KR20060125919A - 위성 다이버시티 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

다수의 위성을 이용한 통신 다이버시티가 개시된다. 위성은 다수의 위성 빔에 대응하는 다수의 지역을 지원할 수 있다. 각 위성은 모든 지역을 역방향으로 지원할 수 있고, 각 위성은 다수의 위성 빔 중 하나에 대응하는 다수의 지역 중 하나에 대한 기본 위성으로서 지정될 수 있다. 각 위성은 예를 들어 이동국에 의해 방송되는 역방향 링크 신호를 임의의 지역으로부터 수신할 수 있다. 각 위성은 수신된 역방향 링크 신호를 예를 들어 신호가 결합하여 신호 품질을 높이는 기지국 또는 게이트웨이로 전달될 수 있다. 이동국은 기본 위성으로부터 순방향 링크 신호를 수신하고 기본 위성 및 보조 위성으로부터의 신호 품질을 모니터한다. 기본 위성으로부터의 신호 품질이 임계값 이하로 떨어지면, 통신 신호는 보조 위성으로 옮겨진다.

Description

위성 다이버시티 시스템, 장치 및 방법{SATELLITE DIVERSITY SYSTEM, APPARATUS AND METHOD}

본 출원은 "위성 다이버시티를 제공하는 방법 및 장치"라는 명칭으로 2004년 3월 17일자 제출된 미국 예비 출원 60/554,222호의 이익을 주장하며, 이는 본원에 완전히 참조로 통합된다. 본 발명은 다수의 위성을 이용한 통신 다이버시티를 위한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다.

통신 위성은 넓은 지역에 통신 지원을 제공한다. 통상적으로, 지원되는 지역은 지표면에서 지구를 향해 조사되는 위성 빔 내에 있는 영역이다. 이 지역은 통신 위성이 정지 위성인 경우 등에 비교적 고정될 수 있다. 상기 지역은 통신 위성이 저궤도(LEO) 위성인 경우 등에 시간에 따라 변화할 수 있다. 어떤 시스템들은 각각 다수의 빔을 갖는 다수의 위성을 필요로 할 수도 있다. 다른 통신 시스템들은 단일 빔으로 넓은 커버리지 영역을 커버하는 단일 위성을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 통신 시스템은 전체 미국 대륙을 포함하는 영역을 커버하는 빔을 가진 단일 통신 위성을 이용할 수도 있다.

결정적인 통신 링크들을 제공하는데 흔히 통신 위성이 사용되기 때문에 위성 의 신뢰도가 극히 중요하다. 공간에 대체 위성을 배치하는데 필요한 연장된 기간과 결합한 통신 위성의 원격성은 위성에서 연장된 기간 동안 단일 포인트의 장애가 통신 채널을 손상시킬 수 있게 한다. 단일 포인트 장애 성질을 완화하기 위해, 통신 시스템 설계자들은 흔히 궤도상 여분의 위성을 제공하여 작동중인 위성이 고장 나는 경우에 통신 채널 유지한다. 여분은 평소에 통신에 사용되는 것이 아니라 시스템 리던던시를 제공하는데 사용된다. 작동중인 위성이 고장 나면, 통신은 궤도상 여분으로 전환되어 통신을 유지한다. 고장 난 위성은 수리되거나 사용 중지될 수 있다. 다른 궤도상 여분이 공간에 배치되어 여분의 통신 위성을 제공할 수 있다.

단일 통신 위성이 미국 대륙만큼 넓은 지역을 지원할 수 있는 위성 통신 시스템에서, 궤도상 여분은 불균형하게 적은 이익을 제공하는 상당한 시스템 경비를 나타낸다. 휴지 상태의 궤도상 여분의 시스템 부담을 줄이는 것이 유리할 것이다.

다수의 위성을 이용한 통신 다이버시티를 위한 시스템, 장치 및 방법이 개시된다. 위성은 다수의 위성 빔에 대응하는 다수의 지역을 지원할 수 있다. 각 위성은 역방향으로 모든 지역을 지원할 수 있으며, 각 위성은 다수의 위성 빔 중 하나에 대응하는 다수의 지역 중 하나에 대한 기본 위성으로 지정될 수 있다.

예를 들어, 이동국에서 위성으로의 역방향 링크에서, 각 위성은 임의의 지역으로부터 이동국에 의해 방송되는 역방향 링크 신호들을 수신할 수 있다. 각 위성은 수신된 역방향 링크 신호들을, 예를 들어 신호 품질을 높이기 위해 신호들이 결합될 수 있는 기지국 또는 게이트웨이로 전달할 수 있다.

순방향 링크에서, 기지국 또는 게이트웨이는 이동국에 의해 중계될 수 있는 신호를 위성으로 방송한다. 이동국은 기본 위성으로부터 순방향 링크 신호들을 수신하여 기본 위성 및 보조 위성으로부터의 신호 품질을 모니터한다. 기본 위성으로부터의 신호 품질이 임계치 이하로 떨어지면, 통신 신호는 보조 위성으로 옮겨진다.

한 양상으로, 본 명세서는 제 1 지역을 지원하는 기본 빔으로서 제 1 빔을 제공하도록 구성된 제 1 위성, 상기 제 1 지역과 실질적으로 일부 겹치는 지역을 지원하는 보조 빔으로서 제 2 빔을 제공하도록 구성된 제 2 위성, 및 지상국을 포함하는 위성 다이버시티 시스템을 포함한다. 지상국은 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되지 않는 기간 동안에는 제 1 위성을 통해 제 1 지역으로 신호를 전송하고, 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는 기간 동안에는 제 2 위성을 통해 제 1 지역으로 신호를 전송하도록 구성된다.

다른 양상으로, 본 명세서는 제 1 위성 및 제 2 위성 중 하나 또는 둘 다에 순방향 링크 신호를 선택적으로 전송하도록 구성된 게이트웨이 트랜시버, 게이트웨이 트랜시버에 연결되며, 상기 제 1 위성을 통한 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하도록 구성되는 서비스 품질 모듈, 및 서비스 품질 모듈에 연결되며, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되지 않는 경우 순방향 링크 신호를 제 1 위성에 전송하여 이동국으로 중계되도록 게이트웨이 트랜시버를 제어하도록 구성되고, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는 경우 순방향 링크 신호를 제 2 위성에 전송하여 이동국으로 중계되도록 게이트웨이 트랜시버를 제어하도록 구성되는 링크 제어 모듈을 포함하는 위성 다이버시티 시스템을 포함한다.

또 다른 양상으로, 본 명세서는 제 1 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 1 빔 및 제 2 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 2 빔을 가지며, 제 1 지역에 대한 기본 위성 및 제 2 지역에 대한 보조 위성으로서 구성되는 제 1 위성, 상기 제 1 지역과 실질적으로 일부 겹치는 제 3 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 1 빔 및 상기 제 2 지역과 실질적으로 일부 겹치는 제 4 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 2 빔을 가지며, 제 4 지역에 대한 기본 위성 및 제 3 지역에 대한 보조 위성으로서 구성되는 제 2 위성, 및 상기 제 1 및 제 3 지역의 겹치는 부분에 있는 제 1 이동국에 의해 보고되는 신호 메트릭이 미리 결정된 임계치보다 클 때 제 1 위성을 통해 제 1 이동국으로 제 1 신호를 전송하고, 신호 메트릭이 미리 결정된 임계치보다 크지 않을 때 제 2 위성을 통해 제 1 이동국으로 제 1 신호를 전송하도록 구성되는 지상국을 포함하는 위성 다이버시티 시스템을 포함한다.

또 다른 양상으로, 본 명세서는 위성 다이버시티를 제공하는 방법을 포함한다. 상기 방법은 제 1 위성을 이용하여 제 1 지역에 위치하는 수신기에 신호를 전송하는 단계, 제 1 위성으로부터 수신기로의 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하는 단계, 및 제 1 위성으로부터의 통신 링크가 열화되는 경우, 제 2 위성을 이용하여 수신기에 신호를 전송하는 단계를 포함한다.

명세서의 실시예들의 특징, 목적 및 이점은 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명으로부터 보다 명백해질 것이며, 도면에서 동일 요소들은 동일 참조부호를 갖는다.

