KR20140037147A

KR20140037147A - 무선 주파수 및 자유 공간 광학 데이터 통신을 이용한 통합 상업 통신 네트워크

Info

Publication number: KR20140037147A
Application number: KR20137034725A
Authority: KR
Inventors: 챈드라시커 푸살라; 스리니바스 시바프라카삼; 조셉 쉬란; 말콤 노스콧; 제이. 엘론 그레이브스; 하워드 댄도; 산타누 바수; 지그프리드 플레이셔
Original assignee: 에이옵틱스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2014-03-26
Also published as: CN103748812A; US8942562B2; AU2012262809A1; CA2837302A1; EP2719096A1; US20150098707A1; EP2719096A4; US9166684B2; IL229610A0; CA2837302C; WO2012166430A1; JP2014520434A; RU2013155236A; US20120308235A1

Abstract

E-대역(71-76 GHz, 81-86 GHz) 밀리미터파 RF 송수신기와 눈-안전 보상 광학 자유 공간 광합(FSO) 송수신기를 결합한 안정된 초-고 대역폭 용량 송수신기 시스템이 동시 점-대-점 상업 통신을 위한 결합된 장치로서 개시된다. 장치는 스트레싱 환경 조건들 하에서 높은 정도로 보장되는 반송파 유용성을 갖는다. 장치는 인접한 시선 장치들 사이에서 mmW RF 및 FSO 광학 빔들의 가리킴 및 안정을 설정하고 유지한다. 장치는 악천후에 기인하여 광학 반송파 링크가 손상된 경우에, 빠르게 FSO 광학 반송파 링크를 획득 및 재획득할 수 있다.

Description

무선 주파수 및 자유 공간 광학 데이터 통신을 이용한 통합 상업 통신 네트워크{INTEGRATED COMMERCIAL COMMUNICATIONS NETWORK USING RADIO FREQUENCY AND FREE SPACE OPTICAL DATA COMMUNICATION}

본 출원은 무선 주파수뿐 아니라 자유 공간 광학 데이터 통신에도 관련된 것으로서, 특히 E-대역 밀리미터파 무선 주파수 데이터 통신과 관련된다.

2003년에, E-대역 밀리미터파 무선 주파수(Radio Frequency, RF) 스펙트럼으로도 잘 알려진, 70GHz 및 80GHz 대역들에 있어서 13GHz 스펙트럼 사용에 대한 FCC-허가가 있었다. 이 스퍽트럼 파에서 10개의 대역들이 기가비트 데이터 전송 속도로 작동하는 광범위한 고정 무선 어플리케이션(fixed wireless application)들에 대해 상업적으로 이용가능하게 되었다. 어플리케이션들은 점-대-점(point-to-point) 로컬 무선 네트워크들 및 광대역 인터넷 액세스를 포함한다. E-대역 신호들을 통한 데이터 통신은 잠재적으로 보다 값비싼, 특히 섬유 매설 비용 때문에 도시 지역에서 값비싼, 섬유 솔루션(fiber solution)에 대한 값싼 대안으로서 기능한다. E-대역 RF 데이터 전송은 네트워크 서비스 제공자들과 소비자들 사이의 이른바“라스트 마일(last mile)”내에서 단거리 무선 연결을 위한 간격을 메우는 데 특히 비용 효과적인 솔루션이다. E-대역 RF 데이터 전송은 또한 섬유-기반 솔루션을 이용가능한 속도의 하단(lower the end)과 겹치는 데이터 속도를 제공할 수 있다.

무선 주파수 스펙트럼 내의 그것의 위치 때문에(71-76 및 81-86 GHz), E-대역 데이터 전송은 안개, 먼지와 같은 공중 입자들 및 대기 난류에 기인한 간섭에 매우 민감하지 않다. 그러나, E-대역 데이터 전송은 비에 기인한 성능 저하에 민감하다. 폭풍우 동안, 데이터 전송이 최악의 경우 서비스 중단되거나 기껏해야 데이터를 반복 재전송하는 것처럼, 비는 E-대역 내의 무선 주파수 파 전송을 방해한다.

E-대역 내의 무선 주파수 파들은 좁고, 연필 심-같은 특징이 있어, 결과적으로 E-대역 신호들을 생성하는 안테나들은 인접 채널 간섭에 대한 걱정 없이 서로 아주 가깝게 위치할 수 있다. 그러나, E-대역 RF 전파의 좁은 연필-같은 특징 때문에, E-대역 전송기는 데이터 전송을 보장하기 위해 수신기를 정확히 가리켜야 한다. 바람 및 다른 기상에 의한 휨 및 흔들림 운동은 더 낮은 주파수들에서 발생하는 데이터 전송들에 비해, E-대역 내의 데이터 전송을 더욱 쉽게 방해할 수 있다.

자유 공간 전송을 위한 통합 장치를 제공하기 위해서, 본 발명의 실시 예들은 밀리미터파(mmW) 무선 주파수(RF) 데이터 전송을 자유 공간 광학(Free Space Optical, FSO) 데이터 전송과 공통의 안정된 조립체 상에서 결합시킨다. 장치는 더 큰 상업용 통신 네트워크의 일부로서 사용될 수 있다. 장치는 높은 수준의 반송파 유용성(carrier availability)을 보장하고, 심지어는 스트레싱 환경 조건에서도 마찬가지이다. 장치는 비와 안개가 함께 발생하는 흔하지 않은 기상우에서도 적어도 mmW RF 주파수 제어 링크가 운영되는 것을 보장한다.

장치의 요소들은 mmW 송수신기 및 FSO 송수신기를 포함한다. 송수신기들은 보호 울타리 내의 짐벌(gimbal) 조립체와 연결된 안정된 탑재 플랫폼상에 탑재된다. 보호 울타리는 정지한 플랫폼, 예를 들면 셀 위치(cell site) 또는 네트워크 상호 접속 위치(network point of presence), 상에 탑재되고, 떨어져 있지만 여전히 시선 내에 위치한 인접한 셀 위치와 일렬로 줄을 맞추어서 지면보다 높게 위치된다. 일 실시 예에서, 보호 울타리는 또한 안정된 탑재 플랫폼을 지원하는 정지 장비를 포함한다. 정지 장비는 전기적 전력 조건 및 분배를 전자장치들뿐 아니라, 짐벌 조립체를 위한 구동 제어기, 및 신호 처리 전자장치들의 벌크(bulk)를 포함한다. 안정된 플랫폼상의 전자장치들은 그것의 전력 소비 및 무게를 줄이기 위해 최소화(minimize)된다.

