이 논문은 이동전화 기지국 설치를 위한 전파 환경 분석을 목적으로 하고 있다. 대상지역의 최대거리는 150 km, 면적은 6000 $\textrm{km}^2$에 이르며, 총 5개의 기지국에서 이동전화 서비스를 할 수 있도록 하기 위하여 필드 측정을 하였다. 이렇게 측정한 전파환경을 하타(Hata)모델과 오쿠무라(Okumura)모델로 근사시켜 경로손실 예측모델을 선정하였다. 필드테스트 분석 결과, 측정된 지역의 전파환경 경로손실은 농촌지역과 도시근교지역의 중간 지역의 하타(Hata) 모델로 근사할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
최근 경제 활동의 증가로 인하여 통신 서비스에 대한 이동성, 편의성, 및 개인에 대한 요구가 증대되고 있다. 현재 세계각국에서는 이동통신 서비스인 셀룰라 이동통신과 개인 휴대 통신인 PCS(Personal Communication System)가 상용화되고 있다. 1900MHz 대역은 셀룰라 800 MHz에 비해 전파 특성상 전파환경에 따른 전파의 감쇄 및 회전손실 등으로 인한 전파 경로 손실이 증가 할 것으로 본다. 본 논문에서는 바다 해수면의 영향에 따른 800MHz대역과 1900MHz 대역에서 주파수에 따른 경로 손실 차를 실측 Data를 이용하여 비교하였으며 실측 Data를 이용하여 전파모델을 만들어 LGE에서 자체 개발한 전파 분석 시뮬레이션 툴로 Coverage 영역을 비교하였다.
경로손실 예측 모델은 무선 네트워크 설계를 위한 기본 척도이며, 적용 환경과 적용 시스템에 영향을 받는 특징이 있다. 대부분의 기존 연구는 도심, 교외와 같은 육상 환경을 기반으로 한다. 일반적으로 해수면 경로 손실은 전파의 잦은 굴절로 인해 지표면 보다 크며, 주파수에 비례한 경로손실이 있다고 알려져 있다. 하지만 해상 환경의 관련 연구는 자유공간에 적용하기 때문에 예측 모델의 정확성을 낮춘다. 본 논문은 해상 무선통신 서비스를 위한 2.4 GHz 대역의 해수면 경로손실 예측 모델을 제안한다. 이를 위해 육상과 해상에서 각각 수신신호 세기를 측정하고, 다양한 예측 모델과 비교 분석하여 실용성과 정확성을 입증한다.
무선 네트워크가 요즘 들어 기술적인 도약을 이루면서 그 적용범위나 역할이 중요해지고 있다. 국방 분야에서도 무선 네트워크를 도입하여 유선의 한계를 극복하고 개선하려는 움직임도 적지 않으며 특히 현재 해군 함정 내부에서의 대부분의 통신을 유선을 이용하기 때문에 복잡하고 비효율적이다. 본 논문에서는 함정 내 무선 네트워크 구축을 위해서 일반적인 실내 전파환경과는 많은 차이점을 가지는 함정 내 격실 및 복도에 대해 전파 환경 측정실험을 실시하고 모델링을 하였다. 함체 전체가 철 구조물로 이뤄진 특수 환경인 함정 내에서 2.4GHz 대역의 주파수에 대한 CW 측정을 통해 전파환경 특성을 분석하고 함정 내부공간에 대한 전파 경로 손실 모델을 제시하며, 전파 추적 시뮬레이션 기법을 통해 측정 결과와 비교 분석하였다. 더욱이, 기존에 연구되었던 실내 전파환경에 대한 전파 경로손실 모텔과 비교 분석하여 차이점을 도출하여 함정 내 무선 네트워크의 활용방안에 대해 고찰하였다.
실내 로비 환경에서 다중 경로에서 6, 10, 17 GHz 주파수 대역의 전파 특성을 분석하였다. 가시선(Line-of-sight, LOS) 및 비가시선(Non-line-of-sight, NLOS) 경로는 송신 안테나 위치에서 수신 안테나 위치까지 2-16 m (0.5 m 간격) 거리에서 측정되었다. 기본 전송 손실은 경로에 해당하는 FI(Floating intercept) 경로 손실 모델을 사용하여 세 가지 매개변수를 비교하였다. RMS(Root mean square) 지연 확산은 측정 결과를 누적 확률 10, 50, 90%로 비교하였다. 기둥의 존재와 특이한 로비 구조로 인해 측정된 모든 주파수에서 전파 손실과 전파 지연이 발생하였다. 이에 실내 로비 환경에 대한 측정 시나리오와 표준 측정 데이터 제공을 제안하였다. 이를 통해 다양한 구조의 실내 로비 환경에서 5G 및 밀리미터파 대역의 전파 특성에 대한 연구에 기여할 것이다.
