1. 개요
2. 주파수 이용효율 개선 기법
2.1 채널 당 점유 주파수 대역을 가능한 좁힘
2.2 동일 무선 존 내에서 다수의 이동체가 같은 무선 채널을 공용
2.3 주파수 재사용
2.4 기지국의 셀 소형화
2.5 CDMA 방식 사용
3. 이동통신의 다이버시티
3.1 이동통신에서 페이딩
3.2 이동통신에서 페이딩 종류
3.3 다이버시티 종류
3.3.1 공간 다이버시티 기법(Space Diversity)
3.3.2 편파 다이버시티 기법(Polarisation Diversity)
3.3.3 시간 다이버시티 기법(Time Diversity)
3.3.4 주파수 다이버시티 기법(Frequency Diversity)
1. 개요
- 이동통신은 공간의 전파를 이용하여 언제나, 어디서나, 누구와도 통신할 수 있는 이동체 상호간 또는 이동체와 고정체 간을 연결하는 통신임
- 현재 이동통신에 사용되는 주파수 자원은 제한되어 있으나 사용하고자 하는 서비스와 사용자가 계속 증가함에 따라 주파수의 효율적인 이용을 통해 모든 서비스를 제공하기 위한 기술들이 개발되고 있음
2. 주파수 이용효율 개선 기법
2.1 채널 당 점유 주파수 대역을 가능한 좁힘
- 이동통신은 사용할 수 있는 주파수 대역이 제한되어 있으므로 사용자 수를 늘리기 위해서는 채널 당 점유주파수 대역을 좁히는 것이 유리함
- 채널 당 점유 주파수 대역이 좁으면 전송 용량이 줄어들기 때문에 음성, 영상, 데이터 전송에 어려움이 있음
2.2 동일 무선 존 내에서 다수의 이동체가 같은 무선 채널을 공용
- TRS와 같은 시스템
- 주파수 공용 통신은 모든 이동 단달이 동일 주파수를 이용하여 통신함
- 모든 이동 단말이 동일 주파수를 이용하므로 주파수 이용효율은 높지만 동일 채널을 이용하게 되므로 임의의 가입자가 채널을 사용 시 다른 가입자는 대기해야 함
2.3 주파수 재사용
- 어떤 무선 기지국이 사용한 주파수를 일정 거리 이상 떨어진 다른 무선 기지국에서 재 이용함
- 하나의 기지국에 하나의 주파수를 사용하는 FDMA 방식의 경우 셀 반경을 좁혀 동일 주파수간 간섭이 일어나지 않도록 일정한 거리마다 동일 주파수를 재 사용하면 동일 주파수에 더 많은 가입자를 수용할 수 있음
2.4 기지국의 셀 소형화
- 주파수 재사용 기법과 함께 사용되는 기법임
- 기지국의 셀을 작게하면 기지국의 수를 늘릴 수 있고 기지국이 늘어나면 동일 주파수를 많이 사용할 수 있는 효과가 생김
2.5 CDMA 방식 사용
- CDMA 방식은 동일 주파수를 모든 기지국에서 공유하는 방식으로 주파수 재사용계수가 1임
- Short PN코드로 기지국을 구분하므로 반송주파수와는 관계없이 통신 가능
3. 이동통신의 다이버시티
3.1 이동통신에서 페이딩
- 전송매체나 경로의 변화로 인해 수신신호 전력이 시간에 따라 변하는 것을 말함
- 다시 말하면, 환경변수로 인해 전자기파가 공간을 날아가면서 시간적 변화에 따라 신호의 수신세력이 시시각각 변화하는 현상
- 고정 환경에서 페이딩은 강우와 같은 환경의 변화에만 영향을 받지만, 두 안테나 중 하나가 다른 하나에 대해 상대적으로 움직이는 이동환경에서는 다양한 방해물의 상대적 위치가 시간에 따라 변화하므로 복잡한 전송 효과가 발생
3.2 이동통신에서 페이딩의 종류
3.2.1 Long term fading
- 산, 언덕과 같은 지형의 굴곡에 의해 기지국 안테나의 유효높이에 변화가 생겨 발생
- 수신 전계 변화의 속도가 느려 Slow fading이라고 함
- 페이딩 방지를 위해 다른 셀간에 적용되는 Macroscopic diversity가 사용됨
3.2.2 Short term fading
- 고층건물, 철탑등과 같은 인공구조물에 의해 발생하는 페이딩으로 주로 대도시에서의 이동통신환경에서 발생
- 수신 전계의 속도가 빨라 fast fading이라고 하며 Rayleigh 분포특성을 가짐
- 페이딩 방지를 위해 동일 셀내에서 적용되는 Microscopic diversity가 사용됨
3.2.3 Racian fading
