KR20100079681A - Method for uplink/downlink timing synchronization of satellite communication system and system thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 위성 통신 시스템에서 지상에 위치한 통신 단말과 대기권 밖에 위치한 위성 사이의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기를 획득하고 유지하는 것이 가능한 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method for acquiring up-down time synchronization of a satellite communication system and a satellite system using the same. More specifically, the method for acquiring up and down time synchronization of a satellite communication system capable of acquiring and maintaining uptime and downtime synchronization between a ground communication terminal and a satellite located outside the atmosphere in a satellite communication system and a satellite system using the same will be.
위성 통신이란 대기권 밖의 상공에 쏘아 올린 위성으로 하여금 통신을 중계하게 하는 통신 방법을 말하며, 이러한 위성 통신은 고속으로 대용량 통신이 가능하고, 넓은 지역을 통신권역으로 할 수 있으며, 지형에 관계없이 고른 통신이 가능함과 동시에 재해가 발생해도 통신의 제약을 받지 않는 등의 장점을 가진다.Satellite communication refers to a communication method that allows satellites to be relayed in the air outside the atmosphere to relay communications. Such satellite communication enables high-capacity communication at high speed, a large area in the communication area, and even communication regardless of the terrain. At the same time, it is possible not to be restricted by communication even if a disaster occurs.
위성 통신 시스템은 크게 위성과 통신 단말로 구성되며 대기권 밖에 위치하는 위성은 지상에 위치하며 상호 간에 멀리 떨어져있는 통신 단말들 사이를 연결해 주는 역할을 하고, 통신 단말은 신호를 전송하는 경우에는 위성으로 특정 신호를 전송하며, 신호를 수신하는 경우에는 위성으로부터 전송되는 특정 신호를 수신하는 역할을 한다. Satellite communication system is composed of satellites and communication terminals. Satellites located outside the atmosphere are located on the ground and serve to connect communication terminals that are far apart from each other. It transmits a signal and, in the case of receiving a signal, serves to receive a specific signal transmitted from a satellite.
이때, 다수의 통신 단말들이 하나의 위성을 공유하며 위성은 한정된 주파수 대역과 전력 자원을 가지고 있으므로 위성을 공유하는 다수의 통신 단말들은 한정된 위성의 자원을 나누어 사용한다.In this case, since a plurality of communication terminals share one satellite, and the satellites have a limited frequency band and power resources, a plurality of communication terminals sharing satellites share resources of a limited satellite.
이와 같이 위성의 한정된 주파수 대역을 나누어 사용하기 위하여 다수의 통신 단말들은 각각 주파수 대역이 서로 겹치지 않도록 주파수 도약을 수행하여 주파수를 분할하여 사용하거나 또는 주파수 대역을 시분할하여 사용하며, 위성은 이러한 신호를 수신하여 그대로 증폭만 하여 재전송할 수도 있고 도약 주파수를 뒤섞거나 사용자에게 할당된 시간 슬롯을 뒤섞어 재전송할 수도 있다.In order to divide and use the limited frequency band of the satellite as described above, a plurality of communication terminals perform frequency hopping so that the frequency bands do not overlap each other, or use frequency division or time division, and the satellite receives such a signal. It can be retransmitted by amplifying it as it is, or shuffled the hopping frequency or shuffled time slots assigned to the user.
또한, 위성 통신 시스템의 경우 대기권 밖의 상공에 위치한 위성과 지상에 위치한 다수의 통신 단말들 사이의 거리가 수만 km 이상이 되기 때문에 전파 경로 지연이 상당히 크며, 각각의 통신 단말이 위치한 지상의 고도가 다양하고 위성의 위치도 시간에 따라 변화하기 때문에, 위성과 다수의 통신 단말간의 신호 전송시에 시간 지연이 발생하게 되며, 이러한 시간 지연은 위성과 신호를 송수신하는 통신 단말에 따라 변화할 수 있다.In addition, in the case of the satellite communication system, the propagation path delay is considerably large because the distance between the satellites located outside the atmosphere and the communication terminals located above the ground is tens of thousands or more km, and the altitude of the ground where each communication terminal is located varies. In addition, since the position of the satellite also changes with time, a time delay occurs during signal transmission between the satellite and the plurality of communication terminals, and this time delay may vary depending on a communication terminal transmitting and receiving a signal with the satellite.
