Wireless Communication, RF Communication   무선 통신, RF 통신

(2024-08-29)

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1. 무선 통신 (Wireless Communication), 전파 통신 (Radio Communication, RF Communication)

  ㅇ 유선(전선)을 통하지 않고, 전파(주로,RF 파)를 통해 정보를 전달하는 기술
     - 주로, 무선주파수대역 (대략, 0.1~1000 GHz) 정도의 범위에서 사용됨
     - 때론, 전파 외에도 (적외선),초음파 등에 의한 통신을 지칭하기도 함


2. 무선 통신 분류

  ㅇ 이용 방법에 따른 분류
     - 고정 통신 (Fixed Communication) : 송수 위치 고정, M/W 대역 이용 (Microwave Link)
     - 이동 통신 (Mobile Communication) : 송수 위치 변함, 이동 중에 원하는 통신을 함
     - 위성 통신 (Satellite Communication) : 통신위성 경유하여 통신을 함 
        . (이 방식은, 이동 및 고정 무선 통신 모두 가능)

  ㅇ (기타 분류)
     - 지상 통신 (Terrestrial Communication) : 위성통신이 아닌 지상에서의 통신
     - 지상파 통신 (Ground Wave Communication) : 전파지표면을 따라 전파되는 방식의 통신
        . 例) AM 방송 (중파 방송) : 전리층,지표면에서 반사되는 전파 이용. 원거리 서비스 가능


3. 무선 통신 환경 (전파 환경)

  ㅇ 기존 유선통신과는 달리 무선통신 환경은,
     - 물리계층전송특성이 수시로 변하는 `시변(Time-variant)` 및 `대역제한` 특성을 갖음 
  
  ㅇ 더욱이, 이동체를 위한  무선 이동통신 시스템의 경우는, 
     - 무선 채널 상황에 따라 성능 및 용량이 심하게 제한됨

  ㅇ 또한, 무선 전파 환경은, '공용 자원 : 한정된 전파자원(주파수 희소성,제한성 등)'으로 간주되어, 
     - 전파법 등에 의해 전파관리(☞ 주파수 분배 할당 지정 회수 재배치 참조)가 이루어짐


4. 무선 전파 메커니즘전파전파(電波傳播) 참조전파의 성질 : 직진성, 간섭성, 반사, 굴절, 회절, 산란, 편파, 감쇠 등

  ㅇ 전파매질매질(Medium) 참조


5. 무선 채널 상의 여러 제한적 특성 例

  ㅇ 무선채널 대역제한 (Bandwidth-limited) 또는 주파수 선택성(Frequency Selectivity)
     - 주요 대응방안 : 등화 기술, OFDM(순환확장를 갖는 긴 심볼구간) 등

  ㅇ 전력제한
     - 주요 대응방안 : 대역폭은 넓게하되(광대역) 전력은 적게 소모하는 변조방식 사용 등

  ㅇ 동일/인접 채널간 간섭
     - 구분 : 동일 채널 간섭(CCI), 인접 채널 간섭(ACI)
     - 주요 대응방안
        . 동일 채널 간섭 : 전력 제어, 주파수 재사용 계획, 셀 계획 등
        . 인접 채널 간섭 : 필터링, 가드 밴드, 격리 등

  ㅇ 임펄스 잡음과 같은 비 가우시안 잡음

  ㅇ 전파 장해물 회절에 의한 음영효과 (Shadowing)
     - 파동이 주변 환경에 의해 가리워지는(흡수,차단,감쇠 등) 현상

  ㅇ 페이딩 (Fading)
     - 수신 전계강도불규칙한 변동 (다중경로파에 의한 다중경로 페이딩 등)
     - 주요 대응방안 : 다이버시티 등

  ㅇ 도착시간 지연분산 (Delay Spread)
     - 다중 경로에서 서로다른 지연시간을 겪게되어 이들의 합성에 의해 시간 파형이 늘여짐
     - 주요 대응방안 : 등화 기술, OFDM 등

  ㅇ 도플러 분산(도플러 효과) (Doppler Effect)
     - 도플러 효과 등에 의해 주파수 변동/퍼짐/분산/늘려짐

  ㅇ 전파 감쇄 (자유공간 경로손실, 강우 감쇠 등) (Path Loss)
     - 송수신간 양단 거리, 강우 등에 따른 전파 세기의 감쇠
     - 주요 대응방안 : 송신 출력 전력, 안테나 이득을 높이는 등


6. 무선 전파의 제한적 특성에 대한 여러 극복 기술전력제어,  채널부호화,  Rake 수신기,  다이버시티,  등화 기술,  주파수 분할,
     이동통신 셀의 섹터화,  대역확산,  링크 적응,  OFDM  등

  ㅇ 특히, 현대 이동통신 환경 하의 디지털통신에서,
     - 다중경로펄스퍼짐ISI 유발  :  (대처) 등화, OFDM


7. 무선 채널 모델 및 특징

  ㅇ 일반 육상 이동통신의 수신 전계강도에 대한 확률적 분포(확률밀도함수)
     - LOS(가시거리영역) 환경    : Rician 분포   (직접파 우세) 
     - NLOS(비가시거리영역) 환경 : Rayleigh 분포 (반사파 우세)

  ㅇ 셀룰러 도심지역 특징
     - 직접적인 LOS(가시거리영역)이 없으며, 고층빌딩에 의한 심한 회절손실을 겪음
     - 여러 물체에 의한 다중 반사, 다중 경로 발생
     - 다중 경로 반사파 간에 상호간섭(interaction) 때문에 다중경로 페이딩을 겪음
     - 거리에 따라 전자파 세기가 빠르게 감소됨

  ㅇ 무선 채널의 시간 및 주파수 변동에 대한 정량화 : 상관 시간, 상관 대역폭

  ㅇ 주요 전파 모델(Propagation Model) 
     - 자유공간 전파모델, 소규모 전파모델 등   ☞  전파예측모델 참조

 
8. 무선 통신 기기의 구분

  ㅇ 무선 트랜시버(송수신기)
  ㅇ 무선 송신기무선 수신기
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[무선 환경]1. 무선 환경   2. 프레넬 존   3. 전파 매질   4. 강우감쇠   5. 전파 거리   6. 대기 굴절률   7. 전파의 창   8. 이동통신 환경  

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