지금 이 순간

1. 개요

 - 무궁화위성 5A호는 선박 통신용 등에 사용되고 21년 임무 종료될 무궁화위성 5호의 대체 위성

 - 36기의 ku-band 중계기 장착

 - KT SAT가 발사한 위성으로 서비스 지역은 한반도, 필리핀, 인도차이나, 중동 등임

 - 무궁화위성 7호와 더불어 국내에서 개발한 지상관제시스템을 상용화한 두번째 사례

2. 우리나라 위성 현황

3. 제원

1. GPS 개요

2. GPS 시스템 구성

3. GPS 측위오차 원인

4. GPS 측위오차 대책

5. 최근동향

1. GPS 개요

  - 총 24개의 위성(32대의 위성 존재)으로 운영되며, 사용자는 4개 이상의 위성신호를 받아 위치를 결정

  - 위성이 보낸 신호의 도달시간차를 이용하여 현재 위치를 결정

2. GPS 시스템 구성

<참조> http://www.howhow.co.kr/html/gps_03.htm

3.GPS 측위오차 원인

   -  위성 궤도 오차 : 전달되는 위성궤도 정보 오차

   -  위성 시계 오차 : 전달되는 위성시각 정보 오차

   -  전리층 오차    : GPS 신호의 전리층 통과시 전달 시간 지연 오차

   -  대류권 오차    : GPS 신호의 대류권 통과시 전달 시간 지연 오차

   -  다중 경로 오차 : GPS 신호의 다중 경로에 의한 오차

   -  수신기 오차    : 열 잡음, 안테나 위상 오차, 채널간 간섭오차, S/W오차

   -  위성배치에 의한 기하학적 오차

4. GPS 측위오차 대책

5. 최근동향

- GPS는 실외에 대한 위치측위는 우수하지만, 실내(Indoor) 위치측위의 정확도는 매우 떨어짐

- 휴대단말기는 실외에서는 GPS, 실내에서는 WiFi, Bluetooth등을 이용한 위치측위 기술로 발전하고 있음

- 초정밀 SBAS기술개발로 1m이내 측위를 목표로 하고 있음

- SBAS는 GPS신호 이외에 별도의 보정신호를 GPS주파수 대역을 이용하여 수신단말에게 전달하는 방식을 사용함

- 끝 -  

10장_3차원측량(2).pdf

1. 개 요

2, 위성기반보정시스템 운용 개념도 및 특징

3. GPS 와 SBAS   

1. 개 요

- GPS위성이 제공하는 항법신호를 지상시스템(기준국, 중앙처리국, 위성통신국)을 이용해 오차를 제거

한 뒤 보정메시지를 생성하여 정지궤도 위성을 통해 GPS항법신호대역(L1, L2)으로 전송 암흐오써 GPS

신호에 대한 정확도, 무결성, 가용성 및 연속성을 제공해 주는 시스템

2, 위성기반보정시스템 운용 개념도 및 특징

  가. 개념도 

  - 기준국 : GPS 위성신호를 감시하고  데이타전송에 필요한 데이터 처리

  - 중앙처리국 : 기죽국이 전송한 데이타 수집/처리 하고 보정메세지 생성

  - 위성통신국 : 중앙처리국에서 계산된 수치를 SBAS위성으로 전송

  - 지상통신망 : 기준국, 중앙처리국, 위성통신국 시스템간 연동

나. SBAS시스템 제공기능

  - 무결성 기능 : 모든 GPS 위성정보 및 보정정보 제공

  - 차등 보정정보 기능 : 서비스 지역내 모든 사용자 들의 오차를 포함한 차등 교정

  - 레인징 신호 기능 : 정지궤도 위성이 제공하는 레인징 신호를 추가 이용할수 있도록 함

                              (GPS위성신호 문제시 가용성 및 연속성 향상)

3. GPS 와 SBAS   

끝.

1. 개요

2. 성층권 통신시스템 서비스 개념도

3. 성층권 통신시스템 구성 기술

 가. HAPS 비행선 핵심 기술

 나. HAPS 통신시스템 요소 기술

4. 상호 비교

1. 개요

 - 성층권 비행체 통신시스템이란 성층권에 통신 중계기를 탑재한 비행선을 정점 체공시키면서 각종 통신 서비스를 제공하기 위한 것

 - 예전부터 비행선을 사용하여 통신시스템을 구축하는 개념은 있었으나 이러한 HAPS 통신 시스템을 구축하는 데에는 여러 분야의 고난이도 기술이 필요

