KR20210144596A - Method and apparatus for communication between terminal and satellite in non terrestrial network - Google Patents

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KR20210144596A
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김일규
김지형
방승찬
변우진
송명선
엄만석
유준규
윤미영
이문식
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Abstract

Disclosed are a method and apparatus for communication between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network. An operating method of a terminal includes the steps of: performing a beam scan operation to receive reference signals of satellites; selecting one reference signal that satisfies a preset criterion from among the reference signals received by the beam scan operation; identifying a first satellite that has transmitted the one reference signal from among the satellites; transmitting a paging signal to the first satellite; and receiving data from the first satellite.

Description

비-지상 네트워크에서 단말과 위성 간의 통신을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR COMMUNICATION BETWEEN TERMINAL AND SATELLITE IN NON TERRESTRIAL NETWORK}Method and apparatus for communication between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network

본 발명은 비-지상 네트워크에서 통신 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단말과 위성 간의 광대역 통신을 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a communication technology in a non-terrestrial network, and more particularly, to a technology for broadband communication between a terminal and a satellite.

급증하는 무선 데이터의 처리를 위해, LTE(long term evolution)(또는, LTE-A)의 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이하의 주파수 대역)보다 높은 주파수 대역(예를 들어, 6GHz 이상의 주파수 대역)을 사용하는 통신 네트워크(예를 들어, NR(new radio) 통신 네트워크)가 고려되고 있다. NR 통신 네트워크는 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역을 지원할 수 있고, LTE 통신 네트워크에 비해 다양한 통신 서비스 및 시나리오를 지원할 수 있다. 예를 들어, NR 통신 네트워크의 사용 시나리오(usage scenario)는 eMBB(enhanced Mobile BroadBand), URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communication), mMTC(massive Machine Type Communication) 등을 포함할 수 있다.For processing of rapidly increasing wireless data, a frequency band (eg, a frequency band of 6 GHz or more) higher than a frequency band (eg, a frequency band of 6 GHz or less) of long term evolution (LTE) (or LTE-A) A communication network (eg, a new radio (NR) communication network) using The NR communication network may support a frequency band of 6 GHz or higher as well as a frequency band of 6 GHz or less, and may support various communication services and scenarios compared to an LTE communication network. For example, a usage scenario of the NR communication network may include enhanced Mobile BroadBand (eMBB), Ultra Reliable Low Latency Communication (URLLC), massive Machine Type Communication (mMTC), and the like.

NR 통신 네트워크는 지상(terrestrial)에 위치한 단말들에 통신 서비스를 제공할 수 있다. 최근 지상뿐만 아니라 비-지상(non-terrestrial)에 위치한 비행기, 드론(drone), 위성(satellite) 등을 위한 통신 서비스의 수요가 증가하고 있으며, 이를 위해 비-지상 네트워크(non-terrestrial network; NTN)를 위한 기술들이 논의되고 있다. 비-지상 네트워크는 NR 기술에 기초하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 비-지상 네트워크에서 위성과 지상에 위치한 통신 노드 또는 비-지상에 위치한 통신 노드(예를 들어, 비행기, 드론 등) 간의 통신은 NR 기술에 기초하여 수행될 수 있다. 비-지상 네트워크에서 위성은 NR 통신 네트워크에서 기지국의 기능을 수행할 수 있다.The NR communication network may provide a communication service to terminals located in terrestrial. Recently, as well as on the ground, the demand for communication services for airplanes, drones, satellites, etc. located in non-terrestrial is increasing, and for this purpose, non-terrestrial network (NTN) ) are being discussed. Non-terrestrial networks may be implemented based on NR technology. For example, in a non-terrestrial network, communication between a satellite and a communication node located on the ground or a communication node located on the non-ground (eg, an airplane, a drone, etc.) may be performed based on the NR technology. In a non-terrestrial network, a satellite may perform the function of a base station in an NR communication network.

한편, LEO(low earth orbit) 위성의 낮은 전송 지연 특성을 사용하여 군집 위성(satellite constellation)은 운용될 수 있다. 군집 위성을 운용함으로써 통신 커버리지는 확대될 수 있고, 이에 따라 전 공간 ITC(information technology communication) 서비스의 제공이 가능할 수 있다. 상술한 특징을 기반으로, 글로벌 기업들(에를 들어, OneWeb, Space-X, Telesat)은 (초)소형 군집 위성 기반의 인터넷 서비스 제공을 위한 기술을 개발하고 있다. 통계에 따르면, 2026년까지 발사 예정인 2614개의 소형 위성들 중에서 50% 이상은 통신 위성일 수 있다. 화웨이는 LEO 위성을 활용한 6G 서비스 계획을 발표하였다. 이에 기초하면, 통신 분야에서 LEO 소형 위성의 역할은 중요할 수 있다.Meanwhile, a satellite constellation may be operated using a low transmission delay characteristic of a low earth orbit (LEO) satellite. By operating a cluster satellite, communication coverage may be expanded, and thus, an entire space information technology communication (ITC) service may be provided. Based on the above-mentioned characteristics, global companies (eg, OneWeb, Space-X, Telesat) are developing technologies for providing Internet service based on (ultra) small swarm satellites. According to statistics, of the 2614 small satellites scheduled to be launched by 2026, more than 50% may be communication satellites. Huawei has announced plans for 6G service using LEO satellites. Based on this, the role of LEO small satellites in the field of communications could be important.

위성 통신 기술은 글로벌 서비스를 제공하기 위해 개발되고 있지만, 네트워크 구성, 전송 프로토콜, 및 위성 탑제체의 기술에 대한 정보는 완벽히 공개되어 있지 않다. 그 이유는 K 대역 이상의 높은 주파수를 사용하는 LEO 위성 기반의 광대역 통신에 관한 전송 표준이 개발되지 않았기 때문이다. GEO(geostationary earth orbit) 위성 기반의 광대역 통신에서 DVB 표준이 주로 사용되었고, DVB 표준을 LEO 위성 기반의 광대역 통신에 적용하려는 시도가 있었지만, LEO 위성 통신을 위한 세계 표준 기술은 아직 준비 중이다.Satellite communication technology is being developed to provide global services, but information on network configuration, transmission protocol, and technology of the satellite vehicle is not fully disclosed. The reason is that a transmission standard for broadband communication based on LEO satellites using high frequencies above the K band has not been developed. The DVB standard was mainly used for broadband communication based on geostationary earth orbit (GEO) satellites, and there were attempts to apply the DVB standard to LEO satellite-based broadband communication, but the world standard technology for LEO satellite communication is still being prepared.

특히, K 대역 이상의 높은 주파수를 사용하는 LEO 위성 통신에서 단말은 휴대폰과 같은 핸드헬드(handheld) 단말이 아니라 위상 배열 안테나를 가지는 VAST(very small apparatus terminal)일 수 있다. VAST는 이동 통신 단말과 독립적인 형태를 가질 수 있다. VAST의 크기 및/또는 무게를 고려하면, VAST를 개인 휴대용으로 사용하는 것은 적절하지 않을 수 있다. 따라서 휴대용 단말을 사용하여 지상 네트워크뿐만 아니라 LEO 위성 네트워크에 접속하기 위한 기술들이 필요하다.In particular, in LEO satellite communication using a high frequency of K band or higher, the terminal may be a very small apparatus terminal (VAST) having a phased array antenna, not a handheld terminal such as a mobile phone. The VAST may have a form independent of the mobile communication terminal. Given the size and/or weight of the VAST, personal portable use of the VAST may not be appropriate. Therefore, technologies for accessing the LEO satellite network as well as the terrestrial network using the portable terminal are required.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 비-지상 네트워크에서 단말과 LEO(low earth orbit) 위성 간의 통신을 위한 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method and apparatus for communication between a terminal and a low earth orbit (LEO) satellite in a non-terrestrial network.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 실시예에 따른 비-지상 네트워크에서 단말의 동작 방법은, 초기 접속을 위해 위성 탑재체들이 송신하는 기준 신호들을 수신하기 위해 빔 스캔 동작을 수행하는 단계, 상기 빔 스캔 동작에 의해 수신된 기준 신호들 중에서 미리 설정된 기준을 만족하는 하나의 기준 신호를 선택하는 단계, 상기 위성들 중에서 상기 하나의 기준 신호를 전송한 제1 위성을 확인하는 단계, 상기 제1 위성에 호출 신호를 전송하는 단계, 및 상기 제1 위성으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of operating a terminal in a non-terrestrial network according to a first embodiment of the present invention includes: performing a beam scan operation to receive reference signals transmitted by satellite payloads for initial access; Selecting one reference signal that satisfies a preset criterion from among reference signals received by a beam scan operation, identifying a first satellite that has transmitted the one reference signal from among the satellites, the first satellite transmitting a paging signal to a , and receiving data from the first satellite.

여기서, 상기 단말의 동작 방법은, 상기 단말과 상기 제1 위성 간의 통신이 미리 설정된 시간 이상 수행된 경우, 상기 위성들 중에서 제2 위성과 통신을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method of operating the terminal may further include performing communication with a second satellite among the satellites when the communication between the terminal and the first satellite is performed for more than a preset time.

여기서, 상기 제2 위성과 통신을 수행하는 단계는, 상기 빔 스캔 동작의 수행 없이 상기 호출 신호를 상기 제2 위성에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the communicating with the second satellite may include transmitting the paging signal to the second satellite without performing the beam scan operation.

여기서, 상기 하나의 기준 신호는 상기 수신된 기준 신호들 중에서 가장 큰 수신 세기를 가지는 기준 신호일 수 있다.Here, the one reference signal may be a reference signal having the greatest reception strength among the received reference signals.

여기서, 상기 제1 위성을 확인하는 단계는, 상기 하나의 기준 신호에 기초하여 상기 제1 위성의 위성력을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the confirming of the first satellite may include confirming the satellite power of the first satellite based on the one reference signal.

