KR100299208B1 - 위성통신시스템에서의신호처리방법 - Google Patents

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Abstract

위성 통신 시스템에서 사용자 데이터를 포함한 CDMA 업링크 신호는 패킷화된 방식으로 송신되고, 그 패킷들은 다운링크 전송 이전에 패킷 스위치에 의해 위성 내에서 스위칭된다. 이 패킷 스위치는 패킷 헤더에 포함된 어드레스 정보를 토대로 한 여러 발신 다운링크 빔들중 적절한 하나의 빔에 상기 패킷의 루트를 정한다. TDM(Time Division Multiplexing)은 다운링크 송신에 이용된다. 본 발명은 효과적인 다수 사용자 위성 방식의 통신 시스템을 구성한다.

Description

위성 통신 시스템에서의 신호 처리 방법
본 발명은 위성 통신 시스템에 관한 것으로, 특히, 패킷화된 CDMA(즉, Code Division Multiple Access) 업링크, 내장 패킷 스위칭, 및 TDM(즉, Time Division Multiplexing) 다운링크 송신을 조합하여 사용하는 위성 통신 시스템에 관한 것이다.
위성 접속을 이용하는 통신 접속 체계는 통상적으로 FDMA(즉, Frequency Division Multiple Access) 및 TDMA(즉, Time Division Multiple Acess) 처리 기술로 이루어진다. 통신 위성이 소정의 내재된 스위칭 또는 멀티플렉싱 기능을 실행 하지 않으면서 단지 중계기로서의 역할을 수행하는 것을 의미하는 곡관(bent pipe)기술을 사용하여 위성에 의해 목적지로 업링크 신호를 송신하는 일이 종종 있다. 그러므로 모든 스위칭 동작 및 관련 제어는 지상의 송수신 엔드(end) 스테이션에서 이루어져야 한다. 이는 시스템의 지능이 지상 엔드 스테이션에 집중되므로 시스템의 유연성을 제한한다. CDMA 또한 위성 응용 분야에 응용되지만 종래의 불충분한 위성내 처리는 업링크 및 다운링크를 위한 상이한 종류의 무선 접속을 이용하는 혼합 시스템들에 대한 발명의 장애 요인이었다.
이를테면 음성/멀티미디어 등과 같은 시스템에서 통신량은 사실상 폭주하기 쉽고, 이는 TDMA 및 FDMA 송신 모드에 알맞지 않은 환경이다. 타임슬롯 및/또는 주파수 채널의 할당은 대다수 응용 분야에서는 허용되지 않는 셋업(setup) 시간을 필요로 하기 때문에 TDMA 및 FDMA 송신 모드를 이용하는 것은 불만족스럽게 된다. 또한, 과도한 요구를 충족하도록 슬롯/주파수의 할당을 변경시키는 것은 복잡한 시스템 제어를 유발하는 복잡한 처리이다.
본 발명에 의하면, 위성 통신 시스템은 청구범위에서 기술되어 있는 바와 같이, Air Interface에 대한 CDMA 접지, 위성 내장형 패킷화된 송신 및 스위칭(예, Asynchronous Transfer Mode), 및 TDM 다운링크 송신을 특징 있게 조합하여 제공한다.
통신량이 폭주하는 시스템에서, 특히 패킷 스위칭은 신호 수용 시에 비동기적인 특성 때문에 장점이 된다. 신호 도달에서의 변동이 쉽게 처리된다. 패킷화된 CDMA는 무선 채널을 사용하여 상이한 위치로부터의 폭주하는 통신량을 송신하는데 효과적인 방법이다.
CDMA 시스템의 용량은 또다른 사용자에 의해 유발된 간섭에 크게 의존한다. 통신량이 폭주하고 송신될 정보가 있을 때에만 패킷들이 전송되는 경우, 다른 사용자에 대해 일어나는 간섭은 최소화되고, 시스템이 지원할 수 있는 사용자의 수는 늘어난다. 또한, 회로의 초기 셋업 이외에는 가입자를 위해 데이터 폭주 및/또는 데이터 전송 속도 변화를 충족시키는 데에 부가적인 신호 발신이나 셋업 시간이 필요하지 않다는 장점을 갖고 있으므로, 요구 용량에 입각해서 대역폭을 제공한다.
CDMA 시스템에서는, 정보를 송신하고자 하는 각각의 사용자에게 확장 코드(spreading code)가 할당되어야 한다. 실제로, 통상적인 실행에 있어서 확장 코드의 이용성은 무선 접속 용량을 크게 능가하여 특정 수의 채널을 동시에 전송한다. CDMA를 이용하면, 시스템 활용도가 너무 커질 때 용량이 초과한 활성 채널이 악화되는 것을 최소화하는 이점이 있다.
위성 시스템의 설계에 있어 가장 큰 제약 중의 하나는, 위성에서 사용할 수 있는 전력이다. CDMA 등의 멀티캐리어 시스템은 시스템의 전력을 비효율적으로 되게 하는 상호 변조 왜곡을 방지하기 위해 저레벨의 효율로 동작해야 한다. 다운링크 상에서 TDM을 이용함으로써 시스템은 전력이 보다 효율적으로 되게 하면서 CDMA 의 다중 액세스 이득을 유지한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 사용자 데이터를 포함하는 CDMA 업링크 신호의 ATM 패킷은 다운링크 전송 이전에 위성 내에 포함된 ATM 스위칭에 의해 위성 내에서 처리되며 스위치된다. ATM 스위치는 패킷 헤더에 포함된 어드레스 정보를 토대로 발신되는 복수의 다운링크 빔중 적당한 한 빔에 ATM 패킷의 루트를 정해 준다. 다운링크 신호는 TDM 처리에 의해 송신된다. 유의해야 할 점은, 다운링크 또한 Frequency Division Multiplexing(FDM) 또는 Code Division Multiplexing(CDM)중 어느 하나를 이용할 수 있다는 것이다. 본 발명은 데이터의 폭주에 대해 데이터 전송 속도가 변화되기 이전에 네트워크에 의해서 부가적인 셋업 시간이 필요하지 않게 되는 이점이 있다.
제1도는 위성 통신 시스템을 개략적으로 도시하는 도면.
제2도는 위성의 업링크, 복조 및 스위칭 회로, 및 위성의 다운링크 처리 회로에 대한 한 실시예를 개략적으로 도시하는 블럭도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101-1 내지 101-N, 102-1 내지 102-M : 스테이션
103 : 위성 접시 안테나 105 : 위성
201-1 내지 201-N : 수신 증폭기 202-1 내지 202-N : 벌크 다운컨버터
250 : ATM 스위치 301-1 내지 301-M : TDM 변조기
송신 사용자 지상 스테이션과 수신 사용자 지상 스테이션을 결합한 위성 통신 시스템의 예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 위성은 송수신용 다중 스폿 빔을 갖는다. 소정 빔의 소정의 사용자는, 동일한 빔 또는 다른 빔의 소정의 또다른 사용자와 통신할 수 있다.
각각의 송수신 스테이션(101, 102)을 실례로 각각 도시하고 있지만 스테이션 들은 동시에 통신 시스템의 송수신점이 될 수도 있다. 이 스테이션들은 본 특정 실시예에서 통신중에 지상에 고정되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 지리적 또는 공간적으로 고정되어 있거나 또는 이동성을 갖고 있을 수 있다. 또한 스테이션들은 쌍방향 송수신기일 수 있다. 그러나 단순한 기재를 위해 한 방향만이 도시되어 있다.
스테이션(101-1)은 패킷화된 RF CDMA 신호가 위성(105)을 향하게 하는 위성 접시 안테나(103)를 포함한다. 코드 동기화를 포함하고 있는 링크가 일단 위성(105) 및 지상 스테이션(101-1) 간에 확립되면, 스테이션(101-1)의 송신기만이 송신될 정보 패킷이 있을 때 또는 동기화를 유지하기 위해 패킷을 전송할 필요가 있을 때 RF 신호를 전송한다. 스테이션(102-1)은 자체적으로 구비하고 있는 위성 접시 안테나(104)를 통해 위성(105)으로부터 패킷화된 정보를 포함하고 있는 TDM RF 신호를 수신한다. 각각의 빔은 복수의 주파수 대역을 포함한다. 도시된 바와 같이, 위성은 또다른 송신 스테이션(101-N)으로부터 RF CDMA 빔 신호를 수신하고, RF TDM 신호를 복수의 수신 스테이션(102-M)에 송신한다. 업링크는, 간섭을 최소화하도록 칩 동기화로 모든 사용자의 신호가 위성에 도달하는 동기 CDMA 시스템을 나타낸다.