짐벌 조립체는 mmW RF 안테나 및 FSO 송수신기들이 모두 보완 장치를 포함하는 인접한 셀 위치를 정확하게 가리키는 것을 보장한다. mmW RF 및 FSO 반송파 빔(beam)들의 협소함 때문에, 높은 정도의 안정이 플랫폼을 움직이는 데 필수적이다. 짐벌 조립체는 그렇지 않다면 송수신기들 중 어떤 것에 의한 통신을 방해하였을 환경 효과들(예를 들어, 셀 위치 진동 및 흔들림)을 정정할 수 있다. 짐벌 조립체의 거친 폐루프 연산들은 처음에 mmW RF 송수신기에 의해 제공되고, 그 후에 FSO 송수신기에 의해 미세 획득이 수행된다. FSO 송수신기는 송수신기의 가리킴과 안정을 위해 짐벌 조립체에 방향 정정을 발송하는 빠른 조타 거울(fast steering mirror) 조립체를 포함한다.

폭우와 안개의 동시 발생 때문에 RF 및 FSO 반송파 링크들을 모두 잃어버리는 흔하지 않은 기상우에서, 장치는 통신 링크의 신속한 재획득이 가능하다. 장치는 mmW RF 반송파 상의 낮은 데이터 속도 백채널(backchannel)을 사용하고, 그것은 확산 스펙트럼 코드를 이용하여 기저대역 반송파 신호를 확산시켜 수신기 민감도가 훨씬 더 커질 수 있게 한다. 이 방법에서, mmW RF 링크는, 심지어 나쁜 기상에서도, 짐벌 조립체에 거친 제어 정정을 제공하는 데 필요한 최소량의 연결을 제공할 수 있다. 이것은 광학 링크를 재획득할 때 FSO 송수신기를 돕는다.

또 다른 실시 예에 따르면, FSO 링크는 RF 링크보다 매우 더 높은 데이터 속도를 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 경우에, 장치는 또한 데이터 전송의 우선순위를 매길 수 있다. 일 실시 예에서, 더 높은 수준의 처리량이 FSO 링크상에서 가능할 때, 더 높은 우선순위 데이터는 양 송수신기들에 의해 전송되고, 더 낮은 우선순위 데이터는 단지 FSO 송수신기에 의해 전송된다. 또 다른 실시 예에서, 만약 RF 및 FSO 링크들이 유사한 데이터 속도를 가지면, 높은 우선순위 데이터는 양 링크들상에서 전송될 수 있고, 낮은 우선순위 데이터는 남아있는 RF 및 FSO 데이터 용량 사이에서 분할될 수 있다.

전송 경로가 비에 영향받는 기상우에서, 데이터 전송은 FSO 송수신가가 비에 그다지 영향받지 않을 때 최소량으로 영향받는다. 반대로, 만일 전송 경로가 안개 또는 다른 미립자에 영향받으면, 데이터는 또한 mmW RF 송수신가가 이러한 기상 조건에 그다지 영향받지 않을 때 최소량으로 영향받는다.

본 발명의 다른 특징들 및 목적들은 이후의 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백해지고, 첨부한 도면들에서 예시되고, 그것은 예시의 방법으로 본 발명의 바람직한 실시 예들 및 그것의 원리들을 도시한다. 동일 또는 균등한 원리들을 구체화하는 본 발명의 다른 실시 예들이 본 발명 또는 첨부된 청구범위의 범위를 벗어남이 없이 당업자에 의해 사용되고 구조적 변경들이 원하는 대로 행해질 수 있다.

일 실시 예에서, 송수신기에 의해 전송되는 데이터는 데이터 보호 및 손실 완화 기술들을 포함한다. 일 실시 예에서, 전송되는 데이터는 패킷 손실에 대한 견고성을 향상시키기 위해 포워드 오류 정정을 포함하도록 미리 처리될 수 있다. 일 실시 예에서, 패킷 재전송이 순간적인 연결 단절에 무관한 데이터를 회복하는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 실시 예들의 시사하는 바는 첨부된 도면과 함께 이후의 상세한 설명을 고려하여 쉽게 이해될 수 있다.
도 1은 자유 공간을 통해 통신하는 두 개의 통합 통신 장치들을 이용하는 통합 상업 통신 네트워크의 시스템도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른, 짐벌-제어되는 플랫폼상에 탑재된 E-대역 mmW RF 송수긴기 및 FSO 송수신기를 포함하는 통합 통신 장치들의 측면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른, 신호 획득 및 재획득과 관련된 송수신기의 요소들을 도시하는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른, 통합 통신 장치에 의한 통신 링크 획득 및 재획득 프로세스를 도시하는 순서도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른, 통합 통신 장치의 전자장치들의 블록도이다.

일반적인 개요 및 이점들

통합 통신 장치들은 또 다른 유사한 장치와의 완전한 양방향 데이터의 교환을 용이하게 하는 상업 통신 네트워크의 일부로서 사용될 수 있다. 장치는 높은 반송파 유용성 또는 가동 시간을 불리한 기상 조건들에도 불구하고 유지하도록 구성된다. 장치는 두 개의 송수신기, 밀리미터파(mmW) 무선 주파수(RF) 송수신기 및 자유 공간 광학(FSO) 송수신기를 포함한다. 일 실시 예에서, mmW RF 송수신키는 E-대역 RF 범위, 또는 70GHz 및 80GHz 무선 주파수 대역들에 있는 13GHz 스펙트럼에서 작동한다. 일 실시 예에서, mmW RF 송수신기는 E-대역 RF 범위 밖에서 작동할 수 있다. mmW RF 송수신기는 데이터를 전송 및/또는 인접 장치와의 링크를 설정하는 데 사용된다. 또 다른 실시 예에서, E-대역 RF 전자장치들은 높은 데이터 속도 파형, 및 적어도 20dB의 향상된 민감도를 갖는 추가적인 낮은 데이터 속도 파형을 지원한다. 낮은 데이터 속도 파형은 주로 매우 견고한 명령을 제공하고 백채널을 제어하고, 초기 링크 획득 또는 링크 재-획득을 돕도록 의도된다.

개시된 장치의 이점들은 기상 영향에 방해받는 현재 이용가능한 mmW RF 시스템들을 증가시킴으로써 상업 통신을 위한 기존 시스템을 강화하는 것을 포함한다. mmW RF 및 FSO 송수신기들의 조합은 무료이고, 그것에 의해 FSO는 mmW RF 전송을 방해하는 비오는 동안의 연결을 지원하고, 반대로 mmW RF는 안개, 눈, 대기 미립자 문제 및 대기 난류가 FSO를 방해하는 상태 동안 연결을 지원한다.

mmW RF 송수신기를 FSO 송수신기와 통합하는 것은 지상 섬유 광 통신 시스템들에 대한 대안을 제공한다. 섬유 시스템들은 도시 지역에 도랑을 파고 섬유를 매설하는 것과 관련된 중요한 비용이 있기 때문에, 설치가 비싸다.

장치는 두 개의 상이한 송수신기들을 포함하기 때문에, 장치는 하나의 연결보다 더 많은 정보를 전송할 수 있다. 이것은 송수신기들에 영향을 미치는 기상 조건들에 기초하여 가능한 가장 효율적인 방식으로 상이한 우선순위의 데이터가 전송될 수 있게 한다. 데이터가 RF 및 FSO 송수신기 매체들을 통해 전송될 수 있기 때문에, 장치는 또한 전파방해(jamming), 차단 또는 해킹을 통해 데이터 전달을 물리치거나 방해하는 악성 시도들에 저항력이 있다.

시스템 구조

도 1은 통합 자유 공간을 통해 통신하기 위해 두 개의 통합 통신 장치들을 이용하는 상업 통신 네트워크의 시스템도이다. 제 1 셀 위치에 위치한 통합 통신 장치들(100a)은 제 1 셀 위치와 떨어져 위치한 제 2 셀 위치에 있는 또 다른 통합 통신 장치들(100b)과 통신하도록 구성된다. 두 장치들(100)은 mmW RF(101)와 FSO(102) 전송들을 관련 주파수들로 전송 및 수신할 수 있기만 하면, 동일할 필요는 없다. 통합 통신 장치(100)는 독립한 셀 위치일 수 있고, 또는 다른 통신 또는 네트워크 동작을 수행하는 셀 위치에 부속될 수 있다.

장치들 사이의 거리는 서비스될 지역에 대한 역사적 기상 데이터에 의존할 수 있다. 예를 들어, 서비스 지역에 비나 안개가 빈번하게 발생하면, 위치들 사이의 거리는 기상 조건이 덜 빈번하거나 덜 가혹한 경우보다 더 작을 수 있다. 종종, 장치는 빌딩 또는 풍경 특징들에 기인한 시선 방해를 예방하도록 지면 위의 미리 정해진 높이에 위치할 수 있다. 장치들은 육상-기반, 해상-기반(즉, 해상 수송 선박에 탑재된) 또는 공중의 장치일 수 있다.

도 2는 일 실시 예에 따른, 짐벌-제어되는 플랫폼상에 탑재된 E-대역 mmW RF 및 FSO 송수신기를 포함하는 통합 통신 장치의 측면도이다. 장치(100)는 환경 울타리(203)를 포함한다. 환경 울타리(203) 내에서, mmW RF 송수신기(204) 및 FSO 송수신기(205)는 짐벌 조립체(206)와 연결된다. 일 실시 예에서, 짐벌 조립체(206)는 환경 울타리(203)의 외부에 위치한다.

일 실시 예에서, 환경 울타리(203)는 신호들을 전송하는 하나 이상의 구멍들을 포함한다. 각 구멍은 송수신기들 중 적어도 하나의 전송에 대해 투명하다. 일 실시 예에서, 각 구멍은 그것과 관련된 송수신기의 전송에 대해 투명한 상이한 물질을 이용하여 구성된다. 일 실시 예에서, 환경 울타리(203)는 E-대역 mmW RF(101) 및 FSO(102) 전송들 모두를 전파할 수 있는 품질을 갖는 물질로 만들어진 하나의 공통 구멍을 갖는다. 도 2에 도시된 예시적인 실시 예에서, 장치(100)는 단지 하나의 구멍(211)을 갖는다. 이 실시 예에서, 환경 울타리(203)의 하우징(housing)은 mmW RF 전송(101)에 대해 대체로 투명하다. FSO 송수신기를 위한 구멍(211)은 FSO 전송(102)에 대한 광학 윈도우(optical window)를 포함한다.

환경 울타리(203)는 장치의 모든 내부 전기 및 기계 부품들에 대한 환경적 악화 또는 파괴에 대한 보호를 제공한다. 일 실시 예에서, 환경 울타리(203)는 또한 온도, 다습, 응결 및 수분과 같은 속성들의 내부 환경 제어를 부양한다. 환경 울타리(203)은 또한 구멍(211)의 강수 또는 얼음 형성을 제한 또는 제거하기 위한 히터, 와이퍼, 또는 다른 메카니즘(212)을 사용할 수 있다.

mmW 송수신기(204) 및 FSO 송수신기(205)들은 모두 이동 플랫폼(209)상에 탑재된다. 일 실시 예에서, FSO 송수신기(205)는 광학 벤치(bench)에 탑재되고, 광학 벤치는 이동가능한 플랫폼(209)상에 탑재된다. 일 실시 예에서, 광학 벤치 및 이동 플랫폼(209)은 동일하다. 이동 플랫폼(209)은 짐벌 조립체(206)를 통해 환경 울타리(203)에 연결된다. 짐벌 조립체(206)는 송수신기들이 다른 유사한 장치들과의 통신 연결을 형성하는 것을 돕기 위해, 송수신기들이 두 개 축 차원상의 운동 범위 내에서 회전하게 한다. 이동 플랫폼(209)상의 그것들의 공통 탑재를 통해, 몸체의 운동은 짐벌 조립체(206)에 의해 제어된다. 송수신기들은 부근의-공통 조준을 공유한다.

환경 울타리(203)는 또한 함께 데이터를 전송, 수신 및 처리하는 정지 플랫폼 회로 보드(207) 및 이동 플랫폼 회로 보드(208)를 포함한다. 정지 플랫폼 회로 보드(207)는 이동 플랫폼(209)에서 벗어나 위치하고, 그러므로 짐벌(206) 운동과 함께 움직이지 않는다. 정지 플랫폼 회로 보드(207)는 환경 울타리(203) 내의 포트(210)를 통과하는 케이블들 및/또는 섬유들(213)을 통해 전력 및 데이터를 장치(100)로부터 원격 외부 전자장치들과 교환한다.

이동 플랫폼 회로 보드(208)는 이동 플랫폼상에 위치한다. 이동 플랫폼 회로 보드(208)는 단지 송수신기에 아주 근접하여 기능할 수 있거나, 또는 송수신기에 아주 근접하여 가장 잘 기능하는 전자장치들을 포함한다. 일반적으로, 짐벌 조립체(206)의 질량 및 열 부하를 최소화하는 것이 바람직하다. 그러므로, 이동 플랫폼 회로 보드(208)에 있지 않아도 되는 전자장치들은 대신 정지 플랫폼 회로 보드(207)에 위치한다. 이동 플랫폼 회로 보드(208)로부터 필수적이지 않은 전자장치들을 제거하는 것은 이동 플랫폼(209)의 열적 부하를 최소화하는 추가 이점을 갖는다. 일 실시 예에서, 어떤 전자 장치도 송수신기에 아주 근접할 것을 요구하지 않으면, 그러므로 이동 플랫폼 회로 보드(208)는 제거되고 장치를 위한 모든 전자장치들은 정지 플랫폼 회로 보드(207)에 위치한다.

송수신기에서 수신되는 데이터는 이동 플랫폼 회로 보드(208)에 전달되고, 그것은 가능한 추가 처리들에 대해 정지 플랫폼 회로 보드(207)에 데이터를 발송하기 전에 어떤 데이터 처리를 수행할 수 있다. 정지 플랫폼 회로 보드(207)는 케이블(213)을 통해 외부 전자장치들로 데이터를 보낸다.

송수신기 구조 및 신호 획득/재획득

장치(100)의 송수신기들(204, 205)은 데이터 전송을 위한 통신 링크들을 설정하기 위해 짐벌 조립체(206)와 함께 작동한다. 도 3은 일 실시 예에 따른, 신호 획득 및 재획득과 관련된 송수신기의 요소들을 도시하는 도면이다. mmW RF 송수신기(204)는 mmW RF 전송들을 전송 및 수신하는 mmW RF 안테나(314)를 포함한다. 일 실시 예에서, mmW RF 안테나(314)는 직경이 0.3미터이고, 대략 0.9도의 필드 각을 갖는다. mmW RF 안테나(314)는 또한 짐벌 조립체(206)를 위한 거친 조타 정정에 사용된다.

FSO 송수신기(205)는 FSO 망원경(319)을 포함한다. FSO 망원경은 FSO 조준으로 구성된다. FSO 망원경(319)은 FSO 전송을 전송하기 위한 레이저(315)로 구성된다. 일 실시 예에서, 레이저(315)는 완전한 양방향 눈-안전(eye-safe) 1550nm 중심 파장 레이저 반송파로 구성된다. FSO 송수신기(205)는 추가적으로 보상 광학(adaptive optics, 316)을 포함한다. 일 실시 예에서, 보상 광학(316)은 단지 파면(wavefront) 끝-기울기(tip-tilt) 정정을 제공하는 저차 시스템, 또는 더 고차의 파면 수차 정정을 제공하는(예를 들어, 초점 및 더 고차) 고차 시스템으로 구성될 수 있다.

보상 광학(316)은 대기 난류의 존재에도 불구하고, FSO 전송에 대한 향상된 파면 상 일관성(phase coherency)을 제공한다. 보상 광학(316)은 파면의 광학 점 확산 기능을 향상시키기 위해 들어오는 및/또는 나가는 광학 파면의 정정을 제공하고, 그것에 의해 FSO 송수신기 반송파 처리량을 최대화함으로써 이를 행한다. 보상 공학(316)은 또한 도착하는 광학 파면을 측정하고 측정 결과를 데이터로서 이용하여 인접한 장치를 향한 이동가능한 플랫폼(209)의 최적 지향 방법을 결정한다. 보상 광학(316)은 빠른 조타 조립체(318)를 포함한다. 빠른 조타 조립체(318)는 빠른 조타 거울(Fase Steering Mirror, FSM, 321) 및 FSM 제어(320)를 포함한다. 일 실시 예에서, FSM 제어(320)는 이동가능한 플랫폼(209)과 연결된 모터 드라이브로 구성된다.

FSO 송수신기(205) 및 짐벌 조립체(206) 사이의 제어 시스템은 링크를 설정하고 데이터를 소통하기 위해 거의 평행한 광학 빔들을 전송 및 수신한다. 결과로서, 장치(100)는 확산하는 광학 빔들을 사용하여야 하는 비교가능한 FSO 장치들보다 훨씬 더 먼 거리를 넘어 FSO 데이터를 소통할 수 있다. 일 실시 예에서, FSO 광학 빔은 어떤 주어진 방향에서 10분의 1 도보다 작은 각 범위에 걸쳐 확산한다. 일 실시 예에서, FSO는 4 마일 거리에서, 적어도 99.9999％의 링크 가동 시간을 갖는다.

송수신기들(204, 205)이 공통 이동 플랫폼(209)을 공유할 때, 송수신기들은 일반적으로 짐벌(206) 운동에 응답하여 함께 움직인다. 그러나, 일 실시 예에서, FSO 송수신기(205)는 FSM(408)을 이용하여 mmW RF 송수신기(204)와 독립적으로 조타될 수 있다. 파면 센서(317)는 도착하는 광학 빔의 강도 짝(intensity conjugate)들을 측정하고, 미세 제어 데이터를 FSM 제어(320)에 제공한다. FSM 제어(320)는 이동가능한 플랫폼(209)의 움직임과 독립적인 FSO 광학 조준을 정확하게 위치시키기 위해 FSM(321)를 이동 및/또는 회전하는 데 제어 데이터를 이용한다. FSO 광학 조준은 도착하는 광학 빔으로부터 수신되는 파면 센서(317)에서의 방사량을 최대화하도록 위치된다.

짐벌 조립체(206)는 송수신기들에 안정을 제공하고, 송수신기들을 포함한 이동가능한 플랫폼(209)을 위해 거친 운동 및 미세 운동을 제어한다. 짐벌 조립체(206)는 송수신기들에 연결되고 시켜, FSO 및 mmW 통신 링크들을 설정하기 위해 원격 셀 위치로부터 수신되는 전송들을 이용하여 이동가능한 플랫폼(209)을 원격 장치를 향해 지향시킨다. 짐벌 조립체(206)는 또한 이동가능한 플랫폼(209)의 위치 및 방향에 영향을 미칠 수 있는 외부 기상 영향에 응답한다. 짐벌 조립체(206)는 짐벌 조립체(206)의 위치, 속도 및 각 회전에 대한 참조의 로컬 프레임(local frame)을 제공하는 관성 측정 유닛(Inertial Measurement Unit, IMU, 313)을 포함한다. IMU(313)는 가속도계 및 자이로스코프를 포함한다. 그러므로, IMU는 휨 또는 흔들림과 같은 장치 움직임을 야기하는 외부 기상 힘에 기인한 이동가능한 플랫폼(209)의 움직임을 감지할 수 있다.

도 4는 일 실시 예에 따른, 통합 통신 장치(100)에 의한 통신 링크 획득 및 재획득 프로세스를 도시하는 순서도이다. 처음에, 두 개의 셀 위치들에서 장치는 또 다른 장치를 향한 점 쪽으로 기계적으로 정렬된다(430). 일 실시 예에서, 기계적 정렬은 장치의 초기 설치시에 단지 한번 수행된다.

장치는 mmW 모니터링 채널 상에서 mmW RF 신호를 전송함으로써(431) 또 다른 원격 장치와의 초기 통신 링크를 획득한다. mmW RF 송수신기(204)에 있어서,“채널들”은 데이터 전송 또는 링크 획득/재획득과 같은 특정 목적들을 수행하기 위해 장치(100)의 전자장치들에 의해 인식되는 특정 시간 및 무선 주파수 범위를 나타낸다. 모니터링 채널은 RF 데이터 채널의 일부, 또는 대신에 이러한 기능을 위해 또한 사용될 수 있는 민감도가 강화된 백채널일 수 있다.

mmW RF 송수신기(204)가 mmW 모니터링 채널상에서 신호를 전송하는 동안(431), 짐벌 조립체(206)는 코디네이티드 스캐닝 기술(coordinated scanning techique)을 이용하여 검색 지역을 스윕(sweep, 432)한다. 코디네이티드 스캐닝 기술은 원격 장치들을 찾기 위해 스캔되는 검색 지역을 최소화한다. 전송(431)의 목표는 원격 장치로부터의 mmW RF 전송 수신을 통해, 또 다른 원격 장치의 존재를 감지하는 것이다.

짐벌 조립체(206)에 의해 검색 또는 스윕되는 검색 지역은 다양한 크기의 스캔되는 공간으로부터 수신되는 mmW RF 데이터의 분포에 기반하여 수렴된다. 특정 지역에서 큰 양의 RF 및 FSO 신호가 수신되는 것은 그 지역에 장치가 있음을 나타낸다. 초기 통신 링크를 얻기 위해 짐벌 조립체(206)와 함께 mmW RF 송수신기(204)를 작동하는 것은“거친 정정”또는“거친 제어”로 언급된다.

mmW 모니터링 채널에 걸친 전송(431)과 함께, FSO 송수신기(205)는 또한 FSO 신호를 전송할 수 있다(433). 전형적으로, 코디네이티드 스캐닝 기술이 원격 장치에 초점을 맞출 때, FSO 송수신기(205)는 파면 센서(317)에서 원격 장치로부터 들어오는 FSO 전송을 수신하기 시작할 것이다. 스캐닝 기술은 FSM 제어(320)에 적용되어 원격 장치의 위치를 더욱 정확히 찾기 위해서 검색 지역에 걸쳐 FSM(320)을 스캔한다(434). 일 실시 예에서, 중심 알고리즘이 FSM 제어(320)에 적용되어 FSM 거울(321)이 원격 장치의 위치를 더 잘 찾아내도록 돕는다. FSM 제어(320)는 통신 링크 강도를 최대화하기 위해 짐벌 조립체(206)와 통신하여 이동가능한 플랫폼(209)을 더욱 정확히 지향시킨다. 더 강한 통신 링크를 얻기 위해 짐벌 조립체(206) 및 FSO 제어(320)와 함께 FSO 송수신기(205)를 작동하는 것은“미세 정정”또는“미세 제어”로 언급된다.

송수신기들이 모두 원격 장치와의 연결을 잃어버린 기상우에서, mmW RF 송수신기(204)는 통신 링크를 재획득하기 위해 mmW 백채널을 통해 신호를 전송한다(435). mmW 백채널은 FSO 송수신기(205)가 그것의 원격 대응물에 연결할 수 없을 때, 짐벌 조립체(206)의 거친 제어를 유지하는 데 사용되는 낮은 대역폭 mmW RF 채널이다. 전송되는(435) mmW 백채널은 확산 코드를 사용하는 기저대역 신호로 구성되고, 그것은 기저대역 신호를 낮고 넓은 주파수 범위를 통해 확산시키고, 거기서 주파수 범위는 mmW RF 데이터 채널의 주파수 범위에 비해 낮고 넓다. 기저대역 신호는 낮은 주파수 노이즈-유사 구조를 갖는다. 낮은 주파수들의 넓은 대역에 걸쳐 기저대역 신호 구조를 순차적으로 확산시킴으로써, 높은 정도의 경감이 대기 간섭과 관련된 자연적인 페이드-생성 소스(source)들에 대해 달성된다. 이것은 부분적으로, mmW RF 송수신기의 작동 주파수에서의 대기 간섭이 노이즈처럼 보이는 사실에 기인한다. 일 실시 예에서, 기저대역 신호 전송은 데이터를 포함한다, 이 실시 예에서, 인접한 장치로부터의 수신된 mmW RF 기저대역 신호는 전송된 데이터를 회복하기 위해 장치(100)에 의해 처리된다.

FSO 송수신기에 의한 링크 재획득 동안, mmW RF 송수신기(204)는 mmW 백채널상에서 신호를 전송하고, 짐벌 조립체(206)는 검색 지역에 걸쳐 스윕한다(436). 장치(100)는 mmW 백채널에 걸쳐 원격 장치로부터의 RF 전송 수신에 의해 제공되는 피드백을 이용하여 스캔되는 검색 지역을 감소시킨다. 피드백은 FSO 송수신기가 광학 링크를 재획득하기를 시도하는 동안, 짐벌 조립체(206)의 거친 가리킴 제어를 유지하는 기능을 한다. 미세 피드백은 FSO 송수신기(205)에서 수신되는 데이터에 의해, 짐벌 조립체(206)에 제공된다.

일 실시 예에서, 장치는 또한 mmW 백채널에 걸쳐 실시간으로 mmW 및 FSO 데이터 링크의 건강을 모니터한다. 일 실시 예에서, 건강 모니터링은 또한 짐벌 조립체(206)의 실시간 상태와 관련한 정보를 포함한다. 이 정보는 통신 네트워크 링크의 건강을 모니터링하는 데 관심있는 사용자에게 외부적으로 소통될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 장치로부터 제 2 장치로 백채널을 통해 발송되는 데이터 신호는 제 2 장치로부터 제 1 장치로 FSO 송수신기를 경유하여 어떤 제 2 장치가 광학 신호를 전송하여야 하는지와 함께 강도에 대한 제어 정보를 제공한다. 이 실시 예에서, 제어 정보는 제 1 장치의 FSO 송수신기에서 수신되는 광학 신호들의 강도에 기반한다.

장치의 전자장치들

도 5는 일 실시 예에 따른, 통합 통신 장치의 전자장치들의 블록도이다. 데이터는 전자장치들을 통해, 송수신기들(204, 205) 사이에서, 장치(100) 내에서 소통되고, 기가비트 이더넷 포맷과 같은 전자 포맷 또는 광학 포맷으로 외부 인터페이스에 출력된다. 일 실시 예에서, 장치(100)의 전자장치들은 정지 플랫폼 회로 보드(207) 및 이동 플랫폼 회로 보드(208)를 포함한다.

정지 플랫폼 회로 보드(207)는 이동 플랫폼 회로 보드(208) 사이에서 그리고 사용자와 관련된 외부 전자장치 인터페이스로 통신할 수 있다. 외부 전력(309)은 정지 플랫폼 회로 보드(207)에서 수신되고, 이동 플랫폼 회로 보드(208) 또는 장치(100)의 다른 요소에 의해 사용을 위해 조정(317) 및 분배된다(318). 일 실시 예에서, 정지 플랫폼 회로 보드(207)는 또한 짐벌 조립체(206)를 위한 드라이브 전자장치들(DACs, 319) 뿐 아니라, FSO 송수신기(205)의 빠른 조타 거울 제어(320)를 위한 드라이브 전자장치들을 포함한다.

일 실시 예에서, 정지 플랫폼 회로 보드(207)은 송수신기 데이터의 처리를 위한 로직(312) 및 광학 전력 제어(313)를 포함하는 데이터 경로 FPGA(310)를 포함한다. 데이터 경로 FPGA(Field Programmable Gate Array)(310)는 마이크로프로세서 유닛(MPU, 311)을 포함하거나 그것에 부속될 수 있다. FPGA(310)는 링크 시리얼 상호연결(308a, 308b)을 통해 정지 플랫폼 회로 보드(207)와 함께 이동 플랫폼 회로 보드(208)와 인터페이스한다. 상호연결(308)은 정지 플랫폼 회로 보드(207)가 송수신기(204, 205)의 운용상 기능성을 제어할 수 있게 한다. 일 실시 예에서, 링크 시리얼 상호연결들(308)은 동축(coaxial) 기능성을 제공하는 상호연결(308c)를 포함하고 E-대역 기저대역 및 IF(Intermediate Frequency) 전자장치들(304)를 포함한다. E-기저대역 및 IF 전자장치들(304)은 직각으로 이동 플랫폼 및 정지 회로 보드들(208, 208) 사이에서 RF 데이터를 전송한다.

정지 플랫폼 회로 보드(207)는 또한 가변 광학 감쇠기(VOA, 315)를 포함하여, FSO 송수신기(205)로부터 광학 섬유 출력(314a)을 통해 수신되는 데이터의 크기를 제어한다. 정지 플랫폼 회로 보드(207)는 또한 에르븀 첨가 섬유 증폭기(Erbium Doped Fiber Amplifier, DEFA, 316)를 포함하여, FSO 송수신기(205)에 의해 전송되는 데이터의 크기를 제어한다. EDFA는 VOA로 이어져 전송 전력 수준에 대한 급한 고정확도 제어를 가능하게 할 수 있다. 송수신기에 의해 수신된 데이터(Rx) 및 전송된 데이터(Tx)는 연결(314)을 통해 이동 플랫폼 회로 보드(208)로부터 정지 플랫폼 회로 보드(207)로 전송될 수 있다. 연결(314)은 실시 예에 따라 전기적 케이블 또는 광학 섬유일 수 있다. 일 실시 예에서, FSO 송수신기(205)와의 연결(314a)은 광학 섬유를 포함하는 반면, mmW RF 송수신기(204)와의 연결(314b)은 케이블을 포함한다.

이동 플랫폼 회로 보드(208)는 송수신기들(204, 205)에서 수신되는 데이터를 정지 플랫폼 회로 보드(207)에 전달하고, 또한 외부 인터페이스와 통신할 수 있다. 일 실시 예에서, 이동 플랫폼 회로 보드(208)는 FPAG(303)로 구성된다. 이동 플랫폼 FPGA(303)는 또한 링크(308b)를 통한 양-방향 외부 인터페이스를 포함한다. 이동 플랫폼(303)은 디지털 신호 프로세서(DSP, 322)를 포함하거나 그것에 연결될 수 있다. 이동 플랫폼 FPGA(303)는 온도 센서(320) 및 SPI(Serial Peripheral Interface) 플래시 센서(321)와 통신하고, 그것은 외부 인터페이스로 출력해낸다. 이동 플랫폼 FPGA(303)는 세 개의 센서들을 통해 FSO 송수신기(205)와 통신하고, 세 개의 센서들은: 짐벌 조립체(206)에 피드백을 제공하는 이동 플랫폼(209)의 움직임을 측정할 수 있는 관성 안정 센서(325), FSO 송수신기(205)의 방향을 제어하기 위한 FSM 제어(320)와 연결된 FSM 드라이브 전자장치들(324), 및 폐-루프 광학 빔 안정을 위한 직각 셀 제어 전자장치들(323)이다.

데이터 전송

장치(100)의 송수신기들(204, 205)은 하나 이상의 데이터 반송파 속도로 데이터를 전송할 수 있고, 동시에 하나 이상의 채널을 통해 전송할 수 있다. 일 실시 예에서, mmW RF 송수신기(204)는 위상 편이(phase shift keying) 디지털 변조 스킴(scheme)를 이용하여 동시에 몇몇 채널을 통해 데이터를 전송한다. 일 실시 예에서, FSO 송수신기(205)는 고밀도 파장 분할 멀티플렉싱(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)을 이용하여 동시에 다중 채널을 통해 전송할 수 있다.

송수신기들은 손실 비트 재전송의 필요를 감소시키기 위해서 순방향 오류 제어 정정(Forward Error control Correction, FEC)을 나가는 데이터 스트림에 적용할 수 있다. 송수신기들은 또한 인접 장치로부터 수신되는 재전송 신호에 응답하여 손실 데이터를 재전송하도록 구성될 수 있다.

장치(100)는 링크 조건들에 따라 상이한 송수신기를 통해 상이한 시간에 상이한 우선순위의 데이터를 전송할 수 있다. 일 실시 예에서, 데이터는 높은 우선순위 데이터와 낮은 우선순위 데이터로 쪼개질 수 있다.

일 실시 예에서, 만일 FSO 송수신기 링크 및 mmW RF 송수신기 링크들이 모두 활성화되면, 높은 그리고 낮은 우선순위 데이터는 모두 FSO 송수신기(@05)에 의해 전송된다. 동시에, 오직 높은 우선순위 데이터만이 또한 mmW RF 송수신기(204)에 의해 전송된다. 이러한 중복은 손실 높은 우선순위 데이터의 재전송에 대한 필요를 감소시키고, 그럼으로써 높은 우선순위 데이터가 전송되는 전체적인 속도를 향상시킨다. 낮은 우선순위 데이터는, 대조적으로, 단지 FSO 송수신기(205)에 의해서만 전송된다. FSO 송수신기(205)는 일반적으로 mmW RF 송수신기(204)보다 더 높은 전송 용량을 갖기 때문에, 높은 그리고 낮은 우선순위 데이터를 모두 전송한다.

비가 오는 기상우에서, mmW RF 송수신기(204)에 의해 전송되는 데이터는 수신되지 않지만, FSO 송수신기(205)에 의해 전송되는 데이터는 수신될 것이다. FSO 송수신기(205)는 빗방울의 반경이 전파되는 레이저 빔 방사의 횡-단면 산란이 거의 없을만큼 FSO 광학 반송파의 파장보다 매우 크기 때문에, 비에 기인한 성능 저하를 겪지 않는다. 안개 또는 다른 미립자-기반 기상의 경우들에서, FSO 송수신기(205)에 의해 전송되는 데이터는 수신되지 않지만, mmW RF 송수신기(204)에 의해 수신되는 데이터는 수신될 것이다. FSO 송수신기(205) 방출은 구름, 짙은 안개, 눈, 공중 화산 입자들에 기인한 간섭에 민감하다.

그것들의 반경들은 수신 FSO 구멍에서 전력 감소를 야기하는 전파된 FSO 광학 빔의 횡-단면 산란을 허용할 정도로 충분히 작다. FSO 빔은 또한 어떤 상황하에서의 매우 강한 대기 난류에 의해 산란될 수 있다. 대조적으로, E-대역 부근의 mmW RF 방사는 이러한 미립자들보다 파장이 더 크고, 이런 이유로 그것들에 영향받지 않는다. E-대역 파장은 또한 대기 난류에 의해 도입될 수 있는 어떤 교란보다도 훨씬 크고, 그러므로 난류에 의해 영향받지 않는다. 따라서, 장치(100)는 상이한 악천후 조건들의 범위하에서 적어도 하나의 연결을 통해 데이터를 전송할 수 있다. 일 실시 예에서, 높은 우선순위 데이터가 양 송수신기들 모두를 통해 전송될 때, 높은 우선순위 데이터는 심지어 앞에서 설명한 기상 조건들 하에서도 원격 장치에 의해 수신될 것이다.

통신 링크들이 사용되지 않은 이용가능한 전송 대역폭을 갖는 경우에서, 낮은 우선순위 데이터는 이용가능한 전송 용량의 최대 이용을 보장하고 전송 시간에 따른 지연을 최소화하기 위해서 높은 우선순위 데이터처럼 전송될 수 있다.

추가적인 고려사항들

비록 상세한 설명이 많은 세부 사항들을 포함하지만, 이것은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 단지 본 발명의 상이한 예들 및 측면들을 예시한 것으로 해석되어야 한다. 본 발명의 범위는 앞서 상세히 설명되지 않은 다른 실시 예들도 포함하는 것으로 인정되어야 한다. 당업자에게 자명한 다양한 다른 변경들, 변화들 및 변형들이 첨부된 청구범위에서 정의되는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 여기서 개시된 방법 및 장치의 배치, 작동 및 세부 사항들에 행해질 수 있다. 그러므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위들 및 그것들의 법적 균등물들에 의해 결정되어야 한다.

Claims

안테나를 포함하고 원격 장치와 무선 주파수 링크를 형성하는 밀리미터파(mmW) 무선 주파수(RF) 송수신기;
상기 mmW RF 송수신기의 안테나와 대체로 동일한 방향을 가리키는 광학 소스를 포함하고, 상기 원격 장치와 FSO 링크를 형성하는 자유 공간 광학(FSO) 송수신기; 및
상기 원격 장치를 향해 상기 송수신기들을 지향시키기 위해 상기 mmW RF 송수신기 및 상기 FSO 송수신기 모두와 연결되는 짐벌 조립체를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 mmW RF 송수신기는 E-대역에서 무선 주파수 파를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 mmW RF 송수신기는 상기 링크들의 재획득을 용이하게 하도록 백채널(backchannel) 상에서 확산 스펙트럼 데이터 신호를 전송하고,
상기 백채널은 높은 데이터 속도 파형과 비교하여 민감도가 강화된 파형을 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 백채널을 통해 발송되는 상기 데이터 신호는 실시간으로 상기 RF 링크 및 상기 짐벌 조립체의 건강 상태를 제공하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 백채널을 통해 발송되는 상기 데이터 신호는 제 2 통합 장치에 의해 전송되는 광학 신호의 전송 강도에 대한 제어 정보를 제공하고,
상기 제어 정보는 상기 FSO 송수신기에서의 상기 광학 신호의 수신된 강도에 기반하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 mmW RF 송수신기는 상기 링크들의 획득을 용이하게 하도록 모니터링 채널 상에서 코디네이티드 스캐닝 기술(coordinated scanning technique)을 이용하여 데이터 신호를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 눈-안전(eye-safe) 레이저 반송파를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 대체로 평행한 광학 신호를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 수신 및 전송되는 광학 파면들을 부분적으로 정정하는 보상 광학 시스템을 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 보상 광학은 끝-기울기(tip-tilt)를 포함하는, 파면 오류를 측정하는 파면 센서를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 들어오는 FSO 데이터 스트림의 크기 제어를 위한 가변 광학 감쇠기를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 고밀도 파장 분할 멀티플렉싱(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)을 이용하여 복수의 채널을 통해 데이터를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송수신기들은 복수의 데이터 반송파 속도들에서 작동하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송수신기들 중 적어도 하나는 순방향 오류 정정을 포함하는 데이터를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기는 높은 우선순위 데이터 및 낮은 우선순위 데이터를 전송하고,
상기 mmW RF 송수신기는 높은 우선순위 데이터를 전송하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
기가비트 이더넷(Ethernet) 포맷 또는 광학 섬유 포맷으로 데이터를 처리할 수 있는 회로 보드를 더 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 mmW RF 송수신기, 상기 FSO 송수신기 및 상기 짐벌 조립체를 연결하는 이동가능한 플랫폼을 포함하고,
상기 짐벌 조립체는 상기 이동가능한 플랫폼의 운동을 제어하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 mmW RF 송수신기, 상기 FSO 송수신기 및 데이터 전송이 가능하도록 상기 FSO 송수신기와 일렬로 정렬되는 구멍을 포함하는 환경 울타리를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 짐벌 조립체는 상기 환경 울타리 내에 위치하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 환경 울타리의 상기 구멍은 상기 FSO 송수신기의 전송에 대해 투명한 광학 윈도우를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 20 항에 있어서,
상기 광학 윈도우는 상기 광학 윈도상의 응결을 방지하는 히터를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 짐벌 조립체는 상기 장치를 지향시키기 위한 참조의 프레임을 얻도록 가속도계 및 자이로스코프를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 제 1 셀 위치 또는 네트워크 상호 접속 위치(network point of presence)에 설치되는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 원격 장치를 포함하고,
상기 원격 장치는 제 2 셀 위치 또는 상기 제 1 셀 위치와 떨어진 네트워크 상호 접속 위치에 설치되는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
밀리미터파(mmW) 라디오 주파수(RF) 송수신기로부터 라디오 주파수 신호를 전송하는 단계;
상기 mmW RF 송수신기에서 RF 응답 신호를 수신하는 단계;
상기 RF 응답 신호에 기반하여 짐벌 조립체의 지향(orientation)을 조정하는 단계로서, 상기 짐벌 조립체는 상기 mmW RF 송수신기 및 자유 공간 광학(FSO) 송수긴기를 포함하는 이동가능한 플랫폼과 연결되는, 상기 조정하는 단계; 및
상기 FSO 송수신기로부터 자유 공간 광학 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 원격 장치와의 통신 링크를 유지하는 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 라디오 주파수 신호를 전송하는 단계는 코디네이티드 스캐닝 기술(coordinated scanning technique)을 이용하여 모니터링 채널 상에서 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
상기 라디오 주파수 신호를 전송하는 단계는 확산 스펙트럼 스캐닝 기술을 이용하여 백채널(backchannel) 상에서 확산 스펙트럼 데이터 신호를 전송하는 단계를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 25 항에 있어서,
상기 FSO 송수신기에서 FSO 응답 신호를 수신하는 단계; 및
상기 FSO 응답 신호에 기반하여 상기 짐벌 조립체의 상기 지향을 조정하는 단계를 더 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 28 항에 있어서,
상기 FSO 응답 신호에 기반하여 상기 짐벌 조립체의 상기 지향을 조정하는 단계는 상기 FSO 응답 신호에 중심 알고리즘을 적용하는 단계를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 28 항에 있어서,
상기 FSO 응답 신호에 기반하여 상기 짐벌 조립체의 상기 지향을 조정하는 단계는,
파면 센서를 이용하여 상기 FSO 응답 신호의 파면을 측정하는 단계로서, 상기 파면은 끝-기울기(tip-tilt) 요소를 포함하는, 상기 파면을 측정하는 단계;
상기 측정된 파면의 상기 끝-기울기 요소를 이용하여 빠른 조타 거울(Fast Steering Mirror, FSM) 및 상기 짐벌 조립체를 제어하는 단계를 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.
제 30 항에 있어서,
상기 측정된 파면을 이용하여 변형가능한 거울을 제어하는 단계를 더 포함하는, 자유 공간 데이터 전송을 위한 통합 장치.