국내 DGPS 내륙 기준국의 출력 증강에 따른 서비스 영역 분석

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2011 한국정보통신학회논문지 Vol.15 No.10

우리나라는 GPS 보정시스템인 DGPS 위성항법보정시스템이 해안용 11곳과 내륙용 6곳의 기준국이 설치 되어 운용되고 있다. 내륙 기준국은 위성항법 보정신호를 500W 출력으로 서비스하고 있으나, 산간 지역 등 국내 지역에 따라 음영지역이 발생한다. 본 논문에서는 내륙 기준국의 출력을 1kW 이내에서 증강할 경우, 내륙 기준국별 서비스 영역을 해석하고, 6곳의 내륙 기준국과 11곳의 해안 기준국과의 이중 서비스 영역을 고려하여 국내 내륙지역의 DGPS 서비스 음영지역을 분석한다. DGPS 전파 모델로는 중파 대역 전파 모델을 사용하고, 내륙 지역의 도전율은 보정된 지표 도전율을 적용하여 출력에 따른 서비스 영역을 해석한다. The DGPS systems that is a GPS augmentation system were installed for ocean- and land-service. The ocean-based reference station of 11 site and the land-based reference station of 6 sites are operating for ocean- and land-service. Although the land-based reference stations provide the output power of 500W, the service shadow regions are occurred due to mountain lands and building area. In this paper, the service coverages for land-based reference stations are analyzed in conditions of output power enhancements of reference station. The service shadow areas are deduced from service coverages of land-based reference stations and ocean-based reference stations. The medium frequency-band wave propagation models are considered as DGPS wave propagation model. The service coverages are analyzed by considering the compensated ground surface-conductivity.

DVB-RCS 전송을 위한 광대역 디지털 주파수 합성기 설계 및 구현

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.2

본 논문에서는 고속 주파수 도약과 높은 주파수 분해도 그리고 광역 주파수 신호를 발생하는 디지털 주파수 합성기를 설계하고 구현한다. 고속 주파수 도약과 미세한 도플러 주파수 보정을 위한 높은 주파수 분해도를 갖는 DDS 기술과 직접 주파수 변환을 위한 광대역 PLL 기술을 적용하여 DVB-RCS 전송을 위한 전송 중간 주파수 신호를 직접 발생하는 주파수 합성기를 구현한다. $2.5{\sim}3.0$ GHz 대역의 500 MHz 사용 주파수 대역내에서 -50 dBc 이하의 스퓨리어스 신호 억압을 제공하고, 0.233 Hz의 세밀한 주파수 분해도와 125 ns 이하의 고속 주파수 도약 특성을 갖는 DFS구조를 갖는다. 또한 제작된 DFS는 광대역 사용주파수 영역에서 3 dB 이내의 이득 평탄도를 나타내었으며, 위상잡음은 1 KHz ?낵쩔【? -75 dBc/Hz의 양호한 특성을 나타내었다. The Digital Frequency Synthesizer(DFS) that generates the wideband signal with high speed frequency hopping rate and high frequency resolution characteristics was designed and implemented in this paper The DFS was applied as local oscillator for direct frequency conversion IF modules of DVB-RCS, which directly generates the transmission immediate frequency signal by using DDS and wideband PLL technologies. The DDS technology provides high speed frequency hopping rate and high frequency resolution characteristics, which are also the DVB-RCS requirement. The wideband PLL technology also provides the wideband signal generation, which is a necessity for direct frequency conversion modules. The implemented DFS provides the spurious suppression characteristic of -50 dBc and less, frequency resolution of 0.233 Hz and frequency hopping rate of 125 ns, respectively. Also the DFS represents the amplitude flatness of 3 dB and less in the pass-band, and phase noise characteristic of -75 dBc/Hz at 1 kHz frequency offset.

