위성 및 위성의 지상보조장치를 이용한 이동위성서비스의 주파수 공유 장치 및 방법 document_id A220623106441

IMT-advnaced 위성서비스의 개념은 위성의 신호가 미약한 도심지역의 경우, 위성의 지상보조장치를 이용하고, 상대적으로 LOS (Line-of-Sight) 특성이 강하면서 지상 이동 기지국 인프라가 취약한 전원지역, 교외지역의 경우, 위성과 위성이동단말간 직접적인 통신 링크를 형성하는 것이 고려되고 있다. 이러한 위성서비스는 4세대 이동통신기술과 호환성을 갖으며, 사용자를 위하여 위성망 또는 지상망을 이용하여 끊김없는 서비스 제공이 가능하도록 한다. 제공 서비스는 B3G/4G 서비스의 일종인 고품질의 양방향 멀티케스팅 서비스 및 개인 휴대형 이동위성 통신 서비스, IMT-Advanced 위성무선접속규격을 활용한 방송 및 멀티캐스팅 서비스, 위성 인터페이스 수신 기능을 갖는 칩을 사용한 지상 무선망과의 통합 연동 서비스 및 도서벽지, 국립공원 등 지상 음영 지역 보완과 비상 재난 통신 서비스 제공 등을 통한 디지털격차 해소를 위한 서비스가 포함된다. 도 1은 위성 및 위성의 지상보조장치를 이용한 이동위성서비스의 위성네트워크를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 위성네트워크는 크게 위성 부분과 지상 부분으로 나눌 수 있다. 위성 부분은 위성(101)을 의미하며, 지상 부분은 위성 관문국(103)과 위성이동단말(105) 및 위성의 지상보조장치(107)로 구성된다. 위성(101)은 지상의 빔커버리지를 하나 또는 그 이상의 다중빔을 갖도록 설계된다. 위성 관문국(103)은 피더 링크(feeder link)를 통해, 위성(101)과 데이터를 송수신하고, 핵심 네트워크(109)를 통하여 기존 지상망과 연결되며, 기지국 제어기(111)를 통해 지상 이동 기지국(113)과 연결된다. 정지위성을 이용한 통신 및 방송 서비스의 경우, 위성이 정지궤도에 위치함으로 저고도나 중고도에 위치한 위성의 빔커버리지보다 더 큰 서비스 영역을 확보할 수 있다. 그러나, 정지궤도에 위치한 위성의 경우, 광역의 영역에 하나의 거대한 빔으로는 가입자와의 통신에서 충분한 회선마진을 기대할 수 없다. 이의 단점을 해결하기 위하여 위성으로부터의 송신 및 위성으로의 수신되는 단일빔 대신 다중빔을 적용할 수 있다. 또한, 도심지역 등 위성 신호가 도달하기 하기 어려운 지역에서 위성의 지상보조장치를 이용하여 용량을 증대시킬 수 있다. 이러한 위성의 다중빔과 지상보조장치간의 주파수 재사용 조합의 활용에 따라 주파수 효율 증대는 다르게 나타날 수 있다. 예를 들어, 도심지역에서 위성으로부터의 빔은 사실상 가입자에게 도달되기 어려운 경우, 이 주파수 대역을 위성의 지상보조장치가 사용함으로써 용량을 증대시킬 수 있다. 이하, 위성이동단말(105)과 위성(101)간의 주파수와, 위성이동단말(105)과 위성의 지상보조장치(107)간의 주파수의 사용 방법에 대해 설명한다. 이때, 위성이동단말(105)로부터 위성(101)까지 상향링크(fu)와 위성(101)으로부터 위성이동단말(105)까지의 하향링크(fd)를 가정한다. 또한, 위성(101)과 위성이동단말(105)간 통신방식은 주파수분할 듀플렉스(FDD: Frequency Division Duplex)이고, 위성의 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간 통신방식은 시간분할 듀플렉스(TDD: Time Division Duplex) 또는 FDD 방식일 수 있다. 위성이동단말(105)과 위성(101)간의 주파수와, 위성이동단말(105)과 위성의 지상보조장치(107)간의 주파수의 사용 방법에 대한 경우의 수는 크게 다음과 같이 4가지로 분류될 수 있다. 첫째, 위성 주파수의 사용 방법은 위성(101)과 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fd)와 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간 주파수(f’u, f’d)가 서로 다르고, 모두 FDD 방식을 사용하는 방법이다. 둘째, 위성 주파수의 사용 방법은 위성(101)과 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fd)와 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간 주파수(f’u, f’u)가 서로 다르고, 위성(101)과 위성이동단말(105)간은 FDD 방식, 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간은 TDD 방식을 사용하는 방법이다. 셋째, 위성(101)과 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fd)와 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fd)가 서로 동일하고, 모두 FDD 방식을 사용하는 방법이다. 넷째, 위성(101)과 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fd)와 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간 주파수(fu, fu)가 서로 동일하고, 위성(101)과 위성이동단말(105)간은 FDD 방식, 지상보조장치(107)와 위성이동단말(105)간은 위성(101)과 위성이동단말(105)간의 상향링크 주파수를 이용한 TDD 방식을 사용하는 방법이다. 상기 위성 주파수의 사용 방법 중, 세번째와 네번째의 위성 주파수의 사용 방법이 서로 다른 주파수를 사용하기 보다는 동일 주파수 대역을 이용함으로써, 주파수 효율을 높일 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 지상 시스템에서 위성 수신부로 영향을 주는 간섭이 발생함에 따라, 간섭을 제거하기 위한 추가 장치가 필요하다는 단점이 있다. 가령, 세번째의 위성 주파수의 사용 방법은 두 시스템이 FDD 방식으로 동작함에 따라서, 지상보조장치에서 위성이동단말까지의 하향링크 신호가 다른 위성이동단말에 영향을 주는 간섭과 위성이동단말과 지상보조장치의 상향링크 신호가 위성 수신부로 영향을 주는 간섭이 발생할 수 있다. 또한, 네번째의 위성 주파수의 사용 방법은 지상보조장치와 위성이동단말간에 TDD 방식으로 동작함에 따라서, 지상보조장치 및 위성이동단말의 신호가 위성 수신부로 영향을 주는 간섭이 발생할 수 있다. 따라서, 주파수를 효율적으로 사용하면서 위성수신부로의 간섭 문제 및 시스템 복잡성이라는 단점을 극복할 수 있는 위성 및 위성의 지상보조장치를 이용한 이동위성서비스의 주파수 공유 장치 및 방법이 필요하다.