Earticle

기존 위성 탑재소프트웨어 개발은 제한된 하드웨어 기반의 Software Test Bed(STB)에서 개발 및 검증이 이루어졌다. 하지만 탑재소프트웨어 개발 시 하드웨어의 개발 진행에 따라 소프트웨어 개발 일정이 심각한 영향을 받았으며 다수의 소프트웨어 엔지니어가 제한된 STB를 동시에 사용할 수 없는 문제가 지속적으로 제기 되었다. 또한 최종 비행 하드웨어 모델과 상이한 형상으로 인하여 실제 운영을 고려한 부분의 경우 소프트웨어 개발 및 검증에 많은 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 위성 개발 초기부터 소프트웨어 기반의 위성 시뮬레이터 개발이 시작되었으며, 위성 시뮬레이터는 탑재 컴퓨터 및 이와 관련된 모든 하드웨어를 모사해주며 비행 하드웨어 모델과 동일한 형상을 갖추고 있다. 또한 소프트웨어 개발자를 위한 디버깅 채널과 테스트 환경을 제공하며, 별도의 수정 없이 탑재소프트웨어를 로딩 할 수 있으며 유사 실시간 시스템 실행을 지원한다. 본 논문에서는 소프트웨어 기반의 시뮬레이터의 구조와 개발방안을 제시하고 시뮬레이터 기반에서 탑재소프트웨어 개발 및 검증 결과를 소개한다.

For many years the development and verification of on-board flight software have been essentially performed on STB (Software Test Bed) environments which consist of real hardware in KARI. During development of on-board flight software on STB, we experienced many difficulties such as the late delivery of target hardware and limitation to access STB simultaneously by multiple developers. And it takes too much time and cost to build up multiple STBs. In order to successfully resolve this kind of problems, the software-based spacecraft simulator has been developed. The simulator emulates the on-board computer, I/O modules and power controller units and it supports the debugging and test facilities to software engineers for developing flight software. Also the flight software can be loaded without any modification and can be executed as pseudo real-time. This paper presents the architecture and design of software-based spacecraft simulator, and flight software development and verification under this environment.

위성 구조계의 가장 기본적인 임무 및 역할은, 우선 위성 자체의 미션 및 기능을 위해 필요한 여러 탑재체 및 장비들을 장착하고 지지할 수 있는 공간을 제공하고, 발사 시에 발생하는 이런 극심한 발사환경 하중에서 위성체 및 탑재체들을 안전하게 보호하는 것이다. 위성체가 발사체에 실려 발사될 때에 매우 높은 가속도에 의한 정적 하중 및 공기의 저항에 의한 하중, 연소 가스 분출 시 발생하는 음향에 의한 하중, 발사체로부터 분리될 때 발생하는 충격 하중 등 여러 가지의 극심한 하중을 겪게 된다. 특히 광학 탑재체가 탑재되는 경우, 탑재체의 지지 및 보호 역할 외에도 위성 구조계는 광학 탑재체의 안정적인 성능구현을 위해 극심한 열환경에 하에서 지향안정성을 보장해야 하고, 이를 위해 일반적으로 복합재로 구성된 광학벤치를 사용하게 된다. 본 논문은 위성체로부터 전달되는 하중을 최소화하여 광학 탑재체의 구조적 안정성을 확보하고 지향안정성을 보장하기 위한 광학벤치 및 지지구조물의 설계와 검증에 대하여 기술한다.

Satellite structure should be designed to accommodate and support safely the payload and equipments necessary for its own missions and to secure satellite and payloads from severe launch environments. The launch environments imposed on satellites are quasi-static accelerations, aerodynamic loads, acoustic loads and shock loads. Especially when optical payload is accommodated, satellite structure usually adopts the optical bench consisting of composite material not only to support and secure but also to guarantee good pointing stability against extreme thermal environments. This paper deals with optical bench and support structure which shall be designed to minimize the loads transferred to optical payloads from satellite.