차세대 VSAT 위성통신시스템의 위상잡음 스펙트럼 분포 해석

김영완,Kim, Young-wan 한국정보통신학회 2016 한국정보통신학회논문지 Vol.20 No.10

본 논문에서는 차세대 위성통신 규격인 DVB-RCS2 기반 VSAT 단말 시스템의 송수신부 위상잡음 스펙트럼 분포 특성을 분석한다. VSAT 순방향 링크는 DVB-S2 ACM 기반 APSK 고차 전송모드를 사용하며, 역방향 링크는 DVB-RCS2 기반 PSK 및 QAM 계열의 고차 전송 모드를 사용한다. 고차 전송 모드를 사용함에 따라 위상잡음에 의한 영향이 나타나며, 위성전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성에 따라 전송 성능의 열화가 지배적으로 나타난다. 위성전송 환경에 따라 가변적으로 전송 데이터 율와 전송 모드를 가변하는 전송방식을 고려하여 요구 위상잡음 특성을 분석하고 차세대 VSAT 전송 파라미터를 수용하는 전송시스템 신호발생부의 위상잡음 특성을 제시한다. Phase noise spectrum distributions of signal generators for next-generation VSAT satellite system based on DVB-RCS2 were analyzed in this paper. The forward link of VSAT system utilizes the APSK higher-order modulation methods based on the DVB-S2 ACM, the modulation methods of the return link utilizes the higher-order PSK and QAM based on the DVB-RCS2. In digital satellite system using the higher-order modulation techniques, the phase noise have an effect on transmission performance, the transmission performance is dominantly degraded by the phase noise of signal generators in the transmission system. The phase noise spectrum distribution of signal generators are analyzed by considering the ACM conditions that adopts the modulation techniques and data rates due to satellite transmission environment. The proper phase noise spectrum distribution for next-generation VSAT system based on DVB-RCS2 are proposed from the analyzed phase noise spectrum characteristics.

다목적실용 위성 2호의 위성 거리 측정 최적 운용 방안 연구

김영완,안상일,Kim, Young-Wan,Ahn, Sang-Il 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.1

본 논문에서는 저궤도 운동 특성을 갖는 다목적실용 위성2호의 위성 거리 측정을 해석하고 최적의 운용 방안을 제안하였다. 위성의 궤도 특성은 방사속도 성분, 가속도 성분 그리고 가속도 속도 성분으로 해석하고, 위성 궤도 운동에 따른 위성 거리 측정 신호는 도플러 주파수, 도플러 주파수 변화율 그리고 도플러 주파수 변화율 속도 성분으로 해석하였다. 위성 거리 측정에 영향을 미치는 성분에 대한 거리의 정확성 그리고 거리 측정의 모호성 가능성을 정량적으로 해석하여 거리 측정의 최적 운용 파라미터를 분석하였다. 본 논문에서 해석된 결과는 위성 거리 측정을 위한 소형 지구국 시스템 제원 및 설계 파라미터로 활용할 수 있다. Based on the analyses of satellite range measurement, the optimal operation for satellite range measurement of KOMPSAT II, which operates in the low-earth orbit, was proposed in this paper. The orbital motion of the satellite was analyzed in viewpoints of radial velocity, acceleration and speed of acceleration. Correspondingly the effects for satellite ranging signal due to satellite motion were analyzed in viewpoints of doppler phenomena, which are doppler frequency, doppler rate and speed of doppler rate. The accuracy and ambiguity probability of the satellite range measurement were quantitatively analyzed under various circumstances. The optimal operation parameters for satellite range measurement were also analyzed based on the analyzed results. The analyzed results in this paper can be utilized in design of small-sized ground station for satellite range measurement.