 - 성층권 환경에서 견딜 수 있는 재료기술, 장기간의 비행에 필요한 전력기술, 대규모 선체 구조기술, HAPS를 위한 무선전송 기술 등의 발전과 세계전파통신회의가 HAPS용 주파수를 분배함에 따라 점차 가시화되고 있는 시스템 - 이러한 성층권 통신시스템은 타 통신 방식에 비해 높은 경제성을 보유, 고기능, 고품질의 다양한 욕구를 충족시킬 수 있는 새로운 차세대 통신 인프라로 서서히 부상하고 있음

 - 미국, 일본 등 선진국들은 민간 기업 투자 및 정부 지원 등을 바탕으로 하여 성층권 통신시스템의 개발에 많은 노력을 기울이고 있음

2. 성층권 통신시스템 서비스 개념도

 - 성층권은 지구상공 약 8~20 km에서부터 시작하여 약 50~56km까지 형성되어 있으며 대류권에 비해 기상이 매우 안정적이어서 비행선을 장시간 체공시키기에 적합

 - WRC-2003 회의에서 우리나라가 HAPS용으로 27GHz 및 31GHz 대역 할당 받음

3. 성층권 통신시스템 구성 기술

 가. HAPS 비행선 핵심 기술

  - 대규모 선체 구조기술 및 막 재료기술
  - 저 저항 공력 형상의 선정 및 공력 설계기술
  - 낮은 공기 밀도 환경에서 운용되는 고효율 추진기술
  - 태양전지 및 재생형 연료전지를 이용한 clean 에너지 공급 기술
  - 열 제어 및 부력 제어기술
  - 대규모 막 구조물의 비행 제어기술
  - 추적 관제기술

 나. HAPS 통신시스템 요소 기술

    - HAPS를 위한 다이버시티 기술

    - HAPS를 위한 적응변조 및 코딩 기술
    - HAPS를 위한 자원할당 및 프로토콜 기술
    - HAPS 간의 핸드오프 기술

4. 상호 비교

http://www.ktechno.co.kr/rd_news/kr912_01.html

haps.pdf

1. 개요

2. 시스템 구성

3. 보조정보

4. SBAS와 A-GNSS 비교

1. 개요

 - 기존의 독립형 GPS 수신기(Stand-alone GPS)의 경우 초기 동기 획득시간(TTFF: Time To First Fix)이 40 초~수 분까지 소요되며 고층 빌딩이 많은 도심이나 실내에서는 위성 신호가 미약하여 탐지되지 않는 경우가 발생

 - 이를 극복하기 위해 위성과 이동 통신망을 결합하여 위치를 결정하는 시스템

2. 시스템 구성

 - 지엔에스에스(GNSS, 세계 위성 항법 체계) 신호를 이용한 위치 측정을 할 때, 이동 통신망이나 무선 인터넷 망으로 연결된 보조 서버(Assistance Server)를 사용하여 다양한 보조 정보를 제공받아 더욱 신속하고 정확한 위치 파악이 가능하도록 하는 시스템

3. 보조정보

  - 획득 보조 정보(Acquisition Assistance Data)를 단말기로 전송하여 초기 동기 획득 시간을 줄임

  - 감도 보조 정보(Sensitivity Assistance Data)를 제공하여 단말기의 신호 탐지 성능을 높임

  - 이외에도 차등 보정(Differential Correction) 정보 등을 이용하여 위치 측정 정확도를 높이기 위한 여러 가지 오차 정보를 제공

4. SBAS와 A-GNSS 비교

A-GNSS 표준화 현황.pdf

1. 개요

2. GPS 원리

3. GPS 시스템 구성

 3.1 위성 부문 

 3.2 지상 관제 부문 

 3.3 사용자 부문 

4. GPS를 이용한 위치측정법

 4.1 단일위성항법시스템

 4.2 DGPS(Differential Glabal Positioning System)

       4.2.1 지역보정위성항(Local Area DGPS, LADGPS)

       4.2.2 광역보정위성항법(Wide Area DGPS, WADGPS)

 4.3  반송파보정위성항법 시스템(CDGPS, Carrier Differential Global Positioning System)

5. GPS의 이용 분야

1. 개요

  - GNSS(Global Navigation Satellite System)는 위성을 이용해서 위치를 결정하는 항법시스템입니다

  - 이러한 위성항법시스템으로는 전세계를 대상으로 서비스하는 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, EU의 GALILEO, 중국의 COMPASS가 있으며, 자국에게 서비스하는 중국의 BEIDOU, 일본의 QZSS, 인도의 IRNSS가 있습니다.

