다중경로 페이딩 환경하에서의 저궤도 위성통신시스템 성능 분석

• Published in: 한국항행학회논문지 Vol. 27; no. 4; pp. 410 - 416
• Main Authors: 이해욱, Hae-uk Lee, 류영빈, Young-bin Ryu, 오혁준, Hyuk-jun Oh
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국항행학회 31.08.2023
• Subjects: Fading; Frequency domain equalizer; Low-earth orbit; Multi-carrier; Multi-path; 항공우주공학; Fading; Multi-carrier; Multi-path; Frequency domain equalizer; Low-earth orbit
• ISSN: 1226-9026; 2288-842X

저궤도위성 통신시스템의 경우, 정지 궤도 위성 통신시스템과 달리 지상 기기 기준 상대적으로 고속 기동하여 움직이며, 지상 기기와 이루는 각도 역시 고정되지 않고 넓은 범위에서 가변적으로 되므로 지상에 존재하는 건물, 산 등과 같은 지형물의 위치 및 높이에 따라 위성 통신 시스템임에도 불구하고 다중 경로로 인한 주파수 선택적 페이딩 현상이 나타날 수 있다. 본 논문에서는 저궤도위성 통신시스템에서 발생할 수 있는 저궤도 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델과 저궤도위성의 고속기동으로 발생하는 도플러 주파수 천이에 대하여 분석하고, 이를 기반으로 다중 경로 페이딩 위성 채널 모델에 적합한 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 및 SC-FDE(Single Carrier Frequency Domain Equalizer) 전송 방식에 대하여 효과적인 등화 기법을 제시한다. 또한, 본 논문에서는 제시된 등화 기법이 적용된 OFDM 및 SC-FDE 전송 방식의 저궤도 다중 경로 페이딩 위성 채널 환경에서의 성능을 모의실험을 통하여 비교 분석하였으며, SC-FDE 방식이 OFDM 방식보다 우수함을 확인하였다. Unlike geostationary satellite communication systems, low-earth orbit(LEO) satellite communication systems move at relatively high speeds, and the angle with the ground device is not fixed and varies over a wide range. The propagation channel condition between satellites and ground nodes cannot be assumed line of sight(LOS) anymore. This paper analyzes the low-orbit multi-path fading satellite channel model that can occur in LEO satellite communication systems and Doppler frequency transition caused by high-speed maneuvering of LEO satellites and presents effective equalization techniques for OFDM and SC-FDE transmission methods suitable for multi-path frequency selective fading satellite channel models. In addition, this paper compares and analyzes the performance of OFDM and SC-FDE transmission methods in multipath fading LEO satellite channel environment using the proposed equalization techniques through simulations. Simulation results showed that SC-FDE outpeformed OFDM.