 하나에 상응하고, 상기 다수의 사용자 단말기가 상기 수신기를 통해 상기 데이터를 수신하지만 상기 제어 워드가 상기 사용자 단말기에 상응하지 않을 경우 상기 데이터를 사용하지 않도록 작동될 수 있는, 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 링크가 적어도 하나의 저궤도 지구 위성을 포함하여 이루어지고, 상기 사용자 단말기가 상기 백홀 신호를 적어도 하나의 상기 저궤도 지구 위성으로 송신하도록 구성되는 하나의 송수신기를 포함하여 이루어지는, 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자 단말기가 휴대용인, 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 다수의 상기 사용자 단말기를 포함하여 이루어지고, 상기 방송국이 상기 제 1 위성으로의 송신을 위해 상기 게이트웨이로부터의 상기 방송 프로그램 내의 상기 데이터를 하나의 제어 워드에 제공하도록 작동될 수 있고, 상기 제어 워드가 상기 다수의 사용자 단말기 중 선택된 하나에 상응하고, 상기 다수의 사용자 단말기가 각각 상기 수신기를 통해 상기 데이터를 수신하지만 상기 제어 워드가 상기 사용자 단말기에 상응하지 않을 경우 사용하지 않도록 작동될 수 있는, 시스템.
  7. 제 1 항에 있어, 상기 통신 링크가 제 2 위성 링크인, 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 다수의 상기 사용자 단말기를 포함하여 이루어지고, 상기 방송국이 상기 데이터를 가지는 하나의 제어 워드를 상기 게이트웨이로부터 상기 제 1위성으로 송신하도록 동작될 수 있고, 상기 제어 워드가 상기 다수의 사용자 단말기 중 선택된 하나에 상응하고, 상기 다수의 사용자 단말기가 각각 상기 수신기를 통해 상기 데이터를 수신하지만 상기 제어 워드가 상기 사용자 단말기에 상응하지 않을 경우 사용하지 않도록 작동될 수 있는, 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 사용자 단말기가 하나의 처리 장치, 하나의 화면 출력 장치, 하나의 스피커 및 하나의 사용자 입력 장치를 포함하여 이루어지고, 상기 처리장치가 상기 방송 프로그램 중 하나로 수신된 상기 데이터를 처리하고 상기 사용자에게 컴퓨터 네트워크 사용을 위한 옵션을 제공하기 위해 상기 화면 출력 장치 상에 적어도 하나의 스크린을 발생시키는 동안 상기 방송 프로그램 중 하나로 제공된 오디오 신호를 상기 스피커로 재생하도록 프로그램될 수 있고, 상기 옵션들이 상기 사용자 입력 장치를 이용하여 선택 가능한, 시스템.
  10. 방송 프로그램을 포함하여 이루어지는 신호를 다수의 사용자 단말기에 송신하며, 상기 다수의 사용자 단말기가 각각 그 송신된 신호를 수신하는 하나의 수신기를 포함하여 이루어지는 적어도 하나의 위성과 ;
    방송 프로그램을 상기 위성으로 송신하는 적어도 하나의 방송국과 ;
    상기 다수의 사용자 단말기로의 송신을 위해 상기 위성에 컴퓨터 네트워크 데이터를 제공하도록 구성된, 컴퓨터 네트워크 서비스 제공을 위한 적어도 하나의 게이트웨이와 ;
    상기 적어도 하나의 게이트웨이와 각각의 상기 다수의 사용자 단말기간의 하나의 통신 링크 ;를 포함하여 이루어지고,
    상기 다수의 사용자 단말기가 각각 다수의 기능 중 선택된 적어도 하나를 수행하기 위해 상기 통신 링크를 통해 상기 게이트웨이로 출력 신호를 전송하도록 구성되고, 상기 다수의 사용자 단말기의 기능이 컴퓨터 네트워크 세션을 초기화하고, 웹 페이지를 요청하고, 브라우징(browsing)하고, 선택된 상기 컴퓨터 네트워크 데이터의 다운로딩을 요청하고, 상기 사용자 단말기에 의해 발생된 스크린 프롬프트에 대응한 하나의 사용자 입력을 송신하고, 컴퓨터 네트워크 세션을 종료시키는 기능을 포함하는, 휴대용 컴퓨터 네트워크 접속을 제공하기 위한, 위성 직접 방송 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 통신 링크가 하나의 저궤도 지구 위성을 포함하여 이루어지며, 상기 사용자 단말기가 상기 출력 신호의 상기 게이트웨이로의 전송을 위해 하나의 저궤도 지구 위성 송수신기를 포함하여 이루어지는, 위성 직접 라디오 방송 시스템.
  12. 제 10 항에 있어, 상기 통신 링크가 하나의 위성을 포함하여 이루어지며, 상기 사용자 단말기가 상기 출력 신호의 상기 게이트웨이로의 송신을 위해 상기 통신 링크에 대한 하나의 통신 인터페이스를 포함하여 이루어지는, 위성 직접 라디오 방송 시스템.
  13. 제 1 위성으로부터의 직접 라디오 방송 수신을 위한 하나의 수신기와 ;
    디지털 통신 네트워크와의 통신을 위한 하나의 통신 장치와 ;
    하나의 화면 출력 장치와 ;
    하나의 입력 장치와 ;
    상기 수신기, 상기 통신 장치, 상기 화면 출력 장치 및 상기 입력 장치와 연결된 하나의 처리 장치 ;를 포함하여 이루어지며,
    상기 처리장치가 상기 통신 장치를 통한 외부전송 신호의 발생 및 송신을 위한 하나의 디지털 통신 네트워크로의 접속을 초기화하도록 프로그램될 수 있고, 상기 디지털 통신 네트워크가 상기 제 1 위성을 통해 상기 사용자 단말기로 데이터를 다운로드 시키도록 구성되고, 상기 처리 장치가 상기 입력 장치를 통한 사용자 입력사항에 응답하여 상기 디지털 통신 네트워크와 통신하기 위해 상기 통신 장치를 통해 다른 상기 외부전송 신호를 발생 및 송신시키고 상기 수신기를 통해 상기 사용자 입력에 응답하여 상기 디지털 통신 네트워크에 의해 생성된 진입(incoming) 신호를 수신하도록 프로그램될 수 있는, 위성 직접 라디오 방송용 사용자 단말기.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 통신 네트워크가 하나의 제 2 위성을 포함하여 이루어지고, 상기 하나의 통신 장치가 상기 외부 전송 신호의 상기 제 2 위성으로의 송신을 위한 하나의 송수신기를 포함하여 이루어지는, 사용자 단말기
  15. 제 13 항에 있어서, 상기 디지털 통신 네트워크가 하나의 라디오 주파수 네트워크를 포함하여 이루어지고, 상기 하나의 사용자 단말기가 상기 라디오 주파수 네트워크로 상기 출력 신호와 상기 사용자 입력을 상기 라디오 주파수 네트워크로 송신하도록 구성된 하나의 송수신기를 포함하여 이루어지고, 상기 게이트웨이가 전세계를 커버하는 컴퓨터 네트워크 접속을 제공하기 위해 상기 출력 신호에 따라 상기 제 1 위성으로 상기 데이터를 전송하도록 작동될 수 있는, 사용자 단말기.
  16. 제 15항에 있어서, 하나의 제어 워드가 상기 게이트웨이로부터 상기 제 1위성으로 상기 데이터와 함께 송신되고, 상기 사용자 단말기가 상기 다수의 사용자 단말기 중 하나이며, 상기 제어 워드가 상기 다수의 사용자 단말기 중 선택된 하나에 상응하고, 상기 다수의 사용자 단말기가 각각 상기 수신기를 통해 상기 데이터를 수신하지만 상기 제어 워드가 상기 사용자 단말기에 상응하지 않을 경우 사용하지 않도록 작동되는, 사용자 단말기.
  17. 사용자 단말기 중 하나로부터 컴퓨터 네트워크에 접속하기 위한 요청을 발생시키는 단계와 ;
    컴퓨터 네트워크 접속을 제공하기 위해 상기 사용자 단말기로부터 하나의 통신 링크를 통해 하나의 게이트웨이로 상기 요청을 송신하는 단계와 ;
    상기 게이트웨이에 의해 제공된 데이터를 이용하여 하나의 방송 프로그램을 발생시키는 단계와 ;
    하나의 직접 라디오 방송 시스템의 하나의 위성을 이용하여 모든 상기 사용자 단말기로 상기 방송 프로그램을 송신시키는 단계와 ;
    하나의 위성 직접 라디오 방송 수신기를 포함하여 이루어지는 상기 사용자 단말기 각각에서 방송 프로그램을 수신하는 단계와 ;
    적어도 하나의 상기 사용자 단말기를 이용하여 하나의 백홀 신호를 발생시키는 단계와;
    상기 백홀 신호를 상기 통신 링크를 통해 상기 사용자 단말기로부터 상기 게이트웨이로 전송시키는 단계 ;를 포함하여 이루어지는, 휴대용 사용자 단말기에 전세계를 커버하는 컴퓨터 네트워크 접속을 제공하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 하나의 방송 프로그램을 발생시키는 단계가 상기 사용자 단말기 중 선택된 하나를 지정하기 위해 상기 방송 프로그램에 하나의 제어 워드를 제공하는 단계를 더 포함하여 이루어지는, 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 수신 단계가 상기 사용자 단말기가 각각 상기 직접 라디오 방송 수신기를 통해 상기 데이터를 수신하지만 상기 제어 워드가 상기 사용자 단말기에 상응하지 않을 경우 상기 데이터를 사용하지 않도록 하는 단계를 더 포함하여 이루어지는, 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 백홀 신호가, 하나의 컴퓨터 네트워크 세션을 초기화하고, 하나의 웹 페이지를 요청하고, 브라우징(browsing)하고, 선택된 상기 컴퓨터 네트워크 데이터 다운로딩을 요청하고, 상기 사용자 단말기에 의해 발생된 스크린 프롬프트에 응답하여 사용자 입력을 송신하고, 하나의 컴퓨터 네트워크 세션을 종료하는 것으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 방법.
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