차기 군 위성통신망 체계에서 이기종 단말 운용을 고려한 전력제어 기반 MF-TDMA 자원할당 기법

Abstract

본 논문에서는 차기 군 위성통신망 체계에서 서로 다른 통신 능력을 갖는 이기종 단말을 동일 중계기 대역폭내에서 효과적으로 통합하여 운용하기 위해 전력제어를 적용한 MF-TDMA 자원할당기법을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 burst 크기 결정 단계와 burst 구조 결정단계의 2단계로 수행된다. 먼저 burst 크기 결정 단계에서는 각 단말의 채널 상태를 기반으로 링크 버짓을 분석하여 적용 가능한 ACM 레벨과 이에 따른 burst 크기를 결정한다. 다음으로 burst 구조 결정단계에서는 앞서 도출된 각 단말 별 burst 크기를 기반으로 시간-주파수 축 상에서 할당 가능한 burst 구조를 도출하고 각 구조 별 가용 Power spectral density(PSD) 구간을 계산한다. 이기종 단말을 단일 중계기로 통합하기 위해 각 burst의 가용 PSD 구간 내에서 전력제어를 수행하며, 동일 PSD 구간을 갖는 burst를 그룹화하여 MF-TDMA 프레임 내에 할당한다. 추가적으로 할당되지 못하고 남는 슬롯에 대한 자원할당 효율을 향상시키기 위해 설정된 PSD 구간 내에서 ACM 레벨을 조절하여 빈 슬롯을 활용할 수 있는 방안을 적용하였다. 제안하는 알고리즘은 주파수 사용효율, 슬롯할당 거부율 및 burst packing 효율 측면에서 기존 방식과 비교하였으며, 기존 방식에 비해 우수한 성능을 제공함을 확인하였다. In this paper, an efficient power control based MF-TDMA resource allocation scheme is proposed for next generation military satellite communication systems. The proposed scheme has the flexibility is used to support heterogeneous terminals with differ in transmission capabilities. The method can be divided into two parts : burst size calculation and burst structure determination. At first, we estimate the link budget taken into account a dynamic satellite link state variation. Then, applicable ACM level and burst size is chosen. In burst structure determination phase, we reorganize the burst structure in time-frequency domain by controlling limited power, bandwidth, time resources. In particular, we compensate the power spectral density among different terminals to integrate them in same transponder, Furthermore, we increase the packing efficiency by controlling the ACM level of the burst in applicable power spectral density range. Simulation results show that the method increase the spectral efficiency and burst packing efficiency. In addition, slot allocation rejection ratio is successfully reduced.