여기서, 상기 호출 신호는 상기 하나의 기준 신호에 기초하여 결정된 상기 단말과 상기 제1 위성 간의 지향 방향의 정보를 포함할 수 있다.Here, the paging signal may include information on the orientation direction between the terminal and the first satellite determined based on the one reference signal.

본 발명에서 제안된 위성 및 단말에 의하면, 위성 통신은 효율적으로 수행될 수 있다. 특히, 비-지상 네트워크에서 통신 속도는 향상될 수 있고, 단말과 위성 간의 접속 절차도 신속히 수행될 수 있다. 또한, 위성 통신을 지원하는 단말은 소형화될 수 있다. 따라서 비-지상 네트워크의 성능은 향상될 수 있다.According to the satellite and the terminal proposed in the present invention, satellite communication can be efficiently performed. In particular, in a non-terrestrial network, communication speed can be improved, and an access procedure between a terminal and a satellite can be performed quickly. In addition, a terminal supporting satellite communication may be miniaturized. Accordingly, the performance of the non-terrestrial network can be improved.

도 1은 비-지상 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 2는 비-지상 네트워크의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.
도 3은 비-지상 네트워크를 구성하는 엔터티의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 4는 비-지상 네트워크에서 위성의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 5는 비-지상 네트워크에서 위성에 탑재된 안테나의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 6은 비-지상 네트워크에서 위성에 탑재된 디지털 신호 처리기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.
도 7은 비-지상 네트워크에서 단말의 빔 스캔 영역에서 위성 배치의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 8은 비-지상 네트워크에서 단말과 위성 간의 초기 접속 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 9는 비-지상 네트워크에서 초기 접속 절차를 위해 필요한 시간을 도시한 개념도이다.
도 10은 비-지상 네트워크에서 단말의 빔 형상의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 11은 비-지상 네트워크에서 단말의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
도 12는 비-지상 네트워크에서 단말과 위성 간의 통신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.
도 13은 비-지상 네트워크에서 위성 추적 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a non-terrestrial network.
2 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment of a non-terrestrial network.
3 is a block diagram illustrating a first embodiment of entities constituting a non-terrestrial network.
4 is a block diagram illustrating a first embodiment of a satellite in a non-terrestrial network;
5 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of an antenna mounted on a satellite in a non-terrestrial network.
6 is a block diagram illustrating a first embodiment of a digital signal processor mounted on a satellite in a non-terrestrial network.
7 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of satellite deployment in a beam scan area of a terminal in a non-terrestrial network.
8 is a flowchart illustrating a first embodiment of an initial access procedure between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network.
9 is a conceptual diagram illustrating a time required for an initial access procedure in a non-terrestrial network.
10 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a beam shape of a terminal in a non-terrestrial network.
11 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a terminal in a non-terrestrial network.
12 is a flowchart illustrating a first embodiment of a communication method between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network.
13 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a satellite tracking method in a non-terrestrial network.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it is understood that the other component may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that no other element is present in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, in order to facilitate the overall understanding, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions of the same components are omitted.

본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 네트워크(communication network)가 설명될 것이다. 통신 시스템은 비-지상 네트워크(non-terrestrial network; NTN), 4G 통신 네트워크(예를 들어, LTE(long-term evolution) 통신 네트워크), 및/또는 5G 통신 네트워크(예를 들어, NR(new radio) 통신 네트워크)를 포함할 수 있다. 4G 통신 네트워크 및 5G 통신 네트워크는 지상(terrestrial) 네트워크로 분류될 수 있다.A communication network to which embodiments according to the present invention are applied will be described. The communication system is a non-terrestrial network (NTN), a 4G communication network (eg, a long-term evolution (LTE) communication network), and/or a 5G communication network (eg, a new radio (NR) communication network). ) communication network). A 4G communication network and a 5G communication network may be classified as a terrestrial network.

비-지상 네트워크는 LTE 기술 및/또는 NR 기술에 기초하여 동작할 수 있다. 비-지상 네트워크는 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 통신을 지원할 수 있다. 4G 통신 네트워크는 6GHz 이하의 주파수 대역에서 통신을 지원할 수 있다. 5G 통신 네트워크는 6GHz 이하의 주파수 대역뿐만 아니라 6GHz 이상의 주파수 대역에서 통신을 지원할 수 있다. 본 발명에 따른 실시예들이 적용되는 통신 네트워크는 아래 설명된 내용에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 통신 네트워크(예를 들어, 4G 통신 네트워크 및/또는 5G 통신 네트워크)에 적용될 수 있다. 여기서, 통신 네트워크는 통신 시스템과 동일한 의미로 사용될 수 있다.The non-terrestrial network may operate based on LTE technology and/or NR technology. The non-terrestrial network may support communication in a frequency band of 6 GHz or higher as well as a frequency band of 6 GHz or less. A 4G communication network can support communication in a frequency band of 6 GHz or less. The 5G communication network can support communication not only in frequency bands below 6 GHz, but also in frequency bands above 6 GHz. A communication network to which embodiments according to the present invention are applied is not limited to the content described below, and embodiments according to the present invention may be applied to various communication networks (eg, 4G communication network and/or 5G communication network). . Here, a communication network may be used in the same sense as a communication system.

도 1은 비-지상 네트워크의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a non-terrestrial network.

도 1을 참조하면, 비-지상 네트워크는 위성(110), 통신 노드(120), 게이트웨이(gateway)(130), 데이터 네트워크(140) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 비-지상 네트워크는 트랜스패런트(transparent) 페이로드 기반의 비-지상 네트워크일 수 있다. 위성(110)은 LEO(low earth orbit) 위성, MEO(medium earth orbit) 위성, GEO(geostationary earth orbit) 위성, HEO(high elliptical orbit) 위성, 또는 UAS(unmanned aircraft system) 플랫폼일 수 있다. UAS 플랫폼은 HAPS(high altitude platform station)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the non-terrestrial network may include a satellite 110 , a communication node 120 , a gateway 130 , a data network 140 , and the like. The non-terrestrial network shown in FIG. 1 may be a transparent payload-based non-terrestrial network. The satellite 110 may be a low earth orbit (LEO) satellite, a medium earth orbit (MEO) satellite, a geostationary earth orbit (GEO) satellite, a high elliptical orbit (HEO) satellite, or an unmanned aircraft system (UAS) platform. The UAS platform may include a high altitude platform station (HAPS).

통신 노드(120)는 지상에 위치한 통신 노드(예를 들어, UE(user equipment), 단말(terminal)) 및 비-지상에 위치한 통신 노드(예를 들어, 비행기, 드론)를 포함할 수 있다. 위성(110)과 통신 노드(120) 간에 서비스 링크(service link)가 설정될 수 있으며, 서비스 링크는 무선 링크(radio link)일 수 있다. 서비스 링크는 사용자 링크를 의미할 수 있다. 위성(110)은 하나 이상의 빔들을 사용하여 통신 노드(120)에 통신 서비스를 제공할 수 있다. 위성(110)의 빔의 수신 범위(footprint)의 형상은 타원형일 수 있다.The communication node 120 may include a communication node located on the ground (eg, user equipment (UE), a terminal) and a communication node located on a non-ground (eg, an airplane, a drone). A service link may be established between the satellite 110 and the communication node 120 , and the service link may be a radio link. The service link may mean a user link. Satellite 110 may provide communication services to communication node 120 using one or more beams. The shape of the footprint of the beam of the satellite 110 may be elliptical.

통신 노드(120)는 LTE 기술 및/또는 NR 기술을 사용하여 위성(110)과 통신(예를 들어, 하향링크 통신, 상향링크 통신)을 수행할 수 있다. 위성(110)과 통신 노드(120) 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스를 사용하여 수행될 수 있다. DC(dual connectivity)가 지원되는 경우, 통신 노드(120)는 위성(110)뿐만 아니라 다른 기지국(예를 들어, LTE 및/또는 NR 기능을 지원하는 기지국)과 연결될 수 있고, LTE 및/또는 NR 규격에 정의된 기술에 기초하여 DC 동작을 수행할 수 있다.The communication node 120 may perform communication (eg, downlink communication, uplink communication) with the satellite 110 using LTE technology and/or NR technology. Communication between the satellite 110 and the communication node 120 may be performed using an NR-Uu interface. If DC (dual connectivity) is supported, the communication node 120 may be connected to the satellite 110 as well as other base stations (eg, base stations supporting LTE and/or NR functions), and LTE and/or NR DC operation may be performed based on the technology defined in the standard.

게이트웨이(130)는 지상에 위치할 수 있으며, 위성(110)과 게이트웨이(130) 간에 피더(feeder) 링크가 설정될 수 있다. 피더 링크는 무선 링크일 수 있다. 게이트웨이(130)는 "NTN(non-terrestrial network) 게이트웨이"로 지칭될 수 있다. 위성(110)과 게이트웨이(130) 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스 또는 SRI(satellite radio interface)에 기초하여 수행될 수 있다. 게이트웨이(130)는 데이터 네트워크(140)와 연결될 수 있다. 게이트웨이(130)와 데이터 네트워크(140)의 사이에 "코어 네트워크"가 존재할 수 있다. 이 경우, 게이트웨이(130)는 코어 네트워크와 연결될 수 있고, 코어 네트워크는 데이터 네트워크(140)와 연결될 수 있다. 코어 네트워크는 NR 기술을 지원할 수 있다. 예를 들어, 코어 네트워크는 AMF(access and mobility management function), UPF(user plane function), SMF(session management function) 등을 포함할 수 있다. 게이트웨이(130)와 코어 네트워크 간의 통신은 NG-C/U 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있다.The gateway 130 may be located on the ground, and a feeder link may be established between the satellite 110 and the gateway 130 . The feeder link may be a wireless link. The gateway 130 may be referred to as a “non-terrestrial network (NTN) gateway”. Communication between the satellite 110 and the gateway 130 may be performed based on an NR-Uu interface or a satellite radio interface (SRI). The gateway 130 may be connected to the data network 140 . A “core network” may exist between the gateway 130 and the data network 140 . In this case, the gateway 130 may be connected to the core network, and the core network may be connected to the data network 140 . The core network may support NR technology. For example, the core network may include an access and mobility management function (AMF), a user plane function (UPF), a session management function (SMF), and the like. Communication between the gateway 130 and the core network may be performed based on the NG-C/U interface.

