Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC (대한전자공학회논문지TC)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Path Loss and Delay Characteristics According to Various Antennas at 2.45GHz in Subway Tunnel Environment

지하철 터널 환경에서 다양한 안테나에 따른 2.45GHz 대역의 경로손실 및 지연 특성

  • Kong Min-Han (Dept. of Control and Instrumentation Engineering, Wonkwang University) ;
  • Park Noh-Joon (Dept. of Electrical, Electronic and Information Engineering, Wonkwang University) ;
  • Kang Young-Jin (Dept. of Electrical, Electronic and Information Engineering, Wonkwang University) ;
  • Song Moon-Kyou (Dept. of Electrical, Electronic and Information Engineering, Wonkwang University)
  • 공민한 (원광대학교 제어계측공학과) ;
  • 박노준 (원광대학교 전기전자및정보공학부) ;
  • 강영진 (원광대학교 전기전자및정보공학부) ;
  • 송문규 (원광대학교 전기전자및정보공학부)
  • Published : 2006.05.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Understanding of propagation characteristics is very important for the wireless communication system design and wireless communication service construction. In this paper, propagation characteristics is measured and analyzed at 2.45Ghz frequency band under curved subway tunnel environment. We constituted channel measurement system with sliding correlation and five different kind of antennas. The purpose of five different type of antennas is to compare propagation characteristics according to beam shape of antennas. The path loss under tunnel environment is average $4.38^{\sim}14.41dB$ lower than free space and circular polarization antenna marked smallest path loss. Also, path loss is smallest when the receiver antenna located outside of tunnel in th curved section. 90% of delay components of all antennas measured within 20ns and directional antenna has more wide coherence bandwidth than omni-directional antenna. According to measured result, when we consider path loss and delay characteristics, circular polarization antenna is most suitable under tunnel environment.

전파 특성의 이해는 무선 통신 시스템의 설계와 서비스의 구축을 위해 매우 중요하다. 본 논문에서는 곡선형 지하철 터널환경에서 2.45GHz 주파수 대역의 전파 특성을 측정하고 분석하였다. 슬라이딩 코릴레이션 기반의 채널 측정 시스템을 구성하고 안테나의 빔 형태에 따른 특성을 비교하기 위해 5 종류의 안테나를 사용하였다. 터널내 경로손실은 자유공간에 비하여 안테나에 따라 평균 $4.38^{\sim}14.41dB$가 적고 원편파 안테나의 경로손실이 가장 적다. 또한 곡선구간에서 수신 안테나의 위치가 바깥쪽에 위치할 때 경로손실이 가장 적다. 모든 안테나의 지연성분의 90%가 20ns 이내에 존재하며, 지향성 안테나가 무지향성 안테나보다 더 넓은 코히어런스 대역폭을 갖는다. 측정결과 경로손실과 지연 특성을 고려할 때 지하철 터널에서는 원편파 안테나를 사용하는 것이 적합한 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. D. Porrat and Donald C. Cox, 'UHF propagation in indoor hallways,' IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 3, n9. 5, pp. 1188-1198, Jul. 2004 https://doi.org/10.1109/TWC.2004.828023
  2. S. Shinozaki, M. Wada, A. Teranishi, 'Radio Propagation Characteristics in Subway Platform and Tunnel in 2.5GHz Band,' IEEE PIMRC'95, vol. 3, pp. 27-29, Sept. 1995 https://doi.org/10.1109/PIMRC.1995.477332
  3. Y. P. Zhang and Y. Hwang, 'Theory of the Radio-Wave Propagation in Railway Tunnels,' IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. 47, no. 3, pp. 1027-1036, 1998 https://doi.org/10.1109/25.704857
  4. Satoshi Shinozaki, Masarni Wada, Akio Teranishi, Hiroshi Furukawa and Yoshihiko Akaiwa, 'Radio Propagation Characteristics in Subway Platform and Tunnel in 2.5GHz Band,' in Proc. PIMRC95, vol. 3, pp. 1175-1179, Sep. 1995 https://doi.org/10.1109/PIMRC.1995.477332
  5. J. S. Lamrninrnaki and J. J. A. Lempiainen, 'Radio propagation characteristics in curved tunnels,' in Proc. Microwaves, Antennas and Propagation, vol. 145, no. 4, pp. 327-331, Aug. 1998 https://doi.org/10.1049/ip-map:19981924
  6. Dirk Didascalou, Jurgen Maurer, and Werner Wiesbeck, 'Subway Tunnel Guided Electromagnetic Wave Propagation at Mobile Communications Frequencies,' IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 49, No. 11, Nov. 2001 https://doi.org/10.1109/8.964095
  7. 김경재, 윤영중, 박한규, '터널에서의 전파경로손실분석,' 한국통신학회 논문지, 제10권, 제1호, pp. 37-43, 1993. 1
  8. 김기래, 한경구, T. matsunaga, K. Uchida, K. Yasumoto '굴곡 및 굴절형 터널 내의 전파 전파의 전송 효율에 관한 연구,' 대한전자공학회논문지, 제33권 A편, 제12호, pp. 2333-2340, 1996. 12
  9. '곡선형 지하철 터널환경에서 전파 특성의 분석과 측정,' 한국통신학히논문지, 제29권, 제8A호, pp.950-961, 2004. 8
  10. IEEE 802.11 무선랜을 위한 지하철 터널 환경에서 다양한 지향성 빈의 전파 측정,' 한국해양정보통신학회논문지, 제9권, 제2호, pp. 232-238, 2004. 4
  11. D. C. Cox, 'Delay Doppler Characteristics of Multipath Propagation at 910MHz in a Suburban Mobile Radio Environment,' IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 20, no. 5, pp. 625-635, Sep. 1972 https://doi.org/10.1109/TAP.1972.1140277
  12. J. Talvitie, P. Leppanen, T Poutanen, 'A Wideband Channel Measurement System for Aircraft Air-to-Ground Links,' in Proc. IEEE ISSSTA 92, pp. 187-190, Nov. 1992
  13. S. Y. Seidel and T. S. Rappaport, '900MHz Path Loss Measurements and Prediction Techniques for In-Building Communication System Design,' proc. IEEE VTC'91, pp. 613-618, May 1991
  14. J. D. Parsons, The Mobile Radion Propagation Channel, John Wiley & Sons, 2/E, 2000