KR20040009740A - 전파환경 측정 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

전파환경 측정 시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20040009740A
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주식회사 백금정보통신
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Abstract

본 발명은 전파환경 측정 시스템에 관한 것으로서 특히, 특정 지역의 전파환경에서 발생할 수 있는 경로손실을 측정하기 위한 것으로서, 해당 주파수의 신호를 발생시키는 신호발생기(Signal Generator: 110)와, 상기 신호발생기(110)에서 발생한 신호를 증폭하는 파워앰프(120)와, 상기 증폭된 신호를 전파로 변환하여 전파시키기 위한 송신 안테나(130)로 이루어지는 송신부(100)와; 공간속의 전파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 수신 안테나(210)와, 상기 수신 안테나(210)를 회전시키기 위한 수신 지그(jig: 220)와, 상기 수신 안테나(210)를 통하여 들어오는 신호를 증폭하기 위한 리시버(230)와, 상기 증폭된 수신 신호를 측정하기 위한 스펙트럼 분석기(240)와, 상기 스펙트럼 분석기(240)를 제어하기 위한 컴퓨터(250)로 이루어지는 수신부(200)로 구성되어, 특정 지역에서 사용하는 주파수의 전파환경을 분석할 수 있고, 이러한 분석을 토대로 전파환경을 이용하고자 하는 무선통신 등의 시스템의 설계에 기본적인 자료를 제공할 수 있는 것이다.

Description

전파환경 측정 시스템 및 그 제어방법{Method and system for measuring environment for transmission of radio wave}
본 발명은 전파환경 측정 시스템에 관한 것으로서 특히, 특정 지역의 전파환경에서 발생할 수 있는 경로손실을 측정함으로써, 특정 지역에서 사용하는 주파수의 전파환경을 분석할 수 있고, 이러한 분석을 토대로 전파환경을 이용하고자 하는 무선통신 등의 시스템의 설계에 기본적인 자료를 제공할 수 있는 전파환경 측정 시스템에 관한 것이다.
전파환경이란 전파(電波)가 전파(傳播: propagation)되는 공간을 의미하는 것이다. 이러한 공간에는 나무, 산 등의 자연환경과 건물 등의 여러 가지 물체가 존재하고, 이러한 물체들은 전파의 전파에 영향을 미친다.
따라서 이러한 물체가 얼마나 많이, 또한 어떤 분포로 존재하느냐에 따라 전파의 특성인 반사, 회절, 굴절 및 산란되어 전파(propagation) 특성이 바뀌게 되며, 이는 그 지역의 특정한 전파환경을 만들게 된다.
전파 신호는 LOS(Line Of Sight)로 수신기에 직접적으로 수신될 뿐만 아니라 전파경로상의 방해물질로 인해 회절, 반사되어 수신된다. 전파경로상의 감쇠량의 변화, 반사상태의 변화, 회절상태의 시간적 변화가 수신되는 신호의 전계강도를 시간적으로 변하게 한다. 이러한 현상을 페이딩(fading)이라 하며 페이딩에 영향을 주는 것은 크게 반사, 회절, 산란 세 가지가 있다.
직진성을 가지고 있는 전파는 방해물체에 의해 반사되고, 물체의 구성물질 즉, 매질의 종류와 전파의 편파 방향에 따라서 반사의 정도가 달라진다.
또한, 전파가 파원으로부터 출발하여 공간속을 진행하여 가다가 어떤 물체의 가장자리에 부딪치면 그 물체의 표면에서 또 다른 파원을 만들어 진행하게 된다. 즉 물체에 의해 전파가 그 직진성을 잃고 마치 휘어져 가는 것같이 진행하게 된다. 이러한 현상을 회절이라 한다.
방해물질에 의해 전파가 반사특성을 나타날 때 표면의 거친 정도에 따라 여러 방향으로 반사되는데, 이러한 전파의 특성을 산란이라고 한다.
또한, 전파는 상기와 같은 전파(propagation)의 특성에 다음과 같이, 직접파, 반사파, 및 회절파로 구분된다.