미래의 통신망은 지상 네트워크과 위성 네트워크가 결합하거나 협동 통신 하는 방향으로 진화할 것으로 예상된다. 위성/지상 통합 시스템에서 위성과 지상 무선 인터페이스 간 공통성은 단말의 비용을 고려했을 때 매우 중요하게 고려되어야 한다. 특히, 차세대 IMT-Advanced 시스템으로 LTE기반의 지상 시스템이 고려되고 있는 점을 감안했을 때, LTE 기반의 위성 시스템에 대한 연구가 절실히 요구된다. 현존하는 LTE기반의 지상 무선 통신 시스템의 프레임은 최대 100 km 크기의 셀에서 임의 접속이 가능하도록 설계되어 있다. 그러나 위성 시스템의 경우 수 천 km에 이르는 빔 커버리지를 갖기 때문에 최대 100 km의 셀 크기를 고려하여 설계된 LTE프레임 구조 내에서 지상 시스템을 위한 임의 접속 방법을 그대로 적용할 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 LTE기반 지상 시스템에서 지원하는 프레임 구조에서 시스템 latency를 줄이고 낮은 복잡도를 가지는 위성 시스템 환경에 적절한 임의 접속 절차를 제안하고자 한다.

The future of communication systems is expected to combine with the terrestrial and satellite networks. A commonality between wireless interfaces is important consideration for cost of user equipment in the integrated satellite and the terrestrial system. Because IMT-Advanced system take into account LTE based on the terrestrial system for the next generation of communication, a study of the LTE-based satellite system is especially required. A frame of the existing terrestrial wireless networks is designed to use for a random access up to the maximum cell radius of 100 km. However, the random access scheme for the terrestrial system cannot be used in the satellite system, because the satellite systems generally have large coverage than the terrestrial system. Therefore, we propose that the efficient random access procedure to reduce latency and complexity for the satellite system maintaining commonality with the terrestrial system in this paper.

통신해양기상위성(COMS)은 통신, 해양, 기상 탑재체를 장착하고 3개의 임무를 수행하는 복합 정지궤도 위성이다. COMS는 기상 탑재체 MI와 해양 탑재체 GOCI가 관측 후 전송하는 원시 데이터를 지상국에 전송하고 지상국에서 처리된 기상 데이터를 최종 사용자국에 중계하는 기능을 갖는 기상해양자료송수신계(MODCS)가 있다. 여기서 시스템 관점에서 관측 데이터 SD 신호와 중계 신호를 전송하는 L-대역 송신 안테나는 MI 탑재체와 기상탑재체와 함께 COMS 위성의 지구패널에 장착시 안테나 합성 이득을 예측하도록 요구되어진다. 우선 주어진 요구 사항에 대해 L-대역 송신 안테나 설계 및 해석이 수행된다. 설계된 안테나를 지구패널에 장착 후 3가지 다른 해석 방법을 사용하여 합성이득 해석이 수행된다. 얻어진 안테나 이득들은 3가지 다른 해석 방법 사이에 매우 유사한 결과를 제공하는 것을 확인하였으며 최종적으로 0.5 dB 이하의 안테나 이득 열화가 추정되어진다.

The COMS (Communication Ocean Meteorological Satellite) is a hybrid geostationary satellite including communication, ocean, and meteorological payloads. The COMS includes the MODCS (Meteorological and Ocean Data Communication Subsystem) which provides transmitting the raw data collected by meteorological payload called MI (Meteorological Imager) and ocean payload named GOCI (Geostationary Ocean Color Imager) to the ground station, and relaying the meteorological data processed on the ground to the end-user stations. Here, for the L-band transmit antenna transmitting SD (Sensor Data) signal and the processed signal, from the system point of view, it is required to estimate the combined antenna gain when the L-band transmit is placed with MI and GOCI payloads on the earth panel of COMS. First of all, the L-band transmit horn is designed and analyzed for the requirements given, and then after placing it on the earth panel, the combined gain analysis is performed using three different analysis methods. It’s shown that the obtained gain patterns are very similar among three different analysis methods. Finally the antenna gain degradation of less than 0.5 dB is estimated.