본 논문은 건물 내 환경에서 기존의 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역과 TVWS(TV White Space) 대역의 전파 특성을 이론 및 실험을 통하여 비교 분석하고, TVWS의 우수한 전파 특성을 확인한다. 이를 위하여 빌딩 전파 환경에서 503 MHz와 2.4 GHz의 중심 주파수를 갖는 전파 신호를 발생시켜 위치에 따른 수신 전력 강도를 측정하고, 측정한 경로 손실을 확인한다. 여기서 이론적 경로 손실을 계산하기 위하여 Hata, Extended Hata, Extended Hata(SRD), ITU-R P.1238 모델을 이용하였고, 측정한 경로 손실 값과의 비교 분석을 통하여 실내 환경에서 채널 모델의 신뢰성 정도를 분석한다.
본 논문에서는 27GHz에서 전파환경별 경로손실을 측정하고, 각 수신지점에서 5분간 측정된 경로손실 데이터의 중앙값, 최대값, 최소값을 선형회귀 모델로 모델링하고 분석하였다. 측정 결과를 살펴볼 때, 밀리미터파 대역 가시경로의 경우에도 도심이나 부심 환경에서는 추가의 경로손실을 고려해야 할 것으로 생각된다.
본 논문에서는 전파경로를 해석할 때 기하광학적 영상법과 전파송출법의 단점을 보완하여 계산속도를 향상시킴은 물론 전파의 입사각과 반사각에 따른 전파경로, 진행파의 수평경로 그리고 반사횟수를 동시에 처리 할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 제안 알고리즘을 활용한 전파예측모델을 제안하고, 반복된 반사에 의해 전파가 진행하는 경우, 임의 지점의 전파경로 손실을 쉽게 계산할 수 있다. 마지막으로 광주광역시 광산구 월곡동에 있는 SK텔레콤 전남지사 주변의 실제 도로 상황을 샘플로 취하여 제안 전파예측 모델을 시뮬레이션하여, 일반적인 타당성을 입증하였다.
본 논문에서는 지상-항공기간 통신 시험을 통해 장거리 해상 통신 환경에서의 전파 손실을 측정하고 이를 구면 대지 반사 모델을 통한 예측값과 비교하였다. 전파 손실 측정을 위한 항공기 통신 시험은 서해상에서 실시되었으며, 비행 전 구간에 걸쳐 항공기에 장착된 수신기의 수신 신호 세기를 측정하였다. 이때 통신 시험이 수행된 비행 경로 중 반사파의 반사점 인근에 섬이 존재하여 이로 인한 반사파가 수신 신호 간섭을 줄 것으로 예상되었다. 따라서 섬에 의한 반사파까지 고려한 구면 대지 반사 모델에 반사 계수, 발산 계수 및 송수신기의 안테나 패턴을 적용하여 예측한 전파 경로 손실과 항공기 이용해 측정한 전파 손실을 비교하였다. 비교 결과, 섬에 의한 반사파를 고려한 구면 대지 반사 모델로 전파 손실을 정확하게 예측할 수 있음을 확인하였다.
SEAMCAT(Spectrum Engineering Advanced Monte Carlo Analysis Tool)은 다양한 통신 시스템 간에 발생할 수 있는 간섭 영향을 분석하는 도구로서 현재 널리 사용되고 있다. 기존의 SEAMCAT은 여러 가지 채널 전파 모델을 지원하고 있지만, 모두 경로 손실을 통계적으로 모델링하는 형태이기 때문에 구체적인 지형 정보를 활용하고 있지 않다. 따라서 기존의 SEAMCAT으로는 구체적인 지형 환경을 고려하여 전파 간섭 영향을 분석하기는 어렵다. 이런 제약을 해소하기 위해서는 구체적인 지형 정보를 토대로 경로 손실을 추정하는 채널 전파 모델을 SEAMCAT이 지원할 수 있도록 그 기능을 확장할 필요가 있다. 지형 정보를 감안하여 경로 손실을 추정하는 대표적인 채널 전파 모델로는 ITU-R P.526 모델이 있다. 본 논문에서는 ITU-R P.526 모델을 지원하는 SEAMCAT 기반 간섭 도구를 제안하고, 몇 가지 간단한 분석 사례를 보여주고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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