  - 이 중 GPS는 현재 완전하게 운용되고 있는 유일한 범 지구위성항법시스템

  - 1960년대 미국 국방부에서 사용하기 시작하여 1983년 민간에 개방(L1 주파수밴드, C/A(Coarse/Acquisition code))

  - 총 24개의 위성(32대의 위성 존재)으로 운영되며, 사용자는 4개 이상의 위성신호를 받아 위치를 결정

  - 위성이 보낸 신호의 도달시간차를 이용하여 현재 위치를 결정

<참조> http://gunsan.mof.go.kr/USR/WPGE0201/m_17090/DTL.jsp

2. GPS 원리

  2.1 GPS 측정 원리

     - 지구궤도를 돌고 있는 GPS 위성들은 현재 위치와 시간이 담긴 전파신호를 지상으로 쏘아준다

     - 지상수신기는 GPS 신호를 받아 전파가 도달하기까지 걸린 시간을 계산해 자신의 현재 위치를 파악하게 된다(거리=빛의 속도*경과시간)

     - 경도와, 위도, 높이를 동시에 파악하기 위해서는 3개의 위성신호가 필요하며, 위성간 시간 오차를 제거하기 위한 신호용 위성이 필요하기 때문에 4개의 위성이 사용, 즉 정확한 위치를 계산하기 위해서는 4개의 위성이 필요

<참조> http://blog.daum.net/cpebach3/49

  2.2 GPS 위성

     - 실제로 지구 어디서나 최소 4개의 위성이 보이도록 하기위해 GPS 위성은 적도와 55도로 경사를 이루는 6개의 궤도면에 각 궤도마다 4~5개씩의 위성을 배치, 지구 표면으로부터 약 20,200km의 상공에 위성을 배치

     - 공전주기를 11시간 58분으로 하여 위성이 하루에 지구를 2번씩 돌도록 함으로써, 지구상 어디에서나 항상 4개 이상의 위성을 추적할 수 있도록 하고 있음

  3. GPS 시스템 구성

<참조> http://www.howhow.co.kr/html/gps_03.htm

 3.1 위성 부문

    - 위성 부분은 24개의 GPS 위성으로 구성되어 있으며, 21개의 동작위성과 3개의 예비위성이 11시간 58분 주기로 지구를 공전함

    - 적도면에 등 간격으로 분포된 6개의 궤도면에 각각 4개씩 할당됨

    - 각각의 GPS위성에는 정밀한 시계(세슘원자시계와 루비듐 시계)가 각각 2개씩 장착되어 정밀한 시간을 유지함

 3.2 지상 관제 부문

     - 지상 관제 부문은 주통제소와 감시소, 데이터 송신소로 구성

     - 감시소는 모든 GPS 위성으로부터 데이터를 수집하여 각 위성의 위치를 나타내는 궤도정보와 위성에 탑자된 시간 데이터를 평가하고 위성의 항로를 예측하며 이 정보를 주통제소에 보냄

      - 주통제소에서는 보정된 위치와 시간데이터를 주기적으로 데이터 송신소를 통하여 각 위성으로 전송

      - 주통제소는 미국 Colorado Springs의 공군기지에 있으며, 감시소는 전세계 5곳에, 데이터 송신소는 4곳에 설치되어 있음

 3.3 사용자 부문

     - 사용자 부문은 GPS 수신기와 안테나 그리고 자료 처리 소프트웨어로 구성됨

     - GPS 위성으로부터 신호를 수신하여 안테나의 위치와 속도 및 시각을 판단

4. GPS를 이용한 위치 측정법

  - 위성 항법 시스템은 30 ~ 40 m 수준의 위치 정확도를 지니는 단일 위성 항법 시스템(Stand-alone GPS, SA 제거 이후),  m 수준의 위치 정확도를 지니는 보정 위성 항법 시스템(Differential GPS : DGPS), 그리고 cm 수준의 위치 정확도를 지니는 반송파 보정 위성 항법 시스템(Carrier phase Differental GPS : CDGPS)으로 분류된다.