또는, 게이트웨이(130)와 데이터 네트워크(140) 사이에 기지국과 코어 네트워크가 존재할 수 있다. 이 경우, 게이트웨이(130)는 기지국과 연결될 수 있고, 기지국은 코어 네트워크와 연결될 수 있고, 코어 네트워크는 데이터 네트워크(140)와 연결될 수 있다. 기지국 및 코어 네트워크는 NR 기술을 지원할 수 있다. 게이트웨이(130)와 기지국 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있고, 기지국과 코어 네트워크(예를 들어, AMF, UPF, SMF) 간의 통신은 NG-C/U 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있다.Alternatively, a base station and a core network may exist between the gateway 130 and the data network 140 . In this case, the gateway 130 may be connected to the base station, the base station may be connected to the core network, and the core network may be connected to the data network 140 . The base station and core network may support NR technology. Communication between the gateway 130 and the base station may be performed based on the NR-Uu interface, and communication between the base station and the core network (eg, AMF, UPF, SMF) may be performed based on the NG-C/U interface. can

도 2는 비-지상 네트워크의 제2 실시예를 도시한 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a second embodiment of a non-terrestrial network.

도 2를 참조하면, 비-지상 네트워크는 위성 #1(211), 위성 #2(212) 통신 노드(220), 게이트웨이(230), 데이터 네트워크(1240) 등을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 비-지상 네트워크는 재생성(regenerative) 페이로드 기반의 비-지상 네트워크일 수 있다. 예를 들어, 위성 #1-2(211, 212) 각각은 비-지상 네트워크를 구성하는 다른 엔터티(entity)(예를 들어, 통신 노드(220), 게이트웨이(230))로부터 수신한 페이로드에 대한 재생성 동작(예를 들어, 복조 동작, 복호화 동작, 재-부호화 동작, 재-변조 동작, 및/또는 필터링 동작)을 수행할 수 있고, 재생성된 페이로드를 전송할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the non-terrestrial network may include a satellite #1 211 , a satellite #2 212 communication node 220 , a gateway 230 , a data network 1240 , and the like. The non-terrestrial network shown in FIG. 2 may be a non-terrestrial network based on a regenerative payload. For example, each of satellites #1-2 (211, 212) may include a payload received from another entity (eg, communication node 220, gateway 230) constituting a non-terrestrial network. A regeneration operation (eg, a demodulation operation, a decryption operation, a re-encoding operation, a re-modulation operation, and/or a filtering operation) may be performed on the , and the regenerated payload may be transmitted.

위성 #1-2(211, 212) 각각은 LEO 위성, MEO 위성, GEO 위성, HEO 위성, 또는 UAS 플랫폼일 수 있다. UAS 플랫폼은 HAPS를 포함할 수 있다. 위성 #1(211)은 위성 #2(212)와 연결될 수 있고, 위성 #1(211)과 위성 #2(212) 간에 ISL(inter-satellite link)이 설정될 수 있다. ISL은 RF(radio frequency) 주파수 또는 광(optical) 대역에서 동작할 수 있다. ISL은 선택적(optional)으로 설정될 수 있다. 통신 노드(220)는 지상에 위치한 통신 노드(예를 들어, UE, 단말) 및 비-지상에 위치한 통신 노드(예를 들어, 비행기, 드론)를 포함할 수 있다. 위성 #1(211)과 통신 노드(220) 간에 서비스 링크(예를 들어, 무선 링크)가 설정될 수 있다. 서비스 링크는 사용자 링크를 의미할 수 있다. 위성 #1(211)은 하나 이상의 빔들을 사용하여 통신 노드(220)에 통신 서비스를 제공할 수 있다.Each of satellites #1-2 (211, 212) may be an LEO satellite, a MEO satellite, a GEO satellite, a HEO satellite, or a UAS platform. The UAS platform may include HAPS. The satellite #1 (211) may be connected to the satellite #2 (212), and an inter-satellite link (ISL) may be established between the satellite #1 (211) and the satellite #2 (212). The ISL may operate at a radio frequency (RF) frequency or an optical band. ISL may be set as optional. The communication node 220 may include a communication node located on the ground (eg, UE, a terminal) and a communication node located on a non-ground (eg, an airplane, a drone). A service link (eg, a radio link) may be established between satellite #1 211 and the communication node 220 . The service link may mean a user link. Satellite #1 211 may provide communication services to communication node 220 using one or more beams.

통신 노드(220)는 LTE 기술 및/또는 NR 기술을 사용하여 위성 #1(211)과 통신(예를 들어, 하향링크 통신, 상향링크 통신)을 수행할 수 있다. 위성 #1(211)과 통신 노드(220) 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스를 사용하여 수행될 수 있다. DC가 지원되는 경우, 통신 노드(220)는 위성 #1(211)뿐만 아니라 다른 기지국(예를 들어, LTE 및/또는 NR 기능을 지원하는 기지국)과 연결될 수 있고, LTE 및/또는 NR 규격에 정의된 기술에 기초하여 DC 동작을 수행할 수 있다.The communication node 220 may perform communication (eg, downlink communication, uplink communication) with the satellite #1 211 using LTE technology and/or NR technology. Communication between satellite #1 211 and the communication node 220 may be performed using an NR-Uu interface. When DC is supported, the communication node 220 may be connected to satellite #1 211 as well as other base stations (eg, base stations supporting LTE and/or NR functions), and conform to LTE and/or NR standards. A DC operation may be performed based on a defined technique.

게이트웨이(230)는 지상에 위치할 수 있으며, 위성 #1(211)과 게이트웨이(230) 간에 피더 링크가 설정될 수 있고, 위성 #2(212)와 게이트웨이(230) 간에 피더 링크가 설정될 수 있다. 피더 링크는 무선 링크일 수 있다. 위성 #1(211)과 위성 #2(212) 간에 ISL이 설정되지 않은 경우, 위성 #1(211)과 게이트웨이(230) 간의 피더 링크는 의무적으로(mandatory) 설정될 수 있다.The gateway 230 may be located on the ground, and a feeder link may be established between the satellite #1 211 and the gateway 230 , and a feeder link may be established between the satellite #2 212 and the gateway 230 . have. The feeder link may be a wireless link. When the ISL is not established between the satellite #1 (211) and the satellite #2 (212), a feeder link between the satellite #1 (211) and the gateway 230 may be mandatory.

위성 #1-2(211, 2122) 각각과 게이트웨이(230) 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스 또는 SRI에 기초하여 수행될 수 있다. 게이트웨이(230)는 데이터 네트워크(240)와 연결될 수 있다. 게이트웨이(230)와 데이터 네트워크(240)의 사이에 "코어 네트워크"가 존재할 수 있다. 이 경우, 게이트웨이(230)는 코어 네트워크와 연결될 수 있고, 코어 네트워크는 데이터 네트워크(240)와 연결될 수 있다. 코어 네트워크는 NR 기술을 지원할 수 있다. 예를 들어, 코어 네트워크는 AMF, UPF, SMF 등을 포함할 수 있다. 게이트웨이(230)와 코어 네트워크 간의 통신은 NG-C/U 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있다.Communication between each of the satellites #1-2 (211, 2122) and the gateway 230 may be performed based on an NR-Uu interface or SRI. The gateway 230 may be connected to the data network 240 . A “core network” may exist between the gateway 230 and the data network 240 . In this case, the gateway 230 may be connected to the core network, and the core network may be connected to the data network 240 . The core network may support NR technology. For example, the core network may include AMF, UPF, SMF, and the like. Communication between the gateway 230 and the core network may be performed based on the NG-C/U interface.

또는, 게이트웨이(230)와 데이터 네트워크(240) 사이에 기지국과 코어 네트워크가 존재할 수 있다. 이 경우, 게이트웨이(230)는 기지국과 연결될 수 있고, 기지국은 코어 네트워크와 연결될 수 있고, 코어 네트워크는 데이터 네트워크(240)와 연결될 수 있다. 기지국 및 코어 네트워크는 NR 기술을 지원할 수 있다. 게이트웨이(230)와 기지국 간의 통신은 NR-Uu 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있고, 기지국과 코어 네트워크(예를 들어, AMF, UPF, SMF) 간의 통신은 NG-C/U 인터페이스에 기초하여 수행될 수 있다.Alternatively, a base station and a core network may exist between the gateway 230 and the data network 240 . In this case, the gateway 230 may be connected to the base station, the base station may be connected to the core network, and the core network may be connected to the data network 240 . The base station and core network may support NR technology. Communication between the gateway 230 and the base station may be performed based on the NR-Uu interface, and communication between the base station and the core network (eg, AMF, UPF, SMF) may be performed based on the NG-C/U interface. can

한편, 도 1 및 도 2에 도시된 비-지상 네트워크를 구성하는 엔터티들(예를 들어, 위성, 통신 노드, 게이트웨이 등)은 다음과 같이 구성될 수 있다.Meanwhile, entities (eg, satellites, communication nodes, gateways, etc.) constituting the non-terrestrial network shown in FIGS. 1 and 2 may be configured as follows.

도 3은 비-지상 네트워크를 구성하는 엔터티의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a first embodiment of entities constituting a non-terrestrial network.