도 1a-1b는 영역에 커버리지를 제공하도록 구성된 하나 이상의 빔을 갖는 위성들의 기능도이다.

도 2는 위성 다이버시티 시스템의 실시예의 기능 블록도이다.

도 3은 위성 다이버시티 시스템의 실시예의 기능 블록도이다.

도 4는 위성 다이버시티를 제공하는 방법에 관한 실시예의 흐름도이다.

도 5는 위성 다이버시티를 제공하는 방법에 관한 실시예의 흐름도이다.

위성 통신 시스템에서 다이버시티를 제공하는 개시된 시스템 및 방법은 다수의 위성을 사용할 수 있으며, 각 위성은 다수의 지역에 통신 지원을 제공하는 대응하는 개수의 빔 패턴을 갖는다. 각 위성은 다수의 빔에 의해 지원되는 지역들 중 적어도 하나에 대한 제 1 통신 위성이 되도록 구성될 수 있다. 빔과 위성은 통상적으로 집합한 서비스 영역 내의 각 빔이 해당 빔에 대한 기본 위성으로 지정된 위성을 갖도록 할당된다. 추가로, 각각의 빔에 대해, 기본 위성과 다른 위성이 빔에 의해 지원되는 지역에 대한 보조 위성으로서 지정된다.

위성 통신 시스템은 통신 링크 방향에 따라 다른 신호 처리를 구현할 수 있다. 순방향 링크는 통상적으로 고정 기지국 또는 게이트웨이로부터 이동국으로의 통신 링크를 말하며, 이는 위성에 의해 발생할 수 있다. 역방향 링크는 통상적으로 이동국으로부터 기지국 또는 게이트웨이로의 통신 링크를 말하며, 이 또한 위성 에 의해 발생할 수 있다.

역방향 링크에서, 각 위성은 위성이 기본 위성으로 지정되지 않은 지역을 커버하는 빔을 포함하는 빔들 중 하나 이상에서 이동국으로부터 신호를 수신할 수 있다. 위성은 기지국 또는 게이트웨이로 역방향 링크 통신을 전송할 수 있다. 기지국 또는 게이트웨이는 신호들을 결합하여 신호 품질을 높일 수 있다. 이동국들 중 하나로부터 하나의 위성으로의 역방향 링크 신호가 방해를 받거나 다소 열화되면, 역방향 링크 신호는 다른 위성에 의해 전송될 수도 있을 것이며, 이는 이동국과 기지국 또는 게이트웨이 사이의 통신 링크를 확보하게 된다. 모든 역방향 링크 신호가 기지국 또는 게이트웨이가 역방향 링크 통신을 복원할 수 없을 정도로 열화될 가능성은 작다.

순방향 링크에서, 기지국 또는 게이트웨이는 순방향 링크 신호를 하나 이상의 위성에 전송한다. 이동국을 갖는 지역에 지정된 기본 위성은 순방향 링크 신호를 이동국에 중계한다. 통상적으로, 다른 위성은 위성이 기본 위성으로 지정되지 않은 지역으로 순방향 링크 신호를 전송하지 않는다. 그러나 위성은 위성이 기본 위성으로 지정되지 않은 지역으로 파일럿, 싱크 및 페이징 채널을 포함하는 오버헤드 채널을 계속해서 전송할 수 있다.

순방향 링크 전송을 수신하는 이동국은 수신된 신호의 신호 품질을 결정할 수 있다. 이동국은 비-기본 위성들에 의해 전송되는 하나 이상의 오버헤드 채널의 신호 품질 또한 결정할 수 있다. 이동국은 기지국 또는 게이트웨이로 신호 품질값을 보고할 수 있다. 예를 들어, 이동국은 전력 제어 루프의 일부로서 신호 품질값 을 보고할 수 있다.

기본 위성에 의해 전송되는 순방향 링크 신호가 위성이 장애물 또는 열화 등에 의해 열화되면, 이동국은 열화된 신호 품질을 기지국에 보고할 수 있다. 기지국은 신호 품질값에 부분적으로 기초하여, 기본 위성에 의해 전송된 신호 품질이 허용 가능한 레벨 이하로 열화되었는지 여부를 판단할 수 있다. 기지국은 기본 위성으로부터의 신호 품질이 더 이상 허용 가능하지 않은 경우에 이동국에 순방향 링크 신호를 방송하기 위한, 하나 이상의 비-기본 위성 또는 보조 위성을 구성할 수 있다. 이런 식으로 기지국은 위성이 기본 위성이 아닌 빔으로 순방향 링크 신호를 방송하는 위성을 구성할 수 있다. 보조 위성은 비교적 높은 이용 가능성을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서 기본 위성으로부터의 순방향 링크 신호가 차단되거나 열화되면, 시스템은 순방향 링크 신호를 보조 위성으로 전환하여 통신 링크가 그대로 접속할 높은 가능성을 가질 수 있다.

도 1a는 종래 기술의 위성 통신 시스템(100)의 위성 구조의 기능도이다. 시스템(100)은 안테나 방사 패턴 빔에 대응하는 지역(112)에 대한 커버리지를 제공하도록 구성된 제 1 통신 위성(110)을 포함한다. 어떤 실시예에서, 빔은 실질적으로 미국 대역만큼 넓은 지역에 조사될 수 있다. 단일 빔으로 도시하고 있지만, 일반적으로 빔은 실질적으로 더 넓은 지역과 같은 지역에 집단적으로 조사되는 다수의 빔으로 구현될 수 있는 것으로 이해한다. 따라서 제 1 통신 위성(110)으로부터의 빔은 지역(112)에 지원을 제공하는 다수의 빔을 포함할 수 있다.

제 2 통신 위성(120)은 궤도상 여분으로 구성된다. 제 2 통신 위성(120)은 실질적으로 제 1 통신 위성(110)에 의해 지원되는 제 1 지역(112)을 부분적으로 덮는 제 2 지역(122)에 대한 커버리지를 제공하도록 구성된다.

정상적인 동작중에 제 1 통신 위성(110)은 시스템(100)의 모든 통신 채널에 대한 통신 링크를 완성하도록 구성된다. 제 2 통신 위성(120)은 궤도상 여분으로서 휴지 또는 비활성 상태를 유지한다. 상술한 바와 같이, 제 2 통신 위성(120)은 제 1 통신 위성(120)의 장애시 커버리지를 확보하는데 사용된다. 제 1 통신 위성(110)이 고장 나면, 제 2 통신 위성(120)이 활성화되어 통신 지원의 제공을 계속할 수 있다.

도 1b는 다수의 위성이 시스템 리던던시를 제공하는 동시에 시스템(200)에 의해 지원되는 통신 링크의 품질을 개선하는 통신 시스템(200)의 위성 구조의 기능 블록도이다. 시스템(200)은 제 1 및 제 2 지역(212, 214)에 각각 조사되는 제 1 및 제 2 빔을 갖는 제 1 통신 위성을 포함한다. 시스템(200)은 또한 제 1 및 제 2 지역(222, 224)에 각각 조사되는 제 1 및 제 2 빔을 갖는 제 2 통신 위성을 포함한다. 일 실시예에서, 제 1 위성(210)에 의해 지원되는 제 1 및 제 2 지역(212, 214)은 실질적으로 제 2 위성(220)에 의해 지원되는 제 1 및 제 2 지역(222, 224)을 부분적으로 덮는다. 상술한 바와 같이, 어떤 빔도 지역에 조사되도록 구성된 하나 이상의 빔을 포함할 수 있다.

도 1a에 나타낸 종래 기술의 시스템과 달리, 도 1b의 통신 시스템(200)은 위성(210, 220)을 모두 사용하여 통신 링크를 지원한다. 제 1 통신 위성(210)은 지원되는 지역(212, 214)으로부터 역방향 링크 신호를 수신하여 (도시하지 않은) 하 나 이상의 지상국으로 중계하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 통신 위성(220)은 지원되는 지역(222, 224)으로부터 역방향 링크 신호를 수신하여 (도시 하지 않은) 하나 이상의 지상국으로 중계하도록 구성될 수 있으며, 지상국은 어떤 경우에든 제 1 통신 위성(210)과 통신하는 하나 이상의 지상국을 포함할 수 있다.

