KR20020079971A

KR20020079971A - 직접 디지털 위성방송 시스템에서의 이동식 플랫폼 수신및 동기화를 위한 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020079971A
Application number: KR1020027011314A
Authority: KR
Inventors: 에스. 죠셉 캄파넬라
Original assignee: 월드스페이스 매니지먼트 코포레이션
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-10-21
Also published as: RU2276464C2; EP1266470A4; EP1266470A1; WO2001065749A1; AR031095A1; US6956814B1; HK1054472A1; CN1426640A; AU2001245364A1; EG22781A; TW545006B; RU2002125909A

Abstract

시간 다이버시티와, 각각 지상 신호에 지연을 삽입하는 지상 재방송 스테이션의 하나의 단일 주파수 네트워크를 사용하는 하나의 위성 시스템이 제공된다. 상기 지연은, 지상 가청범위의 중심에서 초기 시간 다이버시티 신호의 도달 시간을 상응하는 후기 시간 다이버시티 신호의 도달과 일치되게 하여, 하나의 수신기에서 지상과 위성 신호 사이의 핸드-오프(hand-off)를 증대시킨다. 상기 지연은 또한 각 지상 재방송 스테이션과 위성 사이 및 각 스테이션과 지상 가청범위 구역의 중심 사이의 거리 차이를 조절한다. 이 조절은 SFN의 중심에서 SFN의 재방송 스테이션으로부터 재방송된 MCM 신호의 위상을 동기화함에 의해 TDM-MCM 수신을 최적화한다. 상기 지연은 또한 하나의 위성 LOS TDM 스트림을, 위성 LOS TDM 스트림을 위성 LOS TDM 스트림을 사용자 수신기로 송신하고 초기 및 후기 신호 사이의 다이버시티 지연을 위한 하나의 멀티캐리어 변조 스트림으로 송신하기 위한 멀티캐리어 변조 스트림으로 변환시킬 때의 처리 지연을 보상한다.

Description

직접 디지털 위성방송 시스템에서의 이동식 플랫폼 수신 및 동기화를 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for mobile platform reception and synchronization in direct digital satellite broadcast system}

지상 및/또는 위성 디지털 오디오 라디오 서비스(terrestrial and/or satellite digital audio radio service; DARS)를 제공하는 현존 시스템에서의 수신기는, 다중로(multipath)에 기인한 신호 페이딩(signal fading)과 심볼간 간섭(ISI)과 같은 현저한 신호 품질의 저하를 발생시키는 다중로, 차단(blockage), 그림자현상(shadowing)에 의해 심각한 영향을 받아 왔다. 수신기에 대한 방송 채널상의 이러한 영향은, 특히 위성으로부터의 가시선(LOS) 신호의 차단이 가장 많이 일어나는 도시 환경 또는 표고가 높은 지역에서, 소재파악과 주파수에 민감할 수있다.

휴대용 및 이동식 수신기에서의 신호 차단이 송신기와 수신기 사이의 물리적 장애물로 인하여 일어날 수 있다. 예를 들어, 이동식 수신기들이 터널(tunnels)을 통과하거나 가시선(LOS) 위성 신호 수신을 방해하는 빌딩 또는 나무 근처를 이동할 때 물리적 장애물과 맞부딪친다. 다중로 신호 반사에 의해 야기되는 무효화(cancellations)가 원하는 신호에 대하여 충분히 높을 때, 서비스 감소(service outages)가 또한 일어날 수 있다.

위성 직하 위치가 원래 가장 높은 가시선 고도각(LOS elevation angle)을 가지는데 대해, 위성 직하점으로부터 벗어난 위치는 원래 감소하는 가시선 고도각을 가지며, 이에 따라 차단과 그림자현상이 생길 개연성이 증가한다. 위성 직하점 근처의 옥외 위치는 거의 차단되지 않은 가시선 수신을 누리는 것이 일반적이다. 따라서, 차단가능성이 있는 가시선 신호의 지상 재방송에 대한 필요성은 매우 적다. 그러나, 위성에 대한 가시선 고도각이 약 85°보다 작게 될 때, 큰 빌딩 또는 지리적 고도(즉, 30 미터 정도)에 의한 차단이 커지게 된다. 간극 메우기(gap filling)를 위한 지상 재방송은 고정 및 휴대용 라디오 뿐만 아니라 이동식 라디오에 대한 충분한 가청범위(coverage)를 달성하기 위해 필요하다. 빌딩의 높이 또는 지리적 방해물이 상대적으로 낮은(즉, 10 미터 정도) 지역에서는, 위성 직하점으로부터의 거리가, 가시선 고도각을 75°보다 낮게 만드는, 1400km를 넘을 때까지는 차단이 심하지 않다. 위성 직하점으로부터 6300 km의 거리의 경우, 고도각이 25°보다 낮게 되며, 위성 신호의 지상 재방송의 필요성이 현저히 증가한다.

따라서, 하나 또는 그 이상의 방송 위성의 가청범위내의 중간 및 고 위도 위치에서는, 적절한 라디오 수신을 달성하기 위해 지상 재방송이 필요하다. 직접 가시선 위성 신호의 이동식 라디오에 의한 수신과 지상에 재방송된 동일한 신호와의 결합이 성공적으로 수행되도록, 위성 직접 가시선 신호를 지상 네트워크에 걸쳐반복된 것들과의 근거리(near) 상대적 동기화 및 결합이 수신 사이트(site)에 필요하다. 또한, 여러 지상 스테이션으로부터 재방송된 신호들 사이의 근거리 동기화가 수신 사이트에 필요하다.

본 발명은 가시거리 또는 가시선(line-of-sight; LOS) 위성최적형 수신(satellite-only reception), 또는 지상 재방송(terrestrial re-radiation)을 구비한 LOS 수신을 사용하는, 직접 디지털 위성 방송 시스템에서의 수신 및 동기화를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

첨부된 도면을 참조하면 본 발명의 다양한 측면, 장점 및 신규한 특성들이 아래의 상세한 설명으로부터 더욱 용이하게 이해될 것이다.

도 1a와 1b는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 구성된, 시간 다이버시티 신호(time diversity signals)를 송신하기 위한 하나의 위성을 사용하는 방송 시스템을 각각 나타낸 개략도;

도 2는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 구성된, 시간 및 공간 다이버시티 신호를 송신하기 위한 두 개의 위성을 사용하는 방송 시스템을 나타낸 개략도;

도 3은 페이드 지속시간(fade duration) 대 페이드 깊이(fade depth)을 나타내고 시간 다이버시티 수신을 최적화하는 지연을 나타내는 그래프;

도 4는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 구성된, 지상 TDM-MCM 단일 주파수 네트워크(single frequency network; SFN)를 나타낸 개략도;

도 5는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 TDM 심볼의 MCM 서브캐리어에 대한 동기화를 나타낸 개략도;

도 6은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 TDM 심볼-대-MCM 서브캐리어 변조를 나타낸 개략도;

도 7은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 위성과 지상 재방송 스테이션 사이의 LOS 지연 차이와, 지상 재방송 스테이션과 SFN 가청범위의 중심 사이의 지연 차이의 계산을 나타낸 도면;

도 8은, 도 7에 도시된 TDM-MCM 프레임 타이밍과 함께 사용하기 위한 수평 거리의 LOS 거리로의 변환을 나타낸 도면;

도 9는, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 TDM 프레임의 MCM 프레임들로의 분할을 나타낸 도면;

도 10은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 하나의 선택된 직경을 가지는 SFN내의 복수의 스테이션으로부터 방송된 TDM-MCM 프레임의 정렬을 나타낸 도면;

도 11은, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 SFN내의 지상 재방송 스테이션의 배치의 최대직경을 나타낸 도면이다.

첨부도면에 있어서, 동일한 도면 부호는 동일한 부품 또는 구성요소를 나타낸다.

위성 직접 LOS 시간 다이버시티 신호(satellite direct LOS time diversity signals), 또는 위성 직접 LOS 시간 및 공간 다이버시티 신호(satellite direct LOS time and space diversity signals)와, 도시와 그 주변 지역으로 지상파로 방송되어 지상 스테이션(terrestrial station)에서 수신된 위성 직접 LOS 신호의 결과로써 발생되는 재방송 지상 다이버시티 신호(re-radiated terrestrial diversity signals)의 결합에 의해, 상기 단점이 극복되고 다수의 잇점이 실현된다. 이렇게 함으로써, 직접 LOS 위성 시간 다이버시티 신호 또는 직접 LOS 시간 및 공간 다이버시티 신호는, 위성/지상 다이버시티 수신을 이루어내도록 알맞게 지연된 지상 직접 LOS 신호의 지상 재방송 신호와 함께 수신될 수 있다. 이렇게 하여, 이동식 수신기는, 위성 직접 LOS 신호가 우세한 지역 또는 지상 재방송 신호가 가장 우세한 도시 및 그 주변부를 이동하거나 수신의 연속성을 방해받지 않고 두 지역간을 옮겨다닐 수 있다. 필수적으로 완벽한 연속성을 달성하기 위하여, 위성 직접 LOS 신호와 재방송 지상 신호의 도달 시간들이 10 밀리초(milliseconds)내로 동기화된다.

본 발명의 일측면에 따르면, 가청범위의 중심들(centers of coverage)은 수개 그룹의 지상 재방송 스테이션(terrestrial re-radiation stations)으로 정의된다. 복수의 지상 재방송 스테이션 각각으로부터 방출된 신호가 지상 재방송 스테이션들의 각각과 가청범위의 중심 사이의 거리에 있어서의 차이를 보상하기 위해 보정된다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 지상 스테이션으로부터 재방송된 위성 신호가 지상 재방송 스테이션 각각에 대한 위성으로부터의 초기 신호의 도달 시간에 있어서의 차이를 보상하기 위하여 보정된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지상 재방송 스테이션으로부터 방출된 신호가 지상 재방송 스테이션에서 위성 신호를 사용하여 지상 신호의 발생 지연을 보상하기 위하여 보정된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 지상 재방송 스테이션에 도달하는 시분할 다중화 데이터 스트림의 심볼들이 멀티캐리어 변조/시 분할 다중화 파형(multicarrier modulated/time division multiplexed waveform)내의 멀티캐리어 변조 심볼과 정렬된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지리적으로 분리된 선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션중에서 적어도 하나의 가청범위의 중심이 규정지어 진다. 선택된 수의 지상 재방송 스테이션의 각각과 가청범위의 중심사이의 거리에 있어서의각각의 차이가 결정된다. 그 다음에 지상 신호가 선택된 수의 지상 재방송 스테이션 각각과 가청범위의 중심 사이의 거리에 있어서의 차이로 인한 선택된 수의 지상 재방송 스테이션으로부터 송신되는 지상 신호의 사용자 터미널에 대한 상이한 도달 시간을 보상하기 위하여 보정된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 하나의 장치가, 데이터 스트림내의 선택된 수의 비트에 상응하는 각각의 상기 심볼들로 구성되는 하나의 시분할 다중화(TDM) 데이터 스트림을 수신한다. 수신 장치에 연결된 처리 장치(processing device)가 데이터 스트림내의 하나의 주 프레임 프리앰블(master frame preamble)의 위치를 찾아낸다. 상기 처리 장치는, 각각 TDM 파형의 시간 시리즈 심볼들(time series symbols)을 운반하는 선택된 수의 서브캐리어들을 갖는 멀티캐리어 변조 심볼들을 포함하여 구성되는 하나의 시분할 다중화/멀티캐리어 변조 파형[time division multiplexed/multicarrier modulated (TDM-MCM) waveform]을 발생시키기 위하여 TDM 데이터 스트림내의 심볼들을 각 OFDM 서브캐리어들(subcarriers)로 변형시킨다. 처리 장치는 때때로 하나의 TDM 대 MCM 트랜스멀티플랙서(TDM to MCM transmultiplexer)라고 한다. 처리 장치는, 데이터 스트림내의 심볼들을 각 멀티캐리어 변조 심볼들내의 서브캐리어들 중 상응하는 것과 동기화하기 위하여, TDM 주 프레임 프리앰블, 또는 그 대신에 TDM 프레임 전반에 걸쳐 분포되는 하나의 특수(unique) 코드를 사용한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각 재방송 송신기가 1에서 20 km까지 적절한 거리에 도달하기에 충분한 고도에 있는 탑의 안테나로부터 도로를 따라 또는 언덕으로부터 또는 도시내에서 지상파 송신을 사용하여 고출력 TDM-MCM 신호를 재방송한다.

위성 통신 시스템은 원하지 않는 차단(blockage), 그림자현상(shadowing), 다중로 페이딩(fading)의 영향를 완화시키기 위하여 시간 다이버시티(time diversity), 또는 시간과 공간 결합 다이버시티(time and space diversity combined)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나의 시간 다이버시티 통신 시스템이 하나의 단일 직접 LOS 데이터 스트림(single direct LOS data stream)내의 초기 및 후기 위성 신호(즉, 하나의 신호가 나머지 다른 신호에 대해 하나의 선택된 시간 인터벌만큼 지연된다)를 송신할 수 있다. 그 대신에, 하나의 시간 다이버시티 통신 시스템이 초기 및 후기 신호를 두 개의 직접 LOS 데이터 스트림 각각을 통해 송신할 수 있다. 피해야 할 차단으로 인한 서비스 감소의 지속기간에 의해 초기 신호와 후기 신호 사이의 시간 인터벌의 지속기간이 결정된다. 본 명세서에서 언급되는 실험적 증거는 필요한 지연의 크기에 대한 길잡이를 제공한다. 또한, 두 개의 직접 LOS 데이터 스트림이 시간 다이버시티 뿐만 아니라 공간 다이버시티를 실행하기 위하여 공간상으로 격리된 두 개의 위성 각각에 의해 송신될 수 있다. 두 경우 모두, 초기 및 후기 채널들이 구조적으로 결합될 수 있도록, 비지연 채널이 지상 재방송 송신기 및/또는 수신기 중 하나에서 지연된다.

