This dissertation is about robust synchronization techniques in NOMA-based satellite communication systems. Recently, satellite communication has played an important role in constructing a three-dimensional spatial network that provides a wireless access network to areas where terrestrial networks cannot reach. Efficiency in data transmission can be increased by distributing and connecting large amounts of data through geostationary and nongeostationary orbit satellite communication networks. In these satellite communication transmission technologies, various transmission techniques have been proposed depending on the service type, and this paper also proposes various synchronization technologies depending on each satellite communication frequency, protocol, and channel environment. First, synchronization technologies that are robust to LDM technology to improve data rates in the same band in geostationary satellite broadcasting and communication environments, are proposed. In the case of LDM technology, robust synchronization technology is required because performance degradation occurs when removing interference due to co-channel interference problems due to the use of the same RF and non-linear amplifiers and phase noise. Second, when FTN technology is applied to improve transmission efficiency per bandwidth in a satellite communication environment, inter-symbol interference occurs. Therefore, a symbol synchronization technology that is robust to inter-symbol interference is needed, and this paper proposes a technique close to the maximum likelihood algorithm. Lastly, robust synchronization technology is proposed that is robust to non-geostationary satellite or high-speed mobile terminals in short packet transmissions such as random access channel environments. In particular, the proposed scheme is suitable for timing synchronization in a large Doppler error environment, and its performance evaluation is carried out. In summary, the proposed synchronization techniques presented in this dissertation play a vital role in improving the overall transmission efficiency of satellite communication systems, addressing specific challenges associated with LDM, FTN, and high Doppler effect conditions.
본 논문은 비 직교 다중접속을 위한 위성통신시스템에서 강인한 동기 기법에 관한 논문이다. 최근 위성통신이 지상망이 닿지 않는 지역까지 무선 접속 네트워크를 제공하는 3 차원 공간 네트워크 구성에 있어 중요한 역할을 하고 있다. 정지궤도, 중궤도, 저궤도 위성통신 네트워크 구성을 통해 많은 양의 데이터를 분산 및 연결함으로써 데이터 전송에 효율성을 높일 수 있다. 이러한 위성통신 전송 기술에 있어 서비스 형태에 따라 다양한 전송 기법이 제안되어 왔으며 본 논문에서도 각 위성통신 주파수, 프로토콜, 채널환경에 따라 다양한 동기기술을 제안하고자 한다. 첫째로 정지궤도 위성방송, 통신 환경에서 동일 대역에서 데이터 속도 개선하기 위한 LDM 기술에 강인한 동기 기술을 제안한다. LDM 기술의 경우 동일 RF 사용에 따른 동일 채널 간섭 문제와 비선형 증폭기, 위상 잡음 등에 의해 간섭 제거시 성능 열화 문제가 발생하므로 강인한 동기화 기술이 필요하다. 둘째로 위성통신 환경에서 대역폭당 전송효율 개선을 위해 FTN 기술을 적용시 심볼간 간섭이 발생한다. 따라서, 심볼간 간섭에 강인한 심볼 동기 기술이 필요하며 본 논문에서는 최대우도 알고리즘과 근접한 기법을 제안한다. 마지막으로, 정지궤도, 비정지궤도 위성통신 환경에서 임의접속 채널환경과 같은 짧은 패킷 전송에서 위성체 또는 단말의 도플러 환경에 강인한 동기화 기술을 제안한다. 특히, 큰 도플러 오차 환경에서 버스트 검출에 적합한 동기 알고리즘 및 심볼 타이밍 보정 알고리즘을 제안하고 성능 평가를 수행한다. 제안된 기법들은 위성통신에서 전송효율을 개선하기 위해 필요한 전송기법에서 수신단 동기화 기법이 전송효율개선 효과를 유효하게 하는데 기여 함에 있다