즉, 직접파(Direct Wave)란, 전파의 직진성에 의해 송신 안테나에서부터 수신 안테나까지 어떠한 간섭과 방해를 받지 않고 바로 도달하는 전파이다.
또한, 전파가 진행하여 가다가 어떤 물체에 부딪치게 되면 그 물체의 표면에서 반사현상이 일어난다. 이렇게 반사되어 진행하는 파를 반사파(Reflected Wave)라 한다.
전파가 진행하여 가다가 물체에 의해 회절현상을 일으켜 진행하는 파를 회절파라 한다. 즉 건물 뒤에서 휴대폰이 터지는 것은 회절파에 의해 일어나는 현상이다.
상기와 같이, 전파는 반사, 회절, 및 산란되는 특성에 의하여, 자유공간과 지면과 물체, 또는 빌딩이나 산과 같은 구조를 만나게 되면 다음과 같은 전파의 손실이 발생하게 된다.
송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공간에 방해물질이 존재하지 않고 가시선(LOS)을 따라서 전파가 전파될 때 자유공간 전파라고 한다. 이러한 자유공간 속을 전파할 때 전파는 손실을 겪게 되며 이를 자유공간 손실이라 한다.
또한, 자유공간 전파에서 송수신 안테나간의 직접적인 전파경로와 대지면이나 다른 물체에 의해 발생하는 반사경로 사이의 위상차에 의해 발생하는 손실은 대지면 손실이라 한다.
전파경로에 도심의 빌딩이나 산과 같은 방해물체가 있다면 회절현상이 일어날 것이며 이러한 회절현상에 의해 전파는 손실을 일으키게 된다.
즉, 상기와 같이 전파는 그 특성 때문에 공간을 전파하면서 그 해당 공간에 따라 독특한 전파환경이 발생하게 된다.
이러한 전파환경은 최근 휴대전화기의 사용이나 위성방송과 같은 무선통신의 사용이 급격히 증가함에 따라 매우 중요한 요소이며, 상기와 같은 전파환경을 측정하는 것은 무선통신의 설계에 있어서 반드시 선행되어야 한다.
그러나, 지금까지 이러한 전파환경을 정확히 측정하기 위한 수단이 제공되지 않았으며 따라서 대략적인 통계적 정보만을 가지고 무선통신을 수행하여 온 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같은 전파환경 측정 시스템을 개발함에 있어서는 안테나를 통해 들어오는 전파의 수신값을 정확히 관찰하여 기록하여야 하는데, 이를 위하여 계측기를 다루는 데에 많은 어려운 점이 있었다.
본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로, 특정 지역에서 사용하는 주파수의 전파환경을 분석할 수 있고, 이러한 분석을 토대로 전파환경을 이용하고자 하는 무선통신 등의 시스템의 설계에 기본적인 자료를 제공할 수 있는 전파환경 측정 시스템과, 이를 효과적으로 제어할 수 있는 제어방법을 제공하고자 한다.
이러한 본 발명은, 해당 주파수의 신호를 발생시키는 신호발생기와, 상기 신호발생기에서 발생한 신호를 증폭하는 파워앰프와, 상기 증폭된 신호를 전파로 변환하여 전파시키기 위한 송신 안테나로 이루어지는 송신부와; 공간속의 전파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 수신 안테나와, 상기 수신 안테나를 회전시키기 위한 수신 지그와, 상기 수신 안테나를 통하여 들어오는 신호를 증폭하기 위한 리시버와, 상기 증폭된 수신 신호를 측정하기 위한 스펙트럼 분석기와, 상기 스펙트럼 분석기를 제어하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 수신부로 구성되어, 상기 송신부와 수신부를 각각 특정한 공간에 위치시켜, 전파의 경로손실을 측정하여 전파환경을 분석하도록 함으로써 달성된다.
또한, 상기 전파환경 측정 시스템을 제어하는 방법으로서, 본 발명은, 상기 스펙트럼 분석기를 초기화시키고, 상기 컴퓨터의 입력을 통하여 상기 스펙트럼 분석기를 세팅시키는 제 1단계와; 상기 스펙트럼 분석기의 데이터를 읽어들이고 이를 디스플레이 하는 제 2단계와; 상기 제 2단계를 10회 반복하고 평균을 구하여 디스플레이 하는 제 3단계와; 상기 데이터와 평균을 외부장치에 저장하는 제 4단계와; 상기 회전판을 회전시켰는지 물음을 주어 응답이 없을 때에는 응답이 있을 때까지대기하는 제 5단계와; 상기 제 5단계에서 응답이 있을 경우에는 상기 제 2단계로 복귀하여, 상기 제 2단계 내지 제 4단계를 8회 반복하도록 하는 제 6단계와; 상기 8회의 측정이 마치면 이를 디스플레이하고 종료하는 제 7단계로 구성함으로써 달성된다.
도 1은 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 일 실시예를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 수신 지그를 나타내는 측면도,
도 3은 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 수신 지그를 나타내는 평면도,
도 4는 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도.
도 5는 본 발명을 이용한 부심지역의 전파측정 그래프,
도 6은 본 발명을 이용한 도심지역의 전파측정 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 송신부 110 : 신호발생기
120 : 파워앰프 130 : 송신 안테나
200 : 수신부 210 : 수신 안테나
220 : 수신 지그 230 : 리시버
240 : 스펙트럼 분석기 250 : 컴퓨터
본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 일 실시예를 나타내는 구성도로서, 본 발명은 크게, 송신부(100)와 수신부(200)로 구성되어, 상기 송신부(100)와 수신부(200)를 각각 특정한 공간에 위치시켜, 전파의 경로손실을 측정하여 전파환경을 분석하도록 하는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.
상기 송신부(100)는, 해당 주파수의 신호를 발생시키는 신호발생기(Signal Generator: 110)와, 상기 신호발생기(110)에서 발생한 신호를 증폭하는 파워앰프(120)와, 상기 증폭된 신호를 전파로 변환하여 전파시키기 위한 송신 안테나(130)로 이루어진다.
상기 파워앰프(120)는 신호발생기(110)에서 발생된 전기적 신호를 일정 이득으로 증폭시켜주는 전력 증폭기로서, 상기 송신 안테나(130)는 신호를 변환하여 공간 속으로 전파시키는 역할만을 하기 때문에, 실제로 공간 속으로 보내는 출력 파워는 상기 파워앰프(120)에 의해 좌우된다.
또한, 상기 수신부(200)는, 공간속의 전파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 수신 안테나(210)와, 상기 수신 안테나(210)를 회전시키기 위한 수신 지그(jig: 220)와, 상기 수신 안테나(210)를 통하여 들어오는 신호를 증폭하기 위한 리시버(230)와, 상기 증폭된 수신 신호를 측정하기 위한 스펙트럼 분석기(240)와, 상기 스펙트럼 분석기(240)를 제어하기 위한 컴퓨터(250)로 이루어지게 된다.
상기 송신부(100)와 수신부(200)의 각 구성요소들은 서로 간에 RF 신호를 전송함에 있어서, 손실을 적게 하기 위하여 RF 케이블을 이용하는 것이 바람직하고, 상기 스펙트럼 분석기(240)와 컴퓨터(250) 사이의 연결은 GPIB를 이용하도록 한다.
도 2와 도 3은 각각 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 수신 지그를 나타내는 측면도와 평면도로서, 상기 수신 지그(220)는, 받침대(221)와; 상기 받침대(221) 위에 세워지는 회전축(222)과; 상기 회전축(222)에 일단부가 회전 가능하게 설치되고, 타단부에는 상기 수신 안테나(210)가 세워지는 회전판(223)와; 상기 회전판(223)을 회전시키는 회전수단(미도시)을 포함하여 구성된다.
또한, 상기 회전판(223)에는, 상기 회전축(222)으로부터 수신 주파수의 파장의 10배의 위치에 상기 수신 안테나(210)가 세워지도록 한다.
그리하여, 상기 회전판(223)은 45°씩 회전시킴으로써, 총 8번의 회전이 이루어지도록 하며, 한 위치에서는 10개의 측정값을 읽을 수 있도록 함으로써, 총 80개의 측정값을 얻을 수 있도록 하고, 이는 상기 컴퓨터(250)에 의하여 제어되도록 한다.
한편, 상기 리시버(230)는, 약한 수신신호를 저잡음 특성으로 증폭하여주는 저잡음증폭기(LNA)와; 상기 저잡음증폭기에서 증폭된 신호 중에서 수신하고자 하는주파수만 통과시키는 밴드패스필터와; 상기 밴드패스필터를 통과한 신호를 한번 더 증폭시켜주는 드라이버 앰프로 구성되어, 수신 안테나(210)를 통하여 들어오는 미약한 신호를 저잡음 특성으로 증폭하고 불필요한 주파수 성분을 제거하여, 상기 스펙트럼 분석기(240)로 보내주는 것이다.
경우에 따라서는, GPS를 이용한 위치파악수단(미도시)을 추가 구성하는 것이 바람직하다. GPS란 Global Positioning System의 약자로서, 지구상의 어디든지 그 위치를 파악할 수 있는 시스템이다.
이와 같은 GPS를 이용한 위치분석자료는 경로손실의 측정값과 더불어 전파환경을 분석함에 있어 중요한 정보가 된다.
또한, 일반적인 GPS는 위치를 파악함에 있어서, 오차를 가지고 있으며, 정확한 위치를 파악하기 위해서는 많은 시간을 필요로 한다. 따라서 DGPS(Differential Global Positioning System)라는, 일반적인 GPS에 오차 보정 기능이 부가된 장치를 사용함으로써, 측정하고자 하는 지점에서 송신 안테나까지의 직선거리를 보다 쉽고 정확하게 얻을 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 전파환경 측정 시스템은, 상기한 바와 같이, 컴퓨터(250)를 이용하여 스펙트럼 분석기(240)를 제어하게 되며, 상기 컴퓨터(250)에 스펙트럼 분석기(240)를 제어할 수 있는 프로그램을 저장하여 실행시킴으로써 자동으로 효율적으로 제어할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 전파환경 측정 시스템의 제어방법을 나타내는 순서도로서, 상기와 같은 프로그램의 알고리즘은 다음과 같은 단계들로 구성된다.
즉, 상기 스펙트럼 분석기를 초기화시키고, 상기 컴퓨터의 입력을 통하여 상기 스펙트럼 분석기를 세팅시키는 제 1단계(S1)와; 상기 스펙트럼 분석기의 데이터를 읽어들이고 이를 디스플레이 하는 제 2단계(S2)와; 상기 제 2단계(S2)를 10회 반복하고 평균을 구하여 디스플레이 하는 제 3단계(S3)와; 상기 데이터와 평균을 외부장치에 저장하는 제 4단계(S4)와; 상기 회전판을 회전시켰는지 물음을 주어 응답이 없을 때에는 응답이 있을 때까지 대기하는 제 5단계(S5)와; 상기 제 5단계(S5)에서 응답이 있을 경우에는 상기 제 2단계(S2)로 복귀하여, 상기 제 2단계(S2) 내지 제 4단계(S4)를 8회 반복하도록 하는 제 6단계(S6)와; 상기 8회의 측정이 마치면 이를 디스플레이하고 종료하는 제 7단계(S7)로 구성되는 것을 그 기술상의 특징으로 한다.
상기 제 1단계(S1)에서, 상기 스펙트럼 분석기(240)의 세팅은, 상기 컴퓨터(250)로부터 입력되는 중심 주파수(center freq.)와 주파수 범위(freq. span)에 의하여 세팅되어, 이 중심 주파수와 폭을 가지고 상기 스펙트럼 분석기(240)를 제어하게 된다.
이하, 상기 도 1 내지 도 4를 참고하여 본 발명의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
상기 송신부(100)의 신호발생기(110)는 사용하고자 하는 주파수를 발생시키게 되며, 출력 파워도 조절이 가능하다. 이 신호발생기(110)에서 발생한 신호는 파워앰프(120)를 통하여 증폭되고, 이러한 전기적 신호는 송신 안테나(130)에서 전파로 변환되어 공간 속으로 전파된다.
상기와 같이, 송신부(100)에서 송신된 전파는 수신부(200)에서 수신이 되는데, 상기 전파는 수신 지그(220)에 설치된 수신 안테나(210)를 통하여 수신되어, 상기 전파를 전기적 신호로 변환시키게 된다.
상기 수신 안테나(210)는 수신 지그(220)의 회전판(223)의 회전축(222)로부터 사용 주파수 파장의 10배 거리에 고정되도록 되어 있고, 45°씩 회전하여 측정이 되어, 한 바퀴를 회전하게 되면 총 8회의 측정이 이루어지나, 한 지점에서 3초당 10개의 측정값을 읽을 수 있게 하였고, 따라서 하나의 측정지점에서 총 80개의 측정값을 얻을 수 있게 하였다.
이는 각 측정지점에서 보다 많은 측정값을 얻음으로써 측정값에 대한 신뢰도를 높이기 위해서이며, 이러한 측정의 절차는 상기 스펙트럼 분석기(240)에 연결된 컴퓨터(250)에서 제어된다.
상기와 같이 측정된 값을 통하여 경로손실 값을 분석하여 전파환경을 알 수 있게 되는데, 그 분석을 위한 이론은 다음과 같다.
즉, 송신 안테나(130)에서 송신된 전파는 여러 가지 요인에 의하여 전파의 손실이 일어나게 되는데, 이에 대한 경험적 경로손실의 모델을 세우고 이를 분석함으로써 경로손실을 알 수 있게 되는 것이다.
전파의 손실은 보통의 경우에 다음의 세 가지를 고려한다.
먼저, 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 공간에 방해물질이 존재하지 않고가시선(LOS)을 따라 전파가 전파될 때, 이를 자유공간 전파라고 한다. 그러나, 실제로, 이러한 자유공간 속을 전파할 때 전파는 손실을 겪게 되고, 이를 자유공간 손실이라고 하며, 다음과 같은 식(1)으로 계산되어진다.
자유공간 전파에서 송수신 안테나간의 직접적인 전파경로와 대지면이나 다른 물체에 의해 발생하는 반사경로 사이의 위상차에 의한 손실을 대지면 손실이라 하며, 이러한 대지면 손실은 다음과 같이 송신 안테나(h b )와 수신 안테나의 높이(h m ), 그리고 송수신 안테나의 거리(r)로 표현될 수 있다.
한편, 전파경로에 도심의 빌딩이나 산과 같은 방해물체가 있다면 회절현상이 일어날 것이며 이러한 회절현상에 의해 전파는 손실을 일으키게 된다. 이러한 회절 손실에 대한 공식은 다소 복잡하며 다음과 같다.
상기와 같은 전파의 손실을 고려하여, 논문에 발표된 바 있는 경험적 경로손실 모델을 몇 가지를 소개하고, 이를 이용하여 모델식을 세우면 다음과 같다.
(1) Clutter Factor Model
도심과 부심 지역의 경로손실을 측정할 경우, 송수신 안테나 사이의 거리에 따른 이론적인 대지면 손실을 계산한 결과 Clutter Factor라고 하는 손실값을 더함으로써 측정결과를 표현한 것이다.
(2) Okumura-Hata Model
Okumura-Hata 모델은 측정결과만을 이용하여 모델식을 세운 완전한 경로손실 모델이며, Hata 함수식으로 표현된 그래프를 통하여 예측하였다. 이 방법은 측정지역의 특징에 따라서 개방, 부심, 도심지역으로 다음과 같은 기준에 의해 분류하여 경로손실을 예측하였다.
1) 개방지역 : 경로상에 높은 나무나 빌딩이 없는 곳, 농토나 논과 같이 전방 300 ~ 400m이 트여진 지역.
2) 부심지역 : 나무와 가옥들이 산재된 넓은 도로나 가옥들이 있는 곳, 수신 위치 근처에 복잡하지 않은 방해 물체가 있는 곳.
3) 도심지역 : 높은 빌딩이나 가옥들이 밀집해 있는 도시.
for large cities (fC≥300MHz)
for large cities (fC<300MHz)
for medium to small cities
(3) Cost231-Hata Model
Okumura-Hata 모델에서 medium과 small city에 대한 유효 주파수 범위를 확장시킨 모델이다. 주파수 범위는 1500MHz ≤fc≤2000MHz이다.
여기서 G는 medium and suburban areas에서는 0dB이며 metropolitan areas에서는 3dB이다. 따라서 Okumura-Hata 모델과 Cost231-Hata 모델을 병합하여 유효 주파수가 확장된 예측 모델을 나타낼 수 있다.
(4) Lee Model
Lee 모델은 예측하고자 하는 지역의 특성을 고려하여 송신안테나 실효높이를 계산하였고, 이러한 계산 과정이 포함된 여러 측정 위치에서 얻어진 데이터로 표현된 전력법칙 모델이다. Lee 모델은 전파가 자유공간을 통해 직접 전파되지 않고 빌딩, 나무, 언덕 등으로 인해 회절과 반사를 반복하여 수신점에 도달하는 경우의 경로손실을 구할 때 이용된다.
(5) Ibrahim and Parsons Model
Ibrahim and Parsons Model은 측정에 의한 실제 데이터 및 경험적 모델과 평탄 지역 전파 경로손실 방정식을 기초로 구성된 준경험적 모델이다. 이러한 준경험적 모델식은 평방 0.5Km에서 측정한 데이터로서 식을 표현하였다.
(6) 경험적 경로손실 기본 모델식
전파 특성과 전파손실을 이용하여 임의의 셀에서 전파 특성을 예측할 수 있다. 하지만 셀의 커버리지(coverage)상에서의 방해물질 즉, 나무, 빌딩, 지역 특성등과 같은 환경변수에 대한 정보가 있어야만 모델링이 가능하다.
그러나 이러한 환경변수는 너무 복잡하고, 모델링 하기에는 비실용적이다. 따라서 복잡한 환경변수에 대한 영향을 모델링 하는 적당한 방법이 필요하다. 이러한 방법 중의 하나로 경험적 모델링을 세워 실제적인 경로 손실 측정이 이루어지도록 한다. 그리고 측정된 결과를 사용하여 적당한 모델식이 만들어진다. 이러한 경험적 경로손실 모델에 대한 가장 간단한 모델식은 다음과 같이 표현된다.
여기서 L은 경로손실, r은 송수신 안테나 사이의 거리, K는 상수 그리고 n은 경로손실 멱수이다. 경로손실 멱수는 측정 지역에 대한 환경변수와 측정 시스템 변수에 의해서 결정된다. 즉 전파환경 측정이라 함은 특정지역에서 경로손실 멱수와 상수만을 구한다면 송수신 안테나 사이의 거리만으로 경로손실을 알 수 있게 된다.
도 5는 본 발명을 이용한 부심지역의 전파측정 그래프이고, 도 6은 본 발명을 이용한 도심지역 전파측정 그래프로서, 이하, 상기 도 5 및 도 6을 참고하여,상기와 같은 모델을 통하여, 실질적인 측정값과 경로손실 분석의 예를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 부심지역에서 측정한 데이터들을 가지고 경험적 경로손실 모델식에 입각하여 분석한 예를 살펴본다. 측정한 데이터들은 상기 언급한 모델식을 이용하여 표현하였으며, 본 발명을 이용하여 측정한 데이터들이 얼마나 정확한지 비교하기 위하여 앞에서 언급한 Cost231-Hata 모델을 이용하였다.
예로서, 양평지역에서 측정한 데이터들을 간단한 경로손실 모델식으로 계산한 결과,으로 나왔다. 즉, 양평지역의 전파환경은 경로손실 멱수가 3.294이고 상수가 20.927이다. 기지국에 설치된 안테나까지의 거리(r)만 안다면 이 경로손실 모델식으로 그 거리까지의 경로손실을 구할 수 있을 것이다.
만약, 양평에 무선통신 기지국을 설치한다면 어느 정도의 Link Budget으로 설계할 것인지 살펴보면, 이 경험적 경로손실 모델식으로 본다면 4Km까지 셀을 구성한다면 140dB의 Link Budget이 필요로 하다. 하지만 주위의 건물구조에 따라 다르게 나타날 수 있기 때문에 20 ~ 30dB의 여유를 주어 설계한다면 매우 우수한 무선통신 셀을 구성하게 된다는 것이다.
실질적으로 그래프를 살펴보면 모든 측정 지점이 150dB의 Link Budget 안에 들어가나, 3500m지역의 한 측정 지점에서는 160dB 안에 드는 것을 알 수 있다. 이 측정지점은 다른 측정지점에 비해 특별히 열악한 전파환경을 가지고 있음을 말해준다.
도 5에서 둥근 점은 각각의 측정지점에서의 측정값을 나타내며, 그 값을 바탕으로 간단한 경험적 경로손실 모델식을 세워 그래프로 나타낸 것이 실선 그래프이고 점선 그래프는 Cost231-Hata medium city 모델식으로 나타낸 것이며, 1점 쇄선은 Cost231-Hata suburban 모델식으로 나타낸 것이다.
다시 말하면 양평지역의 경로손실 모델식은이며 양평지역의 전파환경은 경로손실 멱수가 3.294이고 상수가 20.927이다.
다음으로 도 6을 참고하여, 도심지역에서 측정한 데이터를 가지고 경험적 경로손실 모델식에 입각하여 분석한 예를 들면, 명동지역에서 측정한 데이터들을 간단한 경로손실 모델식에 입각하여 계산하였더니으로 계산되었다. 즉, 명동 도심지역에서의 전파환경은 경로손실 멱수가 3.403이고 상수가 28.726이다.
상기 경험적 경로손실 모델식으로 본다면 1Km까지 셀을 구성하기 위해서는 130dB의 Link Budget이 필요하다. 하지만 주위의 전파환경을 고려하여 20 ~ 30dB의 여유를 주어 고려한다면 매우 우수한 무선통신 셀을 구성하게 된다는 것이다. 실질적으로 그래프를 살펴보면 모든 측정지점에서의 측정값이 150dB Link Budget 안에 들어있음을 확인할 수 있다.
다시 말하면 명동지역의 경로손실 모델식은이며 명동지역의 전파환경은 경로손실 멱수가 3.403이고 상수가 28.726이다. 상기의 그래프를 살펴보면 비교대상으로 삼은 Cost231-Hata 모델의 경로손실 멱수가 3.441임을알 수 있다. 이것은 본 발명을 이용하여 측정한 전파환경과 매우 유사함을 잘 나타내고 있다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.
이상과 같은 본 발명은 특정 지역의 전파환경에서 발생할 수 있는 경로손실을 측정함으로써, 특정 지역에서 사용하는 주파수의 전파환경을 분석할 수 있고, 이러한 분석을 토대로 전파환경을 이용하고자 하는 무선통신 등의 시스템의 설계에 기본적인 자료를 제공할 수 있는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (8)

  1. 해당 주파수의 신호를 발생시키는 신호발생기와, 상기 신호발생기에서 발생한 신호를 증폭하는 파워앰프와, 상기 증폭된 신호를 전파로 변환하여 전파시키기 위한 송신 안테나로 이루어지는 송신부와;
    공간속의 전파를 수신하여 전기적 신호로 변환시키는 수신 안테나와, 상기 수신 안테나를 회전시키기 위한 수신 지그와, 상기 수신 안테나를 통하여 들어오는 신호를 증폭하기 위한 리시버와, 상기 증폭된 수신 신호를 측정하기 위한 스펙트럼 분석기와, 상기 스펙트럼 분석기를 제어하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 수신부로 구성되어,
    상기 송신부와 수신부를 각각 특정한 공간에 위치시켜, 전파의 경로손실을 측정하여 전파환경을 분석하도록 하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수신 지그는,
    받침대와;
    상기 받침대 위에 세워지는 회전축과;
    상기 회전축에 일단부가 회전 가능하게 설치되고, 타단부에는 상기 수신 안테나가 세워지는 회전판와;
    상기 회전판을 회전시키는 회전수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 회전판에는,
    상기 회전축으로부터, 수신 주파수의 파장의 10배의 위치에 상기 수신 안테나가 세워지는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 회전판은 45°씩 회전시킴으로써, 총 8번의 회전이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 리시버는,
    약한 수신신호를 저잡음 특성으로 증폭하여주는 저잡음증폭기(LNA)와;
    상기 저잡음증폭기에서 증폭된 신호 중에서 수신하고자 하는 주파수만 통과시키는 밴드패스필터와;
    상기 밴드패스필터를 통과한 신호를 한번 더 증폭시켜주는 드라이버 앰프로 구성되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, GPS를 이용한 위치파악수단이 추가 구성되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템.
  7. 제 1항의 스펙트럼 분석기를 제어하는 방법에 있어서,
    상기 스펙트럼 분석기를 초기화시키고, 상기 컴퓨터의 입력을 통하여 상기 스펙트럼 분석기를 세팅시키는 제 1단계와;
    상기 스펙트럼 분석기의 데이터를 읽어들이고 이를 디스플레이 하는 제 2단계와;
    상기 제 2단계를 10회 반복하고 평균을 구하여 디스플레이 하는 제 3단계와;
    상기 데이터와 평균을 외부장치에 저장하는 제 4단계와;
    상기 회전판을 회전시켰는지 물음을 주어 응답이 없을 때에는 응답이 있을 때까지 대기하는 제 5단계와;
    상기 제 5단계에서 응답이 있을 경우에는 상기 제 2단계로 복귀하여, 상기 제 2단계 내지 제 4단계를 8회 반복하도록 하는 제 6단계와;
    상기 8회의 측정이 마치면 이를 디스플레이하고 종료하는 제 7단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템의 제어방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1단계에서,
    상기 스펙트럼 분석기의 세팅은, 상기 컴퓨터로부터 입력되는 중심 주파수와 주파수 범위에 의하여 세팅되는 것을 특징으로 하는 전파환경 측정 시스템의 제어방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124863A (ja) * 1998-10-12 2000-04-28 Kinden Corp 伝送品質診断システムおよび伝送品質診断方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体
KR20000052140A (ko) * 1999-01-30 2000-08-16 이철호 기지국의 원격 모니터링 시스템
JP2001013182A (ja) * 1999-07-01 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界強度自動測定装置
JP2001305168A (ja) * 2000-04-18 2001-10-31 Fuji Xerox Co Ltd 電磁波ノイズ測定装置、方法、及び記録媒体
KR20020054019A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 박종섭 시험환경 완전 자동화에 의한 기지국 무선 성능 시험장치및 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000124863A (ja) * 1998-10-12 2000-04-28 Kinden Corp 伝送品質診断システムおよび伝送品質診断方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な媒体
KR20000052140A (ko) * 1999-01-30 2000-08-16 이철호 기지국의 원격 모니터링 시스템
JP2001013182A (ja) * 1999-07-01 2001-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電界強度自動測定装置
JP2001305168A (ja) * 2000-04-18 2001-10-31 Fuji Xerox Co Ltd 電磁波ノイズ測定装置、方法、及び記録媒体
KR20020054019A (ko) * 2000-12-27 2002-07-06 박종섭 시험환경 완전 자동화에 의한 기지국 무선 성능 시험장치및 방법

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