상기 직접 LOS 위성 다이버시티 실행들 중 어느 것도, 위성으로부터의 직접 LOS 수신이 항상 가능하지는 않은 도시 중심부와 대도시 모두에서 마주치는 빌딩, 다리 및 터널에 의해 야기되는 차단을 극복하기 위하여, 하나의 지상 재방송 스테이션 네트워크와 결합될 수 있다. 하나의 지상 네트워크가 원하는 가청범위를 달성하기 위해 필요한 하나에서 여하한 수까지의 스테이션을 포함할 수 있다. 본 발명은, 직접 위성 신호의 지상 재방송을 위하여, 위성 TDM 신호의, 중심 상업 지구 및 그 주변도심부에서의 지상파 전달에서 예상되는 다중로 환경 종류에 본래부터 저항력이 있고 강한 멀티캐리어 변조 파형으로의 변환을 제공한다. 본 발명은 위성최적형 가청범위 지역(satellite-only coverage areas)과 지상 강화 도시 가청범위 지역(terrestrial reinforced city coverage areas)의 지역 사이를 통과할 때 뿐만 아니라 두 유형의 지역을 각각 이동할 때도 연속적이고 중단되지 않는 수신을 달성하기 위하여, 지상 재방송 네트워크 전체에 걸쳐 위성 직접 LOS 신호를 위성신호의 수신과 동기화 및 결합시키는 수단을 제공한다.

지상 신호를 발생시키기 위하여 위성으로부터 수신된 TDM 데이터 심볼 스트림이 하나의 멀티캐리어 변조 파형으로 변환된다. 이는 TDM 스트림 데이터 심볼들이 하나의 지상 단일 주파수 네트워크의 모든 지상 재방송 스테이션에서 동일한 방법으로 동기적으로 그리고 정확하게 개개의 TDM-MCM 서브캐리어들에 배정되는 하나의 IFFT 변형 수단에 의해 성취된다. TDM-MCM 파형은 다중로에 저항력이 있는 것으로 알려져 있고, 가시선 수신이 심하게 차단되는 지역에서 강력한 수신을 가져온다.

1. 위성으로부터 가시선(Line-of-Sight)을 거친 이동식 수신

위성 송신기와 이동식 수신기 사이에 직접적으로 전자파를 사용하는 신호 송신이 다음에 설명된다(addressed). 전술한 바와 같이, 수신기에서의 신호 차단이 하나의 송신기와 수신기 사이의 물리적 방해물 때문에 발생될 수 있다. 나아가, 서비스 감소(service outages)가 신호 페이딩(fading), 무효화(cancellations) 및 캐리어 위상 혼란(carrier phase perturbations) 때문에 발생할 수 있다. 예를 들어, 이동식 수신기가 터널을 통과하거나 가시선(LOS) 신호 수신을 방해하는 빌딩 또는 나무 근처를 이동할 때 물리적 장애물에 의한 차단에 직면할 수 있다. 다른 한편으로는, 간섭(interfering) 다중로 신호 반사가 원하는 신호에 대해 충분히 클 때 신호 무효화, 페이딩 및 캐리어 위상 혼란(carrier phase perturbations)에 기인하여 서비스 감소가 발생할 수 있다.

직접 가시선 차단, 그림자현상 및 다중로 페이드와 같은 원하지 않는 영향을 완화시키기 위하여 위성 통신 시스템은 시간 다이버시티 단독, 공간 다이버시티 단독 또는 시간과 공간 다이버시티 양자를 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 바와 같이, 시간 다이버시티 단독 위성 통신 시스템(time diversity only satellite communication system)(10)이 위성(14)을 통해 단일 직접 LOS 데이터 스트림(12)내의 동일한 신호의 초기 및 후기 버전을 송신할 수 있다(즉, 후기 신호가 초기 신호의 복제이지만 하나의 선택된 시간 인터벌에 의해 지연된다). 그 대신에, 도 1b에 도시된 바와 같이, 하나의 시간 다이버시티 단독 통신 시스템(time diversity only communication system)(10)이 위성(14)을 통해 초기 신호만을 운반하는 하나의 LOS 데이터 스트림(18)과 후기 신호만을 운반하는 다른 LOS 데이터 스트림을 송신할 수 있다.

공간 및 시간 다이버시티를 결합하는 하나의 위성 통신 시스템이 도 2에 도시되어 있다. 두 개의 직접 LOS 데이터 스트림(16)(18)이 공간 다이버시티를 실행하기에 충분한 거리를 두고 공간적으로 분리되어 있는 두 개의 위성(14)(20) 각각에 의해 송신될 수 있다. 시간 다이버시티는 각 데이터 스트림에 초기 및 후기 컴패니언(companion) 신호의 혼합을 송신하거나 하나의 데이터 스트림에 모든 초기 신호들을 그리고 다른 데이터 스트림에 모든 후기 신호들을 송신함에 의해 실행된다.

도 1a, 도 1b 또는 도 2의 시스템 구성중 하나를 위해, 비지연 신호(즉, 초기 위성 신호)가, 그 후기 컴패니언 신호와 함께 하나의 신호로 동시적으로 결합될수 있도록, 수신기(22)에서 지연된다. 이 결합을 수행하는 최대 가능성 방법을 아래에서 설명한다.

도 1a, 도 1b 및 2에 나타낸 신호는 개별적인 방송 프로그램을 실어나르는(carry) 방송 채널(broadcast channels; BCs)인 것이 바람직하다. 개별적인 방송 프로그램들은 두 개의 방송 채널에 배정된다. 하나의 방송 채널은 미지연된(이하 초기라고 함) 방송 프로그램을 운반한다(carry). 제2 채널은 지연된 것(이하 후기라고 함)을 제외한 동일한 방송 프로그램을 운반한다. 이러한 초기 및 후기 방송 채널들은 운반된 컴패니언 신호로 볼 수 있는데, 하나의 채널은 어느 하나의 운반 캐리어(transport carrier)로 운반된 것이고 다른 채널은 반대편 운반 캐리어와 동시에 운반된 것이다.

도 1a에 도시된 위성 신호(12)에 있어서, 시간 다이버시티를 위해 하나의 위성(14)으로부터 단 하나의 직접 LOS 스트림을 사용하는 하나의 시스템(10)내의 수신기(22)는 이 작동 모드를 실행하기 위하여 하나의 시분할 다중화 캐리어[time division multiplexed (TDM) carrier]를 수신하는 것만을 필요로 한다. 이를 위해, 수신기는 TDM 캐리어를 수신하는 하나의 RF 섹션을 사용한다. 이 상황에서, 각 이동식 방송 프로그램을 위해, 두 개의 직접 LOS 이동식 수신 방송 채널들이 동일한 TDM 스트림에 보내진다. 각 방송 패널의 심볼들은 다른 방송 채널들의 것들과 함께 TDM 캐리어의 프레임내로 시분할 다중화(33)된다. 하나의 방송 채널이 하나의 초기 신호를 운반하고, 다른 방송 채널이 하나의 후기 신호를 운반한다. 이 과정은, 예를 들어 고속도로를 따라 이동하는 차량에 발생할 수 있는 여하한 동적차단 상황(dynamic blockage events)하에서 연속적이고 중단없는 수신(continuous, uninterrupted reception)의 가능성(availability)을 증대시키는 수신기(22)에서의 시간 다이버시티를 제공한다.

도 1b에 도시된 위성 신호(16)(18)에 있어서, 시스템(10)이 두 개의 TDM 스트림(27)을 재생하고, 이 TDM 스트림들로부터의 적절한 방송 채널들을 디멀티플랙스하고 디코드함에 의해 수신기(22)가 두 개의 TDM 위성 캐리어들을 수신하고(recover) 처리하도록 장치된다(equipped). 이를 위하여, 수신기(22)가 두 개의 위성 TDM 캐리어를 수신할 수 있는 하나의 라디오 주파수(radio frequency; RF) 섹션을 가진다. 두 개의 RF TDM 캐리어들을 수신하기에 충분한 대역폭을 갖는 하나의 단일 RF 섹션이 사용될 수 있다. 그러한 설계는 특히 두 개의 TDM 캐리어들이 서로 인접하도록 그들의 스펙트럼에 배치될 때 적용할 수 있다. 그러나, 두 개의 캐리어가 근접하여 배치될 수 없고 하나의 단일 RF 섹션이 가능하도록 그 스펙트럼 위치가 분리되어야만 하는 환경이 있을 수 있다. 이러한 상황에서는, 두 개의 분리되고 독립적인 RF 섹션들이 두 개의 캐리어들을 수신하도록 적절히 위치되고 실행된다. 하나의 RF 섹션을 구비한 배치는 하나의 단일 암 위성 수신기(single arm satellite receiver)로 불러야 하며, 두 개의 RF 섹션을 구비한 배치는 이중 암 위성 수신기(dual arm satellite receiver)로 불러야 한다.

초기 및 후기 신호사이의 시간 인터벌 지속시간은 피해야 할 서비스 감소 지속시간(duration)에 따라 결정된다. 서비스 감소 지속시간은 차단물들(blockers)의 분포와 크기에 따라 결정된다. 도시에서는, 차단물들이 대부분 다양한 높이의빌딩들과 거리로부터의 단벽(setbacks)같은 것이다. 지방에서는, 차단물들이 고속도로 또는 지방 도로를 덮도록 측면에 위치한 나무같은 것이다. 두 경우 모두에서 나무와 터널들이 또한 고려되어야만 한다. 도시 및 고속도로를 위한 지연값(delay value)의 적절한 선택에 대한 길잡이를 제공하는 조사 문서에 대하여도 3을 참고로 아래에서 설명한다.

초기 및 후기 신호 사이의 지연 시간이 LOS 차단물들과 차량 속도의 물리적 분포에 대한 함수인 하나의 시스템 파라미터인 것이 바람직하다. 일반적인 속도(30 내지 60 mph)로 일반 지방 고속도로를 따라 이동하는 차량에 대한 지연값의 선택은 마주친 차단물의 분포를 커버하기에 충분히 넉넉하도록 선택된다. 하나의 지연값은, 바람직하게는 차단의 97 내지 99%를 제거하기에 충분한 지속시간을 갖도록 선택하되, 수신기 구조에 지장을 줄 정도로(즉, 복잡성 및/또는 상업적으로 바람직하지 않은 수신기 가격을 발생시키는 것과 같은) 길지는 않게 하는 것이 바람직하다. 그러한 차단의 지속시간의 예로서, 50 피트 넓이의 다리(50) 아래로 시속 30마일(30 mph)로 이동하는 차를 생각할 때, 위성에 대한 LOS가 1.136초동안 차단되고, 후기 신호의 지연이 적어도 이 값과 같다.

1986년 5월 12~16일에 개최된 디지털 위성 통신에 대한 국제 컨퍼런스의 회보 ICDSC-7(Proceedings ICDSC-7 International Conference on Digital Satellite Communications)에 실린, 루쯔(Lutz) 등이 발표한 "지방 이동식 위성 통신-채널 모델, 변조 및 에러 제어(Land Mobile Satellite Communications-Channel Model, Modulation and Error Control)"에서 논의된 바와 같이 차단의 측정이 지방 고속도로에서 수행되었다. 이로부터 얻은 데이터를 사용하여, 마주친 차단의 분획(fraction) 대(versus) 다리, 대로변 구조물, 빌딩 및 나무들과 같은 혼합 장애물에 대한 페이드 마진(fade margin)의 측정가능한 깊이의 그래프를 만들었다. 도 3에 나타낸 이 데이터는 12dB의 페이드 깊이 마진(fade depth margin)을 나타내며, 지연 시간이 2 내지 8초 사이이다. 페이드 깊이 마진은 위성으로부터 도달한 신호 레벨과 수신 신호가 적합하지 않도록(unacceptable) 하는 것 사이의 차이이다. 따라서, 예를 들어 위성 신호가 12 dB의 페이드 마진을 달성할 수 있을 정도로 충분히 강하다면, 6 내지 8 초의 지연시간이 시간 다이버시티 수신으로부터 거의 최적의 이득(near maximum benefit)을 제공할 수 있다.

이동 상황에서의 위성 신호 수신을 강화시키는 또 다른 수단이 인터리버(interleaver)이다. 인터리버의 목적은 다중로 플랫 페이드(multipath flat fades) 및/또는 전방 에러 보정 코더(30)와 그들의 상보 최대 가능성 디코더(complimentary maximum likelihood decoders)(28)의 결합의 의도된 에러 보정 동작을 이겨내기에(defeat) 충분히 긴 차단에 의한 송신 사고의 결과일수 있는 비트 버스트(bursts) 또는 심볼 에러와 대적하는(combat) 것이다. 이는 하나의 메시지의 비트 또는 심볼들을 인터리버의 지속시간과 동일한 시간 윈도우 전반에 걸쳐 무작위로 균일하게 분포시키기 위하여, 송신기에서 그들의 발생 시간을 재배열(reordering)함으로써 성취된다. 이는 인접한 입력 메시지의 비트 또는 심볼을 가능한 한 서로로부터 멀리 격리되게 한다. 만약, 삽입된 메시지 비트 또는 심볼들이 수신기로의 송신에서 에러 버스트에 처하면, 수신기에서의 원래의순서(order)를 재생하기 위한 하나의 상보 디인터리버(complimentary deinterleaver)의 동작이, 잘못된 비트 또는 심볼들을, 전체 인터리버 시간 윈도우(entire interleaver time window)에 걸쳐 소산시킴으로써, 그들을 FEC 디코더에 잘못된 비트들의 쇼트 버스트(short bursts)의 하나의 무작위 분포로 나타나게 한다. FEC 디코더는 후자를 쉽게 보정한다. FEC 코더와 디코더가 결합된 그러한 인터리버의 사용이, 상술한 시스템 전반에 보내지는 메시지 또는 신호들의 말단-대-말단 송신(end-to-end transport)에 사용되는 처리의 일부를 구성할 것이 예상된다. 인터리버들은 원래 송신기(24)의 FEC 코더(30) 전방과 수신기(22)의 FEC 디코더(28) 후방에 위치한다. 그들의 시간 윈도우의 지속시간은 하나의 TDM 프레임으로부터 다수의 TDM 프레임까지 변할 수 있다.