순방향 링크에서, 각 통신 위성(210, 220)은 하나 이상의 지역에 대한 기본 위성으로 지정된다. 일 실시예에서, 제 1 통신 위성(210)은 제 1 지역(212)에 대해서는 기본 위성으로 지정될 수 있고, 제 2 지역(214)에 대해서는 보조 위성으로 지정될 수 있다. 마찬가지로, 제 2 통신 위성(220)은 제 2 지역(224)에 대해서는 기본 위성으로, 제 1 지역(222)에 대해서는 보조 위성으로 지정될 수 있다. 따라서 제 2 통신 위성(220)은 제 1 통신 위성(210)이 기본 위성인 지역(212)에 대해서는 보조 위성 역할을 한다. 마찬가지로, 제 1 통신 위성(210)은 제 2 통신 위성(220)이 기본 위성인 지역(224)에 대해서는 보조 위성 역할을 한다.

기본 위성은 그 위성이 기본 위성으로 지정된 지역으로 강한 오버헤드 신호를 전송하고 그 위성이 보조 위성으로 지정된 지역으로는 더 약한 오버헤드 신호를 전송한다. 오버헤드 신호는 예를 들어 파일럿, 페이징 및 싱크 채널을 포함할 수 있다.

통상적인 동작 조건에서, 기본 위성은 그 위성이 기본 위성인 지역으로 순방향 링크 신호를 전송하고 그 위성이 기본 위성이 아닌 지역에 예정된 트래픽 신호를 전송하지 않는다. 따라서 소정 영역에서, 기본 위성은 상기 지역 내의 수신기들에 강한 오버헤드 신호를 전송하고 트래픽 채널을 전송한다. 보조 위성은 상기 지역에 더 약한 오버헤드 신호를 전송하지만, 대개 트래픽 채널은 전송하지 않는다.

그러나 지역 내의 수신기가 예를 들어 기본 위성으로부터의 신호 세기 손실로 인한 신호 품질 손실을 입는다면, 시스템(200)은 보조 위성으로 통신 링크를 전환하거나 옮길 수 있다. 따라서 기본 위성으로부터의 통신 링크가 열화될 때, 통신 링크는 그 지역에 커버리지를 제공하는 보조 위성으로 전환되거나 옮겨질 수 있다. 기본 위성으로부터의 통신 링크가 열화 상태에서 복원되면, 통신 링크는 기본 위성으로 다시 옮겨질 수 있다.

일 실시예에서, 제 1 통신 위성(210)은 미국 대륙에 조사되는 2개의 빔을 가질 수 있다. 제 1 지역(212)은 예를 들어 미서부 대륙일 수 있고, 제 2 지역(214)은 예를 들어 미동부 대륙일 수 있다. 제 2 통신 위성(220)은 실질적으로 제 1 통신 위성(210)의 지역을 부분적으로 덮는 지역에 조사되는 2개의 빔을 갖도록 구성될 수 있다. 따라서 제 2 통신 위성(220)의 제 1 지역(222)은 미서부 대륙을 커버할 수 있고, 실질적으로 제 1 통신 위성(210)의 제 1 지역(212)을 부분적으로 덮을 수 있다. 제 2 통신 위성(220)의 제 2 지역(224)은 미동부 대륙을 커버할 수 있고, 실질적으로 제 1 통신 위성의 제 2 지역(214)을 부분적으로 덮을 수 있다.

제 1 통신 위성(210)은 미동부에 대한 기본 위성이 되도록 구성될 수 있으며, 미서부에 대해서는 보조 위성이 될 수 있다. 제 2 통신 위성(220)은 미서부에 대한 기본 위성이 되도록 구성될 수 있으며, 미동부에 대해서는 보조 위성이 될 수 있다.

역방향 링크에서, 제 1 및 제 2 통신 위성(210, 220) 모두 두 지역으로부터의 전송을 수신하여 적절한 지상국으로 중계할 수 있다. 순방향 링크에서, 제 1 통신 위성(210)은 비교적 강한 오버헤드 신호를 제 2 지역(214)에 전송한다. 또한, 제 1 통신 위성(210)은 제 2 지역(214)에 트래픽 채널을 전송한다. 제 2 통신 위성(220)은 비교적 약한 오버헤드 신호를 제 2 지역(224)에 전송하고, 제 1 통신 위성(210)으로부터의 순방향 링크 신호가 열화되지 않는다면, 트래픽 채널은 제 2 지역(224)에 전송하지 않는다.

이 실시예에서, 제 2 통신 위성(220)이 더 강한 오버헤드 신호를 방송하고 트래픽 채널에 주요한 책임을 갖는다는 점을 제외하고 미서부에서의 순방향 링크 동작은 비슷하다. 제 1 통신 위성(210)은 비교적 더 약한 오버헤드 신호를 방송하고 제 2 통신 위성(220)에서의 열화 상태로 인해 전환된 트래픽 채널을 그 지역에 전송한다.

상술한 실시예를 이용하여, 각 위성은 다른 위성에 대한 궤도상 여분으로 동작하는 동시에, 휴지 상태의 여분 위성 시스템에 유효하지 않은 통신 이익을 제공하도록 구성될 수 있다. 두 위성이 1/2 로딩에 접근할 때, 제 3 위성이 휴지 여분으로서 궤도에 배치될 수도 있고, 또는 추가 빔 할당을 이용하여 시스템(200)에 통합될 수도 있다. 한 위성이 고장 난 경우에 전체 트래픽이 확실히 유지될 수 있도록 추가 위성이 사용될 수 있다. 이는 단일 위성 및 비활성 궤도상 여분을 갖는 종래 접근법과 비슷하며, 여기서 통신 로드가 단일 활성 위성의 한계에 접근할 때 적어도 하나의 추가 위성이 필요하다.

도 1b에 나타낸 실시예는 각각 2개의 빔을 갖는 2개의 위성(210, 220)을 나타내고 있지만, 다른 실시예들은 2개 이상의 위성을 사용할 수 있고, 각 위성은 2개 이상의 빔을 가질 수 있다. 예를 들어, 시스템은 3개의 위성을 포함할 수 있으며, 각 위성은 다수의 빔을 가질 수 있다. 각 위성은 다수의 빔에 의해 지원되는 하나 이상의 지역에 대해 기본 위성이 되도록 구성될 수 있다. 통상적으로, 각 지역은 하나의 기본 위성을 갖는다. 각 위성은 또한 위성이 기본 위성으로 구성되지 않은 다수의 빔에 의해 지원되는 하나 이상의 지역에 대해서는 보조 위성이 되도록 구성될 수 있다. 어떤 실시예들에서는, 하나 이상의 위성이 특정 지역에 대한 보조 위성으로 지정될 수 있다. 다른 실시예들에서, 각 지역은 보조 위성으로 구성된 다수의 위성 중 하나를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 위성은 지역이 다수의 위성에 의해 계층 순서대로 지원되도록 계층적으로 분류될 수 있다.

도 2는 지역에 여분의 통신 링크를 제공하도록 구성된 다수의 위성을 나타내는 통신 시스템(200)의 보다 상세한 기능 블록도이다. 도 2에 나타낸 시스템(200)은 예를 들어 도 1b에 나타낸 시스템과 동일할 수 있다. 다수의 지역이 시스템에 의해 지원될 수 있지만, 간결성을 위해 단일 지역만 도시되어 있다.

도 2의 통신 시스템(200)은 예를 들어 위성 전화 시스템, 네트워크 내에 위성 링크를 갖는 컴퓨터 네트워크와 같은 위성 데이터 통신 시스템 등 또는 다른 타입의 통신 시스템일 수 있다. 통신 시스템(200)은 기본 위성으로 동작하는 제 1 통신 위성(210) 및 보조 위성으로 동작하는 제 2 통신 위성(220)을 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 기본이란 용어는 도 2에 나타낸 지역에 대한 기본 위성으로서 의 위성의 지칭이다. 마찬가지로, 보조라는 용어는 도 2에 나타낸 지역에 대한 보조 위성으로의 위성의 지칭이다. 한 지역에 대해 기본 위성이 되는 위성은 다른 지역에 대해서는 보조 위성이 될 수 있다. 마찬가지로, 지역에 대해 보조 위성이 되는 위성은 다른 지역에 대해 기본 위성이 될 수 있다. 위성(210, 220)은 예를 들어 정지 위성, 중간 궤도 위성, 저궤도 위성 또는 다른 어떤 궤도의 위성일 수 있다.