불균질 매질에서 탄성파 모델링

김영완,장성형,윤왕중,Kim, Young-Wan,Jang, Seong-Hyung,Yoon, Wang-Jung 대한자원환경지질학회 2007 자원환경지질 Vol.40 No.6

탄성파 속도는 지층 물성에 따라 다양하게 분포한다. 탄성파 음원 모음도 상에 나타나는 이러한 특성은 균질 매질을 고려한 수치 모델링에서는 정상적으로 모사할 수 없으므로 무작위 불균질 매질을 고려한 수치 모델링이 필요하다. 본 연구에서는 불균질 매질 모델을 설정하고, 가우스 자기상관 함수, 지수 자기상관 함수, 폰 카르만 자기상관 함수를 이용하여 단순 지층 구조에 적용하고 각각의 특성을 살펴보았으며, 이 가운데 폰 카르만 자기상관 함수가 단파장 불균질 속도매질을 잘 표현함을 알 수 있었다. 가스 하이드레이트 수치모델링은 동해 현장자료를 바탕으로 해저면과 모델크기를 결정하였으며, 수치모델링 결과 폰 카르만 자기 상관함수가 불균질 지층구조를 포함하는 가스 하이드레이트 속도모델에서 산란현상을 가장 적절하게 구현함을 알 수 있었다. 또한 동해 탄성파 탐사자료의 탄성파 음원 모음도에서 나타나는 해저면 기인 강진폭 위상역전 반사파(BSR: bottom simulated reflector)와 산란파들이 불균질 수치 모형실험에서 적절하게 구현되었음을 알 수 있었다. The seismic velocity at the formation varies widely with physical properties in the layers. These features on seismic shot gathers are not capable of reproducing normally by numerical modeling of homogeneous medium, so that we need that of random inhomogeneous medium instead. In this study, we conducted Gaussian autocorrelation function (ACF), exponential autocorrelation function and von Karman autocorrelation function for getting inhomogeneous velocity model and applied a simple geological model. According to the results, von Karman autocorrelation function showed short wavelength to the inhomogeneous velocity medium. For numerical modeling for a gas hydrate, we determined a geological model based on field data set gathered in the East sea. The numerical modeling results showed that the von Karman autocorrelation function could properly describe scattering phenomena in the gas hydrate velocity model which contains an inhomogeneous layer. Besides, bottom-simulating-reflectors and scattered waves which appear at seismic shot gather of the field data showed properly in the inhomogeneous numerical modeling.

메타물질 구조 다중대역 6단자 위상상관기 설계 및 제작

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.12

본 논문에서는 메타물질 구조 다중대역 6단자 위상상관기를 설계하고 제작하였다. 이중 주파수 대역에서 신호를 수신 처리할 수 있는 집중소자형 메타물질 구조를 해석하고, 해석된 결과를 기반으로 다중대역 직접변환 수신 전처리기에 적합한 소형화 메타물질 구조 6단자 위상상관기를 제안하고 구현하였다. 다중대역 6단자 위상상관기를 구성하는 저항성 전력 분배기와 메타물질 $90^{\circ}$ 하이브리드 결합기의 산란 계수를 기반으로 동일한 특성을 갖는 6단자 위상상관기 구성 요소를 제작하고 측정하였다. 측정된 메타물질 구조 6단자 위상상관기는 모의실험 결과와 일치하였으며, 이중 주파수 대역에서 -20 dB 이하의 정합과 1 dB 이내의 전달 이득차, 그리고 ${\pm}4.1^{\circ}$ 이하의 전달 위상차 특성으로 양호한 다중대역 6단자 위상상관기 성능을 나타내었다. The multi-band six-port phase correlator using metamaterial was designed and fabricated in this paper. The lumped metamaterial structure that can process the dual-band receiving signal was analyzed. Based on the analyzed results, the small-sized metamatrial six-port phase correlator for multi-band direct conversion method was proposed and fabricated. Also, the resistive power divider and $90^{\circ}$ hybrid coupler that comprises the six-port phase correlator were implemented based on the scattering parameters of metamatrial six-port phase correlator. The measured results of the proposed six-port phase correlator show the good agreement with simulation results. The performance of the six-port phase correlator shows the reflection loss below -20 dB in the dual-band. Also, the proposed six-port phase correlator got a good transmission characteristic within 1 dB gain difference and ${\pm}4.1^{\circ}$ phase imbalance, respectively.