인터리버들은 또한 교차-인터리버(cross-interleavers)의 형태로 사용될 수 있다. 하나의 교차-인터리버는 각 인터리버가 각 메시지 스트림의 비트의 약 1/2을 운반할 수 있도록 한 쌍의 메시지 비트 스트림에 작용하는 한 쌍의 인터리버를 포함한다. 하나의 메시지 스트림의 비트는 의사 무작위로(pseudo randomly) 그리고 균일하게 분리되고 배열된다(ordered). 예를 들어 인터리버로의 입력은 한쌍의 메시지 스트림을 수용한다. 교차-인터리버는 두 개의 출력 교차-인터리버 스트림(output cross-interleaved streams)을 일으키기 위해 비트들로 동작한다. 인터리버는 각 입력 메시지 스트림의 비트를 두 개의 출력 교차-인터리버 스트림 사이의 의사 무작위 방식(pseudo random manner)으로 분리되게 한다. 또한, 비트는 한 쌍의 교차-인터리버 스트림의 각각에 가능한 한 서로 멀리 떨어져 분리된다.교차-인터리버 스트림 각각은 각 입력 메시지의 콘텐츠의 반을 송신한다. 각 스트림은 하나의 상이한(different and diverse) 통로에 걸쳐 송신된다. 하나의 모 콘벌루션 코더(parent convolutional coder)와 결합되어 사용될 때, 그 출력은 교차-인터리버와 하나의 비터비 디코더(즉, 모 코더에 상응하는 콘벌루션 디코더를 사용하여)로의 입력을 형성하기 위하여 두 개의 메시지 스트림으로 펑크춰링되며(punctured), 모 콘벌루션 코더로의 출력인 메시지 비트 스트림은 비터비 디코더 출력에서 최대 가능성 방식으로 회복된다. 이 과정은 이동식 수신기에 의해 직접 가시선 위성 수신 통로에 걸쳐 마주치는 차단, 그림자현상 및 다중로 페이드에 의해 야기되는 버스트 송신 비트 에러(burst transport bit errors)를 제거할 수 있다.

이동식 수신을 최적화하기 위하여, 후기 방송 신호와 지연된 초기 방송 신호들이 그 상응하는 심볼들이 일치하도록 가능한 한 정밀하게 정렬된다. 후기 방송 신호가 송신기(24)에서 지연되는(34) 만큼 수신된 초기 방송 신호를 지연시키는 것이 이러한 정렬을 용이하게 한다. 도 1a와 1b는 각각 관련된 말단-대-말단 원칙(end-to-end principle)을 도시한다. 수신기(22)에서, 두 개의 방송 신호의 심볼-바이-심볼(symbol-by-symbol) 정렬은, 초기 신호를 방송 신호 프레임 기간의 반보다 적게 정렬시키는, 초기 및 후기 방송 신호내의 하나의 심볼에 서비스 제어 헤더(Service Control Header; SCH) 프리앰블을 동기화시키기 위해 조절되는 가변 지연(variable delay)에 앞서는, 방송 신호 프레임 기간의 반 보다 작게 정렬시키는 하나의 고정된 지연(26)을 사용함에 의해 가능한 한 정밀하게 실행된다. SCHs는 본 명세서에 대해 그 전체가 참고문헌을 이루는, 1998년 7월 8일 출원된 미국 특허출원 제09/112, 349호에 설명되어 있다. 초기 및 후기 방송 신호를 위한 그러한 심볼 정렬은 수신기의 비터비 디코더(28)에 도달하는 초기 및 후기 신호의 심볼의 최대 가능성 결합(Maximum likelihood combining)을 가능하게 한다.

초기 및 후기 신호의 최대 가능성 결합은, 그들을 하나의 콘볼루션 코더(30)로부터 유도하고(derive) 그들의 초기 및 후기 시간 다이버시티 신호로의 출력을 분열시킴에 의해 송신기(24)에서 이루어질 수 있다. 펑크춰링(puncturing)으로 알려진 하나의 과정이 32에 도시된 바와 같은 분열(splitting)을 실행한다. 바람직하게는 펑크춰링은 초기 신호를 위한 콘벌루션-머더코드 비트(convolution-mothercoded bits)의 반(half)과 후기 신호를 위한 비트의 나머지 반을 선택하는 단계로 구성되는 것이 바람직하다. 각 반을 구성하는 정확한 비트는 전체 말단-대-말단 비트 에러 실행(overall end-to-end bit error performance)을 최적화하는 방법으로 선택된다. 수신기에서, 소프트 결정 비터비 디코더(soft decision Viterbi decoder)를 사용하는 방송 스트림의 적절하게 동기화된 초기 및 후기 부분의 소프트 결정 재결합(soft decision recombination)이 최적화 최대 가능성 결합을 가져온다. 이 재결합은 최대 가능성 결합 성과를 얻기 위하여 재결합된 각 비트에 대한 신호-대-잡음 비 추정값(estimates)을 사용한다.

그 대신에, 상대적으로 단순한 스위칭이 초기 및 후기 방송 신호의 최대 가능성 결합 대신 사용될 수 있다. 이 경우, 수신기(22)는 초기 및 후기 방송 신호 사이를 스위칭한다. 수신기(22)는 후기 방송 신호가 차단되지 않으면 후기 방송신호를 출력하는 것이 바람직하다. 그것이 차단될 때, 수신기(22)는 지연된 초기 방송 신호로 스위칭한다. 적정 지연을 사용한 정렬은 수신기(22)가 후기 및 초기 방송 신호 사이를 스위칭할 때 마주칠 시간 불연속성(time discontinuity encountered)이 없음을 보장한다. 정렬은 알아 들을수 있는 중단(audible interrupt)을 피하기 위하여 10 밀리초(miliseconds) 이내이어야 한다. 신호는 초기 및 후기 방송 신호 모두가 동시에 차단될 때만 소실된다. 이는 동시 차단이 초기 및 후기 신호 사이의 지연 시간을 초과할 때만 일어난다. 그러나, 비터비 최대 가능성 결합은 단순한 스위칭과 비교되는 약 4.5 dB의 커다란 신호-대-잡음 이점을 가진다.

1. 1 하나의 위성으로부터의 두 개의 직접 LOS TDM 스트림으로 시간-다이버시티-단독(Time-Diversity-Only) 실행

이동식 수신을 위한 두 개의 TDM 스트림이 동일한 위성(14)으로부터 보내진다. 하나의 TDM 스트림이 하나의 초기 방송 신호의 심볼을 운반하고, 다른 TDM 스트림이 하나의 후기 방송 신호의 심볼을 운반한다. 방송 신호는 복수의 방송 채널들(broadcast channels; BCs)을 포함하는 것이 바람직하다. 이동식 다이버시티 수신을 위한 BCs의 수가 하나에서 모든 가능한 수로 변할 수 있다. 이동식 다이버시티 수신을 위해 사용되는 그러한 BCs는 비-이동식 고정 및 휴대용 라디오(non-mobile fixed and portable radios)에 대한 종래의 비-다이버시티 LOS 서비스(non-diversity LOS service)를 위해 사용될 수 있다. 초기 및 후기 BCs는, 이동하는 차량에서 발생할 수 있는 그러한 동적 차단 환경하에서 연속 수신의 가능성을 증대시키는 이동식 수신기에 시간 다이버시티를 제공한다. 두 개의 TDM 스트림에서 운반되는 초기 및 후기 BCs 사이의 지연 시간(34)은 동일한 TDM 스트림에서 운반되는 초기 및 후기 BCs에 대해 상술된 것과 동일한 방법으로 결정되는 하나의 시스템 파라미터이다.

수신기(22)에서, BCs의 쌍, 즉 후기 TDM 스트림으로부터의 하나와 지연된 초기 TDM 스트림으로부터의 나머지 하나는, 도 1a와 관련하여 상술된 후기 및 초기 방송 신호와 동일한 방법으로 처리된다. 수신기(22)는 이 작동 모드를 실행하기 위하여 두 개의 TDM 캐리어들을 수신한다.

1. 2 두 개의 공간적으로 격리된 위성으로부터 각각 하나씩 오는 두 개의 직접 가시선 TDM 스트림을 사용하는 시간 및 공간 다이버시티의 실행

직접 위성 LOS 이동식 수신을 위해 두 개의 TDM 스트림, 즉, 후기 신호를 송신하는 하나의 스트림(16)과 초기 신호를 송신하는 다른 스트림(18)이 보내진다. 두 개의 공간적으로 격리된 위성(14)(20)으로부터 스트림(16)(18)이 각각 도 2에 도시된 바와 같이 보내진다. 이것은 시간 다이버시티 수신뿐 만 아니라 공간 다이버시티를 실행한다. 두 위성(14)(20)은 TDM 스트림을 위한 두 개의 다른 도달 통로를 제공하기 위하여 공간적으로 충분히 떨어져 격리된다. 따라서, 만일 하나의통로가 차단되면 다른 통로 역시 차단될 것 같지 않으므로, 공간 다이버시티 수신의 기회가 제공된다. 수신기(22)에 시간 다이버시티를 제공하고, 이동하는 차량에서 일어나는 동적 차단 환경하에서의 연속 수신 가능성을 증대시키기 위하여 하나의 TDM 스트림(16)은 후기 BCs를 운반하고, 다른 TDM 스트림(18)은 초기 BCs를 운반한다. 초기 및 후기 TDM 스트림 사이의 지연 시간(34)은 하나의 TDM 신호로부터 역다중화된 초기 및 후기 방송 신호를 위해 상술한 바와 같이 결정되는 하나의 시스템 파라미터이다.

1. 3 두 개의 공간적으로 격리된 위성으로부터 각각 하나씩의 두 개의 직접 가시선 방송 채널을 사용하는 시간 및 공간 다이버시티의 실행

도 2에 도시된 바와 같이, 직접 위성 LOS 이동식 수신을 위한 두 개의 방송 채널(즉, 후기 신호로부터의 정보를 송신하는 하나의 BC와 초기 신호로부터의 정보를 송신하는 다른 BC)이 두 개의 공간적으로 격리된 위성(14)(20)으로부터 각각 하나씩 보내진다. TDM 스트림(16)(18)이 모든 초기 또는 모든 후기 신호에 필수적으로 제공되는 것은 아니며, 오히려 각기 두 개의 신호의 결합을 송신할 수 있다. 이는 시간 다이버시티 수신 뿐 아니라 공간 다이버시티를 실행한다. 두 개의 위성(14)(20)이, TDM 스트림의 두 개의 상이한 도달 통로를 제공하기에 충분한 공간을 두고 격리된다. 따라서, 만일 하나의 통로가 차단되면 다른 통로 또한 차단될 것 같지 않으므로 공간 다이버시티 수신의 기회가 제공된다. 초기 및 후기 BCs는 수신기(22)에 시간 다이버시티를 제공하고, 이동하는 차량에서 일어날 수 있는 동적 차단 환경하의 연속 수신의 가능성을 증대시킨다. 초기 및 후기 TDM 스트림 사이의 지연 시간(34)은, 하나의 TDM 신호로부터 역다중화된 초기 및 후기 방송 신호를 위해 상술한 바와 같이 결정되는 하나의 시스템 파라미터이다.

수신기(22)에서, 방송 신호의 쌍(즉, 하나의 후기 신호를 운반하는 하나와 하나의 초기 신호를 운반하는 다른 하나)이 도 1a 및 1b와 관련하여 상술한 후기 및 초기 방송 신호와 동일한 방법으로 처리된다. 수신기(22)는 이 작동 모드를 실행하기 위하여 두 개의 TDM 캐리어를 수신한다. 공간 다이버시티가 상술한 바와 같이 시간 다이버시티를 실행하는 동일한 처리 회로(processing circuitry)에 의해 실행된다. 즉, 처리(28)를 결합시키는 최대 가능성 비터비가 시간 다이버시티와 공간 다이버시티 모두를 동시에 실행한다. 그 대신에, 최상의 수신 품질을 가지는 신호를 선택하기 위한 단순 스위칭(simple switching)이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 초기 방송 신호가 위성(14)으로부터 오고, 후기 방송 신호가 위성(20)으로부터 오며(또는 그 반대), 도 2에 도시된 바와 같이 위성(14)(20)이 상이한 공간 위치에 있기 때문에, 공간 다이버시티 수신이 일어난다(results). 상이한 공간 위치는, 예를 들어 연속적인 공간 및 시간 다이버시티 가청범위를 목표 구역에 걸쳐 제공하기 위하여, 지구정지궤도(geosynchronous orbit)를 따라 상이한 위치에 있는 위성들 또는 적도에 대해 경사진 상이한 타원 궤도에 있고 그들의 항성일 위상(sidereal day phase)에 시간이 정확히 맞추어진(properly timed) 두 개의 위성을 사용하여 달성될 수 있다. 후자의 경우, 고위도에서 공간 다이버시티를 달성하기 위하여, 예를 들어 한번에 두 개가 사용되는, 상이한 고경사 타원 궤도의 세 개 또는 네 개의 위성이 있을 수 있다.

