위성 모뎀
Satellite modem |
위성 모뎀 또는 위성 모뎀은 통신 위성을 릴레이로 사용하여 데이터 전송을 확립하는 데 사용되는 모뎀입니다.위성 모뎀의 주요 기능은 입력 비트스트림을 무선 신호로 변환하는 것입니다.
'위성 모뎀'이라고도 불리는 복조기(변조기 없음, 따라서 위성에서만 데이터를 다운로드할 수 있음)만을 포함하는 장치가 있습니다.이러한 디바이스는 위성 인터넷액세스에 사용됩니다(이 경우 업로드된 데이터는 기존의 PSTN 모뎀 또는 ADSL 모뎀을 통해 전송됩니다).
위성 링크
통신 채널을 확립하기 위해 필요한 장치는 위성 모뎀뿐만이 아닙니다.위성링크 작성에 필수적인 기타 장비로는 위성안테나와 주파수 변환기가 있습니다.
송신되는 데이터는, 데이터 단말 장치(예를 들면 컴퓨터)로부터 모뎀에 전송된다.모뎀은 보통 Intermediate Frequency(IF; 중간 주파수) 출력(즉, 50~200MHz)을 가지고 있습니다만, 신호가 L 대역으로 직접 변조되는 경우가 있습니다.대부분의 경우 주파수는 증폭 및 전송 전에 업컨버터를 사용하여 변환해야 합니다.
변조된 신호는 사용되는 변조 방식에 따라 대응하는 신호 상태(예: 비트 또는 몇 비트)로 표현되는 일련의 기호, 데이터 조각입니다.심볼 클럭 복구(로컬 심볼 클럭 제너레이터를 리모트 심볼 클럭과 동기화하는 것)는 복조기의 가장 중요한 작업 중 하나입니다.
마찬가지로 위성으로부터 수신한 신호는 먼저 다운컨버터(Low-Noise Block Converter(LNB; 저소음 블록 컨버터)에 의해 변환되고 다음으로 모뎀에 의해 복조되며 마지막으로 데이터 단말 장치에 의해 처리됩니다.LNB는 보통 13V 또는 18V DC의 신호 케이블을 통해 모뎀에 의해 전력이 공급됩니다.
특징들
위성 모뎀의 주요 기능은 변조와 복조입니다.위성통신 규격은 오류 정정 코드와 프레이밍 형식도 정의한다.
위성 통신에 사용되는 일반적인 변조 유형:
일반적인 위성 오류 수정 코드는 다음과 같습니다.
다양한 위성 모뎀에서 지원되는 프레임 형식은 다음과 같습니다.
- Intelsat Business Service(IBS; 인텔샛 비즈니스 서비스) 프레이밍
- Intermediate Data Rate(IDR; 중간 데이터 레이트) 프레임
- MPEG-2 트랜스포트 프레임(DVB에서 사용)
- E1 및 T1 프레이밍
하이엔드 모뎀에는 다음과 같은 추가 기능도 포함되어 있습니다.
- 복수의 데이터 인터페이스(RS-232, RS-422, V.35, G.703, LVDS, 이더넷 등)
- 임베디드 원단 모니터 및 제어(EDMAC)를 통해 원단 모뎀을 제어할 수 있습니다.
- 자동 업링크 전력 제어(AUPC), 즉 리모트 엔드에서 신호 대 노이즈비를 일정하게 유지하도록 출력 전력을 조정합니다.
- 멀티플렉스 스트림의 드롭 앤 인서트 기능을 사용하여 스트림 내의 일부 채널을 교환할 수 있습니다.
내부구조
모뎀의 구조를 이해하는 가장 좋은 방법은 모뎀의 내부 구조를 보는 것입니다.범용 위성 모뎀의 블록 다이어그램이 화상에 표시됩니다.
아날로그 트랙
송신기에서 디지털-아날로그 변환 후 신호는 재구성 필터를 통과합니다.그런 다음 필요에 따라 주파수 변환을 수행합니다.
수신기의 아날로그 트랙스의 목적은 신호의 주파수를 변환하고, 자동 이득 제어 회로를 통해 신호의 전력을 조정하며, 복잡한 엔벨로프 구성요소를 얻는 것입니다.
아날로그 트랙스의 입력 신호는 중간 주파수이며, 때로는 L 대역에서 IF로 변환해야 합니다.다음으로 신호는 4 사분원 승수에 의해 샘플링되거나 처리되며, 4 사분원 승수는 헤테로다인 주파수를 곱함으로써 복잡한 엔벨로프 성분(I, Q)을 생성합니다(슈퍼헤테로다인 수신 참조).
마지막으로 신호는 안티에일리어싱 필터를 통과하여 샘플링 또는 (디지털화)됩니다.
변조기 및 복조기
디지털 변조기는 디지털 스트림을 중간 주파수(IF)의 무선 신호로 변환한다.변조기는 기호 및 반송파 주파수를 복구할 필요가 없기 때문에 일반적으로 복조기보다 단순합니다.
복조기는 수신기의 가장 중요한 부분 중 하나입니다.복조기의 정확한 구조는 변조 유형에 의해 정의됩니다.그러나 기본적인 개념은 비슷하다.또, 다른 변조 타입의 신호를 처리할 수 있는 복조기를 개발할 수도 있다.
디지털 복조는 수신측의 심볼 클럭(및 대부분의 경우 중간 주파수 발생기)이 송신측의 심볼 클럭과 동기화되어야 함을 의미합니다.이것은 다음의 2개의 회로에 의해서 실현됩니다.
- 타이밍 복구 회로, 기호 경계 결정
- 각 기호의 실제 의미를 결정하는 캐리어 리커버리 회로.반송파 회복 없이 복조할 수 있는 변조 타입(주파수 시프트 키잉 등)이 있습니다만, 일반적으로 비코히런트 복조라고 불리는 이 방법은 더 나빠집니다.
복조기에는 심볼간 간섭 이퀄라이저와 같은 추가 컴포넌트도 있습니다.
아날로그 신호가 4 사분원 승수 없이 디지털화된 경우, 복합 엔벨로프는 디지털 복합 믹서로 계산해야 합니다.
때로는 디지털 자동 이득 제어 회로가 복조기에 구현됩니다.
FEC 부호화
위성통신에는 위성전력의 제한으로 수신기의 신호 대 잡음비가 다소 낮기 때문에 오류정정기법이 필수적입니다.에러 수정은, 송신측의 데이터 스트림에 인위적인 용장성을 추가하고, 이 용장성을 사용해 노이즈와 간섭에 의한 에러를 수정하는 것으로 기능합니다.이것은 FEC 인코더에 의해 실행됩니다.인코더는 디지털스트림에 오류 정정 코드를 적용하여 용장성을 추가합니다.
FEC 디코더는 신호 내에서 사용되는 순방향 오류 정정 코드를 디코딩합니다.예를 들어, 디지털 비디오 방송 표준에서는 내부 컨볼루션(표준 나사 코드, 펑크 발생, 1/1/ 2/ 3/4 5 8({ 7})로 구성된 연결 코드를 정의합니다.leave 및 outer Reed-Solomon 코드(블록 길이: 204바이트, 정보 블록: 188바이트, 블록 내 최대 8바이트 수정 가능).
차동 부호화
위상 모호성이 있는 변조 타입(PSK 나 QAM 등)은 여러 가지가 있습니다.즉, 캐리어를 다른 방법으로 복원할 수 있습니다.이 애매함을 해소하기 위해 차분 코딩이 사용됩니다.
차분 부호화를 사용하면 데이터는 의도적으로 현재 기호뿐만 아니라 이전 기호에도 의존하게 된다.
스크램블
스크램블링은 데이터 스트림을 랜덤화하여 긴 '0' 전용 및 '1' 전용 시퀀스를 제거하고 에너지 분산을 보장하는 데 사용되는 기술입니다.긴 '0' 전용 및 '1' 전용 시퀀스는 복구 회로 타이밍에 어려움을 일으킵니다.스크램블러와 Descrambler는 보통 선형 피드백 시프트 레지스터를 기반으로 합니다.
스크램블러는 송신된 데이터 스트림을 랜덤화한다.Descrambler는 스크램블된 스트림에서 원래 스트림을 복원합니다.
스크램블링은 침입자로부터 정보를 보호하지 않으므로 암호화와 혼동해서는 안 됩니다.
멀티플렉싱
멀티플렉서는 여러 디지털 스트림을 하나의 스트림으로 변환합니다.이것은 종종 '멀징'이라고 불린다.
일반적으로 디멀티플렉서는 하나의 다중화된 데이터 스트림을 여러 개로 변환하는 장치입니다.위성 모뎀에는 출력이 많지 않기 때문에 여기서 디멀티플렉서는 드롭 조작을 실행하여 모뎀이 출력으로 전송되는 채널을 선택할 수 있도록 합니다.
디멀티플렉서는 프레임 동기화를 유지함으로써 이 목표를 달성합니다.
적용들
위성 모뎀은 종종 가정용 인터넷 접속에 사용됩니다.
디지털 비디오 방송(DVB) 표준을 기반으로 하는 두 가지 유형이 있습니다.
- 단방향 위성모뎀(DVB-IP 모뎀)은 전화나 케이블 등 위성과의 통신에 기반하지 않은 리턴 채널을 사용합니다.
- 쌍방향 위성모뎀(DVB-RCS 모뎀, 아스트로모뎀이라고도 함)은 위성 기반 리턴 채널도 사용합니다.다른 접속은 필요 없습니다.DVB-RCS는 ETSI 표준 EN 301 790입니다.
영구 링크를 제공하기 위한 산업용 위성 모뎀도 있습니다.예를 들어 스틸 샹카 네트워크에서 사용됩니다.