A Simplified Blind Decision Method of Modulation Type in impaired AWGN Channel Environment

김영완,Kim, Young-Wan The Korea Institute of Information and Commucation 2007 한국정보통신학회논문지 Vol.11 No.1

본 논문에서는 AWGN 채널 환경에서 likelihood 함수를 사용하여 변조 신호를 구분하는 새로운 구조의 변조 신호 구분 방식을 제안한다. 제안된 방식은 각 변조 신호가 전송된다는 가정하에 likelihood 함수를 사용하지만 기존의 maximum likelihood 방식보다 더 양호한 특성을 갖는다. 기존의 maximum likelihood 방식은 구조의 복잡성과 위상 및 주파수 옵?V을 갖는 채널에서 변조 신호 구분 성능이 열화되는 특성을 갖는다. 제안된 방식은 기존 방식의 impaired 채널 환경에서의 열화 성능을 보완하는 간단한 구조의 blind 변조 구분 성능을 제공한다. 제안된 방식은 위상 및 주파수 옵?V을 갖는 채널 환경에서 기존의 maximum likelihood 방식과 성능을 모의 실험하여 비교 분석 되었다. 제안된 방식의 변조 신호 구분의 정확성은 실험 결과에서 기존 방식보다 더 양호한 성능을 보였으며, 단순한 계산 방식으로 보다 더 간단한 구조를 갖는다. In this paper, a simplified new modulation classification method that utilizes likelihood function for received signal in an impaired AWGN channel environment. The proposed method provides the superior to ML method, although the likelihood under the assumption that each modulated signal is sent utilized. On the other hand, the ML method gets the performance characteristics of high computational complexity and weakness to channel impairment such as phase offsets and frequency offsets. The proposed method has lower computational complexity than that of the ML method. Moreover, the proposed method is robust to the channel impairment such as phase offsets and frequency offsets. The correct classification probabilities of the proposed method and the ML method are given for an AWGN channel with phase offsets and frequency offsets, which were simulated with extensive Monte-Carlo simulation. As shown in simulation resole, a more accurate classification performance both in phase offset environment and in frequency offset can be achieved with the low computational complexity of the proposed method.

국내 연안 여객선 항로에서의 DGPS 서비스 분석

김영완,Kim, Young-Wan 한국정보통신학회 2014 한국정보통신학회논문지 Vol.18 No.9

본 논문에서는 우리나라의 서해와 남해 그리고 동해의 연안과 해상의 DGPS 전파 환경을 측정하여 연안 여객선 항로 구간에서의 DGPS 서비스 영역을 분석한다. 전파 장애물로 작용할 수 있는 다도해 지역과 섬 지역의 지형적 장애물에 대한 영향을 측정하여 국내 연안 지역의 서비스 영역을 분석한다. 해상 DGPS 기준국은 $40dB{\mu}V/m$이상의 전계 강도와 10 dB 이상의 신호대 잡음비를 갖는 넓은 해상 서비스 영역을 제공하고 있으며, DGPS 기준국간 서비스 영역의 중복으로 다도해를 포한한 연안 여객선 항로 구간에서 양호한 DGPS 서비스를 제공하고 있다. 전파 장애물이 산재되어있는 지역에서는 전력 증강 및 안테나 효율 보강 시 더욱더 양호한 서비스 영역을 제공할 수 있다. Based on the DGPS radio wave measurement in the coast of the yellow-sea, south-sea and east-sea, the DGPS service regions in the korean coastal ferry route are analyzed in this paper. The impact of obstacles on the propagation due to the archipelago and island regions are measured and analyzed in the point of service region. The ocean-based DGPS reference stations provide the wide DGPS ocean service regions with signal strength more than $40dB{\mu}V/m$ and signal-to-noise ratio more than 10 dB. Based on the overlapping of the service regions between the DGPS reference stations, the DGPS services with good quality are provided in the coastal ferry route segments. In case of regions where the propagation obstacles are scattered, the increasingly good service can be provided under conditions of output power reinforcement and antenna efficiency enhancement.