또한, 시스템(200)은 예를 들어 기지국, 게이트웨이 등일 수도 있고 지상 통신 시스템과 인터페이스 접속하기 위한 다른 어떤 시스템 장치일 수도 있는 지상국(240)을 포함한다. 시스템(200)은 다수의 지상국(240)을 포함할 수 있다. 간결성을 위해 지상국(240)은 하나만 도시되어 있다. 지상국(240)은 위성(210, 220)과 (도시하지 않은) 나머지 통신 시스템 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 통신 시스템(200)이 전화 시스템인 경우, 지상국(240)은 이동 제어기 및 공중 전화 교환망(PSTN)에 인터페이스 접속하는 위성 게이트웨이일 수 있다. 다른 실시예에서, 지상국(240)은 인터넷과 같은 네트워크에 위성 통신을 인터페이스 접속하는 인터넷 게이트웨이일 수 있다.

도 2에는 하나만 도시되어 있지만, 시스템(200)은 하나 이상의 이동국(250)을 포함할 수 있다. 이동국(250)은 예를 들어 휴대 전화, 노트북 컴퓨터나 개인 휴대 단말과 같은 휴대용 통신 장치, 고정 무선 장치 등일 수도 있고, 다른 어떤 통신 장치일 수도 있다.

도 2에 나타낸 실시예에서, 하나 이상의 위성 링크를 통해 지상국(240)과 이 동국(250) 간의 통신이 일어날 수 있다. 역방향 링크에서, 각 통신 위성(210, 220)은 모든 빔으로부터 신호를 수신하여, 이들 신호가 결합될 수 있는 지상국(240)으로 중계한다. 이동국(250)은 통상적으로 다수의 위성으로부터 동시에 신호가 전송 또는 수신될 수 있게 하는 광역 빔 안테나를 이용하여 역방향 링크 신호를 전송한다.

제 1 통신 위성(210)은 제 1 위성 역방향 링크 신호(248a)로서 이동국(250)으로부터의 제 1 역방향 링크 신호(246a)를 지상국(240)으로 중계한다. 제 2 통신 위성(220)은 제 2 위성 역방향 링크 신호(248b)로서 이동국(250)으로부터의 제 2 역방향 링크 신호(246b)를 지상국(240)으로 중계한다. 지상국(240)은 위성 역방향 링크 신호(248a, 248b)를 결합하여 역방향 링크 신호의 신호대 잡음비(SNR)를 개선할 수 있다.

역방향으로의 다이버시티 결합은 위성이 지상국(250)으로 신호를 중계하는지 여부에 상관없이 이동국(250)으로부터의 신호가 위성(210, 220)에 도달할 때 본래 "아낌 없는(free)" 이익을 제공한다. 위성(210, 220)은 무시할만한 양의 전력을 사용하여 역방향 링크 신호(248a-b)를 지상국(240)으로 중계한다. 지상국(240)에서의 신호 결합은 위성(210, 220)에 동일한 세기의 신호가 도달한다고 가정할 때 3㏈ 이상의 SNR을 제공한다. 지상국(240) 또는 어떤 차후의 신호 처리 단계가 코히어런트 결합을 수행할 수 있는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 2000과 같은 시그널링 프로토콜에 대한 개선은 3㏈일 수 있다. 비코히어런트 결합이 사용된다면 개선은 약 1.8㏈ 이득일 수 있다.

다른 실시예에서, 위성(210, 220) 및 지상국(240)은 지상국(240)에서의 다이버시티 결합을 위해 다수의 편광, 예를 들어 좌원(LHC) 및 우원(RHC) 또는 수직 및 수평 편광을 수신하도록 구성될 수 있다. 위성(210, 220)은 신호 중 모든 전력 비트를 추출하기 위해 다수의 신호 편광을 수신하여 중계하도록 구성될 수 있다.

위성(210, 220)으로부터의 역방향 링크 신호(248a-b)를 결합하는 것은 시스템(200)에 전력이 거의 들지 않는다. 그러나 역방향 링크에서의 신호 결합은 신호가 차단되지 않는다면 SNR에 3㏈까지의 이득을 제공한다. 하나의 역방향 링크 신호 경로가 차단된다면 통신 링크가 여분의 링크에 걸쳐 지속될 수 있도록 위성 다이버시티가 달성된다. 어떤 실시예들에서, 시스템(200)은 한 링크가 손실된 경우에 SNR을 복원하기 위해 전력 제어 기술을 이용하여 이동국(250)에 송신 전력을 증가시킬 것을 지시할 수 있다.

일 실시예에서, 시스템(200)은 역방향 링크와 비슷한 방식으로 순방향 링크를 작동시킬 수 있다. 지상국(240)은 위성(210, 220)에 순방향 링크 신호(242a-b)를 전송할 수 있고, 위성(210, 220)은 순방향 링크 신호(244a-b)를 이동국(250)으로 중계할 수 있다. 이동국(250)은 순방향 링크 신호(244a-b)를 개별적으로 추적하여 이동국(250)에서 결합할 수 있다.

그러나 순방향에는 전력과 다이버시티 간의 균형이 있다. 시스템(200)은 경로들 중 하나가 갑자기 차단되는 상황을 위해 다이버시티를 구현하는 것이 유리할 수 있다. 역방향 링크 시그널링을 반영하는 순방향 링크 실시예는 위성(210, 220) 모두 이동국(250)에 조사하도록 구성함으로써 다이버시티를 달성할 수 있다. 그러 나 이러한 실시예는 증가한 위성 전력을 필요로 한다.

각 위성(210, 220)은 통상적으로 단일 위성 구성에 의해 방사되는 전력을 1/2만 공급하도록 구성될 수 없다. 각 위성(210, 220)에 전력의 1/2을 제공하면, 신호를 전송하는 단일 위성과 비교하여 두 위성에 대한 총 전력이 동일해진다. 그러나 다중 위성 구조에서, 각 위성은 대등한 단일 위성 시스템 전력의 1/2보다 상당히 많은 전력을 전송해야 한다.

각 위성(210, 220)은 통상적으로 각 위성, 예를 들어 위성(210)으로부터의 신호가 다른 위성, 예를 들어 위성(220)에 의해 전송되는 신호에 대한 간섭 신호를 나타내기 때문에 대등한 단일 위성 시스템 전력의 1/2보다 큰 전력을 전송하도록 구성될 필요가 있다. 예를 들어, CDMA 기반 시스템에서 두 신호를 수신하는 이동국(250)은 역방향 링크 신호 중 하나를 수신하는 레이크 수신기의 개별 핑거를 갖는다. 레이크 수신기의 각 핑거는 다른 신호를 간섭으로 여긴다. 따라서 다수의 동시 순방향 링크 위성 신호의 다이버시티 이득은 더 많은 위성 전력을 희생하게 된다.

도 2의 시스템(200)의 다른 실시예는 다이버시티 이득의 이익에 편승하여, 위성(210, 220)에 아주 약간 더 많은 전력을 이용한다. 실시예에서, 위성 중 하나, 예를 들어 위성(210)은 셀룰러 통신 시스템의 셀을 나타낼 수 있는 지상의 소정 지역에 서비스를 제공할 주 책임을 갖는다. 두 위성(210, 220)은 통신 책임을 분배하여 각각 셀의 1/2에 대한 주 책임을 가질 수 있다.