도 3을 참조하면, 통신 노드(300)는 적어도 하나의 프로세서(310), 메모리(320) 및 네트워크와 연결되어 통신을 수행하는 송수신 장치(330)를 포함할 수 있다. 또한, 통신 노드(300)는 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350), 저장 장치(360) 등을 더 포함할 수 있다. 통신 노드(300)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)(370)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the communication node 300 may include at least one processor 310 , a memory 320 , and a transceiver 330 connected to a network to perform communication. In addition, the communication node 300 may further include an input interface device 340 , an output interface device 350 , a storage device 360 , and the like. Each of the components included in the communication node 300 may be connected by a bus 370 to communicate with each other.

다만, 통신 노드(300)에 포함된 각각의 구성요소들은 공통 버스(370)가 아니라, 프로세서(310)를 중심으로 개별 인터페이스 또는 개별 버스를 통하여 연결될 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(310)는 메모리(320), 송수신 장치(330), 입력 인터페이스 장치(340), 출력 인터페이스 장치(350) 및 저장 장치(360) 중에서 적어도 하나와 전용 인터페이스를 통하여 연결될 수도 있다.However, each of the components included in the communication node 300 may not be connected to the common bus 370 but to the processor 310 through an individual interface or an individual bus. For example, the processor 310 may be connected to at least one of the memory 320 , the transceiver 330 , the input interface device 340 , the output interface device 350 , and the storage device 360 through a dedicated interface. .

프로세서(310)는 메모리(320) 및 저장 장치(360) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(310)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리(320) 및 저장 장치(360) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(320)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.The processor 310 may execute a program command stored in at least one of the memory 320 and the storage device 360 . The processor 310 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed. Each of the memory 320 and the storage device 360 may be configured of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory 320 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).

한편, NTN 참조 시나리오들은 아래 표 1과 같이 정의될 수 있다.Meanwhile, NTN reference scenarios may be defined as shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 1에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성(110)이 GEO 위성(예를 들어, 트랜스패런트(transparent) 기능을 지원하는 GEO 위성)인 경우, 이는 "시나리오 A"로 지칭될 수 있다. 도 2에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성 #1-2(211, 212)가 GEO 위성인(예를 들어, 재생성(regenerative) 기능을 지원하는 GEO)경우, 이는 "시나리오 B"로 지칭될 수 있다.When the satellite 110 in the non-terrestrial network shown in FIG. 1 is a GEO satellite (eg, a GEO satellite supporting a transparent function), this may be referred to as “scenario A”. If satellites #1-2 (211, 212) in the non-terrestrial network shown in FIG. 2 are GEO satellites (eg, GEO supporting regenerative function), this may be referred to as “scenario B”. have.

도 1에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성(110)이 조정 가능한(steerable) 빔들을 가지는 LEO 위성인 경우, 이는 "시나리오 C1"로 지칭될 수 있다. 도 1에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성(110)이 위성과 함께 이동하는 빔들(beams move with satellite)을 가지는 LEO 위성인 경우, 이는 "시나리오 C2"로 지칭될 수 있다. 도 2에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성 #1-2(211, 212)가 조정 가능한 빔들을 가지는 LEO 위성인 경우, 이는 "시나리오 D1"로 지칭될 수 있다. 도 2에 도시된 비-지상 네트워크에서 위성 #1-2(211, 212)가 위성과 함께 이동하는 빔들을 가지는 LEO 위성인 경우, 이는 "시나리오 D2"로 지칭될 수 있다.When the satellite 110 in the non-terrestrial network shown in FIG. 1 is an LEO satellite with steerable beams, it may be referred to as “scenario C1”. If the satellite 110 in the non-terrestrial network shown in FIG. 1 is an LEO satellite with beams move with satellite, this may be referred to as “scenario C2”. In the non-terrestrial network shown in FIG. 2 , when satellites #1-2 ( 211 , 212 ) are LEO satellites with tunable beams, this may be referred to as “scenario D1”. When satellites #1-2 (211, 212) in the non-terrestrial network shown in FIG. 2 are LEO satellites having beams moving together with the satellite, this may be referred to as “scenario D2”.

표 1에 정의된 NTN 참조 시나리오들을 위한 파라미터들은 아래 표 2와 같이 정의될 수 있다.Parameters for NTN reference scenarios defined in Table 1 may be defined as shown in Table 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

또한, 표 1에 정의된 NTN 참조 시나리오들에서 지연 제약(delay constraint)은 아래 표 3과 같이 정의될 수 있다.In addition, in the NTN reference scenarios defined in Table 1, a delay constraint may be defined as shown in Table 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

다음으로, 통신 시스템에서 단말과 LEO 위성 간의 통신 방법들이 설명될 것이다. 통신 노드들 중에서 제1 통신 노드에서 수행되는 방법(예를 들어, 신호의 전송 또는 수신)이 설명되는 경우에도 이에 대응하는 제2 통신 노드는 제1 통신 노드에서 수행되는 방법과 상응하는 방법(예를 들어, 신호의 수신 또는 전송)을 수행할 수 있다. 즉, 단말의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 기지국은 단말의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다. 반대로, 기지국의 동작이 설명된 경우에 이에 대응하는 단말은 기지국의 동작과 상응하는 동작을 수행할 수 있다.Next, communication methods between a terminal and an LEO satellite in a communication system will be described. Even when a method (eg, transmission or reception of a signal) performed in a first communication node among communication nodes is described, a corresponding second communication node is a method (eg, a method corresponding to the method performed in the first communication node) For example, reception or transmission of a signal) may be performed. That is, when the operation of the terminal is described, the corresponding base station may perform the operation corresponding to the operation of the terminal. Conversely, when the operation of the base station is described, the corresponding terminal may perform the operation corresponding to the operation of the base station.

비-지상 네트워크에서 군집 위성은 통신 서비스를 제공할 수 있다. 군집 위성은 위성군(satellite constellation)으로 지칭될 수 있다. 군집 위성은 복수의 소형 위성들(예를 들어, 소형 LEO 위성들)로 구성될 수 있다. 소형 위성은 큐브(cube) 위성 또는 큐브샛(cubesat)을 의미할 수 있다. 비-지상 네트워크는 위성(110, 211, 212), 통신 노드(120, 220), 게이트웨이(130, 230), 및/또는 지상 관제 장치를 포함할 수 있다. 게이트웨이는 제어, 네트워크 운용, 및/또는 백홀링을 위해 사용될 수 있다. 지상 관제 장치는 위성의 원격 측정, 추적, 및/또는 명령 전달을 위해 사용될 수 있다. 지상 관제 장치는 게이트웨이에 포함될 수 있다. 또는, 지상 관제 장치는 게이트웨이와 별도로 존재할 수 있다.In a non-terrestrial network, a swarm satellite may provide communication services. A constellation satellite may be referred to as a satellite constellation. A swarm satellite may consist of a plurality of small satellites (eg, small LEO satellites). The small satellite may mean a cube satellite or a cubesat. The non-terrestrial network may include satellites 110 , 211 , 212 , communication nodes 120 , 220 , gateways 130 , 230 , and/or ground control devices. A gateway may be used for control, network operation, and/or backhauling. Ground control devices may be used for telemetry, tracking, and/or command transmission of satellites. The ground control device may be included in the gateway. Alternatively, the ground control device may exist separately from the gateway.

게이트웨이가 위성을 통해 단말(예를 들어, 통신 노드)에 신호를 전송하는 링크는 순방향 링크(예를 들어, 하향링크)일 수 있다. 단말이 위성을 통해 게이트웨이로 신호를 전송하는 링크는 역방향 링크(예를 들어, 상향링크)일 수 있다. 위성은 지상 네트워크를 확장함으로써 "사용자들 간의 연결" 및/또는 "사용자와 게이트웨이 간의 연결"을 가능하게 할 수 있다. 위성은 다중빔 안테나와 디지털 중계를 사용함으로써 최적의 성능을 제공할 수 있다. 게이트웨이는 네트워크의 접속 및 백홀을 관리할 수 있다. 위성들 간의 ISL이 설정되지 않은 경우, 글로벌 지역을 커버하기 위해 복수의 게이트웨이들이 필요할 수 있다. 게이트웨이는 5G 지상 네트워크와 연계될 수 있다.A link through which the gateway transmits a signal to a terminal (eg, a communication node) via a satellite may be a forward link (eg, a downlink). The link through which the terminal transmits a signal to the gateway through the satellite may be a reverse link (eg, uplink). Satellites may enable “connections between users” and/or “connections between users and gateways” by extending terrestrial networks. Satellites can provide optimal performance by using multi-beam antennas and digital relays. The gateway may manage access and backhaul of the network. If ISL between satellites is not established, a plurality of gateways may be required to cover a global area. The gateway may be associated with a 5G terrestrial network.

지상 관제 장치는 위성의 하위 시스템의 상태에 대한 모니터링 동작, 테스트 동작, 및/또는 구성 업데이트 동작을 수행할 수 있다. 상술한 제어 동작은 위성의 유지 보수 및/또는 위성의 궤도 유지를 위해 필요할 수 있다. 단말은 위성과 연결될 수 있고, LEO 위성을 추적할 수 있다. 단말은 고이득 특성을 가지는 위상 배열 안테나 및/또는 디지털 처리 기술을 사용함으로써 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.The ground control device may perform a monitoring operation, a test operation, and/or a configuration update operation on the status of a subsystem of the satellite. The above-described control operation may be necessary for maintenance of the satellite and/or maintaining the orbit of the satellite. The terminal may be connected to the satellite and may track the LEO satellite. The UE can efficiently use frequency resources by using a phased array antenna and/or digital processing technology having high gain characteristics.

