Alternative binary offset carrier (AltBOC) 신호는 기존의 phase shift keying (PSK) 신호와 주파수 대역을 공유한다는 특성을 지니고 있기에, 효율적으로 주파수 대역을 이용할 수 있다는 장점이 있으나, AltBOC 신호의 자기상관함수에 존재하는 주변 첨두로 (side-peak) 인해 AltBOC 신호의 주파수 공유 특성을 효과적으로 이용할 수 없다는 단점이 존재한다. 따라서 본 논문에서는 AltBOC 신호의 주파수 공유 특성을 극대화하고자 자기상관함수에 존재하는 주변 첨두 제거 기법을 제안한다. 모의실험을 통해 제안한 기법을 이용하여 신호 추적을 수행할 경우, 주변 첨두 제거 효과에 의해 기존 자기상관함수를 이용하는 기법에 비해 향상된 추적 오류 표준편차를 (tracking error standard deviation: TESD) 보이고, 이에 따라 AltBOC 신호의 주파수 공유 특성을 효과적으로 이용할 수 있음을 보인다.
코그니티브 라디오(cognitive radio) 기술 중 같은 지역에서 코그니티브 사용자와 우선사용자가 주파수를 공유하여 사용하는 방법은 단위 지역 당 주파수 사용효율을 향상시킬 수 있는 중요한 기술로 인식되고 있다. 본 논문에서는 코그니티브 라디오 시스템이 우선사용자에게 간섭을 미치지 않으며 동일 지역에서 우선사용자와 주파수를 공유할 수 있는 직교 빔 형성 방법을 제안한다. 제안된 방법은 우선사용자의 채널상태정보(channel state information)로부터 얻어진 부공간에 직교하는 코그니티브 라디오 사용자를 위한 부공간을 형성함으로써 우선사용자에게 간섭을 주지 않으며 주파수를 공유할 수 있는 코그니티브 라디오 사용자를 위한 다중 빔을 생성한다. 그러고, 코그니티브 라디오 시스템의 합 용량을 증가시키기 위해 기회적 무선자원할당 기법을 적용하였다. 전산모의 실험을 통해 제안된 주파수 공유 방법이 우선사용자에게 간섭을 주지 않음을 보였고 코그니티브 라디오 기지국이 2개의 안테나를 사용할 경우 시스템 합용량이 일반 셀룰라 시스템의 빔 포밍을 적용한 결과와 유사하게 사용자 20명에서 최대 2.72bps/Hz를 얻을 수 있음을 확인하였다.
무선통신시스템간의 주파수 공유는 새로운 기술의 출현 및 스펙트럼 부족으로 인해 중요한 이슈로 되고 있다. WRC-07에서 향후 4세대 이동통신(4G) 또는 IMT-Advanced 시스템을 위해 기존의 고정무선억세스(FWA) 시스템과 co-primary 기반으로 3400-3600MHz 대역을 할당함으로써 동일 주파수 대역에서 두 시스템간의 간섭문제 및 주파수 공유 문제 분석이 필요한 실정이다. 이에 본 논문에서는 셀룰러 이동통신 시스템에기반한 FWA 및 IMT-Advanced 시스템에서 다수의 기지국들에 의한 간섭 대 잡음전력비(I/N)를 구하여 간섭기준에 의한 최소 서비스 커버리지 분리거리를 파라미터로 두 시스템간의 주파수 공유기준을 제시한다. 특히 최악의 간섭 시나리오에서 비현실적인 서비스 커버리지 분리거리를 IMT-Advanced 기지국에 MIMO SDMA 기술을 적용함으로써 I/N 값을 획기적으로 개선시켜 향후 적절한 분리거리로 두 시스템의 주파수 공유가 가능함을 보인다.
미래의 고속 및 광대역 서비스에 대한 수요 증가로, 부족한 스펙트럼을 효율적으로 사용할 수 있는 스펙트럼 관리(spectrum management) 방법의 중요성이 대두되고 있다. 또한, 트래픽 폭증 및 멀티미디어 제공 등 서비스 확대에 대응할 수 있는 유연한 스펙트럼 접속(spectrum access) 기술, 공유(sharing)에 대한 필요성도 증대되고 있다. 이러한 중요성 및 필요성에 기인해, 효율적으로 스펙트럼을 공유할 수 있는 방법으로 언더레이, 오버레이 방식 등이 제안되었고, UWB 및 인지무선(cognitive radio)과 같은 공유 기술 등이 발전하게 되었다. 본 고에서는 효율적 주파수 이용을 위한 스펙트럼 관리 방법 및 주파수 공유 기술로 기존의 주파수 대역에서 충분히 낮은 출력으로 전파를 송출하는 언더레이 방식, 기회주의적인 오버레이 동적접속 기술, 면허권자인 1차 우선 사용자(primary user)와 2차 면허권자(secondary user) 간의 동적접속 기술에 대한 국내 외 기술동향을 상세히 소개하고자 한다.