2. 위성 가시선으로부터 차단된 수신기를 위한 지상 재방송

상기 직접 LOS 위성 다이버시티 장치들은 어느 것이나 위성으로부터의 직접 LOS 수신이 가능하지 않은 도시 중심과 지방에서 마주칠 수 있는 빌딩, 다리 및 터널에 의한 차단을 극복하고 방송 프로그램 신호의 이동식 수신기로의 중단없는 수신을 유지하기 위하여 지상 재방송 송신기(도 4)의 하나의 네트워크(36)와 결합될 수 있다. 지상 네트워크(36)은 하나부터 예를 들어 도시 또는 고속도로의 가청범위에 필요한 만큼의 스테이션(38)의 수까지 포함할 수 있다.

시간 또는 공간 다이버시티가 없고 지상 재방송 네트워크와만 결합된 하나의 위성 직접 방송 방출 시스템(satellite direct broadcast delivery system)을 사용하는 이동식 수신 옵션(mobile reception option)이 또한 있다. 그러한 옵션은 위성 빔 가청범위(satellite beam coverage) 지역, 예를 들어 위성에 대한 LOS 고도각이 85°이상이고 장애물에 의한 차단이 드문 곳에서 효과적이다. 그런 환경하에서 지상 재방송은 단지 소수의 상대적으로 작고 격리된 차단 지역에서만 필요하다. 위성과 지상 수신 사이의 스위칭을 위한 임계값(thresholds)을 아래에 설명한다.

지상 네트워크에 반복되는 직접 위성 신호의 지상 재방송을 가장 유익하게 사용하기 위하여, 이동식 수신기에서 위성 직접 LOS 신호와 동기화되고 결합되어야한다. 본 발명에 의해, 지상 중계기의 하나의 네트워크(36)를 통해 지상 재방송과 함께 또는 지상 재방송 없이, 하나 또는 그 이상의 직접 위성 LOS 스트림을 사용하는 이동식 다이버시티 수신을 실행하기 위한 동기화가 지금부터 설명될 것이다. 다음의 설명에서, 신호는 시분할 다중화를 사용하여 송신되는 것으로 한다. 이는 주파수 분할 다중화(frequency division multiplexing) 또는 그러한 다중화 방법들의 임의의 결합의 코드 분할 다중화(code division multiplexing)와 같은 다른 송신 체계(transport schemes)의 사용을 배제하는 것은 아니다.

공간 및 시간 다이버시티를 위한 직접 LOS 위성 캐리어들은, 차단되지 않은 그리고 부분적으로 차단된 시골 지역의 이동 유니트에 상술한 방법을 사용하여 높은 이용가능성(availability)을 가지고 통신을 전달할 수 있다. 그러나, 도시에서 공통적으로 찾아볼 수 있는 낮은, 중간의 그리고 높은 빌딩들은, 그러나, LOS 위성 수신을 심하게 차단할 수 있다. 따라서, 도시와 지방 모두에서 LOS 위성 수신을 증대시키고 높은 수신가능성(high availability reception)을 달성하기 위해 하나의 지상 재방송 시스템이 요구된다.

LOS 차단을 극복하기 위하여, 지상 재방송 스테이션(38)의 하나의 네트워크(36)가 도 4에 도시된 바와 같이, 도시의 상이한 위치에 설치된다. 각 지상 재방송 스테이션(38)이, 다중로 간섭에 강하고 직접 LOS 위성 디지털 TDM 스트림 또는 그 TDM 스트림의 선택된 요소(즉, 방송 채널)를 반복하도록 설계된 파형을 송신한다. 모든 지상 재방송 스테이션(38)은 필수적으로 동일한 캐리어 주파수로 송신하는 것이 바람직하다. 그 파형의 대역폭은 서로 일치한다. 이는 일반적으로단일 주파수 네트워크(single frequency network)로 불린다. 적용가능한 파형들은 예를 들어: 1) 하나의 TDM 신호를 운반하기 위해 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplex; OFDM)로 알려진 다중로 대항 기술(multipath robust technique)을 사용하는 시분할 다중화 멀티캐리어 변조(Time Division Multiplexed Multicarrier Modulation; TDM-MCM); 2) 하나의 코릴레이터(correlator), 하나의 다중-탭 지연 라인( multi-tap delay line) 및 추가 신호 처리 회로에 의해 실행된 하나의 다중로 적합 이퀄라이저(multipath adaptive equalizer)로 하여금 송신된 파형을 재생하기 위한 개별 다중로 도달을 구조적으로 재결합시키기 위해 이퀄라이저(equalizer)의 탭(taps)을 이끌도록(train) 해주는, 하나의 특정 주기 디지털 트레이닝 시퀀스를 포함하는 하나의 TDM 파형을 송신하는 적응성 TDM(adaptive TDM); 및 3) 위성 TDM 파형이 프라임 레이트 채널(Prime Rate Channels; PRCs)과 같은 구성부들로 분할되고, 이들이 일반 대역폭을 차지하고 각 PRC에 특정되게 배정된 디지털 코드에 의해 수신기에서 개별적으로 확인되고 식별되는 다수의 동시성 CDMA 신호의 형태로 재방송되는 코드 분할 다중 엑세스(Code Division Multiple Access; CDMA)가 있다. PRCs는 본 명세서에 대해 인용문헌을 구성하는 상기한 1998년 7월 8일자 출원의 미국 특허출원 제09/112,349호에 설명되어 있다. TDM 방송 파형내의 하나의 BC는 예를 들어 PRCs로 분할될 수 있다. PRCs는 CDMA-코드화 캐리어에 실릴(carried) 수 있다. 하나의 수신기가 하나의 BC의 CDMA-코드화 PRCs(CDMA-coded PRCs)를 모으고 BC를 재결합할 수 있다.

아래에서, 지상 재방송을 위한 하나의 TDM-MCM 파형을 사용하는 실시예가 선택된다. TDM-MCM 파형이란 용어는 멀티캐리어 변조(multicarriermodulated; MCM) 심볼에 위성으로부터 직접 수신된 하나의 TDM 파형의 디지털 심볼의 변조를 칭하기 위하여 사용된다. 이 실시예의 중요한 특성은 TDM-MCM 지상 재방송 파형을 위성으로부터 수신된 TDM 스트림에 동조시키는 것이다. 위성을 통해 보내진 TDM 파형과 지상 재방송을 위해 사용된 다른 파형 사이의 이러한 동기화는, 위성과 지상 재방송 스테이션들 사이 및 지상 재방송 스테이션들과 수신기들 사이의 전파 지연 차이(propagation delay differences)를 고려하여야 한다는 것을 알아야 한다.

2. 1 TDM-MCM을 사용한 지상 재방송의 실행

상이한 위성 송신 옵션이 가능하다. 그들은 1) 시간 또는 공간 다이버시티 없이(with no time or space diversity) 방송 신호를 운반하는 동일 위성으로부터의 하나의 직접 LOS 위성 TDM 스트림; 2) 초기 및 후기 방송 신호를 모두 운반하는 동일 위성으로부터의 하나의 직접 LOS 위성 TMD 스트림; 3) 동일 위성으로부터의 두개의 직접 LOS 위성 TDM 스트림(즉, 후기 BCs를 운반하는 하나의 스트림과 초기 BCs를 운반하는 다른 스트림 ; 및 4) 상이한 위성으로부터의 두개의 직접 LOS 위성 TDM 스트림[즉, 후기 BCs를 운반하는 하나의 TDM 스트림과 초기 BCs를 운반하는 다른 하나, 또는 후기 및 초기 BCs의 결합을 다른 TDM 스트림에서 초기 컴패니언(early companion)을 가지는 각 후기 BC와 함께 운반하는 각각의 스트림]이다.

첫 번째 경우에, 시간 또는 공간 다이버시티가 사용되지 않는 경우, BCs를 운반하는 TDM 스트림이 하나의 TDM-MCM 파형을 사용하는 지상 재방송 스테이션(38)에 의해 수신되고 직접적으로 반복된다. 이 경우, 수신기는, 지상 재방송 통로에서 마주치는 처리와 송신의 지연의 원인이 되는(to account for processing and transport delay) 그 LOS 위성 TDM 수신에서의 지연을 소개한다. 다른 세 경우에, 초기 BCs를 운반하는 TDM 스트림은 하나의 TDM-MCM 파형을 사용하는 지상 재방송 스테이션(38)에 의해 지연되고 반복된다.

TDM-MCM 파형상에 선택되고 운반되는 TDM 비트 스트림 또는 비트 스트림들은 위성으로부터 온 것과 동일한 콘텐츠를 운반하는 것이 바람직하다. 그 대신에 TDM-MCM은 위성 TDM 스트림들로부터 이동식 수신을 위한 BCs만을 선택할 수 있다. 후자의 경우, 이동식 서비스 수신기를 위한 지방 삽입 방송 채널 콘텐츠(locally injected Broadcast Channel content)가 남아있는 TDM 용량을 대신할 수 있다.

본 발명에 따르면, 시간 다이버시티 수신을 포함하는 구성을 위해, 지상 가청범위 중심에서의 초기 BC의 도달 시간을 위성으로부터의 그 컴패니언 후기 BC의 도달과 일치시키기 위해 조절되는 지연이 각 지상 스테이션에서 삽입된다. 이 지연은, 각 스테이션(38)과 지상 가청범위 지역(40)의 중심(42) 사이의 거리 차이뿐 아니라 각 스테이션(38)과 위성간의 거리 차이에 대한 조절과, LOS TDM 스트림의 TDM-MCM 스트림으로의 변환에 포함되는 처리 지연을 포함한다.

지상 가청범위의 중심(42)에서의 지상 재방송 신호와 후기 위성 신호의 도달시간이 거의 일치하여야 할 필요에 의해, 그들의 도달 시간의 최소한의 차이가 지상 가청범위 구역(40)의 내부 및 그 주위에서 일어난다. 따라서, 지상 가청범위 구역(40)을 벗어나거나 진입할 때, 지상의 신호와 위성 신호 사이의 "핸드-오프( hand-off)"가 예를 들어 수신된 오디오 신호에서 현저한 방해없이 일어난다. 이러한 동일 정렬 디서플린(same alignment discipline)은, 각 지상 중계기 스테이션에 적용될 때, 이동식 플랫폼에서 수신 품질을 최적화하는 지상 가청범위의 중심에 도달하는 각 지상 스테이션으로부터의 MCM 심볼의 시간 및 위상 일치를 일으킨다. 이동식 수신기가 지상 가청범위 중심에서 출발하기 때문에, MCM 도달은 시간과 위상으로 분산되게 된다. 설계에 의해, 이 분산(scatter)은 일반적으로 60 마이크로초(microseconds)이고 출발 거리를 가청범위 중심으로부터 9까지 이르게 하는 MCM 심볼 기간에 삽입되는 가드 타임(guard time) 만큼 커질 수 있다.

본 발명에 따르면, 각 재방송 송신기는 고출력 송신기로부터의 지상파 전파에 의해 그 TDM-MCM 신호를 재방송한다. 방송된 출력 레벨은, 희박한 차단을 나타내는 작은 가청범위 지역에 대한 0 dBW에서 큰 도시의 중심 상업 지구에서의 것과 같은 큰 가청범위 지역에 대한 40 dBW까지로 낮을 수 있다. 언덕, 높은 빌딩과 같은 자연 지형 특성을 고려하여 환경에 의한 차단을 극복하기에 충분한 높이에 있는 타워로부터 신호가 방송된다. 또한, 신호는 지상파에 의해 2 내지 16 km의 거리에 도달하기에 충분한 높이에 있는 타워상의 정확히 겨냥된 소폭 빔 안테나로부터 도로를 따라 방송된다.

2. 2 위성 LOS 지상 재방송 신호간의 핸드-오프(hand-off)

핸드-오프(hand-off)는 이동식 수신에 관여하는 차량이 위성으로부터의 LOS TDM 수신과 지상 SFN으로부터의 지상 TDM-MCM 수신 사이의 이동을 일으킬 때 발생하는 결과(event)를 가리킨다. 핸드-오프를 이끄는(conducting) 두 가지 방법이 가능하다. 둘 모두 이미 전술하였다. 하나의 "핸드-오프" 기술이 지상 및 위성 BCs의 BC 서비스 제어 헤더 프리앰블(BC Service Control Header preambles)을 정렬시킴에 의해[즉, 그들의 상관 스파이크(correlation spikes)를 정렬시킴에 의해] 실행될 수 있다. 이 프로세스는 지상 및 위성 BC 심볼들을 정밀하게 동기화하고, 비터비 디코더(28)에 의해 그들의 최대 가능성 결합을 실행한다. 그러한 실행은 하나의 투명한 충돌없는 핸드-오프(transparent, hitless hand-off)를 가져온다.