 4.1 단일위성항법시스템

    - 4개 이상의 GPS위성 신호를 수신할 수 있는 하나의 GPS 수신기로 지구 어느 곳에서든지 약 100m의 위치 정확도로 사용자의 위치를 구할 수 있음

   - 단일항법시스템 제공 서비스 종류

<참조> http://ko.wikipedia.org/wiki/GPS#mediaviewer/%ED%8C%8C%EC%9D%BC:GPS_signal_modulation_scheme.svg

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=likejulls&logNo=220348428136

  4.2 DGPS(보정위성항법 시스템)

     - GPS 오차 요인은 위성궤도오차, 위성시계오차, 대류층 지연 오차, 전리층 지연 오차등이 있음

     -  각 오차 요인들로 인해 사용자의 위치 정확도 저하

     - GPS의 오차를 줄이기 위해 보정항법 이용(보정항법이라는 것은 말그대 항법 시 보정신호를 이용해 보정하는 것을 의미)

http://tjworld.tistory.com/?page=5

   4.2.1 LADGPS(Local Area DGPS) 

     - 단독측위기법의 정밀도을 향상시키기 위해 개발된 것으로 2대 이상의 수신기(기준국 수신기와 이용자 수신기)와 통신매체가 필요

     - 기준국에 설치된 1대의 수신기에서 이미 알고 있는 기준점의 위치 정보를 이용하여 각 위성의 거리 오차 계산, 보정치로 환산해서 이동체에 전달

     - 이동체에서는 저가의 항법용 수신기를 가지고도 이동 시 수m, 정지 시 1m 이내의 실시간 위치 측정 가능

<참조> http://what-isthe.blogspot.kr/2010/04/what-is-accuracy-of-dgps.html

      - DGPS 측정 방법

         ○ 위치가 미리 측정된 기준국(고정국)과 사용자(이동국)으로 구성

         ○ 기준국에서 GPS 위성 신호를 수신하여 계산한 위치 값과 이미 알고 있는 위치 값을 비교하여 오차 보정값을 계산->사용자는 자신의 위치계산에 반영

         ○ 기준국과 사용자와의 거리 제한

   4.2.2 광역보정위성항법(Wide Area DGPS, WADGPS)

       - LADGPS 기준국과 사용자와의 거리 제한이라는 단점이 있음

       - 보통 기지국의 보정치를 사용자가 제대로 이용하기 위해서는 기지국과 사용자 간의 거리가 약 100km 를 넘지 않아야 한다. 이는 기지국의 전리층 보정치를 사용자에게 적용하기 위해서는 두 수신기가 받는 신호가 대략 비슷한 전리층을 지나야 하기 때문이다.

       - 두 수신기 간의 거리가 멀어지면, 각 수신기가 수신한 신호가 지나는 전리층 지연치가 달라질 가능성이 높다. 우리나라처럼 좁은 나라에서는 가능할지 모르나, 넓은 지역에서는 시스템 설치 및 운용 시, 많은 비용과 문제가 발생할 수 밖에 없다. 

       - 이를 보완하기 위해 등장한 것이 바로 광역보정항법시스템

http://tjworld.tistory.com/?page=5

http://hompi.sogang.ac.kr/@bb/bboard.asp?db=hwaniii_aero&mode=read&num=3&page=1

http://gps.snu.ac.kr/bbs/board.php?bo_table=sub2_5

       - 기지국에서 생성한 데이터를 주국에서 취합하여 이를 벡터 형태의 보정치로 만들어 주는 것이다. 사용자는 이렇게 생성된 벡터 형태의 보정치를 적용하여 자신의 위치를 계산하게 되는데, 이렇게 되면 적은 수의 기지국으로 DGPS와 거의 같은 수준의 위치 정확도를 유지하는 것이 가능  

        - 이때 보정치를 주는 방식에 따라 GBAS(Ground Based Augmentation System)와 SBAS(Satellite Based Augmentation System)으로 나뉜다. 즉 보정치를 지상 기반 기준국에서 방송하게 되면, GBAS이고, 위성에서 방송하게 되면, SBAS가 된다. 그 커버리지 등 여러 편리성으로 인해 요즘은 SBAS로 가고 있는 추세이다 

     4.3  반송파보정위성항법 시스템(CDGPS, Carrier Differential Global Positioning System)

         - 반송파는 코드보다 해상도(resolution)가 훨씬 높으므로 이를 이용하여 위치를 계산할 경우 cm 정도의 위치 정확도를 기대할 수 있음

         - 그러나 위치 계산을 위해 반송파를 사용할 경우, 코드를 사용한 위치 계산에 비해 계산량이 많고 시스템의 무결성이 저하된다. 

         - 반송파 보정 위성 항법 시스템은 좁은 영역에서 고도의 위치 정확도를 요구하는 시스템이나 측지 분야에서 널리 이용된다.

