1. 개요
2. 발생원인
3. 페이딩의 종류
3.1 대류권파의 페이딩
3.1.1 K형 페이딩
3.1.2 덕트형 페이딩
3.1.3 산란형 페이딩
3.1.4 신틸레이션 페이딩
3.1.5 감쇠형 페이딩
3.2 전리층 페이딩
3.2.1 간섭성 페이딩
3.2.2 편파성 페이딩
3.2.3 흡수성 페이딩
3.2.4 도약성 페이딩
3.2.5 선택성 페이딩
3.3 이동통신계의 페이딩
3.3.1 Long term fading
3.3.2 Short term fading
3.3.3 Racian fading
4. 페이딩 방지책
4.1 다이버시티 방식 이용
4.1.1 공간 다이버시티
4.1.2 주파수 다이버시티
4.1.3 편파 다이버시티
4.1.4 시간 다이버시티
4.1.5 각 다이버시티
4.2 AGC 회로 사용
4.3. MUSA(Multiple Unit Steerable Antenna system)
4.4 리미터 사용
1. 개요
- 전파가 전파되는 통로상의 매질 변동에 의해 수신 전계강도가 시간적으로 불규칙하게 변동하는 현상
- 경로를 달리하는 2개 이상의 전파가 간섭한 결과 진폭 및 위상이 불규칙하게 변하는 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
- 전리층을 이용하는 HF 대역, 대류권을 이용하는 VHF 대역, 이동통신에서 많이 사용하는 UHF 및 SHF 대역에서 페이딩 현상이 발생, 그 현상은 이용하는 전파매체에 따라 다르다
<출처>http://www.srmuniv.ac.in/sites/default/files/files/Fading%20and%20Inter%20Symbol%20Interference.pdf
2. 다중경로 전파
- 주요 전파 메커니즘으로는 반사(R), 회절(D), 산란(S)이 있다
- 이들 세 가지 전파 효과는 단말기가 셀 내에서 이동할 때 지역적인 조건에 따라 다양한 방식으로 시스템 성능에 영향을 미침
- 이동 단말기와 기지국 사이에 깨끗한 가시선이 존재할 경우, 회절과 산란은 작은 영향을 미치지만 반사는 여전히 큰 영향을 미친다. 또한 깨끗한 가시선이 존재하지 않는 경우, 대부분의 신호가 회절이나 산란을 통해 수신된다.
- 다중경로 전파의 부정적인 부분 중 하나는 신호의 여러 복사본이 각각 다른 위상으로 수신기에 도착한다는 것이다. 이들 위상이 파괴적으로 합해진다면 잡음에 대한 신호의 세기나 낮아져서 수신기에서 신호를 수신하기 어렵다. 이러한 다중경로 전파의 특성이 페이딩을 유발하는 원인
2.1 반사
- 반사는 전자기파 신호가 신호의 파장보다 상대적으로 넓은 표면을 만났을 때 일어남
- 이동단말기가 대지 반사파를 수신한다고 할 때 대지 반사파는 반사가 일어난 후 위상이 180도 변하게 되므로 대지 반사파와 가시선파는 서로 상쇄하는 경향이 있으며 이로인해 신호가 크게 손실
- 이동단말기의 안테나는 대부분으 인공 구조물보다 높이가 낮으므로 다중경로 간섭이 발생
2.2 회절
- 전파의 파장보다 넓은 투과 불가능한 물체의 가장자리에서 발생
- 전파가 투과 불가능한 물체의 가장자리를 만나면 다른 방향으로 진행
2.3 산란
- 장애물의 크기가 신호의 파장과 비슷하거나 작으면 산란이 발생, 신호가 장애물을 지나면서 몇 개의 약화된 신호로 흩어지게 됨
2. fading 발생 원인
- 페이딩은 전파가 전달되는 매질의 전기적 상수가 시간적으로 변해서 전파의 손실을 가져오거나,
- 통로의 굴곡에 의해서 생기는 수도 있으며,
- 같은 송신지점에서 송신된 전파가 둘 이상의 경로를 거쳐서 수신될 때 합성되는 전파의 세기가 각 전파가 생기는 위상차의 변화에 따라 간섭파가 시간적으로 변하기 때문에 발생함.