상기 기술의 대안(alternative)은 최대 가능성 결합보다는 지상 및 위성 유도 신호(terrestrial and satellite derived signals) 사이의 스위칭을 사용한다. 이동식 수신기는 LOS 위성 TDM 캐리어들과 지상 SFN 재방송 TDM-MCM 캐리어들 중 하나 또는 둘 모두에 동조하여 청취한다. 두가지 캐리어형 모두 동일한 BCs를 송신한다. 주어진 순간에, 하나의 수신기(22)가 최상의 BC 품질을 제공하는 신호(즉, LOS TDM 또는 TDM-MCM)를 선택하는 것이 바람직하다. 수신 품질은 수신된 각 비트 스트림내의 비트 에러율(bit error rate; BER)로 측정될 수 있다. 스위칭이 다음과 같이 BER 차이로 행해진다;

TDM-MCM BER ≤ LOS TDM BER - △1BER 일 때 LOS TDM으로부터 TDM-MCM으로 스위칭; 그리고

LOS TDM BER ≤TDM-MCM BER - △2BER 일 때 TDM-MCM으로부터 LOS TDM으로 스위칭

상술한 바와 같이, △1BER와 △2BER의 사용은, LOS TDM과 TDM-MCM 사이의 스위칭 때 잡음(chatter)을 방지한다. △2BER > △1BER 로 만듦으로써, TDM-MCM 으로부터 LOS TDM 으로의 스위칭은 LOS TDM 으로부터 TDM-MCM 으로의 스위칭보다 더 어렵다. 이것은, 수신기(22)가 도시 가청범위로 진입할 때 수신기(22)가 일단 TDM-MCM 에 의해 포착되면 오히려 TDM-MCM를 따라가는 것이 좋기 때문에, 바람직하다. 이 작동의 한 예로서, 강화 지역(reinforced region)(40)에서 LOS TDM BER = 10^-1이고 △1BER = △2BER = 10^-2이라고 가정하자. LOS TDM 으로부터 TDM-MCM 으로의 스위칭이 an = 0.01-0.001 = 0.009에서 일어나고, and TDM-MCM로부터 LOS TDM으로의 스위칭이 TDM-MCM에서 .01 = .001 = .011에서 일어난다. 따라서, TDM-MCM으로부터 LOS TDM으로 가는 것보다 LOS TDM로부터 TDM-MCM으로 가는 것이 더 용이하다. △2BER = 4x10^-2으로 만듦으로써 TDM-MCM으로부터 LOS TDM으로의 역 스위칭이, 일단 지상 MCM이 선택되면 LOS TDM으로의 복귀가 더 어렵게 되는 TDM-MCM BER = .015에서 일어난다. 신호-대-잡음 비율과 같은 몇몇 다른 동등 품질 측정치(equivalent quality measure)가 BER 대신에 사용될 수 있다.

2. 3 지상 TDM-MCM 송신의 실행

위성 LOS TDM 스트림의 데이터 심볼들은, 최적의 SFN 작동을 달성하기 위해 하나의 TDM-MCM 데이터 심볼내의 OFDM 서브캐리어들에 정확히 정렬되는 것이 바람직하다. 전술한 실시예에서, 각 TDM 데이터 심볼은 2 비트를 포함한다. 본 발명에 따르면, 정확히 동일한 2 비트가 하나의 FSN(40)의 각 지상 재방송에서 발생되는 TDM-MCM 파형내의 동일한 OFDM 서브캐리어에 배정된다. 하나의 네트워크의 어떤 하나의 지상 재방송 스테이션에서 이 정렬로부터의 이탈(deviation)은 그 TDM-MCM을 하나의 인터피어러(interferer)로 바꾸고 그 결과로서 수신 품질을 떨어뜨리기 때문에, 이 정렬은 각 지상 재방송 스테이션(38)에서 동일하게 수행된다.

TDM 데이터 심볼의 TDM-MCM 파형의 각 MCM 심볼에 대한 정렬은 도 5에 설명된 프로세스를 사용한다. 첫째, 위성으로부터 수신된 초기 BCs를 운반하는 TDM 스트림으로부터의 TDM 데이터 심볼들은 시간 인접 블록(time contiguous blocks)의 시퀀스에 정렬된다(arrayed). 각 TDM 심볼은 2 비트를 운반한다. TDM 데이터 심볼들의 각 블록(44)은 M 열(columns)과 N 행(rows)을 포함한다. M과 N은 TDM-MCM 트랜스멀티플랙서(transmultiplexer)의 설계 항목(design details)에 의해 결정되는 설계 파라미터들(design parameters)이다. 가장 앞선 TDM 심볼들이 어레이의 가장 앞선 행(row)을, 다음 가까운 심볼이 마지막 행이 프레임의 마지막 TDM 심볼로 채워질 때까지 다음 행을 채운다. 각 블록(44)이 역 고속 푸리에 변형(InverseFast Fourier Transform; EFFT)(46)의 입력에 공급된다. IFFT의 동작은 NOFDM 캐리어, 즉 하나의 행(raw)의 각 TDM 데이터 심볼을 위한 하나의 캐리어를 포함하는 하나의 MCM 심볼(48)을 형성한다. 각 OFDM 캐리어는 하나의 추가된 위상 레퍼런스 캐리어에 대하여 차동 QPSK 변조된다(differential QPSK modulated). 따라서, 각 MCM 심볼은 N+1 캐리어를 포함한다. 이 프로세스가 하나의 완전한 심볼 프레임(50)을 형성하기 위하여 TDM 데이터 심볼 블록의 모든 M 열에 대해 연속적으로(sequentially) 반복된다. 하나의 TDM 블록(44)의 M 열(column)은, 각각 N 캐리어에 더하여 하나의 위상 래퍼런그 캐리어를 가지는 M MCM 시간 연속 심볼(time sequential symbols)(48)을 형성한다. 이는 하나의 TDM-MCM 프레임(50)을 구성한다. 매 TDM-MCM 프레임(50) 당 운반되는 TDM 데이터 심볼들의 총 수는 M×N 이다. 도 5에 도시된 M = 8 이고 N = 6 인 값은 설명의 목적만을 위한 것으로 이해되어야 한다. 그러한 값은 일반적으로 예를 들어 M = 960 이고 N = 116인 값과 비슷하다.

하나의 TDM-MCM 단일 주파수 네트워크의 최적의 작동을 위해, 네트워크(36)내의 각 지상 재방송 스테이션(38)으로부터 송신된 각 TDM-MCM 심볼(48)은 각 MCM 심볼의 동일한 캐리어에 있는 블록의 동일한 TDM 데이터 심볼들을 운반한다; 그렇지 않으면, 하나의 SFN(36)의 다양한 지상 재방송 스테이션(38)으로부터 수신기(22)에 도달하는 복수의 TDM-MCM 심볼들(48) 중에서 구조적 재결합이 일어나지 않을 것이다. TDM-대-MCM 심볼 동기화 및 정렬 프로세스는 독립적으로 그러나 각 지상 재방송 스테이션에서 동일한 방법으로 정밀하게 수행된다.

MCM 심볼들(48)의 TDM-MCM 프레임(50)으로의 형성(formation)은 도 6에 추가로 설명되어 있다. 하나의 심볼 레이트(symbol rate) R(즉, 비트 레이트 B_R=2 x R)로 매 심볼 당 2 비트를 송신하는 하나의 TDM 스트림이 N_TDM심볼(52) 세트내의 IFFT의 입력에 제공된다. 심볼들은 컴플렉스 I 와 Q 값으로 저장되고 IFFT로의 입력에 앞서 열(columns)에 정렬되는(arrayed) 것이 바람직하다. 2ⁿ크기의 하나의 IFFT(46)가 도 6의 54로 표시된 바와 같이, 각 TDM-MCM 심볼들을 만들기 위해, N_TDMTDM 심볼들(52)을 N_TDM직각 위상 쉬프트 키잉(quadrature phase shift keying; QPSK) 캐리어들로 변형시킨다. 전술한 I 와 Q 값이 직접적으로 각 QPSK 변조 MCM OFDM 캐리어의 위상을 결정한다. 그 결과 각 TDM-MCM 심볼이 T_sym= N_TDM/R의 지속기간을 가지는 하나의 주기를 차지하는 N_TDMOFDM 캐리어를 가진다. 따라서 MCM 심볼 레이트은 R/N_TDM이다. 매 주기(period)당 시간 도매인 샘플의 수는 2ⁿ이다. 그러므로, IFFT(46)로부터의 시간 도메인 MCM 심볼 출력의 샘플링 레이트는 2ⁿR/N_TDM이다. 56으로 표시된 바와 같이, 심볼 주기의 η의 하나의 분획(fraction)인 하나의 가드 인터벌(guard interval)이 발생된다. 이 동작은 IFFT 출력의 (1 - η)^-1의 시간 압축을 가져온다. TDM-MCM 프레임을 어셈블(assemble)하기 위하여, 하나의 프레임 동기화 단어(49)가 모든 M_MCMMCM 마다 한 번씩 추가되고 이에 따라 58로 표시된 바와 같이 (M_MCM+ 1)/M_MCM에 의한 시간 압축이 더 증대된다(multiply). TDM-MCM파형의 대역폭은 따라서 R(R/S)((1-η)-1)(M_MCM+1)/M_MCM이다.

TDM-대-TDM 심볼 변조에 사용된 파라미터들(즉, TDM 스트림의 심볼 레이트 R, 매 MCM 심볼당 TDM 심볼의 수 N_TDM, IFFT 계수의 수 2ⁿ, 가드 인터벌 분획 η, 그리고 TDM-MCM 프레임 길이 M_MCM)이 매 TDM 프레임(64)당 TDM-MCM 프레임(50)들의 하나의 정수(an integer number)를 얻기 위해 선택된다(도 9). 이러한 선택은 TDM-MCM 프레임 동기화를 위한 TDM 주 프레임 프리앰블(MFP)의 사용을 허용한다. IFFT는 한번에 2ⁿ입력계수를 수용한다. 상기 수 2ⁿ은 N_TDM보다 크거나 같아야만 한다. 따라서, N_TDMOFDM 서브캐리어 비-제로 스텍트럼 계수(subcarrier non-zero spectrum coefficients)(54)만이 IFFT(46)으로의 입력으로 인정된다. 그러한 선택된 N_TDM값들은 IFFT 스펙트럼 윈도우로 진입하는(entered) 것들이다. IFFT 스펙트럼 윈도우 에지(edges)의 사용되지 않은 IFFT 계수들은 하나의 제로 값으로 지정된다.

2. 4 TDM 데이터 심볼 대 TDM-MCM 데이터 심볼 동기화

상술한 바와 같이, TDM-MCM 지상 재방송 스테이션(38)은 단일 주파수 네트워크(single frequency network; SFN)(36)에서 작동하는 것이 바람직하다. SFN(36)은 초기 위성 LOS TDM 파형의 적어도 일부를 재송신하는 다수의 지상 재방송 스테이션(38)을 포함하여 구성된다. 모든 지상 재방송 스테이션들은 동일한 캐리어 주파수 대역폭으로 송신한다. 각 지상 재방송 스테이션은 그의 모든 다른 스테이션들(companions)과 동일한 TDM-MCM 파형을 재방송한다. 각 지상 재방송 스테이션은, TDM-MCM 캐리어에 운반되는 복조 TDM 스트림이 SFN의 가청범위의 중심에 후기 BCs를 운반하는 위성 LOS TDM의 도달 순간과 동기화되는 그러한 양과 동일한 양의 초기 BCs 운반 위성 LOS TDM 신호를 수신하고 지연시킨다. 초기 BCs를 운반하는 위성 LOS TDM의 심볼들은 도 5 및 6과 관련하여 하기에 설명된 것과 같이, TDM-MCM 데이터 심볼들의 동일한 OFDM 캐리어들에 정확하고 일관되게 배정된다.

SFN(36)의 스테이션들(38)이 하나의 도시 및 그 주변부의 가청범위를 최적화하기에 필요한 최소의 수로 배치된다(located). 본 발명에 따르면, 동일한 위성 TDM 데이터 심볼들을 운반하는 MCM 심볼의 도달 시간을 가청범위의 하나의 중심(42) 또는 중심들에서 근접 동기화될(nearly synchronized) 수 있도록, 시간 지연 보정이 지상 재방송 스테이션(38)에 도입된다(introduced). 세가지 유형의 시간 지연 보정이 요구된다. 두가지 시간 지연 보정은 거리 보정을 포함한다. 하나는 개별 지상 재방송 스테이션과 위성간의 거리 차이에 대한 보정, 두 번째는 각 지상 재방송 스테이션과 SFN 가청범위의 중심간의 거리 보정이다. 이러한 두가지 지연 보정의 계산을 아래에서 설명한다.

세 번째 지연 보정이, TDM-MCM 신호가 SFN의 적용범위 중심에 위치된 이동식 수신기에 위성 LOS 후기 신호와 함께 시간 위상으로 도달하도록 도입된다. 위성으로부터의 초기 LOS BC TDM 신호가 TDM-MCM 지상 재방송 신호를 발생시키도록 사용되기 때문에, 이 보정이 꼭 이루어져야만 한다. 이 나중(latter) 신호의 가청범위 중심에의 도달은 위성으로부터의 후기 LOS BC TDM 신호의 도달과 거의 동시에 일어나야만 한다. 그렇게 되도록 하기 위해, 초기 및 후기 신호 사이의 지연과 동일한 양으로 위성으로부터의 초기 LOS BC TDM 신호를 지연시켜야 한다. 이 지연의 일부는 TDM 대(to) TDM-MCM 트랜스멀티플랙스 처리에서 직면한 처리 지연에 기인한다. 그 나머지는 TDM 대(to) TDM-MCM 트랜스멀티플렉스 처리 이전의 TDM 스트림에 적용되는 디지털 지연 라인에 의해 도입된다.