5. GPS의 이용 분야

 - 항법장치: 선박, 자동차, 항공기, 인공위성 등

 - 측지분야: 기준점 측량, 항공사진 측량 등

 - GIS(Geographic Information System) 분야: 주요 지물의 위치 측정

  - 해양분야: 정기노선항해, 해상탐색 및 구조등

 - 지구물리학:지질구조해석

 - 군사분야

 - 레져분야

 - GPS 서비스의 종류: 차량항법시스템, 차량위치정보 서비스, 텔레매틱스 등

<참조> http://tjworld.tistory.com/?page=5

http://gps.snu.ac.kr/bbs/board.php?bo_table=sub2_5

http://ettrends.etri.re.kr/ettrends/paper.do?paperno=0905001954

http://tjworld.tistory.com/35

1. 개요

2. 자세 제어 시스템에 적용되는 안정화 방식

3. 능동제어방식

  3.1 회전(Spin) 안정화 방식

  3.2. 3축 제어방식

4. 위성자세 안정 방식 비교

1. 개요

  - 위성은 위성이 원하는 최종 궤도까지 도달하기 위해서 궤도제어 시스템에 의하여 조종을 받게 되고, 원하는 궤도에 오르게 되면 자세제어 시스템에 의해 최종적으로 요구되는 자세를 취하게 된다

  - 자세 및 궤도제어 시스템의 목적은 위성체의 자세 및 궤도에 영향을 미치는 교란 요소에 대해 임무 수행 중 원하는 방향으로 위성체를 지향, 안정화시키는 것

  - 자세 및 궤도에 영향을 주는 외부 교란 요소는 위성고도에 따른 중력의 차이와 자기장의 상호 작용, 고도에 비레하는 태양 복사압 등이 있다

  - 위성에서는 자세를 안정하게 유지하기 위한 여러가지 자세 안정 방식이 있음

2. 자세 제어 시스템에 적용되는 안정화 방식

  - 인공위성 자세제어는 크게 능동제어(Active Control), 수동제어(Passive Control) 두 가지 방법으로 나눈다

  - 수동 제어는 초창기의 소형위성들이 단순한 회전을 이용하거나 지구 중력과 같은 자연적인 힘의 균형을 이용하여 안정된 상태를 유지했던 방법

  - 수동 제어는 지구 중력경사 안정화 방식(한쪽 끝에 무거운 추가 달린 막대를 이용), 지구 자기장 방식(전자석 이용)이 있음

  - 능동 제어는 위성에 동력기구를 장착하여 자세를 제어하는 방법

  - 능동 제어 방식에는 위성체 몸통을 팽이처럼 회전시켜 안정화 시키는 회전 안정화 방식과 몸통을 회전시키지 않고 몸통의 3축 균형을 조절하여 자세 안정화를 시키는 3축 자세 안정화 방식이 있다. 

  - 현재는 인공위성의 동력학에 대한 이해와 제어이론이 발달함에 따라 위성을 원하는 방향으로 조종하고 외란을 흡수하여 정확하고 안정된 자세를 이루는 능동제어가 발달

http://www.think-tank.co.kr/109

3. 능동제어방식

  3.1 회전(Spin) 안정화 방식

     - 위성체의 동체 축을 일정한 속도로 회전시킴으로 자세안정화를 유지하는 것을 의미

     - 자이로 효과 이용(고속으로 회전하는 회전체가 그 회전축을 일정하게 유지하려는 성질), 팽이의 자세가 안정될 때의 원리 이용

     - 위성체 몸통전체를 일정한 각속도로 회전시키는 단순회전방식과 위성체 몸통을 두개의 부분으로 나누어서 두 개중 한 개의 몸통만 회전시켜 자세 안정화 시키는 이중회전방식이 있다.

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-2.htm

  3.2. 3축 제어방식

     - 몸통의 X-Y-Z축의 균형을 조절하여 자세를 조절하는 방식

     - 위성체 시스템의 총모멘텀량을 zero로 유지시키면서 반작용 휠이나 추력기를 이용하여 3축을 제어하는 Zero Momentum 방식과 회전 안정화 방식과 원리상으로 동일하지만 몸통 회전방식이 아닌 위성체 내부에 장착된 휠을 일정한 회전속도로 회전시켜 위성체 시스템의 총 모멘텀량을 일정하게 유지하며 3축을 제어하는 Momentrum Bias 방식이 있다

     - 이 자세 제어 방식을 사용하면 필요한 자세 정확도를 유지하는 기구는 복잡해지지만, 태양 전지 패널을 넓게 펴서 패널 전면이 항상 태양을 향하게 할 수 있기 때문에, 회전 제어법을 사용한 위성에 비해 전력을 효율적으로 얻을 수 있다

http://www.conceptualdynamics.com/files/rbmo/rbmo_rp.htm

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-2.htm

4. 위성자세 안정 방식 비교 

1. 개요

2. 고도와 궤도에 따른 위성의 분류

  2.1 저궤도 위성(Low Earth Orbit)

