[논문]DVB-S2 표준을 적용한 정지궤도복합위성 UHRIT 통신 개념설계

박덕종; 임현수; 안상일

초록
AI-Helper

위성과 지상국 간의 데이터 전송속도는 전달해야 하는 데이터의 용량과 요구되는 전송시간에서 계산되는데, 이러한 전송속도는 가용한 대역폭에 의해 제약을 받게 된다. 따라서 디지털 영상 서비스와 같은 대용량의 데이터 통신이 필요한 분야에서는 대역폭 효율이 우수한 전송 방식에 대해 많은 연구가 수행되었다. 본 논문에서는 정지궤도 복합위성 UHRIT 신호 전송의 개념 설계를 위하여 대역폭 효율이 우수한 통신 방식인 DVB-S2 표준을 적용한 결과를 설명한다. 최근에 결정된 UHRIT 전송속도에 31Mbps에 따라서, DVB-S2에서 지원되는 변조 방식 및 부호율에 대한 URIT 대역폭을 계산하였다. 또한 가능성 있는 주파수 대역의 조합에 대해 GK2A위성의 빔 커버리지 내에 위치하는 사용자 안테나 시스템의 수신 링크 마진을 분석하였다. 끝으로 천리안 위성에서 사용되는 L-Band HRIT의 대역폭인 5.2MHz을 대체 활용하여 UHRIT을 전송할 경우에 DVB-S2의 각 모드 별 최대 전송속도 및 사용자 안테나에서 요구되는 G/T를 산출하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the communication between satellite and ground station, data rate can be determined from the data volume and required transmission time. Increasing data rate can be limited according to the available bandwidth. For the reason, it has been popularly studying on high spectral-efficient modulation s...

In the communication between satellite and ground station, data rate can be determined from the data volume and required transmission time. Increasing data rate can be limited according to the available bandwidth. For the reason, it has been popularly studying on high spectral-efficient modulation scheme in large volume data application such as digital video broadcasting service. This paper presents the conceptual design of UHRIT broadcasting in GEO-KOMPSAT-2A (GK2A) mission by using DVB-S2 standard. Based on the recently determined data rate, UHRIT bandwidth was calculated at the various modulation schemes and code rates of DVB-S2 standard. Receiving performance of global user station was also evaluated thorough link analysis by considering that user station is located at the edge of beam coverage. Finally, maximum data rate was analyzed in a situation that COMS HRIT bandwidth should be alternatively applied for UHRIT downlink.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 대역폭 효율이 우수하고 고 신뢰 전송을 제공하는 DVB-S2표준을 이용하여 정지궤도복합위성의 UHRIT 전송에 대한 개념설계 결과를 기술하였다. DVB-S2의 프레임 형식을 분석하여 변조방식과 LDPC의 code rate로 구성된 각각의 모드에 따라 spectral efficiency을 산출한 후에 이로부터 예상되는 대역폭을 산출하였다.

제안 방법

본 논문에서는 대역폭 효율이 우수하고 고 신뢰 전송을 제공하는 DVB-S2표준을 이용하여 정지궤도복합위성의 UHRIT 전송에 대한 개념설계 결과를 기술하였다. DVB-S2의 프레임 형식을 분석하여 변조방식과 LDPC의 code rate로 구성된 각각의 모드에 따라 spectral efficiency을 산출한 후에 이로부터 예상되는 대역폭을 산출하였다. 또한 uplink와 downlink의 주파수 대역에 의한 3 종류의 조합에서 링크 분석 결과 S-Band downlink의 경우 uplink의 지상국 EIRP를 높이거나 위성 on-board의 수신 안테나 크기를 증가하는 것이 링크 마진을 높이는데 효과적임을 알 수 있다.
참고로, 2015년 10월에 발사 예정인 미국의 차세대 기상위성인 GOES-R (Geostationary Operational Environmental Satellite R-Series)에서는 GRB (GOES-R Rebroadcast) 데이터를 31 Mbps로 전송하기 위해 DVB-S2 방식과 편파분리를 병행하여 적용할 예정이다.^[4]본 논문에서는 DVB-S2 전송 기술로써 DVB-S2 자체 프레임 형식을 기술하였고, DVB-S2에서 제공하는 다양한 변조 방식과 부호율에 따른 예상되는 대역폭을 분석하였다. 또한 개념설계로써 DVB-S2방식의 UHRIT신호를 사용자 안테나를 통해 수신할 때 uplink/downlink의 주파수 조합에 따른 링크 마진을 분석하였다.
가정된 위성과 지상국의 링크 파라미터를 이용하여 UHRIT 신호가 위성으로 uplink된 후에 다시 빔 커버리지 내의 사용자 안테나로 downlink되는 시나리오에 따라 링크 분석을 수행하였다. 링크 분석에서 가정한 링크 파라미터는 표 3과 같이 정리하였다.
한편, X-Band downlink의 경우 위성 출력 성능 개선 또는 사용자 안테나의 크기를 증가함으로써 통신링크 마진 향상에 효과적인 것을 확인할 수 있었다. 그리고 UHRIT의 대역폭을 신규로 확보하는 것이 어려울 경우 기존 천리안 위성의 HRIT대역을 활용할 수 있는데 DVB-S2에서 제공하는 각 모드 별 가용한 data rate을 산출하였다. 그 결과 8PSK 5/6모드 이상에서는 10 Mbps의 data rate을 확보할 수 있으나, 고차모드일 경우 사용자 안테나 수신 시스템의 성능이 높아져야 함을 확인하였다.
또한 개념설계로써 DVB-S2방식의 UHRIT신호를 사용자 안테나를 통해 수신할 때 uplink/downlink의 주파수 조합에 따른 링크 마진을 분석하였다. 끝으로 천리안 위성의 L-Band HRIT 수신 대역폭인 5.2 MHz을 통해 UHRIT의 신호를 전송할 때 가능한 전송속도에 대해 분석하였다.
^[4]본 논문에서는 DVB-S2 전송 기술로써 DVB-S2 자체 프레임 형식을 기술하였고, DVB-S2에서 제공하는 다양한 변조 방식과 부호율에 따른 예상되는 대역폭을 분석하였다. 또한 개념설계로써 DVB-S2방식의 UHRIT신호를 사용자 안테나를 통해 수신할 때 uplink/downlink의 주파수 조합에 따른 링크 마진을 분석하였다. 끝으로 천리안 위성의 L-Band HRIT 수신 대역폭인 5.

대상 데이터

링크 분석에서 가정한 링크 파라미터는 표 3과 같이 정리하였다. 가정된 파라미터에서 송신안테나는 대전에 있는 한국항공우주연구원의 지상국 안테나를 고려하였다. 위성에 대한 것은 현재 설계 중인 파라미터를 고려하였다.

성능/효과

한편, 대역폭은 spectral efficiency가 클수록 작아지는 것을 알 수 있다. 31 Mbps의 UHRIT CADU 데이터를 20 MHz 대역폭 이내에서 전송해야 한다면 표 2에서 나타낸 것처럼 최소한 8PSK 2/3 이상의 고차모드 변조에서 가능함을 알 수 있다.
그리고 UHRIT의 대역폭을 신규로 확보하는 것이 어려울 경우 기존 천리안 위성의 HRIT대역을 활용할 수 있는데 DVB-S2에서 제공하는 각 모드 별 가용한 data rate을 산출하였다. 그 결과 8PSK 5/6모드 이상에서는 10 Mbps의 data rate을 확보할 수 있으나, 고차모드일 경우 사용자 안테나 수신 시스템의 성능이 높아져야 함을 확인하였다. 본 논문의 결과는 추후 DVB-S2 송․수신 모뎀을 통하여 implementation loss 측정 및 다양한 BER에서의 요구되는 Eb/No을 산출한 후, 이로부터 위성/지상국 통신링크 정밀 설계에 활용할 예정이다.
DVB-S2의 프레임 형식을 분석하여 변조방식과 LDPC의 code rate로 구성된 각각의 모드에 따라 spectral efficiency을 산출한 후에 이로부터 예상되는 대역폭을 산출하였다. 또한 uplink와 downlink의 주파수 대역에 의한 3 종류의 조합에서 링크 분석 결과 S-Band downlink의 경우 uplink의 지상국 EIRP를 높이거나 위성 on-board의 수신 안테나 크기를 증가하는 것이 링크 마진을 높이는데 효과적임을 알 수 있다. 한편, X-Band downlink의 경우 위성 출력 성능 개선 또는 사용자 안테나의 크기를 증가함으로써 통신링크 마진 향상에 효과적인 것을 확인할 수 있었다.
분석 결과 10 Mbps이상의 전송속도를 확보하기 위해서는 8PSK 5/6이상의 고차 모드가 필요하며 아부다비 위치를 기준으로 G/T는 13.59 dB/K 이상, 안테나 크기는 5.7m 이상이 필요함을 알 수 있다.
또한 uplink와 downlink의 주파수 대역에 의한 3 종류의 조합에서 링크 분석 결과 S-Band downlink의 경우 uplink의 지상국 EIRP를 높이거나 위성 on-board의 수신 안테나 크기를 증가하는 것이 링크 마진을 높이는데 효과적임을 알 수 있다. 한편, X-Band downlink의 경우 위성 출력 성능 개선 또는 사용자 안테나의 크기를 증가함으로써 통신링크 마진 향상에 효과적인 것을 확인할 수 있었다. 그리고 UHRIT의 대역폭을 신규로 확보하는 것이 어려울 경우 기존 천리안 위성의 HRIT대역을 활용할 수 있는데 DVB-S2에서 제공하는 각 모드 별 가용한 data rate을 산출하였다.