기본 위성, 여기서는 제 1 통신 위성(210)은 오버헤드 신호를 지역에 전달한 다. 오버헤드 신호는 예를 들어 파일럿, 페이징 및 싱크(PPS) 채널을 포함할 수 있다. 싱크 채널은 예를 들어 타이밍 기준 신호를 포함할 수 있고, 페이징 채널은 예를 들어 이동국(250)으로 전달되는 제어 시그널링 메시지를 포함할 수 있다. 기본 위성, 예를 들어 제 1 통신 위성(210)으로서 구성된 위성은 방해받지 않은 또는 차단되지 않은 상태에서 이동국(250)으로의 통신 링크를 완성하는데 통상적으로 필요한 것보다 훨씬 큰 전력으로 오버헤드 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 통신 위성(210)은 비교적 강한 신호로서 PPS 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 확고한 링크를 확보하기 위해, 제 1 통신 위성(210)은 이동국(250)과의 통신 링크를 완성하는데 필요한 최소 전력 레벨에 비해 약 5~10㏈ 상승한 비교적 강한 PPS 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 물론, 제 1 통신 위성(210)은 최소 전력 레벨 이상으로 5~10㏈ 상승한 레벨에서의 송신에 한정되는 것이 아니라, 최소 전력 레벨보다 미리 결정된 링크 마진만큼 더 큰 레벨로 전송하도록 구성될 수도 있다. 미리 결정된 링크 마진은 정적 레벨일 수도 있고 달라질 수도 있다. 예를 들어, 링크 마진의 값은 시간에 따라 변할 수 있다. 링크 마진은 예를 들어, 5㏈, 6㏈, 7㏈, 8㏈, 9㏈ 또는 10㏈로 설정될 수 있다. 기본 위성은 이동국(250)이 장애물을 거쳐 신호를 수신할 수 있는 가능성이 크도록 최소 링크 요건 이상인 비교적 강한 레벨로 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.

보조 위성, 여기서는 제 2 통신 위성(220) 또한 오버헤드 파일럿, 페이징 및 싱크(PPS) 신호를 지역으로 전송하도록 구성된다. 그러나 보조 위성에 대한 오버헤드 PPS 신호는 상승한 레벨로 전송될 필요가 없다. 일 실시예에서, 제 2 통신 위성(220)으로부터의 오버헤드 신호는 라이스 페이딩(Rician fading)을 허용하도록 최소 링크 요건 이상으로 1 데시벨 또는 2 데시벨만큼 낮게 전송될 수 있다. 다른 실시예에서, 제 2 통신 위성(220)은 90%의 신뢰도를 제공하기에 충분한 레벨로 PPS 신호를 전송하도록 구성될 수 있다. 지역을 커버하는 두 위성(210, 220)은 예를 들어 서로 다른 확산 코드를 사용하도록 구성될 수 있다.

이동국(250)이 두 위성(210, 220)으로부터 신호를 수신할 수 있다면, 호출과 같은 통신 링크가 그 페이징 채널을 이용하여 기본 위성(210) 상에 설정된다. 순방향 링크 트래픽 채널은 기본 위성, 여기서는 제 1 통신 위성(210)을 이용하여 설정된다. 기본 위성으로부터 관련 이동국(250)으로의 어떤 통신 링크도 차단되지 않는다면, 보조 위성에서의 전력은 비교적 적은 PPS 전력을 유지한다. 따라서 보조 위성, 여기서는 제 2 통신 위성(220)으로부터의 신호는 이동국(250)에서 제 1 통신 위성(210)으로부터의 순방향 링크 신호에 거의 간섭을 제공하지 않는다. 그러나 제 1 통신 위성(210)을 통해 트래픽 채널 상에서 통신하는 이동국(250)이 충분히 높은 방해를 받는다면, 통신 링크는 제 2 위성으로 옮겨질 수 있다.

도 3은 통신 시스템(200)의 실시예의 기능 블록도이며, 도 2의 통신 시스템(200)을 나타낼 수 있다. 이전 기능 블록도에 나타낸 바와 같이, 통신 시스템(200)은 제 1 통신 위성(210) 및 제 2 통신 위성(220)과 통신하는 지상국(240)을 포함한다. 두 위성(210, 220)은 또한 이동국(250)과 통신한다. 지상국(240), 위성(210, 220) 및 이동국(250)의 수는 기능도에 나타낸 개수로 한정되지 않는다. 설명을 쉽게 하기 위해 최소 개수의 시스템(200) 엘리먼트가 도시된다.

지상국(240)은 순방향 및 역방향 링크를 통해 위성(210, 220)과 통신하도록 구성된 게이트웨이 트랜시버(310)를 포함할 수 있다. 지상국(240)은 이동국(250)으로의 통신 링크에 대응하는 서비스 품질 표시 또는 값을 결정하도록 구성된 서비스 품질(QoS) 모듈(312)을 포함할 수 있다. 예를 들어, QoS 모듈(312)은 이동국(250)에 의해 전송된 신호로부터 위성(210, 220)으로부터 수신된 신호 품질을 나타내는 신호 메트릭을 결정하도록 구성될 수 있다. QoS 모듈(312)은 신호 메트릭 또는 신호 메트릭으로부터 결정된 신호를 링크 제어 모듈(314)에 전달할 수 있다.

링크 제어 모듈(314)은 신호 메트릭에 부분적으로 기초하여, 어떤 위성(210 또는 220)이 순방향 링크 신호를 이동국(250)에 전송하도록 구성될지를 결정하도록 구성될 수 있다. 링크 제어 모듈(314)은 게이트웨이 트랜시버(310)를 제어하여 순방향 링크 신호를 기본 또는 보조 위성을 이용하여 이동국(250)에 전송하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 링크 제어 모듈(314)은 게이트웨이 트랜시버(310)에 사용할 위성을 알리는 플래그 또는 표시자를 설정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 링크 제어 모듈(314)은 순방향 링크 통신을 원하는 위성에 지시하는 게이트웨이 트랜시버(310)에 주소를 제공하도록 구성될 수 있다. 게이트웨이 트랜시버(310)는 순방향 링크 신호를 다수의 위성(210, 220)에 전송할 수 있지만, 신호는 송신 신호의 컨텐츠를 기초로 원하는 위성에 의해 중계될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 링크 제어 모듈(314)은 원하는 위성을 다른 어떤 방식으로 게이트웨이 트랜시버(310)에 전달할 수도 있다.

각 위성(210, 220)은 필수적인 것은 아니지만 비슷하게 구성될 수 있다. 제 1 통신 위성(210)은 지상국(240)으로부터 순방향 링크 신호를 수신하여 원하는 지역의 원하는 이동국(250)으로 중계하도록 구성된 순방향 링크 트랜시버(320)를 포함할 수 있다. 제 1 통신 위성(210)은 또한 임의의 지원 지역에서 이동국(250)에 의해 전송되는 역방향 링크 통신을 수신하여 지상국(240)으로 중계하도록 구성된 역방향 링크 트랜시버(322)를 포함할 수 있다. 제 2 통신 위성(220)은 마찬가지로 순방향 링크 트랜시버(330) 및 역방향 링크 트랜시버(332)를 포함할 수 있다.

이동국(250)은 위성(210, 220)에 의해 전송되는 순방향 링크 신호를 수신하도록 구성된 이동 트랜시버(340)를 포함한다. 이동 트랜시버(340)는 수신된 순방향 링크 신호를 기저대역 프로세서(350)에 의해 처리되는 기저대역 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 이동 트랜시버(340)는 또한 기저대역 프로세서로부터 기저대역 신호를 수신하고 기저대역 신호를 위성(210, 220)에 전송되는 역방향 링크 신호로 변환하도록 구성될 수 있다.

기저대역 프로세서(350)는 위성(210, 220)으로부터 수신된 순방향 링크 신호의 품질을 결정하도록 구성된 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 기저대역 프로세서(350)는 제 1 통신 위성(210)으로부터의 순방향 링크 파일럿 신호의 신호 세기를 결정하도록 구성된 제 1 수신 신호 세기(RSSI) 모듈(352)을 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서(350)는 또한 제 2 통신 위성(220)으로부터의 순방향 링크 파일럿 신호의 신호 세기를 결정하도록 구성된 제 2 RSSI 모듈(354)을 포함할 수 있다. 기저대역 프로세서(350)는 또한 프로세서(360) 및 메모리(362)를 포함할 수 있다. 메모리(362)에 저장된 하나 이상의 프로세서 판독 가능 명령과 관련하여 프로세서(360)는 RSSI 모듈(352, 354)의 모든 또는 일부 기능을 수행할 수 있다.