통합공공용 주파수로 분배된LTE(Long Term Evolution) 718~728Mhz(상향) 및 773~783MHz(하향)에서 재난안전 통신망, 철도무선 통신망, 차세대 해상무선 통신망 등과 같은 LTE기반의 공공통신망(Public Network, 이하 공공망)이 상호 공존하여 사용하는 방안에 대하여 연구하였다. 두 개 이상의 복수의 LTE 네트워크가 동일 주파수를 사용하여 서비스하는 경우 통신 커버리지가 겹치는 영역에서의 간섭은 불가피하다. 셀 간 간섭에 의하여Mission Critical한 요구사항이 중요시되는 공공망에서의 품질 열화가 야기되며, 경우에 따라 심각한 상황을 초래할 수 있다. 본고에서는 국내 공공망의 현황을 살펴보고 네트워크 공유방식에 대한 기술 및 표준화 동향, 그리고 해외의 사례를 알아보았다. 국내 통합공공용 주파수에서 동일 주파수를 사용하게 될 공공망 간의 간섭을 최소화 하여 네트워크를 구축 및 연계를 위해서 개별 공공망간의 네트워크를 공유하는 방안을 고려하였다. 국내 공공망의 효율적인 네트워크 연계를 위해서는 개별 공공망의 서비스 특성과 내부 환경을 반영 할 수 있는 연계 방식이 추가적으로 필요하다.
본 논문에서는 계층적 구조를 가진 CDMA 셀룰러 시스템에서 여러 가지 자원 공유 방식들 중 주파수 공유 방식과 주파수 분할 방식의 용량을 순방향 링크에 대해 분석 비교하였다. 용량 분석은 마이크로셀 반경 및 마이크로셀 클러스터의 위치 및 매크로셀에 대한 마이크로셀의 전력 비를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 수행하였다. 시뮬레이션 결과로부터 각각의 자원 공유 방식들에 대해 이러한 영향들을 분석하였고, 일반적인 설계 접근방식을 제시하였다. 또한 자원공유방식들의 성능을 용량평면도를 통해 비교하였다. 결과를 요약하면, 계층적 구조를 가진 CDMA 셀룰러 시스템에서 스펙트럼 공유 방식을 적용할 경우 순방향 링크의 용량을 최대로 하기 위해서는 마이크로셀 클러스터가 매크로셀의 중심으로부터 멀리 배치하고, 마이크로셀의 반경을 작게 하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.
본 논문은 군통신 데이터링크 장비에 대해서 주파수 자원을 효율적으로 이용하기 위하여 고속도약기법, 주파수환경센싱기법, 수신2채널기법, 수신필터뱅크부 적용 등을 이용하여 동일한 주파수 대역을 사용하는 레이다 등의 타장비와 공유할 수 있는 기법을 소개한다. 사전에 운용대역의 주파수 환경을 실시간 측정 및 분석하였고, 일차적으로 개발하려는 장비가 기존 운용하고 있는 레이다에 간섭영향성이 최소화하는 방법을 분석하였으며, 반대로 레이다가 간섭을 주는 환경에서 본 논문에서 제시한 주파수 공유기법을 사용하여 최대한 통신확률을 높이는 구조를 제시한다. 최종적으로 설계된 RF송수신기의 잡음지수, 상호혼변조(IMD)와 같은 주요 규격에 대한 모의실험을 통하여 만족여부를 사전 검증하였다.
본 연구는 900MHz대역을 사용하는 TA(Talk-Around)와 RFID 시스템간의 주파수 공유 가능성에 대하여 연구하였다. TA의 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)방식에서의 변조방식은 FSK(Frequency Shift Keying)디지털 변조방식을 사용하고 있고 RFID는 ASK(Amplitude Shift Keying) 디지털 변조방식을 적용하고 있다. 주파수 공유 가능성에 대한 현장시험 대상 RFID시스템은 FHSS방식이었다. 현장시험은 다섯 가지의 시나리오에 의하여 진행되었다. 현장 시험용 RFID시스템은 미국제품으로 4개의 태그와 2개의 주 장치로 구성되었다. 테스트를 위하여 TA 4대와 에질런트 스펙트럼 아날라이져가 사용되었다. 변조방식의 차별화에 의한 주파수 공유 가능성을 이론적으로 분석하였다. 시뮬레이션 결과, 이론적으로 두 변조방식 간에 주파수 공유가 가능한 것으로 분석되었다. 현장시험결과에 의하여도 TA의 신호가 RFID 신호에 영향을 주지 않는 것으로 나타났다.
새로운 서비스의 출현 및 스펙트럼 부족으로 인하여 기존 무선통신 서비스와의 주파수 공유가 매우 중요하다. 향후 IMT 서비스에 할당된 후보대역 중 C 대역(3400-4200MHz)은 기존에 FSS 서비스에서 활발히 이용되고 있어 유해한 간섭이 예상된다. 본 논문에서는 향후 IMT 서비스와 기존 FSS 서비스간의 주파수 공유를 평가하기 위해, 다수의 IMT 기지국들로부터 FSS 지구국에 수신되는 간섭 대 잡음전력비(I/N)을 구하여 I/N=-10dB 간섭보호 기준치에 의한 IMT 서비스 커버리지와 FSS 지구국간의 최소 분리거리를 파라미터로 두시스템간의 주파수 공유기준을 제시한다. 특히 IMT 기지국에 MIMO SDMA 간섭경감기법을 적용함으로써 I/N 값을 획기적으로 개선시켜 적절한 분리거리로 두 시스템의 주파수 공유가 가능함을 보인다.
현재 IMT 용도의 주파수 포화로 인해, 새로운 주파수 대역을 확보 예정에 있다. 새로운 주파수 대역에서 새로운 서비스를 개시하기 위해서는 그 주파수 대역을 사용하고 있는 기존 시스템과의 공유연구가 필요하다. 본고에서는 5G의 후보 주파수 대역으로 주목을 받고 있는 밀리미터 대역에서 고정통신과의 간섭 효과를 분석하여 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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