이동통신과 무선채널 시리즈
| (1) 유선 채널과 무선 채널의 차이점 |
| (2) Large-scale fading: Pathloss와 shadowing (1) |
| (2) Large-scale fading: Pathloss와 shadowing (2) |
| (3) Small-scale fading: Delay spread, Doppler spread |
| (4) Small-scale fading 예제 |
| (5) Small-scale fading: Rayleigh / Rician channel |
Pathloss와 Shadowing
이 두 가지 fading은 처음 무선채널 페이딩을 접하면, 용어가 헷갈릴 수 있다. Large-scale fading (대규모 페이딩)에 Pathloss가 속하는 지, 안 속하는 지 쓰여진 글 마다 다르기 때문이다.
본 포스팅을 작성하면서 여러 개 레퍼런스 포스팅을 보았지만 대부분 작성자 마다 달랐고, 결국 '큰 의미가 없으며, 말 만 통하면 된다'가 그 결론이다.
Large-scale이라는 말에 큰 규모에서 페이딩이 일어나는 것이고, Pathloss 또한 수킬로미터~수십킬로미터에서 일어나는 페이딩이므로 Large-scale로 볼 수 있다는 것이다. 하지만, 좁은 의미에서 Large-scale fading을 말하고자 한다면 경로손실을 제외한 지형적 장애물에 의한 fading으로 shadowing만 가리킨다고 볼 수 있다.
결론은 대규모 (Large-scale) 페이딩을 좁게 해석하면 Shadowing만 넓게 해석하면 Pathloss 까지 볼 수 있다. 본 포스팅은 각각에 대해 간략하게 설명하고자 한다.
Pathloss (경로손실)
신호는 거리에 따라 그 세기가 감쇄한다. 이 감쇄를 Pathloss라고 한다.
이 때, PTX: 송신 전력, PRX: 수신 전력이며, 이 것을 자유공간 (Free space)에서보면 수신 전력을 (1)과 같이 나타낼 수 있다.
기준 위치 d0에 대해 수신전력 PRX(d0)는 (2)와 같고, 두 식 (1)와 (2)의 연산을 통해 Pathloss는 다음과 같이 얻을 수 있다. 일반적으로 d0는 small-cell에서는 1m/10m를 사용하고, large-cell에서는 1km/1mile을 사용한다.
여기서 최종 dB 형식의 PL를 마지막으로 정리하면 다음과 같다.
최종식 (8)를 보면, 자유공간에서의 exponent였던 2가 γ로 바뀌어 있는 것을 알 수있다. 이 γ를 pathloss exponenet라고하며, 환경에 따라 달라진다.
직접 관측을 해서 구하는 경우도 많고, 널리 쓰이는 값은 저렇게 알려져있다. 기본적으로 Pathloss는 마지막 (8)식을 머릿속에 두고있다면, 여기서 variation이 된다고 보면 된다. 3GPP에서는 이것을 보다 정교하게 모델링하여 이동통신에 적용가능한 값으로 제시하고 있다. [1]
실제 Matlab이나 Network simulator를 이용해 SLS를 하는 경우에 위와같은 PL 모델을 사용할 수 있다. 물론, 저걸 직접 다룬다기보단, 잘 설계되어있는 Toolbox를 사용한다면 왼쪽에 있는 UMa (Urban Macro a)에서 LOS이냐 NLOS이냐를 입력하면 바로 거리에 따라 PL값을 출력해낼 것이다.
쓰다보니 길어져서, Shadowing은 다음 포스팅에서 설명하도록 하겠다.
이동통신과 무선채널 시리즈
| (1) 유선 채널과 무선 채널의 차이점 |
| (2) Large-scale fading: Pathloss와 shadowing (1) |
| (2) Large-scale fading: Pathloss와 shadowing (2) |
| (3) Small-scale fading: Delay spread, Doppler spread |
| (4) Small-scale fading 예제 |
| (5) Small-scale fading: Rayleigh / Rician channel |
참고문헌
[1] TR 38.901, Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz
