초록 ▼

ㅇ 연구의 목적 및 내용
(연구의 목적)
본 연구에서는 최근의 고속의 데이터 전송을 위한 송신기(변조기 및 증폭기)의 구조를 도출하고 사전왜곡 방식을 사용할 경우 필요로 하는 하드웨어 성능 및 고효율 변조 방식을 사용한 성능을 분석하는 것이 목표이다.
(연구개발내용)
위성용 고속의 데이터 전송을 위한 송신기의 구조를 도출 하고 사전왜곡 방식을 사용할 경우 필요로 하는 하드웨어 성능 및 고효율 변조 방식을 사용한 성능 분석을 위하여 다음과 같은 연구를 수행한다.
▶ 위성용 고효율 변조 방식의 송수신 성능 분

ㅇ 연구의 목적 및 내용
(연구의 목적)
본 연구에서는 최근의 고속의 데이터 전송을 위한 송신기(변조기 및 증폭기)의 구조를 도출하고 사전왜곡 방식을 사용할 경우 필요로 하는 하드웨어 성능 및 고효율 변조 방식을 사용한 성능을 분석하는 것이 목표이다.
(연구개발내용)
위성용 고속의 데이터 전송을 위한 송신기의 구조를 도출 하고 사전왜곡 방식을 사용할 경우 필요로 하는 하드웨어 성능 및 고효율 변조 방식을 사용한 성능 분석을 위하여 다음과 같은 연구를 수행한다.
▶ 위성용 고효율 변조 방식의 송수신 성능 분석(변조 방식은 OQSPK, 8PSK, 4D-8PSK-TCM, 추가 고효율 변복조 제시 가능, SRRC 적용, 채널 코딩은 LDPC 등 검토 필요, 사용 주파수는 8025MHz ~ 8400MHz, 대역폭은 < 375MHz, 목표 데이터 전송율은 800 ~ 1200Mbps)
- 위성용 고효율 변조 방식인 4D-8PSK-TCM, GM SK, OQPSK, 16/64-AP SK, SRRC 사용 및 채널 코딩 분석 연구.
▶ 비선형 증폭기 모델 검토 및 사전왜곡 방식 제안
- 비선형 증폭기 모델로 SSPA와 TWTA 특성을 나타낼 수 있는 Saleh 모델과 다항식 모델 검토 및 비선형 극복을 위한 디지털 사전왜곡 방식 연구.
▶ 변복조 및 실제 시스템에서 발생할 수 있는 특성 적용 시뮬레이션 시스템 구현
- 매트랩 시뮬링크를 이용한 고효율 변조방식 및 RF 불균형 요소를 적용한 송수신 시스템 구현 및 성능 분석(BER, 스펙트럼, 백오프, 위상잡음, 직교 불균형, AM/AM, AM/PM, 통과대역 특성) 연구.
▶ 연구 개발된 시스템에 대한 하드웨어 요구사항 도출
- 고효율 변조 및 사전왜곡 기술을 포함한 송수신 시스템의 실제 구현을 위한 필요 하드웨어 요구사항 도출 연구.

ㅇ 연구개발성과
▪ X 밴드 데이터 링크를 위한 고효율 변조 시스템의 성능 분석
▪ 최근 위성용 고속 FPGA 및 DAC 사용 구조를 고려한 송신기 시스템 구조 및 요구성능 도출
▪ 고속 데이터 링크에 사용되는 위성용 고전력 증폭기의 비선형 왜곡 성분 및 RF 불균형 관련 분석 및 사전왜곡 방법 도출
▪ 최근의 고속데이터 전송 속도를 고려하여 대역제한 조건 별 스펙트럼 성능 분석
▪ 지적 재산권 도출에 관한 내용으로써 효율적 사전왜곡 기술을 연구하고 추진

ㅇ 연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
위와 같은 연구 결과를 토대로 하여, 2021년 하반기에 다목적실용위성 7호가 발사되면, 0.3m 이하의 고해상도 광학카메라와 적외선(IR : Infra Red) 센서를 통해 재해․재난ㆍ국토ㆍ자원ㆍ환경 감시 및 국가안보, 도시 열섬현상 등의 기후변화 분석 등에 활용될 세계적 수준의 고품질의 위성영상을 공공 및 민간 등에 제공할 수있을 것이다. 활용계획 및 기대효과를 정리하면 다음과 같다.
▪ 위성용 고속데이터 전송을 위한 핵심 기술 확보
▪ 최근의 위성용 부품을 고려한 송신기 최적구조 도출
▪ 위성용 고속 데이터 전송을 위한 송신 알고리즘을 개발, 송신기 국산화에 활용


(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

ㅇ Purpose & Contents
(Purpose)
The purpose of this research is to design transmitter (modulator and amplifier) using predistorter for high-speed data transmission based on satellite and to analyze hardware requirements for the transmitter.
(Contents)
We derive the structure of transmitte

ㅇ Purpose & Contents
(Purpose)
The purpose of this research is to design transmitter (modulator and amplifier) using predistorter for high-speed data transmission based on satellite and to analyze hardware requirements for the transmitter.
(Contents)
We derive the structure of transmitter for high speed data transmission for satellite and perform performance analysis for hardware performance and high efficiency modulation method when predistortion method is used.
▶ Analysis of transmission and reception performance of high efficiency modulation system for satellite(modulation methods are OQSPK, 8PSK, 4D-8PSK-TCM, additional high-efficient modulation and de-modulation method, SRRC appication and channel coding is LDPC etc., and frequency band is 8025MHz ~ 8400MHz, and bandwidth is < 375MHz, and required data rate is 800 ~ 1200Mbps)
- Study on high-efficient modulation methods, such as 4D-8PSK-TCM, GMSK, OQPSK, 16/64-APSK, SRRC and channel coding analysis.
▶ Nonlinear amplifier model analysis and pre-distortion method design
- Analysis of Saleh model which can show nonlinear HPA, SSPA and TWTA, characteristics.
- Research on digital predistortion method to overcome HPA nonlinearity.
▶ Implementation of simulator considering the high-efficient modulation, de-modulation, and RF impairments for actual system.
- Implementation and analysis of MATLAB Simulink simulator considering high-efficient modulation and RF impairments(BER, spectrum characteristics, back-off, phase noise, I/Q impairment, passband characteristic).
▶ Analysis of hardware performance requirements for the developed system.
- Study on the hardware requirements for the real implementation of transmission and reception system with high efficiency modulation and Predistortion technology.

ㅇ Results
▪ Performance analysis of high-efficient modulation system for X-band data link.
▪ Analysis of structure and capability requirements for transmitter system using high-speed FPGA and DAC.
▪ Analysis of HPA nonlinearity and RF impairments for satellite transmitter with high-speed data link, and design of predistortion method.
▪ Spectrum performance analysis considering recent high-speed data transmission according to band-limited condition

ㅇ Expected Contribution
Based on the results of the research, if the multi-purpose practical satellite 7 is launched in 2021, it will be able to detect disasters, land, resources, high-quality satellite imagery to be used for climate change analysis, such as security, urban heat island phenomenon, etc., to public and private sectors. The utilization plan and expected effects are summarized as follows.
▪ Core technology development for high-speed data transmission for satellite
▪ Optimal structure secure of transmitter considering recent satellite components.
▪ Transmission algorithm development for high-speed data transmission for satellite, and localization of transmitter.


(source: SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 25
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 28
• 제1절. 효과적인 다중경로 페이딩 보상을 위한 터보등화기를 사용하는 8PSK-TCM 시스템 설계 및 성능평가 연구 ... 28
• 제2절. 고효율 X밴드 위성통신을 위한 4D-8PSK-TCM 시스템의 설계 및 성능 평가 연구 ... 33
• 1. 위성통신을 위한 4D-8PSK-TCM 시스템 설계와 성능 평가 ... 33
• 2. 비선형 HPA 환경을 고려한 4D-8PSK-TCM 시스템의 설계 및 분석 ... 45
• 제3절. 고효율 송수신을 위한 M-DAPSK 시스템에서 LDPC 코딩과 터보 코딩의 성능 비교 분석 연구 ... 73
• 1. 성좌도 구성에 따른 M-APSK과 M-DAPSK 시스템의 성능 평가 및 비교 분석 ... 73
• 2. M-APSK 및 M-DAPSK 시스템에서 LDPC와 Turbo 부호화의 성능 개선과 비교 분석 ... 84
• 제4절. 위성통신의 스펙트럼 마스크를 고려한 비선형 HPA 영향 분석 및 보상 연구 ... 95
• 1. 16-QAM 시스템에서 HPA 비선형성을 보상하기 위한 사전왜곡기의 설계 및 성능 평가 ... 95
• 2. 16-QAM과 16-DAPSK 시스템에서 HPA의 비선형 왜곡을 보상하기 위한 선형화 기술 ... 101
• 제5절. 위성통신 채널환경 극복을 위한 Doppler 주파수 천이 효과 분석 및 보상 연구 ... 112
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 124
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 125
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 126
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 129
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 129
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 129
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 130
• 제11장. 기타 사항 ... 130
• 제12장. 참고 문헌 ... 131
• 끝페이지 ... 136