수신용 위성 송수신 장치는 수신 증폭기(201-1 내지 201-N)에서 복수의 CDMA 스폿 빔을 수신한다. 수신된 신호는, 벌크(bulk) 다운컨버터(202-1 내지 202-N)에서 처리된 후에, 벌크 다운컨버터 다음에 있는, CDMA 신호를 샘플링하고, 분리하고, 복조하는 다중 채널 CDMA 복조기(203-1)에 인가된다. 신호들은 I 및 Q 성분으로 처리되고, 불연속 시간 (디지털) 기술로 디스프레드(despread)된다. 각각의 CDMA 채널은 데이터 전송 속도의 변동 시에 M-PSK 데이터 신호의 혼합 신호를 포함한다. 모든 빔들로부터 수신된 신호는 ATM 스위치(250)에 인가된다.
ATM 스위치(250)로부터 TDM 포맷의 외향(즉, 다운링크) 송신의은 프레이밍(framing) 및 포워드 에러 수정(FEC) 회로를 포함하고 있는 TDM 변조기(301-1 내지 301-M)에 인가된다. 신호들은 블럭(302-1 내지 302-M)에서 업변환된다. 이 신호들은 각 채널을 같은 모듈의 출력 대역 필터에 인가하는 전도파 튜브 증폭기(TWTA) 또는 고체 상태 전력 증폭기(SSPA)를 이용하여 모듈(303-1 내지 303-M)에서 증폭되어 고조파를 억제한다. 이 출력들은 다운링크 송신을 위해 노드(304-1)에서 빔들에 결합된다.
본 발명에 따르면 업링크를 위해 효과적이면서 유연성 있는 다중 액세스 이득을 유지하면서, 다운링크 빔은 위성에서 지상 스테이션으로 전력 효율적인 송신을 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 효과적인 다수 사용자 위성 방식 통신을 위한 신호 처리 방법에 있어서, 상이한 지상 스테이션들에서 인입되고 상이한 목적지를 갖는 복수의 패킷화된 신호를 포함하고 있는 업링크 패킷화된 CDMA 빔들을 지상 스테이션에서 위성으로 송신하는 단계와, 코드 동기화를 확립하여, 채널의 최대 데이터 전송 속도까지의 속도로 언제라도 패킷 형태로 정보를 송신하며, 정보 송신이 없는 경우에는 데이터의 최소량만을 송신하여 코드 동기화를 달성하는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 동일 목적지의 빔을 갖는 모든 패킷이 다운링크 빔에 함께 결합되도록, 인입되는 모든 패킷들을 빔에 결합시키고, 위성 내에서 패킷 스위칭 및 ATM 라우팅을 행하는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, CDMA 신호는 업링크에 이용되고 TDM 신호는 다운링크에 이용되는 혼합 CDMA-TDM 무선 접속을 형성하여, CDMA 빔은 업링크를 위해 효과적이면서 유연성 있는 액세스 계획 방법을 제공하고, TDM 다운링크 빔은 위성에서 지상 스테이션으로 전력 효율적인 송신을 제공하는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
  4. 위성 방식 통신을 위한 신호 처리 방법에 있어서, 상이한 목적지를 갖는 복수의 패킷 신호를 포함하고 있는 업링크 빔을 CDMA 패킷 포맷으로 위성에 송신하는 단계와, 동일 목적지의 빔을 갖는 모든 패킷들이 함께 결합되도록, 상기 위성 내의 ATM 라우터(router)에서 상기 패킷 신호의 루트를 정하고, 이들을 빔들에 결합시키는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 업링크 빔을 위한 코드 동기화를 확립하는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 모든 다운링크 패킷들을 이 패킷들과 공통의 목적지를 갖는 빔들에 결합시키는 단계를 포함하고 있는 신호 처리 방법.
KR1019970034236A 1996-07-18 1997-07-22 위성통신시스템에서의신호처리방법 KR100299208B1 (ko)

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