  2.2 중궤도 위성(Medium Earth Orbit)

  2.3 타원형 고궤도 위성(High Elliptical Orbit)

  2.4 정지궤도 위성(Geostationary Earth Orbit)

  2.5 극궤도 위성

3. 궤도별 비교

4. 위성을 용도에 따른 분류

   4.1 통신 위성

   4.2 기상 위성

   4.3 GPS 위성

   4.4 과학탐사 위성

   4.5 방송위성과 통신위성 비교

1. 개요

  - 위성통신은 위성을 중계국으로하여 지구국간 상호 통신을 하는 것

  - 위성통신은 지상지구국에서 높은 전력으로 위성을 향해 전파를 송신하고, 위성에서는 받은 전파 신호를 중계기(Transponder)로 증폭한 후 지상을 향해 송신하는 것

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

  - 위성의 고도에 따라 저궤도 위성, 중궤도 위성, 타원형 고궤도 위성, 정지궤도 위성 및 극궤도 위성등으로 구분함

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

2. 고도와 궤도에 따른 위성의 분류

  2.1 저궤도 위성(Low Earth Orbit)

       - 지구궤도 약 1000~2000km 상에 위치하며 주로 측위, 이동통신, 원격탐사에 이용되는 위성

       - 위성은 1~2시간에 한 번씩 지구의 주위를 돌기 때문에 적어도 수십기의 위성을 쏘아올려 항상 어느 곳에서도 볼 수 있어야 한다.

       - 저궤도 위성 종류: 소형 저궤도 위성(Little LEO), 대형 저궤도 위성(Big LEO)

  2.2 중궤도 위성(Medium Earth Orbit)

       - 지구궤도 약 10,000~20,000km 상에 위치

       - 수기 내지 수십 기의 위성으로 전 세계를 커버할 수 있다.

       - 저궤도와 정지궤도 위성의 중간에 해당하는데  ICO와 오딧세이(Odyssey) 등이 있음

       - 도플러 편이에 의한 주파수 보상 필요

  2.3 타원형 고궤도 위성(High Elliptical Orbit)

       - 원지점의 고도가 약 4만 km, 근지점의 고도가 1,000km 정도의 가늘고 긴 타원형 궤도

       - 원지점 부근에서는 위성이 천천히 움직이므로 지상에서 보이는 시간이 길어, 2~3기의 위성을 교차해서 사용 

       - 소요 위성 수: 3~6개

  2.4 정지궤도 위성(Geostationary Earth Orbit)