이동국(250)은 RSSI 모듈(352, 354)을 이용하여 수신 파일럿 신호를 모니터하고 RSSI와 같은 신호 품질을 결정한다. 이동국(250)은 RSSI 값을 다시 지상국(240)으로 보고할 수 있다. 일 실시예에서, 이동국(250)은 하나 이상의 오버헤드 채널을 이용하여 RSSI 값을 다시 지상국(240)으로 보고한다. 예를 들어, 지상국(250)은 이동국(250)으로부터 위성(210, 220)을 통해 지상국(240)으로 전송되는 페이징 채널 상에서 RSSI 값을 전송하도록 구성될 수 있다. 지상국(240)은 미리 결정된 임계치에 대해 수신된 RSSI 값을 비교하여 순방향 링크 통신이 보조 위성으로 옮겨져야 하는지 여부를 결정할 수 있다. 위성(210, 220)은 동일한 지역에 다른 파일럿 송신 레벨을 전송하도록 구성될 수 있기 때문에, 미리 결정된 임계치는 제 1 위성(210)과 제 2 위성(220)이 서로 다를 수 있다.

파일럿 세기 보고가 주 경로가 약간의 감쇄를 갖는 것으로 나타낸다면, 통신은 여전히 기본 위성에서 계속될 수 있다. 지상국(250)은 기본 위성으로부터의 신호에 대한 간섭 제공을 줄이기 위해 보조 위성을 부분적으로는 트래픽이 상당히 자유롭게 유지되도록 구성될 수 있다. 기본 위성에 대해 보고된 RSSI 값이 미리 결정된 임계치를 더 이상 초과하지 않는 시점에서, 시스템(200)은 주 경로의 차단 또는 열화가 열화를 극복하기 위한 전력이 과도해질 정도로 크다고 판단할 수 있다. 이 임계치에 도달하면, 통신은 다른 신호 경로를 제공하는데 사용되는 보조 위성으로 옮겨질 수 있다.

통신 링크를 옮기기 위한 제어 시그널링이 주 링크 상의 트래픽 채널로부터 또는 열화가 특별히 높다면 보조 페이징 채널을 이용하여 일어날 수 있다. 위성(210, 220)이 고정 위성인 시스템(200)의 실시예에서는, 전이에 틈이 없을 수가 없다. 고정 시스템에서는 1/2초의 왕복 통신 지연이 있을 수 있다. 따라서 위성들간의 통신 전이에 1-2초가 걸릴 수 있다. 보조 위성은 통상적으로 방해 없는 통신 경로에 사용되기 때문에 보조 위성에서의 오버헤드 채널 전력을 반드시 상승시켜야 하는 것은 아니다. 주 경로가 차단되거나 상당히 감쇄되고 보조 경로가 차단되거나 약간 감쇄된다면, 통신 링크는 끊어질 수 있다.

보조 위성 채널은 비교적 약한 오버헤드 시그널링 및 조금 약한 트래픽 채널을 갖기 때문에, 기본 위성으로부터의 신호에 대해 수신기가 느끼는 간섭 영향은 거의 없다. 이는 다수의 위성에 의한 동시 전송을 이용하는 시스템에 필요한 높은 전력을 쓰지 않고도 위성 다이버시티의 장점을 제공한다.

도 4는 위성 다이버시티를 제공하는 방법(400)에 관한 실시예의 흐름도이다. 방법(400)은 예를 들어 도 3의 시스템(200)에서 구현될 수 있다. 방법(400)은 기본 위성의 트래픽 채널에 대한 최초 통신 링크가 설정된 후 블록(410)에서 시작한다.

블록(410)에서, 시스템은 기본 위성의 트래픽 채널을 통해 이동국으로 신호를 전송한다. 시스템은 블록(420)으로 진행하여 신호 페이드를 모니터한다. 상술한 바와 같이, 이동국은 다수의 위성으로부터 순방향 링크 경로의 신호 품질을 모니터하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 이동국은 기본 및 보조 파일럿 신호 의 RSSI 값을 결정하도록 구성될 수 있다. 이동국은 그 값을 페이징 채널 상에 보고되는 전력 제어 메시지와 같은 역방향 링크 오버헤드 메시지로 지상국에 보고하도록 구성될 수 있다.

시스템은 결정 블록(430)으로 진행하여 페이드가 미리 결정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다. 일 실시예에서, 지상국의 QoS 모듈은 보고된 RSSI 값을 미리 결정된 임계치와 비교한다. 기본 위성에 해당하는 RSSI는 제 1 임계값과 비교될 수 있고, 보조 위성으로부터의 RSSI 값은 미리 결정된 제 2 임계값과 비교될 수 있다. 시스템은 기본 위성의 RSSI와 대응하는 임계치와의 비교에 일부 기초하여 기본 위성 경로가 페이드하고 있는지 또는 감쇄되는지를 판단할 수 있다. RSSI가 임계치를 초과하지 않는다면, 시스템은 페이드가 발생했다고 판단할 수 있다. 보조 위성의 RSSI가 임계치 이상으로 제공되면, 통신 링크는 성공적으로 보조 위성으로 옮겨질 수 있다.

시스템이 페이드가 발생하지 않았다고 판단하면, 시스템은 블록(410)으로 돌아가 기본 위성을 이용한 통신 링크의 지원을 계속한다. 그러나 결정 블록(430)에서 시스템이 페이드가 허용 가능한 임계치보다 크다고 판단한다면, 시스템은 블록(440)으로 진행한다.

블록(440)에서 시스템은 보조 위성으로 통신 링크를 옮긴다. 이동국에는 예를 들어 전이 전에 기본 위성의 트래픽 채널 상에 또는 보조 위성의 페이징 채널 상에 포함되는 제어 시그널링을 이용하여 전이가 통보될 수 있다. 시스템은 보조 통신 위성을 이용하여 트래픽 채널 신호의 전송을 시작한다. 시스템은 블록(450) 으로 진행하여 기본 위성에서의 트래픽 채널 전송을 중단한다.

시스템이 통신 링크를 보조 경로로 옮겼다면, 시스템은 예를 들어 이동국 사용자에 의해 링크가 종료될 때까지 보조 링크를 통해 통신이 계속될 수 있게 할 수 있다. 그러나 보조 링크 상에서의 최소 트래픽 로딩을 유지하기 위해, 시스템은 주 경로가 열화된 상태로부터 복원될 때 기본 위성으로 통신 링크를 되돌리도록 구성될 수 있다.

시스템은 결정 블록(460)으로 진행하여 주 경로에 가해지는 페이드 상태가 약해졌는지 여부를 판단한다. 결정 블록(460)에서, 시스템은 미리 결정된 임계치와 이동국에 의해 보고된 RSSI 값을 비교할 수 있다. 시스템이 주 경로의 RSSI 값이 미리 결정된 임계치를 초과하지 않는다고 판단한다면, 시스템은 블록(440)으로 돌아가 보조 위성을 통한 통신 링크의 지원을 계속할 수 있다.

결정 블록(460)으로 돌아가서, 시스템이 주 경로의 RSSI 값이 미리 결정된 임계치를 초과할 때와 같이 허용 가능한 값으로 돌아갔다고 판단하면, 시스템은 페이드 상태가 끝났다고 판단할 수 있다. 시스템은 결정 블록(460)에서 블록(470)으로 진행할 수 있다. 시스템은 기본 위성으로 통신 링크를 되돌리도록 진행한다. 이전과 같이, 시스템은 제어 시그널링을 이용하여 이동국에 통신 링크의 변화를 알릴 수 있다. 블록(470)에서, 시스템은 순방향 링크 신호를 운반하도록 기본 채널을 설정한다. 기본 채널 설정 후, 시스템은 블록(472)으로 진행하여 기본 위성 빔 상에서 신호를 전송한다. 시스템은 블록(474)으로 진행하여 시스템은 보조 위성에서의 전송을 중단한다. 시스템은 블록(420)으로 돌아가 계속해서 신호 페이드를 모니터한다. 시스템은 통신 링크가 예를 들어 이동국 사용자 또는 이동국과 통신하는 사용자나 시스템에 의해 종료될 때까지 방법(400)을 계속해서 수행한다.

도 5는 위성 다이버시티를 제공하는 방법(500)의 흐름도이다. 방법(500)은 예를 들어 도 3의 통신 시스템의 지상국에 의해 수행될 수 있다.

방법(500)은 지상국이 순방향 링크 신호를 기본 위성에 제공하는 블록(510)에서 시작하며, 기본 위성은 기본 위성 리피터일 수도 있다. 지상국은 블록(520)으로 진행하여 이동국에 의해 보고되는 파일럿 RSSI 값 수신한다.