하나의 도시 및 그 주변부내의 전체 수신을 최적화하기 위하여 하나의 SFN 내로 삽입되는 많은 "가청범위 중심"이 있을 수 있다. SFN(36)의 지상 재방송 스테이션(38)의 작은 집합(subsets)은 거리, 그룹핑(grouping) 및 차단 특성으로 인해 하나의 도시 및 그 주변부내의 상이한 가청범위 중심에 초점을 맞출 수 있다. 이들은 상술한 첫번째의 두개의 보정에 영향을 준다.

3. 위성으로부터 SFN 가청범위 중심까지의 거리에 대한 재방송 스테이션 타이밍의 보정

전술한 바와 같이, 스테이션(38)으로부터 재방송된 TDM-MCM 신호의 SFN 가청범위 중심에의 도달을 동기화하기 위해 타이밍 보정이 이루어지는데, 그것은

a) 위성(14) 또는 위성들(14)(20)로부터의 재방송 스테이션(38)에의 위성TDM 신호의 상이한 도달 시간 및

b) 재방송 스테이션(38)과 SFN 가청범위(42) 중심 사이의 거리 차이로 인한 상이한 통과(transit) 시간에 기인한다.

타이밍 차이는, IFFT(46)에의 입력에 앞서 TDM 스트림의 TDM 데이터 심볼들을 메모리 장치에서의 알맞은 시간동안 지연시킴으로써, 각 재방송 스테이션에 도입될 수 있다.

3. 1 위성 대 재방송 스테이션 TDM 타이밍 차이

위성으로부터 TDM 신호를 수신하는 지상 재방송 스테이션(38)의 하나의 네트워크를 생각하자. 90°, 직하가 아닌 고도각(elevatioin angle)에서, 각 지상 재방송 스테이션과 위성 사이의 거리는 상이하다. 따라서, 각 지상 재방송 스테이션 위치와 위성 사이의 경사 범위(slant range)에, 그리고 이에 따른 TDM 신호 도달의 시간에 차이가 있을 것이다. 또한, 각 지상 재방송 스테이션(38)과 가청범위(42)의 중심 사이의 거리도 상이하다. 다음의 시나리오는 거리 차이에 기인한 시간 차이의 크기를 설명한다.

설명을 위한 목적으로, 하나의 SFN 재방송 네트워크(36)가, 하나의 도시와 그 관련 대도시 지역을 충분히 담당할 수 있도록 선택된 지리적 위치들에 있는, 많은 지상 재방송 스테이션(38)을 포함하여 구성되는 것으로 가정한다. 상대적으로단순하고 작으며 한정된 그러한 폐쇄된 토폴로지(simple, small and confined blocked topologies)에서는, 적은 수의 지상 재방송 스테이션이면 충분하다. 크고, 더 복잡한 그러한 폐쇄된 토폴로지에서는 다수의 지상 재방송 스테이션이 필요하다.

지상 재방송 스테이션(38)과 위성(14) 사이의 경사 범위 거리 차이로 인한 지연 차이의 계산 방법이 도 7에 나타나 있다. 이 거리 차이는 각 스테이션의 위치와 교차되는 지구표면에 위치한, 위성의 가시선(line-of-sight)에 대한 수직선들 사이에서 측정된다. 위성에 가장 가까운 36에 있는 스테이션을 1로, 가장 먼 것을 m으로 그리고 중간 것을 k로 지정한다. 임의의 스테이션 k와 스테이션 m 사이의 위성 직하점(sub-satellite point)을 향하는 방위각의 방향으로 지구 표면을 따르는 LOS에 대한 수직선 사이의 거리 차이를 d_km으로 한다. 따라서, 가장 먼 스테이션 m과 1 사이의 거리는 d_m= d_max이다. 도 7에서 가장 먼 스테이션을 3, 가장 가까운 것을 1로 하고, 그 사이에 2가 있다. 각각의 LOS 경사 범위 거리를 △Tslantk 와 △Tslantmax 로 한다. 위성에 대한 고도각을 모든 스테이션에서 elv 로 한다. 또한 위성 직하점에 대한 방위각을 모든 스테이션에서 거의 동일한 값인 것으로 가정한다. 따라서, 스테이션 k와 m 사이의 경사 가시선 거리를 계산하기 위한 도 8의 도시(geometry)를 사용하면, 위성으로부터의 도달 시간의 차이에 대해 다음과 같은 관계가 있다;

0 < △T_{slant k}< △T_slantmax

여기서 △T_slantmax= (d_1m÷c)×cos(elv)

△T_{slant k}= (d_km÷c)×cos(elv)

c = 빛의 속도, m/s

수신기에서 위성 TDM 신호 도달 시간 차이를 밝히기 위하여 임의의 스테이션 k에 적용되어질 타이밍 보정 요소 △T_correctk가 아래와 같이 주어진다.

△T_correctk= △T_slantmax- △T_{slant k}

따라서, 36의 스테이션이 위성으로부터 더 멀어질수록 타이밍 보정이 더 작아진다. 예를 들어 dlm= dmax = 18 km 이고 elv = 30°인 경우를 생각해보자. 이 경우 △Tslantmax = 52㎲이다. 위성에 가장 가까운 스테이션 1에 있어서, 보정이 △Tcorrectl = △Tslantmax = 52㎲ 일 것이다. 최장 거리의 스테이션에 있어서는, △T_correctm= 0 일 것이다. 중간의 다른 스테이션 k에 있어서는, △T_correctk가 위의 식에 의해 주어진다.

위성 직하점 근처의 SFN 가청범위에 있어서, 각 재방송 스테이션(38)의 위성에 대한 방위각이 스테이션에 따라 다르며, 상기 식에 대해 명백하고 적절한 보정이 행해져야 한다. 즉, 하나의 스테이션과 위성간의 불변 전파 지연(constantpropagation delay)의 윤곽(contours)들은, 그 중심이 위성 직하점에 있는 지구 표면상의 실질적인 원이며, 시간 차이가 그 원들 사이에서 측정된다. 위성직하점으로부터 먼 거리에서 그리고 하나의 SFN 가청범위의 더 한정된 구역내에서, 원들이 직선으로 생각될 수 있다.

위성 이동으로 인한 시간 차이에서의 변화를 지금부터 생각해 보자. 위에 나타낸 계산은 고려대상인 각 지상 스테이션, 지구의 중심 및 위성을 가로지르는 방위면(azimuth plane)에 적용된다. 하나의 지구정지궤도 위성(geostationary orbit satellite)의 경우, 위성의 궤도 위치가 다소 변화한다. 위성의 위치를 설계상의 위성 궤도 위치를 중심으로 한 측면의 50 입방 마일(miles) 이내로 유지하는 것이 일반적이다. 21,300 내지 25,600 마일의 거리에서, 지구정지궤도 위성 위치 변화로 발생되는 방위 및 고도의 최종 편차는 상기 시간 보정 계산에 대수롭지 않은 영향을 준다. 이 크기는 피크-대-피크(peak-to-peak)로 135 나노초(nanoseconds)를 넘지 않는다. 이와 유사하게, 36 내의 지구 스테이션 위치 차이로 인한 시간 차이가 있다. 이들은 피크-대-피크(peak-to-peak)로 31 나노초(nanoseconds)를 넘지 않는다. 이 두 개가 합쳐질 때, 최종 결과는 피크-대-피크(peak-to-peak)로 166 나노초(nanoseconds)를 넘지 않는다.

그러나, 툰드라(Tundra), 몰냐(Molnya), 중간 원형 궤도(Intermediate Circular Orbit; ICO) 및 저 지구 궤도(Low Earth Orbit; LEO)를 비행하는 비-지구정지궤도 위성의 경우, 상기와 같이 수행된 계산은 재방송 스테이션(38)에 대해 연속적으로 변화하는 위성의 방위각 및 고도각을 고려하는 것이 바람직하다. 위성통신 기술에 관하여, 계산 프로세스는 상기 주어진 방법의 하나의 연장이다. 또한, 그러한 비-정지 궤도에 있어서, 계산은 LOS 경사 범위 타이밍 에러를 +＼- 500 나노초(nanoseconds) 이내로 유지하는 레이트로 반복되는 것이 필요하다.

3. 2 가드 타임과 SFN의 가청범위의 직경

SFN(36)의 다양한 지상 재방송 스테이션(38)로부터 송신된 TDM-MCM 신호는 도 5와 6과 관련하여 상술된 방법으로 발생되는 TDM-MCM 프레임(50)을 포함하여 구성된다. 가청범위(40)의 의도된 지역에 위치하는 하나의 수신기(22)에서, TDM-MCM 프레임을 포함하여 구성되는 다중 신호가 여러 재방송 스테이션으로부터 도달한다. 이들의 도달 시간은 도 10에 도시된 방식으로 서로 겹칠 것이다. 중복 범위(spread of overlap)는 위성-대-지상 재방송 스테이션 거리 차이와, 재방송 스테이션-대-수신기 거리 차이에 달려 있다. TDM-MCM 프레임은, 그들의 하나의 수신기(22)에의 도달 시간 차이가 TDM-MCM 파형을 발생시키기 위하여 사용되는 가드 인터벌 △T_G의 폭을 넘지 않는 구조적인 방식으로 결합한다. 이 가드 인터벌의 폭이 △T_G이면, 그 때는 SFN의 모든 재방송 스테이션들의 조합(composite)으로부터의 도달 시간 차이가 △T_G를 넘지 않고, 거리 차이는 c×△T_G를 넘지 않는 것이 바람직하다(c는 빛의 속도임). 따라서, 하나의 SFN(36)내의 지상 재방송 스테이션(38)을 위한 배치의 최대 직경을 위한 도시(geometry)가 도 11에 나타나 있으며, 여기서하나의 지상 재방송 스테이션 송신기(38a)가 또 다른 송신기(38b)를 거리 D = c×△T_G로 두고 정반대방향에 마주 보고 있다. 따라서, 만약 모든 지상 재방송 스테이션들이 직경 D = c×△T_G인 구역내로 한정된다면, 구역 내부 또는 외부의 임의의 수신기에서 TDM-MCM 프레임의 도달 시간 차이(△T_R)는 △T_R≤ △T_G이다. 만약, 예를 들어 △T_G= 60 마이크로초(microseconds)라면 이 직경은 18km이다.

전술한 설명은, 가청범위 구역(40)의 기하학적 중심(42)에의 모든 프레임의 도달이 필수적으로 완벽한 정렬[즉, 모든 TDM-MCM 프레임(50)의 도달에 있어서의 시간 차이가 본질적으로 제로(zero)]을 이루도록 SFN(36)의 각 스테이션(38)로부터의 TDM-MCM 프레임 송신 시간이 조절되는 것으로 가정한다. 이렇게 하기 위하여, 각 지상 재방송 스테이션으로부터의 송신 시간이 본 발명에 따른 두 가지 유형의 거리 차이에 대해 보상된다. 전술한 바와 같이, 보정의 제1 유형은 각 스테이션(38)과 위성(14) 사이의 거리 차이이다. 보정의 제2 유형은 스테이션(38)과 가청범위 지역(40)의 중심(42) 사이의 거리 차이이다.

3. 3 TDM-MCM 프레임 타이밍 보정을 위한 계산 절차

지상 재방송 가청범위 중심에서 TDM-MCM 프레임(50)의 필수적인 정렬을 수행하기 위한 절차를 지금부터 설명한다. 이 절차는 SFN(36)의 각 지상 재방송 스테이션(38)에서 독립적으로 수행되는 것이 바람직하다. 도 7은 SFN(36)의 지상 재방송 스테이션(38)의 배치, 계산에 포함된 거리, 사용된 식을 설명한다. 절차들의 단계 뒤에 설명예가 뒤따른다.

도 7에 관하여 이전에 소개한 용어를 살펴볼 때, 각 지상 재방송 스테이션(38)이, 위성에 대해 가장 가까운 LOS 거리에 있는 i = 1로부터 위성에 대해 가장 먼 LOS 거리에 있는 i = m 에 이르기까지 변화하는 하나의 인덱스 "i"에 의해 정해진다. 가청범위 지역내의 나머지 스테이션들은 1과 m 사이에서 LOS 거리가 증가하는 순서에 따라 번호가 매겨진다. 각 스테이션 i 을 통과하는 평행선과 스테이션 m 을 통과하는 평행선 사이의 수평 거리 차이(d_im)가 그 때 결정된다. 그 평행선은 각 스테이션에서 위성에 대한 LOS에 수직이다. 또한, 도 7의 예에 있어서, m이 스테이션(3)에 해당함을 알 수 있다.

수평 거리 차이 d_im은 도 8에 도시된 바와 같이 고도각의 코사인에 의해 배가되어(multiply) LOS 거리 차이로 변환된다. 각 스테이션(i)와 가청범위(c42)의 중심 사이의 거리(D_ic)가 그 때 측정된다. 각 스테이션을 위한 미보정된 타이밍(△ti)은 다음식을 사용하여 결정된다.

△ti = [D_ic+ d_im*cos (elv)] / s

여기서, elv 는 위성에 대한 고도각(elevation angle)이고 s 는 빛의 속도이다.

상기 식은 하나의 SFN의 각 재방송 스테이션에 대해 계산된다. △ti_min으로 설계된 △ti의 최소값은 다음에 결정된다. 각 지상 재방송 스테이션(i)을 위해 보정된 타이밍(△Ti)은 그 때 다음과 같이 결정된다.