특히, 통신 단말들 간에 발생하는 시간 지연이 서로 다르므로 다수의 통신 단말들이 동일한 시간에 신호를 위성으로 전송하는 경우에도 위성에 전송되는 각각의 신호들이 도착하는 시점은 서로 다르며, 이로 인해 도착한 신호들이 서로 중첩되어 간섭을 일으키는 상황이 발생될 수 있다. In particular, since time delays occurring between communication terminals are different from each other, even when a plurality of communication terminals transmit signals to satellites at the same time, the time points at which signals transmitted to the satellites arrive are different from each other. Situations may occur that overlap each other and cause interference.
따라서, 신호를 송신하는 통신 단말들은 상기 신호가 위성에 도착하는 시점에서 정확한 동기를 이루도록 송신 시간을 조절하는 상향 동기가 필요하고, 신호를 수신하는 통신 단말들은 시간 지연을 지속적으로 추적하여 상기 수신된 신호의 시작점을 찾기 위한 하향 동기가 필요하므로 이러한 상향 동기 및 하향 동기를 획득하기 위하여 복잡한 동기 시나리오를 적용하게 된다.Accordingly, communication terminals transmitting a signal need an uplink synchronization to adjust a transmission time to achieve accurate synchronization when the signal arrives at a satellite, and communication terminals receiving a signal continuously track a time delay to receive the received signal. Since downlink synchronization is needed to find the starting point of a signal, a complex synchronization scenario is applied to obtain such uplink and downlink synchronization.
종래에는 통신 단말이 위성으로 최초 신호를 전송하는 경우 상기 최초 신호를 수신한 위성이 상기 최초 신호를 단순 증폭한 후 재전송하며 상기 통신 단말은 자신이 전송한 최초 신호가 위성으로부터 재전송되어 돌아오는 시간을 측정하는 방식으로 위성과 자신 사이의 시간 지연을 측정하고 상기 시간 지연으로부터 위성 과의 시간 동기를 획득하는 방식을 사용하였다.Conventionally, when a communication terminal transmits an initial signal to a satellite, the satellite receiving the first signal simply retransmits the original signal and then retransmits the communication terminal to retransmit the original signal transmitted from the satellite. As a measuring method, a time delay between the satellite and itself is measured and a time synchronization with the satellite is obtained from the time delay.
그러나 상기 방식을 이용하여 지속적으로 동기를 유지하기 위해서는 일정 시간마다 통신 단말이 전송 신호를 끊고 동기 획득 과정을 반복적으로 수행해야 하기 때문에 전송 데이터 손실도 크고 시스템 설계가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, in order to continuously maintain synchronization using the above scheme, the communication terminal has to interrupt the transmission signal every predetermined time and repeatedly perform the synchronization acquisition process, resulting in a large transmission data loss and a complicated system design.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 위성 통신 시스템에서 신호의 전송 또는 수신시에 시간 동기 획득을 위한 시간 손실 없이 지상에 위치한 통신 단말들과 대기권 밖에 위치한 위성 사이의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기를 획득하고 유지하는 것이 가능한 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and the uplink time synchronization and the downlink between the communication terminals located on the ground and the satellites located outside the atmosphere without losing time for time synchronization at the time of transmitting or receiving signals in the satellite communication system. An object of the present invention is to provide a method for acquiring up-down time synchronization of a satellite communication system capable of acquiring and maintaining time synchronization, and a satellite system using the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성 통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법은 (a) 위성통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계; (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하는 단계; 및 (c) 상기 제1 통신 단말이 상기 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 다음 신호 프레임의 전송을 위한 상기 위성과의 시간 동기를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an uplink time synchronization acquisition method of a satellite communication system according to the present invention includes (a) a first pilot signal at a predetermined point of a signal frame to be transmitted by a first communication terminal transmitting a signal for satellite communication; Inserting and transmitting to the satellite; (b) the satellite inserting a second pilot signal at a predetermined point of the transmitted signal frame and retransmitting to the first communication terminal; And (c) the first communication terminal measuring a time interval between the point at which the first pilot signal of the retransmitted signal frame is inserted and the point at which the second pilot signal is inserted, and using the measurement result, the next signal frame. And obtaining a time synchronization with the satellite for transmission of the.
또한, 본 발명에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법은 a) 위성 통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계; (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 제2 통신 단말로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 제2 통신 단말이 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 상기 제1 통신 단말이 전송한 신호 프레임의 복조를 위한 데이터 시작 지점을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, according to the present invention, a method for obtaining downtime synchronization in a satellite communication system includes: a) inserting a first pilot signal into a satellite at a predetermined point of a signal frame to be transmitted by a first communication terminal transmitting a signal for satellite communication; Transmitting; (b) the satellite inserting a second pilot signal at a predetermined point of the transmitted signal frame and transmitting the second pilot signal to a second communication terminal with which the first communication terminal intends to communicate; And (c) the second communication terminal measuring a time interval between the point at which the first pilot signal is inserted and the point at which the second pilot signal is inserted in the signal frame transmitted in step (b), and measuring the measurement result. And acquiring a data start point for demodulation of the signal frame transmitted by the first communication terminal.
또한, 본 발명에 따른 위성 시스템은 위성 통신을 위한 데이터를 포함하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 제1 통신 단말; 상기 제1 통신 단말이 전송하는 신호 프레임을 수신한 후 상기 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하거나 또는 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 통신 단말에 전송하는 위성; 및 상기 위성이 전송하는 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여 상기 제1 통신 단말과 통신이 이루어지는 제2 통신 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the satellite system according to the present invention includes a first communication terminal for inserting the first pilot signal at a predetermined point of the signal frame containing data for satellite communication to transmit to the satellite; After receiving the signal frame transmitted by the first communication terminal, a second pilot signal is inserted into a predetermined point of the signal frame and retransmitted to the first communication terminal or to a communication terminal to which the first communication terminal wants to communicate. Transmitting satellite; And a second communication terminal configured to receive a signal frame inserted with the first pilot signal and the second pilot signal transmitted from the satellite and communicate with the first communication terminal.
본 발명에 따르면 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임에 삽입되는 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호를 이용하여 자신의 전송 신호를 끊고 위성과의 동기를 획득하는 과정을 수행하지 않고 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받으면서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 전송 효율의 손실을 최소화하면서 위성과의 상하향 시간 동기를 획득할 수 있는 효과를 가진 다.According to the present invention, a satellite communication system does not perform a process of disconnecting its own transmission signal and acquiring synchronization with a satellite using a first pilot signal and a second pilot signal inserted into a signal frame exchanged between a communication terminal and a satellite. Since the communication terminal and the satellite can acquire the up and down time synchronization continuously while transmitting and receiving a signal, it has the effect of obtaining the up and down time synchronization with the satellite while minimizing the loss of transmission efficiency.
또한, 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임 중 일부 구간을 제1 파일럿 신호 및 제2 파일럿 신호를 삽입하는 구간으로 할당함으로써 통신 단말과 위성의 시간 동기 획득을 위한 시간 손실을 줄일 수 있고, 별도의 동기 시나리오 없이 지속적으로 동기를 유지시킬 수 있는 효과를 가진다.In addition, by allocating a portion of the signal frame between the communication terminal and the satellite as a period for inserting the first pilot signal and the second pilot signal, it is possible to reduce time loss for time synchronization acquisition of the communication terminal and the satellite, It has the effect of maintaining motivation continuously without a synchronous scenario.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 발명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention may be implemented by those skilled in the art without being limited or limited thereto.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a satellite communication system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템(1)은 제1 통신 단말(10), 위성(20), 및 제2 통신 단말(30)을 포함한다. 여기에서 (1)은 제1 통신 단말(10)이 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임, (1')은 위성(20)이 제1 통신 단말(10)로 전송하는 신호 프레임, 및 (2)는 위성(20)이 제2 통신 단말(30)로 전송하는 신호 프레임 이라고 하자As shown in FIG. 1, a
제1 통신 단말(10)은 위성 통신을 위한 신호를 송신하며 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다. The
위성(20)은 제1 통신 단말(10)에서 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.The
여기에서, 파일럿 신호(Pilot signal)란 신호 프레임에 동기화를 목적으로 삽입되는 신호를 의미하며, 상기 제1 파일럿 신호는 제1 통신 단말(10)이 위성(20)과의 시간 동기를 획득하기 위해 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호, 상기 제2 파일럿 신호는 위성(20)이 제1 통신 단말(10)과의 시간 동기를 획득하기 위해 제1 통신 단말(10)로 재전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호일 수 있다.Here, a pilot signal means a signal inserted in a signal frame for synchronization purposes, and the first pilot signal is used by the
제2 통신 단말(30)은 위성(20)이 전송하는 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여 제1 통신 단말(10)과 통신을 수행한다.The
상기와 같은 위성 통신 시스템(1)에서 통신 단말과 위성과의 시간 동기를 맞춰야 하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로, 위성 통신 시스템에서 통신 단말은 지상에 위치하며 위성은 대기권 밖에 위치하므로 통신 단말과 위성과의 거리는 대략 수만 km 이상이 된다. In the
따라서 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성간의 전파 경로 지연은 상당 히 커지며, 위성의 위치가 시간에 따라 변화하기 때문에 통신 단말과 위성의 시간 지연은 시간에 따라 변화할 수 있다.Therefore, in the satellite communication system, the propagation path delay between the communication terminal and the satellite is significantly increased, and the time delay between the communication terminal and the satellite may change with time because the position of the satellite changes with time.
또한, 하나의 위성을 다수의 통신 단말들이 공유하므로 다수의 통신 단말들이 같은 시간에 위성으로 신호를 전송한다 하더라도 각각의 신호들이 위성에 도착하는 시점은 서로 다르며 이로 인해 도착한 신호들이 서로 중첩되어 간섭을 일으키는 상황이 발생할 수 있다.In addition, since a plurality of communication terminals share a single satellite, even if a plurality of communication terminals transmit signals to the satellite at the same time, each signal arrives at the satellite at a different time, and thus the signals arrived at each other overlap each other to prevent interference. It may cause a situation.
따라서, 위성 통신 시스템은 통신 단말이 전송하는 신호가 위성에 도착하는 시점에서 정확한 동기를 이루도록 송신 시간을 조절하여 상향 시간 동기를 획득하거나 위성으로부터 통신 단말이 수신하는 신호에서 발생하는 시간 지연을 지속적으로 추적하여 수신받은 신호의 정확한 시작 시점을 찾아 하향 시간 동기를 획득하는 과정이 요구된다.Therefore, the satellite communication system acquires an uplink time synchronization by adjusting the transmission time so that the signal transmitted by the communication terminal at the time of arrival to the satellite to achieve accurate synchronization, or continuously the time delay occurring in the signal received by the communication terminal from the satellite There is a need for a process of acquiring down time synchronization by finding the exact starting point of the received signal by tracking.
