2000년에 개최된 세계전파통신회의에서는 차기 회의까지 글로벌 환경에서의 고밀도 고정위성업무를 위한 주파수 분배에 대한 연구를 의제로 결정하였다. 이후 ITU-R 회의에서는 17.3GHz 대역 이상의 주파수 대역에서 HDFSS에 적합한 주파수 대역을 연구하고 있는 중이다. 본 고에서에서는 국내 주파수 분배를 고려하여 적절한 HDFSS 주파수 대역을 고찰하고, 외국의 주파수 분배 현황에 대해 비교 검토하였다.
본 논문에서는 SIR(Stepped Impedance Resonator)를 이용하여 RFID 주파수 대역의 이중대역 필터를 설계 연구하였다. 반파장 SIR을 parallel-coupled 형태로 설계하고 넓은 주파수 간격의 이중대역필터를 구현하기 위해서 2st 공진 주파수를 2.45GHz 대역에 맞추고 1st 공진 주파수를 억제하기 위해서 대역저지 필터를 결합하였다. 입출력에 대역 저지 필터를 구성하고 반파장 parallel-coulpled SIR은 미앤더 구조로 설계하여 크기를 줄였다. 본 논문에서 설계된 필터는 두 대역에서 -3.5~3.9dB의 삽입 손실을 가지며 433MHz에서 8MHz, 2.45GHz에서 21MHz의 대역폭을 나타낸다. 관심 주파수 이외의 대역에서는 -50dB 이상의 저지 특성을 가진다.
본 연구는 지상파TV의 디지털전환 완료 이후 아날로그 AM과 FM라디오의 디지털 전환과 새로운 UHDTV방송 도입을 위해 VHF 상위대역과 700MHz 대역에서의 효율적인 주파수 할당과 활용방안을 제시하고 있다. 아울러 방송은 UHD 영상과 디지털오디오 등 고품질 서비스도 중요하지만 무엇보다 수신이 잘되고 편리해야 하므로 강인한 신호 전송과 수신환경 개선 방안도 함께 제시하고자 한다. 특히 VHF 상 하위 대역과 AM/FM 라디오 대역 및 DTV 대역 그리고 700MHz 대역 등 방송주파수 전체 대역에서 UHDTV방송과 디지털라디오방송 환경을 구축하는데 서로 충돌 없는 합리적인 주파수 할당과 SFN 전송망 구축에 의한 효과적인 주파수 이용 방안을 제시하고 있다.
최근에 ISM대역과 기존의 주파수대역을 용도에 관계없이 또는 몇 종류의 용도를 포괄적으로 지정하여 허가·신고 없이 사용할 수 있는 개방용 주파수에 대한 움직임이 나타나고 있다. 따라서, 본 논문에서는 비허가 주파수대역 및 개방용 주파수에 대한 세계 각국의 동향, 주파수대역, ISM대역의 개방용 주파수 적용에 대한 세계의 움직임을 검토하였다.
본고에서는 세계전파통신회의(WRC: World Radio Conference)에서 IMT로 지정된 주파수 현황과 국내 이동통신 주파수 현황 및 계획을 알아본다. 또한 현재 시점에서 데이터 트래픽 증가 추세에 비추어 2020년 Beyond4G(5G)시대를 대비한 ITU(국제전기통신연합) 해당 표준화그룹의 소요량 예측 및 통신방식별 분담 율을 분석하였다. 주파수 수요예측에 따라 WRC-15에서 IMT 추가 주파수 지정 목적으로 진행하고 있는 위성, 방송, 과학 및 고정 등 기존업무와의 공유 연구 진행현황을 주파수 대역별로 살펴본다. 또한 도시 밀집 지역에서 대용량 데이터 전송을 위한 서비스 기술이 중요해진 시점에서 Beyond4G(5G) 시대를 위해 우리나라가 주도하고 있는 6GHz 이상 대역을 IMT로 활용하기 위한 활동을 소개한다. 마지막으로 WRC가 주파수를 분배 할당하는 방식인 '주파수 대역에 서비스 방식 지정'과 달리 '서비스 방식에 의한 주파수 대역 점유(예: LTE 기술표준(PS-LTE)을 PPDR대역에서 활용) 가능성'등 LTE 기술표준의 확산 추세에 대응하기 위해 5G시대에 준비할 사항에 대한 시사점을 언급하였다.
본 연구에서는 디지털 코드리스폰(DCP)에 대한 현재 각국의 동향과 주파수 분배대역을 연구 분석하였다. 그 결과 국내 도입 가능한 후보주파수대역으로 1.7GHz와 2.4GHz대역을 제안하였다. 제안된 1.7GHz는 유럽의 DECT시스템이 도입될 것으로 예상되고 있어, 인접대역인 IMT-2000 후보주파수 대역간의 간섭분석이 필요하다. 본 논문에서는 1.7GHz대역과 IMT-2000 후보 주파수대역간의 간섭분석을 실시하여, 1.7GHz대역의 채널배치를 제안하였다.