위성은 서비스 영역에 N개의 다중빔들을 직접 방사하는 위상 배열 안테나 기술 및/또는 군집 위성의 전송 규격을 보완한 소프트웨어 정의 디지털 중계기 기술을 지원할 수 있다. 여기서, N은 자연수일 수 있다. 상술한 기술은 높은 수준의 유연성을 의미할 수 있다. 군집 위성의 규모를 증가시키지 않더라도, 위성은 급증하는 수요를 지원할 수 있다. 위성은 순방향 링크 및/또는 리턴 링크(예를 들어, 역방향 링크) 모두에서 완전한 빔 호핑(hopping) 기능을 지원할 수 있다. 위성은 단말에 독립적인 링크를 제공할 수 있고, 다른 용량을 사용하여 지상에서 게이트웨이의 링크가 실행되도록 지원할 수 있다. 상술한 동작을 지원하기 위해, 다중빔들 각각을 독립적으로 여러 방향으로 조향할 수 있는 다중빔 위성 배열 방식이 사용될 수 있다.A satellite may support a phased array antenna technology that directly radiates N multiple beams to a service area and/or a software-defined digital repeater technology that supplements the transmission standard of a cluster satellite. Here, N may be a natural number. The above-described technology may mean a high level of flexibility. Even without increasing the size of the swarm satellites, the satellites can support surging demand. A satellite may support full beam hopping functionality in both the forward link and/or the return link (eg, reverse link). The satellite may provide an independent link to the terminal and may support the gateway's link running on the ground using different capacities. In order to support the above-described operation, a multi-beam satellite array method capable of independently steering each of the multi-beams in several directions may be used.

다중빔 안테나와 디지털 처리기는 시간 및/또는 공간에서 높은 수준의 자원 할당 유연성을 제공하기 위해 커버리지, 전력, 및 할당된 주파수를 유연하게 변경할 수 있다. 높은 주파수 재사용 방식이 사용될 수 있다. 초고용량 처리 기술이 사용되는 경우, 높은 비트 전송률이 제공될 수 있고, 저렴한 비용으로 구현이 가능할 수 있다.The multi-beam antenna and digital processor may flexibly change coverage, power, and allocated frequency to provide a high level of resource allocation flexibility in time and/or space. A high frequency reuse scheme may be used. When ultra-high-capacity processing technology is used, a high bit rate may be provided, and implementation may be possible at a low cost.

도 4는 비-지상 네트워크에서 위성의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a first embodiment of a satellite in a non-terrestrial network;

도 4를 참조하면, 위성은 중계기(410), 사용자 링크 안테나(420), 및 피더 링크 안테나(430)를 포함할 수 있다. 또한, 위성은 광역빔 안테나를 더 포함할 수 있다. 사용자 링크 안테나(420)는 사용자 링크 탑재체 안테나로 지칭될 수 있다. 사용자 링크 안테나(420)는 단말과 연결될 수 있고, 피더 링크 안테나(430)는 게이트웨이와 연결될 수 있다. 중계기(410)는 "사용자 링크와 사용자 링크 간의 연결" 및/또는 "사용자 링크와 피더 링크 간의 연결"을 지원할 수 있다. 중계기(410)는 필요한 경우에 기지국(예를 들어, gNB)의 기능(예를 들어, 신호 처리 기능)을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the satellite may include a repeater 410 , a user link antenna 420 , and a feeder link antenna 430 . In addition, the satellite may further include a wide beam antenna. The user link antenna 420 may be referred to as a user link payload antenna. The user link antenna 420 may be connected to a terminal, and the feeder link antenna 430 may be connected to a gateway. The repeater 410 may support "connection between user link and user link" and/or "connection between user link and feeder link". The repeater 410 may perform a function (eg, a signal processing function) of a base station (eg, gNB) if necessary.

LEO 위성은 궤도를 따라 움직일 수 있다. 따라서 서비스 영역 내에서 단말이 위치한 통신 트래픽 공간과 위성 빔을 일치시키기 위해, 재구성 가능한 위성 안테나가 필요할 수 있다. 재구성 빔의 호핑 기능은 단말(예를 들어, 모바일 장치)에 대한 완벽한 핸드오버를 지원할 수 있다. 안테나 이득을 조절함으로써, 높은 전력은 높은 통신 용량이 요구되는 핫스팟(예를 들어, 공항)에 제공될 수 있다. 평면형 안테나는 위성에 용이하게 장착될 수 있고, 안테나의 물리적 개수는 다중빔에 적합한 빔형성(beamforming) 네트워크를 사용함으로써 줄어들 수 있다. 통신 서비스를 구현하기 위해, 단말과 연결되는 사용자 링크 안테나, 게이트웨이와 통신하는 피더 링크 안테나, 위성들 간의 통신을 위한 ISL 안테나, 및/또는 기준 신호(예를 들어, 참조 신호)의 송수신을 위한 RS(reference signal) 안테나가 사용될 수 있다.LEO satellites can move in orbit. Therefore, a reconfigurable satellite antenna may be required to match the satellite beam with the communication traffic space in which the terminal is located within the service area. The hopping function of the reconfiguration beam may support a complete handover to a terminal (eg, a mobile device). By adjusting the antenna gain, high power can be provided to hotspots (eg, airports) where high communication capacity is required. A planar antenna can be easily mounted on a satellite, and the physical number of antennas can be reduced by using a beamforming network suitable for multiple beams. To implement a communication service, a user link antenna connected to a terminal, a feeder link antenna communicating with a gateway, an ISL antenna for communication between satellites, and/or RS for transmitting and receiving a reference signal (eg, a reference signal) A (reference signal) antenna may be used.

사용자 링크 탑재체 안테나(420)는 위상 배열 안테나일 수 있고, 다중빔 수신 안테나와 다중빔 송신 안테나로 분류될 수 있다. 사용자 링크 안테나(420)에 속하는 다중빔 수신 안테나 및 다중빔 송신 안테나 각각은 8개 빔들을 지원할 수 있다. 피더 링크 안테나(430)는 위상 배열 안테나일 수 있고, 다중빔 수신 안테나와 다중빔 송신 안테나로 분류될 수 있다. 피더 링크 안테나(430)에 속하는 다중빔 수신 안테나 및 다중빔 송신 안테나 각각은 2개 빔들을 지원할 수 있다. ISL 안테나는 RF 링크 또는 광통신 링크를 구성할 수 있다.The user link payload antenna 420 may be a phased array antenna, and may be classified into a multi-beam receiving antenna and a multi-beam transmitting antenna. Each of the multi-beam receive antenna and the multi-beam transmit antenna belonging to the user link antenna 420 may support 8 beams. The feeder link antenna 430 may be a phased array antenna, and may be classified into a multi-beam receiving antenna and a multi-beam transmitting antenna. Each of the multi-beam receive antenna and the multi-beam transmit antenna belonging to the feeder link antenna 430 may support two beams. The ISL antenna may constitute an RF link or an optical communication link.

도 5는 비-지상 네트워크에서 위성에 탑재된 안테나의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of an antenna mounted on a satellite in a non-terrestrial network.

도 5를 참조하면, 사용자 링크 안테나는 N개의 빔들을 지원할 수 있다. 여기서, N은 자연수일 수 있다. 사용자 링크 안테나는 3169개의 복사 소자들, 스플리터(splitter), 빔형성 모듈 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the user link antenna may support N beams. Here, N may be a natural number. The user link antenna may include 3169 radiation elements, a splitter, a beamforming module, and the like.

도 6은 비-지상 네트워크에서 위성에 탑재된 디지털 신호 처리기의 제1 실시예를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating a first embodiment of a digital signal processor mounted on a satellite in a non-terrestrial network.

도 6을 참조하면, 디지털 신호 처리기는 ADC(analog to digital converter)(610), 분석 필터 뱅크(analysis filter bank)(620), 디지털 처리부(630), 스위칭부(640), 합성 필터 뱅크(synthesis filter bank)(650), 및/또는 DAC(digital to analog converter)(660)를 포함할 수 있다. ADC(610)는 고속 ADC일 수 있다. 필터 뱅크는 채널의 신호를 서브채널들로 분리하기 위해 사용될 수 있다. 디지털 처리부(630)는 MIMO(multiple input multiple output)를 지원할 수 있다. 스위칭부(640)는 서브채널들 간의 스위칭을 지원할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 신호 재생 처리 동작을 지원할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 도 4에 도시된 중계기(410)에 포함될 수 있다.Referring to FIG. 6 , the digital signal processor includes an analog to digital converter (ADC) 610 , an analysis filter bank 620 , a digital processing unit 630 , a switching unit 640 , and a synthesis filter bank (synthesis). filter bank) 650 , and/or a digital to analog converter (DAC) 660 . ADC 610 may be a high-speed ADC. A filter bank can be used to separate the signal of a channel into subchannels. The digital processing unit 630 may support multiple input multiple output (MIMO). The switching unit 640 may support switching between subchannels. The digital signal processor may support a signal reproduction processing operation. The digital signal processor may be included in the repeater 410 illustrated in FIG. 4 .

디지털 신호 처리기는 모든 무선 인테페이스들 및/또는 핵심 네트워크 기능들을 지원할 수 있다. 디지털 신호 처리기는 무선 인터페이스의 진화와 무관하도록 신호의 파형을 디지털화할 수 있고, 복조 동작과 디코딩 동작을 수행하지 않는 디지털 채널화기는 디지털 신호 처리기에 적용될 수 있다. 또한, 디지털 신호 처리기는 디지털 빔포밍 동작, 단일 채널 복제 기반의 방송 또는 다중 캐스팅을 지원할 수 있다. 디지털 신호 처리기의 일부는 사용자 링크와 피더 링크를 분리할 수 있다. 따라서 지연에 유리한 재생 처리 방법은 디지털 신호 처리기에 적용될 수 있다. The digital signal processor may support all wireless interfaces and/or core network functions. A digital signal processor may digitize a waveform of a signal so as to be independent of evolution of a wireless interface, and a digital channelizer that does not perform demodulation and decoding operations may be applied to a digital signal processor. In addition, the digital signal processor may support a digital beamforming operation, single-channel duplication-based broadcasting, or multiple casting. Some of the digital signal processors can separate the user link and the feeder link. Therefore, a reproduction processing method advantageous for delay can be applied to a digital signal processor.

