KR101029099B1 - 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 통신 시스템 - Google Patents

위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 위성 통신 시스템에서 지상에 위치한 통신 단말과 대기권 밖에 위치한 위성 사이의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기를 획득하고 유지하는 것이 가능한 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 통신 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 위성통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계; (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하는 단계; 및 (c) 상기 제1 통신 단말이 상기 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 다음 신호 프레임의 전송을 위한 상기 위성과의 시간 동기를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면 위성 통신 시스템의 시간 동기를 획득하여 보정하는 것이 가능한 효과를 가진다.
위성 통신, 시간 동기, 파일럿 신호, 주파수 도약

Description

위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 통신 시스템{Method for uplink/downlink timing synchronization of satellite communication system and system thereof}
본 발명은 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 위성 통신 시스템에서 지상에 위치한 통신 단말과 대기권 밖에 위치한 위성 사이의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기를 획득하고 유지하는 것이 가능한 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템에 관한 것이다.
위성 통신이란 대기권 밖의 상공에 쏘아 올린 위성으로 하여금 통신을 중계하게 하는 통신 방법을 말하며, 이러한 위성 통신은 고속으로 대용량 통신이 가능하고, 넓은 지역을 통신권역으로 할 수 있으며, 지형에 관계없이 고른 통신이 가능함과 동시에 재해가 발생해도 통신의 제약을 받지 않는 등의 장점을 가진다.
위성 통신 시스템은 크게 위성과 통신 단말로 구성되며 대기권 밖에 위치하는 위성은 지상에 위치하며 상호 간에 멀리 떨어져있는 통신 단말들 사이를 연결해 주는 역할을 하고, 통신 단말은 신호를 전송하는 경우에는 위성으로 특정 신호를 전송하며, 신호를 수신하는 경우에는 위성으로부터 전송되는 특정 신호를 수신하는 역할을 한다.
이때, 다수의 통신 단말들이 하나의 위성을 공유하며 위성은 한정된 주파수 대역과 전력 자원을 가지고 있으므로 위성을 공유하는 다수의 통신 단말들은 한정된 위성의 자원을 나누어 사용한다.
이와 같이 위성의 한정된 주파수 대역을 나누어 사용하기 위하여 다수의 통신 단말들은 각각 주파수 대역이 서로 겹치지 않도록 주파수 도약을 수행하여 주파수를 분할하여 사용하거나 또는 주파수 대역을 시분할하여 사용하며, 위성은 이러한 신호를 수신하여 그대로 증폭만 하여 재전송할 수도 있고 도약 주파수를 뒤섞거나 사용자에게 할당된 시간 슬롯을 뒤섞어 재전송할 수도 있다.
또한, 위성 통신 시스템의 경우 대기권 밖의 상공에 위치한 위성과 지상에 위치한 다수의 통신 단말들 사이의 거리가 수만 km 이상이 되기 때문에 전파 경로 지연이 상당히 크며, 각각의 통신 단말이 위치한 지상의 고도가 다양하고 위성의 위치도 시간에 따라 변화하기 때문에, 위성과 다수의 통신 단말간의 신호 전송시에 시간 지연이 발생하게 되며, 이러한 시간 지연은 위성과 신호를 송수신하는 통신 단말에 따라 변화할 수 있다.
특히, 통신 단말들 간에 발생하는 시간 지연이 서로 다르므로 다수의 통신 단말들이 동일한 시간에 신호를 위성으로 전송하는 경우에도 위성에 전송되는 각각의 신호들이 도착하는 시점은 서로 다르며, 이로 인해 도착한 신호들이 서로 중첩되어 간섭을 일으키는 상황이 발생될 수 있다.
따라서, 신호를 송신하는 통신 단말들은 상기 신호가 위성에 도착하는 시점에서 정확한 동기를 이루도록 송신 시간을 조절하는 상향 동기가 필요하고, 신호를 수신하는 통신 단말들은 시간 지연을 지속적으로 추적하여 상기 수신된 신호의 시작점을 찾기 위한 하향 동기가 필요하므로 이러한 상향 동기 및 하향 동기를 획득하기 위하여 복잡한 동기 시나리오를 적용하게 된다.