      - 적도 상공에서 지구의 자전주기와 같은 속도로 움직이는 인공위성은 지구상에서 볼 때 정지하고 있는 것처럼 보이므로 정지위성이라 부름

      - 정지 위성은 지구상의 넓은 지역에 걸쳐 장애물의 영향없이 전파를 받고 보낼 수 있음

      - 정지 위성을 이용하여 텔레비젼 중계를 하면 동시에 여러 나라에 같은 내용을 볼 수 있음

      - 통신, 기상관측, 방송등에 주로 이용됨

      - 주기:24시간 주기, 24시간 관측

      - 소요 위성 수:1~3개

  2.5 극궤도 위성
      - 극궤도 위성은 저궤도 위성의 특별한 형태로서 양극을 통과하는 궤도를 돔

      - 극궤도 위성은 북-남의 방향이고 지구는 동-서의 방향으로 자전하기 때문에 극궤도 위성은 지구표면 전체를 관측할 수 있음

      - 주로 기상, 군사용 전세계 1개 위성 서비스

3. 궤도별 비교

4. 위성을 용도에 따른 분류

 4.1 통신 위성

    - 우리 나라의 무궁화 1, 2, 3호와 같은 위성들은 TV신호나 위성 전화등의 통신서비스에 활용됨

    - 현재 약 100기 이상의 통신 위성들이 정지 궤도를 돌며 활동 중에 있음

    - 이러한 통신위성들은 우주공간에서 중계국의 역할도 함

  4.2 기상 위성

     - 기상 위성은 하루하루 변하는 기상 변화를 관측하는 임무 수행

     - 많은 나라에서 기상예보, 태풍추적, 일기 변화 등에 활용함

  4.3 GPS 위성

      - 자동차, 배, 비행기 등 정확한 위치를 요구하는 곳에 사용됨

      - 처음에는 군사적인 목적으로 만들어 졌지만  현재는 누구라도 GPS 수신기만 이용하면 자신의 위치를 알아낼 수 있음

  4.4 과학탐사 위성
      - 과학 연구에 필요한 자료를 수집함

   4.5 방송위성과 통신위성 비교

1. 위성통신의 종류

2. 지구국 안테나

 2.1 Parabola Antenna

     가. 구조

     나. 원리

     다. 특징

 2.2 Cassegrain Antenna

     가. 원리

     나. 구조

     다. 특징    

 2.3 Horn Reflector Antenna

     가. 원리

     나. 구조

     다. 특징

1. 위성통신의 종류

  - 용도별: 통신위성, 방송위성, 기상위성, 자원탐사위성, 군사위성 등

  - 고도별: 저궤도 위성, 중궤도 위성, 고궤도 위성

  - 궤도별: 극궤도 위성(북극과 남극을 잇는 궤도), 정지궤도 위성(지구의 자전 주기와 동일한 공전주기), 타원궤도 위성(계란모양의 타원궤도, 지구로부터의 고도가 일정하지 않아서 고도가 높은 지점과 낮은 지점이 생김)

  - 사용주파수 대역

http://stbiho.daegu.ac.kr/~reforest/s4-3.htm

2. 지구국 안테나

  - 지국국 안테나로는 파라볼라 안테나, 카세그레인 안테나, 혼리플렉터 안테나 등이 주로 쓰임

  - 그 중에 가장 많이 사용되는 지구국 안테나는 카세그레인 안테나임

 2.1. 파라볼라 안테나

     가. 구조

        - 포물면형 반사경과 그 초점에 있는 안테나소자로 이루어짐

     나. 원리

        - 포물면형 반사경의 초점에 설치된 1차 복사기에서 나온 전파가 포물면경에서 반사되면 평면파가 되어 예민한 지향성을 얻을 수 있도록 구성

        - 파라볼라의 초점에 1차 복사기로서 전자나팔, 반파장 다이폴 등을 설치하여 여진함

        - FA=FB+BB'=FC+CC' 관계가 성립하므로 평면파가 방사됨

      다. 특징

         - 구조가 간단하고 소형임

         - 지향성이 예민하고 이득이 큼

         - 부엽이 많음

         - 광대역의 임피던스 정합이 어렵고 대역폭이 좁음

         - 반사파로 인한 임피던스 부정합, 급전선에 의한 손실, 대지반사파의 인입현상 발생--->Cassegrain 안테나로 연결

   - feed 방식에 따라 center feed 방식과 offset feed 방식이 있음 

  2.2 카세그레인 안테나

     가. 원리

        - 파라볼라 안테나의 단점인 임피던스 부정합, 급전선에 의한 손실, 대지 반사파 인입 현상등을 보완한 입체 개구면 안테나로 2개의 반사기를 이용하여 예민한 평면파 빔을 생성함