지상국은 블록(522)으로 진행하여 수신된 RSSI 값을 미리 결정된 임계치와 비교한다. 결정 블록(530)에서, 지상국은 기본 RSSI가 임계치보다 큰지 여부를 판단한다. 더 크다면, 지상국은 블록(510)으로 돌아가 기본 위성으로의 신호 전송을 계속한다.

결정 블록(530)으로 돌아가, RSSI가 임계치보다 크지 않다면, 지상국은 블록(540)으로 진행하여 기본 위성으로의 전송을 중단한다. 지상국은 블록(542)으로 진행하여 보조 위성으로의 전송을 시작한다. 다른 실시예에서, 지상국은 기본 위성과의 링크를 끊기 전에 보조 위성과의 통신 링크를 구성할 수도 있다.

그 다음, 지상국은 블록(550)으로 진행하여 이동국으로부터 파일럿 RSSI 값을 수신한다. 블록(552)에서, 지상국은 수신된 RSSI 값을 임계치와 비교한다. 지상국은 블록(560)으로 진행하여 기본 통신 링크가 통신 링크를 유지할 수 있는지 여부를 판단한다. 유지할 수 없다면, 지상국은 블록(542)으로 진행하여 보조 위성으로의 전송을 계속한다.

결정 블록(560)으로 돌아가, 지상국이 RSSI 값이 임계치를 초과한다고 판단하면, 지상국은 블록(570)으로 돌아가 기본 위성을 통한 전송을 위해 기본 채널을 설정한다. 지상국은 블록(572)으로 진행하여 전송을 위해 신호를 기본 위성에 제공한다. 지상국은 블록(574)으로 진행하여 보조 위성으로의 전송을 종료한다. 지상국은 다시 블록(520)으로 진행하여 통신 링크의 품질 표시자인 파일럿 RSSI를 수신한다. 지상국은 통신 링크가 끊어지거나 종료할 때까지 방법(500)의 수행을 계속한다.

위성 다이버시티 시스템 및 방법이 개시된다. 개시된 시스템 및 방법은 다수의 위성에 시스템 기능을 통합함으로써 위성 통신 시스템에서 다이버시티를 가능하게 한다. 일 실시예에서는, 2개의 위성이 사용되며, 각 위성은 다른 위성을 위한 궤도상 여분의 기능을 한다. 각 위성은 2개의 빔을 지원하며, 위성의 빔들은 실질적으로 겹치는 지역들을 조사한다. 각 위성은 빔들 중 하나에 대해서는 기본 위성이고 다른 빔에 대해서는 보조 위성이다. 제 1 위성의 기본 빔은 제 2 위성의 보조 빔에 부합하는 지역에 대응한다.

시스템은 기본 위성에 대한 통신을 설정하고 기본 위성을 통한 통신 경로가 열화될 때 보조 위성으로 통신을 옮김으로써 신뢰성 있는 통신을 달성할 수 있다. 보조 위성은 비교적 약한 오버헤드 신호를 운반하고 열화된 주 통신 링크에 대응하는 트래픽 채널을 운반하기 때문에 최소한으로 로딩된다. 따라서 보조 위성은 주 통신 경로에 최소 간섭 신호를 제공한다.

본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 각종 예시적 논리 블록, 모듈, 회로 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이 둘의 결합으로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 각종 예시적인 컴포넌트, 블록, 모듈, 회로 및 단계들은 일반적으로 그 기능에 관하여 상술하였다. 이러한 기능이 하드웨어로 구현되는지 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과된 특별한 응용 및 설계 압박에 좌우된다. 당업자들은 상술한 기능을 특정 응용마다 다양한 방법으로 구현할 수 있지만, 이러한 구현에 관한 결정이 본 발명의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 각종 예시적인 논리 블록, 모듈 및 회로는 본원에 기재된 기능들을 행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 축소 명령형 컴퓨터(RISC) 프로세서, 주문형 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램 가능 게이트 어레이 신호(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트, 또는 이들의 조합에 의해 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로 프로세서는 임의의 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 연산 장치들의 조합, 예를 들어 DSP와 마이크로프로세서의 조합, 다수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 관련된 하나 이상의 마이크로프로세서, 또는 이러한 구성의 임의의 다른 조합으로 구현될 수도 있다.

본원에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 방법, 프로세스 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어에 직접, 또는 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어 모듈에, 또는 이 둘의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모 리, 비휘발성 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드디스크, 착탈식 디스크, CD-ROM, 또는 공지된 임의의 형태의 저장 매체에 상주할 수 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 저장 매체에 정보를 기록할 수 있도록 프로세서와 결합한다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 또한, 다양한 방법들은 실시예에 나타낸 순서대로 수행될 수도 있고 변형된 순서의 단계를 이용하여 수행될 수도 있다. 추가로, 하나 이상의 프로세스 또는 방법 단계가 생략될 수도 있고, 또는 하나 이상의 프로세스 또는 방법 단계가 방법 및 프로세스에 추가될 수도 있다. 추가 단계, 블록 또는 동작이 방법 및 프로세스의 시작, 끝 또는 사이의 기존 엘리먼트에 부가될 수도 있다.

개시된 실시예들의 상기 설명은 당업자들이 본 명세서를 구성하거나 사용할 수 있도록 제공된다. 이들 실시예에 대한 다양한 변형이 당업자들에게 명백하며, 본원에 정의된 일반 원리들은 본 명세서의 진의 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 본원에 나타낸 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본원에 개시된 원리 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 따르는 것이다.

Claims (31)

1. 위성 다이버시티 시스템으로서,

   제 1 지역을 지원하는 기본 빔으로서 제 1 빔을 제공하도록 구성된 제 1 위성;

   상기 제 1 지역과 실질적으로 일부 겹치는 지역을 지원하는 보조 빔으로서 제 2 빔을 제공하도록 구성된 제 2 위성; 및

   상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되지 않는 기간 동안에는 상기 제 1 위성을 통해 상기 제 1 지역으로 신호를 전송하고, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는 기간 동안에는 상기 제 2 위성을 통해 상기 제 1 지역으로 상기 신호를 전송하도록 구성된 지상국을 포함하는, 위성 다이버시티 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 위성은 상기 제 1 지역에 있는 수신기와의 링크를 설정하는데 필요한 최소 전력 레벨 이상의 적어도 미리 결정된 링크 마진인 신호 전력으로 제 1 오버헤드 신호를 전송하도록 구성되며,

   상기 제 2 위성은 상기 제 1 지역에 있는 상기 수신기와의 링크를 설정하는데 필요한 상기 최소 전력 레벨보다 적어도 더 큰 신호 전력으로 제 2 오버헤드 신호를 전송하도록 구성되는 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 미리 결정된 링크 마진은 5㏈보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 위성은 상기 최소 전력 레벨보다 적어도 1㏈ 더 큰 신호 전력으로 상기 제 2 오버헤드 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 오버헤드 신호는 제 1 파일럿 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 오버헤드 신호는 제 2 파일럿 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 위성은 제 2 지역을 지원하는 보조 빔으로서 제 3 위성 빔을 제공하도록 구성되고,

   상기 제 2 위성은 상기 제 2 지역과 실질적으로 일부 겹치는 지역을 위한 기본 빔으로서 제 4 빔을 제공하도록 구성되며,

   상기 지상국은 상기 제 2 위성을 통한 통신 경로가 열화되지 않는 기간 동안에는 상기 제 2 위성을 통해 상기 제 2 지역으로 추가 신호를 전송하고, 상기 제 2 위성을 통한 통신 경로가 열화되는 기간 동안에는 상기 제 1 위성을 통해 상기 제 2 지역으로 상기 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 지상국은 신호 메트릭을 수신하고 상기 신호 메트릭에 적어도 일부 기초하여 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는지 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 신호 메트릭은 상기 제 1 위성에 의해 전송되는 제 1 오버헤드 신호 및 상기 제 2 위성에 의해 전송되는 제 2 오버헤드 신호에 대해 상기 제 1 지역에 있는 수신기에 의해 결정된 수신 신호 세기 표시(RSSI) 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 및 제 2 오버헤드 신호는 각각 제 1 및 제 2 파일럿 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 신호는 순방향 링크 트래픽 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
12. 위성 다이버시티 시스템으로서,

    위성 내에 있으며, 지상국으로부터 제 1 순방향 링크 신호를 수신하고, 상기 위성이 기본 위성으로 지정된 제 1 지역에 대응하는 제 1 위성 빔으로 상기 제 1 순방향 링크 신호를 전송하도록 구성되며, 또한 상기 지상국으로부터 제 2 순방향 링크 신호를 수신하고, 상기 위성이 보조 위성으로 지정된 제 2 지역에 대응하는 제 2 위성 빔으로 상기 제 2 순방향 링크 신호를 전송하도록 구성된 순방향 링크 트랜시버; 및

    상기 위성 내에 있으며, 적어도 상기 1 및 제 2 지역으로부터 상기 제 1 및 제 2 순방향 링크 신호와 관련된 역방향 링크 신호를 수신하고, 상기 역방향 링크 신호를 상기 지상국에 전송하도록 구성된 역방향 링크 트랜시버를 포함하는, 위성 다이버시티 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 순방향 링크 트랜시버는 상기 제 1 위성 빔에서 최소 전력 레벨 이상의 적어도 미리 결정된 링크 마진인 신호 전력으로 제 1 오버헤드 신호를 전송하도록 구성되며, 상기 순방향 링크 트랜시버는 또한 상기 제 2 위성 빔에서 상기 제 1 오버헤드 신호의 신호 전력보다 적은 신호 전력으로 제 2 오버헤드 신호를 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 미리 결정된 링크 마진은 5㏈보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
15. 위성 다이버시티 시스템으로서,

    제 1 위성 및 제 2 위성 중 하나 또는 둘 다에 순방향 링크 신호를 선택적으로 전송하도록 구성된 게이트웨이 트랜시버;

    상기 게이트웨이 트랜시버에 연결되며, 상기 제 1 위성을 통한 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하도록 구성되는 서비스 품질 모듈; 및

    상기 서비스 품질 모듈에 연결되며, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되지 않는 경우 상기 순방향 링크 신호를 상기 제 1 위성에 전송하여 이동국으로 중계되도록 상기 게이트웨이 트랜시버를 제어하도록 구성되고, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는 경우 상기 순방향 링크 신호를 상기 제 2 위성에 전송하여 상기 이동국으로 중계되도록 상기 게이트웨이 트랜시버를 제어하도록 구성되 는 링크 제어 모듈을 포함하는, 위성 다이버시티 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 게이트웨이 트랜시버는 상기 제 1 위성으로부터 제 1 역방향 링크 신호 및 상기 제 2 위성으로부터 제 2 역방향 링크 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 제 1 및 제 2 역방향 링크 신호를 결합하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 게이트웨이 트랜시버는 상기 제 1 및 제 2 역방향 링크 신호의 코히어런트 결합을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
18. 제 15 항에 있어서,

    상기 서비스 품질 모듈은 상기 게이트웨이 트랜시버에 의해 역방향 링크 신호로 수신되는 신호 메트릭에 적어도 일부 기초하여, 상기 제 1 위성을 통한 통신 경로가 열화되는지 여부를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 신호 메트릭은 상기 제 1 및 제 2 위성으로부터 신호를 수신하도록 구 성된 수신기에 의해 결정되는 제 1 위성으로부터의 파일럿 신호 세기값 및 제 2 위성으로부터의 파일럿 신호 세기값을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
20. 제 18 항에 있어서,

    상기 게이트웨이 트랜시버는 역방향 링크 페이징 채널 상에서 상기 신호 메트릭을 수신하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 시스템.
21. 위성 다이버시티 시스템으로서,

    제 1 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 1 빔 및 제 2 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 2 빔을 가지며, 상기 제 1 지역에 대한 기본 위성 및 상기 제 2 지역에 대한 보조 위성으로서 구성되는 제 1 위성;

    상기 제 1 지역과 실질적으로 일부 겹치는 제 3 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 1 빔 및 상기 제 2 지역과 실질적으로 일부 겹치는 제 4 지역에 대한 커버리지를 제공하는 제 2 빔을 가지며, 상기 제 4 지역에 대한 기본 위성 및 상기 제 3 지역에 대한 보조 위성으로서 구성되는 제 2 위성; 및

    상기 제 1 및 제 3 지역의 겹치는 부분에 있는 제 1 이동국에 의해 보고되는 신호 메트릭이 미리 결정된 임계치보다 클 때 상기 제 1 위성을 통해 상기 제 1 이동국으로 제 1 신호를 전송하고, 상기 신호 메트릭이 상기 미리 결정된 임계치보다 크지 않을 때 상기 제 2 위성을 통해 상기 제 1 이동국으로 상기 제 1 신호를 전송 하도록 구성되는 지상국을 포함하는, 위성 다이버시티 시스템.
22. 위성 다이버시티를 제공하는 방법으로서,

    제 1 위성을 이용하여 제 1 지역에 위치하는 수신기에 신호를 전송하는 단계;

    상기 제 1 위성으로부터 상기 수신기로의 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하는 단계; 및

    상기 제 1 위성으로부터의 통신 링크가 열화되는 경우, 제 2 위성을 이용하여 상기 수신기에 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 위성 다이버시티 제공 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 제 1 위성은 제 1 다수 빔을 포함하며, 상기 제 1 다수 빔 중 제 1 빔은 상기 제 1 지역을 조사(illuminating)하고, 상기 제 2 위성은 제 2 다수 빔을 포함하며, 상기 제 2 다수 빔 중 제 1 빔은 상기 제 1 지역을 조사하고, 상기 수신기에 신호를 전송하는 단계는 해당하는 상기 제 1 또는 제 2 위성의 상기 제 1 빔을 이용하여 상기 신호를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 위성은 상기 제 1 다수 빔의 상기 제 1 빔에 대한 기본 위성을 포 함하고, 상기 제 2 위성은 상기 제 2 다수 빔의 상기 제 1 빔에 대한 보조 위성을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하는 단계는 상기 제 1 위성으로부터의 신호가 페이드되는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
26. 제 22 항에 있어서,

    상기 통신 링크가 열화되는지 여부를 판단하는 단계는,

    상기 수신기로부터 신호 메트릭을 수신하는 단계;

    상기 신호 메트릭 중 적어도 하나를 미리 결정된 임계치와 비교하는 단계; 및

    상기 신호 메트릭 중 적어도 하나가 상기 미리 결정된 임계치를 초과하지 않는다면 상기 통신 링크가 열화된다고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
27. 제 26 항에 있어서,

    상기 신호 메트릭을 수신하는 단계는,

    상기 수신기로부터 제 1 위성 파일럿 신호 세기값을 수신하는 단계; 및

    상기 수신기로부터 제 2 위성 파일럿 세기값을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
28. 제 26 항에 있어서,

    상기 신호 메트릭을 미리 결정된 임계치와 비교하는 단계는 수신된 제 1 위성 파일럿 세기값을 상기 미리 결정된 임계치와 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
29. 제 26 항에 있어서,

    상기 신호 메트릭을 수신하는 단계는 역방향 링크 페이징 채널을 통해 이동국으로부터 신호 메트릭을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
30. 제 26 항에 있어서,

    상기 신호 메트릭을 수신하는 단계는,

    상기 제 1 위성으로부터 제 1 역방향 링크 신호를 수신하는 단계;

    상기 제 2 위성으로부터 제 2 역방향 링크 신호를 수신하는 단계;

    상기 제 1 역방향 링크 신호와 상기 제 2 역방향 링크 신호를 결합하여 결합된 역방향 링크 신호를 생성하는 단계; 및

    상기 결합된 역방향 링크 신호로부터 상기 신호 메트릭을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 다이버시티 제공 방법.
31. 위성 다이버시티 시스템으로서,

    제 1 위성을 이용하여 제 1 지역에 위치하는 수신기에 신호를 전송하는 수단;

    상기 수신기로부터 신호 메트릭을 수신하는 수단;

    상기 신호 메트릭 중 적어도 하나를 미리 결정된 임계치와 비교하는 수단;

    상기 적어도 하나의 신호 메트릭이 상기 미리 결정된 임계치보다 크지 않다면 다른 신호 경로를 선택하는 수단; 및

    상기 다른 신호 경로가 선택된다면 제 2 위성을 이용하여 상기 수신기에 신호를 전송하는 수단을 포함하는, 위성 다이버시티 시스템.

Images