종래에는 통신 단말이 위성으로 최초 신호를 전송하는 경우 상기 최초 신호를 수신한 위성이 상기 최초 신호를 단순 증폭한 후 재전송하며 상기 통신 단말은 자신이 전송한 최초 신호가 위성으로부터 재전송되어 돌아오는 시간을 측정하는 방식으로 위성과 자신 사이의 시간 지연을 측정하고 상기 시간 지연으로부터 위성 과의 시간 동기를 획득하는 방식을 사용하였다.
그러나 상기 방식을 이용하여 지속적으로 동기를 유지하기 위해서는 일정 시간마다 통신 단말이 전송 신호를 끊고 동기 획득 과정을 반복적으로 수행해야 하기 때문에 전송 데이터 손실도 크고 시스템 설계가 복잡해지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 위성 통신 시스템에서 신호의 전송 또는 수신시에 시간 동기 획득을 위한 시간 손실 없이 지상에 위치한 통신 단말들과 대기권 밖에 위치한 위성 사이의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기를 획득하고 유지하는 것이 가능한 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법 및 이를 이용한 위성 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위성 통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법은 (a) 위성통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계; (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하는 단계; 및 (c) 상기 제1 통신 단말이 상기 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 다음 신호 프레임의 전송을 위한 상기 위성과의 시간 동기를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법은 a) 위성 통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계; (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 제2 통신 단말로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 제2 통신 단말이 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 상기 제1 통신 단말이 전송한 신호 프레임의 복조를 위한 데이터 시작 지점을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 위성 시스템은 위성 통신을 위한 데이터를 포함하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 제1 통신 단말; 상기 제1 통신 단말이 전송하는 신호 프레임을 수신한 후 상기 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하거나 또는 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 통신 단말에 전송하는 위성; 및 상기 위성이 전송하는 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여 상기 제1 통신 단말과 통신이 이루어지는 제2 통신 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임에 삽입되는 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호를 이용하여 자신의 전송 신호를 끊고 위성과의 동기를 획득하는 과정을 수행하지 않고 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받으면서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 전송 효율의 손실을 최소화하면서 위성과의 상하향 시간 동기를 획득할 수 있는 효과를 가진 다.
또한, 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임 중 일부 구간을 제1 파일럿 신호 및 제2 파일럿 신호를 삽입하는 구간으로 할당함으로써 통신 단말과 위성의 시간 동기 획득을 위한 시간 손실을 줄일 수 있고, 별도의 동기 시나리오 없이 지속적으로 동기를 유지시킬 수 있는 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 발명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템(1)은 제1 통신 단말(10), 위성(20), 및 제2 통신 단말(30)을 포함한다. 여기에서 (1)은 제1 통신 단말(10)이 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임, (1')은 위성(20)이 제1 통신 단말(10)로 전송하는 신호 프레임, 및 (2)는 위성(20)이 제2 통신 단말(30)로 전송하는 신호 프레임 이라고 하자
제1 통신 단말(10)은 위성 통신을 위한 신호를 송신하며 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다.
위성(20)은 제1 통신 단말(10)에서 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.
여기에서, 파일럿 신호(Pilot signal)란 신호 프레임에 동기화를 목적으로 삽입되는 신호를 의미하며, 상기 제1 파일럿 신호는 제1 통신 단말(10)이 위성(20)과의 시간 동기를 획득하기 위해 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호, 상기 제2 파일럿 신호는 위성(20)이 제1 통신 단말(10)과의 시간 동기를 획득하기 위해 제1 통신 단말(10)로 재전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호일 수 있다.
제2 통신 단말(30)은 위성(20)이 전송하는 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여 제1 통신 단말(10)과 통신을 수행한다.
상기와 같은 위성 통신 시스템(1)에서 통신 단말과 위성과의 시간 동기를 맞춰야 하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로, 위성 통신 시스템에서 통신 단말은 지상에 위치하며 위성은 대기권 밖에 위치하므로 통신 단말과 위성과의 거리는 대략 수만 km 이상이 된다.
따라서 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성간의 전파 경로 지연은 상당 히 커지며, 위성의 위치가 시간에 따라 변화하기 때문에 통신 단말과 위성의 시간 지연은 시간에 따라 변화할 수 있다.