△Ti = △ti - △ti_min

보정된 타이밍(△Ti)은, SFN 가청범위의 중심에 있는 모든 TDM-MCM 프레임 중에서 하나의 제로 오프셋을 달성하기 위하여 각 지상 재방송 스테이션(i)에서 도달 시간을 정렬시키는데 적용된다. 이 타이밍 보정의 적용은 TDM-MCM 지상 재방송 SFN의 전체 작동을 최적화한다. m = 3 인 경우의 하나의 계산 샘플이 본 발명의 원리를 설명한다[d_n3는 하나의 스테이션(n)의, 위성에 대한 방위각을 따라 가장 먼 거리에 위치한 스테이션에 대한 수평거리이며, D_cn은 가청범위 지역의 중심으로부터 스테이션(n)에 이르는 거리이다].

각 재방송 스테이션에 적용되는 타이밍 보정

< Elv = 30°

d₁₃= 18 km	D_1c= 15 km	△t1 = 102 ㎲	△T1 = 32 ㎲
d₂₃= 15 km	D_2C= 10 km	△t2 = 76.6 ㎲	△T2 = 6.6 ㎲
d₃₃= 0 km	D_3C= 21 km	△t3 = 70 ㎲	△T3 = 0 ㎲

상기 타이밍 보정은 위성과 각 재방송 스테이션 사이의 거리 차이에 더하여 각 재방송 스테이션과 SFN 가청범위의 중심 사이의 거리 차이를 보상한다. 또한, 위성으로부터의 초기 및 후기 신호와 TDM-MCM 트랜스멀티플렉서내의 처리 지연의 사이의 오프셋을 보상하기 위한 지연이 각 스테이션에 도입되어야 한다. 각 스테이션에 도입되는 전체 지연은 위성으로부터의 후기 신호를 각 지상 재방송 스테이션을 거쳐 보내지는 신호와 정확하게 일치시켜야 한다. 따라서, 초기 및 후기 신호 사이의 지연이 T_EL로 지정되고, 처리 지연이 △Tp로 설계된다면, 그 때는 각 스테이션에서의 전체 지연(∑Ti)이 다음과 같다.

∑Ti = T_EL- △T_p- △T_i

위와 같이 하고 T_EL= 5 초이고, △T_p= 0.2 초로 가정한 경우, 각 스테이션에서 전체 지연은 다음과 같다.

∑T1 = 5.0 - 0.2 - 32.0 X 10^-6

∑T2 = 5.0 - 0.2 - 6.6 X 10^-6

∑T3 = 5.0 - 0.2

본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명이 설명한 세부사항에만 한정되는 것이 아님은 물론이다. 여러 다양한 변경과 대체가 이 분야에서 통상의 지식을 가진 이들에게 가능할 것이다. 그러한 모든 대체사항과 변형예들은 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 범위 내에 포괄되는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

하나의 시간 분할 다중화(TDM) 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼을 하나의 TDM-MCM(멀티캐리어 변조) 파형내의 하나의 TDM-MCM 심볼의 동일한 수의 서브캐리어에 동기화하는 방법에 있어서,

상기 TDM 데이터 스트림내의 TDM 프레임의 위치를 정하는데 유용한 하나의 주 프레임 프리앰블(MFP) 코드와 하나의 분포된 동기화 시퀀스와 복수의 TDM 심볼을 포함하여 구성되는 TDM 프레임을 적어도 하나 구비한 TDM 데이터 스트림내의 하나의 분포된 동기화 시퀀스와 하나의 MFP 코드 중의 하나의 위치를 찾아내는 단계와;

상기 TDM 프레임내의 상기 TDM 심볼을 사용하여 첫째 수의 열(column)과 둘째 수의 행(raw)으로 구성되는 하나의 어레이를 발생시키는 단계; 및

상기 어레이로서 역고속 푸리에 변형(Inverse Fast Fourier Transform; IFFT)을 사용하여, 상기 첫째 수에 상응하는 수로 되고 각각 상응하는 상기 열 내의 상기 TDM 심볼들 중의 각각 하나에 대해 상기 둘째 수의 상기 서브캐리어들을 각각 가지는 TDM-MCM 심볼들을 발생시키는 단계(상기 TDM-MCM 심볼들의 상기 첫째 수는 하나의 TDM-MCM 심볼 프레임에 상응함)를 포함하여 구성되는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 발생 단계가, 상기 어레이의 상기 열 중의 가장 앞서발생된 하나에 상기 TDM 프레임내의 TDM 심볼들을 가장 먼저 도달시켜서 상기 어레이를 채우는 단계와, 상기 열들의 마지막이 상기 TDM 심볼내의 마지막 TDM 심볼로 채워질 때까지 상기 열을 연속적으로 채우기를 계속하는 단계를 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 TDM 데이터 스트림이 복수의 TDM 프레임을 포함하고, 상기 TDM-MCM 심볼 프레임이 필수적으로 상기 TDM 프레임과 동일한 지속시간을 갖는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 발생 단계가 상기 TDM-MCM 심볼 프레임내의 상기 TDM-MCM 심볼을 상기 TDM 데이터 스트림내의 상기 심볼들 중의 하나의 분획(fraction) 이내로 동기화하는 단계를 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제4항에 있어서, 상기 TDM-MCM 심볼 프레임내의 TDM-MCM 심볼의 수가 정수인, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 그 심볼 기간이 초당 상기 TDM 심볼의 수에 의해 나뉘어진 상기 둘째 수에 상응하는 상기 TDM-MCM 프레임내의 상기 각 TDM-MCM 심볼에 상기 TDM-MCM 심볼 기간보다 적은 하나의 가드 인터벌(guard interval)을 제공하는 단계를 더 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 TDM-MCM 파형내의 TDM-MCM 심볼 프레임 각각에 하나의 동기화 단어(synchronization word)를 제공하는 단계를 더 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 그 심볼 기간이 초당 상기 TDM 심볼의 수에 의해 나뉘어진 상기 둘째 수에 상응하는 상기 TDM-MCM 프레임내의 상기 TDM-MCM 심볼 각각에 상기 TDM-MCM 심볼 기간보다 적은 하나의 가드 인터벌을 제공하는 단계와;

상기 TDM-MCM 파형내의 TDM-MCM 심볼 프레임 각각에 동기화 단어를 제공하는 단계; 및

상기 가드 인터벌과 상기 동기화 단어의 상기 TDM-MCM 심볼 프레임 각각으로의 삽입을 보상하여 상기 가드 인터벌을 가지는 상기 TDM-MCM 심볼들과 상기 가드 인터벌 그리고 상응하는 상기 TDM-MCM 프레임에 대한 상기 동기화 단어에 상응하는 하나의 시배분(time allocation)을 가지는 상기 TDM-MCM 심볼들이 하나의 TDM 프레임 기간을 차지하도록 상기 TDM-MCM 심볼 프레임 각각으로의 상기 가드 인터벌과 상기 동기화 단어의 삽입을 보상하기 위하여 상기 각 MCM-TDM 심볼을 압축하는 단계를 더 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 IFFT가, 상기 심볼의 둘째 수보다 큰 복수의계수(coefficients)를 사용하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
제1항에 있어서, 상기 TDM 데이터 스트림이 복수의 TDM 프레임을 포함하고; 상기 발생단계가 상응하는 상기 TDM-MCM 프레임내의 상기 TDM-MCM 심볼의 상기 서브캐리어에 상기 TDM 데이터 스트림내의 상기 TDM 프레임 각각의 상기 심볼을 배정하는 단계를 더 포함하는, 데이터 스트림내의 선택된 수의 TDM 심볼의 동기화 방법.
각각 데이터 스트림내의 하나의 선택된 수의 비트에 상응하는 심볼들을 포함하는 하나의 시분할 다중 TDM 데이터 스트림(TDM data stream)을 수신하기 위한 하나의 수신 장치; 및

상기 수신 장치에 연결되고, 상기 복수의 비트 그리고 상기 TDM 데이터 스트림내의 TDM 프레임의 위치를 찾아내는데 유용한 하나의 주 프레임 프리앰블(MFP) 코드와 하나의 분포된 동기화 시퀀스를 포함하는 적어도 하나의 상기 데이터 스트림내의 하나의 상기 MFP 코드와 하나의 분포된 동기화 시퀀스 중의 하나의 위치를 찾아내기 위해 동작가능한 하나의 처리장치를 포함하여 구성되고;

상기 처리장치가, 각각 선택된 수의 서브캐리어를 가지는 TDM-MCM(멀티캐리어 변조) 심볼들을 포함하는 하나의 TDM-MCM 파형을 발생시키기 위해, 상기 TDM 데이터 스트림내의 상기 심볼들을 각각의 서브캐리어들로 변형시키고, 상기 TDM 데이터 스트림내의 심볼들을 상기 TDM-MCM 심볼 각각의 서브캐리어들 중의 상응하는 하나에 동기화시키기 위하여 하나의 상기 MFP 코드와 하나의 분포된 동기화 시퀀스 중의 하나를 사용하는, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
제11항에 있어서, 상기 처리 장치가, 상기 TDM 데이터 스트림내의 심볼들을 각각 상기 서브캐리어로 변형시키기 위하여 역고속 푸리에 변형(Inverse Fast Fourier Transform; IFFT)을 사용하는, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
제12항에 있어서, 하나의 TDM-MCM 프레임이 하나의 선택된 수의 상기 TDM-MCM 심볼을 포함하고, 상기 처리 장치가, 상기 TDM 데이터 스트림내의 TDM 프레임을 위한 정수의 상기 TDM-MCM 심볼을 발생시키기 위하여 작동가능한, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
제13항에 있어서, 상기 처리 장치가, 상기 TDM-MCM 심볼 프레임 각각에 대하여 상응하는 TDM 프레임내의 동일한 상기 심볼을 제공하기 위하여 작동가능한, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
제14항에 있어서, 상기 처리 장치가, 상응하는 TDM 프레임내의 상기 심볼들을 상기 TDM-MCM 심볼 프레임내의 상기 TDM-MCM 심볼들의 각각의 캐리어에 배정하기 위해 작동가능한, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
제15항에 있어서, 상기 TDM 데이터 스트림을 수신하고, TDM-MCM 심볼들로 구성되는 TDM-MCM 프레임을 발생시키기 위하여 상기 심볼들을 각각의 서브캐리어로 변형시키도록 작동가능한 지상 재방송 스테이션에 사용되는 장치로서, 상기 처리 장치가 상기 TDM 데이터 스트림에 위치한 TDM 프레임 각각의 심볼들을 상응하는 상기 TDM-MCM 프레임내의 상기 TDM-MCM 심볼들의 서브캐리어에 배정하도록 작동가능한, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 장치.
위성으로부터 하나의 시분할 다중화(TDM) 데이터 스트림을 수신하는 하나의 수신기와;

지상 경로 송신 다중로(terrestrial path transmission multipath) 및 방해물들(blockage vagaries and interferences)에 강한 TDM-MCM 신호를 만들어내기 위하여 상기 TDM 데이터 스트림을 하나의 멀티캐리어 변조(MCM) 파형으로 변형시키기 위해 상기 수신기에 연결된 하나의 트랜스코더(transcoder)와;

상기 TDM-MCM 신호를 송신하기 위해 상기 트랜스코더(transcoder)에 연결된 하나의 송신기를 포함하여 구성되는, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 시스템.
제17항에 있어서, 상기 송신기가 상기 TDM-MCM 신호를 위성으로부터의 수신이 차단되는 약 2 킬로미터와 10 킬로미터 사이의 거리를 두고 지상 경로위로 방출하도록 구성된, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 시스템.
제17항에 있어서, 상기 송신기가 위성으로부터의 수신이 각각 빌딩과 나무들에 의해 차단되는 적어도 하나의 하나의 도시내 그리고 하나의 도로를 따라 지상경로위로 선택된 거리를 두고 상기 TDM-MCM 신호를 재방송하도록 구성된, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 시스템.
제17항에 있어서, 복수의 상기 시스템이 단일 주파수 네트워크의 각각의 지상 재방송 스테이션에 위치하고, 상기 단일 주파수 네트워크와 관련된 지역위로 상기 TDM-MCM 신호의 대체로 연속적인 수신을 달성하기 위하여 서로에 대한 타이밍 정합(timing coordination)과 동기화를 사용하여 대체로 동시에 작동하는, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 시스템.
제20항에 있어서, 상기 지상 재방송 스테이션들이, 하나의 도시와 그 주변부에 대한 방송을 하기 위하여 지리적으로 위치하는, 지상 재방송 스테이션에서의 사용을 위한 시스템.
방송 채널의 적어도 일부를 포함하는 하나의 초기 신호와 방송 채널의 나머지 부분을 포함하는 하나의 후기 신호가 적어도 하나의 위성을 통해 송신되고, 후기 신호가 초기 신호에 상응하되 초기 신호에 대해 시간의 선택된 주기만큼 지연되며, 하나의 지상 재방송 신호를 송신하기 위해 초기 신호를 수신하여 처리하기 위한 지상 재방송 스테이션의 하나의 네트워크를 포함하는 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 채널 송신 방법에 있어서,

상기 네트워크의 각 지상 재방송 스테이션과 상기 위성 사이의 각각의 거리상의 차이를 결정하는 단계와;

각각의 상기 지상 재방송 스테이션에서 상기 초기 신호의 도달 시간의 차이를 보상하기 위하여 상기 지상 재방송 신호를 보정하는 단계를 포함하는, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 채널 송신 방법.
제22항에 있어서, 상기 네트워크가 단일 주파수 네트워크인, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 채널 송신 방법.
제22항에 있어서, 하나의 선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 중 가청범위의 근사 중심(approximate center) 스테이션을 적어도 하나 정하는 단계와;

선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 각각과 가청범위의 상기 근사 중심 사이의 거리상의 차이를 결정하는 단계; 및