단말이 위성에 접속하는 방법의 설정은 NR(new radio) 접속 방식(즉, 5G 접속 방식)을 고려하여 결정될 수 있다. 이 경우, 단말은 복수의 위성들에 접속할 수 있다. GNSS(global navigation satellite system) 기능을 지원하지 않는 단말도 위성(들)에 접속할 수 있다. 위성은 기준 신호의 전송 및 단말의 호출 신호의 수신을 위한 소형 안테나를 포함할 수 있다. 소형 안테나는 넓은 빔 폭을 가질 수 있고, 사용자 링크 안테나와 독립적으로 위성에 탑재될 수 있다. 위성이 전송하는 기준 신호는 위성의 ID(identifier), 위치 정보, 시각 정보, 및/또는 이동 궤적 정보를 포함할 수 있다. 단말은 위성으로부터 수신된 기준 신호에 기초하여 위성의 위치를 확인할 수 있다.The setting of a method for the terminal to access the satellite may be determined in consideration of a new radio (NR) access method (ie, a 5G access method). In this case, the terminal may access a plurality of satellites. A terminal that does not support a global navigation satellite system (GNSS) function may also access the satellite(s). The satellite may include a small antenna for transmission of a reference signal and reception of a call signal of the terminal. The small antenna can have a wide beam width and can be mounted on the satellite independently of the user link antenna. The reference signal transmitted by the satellite may include an identifier (ID) of the satellite, location information, time information, and/or movement trajectory information. The terminal may determine the position of the satellite based on the reference signal received from the satellite.

단말과 위성 간의 접속 절차는 다음과 같이 수행될 수 있다. 단말은 NR 접속 방식을 사용하여 위성에 접속할 수 있다. 위성들 각각은 M개의 셀들을 가질 수 있고, 위성들 각각에서 동시 전송 가능한 빔들의 개수는 N일 수 있다. 여기서, M 및 N 각각은 양의 정수일 수 있다. M과 N이 동일한 경우, 1개의 셀에서 1개의 빔 전송이 가능할 수 있다. 위성에 탑재된 안테나(이하, "위성 안테나"라 함)에서 생성 가능한 하향링크 셀당 빔의 개수는 안테나 배열 소자의 개수 등에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 위성 안테나에서 생성 가능한 하향링크 셀당 빔의 개수는 200일 수 있다. 단말에 탑재된 안테나(이하, "단말 안테나"라 함)에서 생성 가능한 상향링크 셀당 빔의 개수는 안테나 배열 소자의 개수 등에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 단말 안테나에서 생성 가능한 상향링크 셀당 빔의 개수는 100일 수 있다.The access procedure between the terminal and the satellite may be performed as follows. The terminal may access the satellite using the NR access method. Each of the satellites may have M cells, and the number of simultaneously transmittable beams in each of the satellites may be N. Here, each of M and N may be a positive integer. When M and N are the same, one beam transmission may be possible in one cell. The number of beams per downlink cell that can be generated by an antenna mounted on a satellite (hereinafter, referred to as a “satellite antenna”) may be determined based on the number of antenna array elements. For example, the number of beams per downlink cell that can be generated by the satellite antenna may be 200. The number of beams per uplink cell that can be generated by an antenna mounted in the terminal (hereinafter, referred to as "terminal antenna") may be determined based on the number of antenna array elements, and the like. For example, the number of beams per uplink cell that can be generated by the terminal antenna may be 100.

왕복 지연 시간은 단말과 위성 간의 최대 왕복 지연 시간일 수 있다. 저궤도 고도(예를 들어, 600km)에서 왕복 지연 시간은 25.77ms(millisecond)일 수 있다. "SCS(subcarrier spacing)가 120kHz이고, 1개의 슬롯에서 2개의 SSB(synchronization signal block)들이 할당되고, SSB의 전송 주기가 20ms인 경우", 빔 스위핑(beam sweeping) 절차는 5ms 내에서 완료될 수 있다.The round-trip delay time may be the maximum round-trip delay time between the terminal and the satellite. At low orbital altitudes (eg, 600 km), the round trip delay may be 25.77 milliseconds (milliseconds). "When the subcarrier spacing (SCS) is 120 kHz, two synchronization signal blocks (SSBs) are allocated in one slot, and the transmission period of the SSB is 20 ms", the beam sweeping procedure can be completed within 5 ms have.

도 7은 비-지상 네트워크에서 단말의 빔 스캔 영역에서 위성 배치의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.7 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of satellite deployment in a beam scan area of a terminal in a non-terrestrial network.

도 7을 참조하면, 단말은 빔 스캔 영역 내에서 빔 스위핑 동작을 수행할 수 있다. 빔 스위핑 동작은 빔 스캔 동작을 의미할 수 있다. 즉, 단말은 빔 스캔 영역 내에 위치한 위성(들)로부터 신호(예를 들어, SSB, 기준 신호)를 수신할 수 있다. 빔 스캔 영역 내에 복수의 위성들이 위치할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the terminal may perform a beam sweeping operation within a beam scan area. The beam sweeping operation may refer to a beam scanning operation. That is, the terminal may receive a signal (eg, SSB, reference signal) from the satellite(s) located within the beam scan area. A plurality of satellites may be located within the beam scan area.

도 8은 비-지상 네트워크에서 단말과 위성 간의 초기 접속 절차의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a first embodiment of an initial access procedure between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network.

도 8을 참조하면, 단말은 4단계 랜덤 액세스 절차 또는 2단계 랜덤 액세스 절차를 수행함으로써 위성에 접속할 수 있다. 위성은 SSB를 전송할 수 있다(S810). 하나의 SSB는 하나의 빔에 매핑될 수 있고, SSB는 TDM(time division multiplexing) 방식에 기초하여 전송될 수 있다. SSB는 빔 스위핑 방식에 기초하여 전송될 수 있다. 이 경우, SSB는 200개의 빔들을 사용하여 전송될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a UE may access a satellite by performing a 4-step random access procedure or a 2-step random access procedure. The satellite may transmit the SSB (S810). One SSB may be mapped to one beam, and the SSB may be transmitted based on a time division multiplexing (TDM) scheme. The SSB may be transmitted based on a beam sweeping scheme. In this case, the SSB may be transmitted using 200 beams.

단말은 빔 스위핑 방식에 기초하여 SSB의 수신 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단말은 수신 빔들 각각에서 200개의 빔(예를 들어, SSB)을 수신할 수 있다. 수신 빔은 수신 방향을 의미할 수 있다. 단말은 SSB 인덱스를 확인할 수 있고, SSB의 RSRP(reference signal received power)를 측정할 수 있다. 단말은 가장 큰 RSRP를 가지는 SSB에 기초하여 위성과 동기를 맞출 수 있다. 또한, 단말은 위성으로부터 시스템 정보(예를 들어, MIB(master information block))를 수신할 수 있다.The UE may perform the SSB reception operation based on the beam sweeping method. For example, the terminal may receive 200 beams (eg, SSB) in each of the reception beams. The reception beam may mean a reception direction. The UE may check the SSB index and measure the reference signal received power (RSRP) of the SSB. The UE may synchronize with the satellite based on the SSB having the largest RSRP. In addition, the terminal may receive system information (eg, a master information block (MIB)) from the satellite.

위성은 RACH(random access channel) 설정 정보(예를 들어, RACH 자원 할당 정보)를 포함하는 시스템 정보(예를 들어, SIB(system information block))를 전송할 수 있다(S820). 시스템 정보는 PDSCH(physical downlink shared channel)를 통해 전송될 수 있다. 단말은 위성으로부터 시스템 정보를 수신할 수 있고, 시스템 정보에 포함된 RACH 설정 정보를 확인할 수 있다.The satellite may transmit system information (eg, system information block (SIB)) including random access channel (RACH) configuration information (eg, RACH resource allocation information) (S820). System information may be transmitted through a physical downlink shared channel (PDSCH). The terminal may receive system information from the satellite and may check RACH configuration information included in the system information.

단말은 가장 큰 RSRP를 가지는 SSB에 매핑된 RACH 오케이션(occasion)에서 RA(random access) 프리앰블을 위성에 전송할 수 있다(S830). RA 프리앰블은 Msg1을 의미할 수 있다. 위성은 단말로부터 RA 프리앰블을 수신할 수 있고, RA 프리앰블에 대한 응답으로 RAR(random access response)를 단말에 전송할 수 있다(S840). RAR은 Msg2를 의미할 수 있다.The UE may transmit a random access (RA) preamble to the satellite in the RACH occasion mapped to the SSB having the largest RSRP (S830). The RA preamble may mean Msg1. The satellite may receive the RA preamble from the terminal and may transmit a random access response (RAR) to the terminal in response to the RA preamble (S840). RAR may mean Msg2.

단말은 위성으로부터 RAR을 수신할 수 있다. RAR이 수신된 경우, 단말은 Msg3(예를 들어, RRC(radio resource control) 연결 요청 메시지)을 위성에 전송할 수 있다(S850). 위성은 단말로부터 Msg3을 수신할 수 있다. Msg3이 수신된 경우, 위성은 Msg4(예를 들어, RRC 연결 셋업(setup) 메시지)를 단말에 전송할 수 있다(S860). 단말은 위성으로부터 Msg4를 수신할 수 있다. Msg4가 수신된 경우, 단말은 RRC 연결 완료(complete) 메시지를 위성에 전송할 수 있다(S870). 위성은 기지국으로부터 RRC 연결 완료 메시지를 수신할 수 있다. 상술한 동작이 완료된 경우, 단말은 위성에 접속(예를 들어, 연결)될 수 있다.The terminal may receive the RAR from the satellite. When the RAR is received, the UE may transmit Msg3 (eg, a radio resource control (RRC) connection request message) to the satellite (S850). The satellite may receive Msg3 from the terminal. When Msg3 is received, the satellite may transmit Msg4 (eg, an RRC connection setup message) to the terminal (S860). The terminal may receive Msg4 from the satellite. When Msg4 is received, the terminal may transmit an RRC connection complete message to the satellite (S870). The satellite may receive an RRC connection complete message from the base station. When the above-described operation is completed, the terminal may be connected (eg, connected) to the satellite.

