Detection of Phase Error Due to the Doppler Effect in Low Earth Orbit Mobile Satellite Communication Network in the Presence of Interference and Rician Fading

간섭과 Rician 페이딩이 존재하는 저궤도 이동 위성 통신망에서 도플러 효과에 따르는 위상 에러의 검출

In this paper, the Doppler phase error due to the relative velocity between a satellite and the earth station in communications using a low earth orbit mobile satellite is detected. The performance of BPSK system in the presence of Rician fading with Doppler phase error and interference, noise is compared with that of the system disturbed by Doppler phase error and noise only. The expression of error rate performance of BPSK system is derived as the type of complementary error function. The numerical calculation of the induced equation are performed in terms of satellite-height, orbit-eccentricity, the velocity of the earth, Rician fading parameter, signal to interference rateio (SIR), the ratio of carrier frequency and base band bit rate. The main conclusion that can be drawn from this analysis is that Rician fading channel environment with Doppler phase error and interference effect yields severe performance degradation than Do- ppler phase error and noise effect in satellite communication channel. And using the numerical calculation, we give a quantitative insight how much the satellite communication channel parameters degrade the system performance. Furthermore it is shown that an appropriate transmission power control for the performance enhancement is beneficial to the new satellite communication system planning.

본 논문에서는 저궤도 이동위성을 이용한 통신에 있어서 위성과 지구국 사이의 상대적 움직임에 의한 도플러 위상에러를 검출하였으며, 잡음과 도플러 위상에러가 존재할 때와 Rician 페이딩 채널환 경에서 잡음, 간섭과 도플러 위상에러가 존재할 때, BPSK 시스템의 성능을 오율측면에서 비교 평가 하였다 유도한 오율식에 의해 수치계산을 행하고, 계산 결과치를 위성의 고도, 궤도의 이심율, 이동 지국의 속도, 지구의 자전속도, Rician 페이딩 파라메타, 신호전력 대 간섭전력 비(SIR) 그리고 반송파 주파수와 기저대역 신호의 비트율 비를 파라메타 항목으로 수치 계산 방식을 이용하여 분석하였다. 본 해석으로 부터 Rician 페이딩 채널환경에서 간섭과 도플러 위상에러가 잡음과 도플러 위상에러 효과보다 위성통신 채널에서 심각한 성능 저하를 유발함을 결론으로 얻을 수 있었다. 또한 수치계산 방법을 이용하여 위성통신 파라메타에 따라서 시스템의 성능을 열화시키는 요소에 대한 영향을 정량적으로 파악할 수 있었다 더우기 향후의 위성통신 시스댐의 설계시 적절한 송선 전력의 제어를 통한 성능 향상음 위한 자료로써 활용될 수 있음을 보였다.