현대 통신 시스템에서 다중대역 RF 프론트엔드의 필요성은 급속하게 증가하고 있다. 예를 들면, 위성시스템의 주파수 배치가 복잡하기 때문에, 각 통신 채널에 적합한 많은 필터가 필요하게 된다. 하지만, 시스템의 크기와 탑재체를 줄이기 위하여 전체 채널 필터 기능을 대신할 수 있는 하나의 필터 모듈로 대체하는 것이 이상적이다. 본 논문에서 기존 4단자 평형 이중대역 대역통과 여파기에 발룬을 이용하여 2단자 대역통과 여파기로 변환하는 방법을 제안한다. 입력과 출력에 발룬이 위치하고, 기본 주파수가 2.5 GHz이고, 첫 번째 고조파가 5.7 GHz인 2단자 평형 이중대역 대역통과 여파기를 제작하고 측정하였다. 계산된 결과와 측정된 결과가 잘 일치한다.

The need for multiband RF front-end in modern communication system is growing rapidly. For example, satellite system always uses a complex arrangement of frequency plans and consequently needs filters for each communication channel and it will be ideal to have a single filter module that does jobs of all those channel filters to reduce the size and payload of the system. In this paper, a new method to transform four-port self-feedback balanced dual-band bandpass filter into two-port is proposed. The two-port balanced dual-band bandpass filter which has baluns at the input and output ports and the fundamental frequency at 2.5 GHz and the first harmonic frequency at 5.7 GHz is fabricated and measured. Good agreement between measured and simulated results was achieved.

위성 산업은 상업적 군사적 유용성 등의 특성으로 인해 지속적인 발달이 이루어져 왔다. 이중에서도 위성의 전력 시스템은 위성의 수명에 직접적인 관련을 가지고 있으며, 실제 궤도상에서의 Test가 불가능한 특성을 보인다. 또한 저궤도 소형위성은 전력에 민감하므로, 효과적인 전력의 안정화 및 신뢰성 향상은 중요한 문제이다. 일반적으로 저궤도 위성의 전력은 각 부하의 특성에 따라 변환 및 제어가 이루어진다. 따라서 저궤도위성의 전력 시스템은 일반적으로 여러 단계의 전력 변환을 거치게 되므로, 신뢰성 향상을 위한 1차 및 2차 혹은 그 이상 단계의 Converter의 일반화 모델링 및 안정화를 위한 제어기 설계 및 외란에 의한 영향성의 분석이 요구된다. 본 논문에서는 저 궤도 위성 전력계 시스템의 전력 변환을 위한 Converter의 일반화 모델링을 통해 안정화 설계를 위한 파라미터를 추정하고 이를 통한 신뢰성 향상 및 최적 제어 방법에 대해 알아보기로 한다.

Satellites industry has been developing with the commercial and military needs. Because power system of satellite is very important to survival operation and hard to test, increasing reliability is very critical. Due to LEO small satellites are very sensitive to power system, effective stabilization control is important. Therefore, this paper introduce methods for general modeling of power converting system which it can be used design of controller and analysis of external disturbance influences. In conclusion, a modeling of LEO small satellites power converting system and a possible guide line to design reliable controller which optimizing power converters of LEO small satellite are generated.