또한, 위성 통신 시스템에 있어서 신호 프레임의 송수신은 주파수 도약 방식으로 이루어질 수 있다. 여기에서, 주파수 도약(Frequency Hopping:FH) 방식이란 직접 확산(Direct Sequece:DS)방식과 함께 대표적으로 사용되는 확산 대역(Spread Spectrum) 방식으로서, 디지털 전송신호의 중심주파수가 특정 주파수 대역 내에서 계속 이동되도록 하는 방식을 말한다. In the satellite communication system, transmission and reception of signal frames may be performed in a frequency hopping manner. Here, the frequency hopping (FH) method is a spread spectrum method typically used together with the direct spreading (DS) method, and the center frequency of the digital transmission signal continues within a specific frequency band. It is the way to be moved.
직접 확산 방식과는 달리 항상 광대역 주파수를 사용하는 것이 아니기 때문에 확산 대역의 기본 정의와는 다소 거리가 있어보이지만, 실제로 전송시에 그만큼의 광대역 주파수대역을 확보해야 하기 때문에 확산 대역 방식의 일종으로 분류된다. Unlike the direct spreading method, it does not always use the wideband frequency, so it may be a little different from the basic definition of the spreading band. However, it is classified as a spreading band type because it is necessary to secure that wideband frequency band during transmission. .
또한, 위성 통신 시스템에 있어서 다수의 통신 단말들이 하나의 위성을 공유하게 되므로 다수의 통신 단말들에서 전송되는 신호 프레임은 제1 파일럿 신호가 삽입되는 지점을 공유할 수 있다. 이때, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입되는 지점의 공유는 상기 지점을 다수의 통신 단말들이 시분할, 직교 코드 삽입, 또는 유사 잡음 신호를 이용하는 방식으로 공유할 수 있다.In addition, since a plurality of communication terminals share a satellite in a satellite communication system, signal frames transmitted from the plurality of communication terminals may share a point at which a first pilot signal is inserted. In this case, the sharing of the point where the first pilot signal is inserted may be shared by a plurality of communication terminals using a time division, orthogonal code insertion, or similar noise signal.
상기 도 1에서는 제1 통신 단말(10)을 위성 통신을 위한 신호를 전송하는 송신 통신 단말로, 제2 통신 단말(30)을 제1 통신 단말(10)에서 전송된 신호를 수신하는 수신 통신 단말로 도시하였으나, 이는 실시예의 하나일뿐 제2 통신 단말(30)을 송신 통신 단말로 하고 제1 통신 단말(10)을 수신 통신 단말로 하는 구성 또한 가능하다.In FIG. 1, the
본 발명의 위성 통신 시스템(1)에서 제1 통신 단말(10)은 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하며, 위성(20)은 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기 획득 또는 제2 통신 단말(30)과의 하향 시간 동기 획득을 위하여 제1 통신 단말(10)로부터 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.In the
제1 통신 단말(10)은 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여, 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호 사이의 시간 간격을 측정하여 위성(20)과의 동기 오차를 추출하고 상기 동기 오차를 위성(20)으로 송신하는 다음 신호 프레임의 송신에 보정하여 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있다.The
또한, 제2 통신 단말(30)은 위성(20)으로부터 수신한 신호 프레임에 삽입된 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호 사이의 시간 간격을 측정하여 위성(20)과의 동기 오차를 추출하고 상기 동기 오차를 상기 수신한 신호 프레임에 보정하는 방식으로 상기 수신한 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 지속적으로 추적하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.Also, the
따라서, 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임에 삽입되는 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호를 이용하여 통신 단말과 위성의 시간 동기 오차 및 수신 시간 동기 오차를 도출하여 위성 통신 시스템의 시간 동기를 획득하여 보정하는 것이 가능한 효과를 가진다.Therefore, in the satellite communication system, the time synchronization error and the reception time synchronization error of the communication terminal and the satellite are derived by using the first pilot signal and the second pilot signal inserted in the signal frame exchanged between the communication terminal and the satellite. It is possible to obtain and correct time synchronization.