      나. 구조

        - 반사기(주:파라볼라, 부:곡면) 2개, 1차 복사기(Dipole 또는 전자혼) 1개로 구성됨

        - 1차 복사기는 주 반사기 쪽에 설치하고, 부반사기는 초점보다 조금 앞에 볼록 쌍곡면을 설치함

        - 부반사기를 오목쌍곡면을 사용하면 그레고리안(Gregorian) 안테나임

        - 주반사결과 부반사경이 동일한 허초점을 갖고 반사시키므로 평행하게 반사됨

    다. 특징

       - 1차 복사기와 송수신기가 직결되어 급전선의 손실이 작음

       - 대지 반사파 영향이 작아 저잡음용 안테나로 사용

       - 부엽이 적음

       - 초점거리가 짧고 반사기에서 높은 이득이 얻어짐

       - 제작이 용이함

 2.3 혼리플렉터(Horn Reflector) 안테나

     가. 원리

        - 나팔에 전송된 구면파를 반사기에서 평면파로 바꾸어 자유공간에 방사함

     나. 구조

        - 원추형 혹은 각추형 나팔과 파라볼라 반사기를 조합한 구조의 안테나로 1차 복사기의 정점과 반사기의 초점을 일치시킴

   다. 특성

     - offset feed type으로 반사파가 급전점으로 돌아오는 양이 적어 임피던스 부정합이 일어나지 않음

     - 초광대역 특성을 가짐

     - 개구효율이 좋고 이득도 45dB 이상으로 매우 높음

     - 저잡음 특성이 있음

     - 부엽이 적어 전후방비, 전측방비가 좋음

     - 수평/수직 편파 모두 사용할 수 있음

     - 구조가 크고 기계적 강도가 약한 단점이 있음

1. 개요

2. 다원접속 및 할당방식의 종류

3. 위성통신의 회선할당방식

4. 회선할당방식 비교

5. 다원접속방식

6. 다원접속방식의 비교

1. 개요

  - 위성에서 다중 접속은 복수개의 지구국이 하나의 통신위성을 이용해서 동시에 지구국 상호간에 통신로를 설정하는 방식임

  - 회선할당 방식은 위성과 지구국 사이의 회선설정 방식으로 영구적, 랜덤하게 할당 가능

<참조>

 다중접속과 다중화 기술

  가. 다중접속

    - 다중 접속은 주어진 시간, 공간, 주파수, 코드등을 여러사용자가 공동으로 사용하는 기술

    - 서로 다른 사용자를 구분시키기 위한 기술

  나. 다중화 기술

     - 여러 채널을 동시에 송, 수신하도록 다수의 채널을 하나의 전송로로 결합구성하는 기술

     - 공통 채널상에서 동일 방향으로 신호를 전송하기 위해 개개 채널의 신호를 결합시키는 과정

 위성통신의 특징

     가. 서비스 지역의 광역성: 다자간통신에 대한 경제적

     나. 동보성, 다원접속성: 한 지점으로부터 여러 곳에 흩어져 있는 다수의 수신기로 동시에 동일 내용의 정보를 전송하는 통신

     다. 효율성: 다원접속기술로 회선이용 효율 향상 

     라. 유연한 회선 설정: 지리적 장애 극복

     마. 내재해성: 지진 등 지상재해에 무관

2. 다원접속 및 할당방식의 종류

  2.1. 고정할당방식(Pre Assignment Multiple Access, PAMA)

      가. 주파수분할다중방식(Frequency Division Multiple Access, FDMA)

      나. 시분할다중방식(Time Division Multiple Access, TDMA)

      다. 공간분할다중방식(Space Division Multiple Access, SDMA)

      라. 부호분할다중방식(Code Division Multiple Access, CDMA)

  2.2. 랜덤할당방식(Random Assignment Multiple Access, RAMA)

  2.3. 요구할당방식(Demand Assignment Multiple Access, DAMA)

  2.4. 혼합할당방식

3. 위성통신의 회선할당방식

 가. 고정할당방식(Pre Assignment Multiple Access, PAMA)

     - 고정된 주파수 또는 시간 Slot을 특별한 변경이 없는 한 한 쌍의 지구국에 항상 할당해주는 접속 방식

     - 고정 방식

 나. 랜덤할당방식(Random Assignment Multiple Access, RAMA)

     - 전송정보가 발생한 즉시 임의 Slot으로 송신하는 방식

     - 경쟁 방식

 다. 요구할당방식(Demand Assignment Multiple Access, DAMA)

     - 사용하지 않는 slot을 비워둠으로써 원하는 다른 지구국이 활용할 수 있도록 함

     - 예약 방식

4. 회선할당방식 비교

5. 다원접속방식

 가. FDMA

    - 여러 개의 주파수로 분할하여 전송하는 방식

    - 전송로에 할당되어 있는 주파수 대역 중에서 통신에 필요한 최소한의 주파수 대역을 각 지구국에 할당하여 우주국에 접속할 수 있는 방식

    - 지구국들간에 송신 신호 동기가 필요하지 않기 때문에 지구국의 장비가 간단하고 저렴함

  나. TDMA

    - 여러 개의 시간으로 분할하여 전송하는 방식

    - 전송로에 할당되어 있는 시간대역을 주기적으로 일정한 시간간격으로 나누어서 각 지구국에 할당하여 우주국에 접속할 수 있는 방식

    - 위성간 간섭영향이 FDMA보다 적고, 처리능력이 FDMA보다 더 큼

  다. SDMA

    - 한 개의 우주국이 여러 개의 지구국이 있는 통신 지역을 분할하여 한정된 주파수 자원을 이용하는 방식

    - 수신 신호의 전력밀도를 증가시키기 위한 방법으로 위성에서 발생하는 빔을 좁게하여 전력을 집중시키는 스포트빔을 이용하여 지구국의 수신 안테나의 크기를 줄일 수 있다.

  라. CDMA

    - 지구국당 동일한 시간과 주파수를 사용하면서 각 지구국마다 특정한 PN코드를 삽입하여 보내는 방식

    - CDMA 방식은 확산스펙트럼 기법을 채택한 방식으로 PN 코드 사용하기 때문에 보안성이 뛰어남

6. 다원접속방식의 비교

 - 장, 단점

  - 방식별 비교