중파대역을 사용하는 국내 NDGPS 기준국의 전파 간섭 분석

김영완,지석근,Kim, Young-Wan,Jee, Seok-Keun 한국정보통신학회 2012 한국정보통신학회논문지 Vol.16 No.7

국내 DGPS 기준국은 283.5 kHz~325 kHz 대역 주파수를 사용하여 200 bps 의 GPS 보정 신호를 MSK 방식으로 전송하고 있다. 6곳의 내륙기준국은 500 W 출력으로 80 kM 영역을 서비스하며, 11곳의 해안기준국은 300 W 전력으로 185 kM의 광역 지역에 전송된다. 내륙기준국과 해안기준국에 의해 국내 DGPS 서비스 영역은 이중 또는 삼중으로 제공될 수 있다. DGPS 기준국의 고출력 신호 전송으로 기준국간 간섭과 인접 무선국간 간섭 현상이 발생할 수 있으며, 다중서비스 영역에 위치한 사용자 단말기의 수신 성능은 간섭 영향을 받을 수 있다. 본 논문에서는 국내 DGPS 기준국에 대한 간섭 보호비를 정의하고, 중파대역 전파 모델을 통하여 기준국간 간섭과 인접무선국간 간섭영향을 분석하고 사용자 단말기의 간섭을 분석한다. The Korean DGPS station transmits the 200 bps GPS enhancement signal using the MSK modulation in frequency range of 283.5 kHz to 325 kHz. The land-based stations of 6 sites provide the service area of 80 km with the output power of 500 W. The ocean-based stations of 11 sites provide the output power of 300 W, which provide the DGPS service to 185 kM. Some places are serviced from two or three DGPS stations. The interferences among the DGPS stations using the high power can be occurred. Also, the performances of the user terminasl in dual service area can be degraded. In this paper, the protection ratios for the DGPS service are defined. Using the MF wave propagation model, the interferences among the DGPS stations and the adjacent wireless ground stations are analyzed. Also, the performances of DGPS user terminals are analyzed in the viewpoint of interference.

이동형 위성통신 서비스를 위한 시스템 위상 잡음

김영완,Kim Young-wan 한국정보통신학회 2005 한국정보통신학회논문지 Vol.9 No.8

디지털 신호의 전송 성능은 전송 시스템의 위상 에러에 지배적으로 영향을 받고 있으며, 위상 에러는 랜덤 특성을 갖는 위상 잡음과 도플러에 의한 추적 위상 에러에 의해 발생된다. 도플러 현상이 나타나는 움직임을 갖는 이동형 위성통신 시스템에서는 랜덤 위상 잡음과 추적 위상 오차에 의한 전송 신호의 영향을 해석하여 이동형 위성통신 시스템에 적합한 시스템 요구 위상 잡음 스펙트럼을 설계해야 한다. 본 논문에서는 이동형 양방향 위성통신 시스템의 비대칭 이동 서비스에 대한 도플러 영향과 위상 에러를 해석하여 요구되는 전송 시스템의 위상 잡음 스펙트럼을 설계하고, 움직임을 갖는 단말국의 도플러 영향을 최소화하는 전송서비스를 해석한다. 제안한 위상 잡음 스펙트럼은 요구 전송 시스템에 대한 주파수 발생 부 주파수 특성으로 설계할 수 있다. The phase error generated in the transmission system affects the performance of digital transmission signal. The phase error are generated by random phase noise and tracking phase error due to denier phenomenon. In the mobile satellite communication system that generates the doppler frequency, which is a system with a movement, the proper system phase noise spectrum should be designed based on analyses for phase noise and static phase error effects. Based on the analyses of the doppler frequency and the phase error for bilateral satellite communication system providing an asynchronous service, the phase noise spectrums for the mobile satellite communication are designed in this paper. Also, the available transmission services under the less doppler effect are proposed and the proper signal source units for a required transmission system can be designed under the proposed system phase noise spectrum.