개인용 휴대단말을 이용한 위성 방송통신 서비스에 대한 폭발적인 수요증가로 인해 초대형 안테나를 사용하는 방송통신 위성의 필요성이 증대되고 있다. 이와 같은 위성 안테나는 여러 가지 타입의 전개형 안테나로 구현되는데, 그 전개방식에 상관없이 각면이 반사면을 이루는 형태를 취한다. 이러한 반사판을 좀더 정확하게 해석하기 위해 기존의 광선추적법을 개선하였다. 이 방법에서는 각 광선이 반사면에서 반사되어 서로 교차하는 특성을 반영할 수 있도록 하였으며 개구면에서 전파의 세기와 위상의 불균일한 점도 반영할 수 있도록 하였다. 또한 개구면에서의 적분도 직각좌표계에서 수행할 수 있도록 광선들을 생성하도록 하였다. 이러한 알고리즘을 이용하여 각면의 배치에 따른 방사특성을 연구하기 위해 각면 형성 알고리즘을 고안하였다. 해석 결과, 반지름 방향의 각면의 수가 지향성 및 부엽파를 결정하는 주요 파라미터이며 원주방향의 각면의 수는 부엽파에만 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

Due to big demand for satellite and communication service using personal handheld terminals, demand for satellites with huge antennas is increasing correspondingly. While such large antennas are realized by various types of deployable antennas, the reflecting surface is made by many facets irrespective of deploying mechanisms. In order to analyze the faceted-reflector more accurately, an existing ray-tracing method is improved. The algorithm allows the rays to cross each other, which is the main characteristic of the faceted-reflector, and takes unevenness of amplitude and phase over the aperture plane into consideration. For the study of the effect of facet configuration, facet generating algorithm is devised. From the analysis algorithm and the facet-generating algorithm, it has been found that the number of facets in a radial direction affects both directivity and sidelobe level. On the other hand, the number of facets in a circumferential direction affects sidelobe level only.

계층적 부호화 방식은 멀티미디어 방송 및 멀티캐스팅 서비스(multimedia broadcasting and multicasting services; MBMS)등과 같이 단방향의 서비스에서 신호 품질에 대한 피드백 정보의 활용이 어려울 경우 사용할 수 있는 적응형 수신 기법 중의 하나이다. 이 기술은 계층적 변조 방식과 결합하여 사용함으로써, 부호화율과 변조 방식을 적절하게 결합하여 사용할 수 있는 방식이다. 또한, 터보부호와 결합된 시공간부호를 이용하여 멀티미디어 방송 서비스 제공에 있어서 위성-지상 통합망에서 효과적으로 다이버시티 이득을 얻을 수 있음이 보여왔다. 본 논문에서는 계층적 터보 부호와 결합된 시공간 부호화 방식을 위성-지상 통합 망에 적용하는 방안을 제시한다. 먼저, 시스템 구조 및 동작 원리를 설명하고, 실제 적용 예제들을 제시한다.

A layered coding scheme is one of the adaptive receiving techniques for unidirectional services such as multimedia broadcasting and multicasting services (MBMS), where we cannot utilize feedback information. The layered coding scheme can be used with hierarchical modulations by combining suitable code rates and modulation orders of each. In addition, it has been reported that hybrid and/or integrated satellite systems can effectively achieve transmit diversity gains by appropriate utilization of space time coding combined with turbo codes. This paper proposes a layered turbo coding schemes for hybrid and/or integrated satellite systems. We first introduce the system architecture and operational principle of the proposed scheme, and discuss the applicability.

본 논문은 보편적 통신방송 서비스를 고속의 데이터 처리 속도로 개인휴대단말에 제공하기 위한 고이득의 위성 탑재용 다중빔 대형 반사판 안테나의 설계에 관해 연구한 것이다. 대형 반사판 안테나는 급전부를 배열소자로 사용한 하이브리드 형태로 다중빔을 형성하도록 한다. 다중빔의 각각은 급전 배열소자의 일부군을 사용하여 형성되며, 배열소자군의 각 소자는 적절한 신호 크기와 위상을 갖도록 최적화되어야 한다. 최적화 과정은 GO (Geometrical Optics) 및 PO (Physical Optics) 해석을 통해 이루어졌다. 또한, 요구되는 EIRP (Effective Isotropically Radiated Power) 및 개별 소자의 전력 크기를 만족하도록 배열 소자의 개수도 최적화하였다. 한반도 지역에 서비스를 제공하기 위해 15개의 다중빔을 구성하고, 최적화 설계 과정을 통해 30m 급 반사판 안테나 구조와 25개 배열 소자로 구성되는 급전부를 설계하였다.