후속연구

그 결과 8PSK 5/6모드 이상에서는 10 Mbps의 data rate을 확보할 수 있으나, 고차모드일 경우 사용자 안테나 수신 시스템의 성능이 높아져야 함을 확인하였다. 본 논문의 결과는 추후 DVB-S2 송․수신 모뎀을 통하여 implementation loss 측정 및 다양한 BER에서의 요구되는 Eb/No을 산출한 후, 이로부터 위성/지상국 통신링크 정밀 설계에 활용할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	AMI은 천리안 위성과 어떤 차이가 있는가?	이는 천리안 위성에서 현재 서비스 중인 HRIT/LRIT (High/Low Rate Information Transmission) 방송과 유사하다. 하지만 AMI가 관측한 기상 데이터는 천리안 위성에 비하여 관측 데이터 채널의 수가 월등하게 많기 때문에 UHRIT의 데이터 크기가 비례적으로 증가하고 제한된 시간에 모든 데이터를 전송하기 위해서 고속의 전송속도가 요구된다. 이러한 고속의 전송속도는 넓은 대역폭을 요구하게 되어 주변 신호와의 간섭 문제가 발생될 수 있다.
	정지궤도복합위성에서 고려중인 방식은 무엇인가?	정지궤도복합위성에서는 AMI (Advance Meteorological Imager)의 고성능 대기관측 탑재체로부터 기상 원시 데이터를 수신 받아 이에 대해 전처리 (pre-processing)를 수행한 후 다시 위성으로 전송하여 최종적으로 위성 송신 안테나의 빔 커버리지 내에 있는 사용자 안테나를 통해 UHRIT (Ultra High Rate Information Transmission) 데이터 방송을 고려중에 있다. 이는 천리안 위성에서 현재 서비스 중인 HRIT/LRIT (High/Low Rate Information Transmission) 방송과 유사하다.
	AMI의 고속의 전송속도에서 오는 문제를 해결하기 위해 어떻게 하고있는가?	이러한 고속의 전송속도는 넓은 대역폭을 요구하게 되어 주변 신호와의 간섭 문제가 발생될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다목적실용위성 3호 위성에서는 RHCP (Right-Handed Circular Polarization)와 LHCP (Left-Handed Circular Polarization)의 편파 분리 채널을 사용함으로써 전송속도를 2배 개선하는 효과를 얻을 수 있었으며, 5호 위성에서는 주파수 분리 채널을 사용하되 두 채널간의 간섭을 최소화하기 위해 대역폭 제한 기법을 적용하여 고속으로 데이터를 전송하고 있다[1], [2]. 이러한 채널 분리 및 대역폭 제한 외에 고차의 변조기법을 활용하여 대역폭 효율을 개선하는 방법도 널리 연구되고 있다.

참고문헌 (6)

Durk-Jong Park, Sang-Il Ahn, Yong-Sik Chun, and Eun-Kyou Kim, "Analysis of X-Band Link Performance Degradation Caused by Adjacent Satellite" JASS, 28(4), pp. 299-304, 2011.
Durk-Jong Park, Chi-Ho Kang, Sang-Il Ahn, "Analysis on Receiving Performance for KOMPSAT-5 X-Band Image Data", International Symposium on Remote Sensing 2008, Daejeon, Korea, Oct. 29 - 31, 2008.
박선규, "SkyLife의 위성방송시스템 구축현환", 전자공학회지 제 28권 제 11호, pp. 50-54, 2001.

원문보기 상세보기
Jim Valenti, "Product Definition and User's Guide, Vol. 4: Goes-R Rebroadcast", which is available at GOES-R official website, http://www.goes-r.gov/
ESTI, "Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services, News Gathering and other broadband satellite application (DVB-S2)", which is available at http://www.esti.org.
Bernard Sklar, "Digital Communications", Prentice Hall, 2001.

이 논문을 인용한 문헌

LOADING...

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

DVB-S2 표준을 적용한 정지궤도복합위성 UHRIT 통신 개념설계
Conceptual Design of GK2A UHRIT Broadcasting using DVB-S2 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

DVB-S2 표준을 적용한 정지궤도복합위성 UHRIT 통신 개념설계 Conceptual Design of GK2A UHRIT Broadcasting using DVB-S2 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (6)

이 논문을 인용한 문헌

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

DVB-S2 표준을 적용한 정지궤도복합위성 UHRIT 통신 개념설계
Conceptual Design of GK2A UHRIT Broadcasting using DVB-S2 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper