무선통신망의 개요 1.1무선통신망의 기본

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무선통신망의 개요

1.1무선통신망의 기본

※무선통신의 방식

단향통신 : 무선마이크로폰, 무선 호출기 half duplex : 택시무선, presstalk 무전기 full duplex : 자동차 전화, 일반전화망

동보통신방식 : 동일한 내용의 통보를 동시에 행하는 데 사용

※ 무선통신망의 특성

마이크로파 통신의 특성 - 파장이 짧다

- 지향성이 강하다

- 가시거리통신(중계기 설치) - 안테나 이득이 크다

디지털 무선통신

- 고속데이터 전송에 적합 - 간섭에 강하다

- TDM방식의 다중화 - 경제적

방송망

①중파 방송망 : 526.5Khz～1606.5Khz 의 전파를 사용하여 음성 , 기타 음향 정 보를 보낸는 방송

②단파 방송망 : 5.9～26.1Mhz 중 단파 방송용으로 할당된 주파수

③텔레비젼 방송망: VHF 대 및 UHF대의 전파로서 1채널의 점유 주파수대폭은 6Mhz

이동통신망의 문제점 - 무선주파수의 유효이용 - 이동체의 추적 교환 기술 - 이동 단말의 소형 경량화

장파망의 특성

- 근거리-지표파 - 원거리-지표파 +전리층파

지표파의 전파: 파장이 길수록, 도전율이 클수록, 유전율이 작을수록 감쇠가 적다

전계강도:해상→해안→평야→구릉→산악→시가지→사막

중파망의 특성: 지표파+E층 반사파

야간은 D층이 없어지므로 E층 또는 F층 반사에 의해 상당히 멀리 전파방송파의 주간전파는 지표파에 의하며 제1양청구역의 전계강도는 0.25mV이상이어야 한다

단파망의 특성

① F층 반사파에 의존

② MUF 보다 낮은 주파수 사용(MUF*0.85) ③ 델린져,자기람의 영향

④ 페이딩 발생 ・간섭성 페이딩-공간 다이버시티 ・편파성 페이딩-편파 다이버시티 ・흡수성 페이딩-AVC,AGC사용 ・선택성 페이딩-주파수 다이버시티

지향성이 예민한 공중선 사용

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※초단파망의 특성 :직접파+대지 반사파

전계강도

기하학적 가시거리

전 파 가시거리

등가지구 반지름 계수

Fresnel zone: 전파통로내에 장애물이 있으면 장애물 뒷면의 수신면에서 장애물 보다 높은 공간에는 직접파와 장애물에 의한 회절파의 간섭으로 수직방향에 대하여 수신전계가 변동

Profile map : 전파 통로상의 장애물을 나타내는 수직인 지형 단면도

초단파의 가시거리외 전파 특성 - 회절에 의한 원거리 전파

- 대류권 및 전리층 산란에 의한 원거리 전파 - 라디오 덕트에 의한 초굴절 전파로 원거리 전파 - 스포래딕 E층에 의한 원거리 전파

- K의 변화에 의한 원거리 전파

무선통신 방식

※AM 송수신기

송신기의 종합특성

스퓨리어스 특성 : 송신전파에 포함된 고조파, 저조파 및 기타 불필요 전파의 복사

대책: ① 동조회로의 Q를 높게 한다 ② 급전선에 trap을 설치

③ 전력 증폭단을 push-pull 방식 ④ p형 결합회로 사용

수신기의 종합 특성

감 도 : 어느 정도의 미약한 신호를 수신할 수 있는가의 능력 (이득과 내부잡음에 의해 결정)

선택도 : 희망 신호 이외에 신호를 어느 정도로 분리할 수 있는가의 능력 (이조도에 의해 결정)

충실도 : 어느 정도 재현할 수 있는가의 능력 (주파수 특성, 의곡, 잡음)

안정도 : 신호 입력을 가했을 때 재조정하지 않고 어느 정도 장시간에 걸쳐 일 정한 출력이 얻어지는가 하는 능력 (전원전압의 변동 )

※단측파대 (SSB) 송신기

DSB와 비교시 SSB 방식의 장단점 장점 : - 점유주파수대폭이 1/2로 감소

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- 적은 송신 전력으로 통신이 가능 (DSB의1/6) - 선택성 페이딩의 영향이 적다

- S/N비가 개선 (12dB)

단점: 송수신기의 회로가 복잡하고 가격이 비싸다.

※FM 송수신기

직접FM 변조기: 반사형 클라이스트론, LC발진기+가변 리액턴스 소자 간접FM 변조기: - vector 합성법(암스트롱 방식)

- 펄스 위치 변조 (세라소이드 방식 ) - 이상법에 의한 방법

AM 수신기와의 차이점

1.수신 주파수 대역폭이 넓다 2.진폭 제한 회로

3.주파수 변별회로 4.스퀠치 회로 5.디엠파시스 회로

※각 통신 방식의 SN비 개선도

AM 방식

FM 방식

PM방식

※FS 통신방식의 특징

①신호대잡음비가 A1A에 비해 개선 ②AGC 및 공간 다이버시티를 사용 ③고속도 및 다중통신이 적합

④작은 전력으로도 양질의 통신이 가능 ⑤오자율이 적다

tone keyer : 직류 전신 부호를 멀리까지 보내면 파형이 일그러지기 때문에 2,000hz 정도의 주파수를 가지는 교류를 변조하기 위한 장치

※PCM통신 방식

⑴표본화

⑵ 양자화

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③양자화 잡음 경감책:비선형 양자화

⑶ 부호화

양자화된 PAM 펄스의 진폭 크기를 펄스의 유무로 조합되는 2진 부호 로변환하는 단계

⑷특징: ①잡음,의곡,누화등의 전송로 방해에 강하다.

②저품질의 전송로도 사용가능 ③S/N비가 양호

④전송로의 손실 변동의 영향을 받지 않는다 ⑤점유 주파수 대역폭이 넓다

⑥고급여파기가 불필요 ⑦정보량이 대단히 많다 ⑧다중화에 유리

※FAX

정 의 : 문자, 회화, 사진 등을 주사에 의해서 분해하고 이것을 전기신호 로변화시켜 전송을 행하여 원화와 동일하게 영구적으로 기록하는 방식

동기방식 : 독립동기방식-팩스에서 가장 많이 사용 전원동기방식-근거리송신

전송동기방식-TV

주사선 밀도 N (줄/㎜) : ㎜당 주사선의 개수

협동계수 : 원통직경과 주사선 밀도의 적 (DTNT=DRNR)

주사방법 : 원통주사

전송방식 : SCFM - 부반송파 주파수 변조 방식

ㆍ선택성 페이딩에 강하고 동기성 페이딩에도 강하며 SN비도 크게 개선할 수 있다

RFCS - 주반송파 주파수 편이 방식

ㆍ기구가 복잡하여 고도의 주파수 안정을 요하므로 사용이 늦 어졌으나 SCFM 에 비해 SN비가 약 6dB 개선되고 대역폭도 적게 할 수 있다

FAX 관련 ITU-T 권고안

※Television 주사방식 : 비월주사

G1 G2 G3 G4

영상신호처리 아날로그 아날로그 디지털 디지털

접속망 공중전화망 공중전화망 데이터망

전송속도(A4) 6분 3분 1분 5초

채널폭 영상주파수

대역폭

프레임당 주사선수

영상・음성

반송파의 차 변조방식 영상신호

특성

6Mhz 4Mhz 525개 4.5Mhz 영상:AM, 음성:FM 잔류측파대

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칼라 TV

- Y명도 신호 : 0～4.2Mhz 의 대역폭 점유 - I색도 신호 : 0～1.5Mhz 의 대역폭 점유 - Q색도 신호 : 0～0.5Mhz 의 주파수 점유 - 2캐리어 방식의 장단점

장점 : - 부음성 신호의 주파수 특성 일그러짐은 주음성 신호와 동등한 음질이 되 어 있다

- 제2음성의 반송파 수신은 인터캐리어 수신기에서는 제1음성 반송파와 동등한 수신 회로를 사용할수 있어 회로가 간단하다

단점 : - 영상 방해를 준다 - 제1음성에 방해 - 상측 인접 채널에 방해

★ 중간 주파수 선정 방법

⑴높게 했을 때 : ①영상 주파수에 대한 방해가 개선된다 ②인입현상 개선

③충실도 등이 좋아진다 ⑵낮게 했을 때 : ①근접 주파수 혼신이 개선 ②단일 조정이 쉽다

③감도 및 안정도 등이 좋아진다

★ 비직선 일그러짐 : 진폭 일그러짐

★ 직선 일그러짐 : 주파수 일그러짐, 위상 일그러짐

마이크로파 통신

마이크로파 통신의 특징 : ①공중선의 이득을 높게 할 수 있다 ②안정된 전파 전파 특성을 나타낸다 ③광대역성

④S/N비 개선

⑤외부의 영향에 강하다

D는 반사기의 개구직경, ?는 효율, A는 기하학적 개구면적, Ae는 실효면적 안테나의 반치각 ? = 70?/D

자유공간의 전파손실

・ 자유공간의 전파손실 Ls 〔dB〕는 Gar = Gat = 1 일 때이므로

마이크로 중계방식 : 무급전 중계방식-중계구간이 짧을수록,크기가 클수록, 직 각에 가까울수록 손실이 적다

헤테로다인 중계방식 : 증폭하기 쉬운 중간 주파수로 증폭한 다음 micro파로 변환하여 송신장치로서 가장 많이 사용

검파 중계방식:수신한 micro파를 중간 주파수로 변환한 뒤 다시 복조하여 본래 의 신호로 환원시켜 이 신호를 증폭하는 방식으로 근거리 중계 회선에 사용

직접중계방식:다른 주파수로 변환하지 않고 그대로 증폭하는 방식

FDM TDM

특징 ・광대역 전송

・통화 신호 level은 변동하지않는다

・간섭파의 방해에 강하다

・단국 장치가 간단

・통화 회선을 많게 할 수 없다

・점유주파수 대폭이 넓다

・이미 가설된 유선망과 접속이 어렵다

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위성 통신 시스템

위성통신 : 정지 위성 (적도 상공 약 35786㎞)을 이용하여 지상으로부터 전파를 증폭시켜서 지상으로 송신하는 통신

종 류 : 랜덤 위성 , 위상 위성 , 정지 위성

위성통신의 특징

장점 - 안정하고 대용량 통신 - 장거리 통신

- 다원접속이 가능 - 통신 비용이 감소 - 에러율이 향상

단점 - 지연시간 발생

- point-to-point 방식만 가능 - 통신비밀보장이 어렵다

위성 통신망 채널의 선택 방식 ①고정 할당 방식 : TDMA, FDMA

②임의 선택 방식 : ALOHA, CSMA, SRMA, MSAP

③예약 방식 : 라운드 로빈 방식, 임의 예약 방식 , 순차 예약 방식

위성통신의 구성

①통신계와 안테나계 : 전파를 수신하고 증폭한 후에 다시 송신하는 장치 ②telemetry command계 : 각종 장치의 동작과 관계되는 장치

③제어계 : 위성의 자세, 궤도 등을 제어하기 위한 장치 ④전원계 : 전력 공급

위성통신의 고출력 증폭기

①클라이스톤:경비면이나 소비전력면에서는 유리하나 협대역으로 많은 채널을 수용 할 수 없다

②진행파관:소비전력이 많으나 500MHz이상 광대역 특성을 가지고 있어 트랜스폰더 에서 사용

INMARSAT

①사용주파수대 : 선박과 위성간:1.6/1.5 〔GHz〕의 L 밴드 해안 지구국과 위성간:6/4〔GHz〕의 C밴드 ②목적 : 해상에서의 조난 및 인명의 안전에 관한 통신

VSAT(very small aperture terminal) ①직경이 2.5m이하 정도의 소형 안테나 ②12/14〔GHz〕의 Ku밴드 사용

③허브국을 연계한 데이터 통신망을 구성하여 운영

이동 통신 시스템

① AMPS 이동 전화 시스템

・초다중통신에 적합

・통화 회선이 많을 때 유리

・누화에 강하다

・통화 회선이 적을 때 유리

사용주파수대 이동국송신 825～845〔MHz〕

기지국송신 870～890〔MHz〕

기지국의 서비스 반경 2㎞～15 ㎞

무선채널 송・수신 간격 45〔MHz〕

채널간격 30 〔KHz〕

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②액세스 방식

③셀룰러 방식

- 셀의 특징 : 셀의 크기가 작아지면 다음과 같은 장・단점이 있다 장점 : 시스템의 용량이 증가

서비스 지역이 평탄해진다 간섭의 영향이 적어진다 음영지역이 줄어든다

단점 : 셀 모양이 불규칙해진다 핸드오프의 횟수가 증가

시간, 위치에 따른 트래픽의 변화량이 커진다 장시간 동안의 수신 신호세기 변화량이 크다 ※핸드오프란? 통화중 이동시 인접 기지국간 무선 통화 채널의 자동전환

④ 서비스 지역을 확대시키는 방법 ・채널의 송신 출력을 증가시킨다 ・기지국의 안테나 높이를 증가시킨다 ・고이득 또는 지향성 안테나를 사용 ・수신 한계 레벨을 낮게 조정 ・저잡음 수신기를 사용 ・다이버시티수신기 사용

・기지국 위치 선정을 적절히 한다 ・중계기를 사용

・지형에 맞는 안테나를 선정 사용한다

변조방식(음성) 협대역FM

제어신호 변조방식 FSK

전송속도 10Kbps

항목/종류 FDMA TDMA CDMA

특징

・가입자신호는 주파수 영 역에서 구분되며 가입자는 전체 주파수 대역의 일부를 이용하여 통신하며 연속 전 송이 가능

・가입자신호는 시간영역에 서 구분되며 각 가입자는 전 체 대역을 모두 사용하나 전 송은 해당 슬롯만 사용

・모든 가입자는 기지국에 동 기

・가입자신호는 코드영역에 서 구 분되며 각 가입자 는 전체 대역 을 모두 사 용하며 연속 전송이 가능 함

・모든 가입자는 기지국에 동기

장점

・수신기 구조가 간단

・등화기가 필요 없음

・할당된 대역만 사용하므 로 충돌과 재전송으로 인한 대역폭 낭비가 없다

・용량이 비교적 크다

・통화품질이 비교적 우수 (페이딩시 등화기 사용)

・디지탈이므로 인증 및 비화 가 용이

・전력 소모가 적다

・용량이 가장크다

・통화품질이 가장 우수

・핸드오프중 통화단절없음

・광대역을 필요하므로 다 경로 페이딩의 영향을 다 이버시티 결합으로 감소

・Soft Capacity

・주파수 계획이 거의필요 없다

・전력소모가 적다

단점

・보호대역 및 고정대역으 로 인한 대역폭의 낭비가 크다

・용량이 작다

・통화품질이 나쁘다

・주파수 계획이 필요하다

・인증 및 비화가 어렵다

・방송 데이테 전송에 부적 합

・수신기구조 비교적 복 잡 (등화기사용)

・EMC문제의 가능성

・주파수 계획필요

・수신기 구조는 비교적 복 잡

・RAKE수신기 및 전력제어 필요

현용시스템 AMPS, NAMPS, TACS GSM, D-AMPS,

DCS1800 N-CDMA, W -CDMA

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⑤ 통화용량의 증가 방법 ・소규모 셀의 구성 ・기지국 채널 증설

・추가 주파수 스펙트럼 사용 ・대기 이론의 적용

・동적인 주파수 할당

※도플러 현상? 이동체의 움직임에 따라 수신 신호주파수가 변하는데 예를 들면 900MHz에서 시속 80Km로 달리는 경우의 도플러 변이는 대략 100Hz에 퍼져 있게 된다

※지역확산(delay spread)? 길이가 다른 다중 경로 전파 현상으로 신호가 수신기에 도달되는 시간의 차이가 수신 데이터 심볼간의 간섭을 일으킨다

⑥ TRS의 특징

・통화 시간은 짧다(1분 통화로 제한) ・혼선이 없어 비밀성이 보장

・경제적으로 넓은 서비스 구역 확보

・예약 등록제 방식(비접속률의 증대가 억제 ) ・동일 이용자 소속의 단말 장치간에만 통화 가능 ・현재는 단신 통화 방식

・통화중에도 6초 이상 사용하지 않으면 자동적으로 회선 절단

전파 잡음 대책

자연 잡음 : 공전, 우주 잡음

공전 : 클릭-수신 출력에 충격적으로 예민한 클릭음이 짧은 시간차로 발생 그라인더-수신 출력에 연마기를 돌릴 때 나는 소리

힛 싱 -수신 출력에 "쉬쉬"라는 연속잡음이 혼입하는 상태

※ 공전 방해의 경감책

・지향성 공중선을 사용한다

・수신기의 수신 대역폭을 좁히고 선택도를 높인다 ・송신 출력을 증대시켜 SN비를 크게 한다

・비접지 공중선을 사용한다

・수신기에 리미터 등의 잡음 억제 회로를 사용한다 ・짧은 파장을 사용한다

수신기의 내부 잡음

※페이드 마진 ? 무선 전송로에서 발생하는 페이딩에 대처하기 위해 수신 장비의 최소 허용 수신 신호 레벨보다 더 큰 신호 세력을 주게 되는데 이 신호 세력 은 그 구간의 최악의 페이딩시 저하하는 신호 레벨 정도의 신호 크기를 고려하여 적정한 값의 레벨 여유를 두는 것을 말한다 .