도 9는 비-지상 네트워크에서 초기 접속 절차를 위해 필요한 시간을 도시한 개념도이다.9 is a conceptual diagram illustrating a time required for an initial access procedure in a non-terrestrial network.

도 9를 참조하면, 초기 접속 절차를 위해 필요한 시간은 다음과 같을 수 있다.Referring to FIG. 9 , the time required for the initial access procedure may be as follows.

(1) RTT/2(12.89ms) + 200개의 빔들에 대한 빔 스위핑 동작(13ms) = 25.89ms(1) RTT/2 (12.89 ms) + beam sweeping operation for 200 beams (13 ms) = 25.89 ms

(2) RTT/2(12.89ms) + 20Х100개의 빔들(2000ms) = 2012.89ms(2) RTT/2 (12.89 ms) + 20Х100 beams (2000 ms) = 2012.89 ms

(2)에서 단말은 수신 빔들(예를 들어, 4개의 수신 빔들)을 동시에 적용할 수 있다. 이 경우, (2)의 시간은 "RTT/2(12.89ms) + 20Х100/4개의 빔들(500ms) = 512.89ms"일 수 있다.In (2), the UE may simultaneously apply receive beams (eg, four receive beams). In this case, the time of (2) may be "RTT/2 (12.89 ms) + 20Х100/4 beams (500 ms) = 512.89 ms".

다른 방법으로, 단말과 위성 간의 접속 절차는 다음과 같이 수행될 수 있다. 단말을 배열 안테나를 사용할 수 있고, 방향 탐지를 위해 서브-배열이 구성될 수 있다. 위성은 커버리지(예를 들어, 섹터)에서 1개의 빔을 사용하여 SSB를 전송할 수 있다. 이 경우, 단말은 SSB 또는 기준 신호에 대해 방향 탐지 알고리즘을 수행함으로써 위성의 빔 방향을 추정할 수 있다. 단말은 추정된 빔 방향을 지구 표면 좌표(Earth surface coordinate) 기반의 방향으로 변환할 수 있고, 변환된 방향의 정보를 PRACH(physical random access channel)를 통해 위성에 알려줄 수 있고, PRACH에 따른 접속 절차를 수행할 수 있다. 위성에 접속된 단말은 미리 설정된 시간 간격에 따라 4개의 수신 빔들을 형성할 수 있고, 수신 빔들 간의 수신 전력 차이가 최소화되도록 위성의 빔 방향을 추적(tracking)할 수 있다. 상술한 동작에 의하면, 초기 접속 절차를 위해 필요한 시간은 "RTT(round trip time)의 절반인 12.89ms + 방향 탐지 알고리즘을 수행 시간 + a"일 수 있다.Alternatively, the access procedure between the terminal and the satellite may be performed as follows. The terminal may use an array antenna, and a sub-array may be configured for direction detection. A satellite may transmit SSB using one beam in coverage (eg, sector). In this case, the terminal may estimate the beam direction of the satellite by performing a direction finding algorithm on the SSB or the reference signal. The terminal may convert the estimated beam direction into a direction based on Earth surface coordinates, and inform the satellite of the converted direction information through a physical random access channel (PRACH), and an access procedure according to the PRACH can be performed. The terminal connected to the satellite may form four reception beams according to a preset time interval, and may track the beam direction of the satellite to minimize a reception power difference between the reception beams. According to the above-described operation, the time required for the initial access procedure may be "12.89 ms, which is half of the round trip time (RTT) + time to perform the direction finding algorithm + a".

단말은 아주 쉬운 방법으로 인터넷에 접속할 수 있고, 항상 위성을 지향할 수 있다. 이 동작을 지원하기 위해, 단말은 위성 배열 안테나를 사용하여 이동하는 위성을 추적할 수 있다. 이동하는 단말이 위성을 쉽게 추적하기 위해, 단말의 방향을 예측할 수 있도록 센서(들)은 단말에 탑재될 수 있다.The terminal can access the Internet in a very easy way and can always point to the satellite. To support this operation, the terminal may track a moving satellite using a satellite array antenna. In order for the mobile terminal to easily track the satellite, the sensor(s) may be mounted on the terminal to predict the direction of the terminal.

도 10은 비-지상 네트워크에서 단말의 빔 형상의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.10 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a beam shape of a terminal in a non-terrestrial network.

도 10을 참조하면, 단말에 탑재된 다양한 방향 탐지용 센서(들)을 통해 위성 추적 동작이 수행될 수 있다. 단말에 탑재된 자북 센서 및/또는 기울기 센서를 통해 단말의 방향은 예측될 수 있다. 소형화가 가능한 MEMS(micro electro mechanical systems) 센서(예를 들어, 자이로스코프, 가속도계, 자력계)가 사용될 수 있고, 정확도를 높이기 위한 알고리즘이 적용될 수 있다.Referring to FIG. 10 , a satellite tracking operation may be performed through various direction detection sensor(s) mounted in the terminal. The direction of the terminal may be predicted through a magnetic north sensor and/or a tilt sensor mounted in the terminal. A micro electro mechanical systems (MEMS) sensor capable of miniaturization (eg, a gyroscope, an accelerometer, a magnetometer) may be used, and an algorithm for increasing accuracy may be applied.

도 11은 비-지상 네트워크에서 단말의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.11 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a terminal in a non-terrestrial network.

도 11을 참조하면, 단말은 끊임없이 움직이고 변화하는 위성(예를 들어, 군집 위성)을 추적하도록 안정성을 유지할 수 있다. 단말은 높은 신뢰성을 가질 수 있다. 단말의 비용을 낮추기 위해, 수백만 대의 단말들은 대량 생산될 수 있다. 단말은 위성 안테나, 어플리케이션(application)을 구동하는 폰, 및 배터리를 포함할 수 있다. 단말은 폴더블(foldable) 형태를 가질 수 있고, 휴대 가능한 단말일 수 있다.Referring to FIG. 11 , the terminal may maintain stability to track constantly moving and changing satellites (eg, cluster satellites). The terminal may have high reliability. In order to lower the cost of the terminals, millions of terminals can be mass-produced. The terminal may include a satellite antenna, a phone for driving an application, and a battery. The terminal may have a foldable shape and may be a portable terminal.

한편, 단말은 위성과 직접 연결될 수 있다. 단말은 GNSS 기능을 지원하지 않을 수 있다. 또한, 단말은 빠르게 이동하는 이동체에 탑재되지 않을 수 있다. 단말은 위성으로부터 전송되는 기준 신호의 수신 및/또는 호출 신호의 전송을 위해 넓은 폭을 가지는 빔을 생성할 수 있다. 위성의 기준 신호는 단말이 해당 위성의 위치를 추정하기 위해 필요한 정보(예를 들어, 위성력)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기준 신호는 위성의 ID, 위치 정보, 시각 정보, 및/또는 이동 궤적 정보를 포함할 수 있다. Meanwhile, the terminal may be directly connected to the satellite. The UE may not support the GNSS function. Also, the terminal may not be mounted on a fast moving object. The terminal may generate a beam having a wide width for reception of a reference signal transmitted from a satellite and/or transmission of a paging signal. The reference signal of the satellite may include information (eg, satellite power) necessary for the terminal to estimate the position of the corresponding satellite. For example, the reference signal may include an ID of a satellite, location information, time information, and/or movement trajectory information.

도 12는 비-지상 네트워크에서 단말과 위성 간의 통신 방법의 제1 실시예를 도시한 순서도이다.12 is a flowchart illustrating a first embodiment of a communication method between a terminal and a satellite in a non-terrestrial network.

도 12를 참조하면, 위성(예를 들어, 기지국)은 기준 신호(예를 들어, 하향링크 신호)를 전송할 수 있다(S1210). 기준 신호는 단말 커버리지로 전송될 수 있다. 예를 들어, 위성은 하나 이상의 빔들을 사용하여 전체 단말 커버리지에 기준 신호를 전송할 수 있다. 기준 신호는 위성의 개수 및/또는 빔의 개수에 따라 TDM 방식 또는 FDM(frequency division multiplexing) 방식으로 전송될 수 있다. 단말의 안테나는 고이득을 가지기 때문에, 단말의 안테나의 빔폭은 좁을 수 있다. 따라서 단말은 좁은 폭을 가지는 빔을 사용하여 기준 신호를 전송하는 위성을 찾을 수 있다. 단말은 -40도 내지 +40도의 영역에서 3~6개의 위성들을 확인할 수 있다. "단말의 안테나 직경이 20cm이고, 단말의 안테나 빔폭이 약 8도인 경우", 단말은 10Х10번의 빔 스캔 동작을 수행함으로써 3~6개의 위성들로부터 기준 신호들을 수신할 수 있다. 빔 스캔 동작은 단말의 빔들 각각을 사용하여 수행될 수 있다. 1번의 빔 스캔 동작의 수행 시간이 10ms인 경우, 단말은 1초 동안에 약 4개의 위성 신호들(예를 들어, 기준 신호)을 수신할 수 있다. 단말은 수신된 기준 신호들 중에서 미리 설정된 기준을 만족하는 하나의 기준 신호(예를 들어, 가장 큰 수신 세기를 가지는 기준 신호)를 선택할 수 있고, 선택된 기준 신호를 전송한 위성을 확인할 수 있다. 미리 설정된 기준은 수신 신호 세기, 수신 신호 품질 등일 수 있다. 단말은 선택된 기준 신호를 기반으로 위성력(예를 들어, 단말의 좌표 관점에서 위성의 방향, 앙각, 및/또는 방위각)을 확인할 수 있다. 즉, 단말은 수신된 기준 신호에 기초하여 위성을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12 , a satellite (eg, a base station) may transmit a reference signal (eg, a downlink signal) (S1210). The reference signal may be transmitted through terminal coverage. For example, a satellite may transmit a reference signal for full terminal coverage using one or more beams. The reference signal may be transmitted using a TDM method or a frequency division multiplexing (FDM) method according to the number of satellites and/or the number of beams. Since the antenna of the terminal has a high gain, the beam width of the antenna of the terminal may be narrow. Accordingly, the terminal can find a satellite transmitting a reference signal using a beam having a narrow width. The UE may identify 3 to 6 satellites in a region of -40 degrees to +40 degrees. "When the terminal's antenna diameter is 20 cm and the terminal's antenna beam width is about 8 degrees", the terminal may receive reference signals from 3 to 6 satellites by performing 10Х10 beam scan operations. The beam scan operation may be performed using each of the beams of the terminal. When the execution time of one beam scan operation is 10 ms, the terminal may receive about 4 satellite signals (eg, a reference signal) in 1 second. The terminal may select one reference signal (eg, a reference signal having the greatest reception strength) that satisfies a preset criterion from among the received reference signals, and may identify a satellite that has transmitted the selected reference signal. The preset criterion may be a received signal strength, a received signal quality, and the like. The terminal may determine the satellite power (eg, the direction, elevation, and/or azimuth of the satellite from the viewpoint of the coordinates of the terminal) based on the selected reference signal. That is, the terminal may identify the satellite based on the received reference signal.