This paper presents the study on multi-beam large aperture antenna systems for a satellite payload. Multi-beam large antenna provides the universal communication and broadcasting services to personal portable terminals. The hybrid antenna composed of a large reflector and a feed array forms multi-beams. The feed cluster consists of a group of feed elements and each element should be optimized for the appropriate amplitude and phase. The optimization progress for amplitude and phase was performed by GO (Geometrical Optics) and PO (Physical Optics) method. The number of feed elements as well as the power level per element were also optimized to meet the required EIRP (Effective Isotropically Radiated Power). In conclusion, 30m-class reflector and twenty five elements for fifteen beams over Korean Peninsula were designed through the optimization process.

이제까지 수행된 우주 탐사 임무에서 임무 궤도의 설계는 행성 혹은 위성과 인공위성의 2체 문제 (two-body problem)에 기초한 Hohmann transfer를 기반으로 하는 Patched Conic Approximation 방식이 주로 사용되어져 왔다. Hohmann transfer는 원 궤도에서 다른 원 궤도로 천이할 수 있는 타원 천이 궤도의 설계 방식으로서, Patched Conic Approximation은 태양계를 여러 개의 2체 문제로 분해하고 각기 분해된 2체 시스템 사이의 Hohmann 천이 궤도를 설계하여 조합함으로써 행성 간의 임무 궤도를 설계하는 방식이다. 이 방식은 하나의 행성만을 고려했을 때, 즉 행성과 인공위성의 2체 문제일 때, 가장 효율적인 천이 방식으로 알려져 있고 현재까지의 우주 탐사 임무 설계에 주로 이용되고 있다. 하지만, 우주 탐사 임무가 점차 다양화되고 소형 위성을 이용한 임무 수행의 필요성이 증가함에 따라 기존의 Patched Conic Approximation은 요구되는 연료의 양이 크다는 점과 원뿔꼴(conic) 특성을 가지는 궤도만을 표현할 수 있다는 점에서 한계점을 보이기 시작하고 있다. 이에 반해 3체 동역학의 기하학적 특성은 기존의 태양계의 패러다임을 획기적으로 변화시킨다. 개념적으로는 요구되는 에너지가 매우 적은 에너지로 태양계를 모두 연결하는 궤도를 구성할 수 있기 때문이다. 본 논문에서는2체문제 기반의 임무 궤도 설계 기술의 한계성에서 벗어나 유연하고 효율적인 탐사 임무를 설계한다.

Most mission trajectory design technologies for space exploration have been utilized the Patched Conic Approximation which is based on Hohmann transfer in two-body problem. The Hohmann transfer trajectory is basically an elliptic trajectory, and Patched Conic Approximation consists of Hohmann transfer trajectories in which each trajectory are patched to the next one. This technology is the most efficient method when considering only one major planet at each patch trajectory design. The disadvantages of the conventional Patched Conic Approach are more fuel (or mass) needed and only conic trajectories are designed. Recent space exploration missions need to satisfy more various scientific or engineering goals, and mission utilizing smaller satellites are needed for cost reduction. The geometrical characteristics of three-body dynamics could change the paradigm of the conventional solar system. In this theoretical concept, one can design a trajectory connecting around the solar system with comparably very small energy. In this paper, the basic three-body dynamics are introduced and a spacecraft mission trajectory is designed utilizing the three-body dynamics.

최근 다양한 무선통신 기기의 등장 및 멀티미디어 사용자의 증가와 함께 주파수의 효율적인 관리가 중요한 문제로 떠오르고 있다. 위성 시스템이 가지는 주파수 자원은 매우 높은 가치를 지니며 희소할 뿐만 아니라, 넓은 커버리지를 가지기 때문에 효율적인 통신 자원 관리를 위해서 지상 시스템과의 주파수 공유는 필수적이다. 최근 위성망을 공유하는 방법으로 제안된 최소이격거리를 사용한 고정 지상국 배치 기법은 지상국 송신 전력의 경로 손실만을 고려한 간섭 경감 기법이기 때문에 위성망 주파수를 공유하는 방법이 되기에는 매우 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 일반적인 지상 시스템이 아닌 유전자 알고리즘 기반의 인지무선 라디오 기술을 사용한 효과적인 위성망 공유 방안을 제안한다. 제안된 인지무선 라디오 기술은 지상국 스스로 위성망에 대한 간섭을 계산하고 전력을 조절할 수 있기 때문에 기존의 고정 지상 시스템보다 지구국에 대한 지상국들의 간섭을 효과적으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 더 많은 지상국의 위성망 주파수 공유가 가능해 진다.

Many efficient frequency sharing methods are issued in present because of increasing users with various wireless communication terminals. In the satellite communications, the service coverage is generally very wide so frequency sharing with terrestrial system is essentially needed, and the research is progressing dynamically related on this frequency sharing method. But if we adopt the terrestrial system which is commonly used, it can't avoid the interference from terrestrial service to satellite service. Therefore, this paper will introduce methods for reducing the interference from terrestrial station to earth station using cognitive radio system Satellite system is guaranteed with decreasing interference from terrestrial stations using Genetic Algorithm based power control method. Furthermore, terrestrial systems can have increased QoS because the frequency reuse factor in proposed method is higher than existing methods.

본 논문은 환경 협력통신 시스템에서 새로운 동기 알고리즘 방법을 다양한 페이딩 채널에 적용하여 연구하였다. 기존 데이터 프레임에 확산코드를 삽입하여 효율적으로 데이터 동기를 제어하는 방식으로 연구하였다. 사용된 확산 코드는 M-시퀀스와 PN (Pseudo Noise) 시퀀스를 사용하였으며, 각 프레임에 일정 비트 시퀀스를 삽입하여, 수신된 데이터에서 사용한 확산코드를 추출하여 Correlation 연산을 취해 데이터 지연값을 확인할 수 있다. 모의실험에 있어서, 협력통신 방법은 DF (Decode-and-forward) 방식으로 실험을 하였으며, 페이딩 채널 환경은 Rayleigh, Rician, Gaussian 채널을 각각 적용하여 확산코드별로 나누어 성능을 분석했다. 또한, 본 논문의 결과는 추후 협력통신 시스템 연구에 적용할 수 있다.

In this paper, we studied the novel synchronization algorithm for cooperative communication system over fading. We research mainly on the decode-and-forward scheme. Also, we inserted spreading sequence in origin data frame to control efficiently data synchronization. In mobile station, inserted spreading sequence in data frame passed through the corelation process. We had decide the delay value of received data through result of correlation process. In simulation, We applied that channel gain of three node had different value in various fading environment. Finally we will be possible to control the received data synchronization using result of corelation value in each node between relay to mobile station and base station to mobile station. The results of this paper can be applicable to the cooperative systems.

본 논문에서는 LED 조명 기반의 실내 측위 시스템을 제안하였다. LED가 빛을 방출하며 고속의 switching이 가능하다는 반도체 조명이라는 특징을 이용하여 각각의 LED 조명에 고유의 8 비트 ID를 부여 후, 이를 방출되는 조명 빛에 변조하여 보내주었다. 수신기는 16 개의 LED 조명으로부터 조합된 정보를 수신하게 되고, 수신된 정보와 각각의 ID 정보 간의 correlation coefficient를 이용하여 4 m x 4 m x 2 m의 공간에서 100 cm 및 50 cm resolution을 가지는 위치인식 시스템을 시뮬레이션을 통해 구현하여 보았다. 제안된 측위 시스템은 간단한 알고리즘을 사용하였고, LED 조명 인프라를 사용하여 구축함으로써 설치비용 절감이 가능할 것이라 기대된다.

In this paper, we present an indoor positioning system based on light emitting diode (LED). Because LED is a semiconductor light emitting device, we can easily switch and modulate electrical signals into lightwave signals at high speed using LEDs. We assigned unique 8-bit ID　address to each LED lights. Photo diode receives data from 16-LED lights and takes correlation coefficient beteween received data and each LED-ID. Using correlation coefficient, proposed positioning system shows resolution of 50 cm in dimensions of 4 m x 4 m x 2 m.

통신해양기상위성은 4개 정부부처 공동사업으로, 통신서비스, 해양기상 관측서비스를 7년간 제공하게 된다. 위성 스위칭 중계기와 다중빔 안테나로 구성된 Ka 통신탑재체 개발은 방송통신위원회 출연으로 ETRI 주관으로 개발하였으며, 통신탑재체 개발목적은 우주인증 기술확보와 차세대 멀티미디어 위성서비스 개발이다. 본 논문 목적은 통해기 통신탑재체 국산 개발사업의 전 과정을 통한, ETRI 의 Ka대역 통신탑재체 개발기술 연구이며, 또한 통신탑재체 응용 기술에 대해 다루고자 한다.

COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite) is the multi-purposed Korean geostationary satellite funded by four Korean government ministries, and is to supply communication services, ocean and weather observation for 7 years. As part of COMS, development of Ka band communication payload composed of microwave switching transponder and multi-horn antenna is sponsored by KCC (Korea Communications Commission) and developed by ETRI (Electronics and Telecommunications Research Institute). The purpose of Ka Payload development is to acquire space proven technology of Ka payload and to exploit advanced multimedia communication services. This paper aims to study development technology of Ka payload system through whole process of ETRI project. Also application of Ka payload will be dealt in this paper. 초록 2

본 논문에서는 포락선추적 기능을 갖는 WCDMA 기지국에 사용될 수 있는 GaN FET를 이용한 전력증폭기 모듈을 설계하고, 제작 및 측정결과를 제시하였다. 개발된 전력증폭기 모듈은 소신호 RF 신호를 입력받아 고이득 MMIC 증폭기, 구동 증폭기 및 전력 증폭기 등을 거쳐 10W 이상의 출력을 생성할 수 있다. 또한, Envelope Tracking 응용을 위해서 최종 전력증폭기의 Drain 전압이 가변되어도 전체 모듈이 안정적으로 동작할 수 있도록 발진방지회로, Isolator, 음전압 우선인가 바이어스 회로가 설계되었다. 모든 바이어스 회로와 RF회로를 17.8× 9.8× 2.0 cm3 크기의 하우징 안에 집적화하여 소형화시켰다. 측정결과 바이어스 전압이 4V에서 28V까지 가변할 경우 30dBm에서 40dBm까지 출력이 가변되면서도 35%이상의 일정한 효율 특성을 나타내어 포락선 추적 기능을 수행할 수 있음을 확인하였다.

In this paper, a power amplifier module for WCDMA base-station applications is designed and implemented using GaN field-effect transistors (FETs), which uses an envelope tracking bias system . The designed module consists of an high gain MMIC amplifier, a driver amplifier, a power amplifier, and bias circuits for envelope tracking applications. Especially, a FET bias sequencing circuit and two isolators are integrated for stable RF operations. All circuits are assembled within a single housing, so its dimension is just 17.8× 9.8× 2.0 cm3. Measured results show that the developed power amplifier module has good envelope tracking capability: the power-added efficiency of 35% at the output power range from 30dBm to 40dBm over a wide range of drain bias.

IEEE 802.15.4과 IEEE 802.15.7은 대표적인 저속 무선망 및 가시광 WPAN 표준이다. 이 표준의 MAC 프로토콜들은 비컨 모드에서 GTS를 이용하여 실시간 응용 프로그램에 대한 QoS 보장 트래픽 플로우를 지원할 수 있다. 그러나 최적으로 할당하는 방법은 아직 명확하게 해결되지 않았다. IEEE 802.15.4 MAC에 관한 현재의 분석 모델은 주로 포화 트래픽 또는 non-bursty 불포화 트래픽 상황이란 가정 하에 개발되었다. 이러한 가정은 bursty 멀티미디어 트래픽의 특성을 반영하지 못한다. 이 논문에서는 burst Markov 변조On-Off 도착 트래픽을 사용하여 GTS 할당을 위한 새로운 분석 모델을 제안한다.

The IEEE 802.15.4 and IEEE 802.15.7 standard are the typical of low rate wireless and Visible Light Wireless personal area networks. Its Medium Access Control protocol can support the QoS traffic flows for real-time application through guaranteed time slots (GTS) in beacon mode. However, how to achieve a best allocation scheme is not solved clearly. The current analytical models of IEEE 802.15.4 MAC reported in the literature have been mainly developed under the assumption of saturated traffic or non-bursty unsaturated traffic conditions. These assumptions don’t capture the characteristics of bursty multimedia traffic. In this paper, we propose a new analytical model for GTS allocation with burst Markov modulated ON-OFF arrival traffic.

본 논문에서는 위성 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 시스템에서 사용자 간 큰 시간 동기 오차를 허용하는 랜덤 액세스 기법을 제안한다. 상향링크 시스템에서 기존의 OFDMA의 경우 사용자들 간의 시간 동기 오차로 인해 부반송파 간 직교성이 파괴되어 성능저하가 발생한다. 이를 위해 사용자들 간의 동기화를 위한 ‘레인징’기법이 요구된다. 하지만 위성 시스템의 경우 매우 긴 왕복지연시간으로 인해 레인징 기법을 제대로 적용할 수 없다. 제안하는 기법은 ± 1칩 준동기 상황에서도 ‘0’상관도를 갖는 부호의 특성을 OFDMA에 적용하여 레인징 적용이 어려운 위성 환경에서 ± 1 OFDM 심벌 타이밍 오차이내에서는 MAI가 발생하지 않게 한다.

We propose a new satellite OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) scheme with greatly enhanced tolerance of timing offset among the users. In uplink OFDMA systems, timing misalignment among users destroys subcarrier orthogonality and thus, it degrades the performance. In order to avoid this performance degradation, the accurate processing, so called ‘ranging’, is required to synchronize among users. However, ranging scheme is not available in the satellite systems due to the very long round trip delay. Exploiting the property that PSW(Propoerly Scrambled Walsh-code) code has zero correlation despite ±1 chip timing offset, the proposed OFDMA achieves MAI free performance with the timing offset up to ±1 OFDM symbol duration for the satellite systems.

본 논문에서는 S-대역 위성/지상 겸용 다중빔 위성통신시스템에 적용을 위한 효율적인 기저대역 패킷 스위치 설계 방안을 제시하기 위하여 설계 요구사항과 고려사항들을 분석하고 기존의 기저대역 패킷 스위칭 기법들의 요소기술과 특성을 비교 분석하였다. 위성 기저대역 패킷 스위치의 설계 요구사항 정립을 위하여 기저대역 패킷 스위치의 요구기능, 시스템 규격, 통신서비스 종류와 성능 요구사항을 분석하였고, 기존의 레이어-2 및 레이어-3 패킷 스위치 특성, 스위칭 프로토콜 특성, 패킷 스위치 구조 특성들에 대한 비교 분석 결과를 기반으로 MPEG 기반의 레이어-2 위성 기저대역 패킷 스위치의 하드웨어 설계 방안을 제시하였다.