3. 페이딩의 종류
3.1 대류권파의 페이딩
3.1.1 K형 페이딩
- 대기 굴절률의 분포 변화에 따라 지구 반경계수 K가 변하기 때문에 생기는 페이딩으로 간섭성 K형 페이딩과 회절성 K형 페이딩이 있음
3.1.2 덕트형 페이딩
- 전파통로 위에서 라디오 덕트가 발생함으로써 생기는 페이딩
3.1.3 산란형 페이딩
- 다수의 경로를 가진 산란파가 서로 간섭하는 것으로 짧은 주기의 페이딩이 연속하여 일어나는 형식으로 진폭이 시시각각 변화하여 일어남
3.1.4 신틸레이션 페이딩
- 대기 상태의 변동으로 공간에 유전율이 다른 부분이 생길 때 그곳에서 산란한 전파 때문에 생기는 페이딩으로서 전계의 변동은 크지 않다
3.1.5 감쇠형 페이딩
- 비, 안개등의 흡수나 대기에서의 흡수감쇠 상태가 변하기 때문에 생기는 페이딩
3.2 전리층 페이딩
3.2.1 간섭성 페이딩
- 동일 전파를 수신할 때 두개 이상의 다른 통로를 거쳐서 수신되는 경우 이들이 서로 간섭을 일으켜 생긴다.
- 공간 다이버시티, 주파수 다이버시티를 사용하여 방지할 수 있다
3.2.2 편파성 페이딩
- 전리층 반사 시 전리층 변동의 영향으로 반사파의 편파면이 시간적으로 변화하기 때문에 생기는 페이딩
- 편파 다이버시티를 사용하여 방지
3.2.3 흡수성 페이딩
- 전파가 전리층을 통과할 때 흡수(감쇠)를 받게 되어 생김
- AGC(Automatic Gain Control)회로를 사용하여 방지
3.2.4 도약성 페이딩
- 도약거리 부근에서 통신을 하고 있을 때 전리층 상태가 변하여 수신상태가 변하는 페이딩
- 일출, 일몰 시에 변화의 정도가 가장 심함
- 주파수 다이버시티를 사용하여 방지
3.2.5 선택성 페이딩
- 전리층에서 전파가 받는 감쇠는 주파수에 밀접한 관계를 가지고 있으므로 반송파와 측파대가 받는 감쇠의 정도가 달라서 생기는 페이딩
- 주파수 다이버시티, SSB(Single Side Band) 통신방식을 사용하여 방지
3.3 이동통신계의 페이딩
- 이동국의 움직임에 따라 전파의 반사, 산란, 회절 등 다중 경로로 전파가 도래함으로 발생하는 페이딩으로 고정 통신계 페이딩보다 변화의 폭이 크고 신속함으로 페이딩 방지책이 필수적임
3.3.1 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
3.3.2 Short term fading
- 고층건물, 철탑등과 같은 인공구조물에 의해 발생하는 페이딩으로 주로 대도시에서의 이동통신환경에서 발생
- 수신 전계 변화의 속도가 빨라 fast fading이라고 하며 Rayleigh 분포특성을 가짐
- 페이딩 방지를 위해 동일 셀내에서 적용되는 Microscopic diversity가 사용됨
3.3.3 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
참조> Flat fading과 Selective fading
가. Flat fading: 비선택적 페이딩이라고도 하는데 수신신호의 모든 주파수 성분이 동시에 동일한 비율로 변동하는 종류의 페이딩
나. Selective fading: 전파 신호의 각 주파수 성분에 서로 다른 영향을 미치는 페이딩
4. 페이딩 방지책
4.1 다이버시티 방식 이용
4.1.1 공간 다이버시티
- 수신점에 따라 페이딩의 정도가 다르므로 적당한 거리를 두고 2개 이상의 안테나를 설치하여 각 안테나의 수신출력을 합성하는 방법
- 간섭성 페이딩의 경우 효과적, 수신 안테나를 분리하여 설치하기 위한 넓은 공간이 필요함
4.1.2 주파수 다이버시티
- 한 개의 신호를 송신측에서 2개 이상의 다른 주파수를 사용하여 동시에 송신하고 수신측에서는 각 주파수 별로 받아서 합성 수신하는 방법
- 도약성, 선택성, 간섭성 페이딩 감소에 효과적
- 여러 송신주파수를 사용함으로 넓은 주파수대가 필요
4.1.3 편파 다이버시티
- 전리층 반사파는 일반적으로 타원편파로 변화되므로 그 전계는 수평분력과 수직분력을 갖고 있다
- 수신용에 수평편파 공중선과 수직편파 공중선을 따로 설치하여 각 분력을 분리 수신 합성, 페이딩의 영향을 경감
4.1.4 시간 다이버시티
- 동일정보를 약간의 시간 간격을 두고 중복 송출하고 수신측에서는 이를 일정 시간의 지연후에 비교하여 사용하는 방법
4.1.5 각 다이버시티(지향성 다이버시티)
- 수신안테나의 각도를 다양하게 구성하여 설치하는 방법
4.2 AGC 회로 사용
- 수신기에 자동이득제어회로를 붙여 수신의 출력을 일정하게 유지시키는 방법
4.3. MUSA(Multiple Unit Steerable Antenna System)
- 지향성이 예민한 안테나를 이용하여 일정한 각도의 전파만을 수신하여 전기적으로 합성
4.4 리미터 사용
- 첨두성의 잡음을 제거하여 S/N 비를 크게하는데 이용
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