한편, 단말은 위성으로부터 신호(예를 들어, 기준 신호)를 수신하기 위해 위성 추적(tracking) 동작을 수행할 수 있다. 위성 추적 동작은 다음과 같이 수행될 수 있다.Meanwhile, the terminal may perform a satellite tracking operation to receive a signal (eg, a reference signal) from a satellite. The satellite tracking operation may be performed as follows.

도 13은 비-지상 네트워크에서 위성 추적 방법의 제1 실시예를 도시한 개념도이다.13 is a conceptual diagram illustrating a first embodiment of a satellite tracking method in a non-terrestrial network.

도 13을 참조하면, 위성은 사용자 커버리지에서 통신 서비스를 제공할 수 있고, 위성의 이동에 따라 사용자 커버리지는 변경될 수 있다. 단말은 개별 빔을 사용하여 위성 추적 동작(예를 들어, 빔 스캔 동작)을 수행함으로써 위성을 확인할 수 있고, 확인된 위성으로부터 신호(예를 들어, 기준 신호, 제어 정보, 데이터)를 수신할 수 있다.Referring to FIG. 13 , the satellite may provide a communication service in user coverage, and the user coverage may be changed according to the movement of the satellite. The terminal may identify a satellite by performing a satellite tracking operation (eg, a beam scan operation) using an individual beam, and may receive a signal (eg, a reference signal, control information, data) from the identified satellite. have.

다시 도 12를 참조하면, 단말은 기준 신호에 기초하여 확인된 위성에 호출 신호를 전송할 수 있다(S1220). 단말은 기준 신호에 기초하여 위성(예를 들어, 지향된 위성)의 궤적, 속도 및/또는 방향을 계산할 수 있다. 3~6개의 기준 신호들이 수신된 경우, 단말은 해당 기준 신호들을 사용하여 자신의 방향을 결정할 수 있다. 위성은 단말로부터 호출 신호를 수신할 수 있다. 위성은 넓은 폭을 가지는 빔(이하, "넓은 빔"이라 함) 또는 좁은 폭을 가지는 빔(이하, "좁은 빔"이라 함)을 사용하여 단말의 호출 신호를 수신할 수 있다. 좁은 빔은 고이득을 가질 수 있다. 위성에서 좁은 빔이 사용되는 경우, 단말은 좁은 빔의 지향 방향을 위성에 알려줄 수 있다. 예를 들어, 단말은 기준 신호에 기초하여 해당 단말과 위성 간의 지향 방향을 결정할 수 있고, 지향 방향의 정보를 포함하는 호출 신호를 전송할 수 있다. 이 동작은 단말이 자신과 각 위성 간의 상대 각도를 알고 있는 경우에 지원될 수 있다.Referring back to FIG. 12 , the terminal may transmit a paging signal to a satellite identified on the basis of the reference signal ( S1220 ). The terminal may calculate the trajectory, velocity, and/or direction of the satellite (eg, the directed satellite) based on the reference signal. When 3 to 6 reference signals are received, the terminal may determine its own direction using the corresponding reference signals. The satellite may receive a call signal from the terminal. The satellite may receive a call signal of the terminal using a beam having a wide width (hereinafter, referred to as a “broad beam”) or a beam having a narrow width (hereinafter referred to as a “narrow beam”). A narrow beam can have a high gain. When the narrow beam is used by the satellite, the terminal may inform the satellite of the directing direction of the narrow beam. For example, the terminal may determine the orientation direction between the terminal and the satellite based on the reference signal, and may transmit a call signal including information on the orientation direction. This operation may be supported when the terminal knows the relative angle between itself and each satellite.

단말의 호출 신호를 수신하기 위해, 광역빔을 위한 안테나는 위성에 탑재될 수 있다. 위성은 단말로의 지향 각도를 알고 있는 경우에 고이득 안테나를 사용하여 단말의 호출 신호를 수신할 수 있다. 단말의 호출 신호가 수신된 경우, 위성은 호출 신호에 대한 승인 신호를 해당 단말에 전송할 수 있다. 또는, 승인 신호의 전송 동작은 생략될 수 있다. 호출 신호에 대한 처리 동작은 위성 및 해당 위성과 연결된 게이트웨이에서 수행될 수 있다.In order to receive the call signal of the terminal, the antenna for the wide beam may be mounted on the satellite. The satellite may receive the call signal of the terminal by using a high-gain antenna when the orientation angle to the terminal is known. When the call signal of the terminal is received, the satellite may transmit an acknowledgment signal for the call signal to the corresponding terminal. Alternatively, the operation of transmitting the acknowledgment signal may be omitted. The processing operation for the call signal may be performed by a satellite and a gateway connected to the satellite.

위성은 단말의 방향을 알고 있기 때문에 고이득 안테나를 사용하여 데이터를 단말에 전송할 수 있다(S1230). 데이터의 전송 절차에서, 위성은 자신의 이동 궤도를 알고 있으므로 안테나 방향(예를 들어, 빔 방향)의 변경 동작 또는 빔 선택 동작을 수행할 수 있다. 단말은 위성으로부터 데이터를 수신할 수 있고, 데이터에 대한 응답 신호(예를 들어, ACK(acknowledgment))를 위성에 전송할 수 있다(S1240). 단말은 안테나를 위성으로 지향함으로써 해당 위성으로부터 데이터를 지속적으로 수신할 수 있다.Since the satellite knows the direction of the terminal, it can transmit data to the terminal using a high-gain antenna (S1230). In the data transmission procedure, since the satellite knows its movement trajectory, it may perform an operation of changing an antenna direction (eg, a beam direction) or a beam selection operation. The terminal may receive data from the satellite and may transmit a response signal (eg, acknowledgment (ACK)) to the data to the satellite (S1240). The terminal may continuously receive data from the corresponding satellite by directing the antenna to the satellite.

단말과 위성 간의 통신이 미리 설정된 시간(예를 들어, 2~5분) 이상 수행되는 경우, 단말이 위성의 사용자 커버리지를 벗어나기 때문에 위성들 간의 핸드오버 동작이 필요하다. 이 경우, 단말은 이미 알고 있는 다른 위성의 정보를 사용하여 단계 S1220부터 다시 수행할 수 있다. 즉, 단말은 별도의 빔 스캔 동작의 수행 없이 다른 위성에 호출 신호를 전송할 수 있다. 다른 위성을 위한 호출 신호는 이미 수행된 빔 스캔 동작의 결과에 기초하여 전송될 수 있다.When the communication between the terminal and the satellite is performed for more than a preset time (eg, 2 to 5 minutes), the handover operation between the satellites is required because the terminal is out of the user coverage of the satellite. In this case, the terminal may perform again from step S1220 using information of another satellite already known. That is, the terminal may transmit a call signal to another satellite without performing a separate beam scan operation. A call signal for another satellite may be transmitted based on a result of an already performed beam scan operation.

본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the computer-readable medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(rom), 램(ram), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media include hardware devices specially configured to store and carry out program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although it has been described with reference to the above embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. will be able

Claims (1)

비-지상 네트워크에서 단말의 동작 방법으로서,
위성들의 기준 신호들을 수신하기 위해 빔 스캔 동작을 수행하는 단계;
상기 빔 스캔 동작에 의해 수신된 기준 신호들 중에서 미리 설정된 기준을 만족하는 하나의 기준 신호를 선택하는 단계;
상기 위성들 중에서 상기 하나의 기준 신호를 전송한 제1 위성을 확인하는 단계;
상기 제1 위성에 호출 신호를 전송하는 단계; 및
상기 제1 위성으로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함하는, 단말의 동작 방법.
A method of operating a terminal in a non-terrestrial network, comprising:
performing a beam scan operation to receive reference signals of satellites;
selecting one reference signal that satisfies a preset criterion from among the reference signals received by the beam scan operation;
identifying a first satellite that has transmitted the one reference signal from among the satellites;
transmitting a paging signal to the first satellite; and
A method of operating a terminal comprising the step of receiving data from the first satellite.
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WO2023113345A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 주식회사 블랙핀 Method and device for performing random access and connected-mode discontinuous reception in non-terrestrial network
WO2023113344A1 (en) * 2021-12-14 2023-06-22 주식회사 블랙핀 Method and device for performing connected discontinuous reception in non-terrestrial network

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