- 반사파와 직접파가 동시에 존재할 때 발생하는 페이딩으로 기지국과 이동국 사이에 가시경로가 확보되는 경우에 발생되며 Racian 분포를 갖음
- 직접파가 없을 경우 Rayleigh 페이딩과 동일
3.3 다이버시티의 종류
- 이동통신에서 다중경로(Multi-path)로 인한 페이딩(fading)의 대책으로 다이버시티 기법이 쓰임
- 다이버시티 기법은 서로 독립적인 페이딩의 영향을 받는 여러 개의 신호를 수신하여 적절히 결합하는 방법으로 페이딩을 극복함
3.3.1 공간 다이버시티 기법(Space Diversity)
- 공간다이버시티는 2개의 수신 안테나를 공간상으로 이격시키는 방법으로 이격 거리는 보통 10~20λ 정도임
- 서로 이격된 안테나로부터 수신되는 신호들은 서로 다른 위상 변화를 겪기 때문에 각각 서로에 대해 낮은 상관 특성을 가지게 됨
- 여기에서 낮은 상관 특성을 가진다는 것은 한 쪽 신호와 다른 쪽 신호의 다중경로 페이딩 특성이 서로 독립적임을 의미
- 그러므로 한 신호가 깊은 페이딩에 빠질 때 다른 신호는 깊은 페이딩에 빠질 확률이 적게되며 이러한 두 신호를 합성하면 다중경로 페이딩이 적은 신호로 만들 수 있게 됨
- 현재 이동통신시스템의 기지국에서 많이 사용되어지는 다이버시티 기법은 공간 다이버시티 기법임
- 공간 다이버시티 기법의 경우 다이버시티 이득을 얻기 위해서 두개의 수신 안테나를 4~5m 정도 이격시키는 것이 필요함
3.3.2 편파 다이버시티 기법(Polarisation Diversity)
- 편파 다이버시티 또한 서로 독립적인 페이딩 특성을 가지는 2개의 신호를 사용하는데, 공간 다이버시티와 다른 점은 2개의 수신안테나를 공간상으로 이격시키는 것이 아니라 2개의 안테나의 편파를 달리한다는 점임
- 송신단에서 송신된 신호의 편파는 건물과 같은 장애물에 의해 반사 또는 회절되면서 그 편파 특성이 편하게 되며, 다중 경로 신호마다 서로 다른 편파를 가지게 됨
- 이 때 수신단에서 서로 다른 편파를 가지는 2개의 안테나를 설치하면 페이딩 특성이 독립적인 2개의 신호를 얻게 됨
- 보통 수신안테나는 수직 방향으로부터 각각 좌우로 45도의 편파 특성을 가지는 안테나를 이용하는데, 이것은 수직 편파 신호를 송신할 경우 확률적으로 수직 방향으로부터 좌우로 45도 기운 편파 신호가 가장 크며 또한 서로 상관도가 낮기 때문
3.3.3 시간 다이버시티 기법(Time Diversity)
- 시간 다이버시티는 레이크 수신기를 이용하는 방법으로 다중 경로마다 페이딩 특성이 서로 다르기 때문에 각 다중경로신호의 시간지연을 보상한 후 합성하여 페이딩이 적은 신호로 만들 수 있음
- 특히 각 다중 경로신호의 시간 지연차가 클 경우에 시간 다이버시티를 이용하지 않은 경우 ISI(Inter Symbol Interference)가 발생하므로 이러한 시간 다이버시티는 페이딩이 적은 신호를 만들어내는 다이버시티의 효능 이상의 효과가 있음
3.3.4 주파수 다이버시티 기법(Frequency Diversity)
- 주파수 다이버시티 기법은 주파수마다 서로 다른 전파특성을 가지므로 서로 페이딩 특성이 독립적인 2개 이상의 주파수를 동시에 사용하는 다이버시티 기법임
- 독립적인 페이딩 특성을 가질 수 있는 주파수 간격은 주파수 밴드별로 다르지만 보통 10MHz 정도임
'Telecommunication > 이동통신 RF특성' 카테고리의 다른 글
| 핸드오프와 로밍을 비교설명하시오 (0) | 2015.09.19 |
|---|---|
| PAPR(Peak-to-Average Power Ratio) (0) | 2015.09.19 |
| 이동통신 무선망 최적화 방안 (0) | 2015.09.19 |
| OFDM 다중접속방식, 동일채널간섭(CCI, Co-Channel Interference) 감소 방안 (0) | 2015.09.19 |
| 동일채널 간섭과 타채널 간섭에 대하여 기술하고 채널간섭 경감 대책을 설명 (0) | 2015.09.19 |