또한, 신호 프레임 구조 내부의 소정의 간격을 제1 파일럿 신호 및 제2 파일럿 신호를 삽입하는 구간으로 할당함으로써 통신 단말과 위성의 시간 동기 획득을 위한 시간 손실을 줄일 수 있고, 별도의 동기 시나리오 없이 지속적으로 동기를 유지시킬 수 있는 효과를 가진다.In addition, by allocating a predetermined interval within the signal frame structure to the interval for inserting the first pilot signal and the second pilot signal, it is possible to reduce the time loss for the time synchronization acquisition of the communication terminal and the satellite, and to continue without a separate synchronization scenario. This has the effect of maintaining motivation.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성에서 제1 통신 단말로 전송되는 신호 프레임의 블록도이다.2 is a block diagram of a signal frame transmitted from a satellite to a first communication terminal according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성(20)에서 제1 통신 단말(10)로 전송되는 신호 프레임(S)은 제1 보호 구간(S1), 제2 파일럿 신호 구간(S2), 제3 보호 구간(S3), 제1 파일럿 신호 구간(S4), 데이터 삽입 구간(S5), 및 제2 보호 구간(S6)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the signal frame S transmitted from the
제1 보호구간(S1)은 신호 프레임(S)의 시작 지점에 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 통신이 끊어지지 않도록 하는 보호 구간이다.The first guard period S1 is formed at a start point of the signal frame S by a predetermined time interval so that the uplink time synchronization between the
제2 파일럿 신호 구간(S2)은 제1 보호 구간(S1)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 위성(20)에서 제1 통신 단말(10) 또는 제2 통신 단말(30)로 신호 프레임을 전송시에 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기 획득 또는 제2 통신 단말(30)과의 하향 시간 동기 획득을 위한 제2 파일럿 신호가 삽입되는 구간이다.The second pilot signal section S2 is formed at a predetermined time interval from the end of the first guard period S1 and is a signal frame from the
제3 보호 구간(S3)은 제2 파일럿 신호 구간(S2)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 파일럿 신호 구간(S4)과 제2 파일럿 신호 구간(S2) 사이에 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 제1 파일럿 신호 구간(S4)과 제2 파일럿 신호 구간(S2)이 겹치지 않도록 하는 보호 구간이다.The third guard period S3 is formed by a predetermined time interval from the end point of the second pilot signal period S2, and is formed between the first pilot signal period S4 and the second pilot signal period S2, and thus, the first protection period S3 is formed. The first pilot signal section S4 and the second pilot when the uplink time synchronization between the
제1 파일럿 신호 구간(S4)은 제3 보호 구간(S3)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)에서 위성(20)으로 신호 프레임을 전송시에 위성(20)과의 시간 동기 획득을 위한 제1 파일럿 신호가 삽입되는 구간이다.The first pilot signal section S4 is formed at a predetermined time interval from the end of the third guard period S3 so that the
데이터 구간(S5)은 제1 파일럿 신호 구간(S4)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)이 제2 통신 단말(30)과 통신하고자 하는 데이터를 전송하는 구간이며, 제2 보호구간(S6)은 데이터 구간(S5)의 종료 시점 으로부터 신호 프레임(S)의 종료 시점까지 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 통신이 끊어지지 않도록 하는 보호 구간이다.The data section S5 is a section in which the
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법에 대한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method for obtaining uplink time synchronization in a satellite communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신 시스템(1)에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.As shown in FIG. 3, the method for obtaining uplink time synchronization in the satellite communication system according to the preferred embodiment of the present invention includes the following steps performed in time series in the
S10a에서 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다. In S10a, the
S20a에서 위성(20)은 제1 통신 단말(10)이 전송한 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)에 재전송한다. 여기에서, 파일럿 신호(Pilot signal)란 데이터 전송 분야에서 동기화를 목적으로 삽입되는 신호를 의미하며, 상기 제1 파일럿 신호는 제1 통신 단말(10)이 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득하기 위해 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호, 상기 제2 파일럿 신호는 위성(20)이 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기를 획득하기 위해 제1 통신 단말(10)로 재전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호일 수 있다.In S20a, the
S30a에서 제1 통신 단말(10)은 위성(20)이 재전송한 신호 프레임에 삽입된 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호의 시간 간격을 측정한 후 S40a에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 S50a에서 위성(20)으로 전송하는 다음 신호 프레임을 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 딜레이하여 위성(20)으로 전송하여 종료가 이루어진다.When the