선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 각각과 가청범위의 상기 근사 중심 사이의 거리에 있어서의 차이로 인하여 선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션으로부터 송신된 상기 지상 재방송 신호의 하나의 수신기에서의 도달 시간의 차이를보상하기 위하여 상기 지상 재방송 신호를 보정하는 단계를 더 포함하는, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 채널 송신 방법.
제22항에 있어서, 상기 보정 단계가, 상기 위성 신호의 상기 지상 재방송 신호로의 변환이 지연되는 것을 보상하는 단계를 포함하는, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 채널 송신 방법.
방송 프로그램의 적어도 일부를 포함하는 하나의 초기 신호와 방송 프로그램의 나머지 부분을 포함하는 하나의 후기 신호가 적어도 하나의 위성을 통해 송신되고, 후기 신호가 초기 신호에 상응하되 초기 신호에 대해 시간의 선택된 주기만큼 지연되며, 하나의 지상 재방송 신호를 송신하기 위해 초기 신호를 수신하여 처리하기 위한 지상 재방송 스테이션의 하나의 네트워크를 포함하는 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 프로그램 송신 방법에 있어서,

지리적으로 분리된 하나의 선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 중 가청범위의 근사 중심(approximate center) 스테이션을 적어도 하나 정하는 단계와;

선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 각각과 가청범위의 상기 근사 중심 사이의 거리상의 차이를 결정하는 단계; 및

선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션 각각과 가청범위의 상기 근사 중심 사이의 거리에 있어서의 차이로 인하여 선택된 수의 상기 지상 재방송 스테이션으로부터 송신된 상기 지상 재방송 신호의 하나의 수신기에서의 도달 시간의 차이를보상하기 위하여 상기 지상 재방송 신호를 보정하는 단계를 포함하는, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 프로그램 송신 방법.
제26항에 있어서, 상기 보정 단계가 상기 위성 신호의 상기 지상 재방송 신호로의 변환의 지연을 보상하는 단계를 포함하는, 시간 다이버시티 통신 시스템에서의 방송 프로그램 송신 방법.
시간 다이버시티만을 또는 시간과 공간 다이버시티 중 하나를 사용하여 송신되고, 최대 가능성(likelihood)이 결합될 때 방송 프로그램을 구성하는, 위성 신호를 수신하는 단계와;

최대 가능성 결합 위성 신호(maximum likelihood combined satellite signal)와 상기 지상 재방송 신호의 어느 것이 최상의 신호 품질을 가지는지를 결정하는 단계와;

최상의 출력 신호 품질을 가지는 것으로 상기 최대 가능성 결합 위성 신호 또는 상기 지상 재방송 신호중의 하나를 선택하는 단계; 및

하나의 선택된 조건이 만족되지 않으면, 상기 최대 가능성 결합 위성 신호와 상기 지상 재방송 신호중 선택된 신호로부터 다른 하나로의 스위칭(switching)을 억제하는 단계를 포함하는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 선택된 신호 품질 조건이, 지상 재방송 신호의 수신을 위한 비트 오차율(bit error rate)에 대한 하나의 선택된 임계값(threshold)에 상응하는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제29항에 있어서, 상기 선택된 비트오차율 임계값(selected threshold for bit error rate)이, 상기 최대 가능성 결합 위성 신호가 선택되고 상기 지상 재방송 신호가 억제될 때 보다 상기 지상 재방송 신호가 선택되고 상기 최대 가능성 결합 위성 신호가 억제될 때 더 큰, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 최대 가능성 결합 위성 신호와 상기 지상 재방송 신호가 시간 다이버시티(time diversity) 또는 시간과 공간 다이버시티(time and space diversity)를 실행하지 않는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 위성 신호를 수신하기 위한 상기 수신 단계가, 상기 위성 신호로부터 상기 지상 재방송 신호를 발생시킴으로써 상기 지상 재방송 스테이션에서 발생되는 지연을 보상하기 위하여 상기 위성 신호를 지연시키는 단계를 더 포함하는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제32항에 있어서, 상기 위성 신호가 하나의 시분할 다중화 신호이고, 시분할 다중화/멀티캐리어 변조를 사용하여 상기 지상 재방송 신호로 변환되는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제33항에 있어서, 상기 지상 재방송 스테이션에서 발생되는 지연이, 상기 위성 신호를 상기 지상 재방송 스테이션에서 상기 시분할 다중화 신호로부터 하나의 시분할 다중화/멀티캐리어 변조 파형으로 변환시키기 위해, 상기 위성 신호를 처리하는 것에 상응하는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 위성 신호가, 하나의 시분할 다중화 신호이고, 상기 지상 재방송신호를 발생시키기 위하여 시분할 다중화/멀티캐리어 변조를 사용하는 상기 지상 재방송 신호에서의 하나의 시분할 다중화/멀티캐리어 변조 파형으로 변환되며, 이동식 수신기가 상기 시분할 다중화 신호와 상기 시분할 다중화/멀티캐리어 변조 파형 모두를 수신하고 회복시키는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 위성 신호가 하나의 제1 주파수를 사용하여 위성을 거쳐 송신되고, 상기 지상 재방송 신호가 적어도 하나의 지상 재방송 스테이션에 의해 제2 주파수에 의해 송신되고, 상기 위성 신호의 수신 단계와 상기 지상 재방송 신호의 수신 단계가 상기 수신기들의 적어도 하나의 제1 라디오 주파수 수신부와 제2 라디오 주파수 수신부에 의해 각각 실행되는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
제28항에 있어서, 상기 위성 신호가 제1 주파수를 사용하여 제1 위성을 거쳐 송신되고, 상기 위성 신호가 제2 주차수를 사용하여 제2 위성을 거쳐 송신되고, 상기 지상 재방송 신호가 적어도 하나의 지상 재방송 스테이션에 의해 제3 주파수를 통해 송신되고, 상기 위성 신호를 위한 수신 단계가 상기 제1 주파수와 제2 주파수에서 작동하는 하나의 제1 수신부와 제2 수신부에 의해 각각 수행되고, 상기 지상 재방송 신호를 위한 수신 단계가 제3 주파수에서 작동하는 상기 수신기들의 적어도 하나의 제3 수신부에 의해 수행되는, 방송 프로그램을 수신기에 제공하는 방법.
방송 프로그램을 포함하여 구성되고, 하나의 동기화 코드(synchronization code)를 각각 가지며, 방송 프로그램에 상응하는 하나의 초기 채널과 송신전에 선택된 시간만큼 지연되는 방송 프로그램의 적어도 한 부분을 가지는 하나의 후기 채널을 포함하며, 하나의 선택된 코딩율로 작동하는 모 콘벌루션 코더(parent convolutional coder)에 의해 엔코드되는 하나의 단일 방송 데이터 스트림인 것을 특징으로 하는 하나의 위성 신호를 수신하는 단계와;

상기 선택된 시간 주기만큼 초기 채널을 지연시키는 단계와;

상기 방송 프로그램 신호를 상기 초기 채널과 상기 후기 채널의 수신에서의 관련없는(uncorrelated) 차단으로 인한 중단없이 재생하기 위하여 상기 코딩율로 작동하는 하나의 최대 가능성 비터비 디코더(Viterbi decoder)에서 상기 후기 채널을 상기 초기 채널에 결합시키는 단계를 포함하는, 방송 프로그램 공급 방법.
제38항에 있어서, 상기 방송 데이터 스트림이 이동식 수신용 방송 프로그램과 정지 수신용 방송 프로그램을 포함하고, 상기 초기 채널이 상기 이동식 수신용 방송 프로그램만으로 구성되는, 방송 프로그램 공급 방법.
제38항에 있어서, 지상 재방송 스테이션으로부터 상기 동기화 코드와 상기 방송 프로그램의 적어도 일부를 포함하는 하나의 지상 재방송 신호와, 상기 방송 프로그램을 포함하고 상기 동기화 코드와 상기 방송 프로그램의 적어도 일부를 포함하며 상기 위성 신호에 대하여 공간 다이버시티(spatial diversity)를 제공하는 제2 위성 신호를 수신하는 단계를 더 포함하며;

상기 결합 단계가 상기 동기화 코드를 사용하여 상기 위성 신호와 상기 제2 위성 신호와 상기 지상 재방송 신호를 정렬시키는 단계와;

상기 위성 신호와 상기 제2 위성 신호와 상기 지상 재방송 신호중 적어도 하나를 사용하여 하나의 출력을 발생시키기 위하여 결합시키는 단계를 포함하는, 방송 프로그램 공급 방법.
제40항에 있어서, 상기 초기 채널과 상기 후기 채널이 각각 상기 위성 신호와 상기 제2 위성 신호에만 배정되는, 방송 프로그램 공급 방법.
제40항에 있어서, 상기 방송 프로그램을 포함하고 상기 위성 신호에 대하여공간 다이버시티를 제공하는 하나의 제2 위성 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고;

상기 위성 신호와 상기 제2 위성 신호가 정지 궤도(geosynchronous orbit)의 상이한 궤도 위치로부터 송신되는, 방송 프로그램 공급 방법.
제40항에 있어서, 상기 방송 프로그램을 포함하고 상기 위성 신호에 대하여 공간 다이버시티를 제공하는 하나의 제2 위성 신호를 수신하는 단계를 더 포함하고;

상기 위성 신호와 상기 제2 위성 신호가 일 항성일 주기를 가지며 지구적도에 대해 약 63°기울어진 셋 또는 네 개의 다른 타원 궤도로부터 송신되는, 방송 프로그램 공급 방법.
하나의 비터비 콘벌루션 디코더(Viterbi convolution decoder)에 의해 수신기에서의 최대 가능성 수신을 준비하도록 송신기에서 수행하는 방법에 있어서,

하나의 선택된 코딩율에서 하나의 방송 프로그램을 코드화하고 송신 스테이션(transmit station)에서 모 출력 비트(parent output bits)를 발생시키기 위하여 하나의 모 콘벌루션 코더(parent convolution coder)를 사용하는 단계와;

하나의 펑크춰링된 코드화 비트의 제1 세트(first set of punctured coded bits)와 하나의 펑크춰링된 코드화 비트의 제2 세트(second set of punctured coded bits)를 얻기 위하여 상기 송신 스테이션(transmit station)에서 상기 모 코드화 출력 비트(parent coded output bits)를 펑크춰링하여(by puncturing) 두 개의 고율 콘벌루션 코드화 스트림(higher rate convolution coded streams)을 발생시키는 단계와;

상기 펑크춰링된 코드화 비트의 제1 세트를 하나의 미지연(undelayed) 초기 채널에 배정하는 단계와;

상기 펑크춰링된 코드화 비트의 제2 세트를 하나의 후기 채널에 배정하는 단계와;

상기 후기 채널을 상기 초기 채널에 대해 하나의 선택된 시간만큼 지연시키는 단계와;

상기 후기 채널과 상기 초기 채널을 송신하는 단계를 포함하여 구성되고,

상기 선택된 지연 시간이 하나의 이동식 수신기에서의 수신을 손상시키는, 상기 이동식 수신기와 송신기 사이의 물리적 장애물로 인해 서비스 차단이 발생될 때 상기 이동식 수신기에서 상기 후기 신호가 상기 초기 신호와 상호관련되지 않게 하는, 송신기 작동 방법.
제44항에 있어서, 상기 코딩율이 R = 1/3인, 송신기 작동 방법.
제45항에 있어서, 상기 고율 콘벌루션 코드화 스트림들(higher rate convolution coded streams)이 R=3/4 인 비율에서 발생되는, 송신기 작동 방법.
제46항에 있어서, 상기 발생 단계가, 상기 제1 방송 채널의 코드화된 비트를 위해 매 18 비트당 8 비트를 사용하는 단계와;

상기 18 비트의 다른 8 비트를 하나의 제2 방송 채널의 코드화된 비트를 구성하기 위해 상기 상보 세트(complimentary set)를 위해 사용하는 단계를 포함하는, 송신기 작동 방법.
제44항에 있어서, 상기 초기 채널과 상기 후기 채널이, 상기 방송 프로그램을 관련없는 상기 서비스 차단으로부터 중단없이 재생하기 위하여 수신기에서 결합되는, 송신기 작동 방법.
제48항에 있어서, 상기 초기 채널과 상기 후기 채널 각각이 적어도 하나의 동기화 코드를 포함하고;

상기 선택된 시간 주기에 의해 상기 수신된 초기 채널을 지연시키는 단계와;

상기 동기화 코드를 상기 수신된 초기 채널과 상기 후기 채널 각각에 상관시키는 단계와;

일치시키기 위한 상기 상관 단계로 인한 상관 스파이크(correlation spikes)를 일으킴에 의해 상기 수신된 후기 채널에 대한 상기 지연된 초기 채널의 정렬을 상기 방송 프로그램의 하나의 심볼과 하나의 비트 중 하나의 깊이의 분획내로 순화시키는 단계와;

상기 물리적 방해물로 인한 비상관 서비스 감소없이(without uncorrelated service outages) 하나의 출력 신호를 발생시키기 위하여 가능한 최대로 상기 수신된 초기 채널내의 비트를 소프트 결정 비터비 디코더(Viterbi decoder)내에서 상기 후기 채널과 최대 가능성으로 결합시키는 단계를 더 포함하는, 송신기 작동 방법.
제49항에 있어서, 상기 소프트 결정 비터비 디코더(soft decision Viterbi decoder)가 상기 모 콘벌류션 디코더의 상기 선택된 코딩율(coding rate)을 작동하는, 송신기 작동 방법.
제49항에 있어서, 상기 선택된 코딩율(coding rate)이 R=1/3인, 송신기 작동 방법.