<p>위성통신시스템은 지상국에서 송신한 신호를 우주에 떠 있는 위성중계기가 수신 증폭 주파수변환하여 다시 지상의 수신장치로 재전송하는 우주공간의 통신인프라</p><p> </p><p>수만 KM거리의 우주 공간을 통과해야 하므로, 신호변조, 주파수 변환, 고출력 증폭, 초지향성 안테나 기술이 유기적으로 결합되어 작동</p><div class="table-wrap"><table data-ke-type="table" data-ke-align="alignLeft" style="width: 100%;" border="1"><tbody><tr><td style="width: 14.1089%;">구성단계</td><td style="width: 19.802%;">핵심요소</td><td style="width: 37.2525%;">주요역할 및 기능</td><td style="width: 28.8366%;">핵심기술 및 특징</td></tr><tr><td style="width: 14.1089%;" rowspan="3">송신측</td><td style="width: 19.802%;">변조(modulation)</td><td style="width: 37.2525%;">디지털데이터를 무선전송에 적합한 아날로그 신호로 변환</td><td style="width: 28.8366%;">QPSK, 8PSK,QAM, 위성환경에 강한 전력 효율 중심 변조</td></tr><tr><td style="width: 19.802%;">주파수변환(up conversion)</td><td style="width: 37.2525%;">모뎀의 중간주파수(IF)를 초고주파 위성대역(RF)으로 상향</td><td style="width: 28.8366%;">주파수 변환기, 국부발진기</td></tr><tr><td style="width: 19.802%;">증폭(amplification)</td><td style="width: 37.2525%;">우주공간까지 신호가 도달할 수 있도록 초고출력으로 증폭</td><td style="width: 28.8366%;">SSPA(고체소자 증폭기), TWTA(진행파관 증폭기)</td></tr><tr><td style="width: 14.1089%;">지상/우주</td><td style="width: 19.802%;">안테나</td><td style="width: 37.2525%;">전파를 특정방향으로 집중시켜 송수신효율 극대화</td><td style="width: 28.8366%;">파라볼라 안테나, 위성추적이 가능한 페이즈드 어레이 (Phased array)</td></tr><tr><td style="width: 14.1089%;">우주(위성)</td><td style="width: 19.802%;">위성중계기 (transponder)</td><td style="width: 37.2525%;">우주에서 신호를 받아 잡음을 줄이고 원래의 데이터 복원</td><td style="width: 28.8366%;">LNA(저잡음증폭), Down Converter(하향변조), HPA(고출력 증폭)</td></tr><tr><td style="width: 14.1089%;">수신측</td><td style="width: 19.802%;">수신장치(Receiver)</td><td style="width: 37.2525%;">위성신호를 받아 잡음을 줄이고 원래의 데이터로 복원</td><td style="width: 28.8366%;">LNB(저잡음 블록 다운컨버터), 위성모뎀</td></tr><tr><td style="width: 14.1089%;">전체 관리</td><td style="width: 19.802%;">지상국(Earth Station)</td><td style="width: 37.2525%;">위성을 관제하고 지상 유선망과 위성망을 연결하는 관문</td><td style="width: 28.8366%;">TT&T(추적 관제 통신), 게이트웨이</td></tr></tbody></table></div><p>구성요소별 핵심 상세 분석</p><p>1. 변조 및 주파수변환 (UP/DOWN Conversion)</p><ul style="list-style-type: disc;" data-ke-list-type="disc"><li>변조 : 위성채널은 전력제한이 심하고 잡음이 많기때문에, 전력효율이 우수한 QPSK(4상 위상편이변조)나 대용량 전송을 위한 QAM(직교진폭변조)기술을 사용. 최근에는 기상 조건에 따라 변조방식을 실시간으로 바꾸는  ACM(적응형 변조부호화)기술이 필수</li><li>주파수 변환 : 장비 내부에서 처리되는 낮은 주파수 (IF : 주로 70MHz  또는 L-Band)를 우주로 보낼 수 있는 초고주파(RF:  Ku-Band 12~14GHz, Ka-Band 20~30GHz등) 올리는 상향변화과정을 거칩니다. 반대로 수신할 때는 낮추는 하향변환이 이루어짐</li></ul><p>2. 고출력 증폭(Amplication)</p><ul style="list-style-type: disc;" data-ke-list-type="disc"><li>대기권을 뚫고 수만km(정지궤도 기준 약 36,000km)를 날아가야 하므로 엄청난 감쇄를 극복할 대전력 증폭이필요</li><li>TWTA(진행파관 증폭기) :  고출력 및 광대역 특성이 우수하여 전통적으로 위성본체나 대형 지상국에 사용</li><li>SSPA (고체소자형 증폭기) : 반도체(GaN등)를 활용하여,  TWTA보다 출력은 낮지만 크기가 작고 신뢰성이 높아 최신 저궤도 위성 및 소형 기지국에 널리 사용</li></ul><p>3. 안테나 및 지상국</p><ul style="list-style-type: disc;" data-ke-list-type="disc"><li>위성 통신은 직진성이 매우 강한 초고주파를 쓰기 때문에 빔을 정밀하게 조준하는 파라볼라(접시형)안테나가 기본</li><li>스타링크 같은 저궤도(LEO)위성통신용 지상국 단말기에는 물리적으로 안테나를 돌리지 않고, 반도체 소자로 전파의 방향을 전자식으로 꺽어 움직이는 위성을 실시간 추적하는 페이즈드 어레이(Phased array, 위상배열) 안테나가 탑재</li><li>지상국은 유선 인터넷망의 트래픽을 위성으로 쏘아 올리는 케이트웨이 역할과 위성의 궤도, 배터리, 자세를 제어하는 TT&C(Telemetry, Tracking and Command)역할을 수행</li></ul><p>4. 위성중계기(transponder)의 작동원리</p><p>위성에 탑재된 중계기는 지상에서 올라온 신호(uplink)를 받아 그대로 지상으로 내보내면 신호간 간섭(피드백 현상)이 발생하므로 다음과 같은 구조로 작동</p><p> </p><p>   지상 송신 주파수 수신 -> LNA(저잡음 증폭) -> 주파수 하향 변환 -> HPA(고출력 증폭) -> 지상 수신 주파수 송신</p><p> </p><ul style="list-style-type: disc;" data-ke-list-type="disc"><li>LNA(저잡음 증폭기) : 우주를 거치며 아주 미약해진 신호를 잡음을 최소화하면서 증폭</li><li>주파수 하향 변환 : 송수 주파수와 수신 주파수가 겹치지 않도록 주파수를 변환 (예, 14GHz로 받아서 12GHz로 변환)</li></ul>
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