또한, 상기 S40a에서 상기 측정 결과기 미리 정해진 시간 간격 초과인 경우 S55a에서 위성(20)으로 전송하는 다음 신호 프레임을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 앞서 위성(20)으로 전송하여 종료가 이루어진다.In addition, when the measurement result is greater than the predetermined time interval in S40a, the next signal frame transmitted to the
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법에 대한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a downlink time acquisition method of a satellite communication system according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이 위성통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신 시스템(1)에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.As shown in FIG. 4, the method for obtaining downlink time synchronization of the satellite communication system includes the following steps performed in time series in the
S10b에서 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다. In operation S10b, the
S20b에서 위성(20)은 제1 통신 단말(10)이 전송한 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)이 통신하고자 하는 제2 통신 단말(30)에 전송한다. In S20b, the
S30b에서 제1 통신 단말(10)은 위성(20)이 전송한 신호 프레임에 삽입된 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호의 시간 간격을 측정한 후 S40b에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 S50b에서 위성(20)으로부터 전송된 신호 프 레임의 데이터 시작 지점을 미리 결정되어 있는 지점보다 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 앞선 시점으로 결정하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득한 후 종료가 이루어진다.When the
또한, 상기 S40b에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 초과인 경우 S55b에서 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 뒤진 시점으로 결정하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득한 후 종료가 이루어진다.In addition, when the measurement result is greater than a predetermined time interval in S40b, the data start point of the signal frame transmitted from the
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법에 대한 참고도 이다. 여기에서, Mute는 신호 프레임에서 아무런 신호도 삽입되지 않은 빈 구간 및 Data는 신호 프레임에서 데이터 삽입 구간을 의미한다.5A to 5C are reference diagrams for a method for acquiring up-down time synchronization of a satellite communication system according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, Mute means an empty section in which no signal is inserted in the signal frame and Data means a data insertion section in the signal frame.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템(1)에서 신호 프레임의 송수신은 주파수 도약에 의해 이루어진다고 하자.Further, in the
도 5a에 도시된 바와 같이 a1에서 제1 통신 단말(10)이 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, a2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한후 a3에서 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송하는 위성 통신 시스템(1)의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기가 오차 없이 맞은 경우에는 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격이 3us가 되며, 상기 3us의 시간 간격을 위성 통신 시스템(1)의 상향 시간 동기 획득 및 하향 시간 동기 획득을 위한 미리 정해진 값 이라고 하자.As shown in FIG. 5A, the
도 5b에 도시된 바와 같이 b1에서 제1 통신 단말(10)이 0.5us 일찍 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, b2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한 후 b3에서 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송하는 경우, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격은 상기 미리 정해진 값 3us보다 0.5us 짧아진 2.5us가 된다. As shown in FIG. 5B, the
따라서, 제1 통신 단말(10)은 위성(20)으로 전송하기 위한 다음 신호 프레임을 0.5us만큼 딜레이하여 위성(20)으로 전송하는 방식으로 동기 오차를 없애고 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있으며, 제2 통신 단말(30)은 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5us 후로 미리 결정되어 있는 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터 삽입 구간의 시작 지점을 0.5us 만큼 앞서 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 4.5us 후로 결정함으로써 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.Accordingly, the
도 5c에 도시된 바와 같이 c1에서 제1 통신 단말(10)이 0.5us 늦게 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, c2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한 후 c3에서 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30) 로 전송하는 경우, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격은 상기 미리 정해진 값 3us보다 0.5us 길어진 3.5us가 된다.As shown in FIG. 5C, the
따라서, 제1 통신 단말(10)은 위성(20)으로 전송하기 위한 다음 신호 프레임을 0.5us만큼 미리 위성(20)으로 전송하는 방식으로 동기 오차를 없애고 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있으며, 제2 통신 단말(30)은 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5us로 미리 결정되어 있는 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터의 시작 지점을 0.5us 만큼 늦춰 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5.5us로 결정함으로써 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.Accordingly, the
