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[국내논문] 발사체의 속도가 FTS 수신기의 성능에 미치는 영향
Effects of Launching Vehicle's Velocity on the Performance of FTS Receiver 원문보기

통신위성우주산업연구회논문지 = The Journal of Korea Society of Communication and Sapce Technology, v.9 no.3, 2014년, pp.27 - 32  

강상기 (군산대학교 정보통신공학과 무선기술연구실)

초록
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무선통신 시스템에서는 운용하는 송신기나 수신기의 이동에 의해서 도플러 주파수 천이가 발생하며, 도플러 주파수 천이나 송수신기 사이에 존재하는 주파수 오프셋을 제거해야 원하는 성능을 얻을 수 있다. FTS(Flight Termination System)는 공공의 안전과 발사체의 비정상적인 임무 수행을 막기 위해서 사용되는데 발사체의 경우에는 지구 탈출을 위해서 초기 속도가 아주 빠르고 그에 따라서 도플러 주파수 천이도 아주 크다. 최근 차세대 FTS의 도입을 위한 연구가 활발히 진행 중이며, 새로운 FTS를 도입하기 위해서는 도입하는 시스템에 대한 도플러 주파수의 영향을 검토해야 한다. 본 논문에서는 발사체의 도플러 주파수 천이가 FTS 수신기의 성능에 미치는 영향을 분석하였으며, 디지털 방식의 FTS와 톤 방식의 FTS에 미치는 영향으로 나누어 분석하였다. 디지털 방식의 FTS인 EFTS(Enhanced FTS)에서는 비동기 DPSK(Differential PSK)와 비동기 CPFSK(Continuous Phase FSK)에 미치는 영향을 중점적으로 검토하였고, 200Hz의 도플러 주파수 천이가 채널코딩을 적용한 비동기 DPSK와 비동기 CPFSK에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였다. 시뮬레이션 결과 BER이 $10^{-5}$ 근처에서 RS코딩은 약 0.5dB의 $E_b/N_o$가 악화되었고, 컨볼루션코딩과 BCH코딩은 성능변화가 거의 없거나 $E_b/N_o$가 0.1dB 정도 악화되었다. 톤 방식의 FTS에서는 수신기가 직교검파기를 사용하는 경우에 대해서 분석하였으며, 직교검파인 경우에는 도플러 주파수 천이의 영향을 거의 받지 않는다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A doppler shift is generated by moving a transmitter or receiver operated in communication systems. The doppler frequency shift between a transmitter and a receiver or the frequency offset present in transceivers must be removed to get the wanted system performance. FTS is used for preventing an acc...

Keyword

#Doppler effect   #FTS(Flight Termination System)   #Standard tone   #EFTS(Enhanced FTS)   #DPSK   #CPFSK   #Channel coding  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 최근 차세대 FTS에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있으며[1,2], 차세대 FTS를 도입하기 위해서는 도플러 주파수 천이의 영향을 검토해야 한다. 본 논문에서는 발사체의 속도가 FTS 수신기에 미치는 영향을 디지털 FTS에 미치는 영향과 톤 방식의 FTS에 미치는 영향으로 나누어 분석한다.
  • 본 논문에서는 도플러 주파수 천이가 디지털 방식의 FTS와 톤 방식의 FTS에 미치는 영향을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 BPSK와 같이 동기검파를 사용하는 경우 데이터율을 많이 낮추어야 사용가능하며, 데이터율이 10kHz인 경우에는 최대 허용 도플러 주파수 천이는 3kHz 정도이므로 FTS에 동기검파의 적용은 어렵다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
본 논문에서 수행한, 도플러 주파수 천이가 디지털 방식의 FTS 와 톤 방식의 FTS에 미치는 영향을 분석한 결과는 어떠한가? 본 논문에서는 도플러 주파수 천이가 디지털 방식의 FTS 와 톤 방식의 FTS에 미치는 영향을 분석하였다. 시뮬레이션 결과 BPSK와 같이 동기검파를 사용하는 경우 데이터율을 많이 낮추어야 사용가능하며, 데이터율이 10kHz인 경우에는 최대 허용 도플러 주파수 천이는 3kHz 정도이므로 FTS에 동기검파의 적용은 어렵다. 채널코딩을 적용한 비동기 DPSK와 비동기 CPFSK의 경우에는 200Hz의 도플러 주파수 천이가 수신기에 미치는 영향을 시뮬레이션 하였으며, 시뮬레이션 결과 BER 10-5 근처에서 RS코딩은 약 0.5dB의 Eb/No가 악화되었으나, 컨볼루션코딩과 BCH코딩은 성능변화가 거의 없거나 Eb/No가 0.1dB 정도 악화되었다. 톤 방식의 FTS는 직교검파기를 사용하면 도플러 주파수 천이의 영향을 받지 않는다. 그러나 직교검파기를 구성하는 LC의 특성이 환경조건에 적합해야 원하는 성능을 유지할 수 있다. 본 논문의 결과는 차세대 FTS의 연구에 기초자료로 활용 가능하다.
무선통신 시스템의 특징은 무엇인가? 무선통신 시스템에서는 운용하는 송신기나 수신기의 이동에 의해서 도플러 주파수 천이가 발생하며, 도플러 주파수 천이나 송수신기 사이에 존재하는 주파수 오프셋을 제거해야 원하는 성능을 얻을 수 있다. FTS(Flight Termination System)는 공공의 안전과 발사체의 비정상적인 임무 수행을 막기 위해서 사용되는데 발사체의 경우에는 지구 탈출을 위해서 초기 속도가 아주 빠르고 그에 따라서 도플러 주파수 천이도 아주 크다.
도플러 주파수 천이는 무엇에 의해 발생되는가? 도플러 주파수 천이는 송신기나 수신기의 이동에 의해서 발생된다. FTS가 운용되는 환경에서는 발사체가 지상의 송신기로부터 빠른 속도로 멀어지기 때문에 도플러 효과에 의해서 발사체의 수신기와 지상의 송신기는 서로 중심주파수가 틀어지는 영향을 받는다.
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참고문헌 (11)

  1. 황수설, 임유철, 이재득, 이재덕,"외국발사체의 FTS (flight termination system) 명령방식 검토," 통신위성우주산업회논문지, 제32권 6호, pp. 148-152, 2004. 

  2. 배영조, 오창열, 이효근,"미국의 차세대 비행종단시스템 표준화 동향,"항공우주산업기술동향, 제8권 제1호, pp.86-95, 2010. 

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  3. Earl Mccune, Practical Digital Wireless Signals, Cambridge Univ. Press, 2010. 

  4. Jeff S. Vetter and Travis Cribbet, "The Design and Development of the Prototype Enhanced Flight Termination System," -, 2002. 

  5. 강상기, "변조방식과 채널코드에 따른 EFTS 성능 비교,"통신위성우주산업연구회논문지, 제8권 제2호, pp.94-98, 6월 2013. 

    원문보기 상세보기

  6. RCC RS-38, Enhanced Flight Termination System Study Phase I-IV Reports, Nov. 2002. 

  7. RCC 119-06, Telemetry Applications Handbook, May 2006. 

  8. RCC 120-09, Telemetry Systems Radio Frequency Handbook, March 2008. 

  9. RCC 313-01, Test Standard for Flight Termination Receiver/Decoder, 2001. 

  10. Kanchan Mishra, CPFSK Demodulation Techniques, Indian Institute of Technology, Guwahati, May 2007. 

  11. Herbert L. Krauss, Charles W. Bostian and Frederick H. Raab, Solid State Radio Engineering, John Wiley & Sons, 1980. 

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