또한, 하나의 위성을 다수의 통신 단말들이 공유하므로 다수의 통신 단말들이 같은 시간에 위성으로 신호를 전송한다 하더라도 각각의 신호들이 위성에 도착하는 시점은 서로 다르며 이로 인해 도착한 신호들이 서로 중첩되어 간섭을 일으키는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 위성 통신 시스템은 통신 단말이 전송하는 신호가 위성에 도착하는 시점에서 정확한 동기를 이루도록 송신 시간을 조절하여 상향 시간 동기를 획득하거나 위성으로부터 통신 단말이 수신하는 신호에서 발생하는 시간 지연을 지속적으로 추적하여 수신받은 신호의 정확한 시작 시점을 찾아 하향 시간 동기를 획득하는 과정이 요구된다.
또한, 위성 통신 시스템에 있어서 신호 프레임의 송수신은 주파수 도약 방식으로 이루어질 수 있다. 여기에서, 주파수 도약(Frequency Hopping:FH) 방식이란 직접 확산(Direct Sequece:DS)방식과 함께 대표적으로 사용되는 확산 대역(Spread Spectrum) 방식으로서, 디지털 전송신호의 중심주파수가 특정 주파수 대역 내에서 계속 이동되도록 하는 방식을 말한다.
직접 확산 방식과는 달리 항상 광대역 주파수를 사용하는 것이 아니기 때문에 확산 대역의 기본 정의와는 다소 거리가 있어보이지만, 실제로 전송시에 그만큼의 광대역 주파수대역을 확보해야 하기 때문에 확산 대역 방식의 일종으로 분류된다.
또한, 위성 통신 시스템에 있어서 다수의 통신 단말들이 하나의 위성을 공유하게 되므로 다수의 통신 단말들에서 전송되는 신호 프레임은 제1 파일럿 신호가 삽입되는 지점을 공유할 수 있다. 이때, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입되는 지점의 공유는 상기 지점을 다수의 통신 단말들이 시분할, 직교 코드 삽입, 또는 유사 잡음 신호를 이용하는 방식으로 공유할 수 있다.
상기 도 1에서는 제1 통신 단말(10)을 위성 통신을 위한 신호를 전송하는 송신 통신 단말로, 제2 통신 단말(30)을 제1 통신 단말(10)에서 전송된 신호를 수신하는 수신 통신 단말로 도시하였으나, 이는 실시예의 하나일뿐 제2 통신 단말(30)을 송신 통신 단말로 하고 제1 통신 단말(10)을 수신 통신 단말로 하는 구성 또한 가능하다.
본 발명의 위성 통신 시스템(1)에서 제1 통신 단말(10)은 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하며, 위성(20)은 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기 획득 또는 제2 통신 단말(30)과의 하향 시간 동기 획득을 위하여 제1 통신 단말(10)로부터 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.
제1 통신 단말(10)은 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여, 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호 사이의 시간 간격을 측정하여 위성(20)과의 동기 오차를 추출하고 상기 동기 오차를 위성(20)으로 송신하는 다음 신호 프레임의 송신에 보정하여 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있다.
또한, 제2 통신 단말(30)은 위성(20)으로부터 수신한 신호 프레임에 삽입된 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호 사이의 시간 간격을 측정하여 위성(20)과의 동기 오차를 추출하고 상기 동기 오차를 상기 수신한 신호 프레임에 보정하는 방식으로 상기 수신한 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 지속적으로 추적하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.
따라서, 위성 통신 시스템에서 통신 단말과 위성이 주고받는 신호 프레임에 삽입되는 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호를 이용하여 통신 단말과 위성의 시간 동기 오차 및 수신 시간 동기 오차를 도출하여 위성 통신 시스템의 시간 동기를 획득하여 보정하는 것이 가능한 효과를 가진다.
또한, 신호 프레임 구조 내부의 소정의 간격을 제1 파일럿 신호 및 제2 파일럿 신호를 삽입하는 구간으로 할당함으로써 통신 단말과 위성의 시간 동기 획득을 위한 시간 손실을 줄일 수 있고, 별도의 동기 시나리오 없이 지속적으로 동기를 유지시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성에서 제1 통신 단말로 전송되는 신호 프레임의 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성(20)에서 제1 통신 단말(10)로 전송되는 신호 프레임(S)은 제1 보호 구간(S1), 제2 파일럿 신호 구간(S2), 제3 보호 구간(S3), 제1 파일럿 신호 구간(S4), 데이터 삽입 구간(S5), 및 제2 보호 구간(S6)을 포함한다.
제1 보호구간(S1)은 신호 프레임(S)의 시작 지점에 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 통신이 끊어지지 않도록 하는 보호 구간이다.
제2 파일럿 신호 구간(S2)은 제1 보호 구간(S1)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 위성(20)에서 제1 통신 단말(10) 또는 제2 통신 단말(30)로 신호 프레임을 전송시에 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기 획득 또는 제2 통신 단말(30)과의 하향 시간 동기 획득을 위한 제2 파일럿 신호가 삽입되는 구간이다.
제3 보호 구간(S3)은 제2 파일럿 신호 구간(S2)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 파일럿 신호 구간(S4)과 제2 파일럿 신호 구간(S2) 사이에 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 제1 파일럿 신호 구간(S4)과 제2 파일럿 신호 구간(S2)이 겹치지 않도록 하는 보호 구간이다.
제1 파일럿 신호 구간(S4)은 제3 보호 구간(S3)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)에서 위성(20)으로 신호 프레임을 전송시에 위성(20)과의 시간 동기 획득을 위한 제1 파일럿 신호가 삽입되는 구간이다.
데이터 구간(S5)은 제1 파일럿 신호 구간(S4)의 종료 시점으로부터 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)이 제2 통신 단말(30)과 통신하고자 하는 데이터를 전송하는 구간이며, 제2 보호구간(S6)은 데이터 구간(S5)의 종료 시점 으로부터 신호 프레임(S)의 종료 시점까지 소정의 시간 간격만큼 형성되어 제1 통신 단말(10)과 위성(20)과의 상향 시간 동기 또는 제2 통신 단말(30)과 위성(20)과의 하향 시간 동기가 약간 어긋나는 경우에 통신이 끊어지지 않도록 하는 보호 구간이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법에 대한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신 시스템(1)에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.
S10a에서 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다.
S20a에서 위성(20)은 제1 통신 단말(10)이 전송한 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)에 재전송한다. 여기에서, 파일럿 신호(Pilot signal)란 데이터 전송 분야에서 동기화를 목적으로 삽입되는 신호를 의미하며, 상기 제1 파일럿 신호는 제1 통신 단말(10)이 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득하기 위해 위성(20)으로 전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호, 상기 제2 파일럿 신호는 위성(20)이 제1 통신 단말(10)과의 상향 시간 동기를 획득하기 위해 제1 통신 단말(10)로 재전송하는 신호 프레임에 삽입하는 파일럿 신호일 수 있다.
S30a에서 제1 통신 단말(10)은 위성(20)이 재전송한 신호 프레임에 삽입된 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호의 시간 간격을 측정한 후 S40a에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 S50a에서 위성(20)으로 전송하는 다음 신호 프레임을 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 딜레이하여 위성(20)으로 전송하여 종료가 이루어진다.
또한, 상기 S40a에서 상기 측정 결과기 미리 정해진 시간 간격 초과인 경우 S55a에서 위성(20)으로 전송하는 다음 신호 프레임을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 앞서 위성(20)으로 전송하여 종료가 이루어진다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법에 대한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 위성통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신 시스템(1)에서 시계열적으로 수행되는 하기 단계들을 포함한다.
S10b에서 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송한다.
S20b에서 위성(20)은 제1 통신 단말(10)이 전송한 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10)이 통신하고자 하는 제2 통신 단말(30)에 전송한다.
S30b에서 제1 통신 단말(10)은 위성(20)이 전송한 신호 프레임에 삽입된 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호의 시간 간격을 측정한 후 S40b에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 S50b에서 위성(20)으로부터 전송된 신호 프 레임의 데이터 시작 지점을 미리 결정되어 있는 지점보다 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 앞선 시점으로 결정하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득한 후 종료가 이루어진다.
또한, 상기 S40b에서 상기 측정 결과가 미리 정해진 시간 간격 초과인 경우 S55b에서 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 뒤진 시점으로 결정하여 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득한 후 종료가 이루어진다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법에 대한 참고도 이다. 여기에서, Mute는 신호 프레임에서 아무런 신호도 삽입되지 않은 빈 구간 및 Data는 신호 프레임에서 데이터 삽입 구간을 의미한다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템(1)에서 신호 프레임의 송수신은 주파수 도약에 의해 이루어진다고 하자.
도 5a에 도시된 바와 같이 a1에서 제1 통신 단말(10)이 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, a2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한후 a3에서 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송하는 위성 통신 시스템(1)의 상향 시간 동기 및 하향 시간 동기가 오차 없이 맞은 경우에는 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격이 3us가 되며, 상기 3us의 시간 간격을 위성 통신 시스템(1)의 상향 시간 동기 획득 및 하향 시간 동기 획득을 위한 미리 정해진 값 이라고 하자.
도 5b에 도시된 바와 같이 b1에서 제1 통신 단말(10)이 0.5us 일찍 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, b2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한 후 b3에서 상기 제1 파일럿 신호와 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30)로 전송하는 경우, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격은 상기 미리 정해진 값 3us보다 0.5us 짧아진 2.5us가 된다.
따라서, 제1 통신 단말(10)은 위성(20)으로 전송하기 위한 다음 신호 프레임을 0.5us만큼 딜레이하여 위성(20)으로 전송하는 방식으로 동기 오차를 없애고 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있으며, 제2 통신 단말(30)은 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5us 후로 미리 결정되어 있는 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터 삽입 구간의 시작 지점을 0.5us 만큼 앞서 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 4.5us 후로 결정함으로써 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이 c1에서 제1 통신 단말(10)이 0.5us 늦게 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고, c2에서 위성(20)이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입한 후 c3에서 제1 통신 단말(10)로 재전송하거나 또는 제2 통신 단말(30) 로 전송하는 경우, 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격은 상기 미리 정해진 값 3us보다 0.5us 길어진 3.5us가 된다.
따라서, 제1 통신 단말(10)은 위성(20)으로 전송하기 위한 다음 신호 프레임을 0.5us만큼 미리 위성(20)으로 전송하는 방식으로 동기 오차를 없애고 위성(20)과의 상향 시간 동기를 획득할 수 있으며, 제2 통신 단말(30)은 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5us로 미리 결정되어 있는 위성(20)으로부터 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터의 시작 지점을 0.5us 만큼 늦춰 제2 파일럿 신호 구간의 시작 후 5.5us로 결정함으로써 위성(20)과의 하향 시간 동기를 획득할 수 있다.
본 발명의 위성 통신 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법은 위성 통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말(10)이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성(20)으로 전송하고 위성(20)이 전송받은 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 제1 통신 단말(10) 재전송하거나 또는 제1 통신 단말(10)이 통신하고자 하는 제2 통신 단말(30)로 전송한다.
그리고 제1 통신 단말(10)은 상기 재전송받은 신호 프레임의 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과에 따라 위성으로 전송하는 다음 신호 프레임의 전송 시점을 조절하는 방식으로 위성(20)과의 상향 시간 동기를 지속적으로 유지할 수 있으며, 제2 통신 단말(20)은 상기 전송받은 신호 프레임의 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과에 따라 상기 전송 받은 신호 프레임의 데이터 시작 지점을 결정하는 방식으로 위성(20)과의 하향 시간 동기를 지속적으로 유지할 수 있다.
따라서 종래와 같이 일정 시간 마다 통신 단말이 자신의 전송 신호를 끊고 위성과의 동기를 획득하는 과정을 수행하지 않고 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받으면서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 전송 효율의 손실을 최소화하면서 위성과의 시간 동기를 획득하는 것이 가능해진다.
이상의 발명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면 위성 통신 시스템에서 일정 시간 마다 자신의 전송 신호를 끊고 동기 획득 과정을 반복적으로 수행할 필요 없이 제1 통신 단말과 위성이 신호를 주고 받는 과정에서 지속적으로 상하향 시간 동기를 획득할 수 있으므로 종래의 위성 통신 시스템의 시간 동기 획득 방법을 대체하여 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 블록도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성에서 전송되는 신호 프레임의 블록도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법의 순서도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법의 순서도, 및
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위성 시스템의 상하향 시간 동기 획득 방법에 대한 참고도 이다.
<도면의 주요 부위에 대한 간단한 설명>
(1) : 위성 통신 시스템 (10) : 제1 통신 단말
(20) : 위성 (30) : 제2 통신 단말

Claims (13)

  1. (a) 위성통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계;
    (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하는 단계; 및
    (c) 상기 제1 통신 단말이 상기 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 상기 위성과의 상향 시간 동기를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 (b) 단계에서 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하는 단계; 및
    (c2) 상기 측정된 시간 간격이 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 상기 위성으로 전송할 다음 신호 프레임을 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 딜레이하여 상기 위성으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특 징으로 하는 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는.
    (c1) 상기 (b) 단계에서 재전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하는 단계; 및
    (c2) 상기 측정된 시간 간격이 미리 정해진 시간 간격을 초과하는 경우 상기 위성으로 전송할 다음 신호 프레임을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 앞서 상기 위성으로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 위성이 전송하는 신호 프레임은 시작 지점으로부터소정의 시간 간격을 갖는 제1 보호 구간, 종료 지점으로부터 소정의 시간 간격을 갖는 제2 보호 구간, 상기 미리 정해진 제1 파일럿 신호의 삽입 구간과 상기 제2 파일럿 신호의 삽입 구간 사이에 형성되는 소정의 시간 간격을 갖는 제3 보호 구간, 및 상기 제2 파일럿 신호의 삽입 구간의 종료 지점으로부터 소정의 시간 간격을 갖는 데이터 삽입 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 상향 시간 동기 획득 방법.
  5. (a) 위성 통신을 위한 신호를 송신하는 제1 통신 단말이 전송하고자 하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 단계;
    (b) 상기 위성이 상기 전송된 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 제2 통신 단말로 전송하는 단계; 및
    (c) 상기 제2 통신 단말이 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하고 상기 측정 결과를 이용하여 상기 위성과의 하향 시간 동기를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하는 단계; 및
    (c2) 상기 측정된 시간 간격이 미리 정해진 시간 간격 미만인 경우 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터의 미리 정해진 시작 지점을 상기 미리 정해진 시간 간격과 상기 측정된 시간 간격의 차이만큼 앞선 지점으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 지점과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 지점의 시간 간격을 측정하는 단계; 및
    (c2) 상기 측정된 시간 간격이 미리 정해진 시간 간격을 초과하는 경우 상기 (b) 단계에서 전송된 신호 프레임에 포함된 데이터의 미리 정해진 시작 지점을 상기 측정된 시간 간격과 상기 미리 정해진 시간 간격의 차이만큼 뒤진 지점으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 위성이 전송하는 신호 프레임은 시작 지점으로부터소정의 시간 간격을 갖는 제1 보호 구간, 종료 지점으로부터 소정의 시간 간격을 갖는 제2 보호 구간, 상기 미리 정해진 제1 파일럿 신호가 삽입되는 구간과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입되는 구간 사이에 형성되는 소정의 시간 간격을 갖는 제3 보호 구간, 및 상기 제2 파일럿 신호가 삽입되는 구간의 종료 지점으로부터 소정의 시간 간격을 갖는 데이터 삽입 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템의 하향 시간 동기 획득 방법.
  9. 위성 통신을 위한 데이터를 포함하는 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제1 파일럿 신호를 삽입하여 위성으로 전송하는 제1 통신 단말;
    상기 제1 통신 단말이 전송하는 신호 프레임을 수신한 후 상기 신호 프레임의 미리 정해진 지점에 제2 파일럿 신호를 삽입하여 상기 제1 통신 단말에 재전송하거나 또는 상기 제1 통신 단말이 통신하고자 하는 통신 단말에 전송하는 위성; 및
    상기 위성이 전송하는 상기 제1 파일럿 신호와 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 신호 프레임을 수신하여 상기 제1 통신 단말과 통신이 이루어지는 제2 통신 단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 통신 단말은 상기 위성이 재전송하는 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 구간과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 구간의 시간 간격을 측정하여 상기 위성과의 상향 시간 동기를 획득하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제2 통신 단말은 상기 위성이 전송하는 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입된 구간과 상기 제2 파일럿 신호가 삽입된 구간의 시간 간격을 측정하여 상기 위성과의 하향 시간 동기를 획득하는 것을 특징으로 하는 위성 통신 시스템.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 통신 단말은 복수 개가 구비되며, 각각의 제1 통신 단말들은 상기 위성에 전송하는 신호 프레임의 상기 제1 파일럿 신호가 삽입되는 미리 정해진 지점을 공유하여 상기 복수 개의 제1 통신 단말들이 동시에 상기 위성과의 시간 동기를 유지하는 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 미리 정해진 지점의 공유는 시분할, 직교 코드의 사용, 또는 유사 잡음 신호를 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위성통신 시스템.
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