본 발명의 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고 위성(20)이 전송받은 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10) 재전송하거나 또는 제1 통신 단말(10)이 통신하고자 하는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.In the method for acquiring up-down time synchronization of the satellite communication system of the present invention, the
그리고 제1 통신 단말(10)은 상기 재전송받은 신호 프레임의 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과에 따라 위성으로 전송하는 다음 신호 프레임의 전송 시점을 조절하는 방식으로 위성(20)과의 상향 시간 동기를 지속적으로 유지할 수 있으며, 제2 통신 단말(20)은 상기 전송받은 신호 프레임의 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과에 따라 상기 전송 받은 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 결정하는 방식으로 위성(20)과의 하향 시간 동기를 지속적으로 유지할 수 있다.The
따라서 종래와 같이 일정 시간 마다 통신 단말이 자신의 전송 신호를 끊고 위성과의 동기를 획득하는 과정을 수행하지 않고 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받으면서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 전송 효율의 손실을 최소화하면서 위성과의 시간 동기를 획득하는 것이 가능해진다.Therefore, as in the prior art, the communication terminal can continuously acquire up-down time synchronization as the communication terminal and the satellite transmit and receive signals without performing a process of disconnecting their transmission signal and acquiring synchronization with the satellite every predetermined time. It is possible to obtain time synchronization with the satellites while minimizing losses.
이상의 발명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above inventions are merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. It will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are intended to illustrate and not to limit the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings . The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
본 발명에 따르면 위성 통신 시스템에서 일정 시간 마다 자신의 전송 신호를 끊고 동기 획득 과정을 반복적으로 수행할 필요 없이 제1 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받는 과정에서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 종래의 위성 통신 시스템의 시간 동기 획득 방법을 대체하여 활용할 수 있다.According to the present invention, the satellite communication system can continuously acquire the up-down time synchronization in the process of transmitting and receiving the signal between the first communication terminal and the satellite without having to repeatedly perform its synchronization signal acquisition process every predetermined time. The time synchronization acquisition method of the conventional satellite communication system can be used instead.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 블록도,1 is a block diagram of a satellite communication system according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성에서 전송되는 신호 프레임의 블록도,2 is a block diagram of a signal frame transmitted from a satellite according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법의 순서도,3 is a flowchart of a method for obtaining uplink time synchronization in a satellite communication system according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법의 순서도, 및4 is a flowchart of a method for obtaining downlink time synchronization in a satellite communication system according to an embodiment of the present invention; and
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법에 대한 참고도 이다. 5A to 5C are reference diagrams for a method for acquiring up-down time synchronization of a satellite system according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부위에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawings>
(1) : 위성 통신 시스템 (10) : 제1 통신 단말(1): satellite communication system (10): first communication terminal
(20) : 위성 (30) : 제2 통신 단말20: satellite 30: second communication terminal
Claims (13)
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Applications Claiming Priority (1)
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| CN107682074A (en) * | 2017-11-08 | 2018-02-09 | 南京天际易达通信技术有限公司 | A kind of compensation method of satellite uplink signal launch time, device and communication system |
| CN107682074B (en) * | 2017-11-08 | 2024-03-29 | 南京天际易达通信技术有限公司 | Satellite uplink signal transmitting time compensation method, device and communication system |
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