본 연구에서는 5㎓대역에 대한 각국의 전파 이용 현황, 주파수 및 국내외 정책동향을 분석하였으며, 각국의 초고속 무선접속 시스템에 대한 기술기준 내용과 5㎓대역의 ISM대역에 대한 주파수분배 내용을 연구하였다. 또한 초고속 무선접속시스템을 추진하기 위한 소요대역폭의 계산, 주파수 공유기법과 주파수의 효율적 이용 방안에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구 내용을 바탕으로 5㎓초고속 무선접속시스템을 위한 주파수 확보 방안을 제시하여, 국내 주파수 정책 수립에 필요한 논리적인 근거를 마련함과 동시에 5㎓대역에 대한 주파수 분배 방안을 제시하였다.
Tera 대역으로 일반적으로 여겨지는 300 ~ 3000GHz 대역을 이용하여 무선 근거리 개인 영역 통신 (WPAN) 에서 20~40Gbps 급의 데이터 통신을 하기 위한 국제 표준화가 현재 IEEE802.15표준화 그룹에서 진행 중이다. 본 논문에서는 표준화의 진행 상항과 더불어 테라 대역의 주파수 할당, 물리계층에서 테라 대역을 이용하여 WPAN이 가능하기 위한 요소 기술로서 빔포밍 기법에 대하여 정리한다. 주파수 할당은 비허가 주파수 대역의 가능성 여부 및 시기 등에 대하여 지난 수년간 테라 대역과 관련되어 ITU에서 발표된 문서들을 요약한다. 테라 대역에서 WPAN을 위한 물리계층의 요소 기술로서는 테라 대역의 주파수 특성인 전파의 직진성 및 거리에 따른 전력 감쇄를 극복하기 위하여 저전력 빔포밍 기술에 대하여 소개한다. 본 논문은 향후 약 5년 후에 표준화가 완성될 것으로 예상되는 시점에서 국내의 통신 관련 연구자에게 초고속 데이터 통신을 가능하기 위한 테라 대역 WPAN시스템을 준비하는데 있어서 유용한 자료로서 사용될 수 있을 것이라 여겨진다.
무선통신이 생활의 거의 모든 부분에서 이루어지는 현재의 Ubiquitous 사회에서 가장 크게 부각되고 있는 문제점이 주파수의 부족이다. 주파수의 효율적인 사용 방안의 하나로 다른 종류의 무선통신기술들을 임의의 대역에서 함께 사용하고자 하는 공유 주파수 대역의 개념이 제시되었다. 공유 주파수 대역이 실현되면 임의의 대역에서 간섭회피기술인 FH와 LBT시스템의 공존은 피할 수 없을 것으로 예상된다. 본 논문에서는 공유 주파수 대역에서 채널수별로 사용자수에 따라 서비스를 받는 사용자 수의 throughput을 분석한 FH와 LBT시스템의 통신효율에 대하여 연구하였다. 임의의 주파수대역에서 FH와 LBT시스템이 같이 사용될 경우에 LBT시스템의 우수한 채널점유능력 때문에 FH시스템의 통신효율이 저하되는 문제점이 발생함을 확인하였다. LBT시스템의 파라미터 중 동 채널사용 시 지연시간을 늘려주거나, 채널점유시간을 줄여주는 방법으로 FH시스템의 통신효율이 현저하게 감소하는 문제점을 해결할 수 있을 것으로 전망된다.
지금 전 세계는 3세대 및 후속세대의 이동통신서비스의 조기 활성화와 이를 통한 유관 산업 활성화를 위해 각국의 정부들이 각고의 노력을 기울이고 있다. 특히, 2세대로부터 3세대 IMT-2000서비스로 전환해가는 과정에서 가장 시급히 해결되어야 할 문제가 이동통신주파수 배분 문제이다. 이동통신용 주파수는 대역폭 소요량이 급격히 증가하는 문제도 있지만 빠른 시간 내에 효율적이고 경제적으로 인프라를 구축하기 위해서는 저대역주파수의 활용이 매우 중요하기 때문이다. 저대역 주파수는 전달특성이 고대역주파수에 비해 우수하므로 동일한 전력으로 큰 서비스 커버리지를 확보할 수 있어 기지국 인프라 구축 및 운용비용에 있어 절대적으로 유리하다고 볼 수 있다. 이에 따라 일본과 유럽의 대부분의 국가들은 저대역주파수와 고대역주파수를 함께 활용하는 이동통신시스템 구축을 허용하기 위하여 새로운 주파수분배 정책을 수립하고 추진 중이다. 이러한 정책은 기존 주파수 분배 과정에서 발생한 주파수 불균형 현상을 시정하려는 목적도 포함되어 있다. 따라서 국내에서도 이러한 국제적인 주파수 정책 흐름을 적극 수용하여 국내 이동통신 산업의 경쟁력 제고에 노력하여야 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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