다이버시티를 갖는 고정 무선 중계 시스템에 대한 보호비의 수학적 표현과 계산에 대한 연구

서경환,Suh Kyoung-Whoan 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.4

본 논문에서는 다이버시티 구조를 갖는 고정 무선 중계 시스템의 보호비 계산을 위한 수학적 표현과 계산방법을 제안한다. 공간 또는 주파수 다이버시티를 갖는 시스템의 보호비 계산과 물리적 의미를 분석하며, 특히 다이버시티 개선인자에 관련된 안테나 이득, 안테나 이격거리, 주파수, 캐리어 주파수간 이격, 거리의 변수에 따라 보호비를 고찰한다. 계산 결과의 한 예로 주파수 6.2 GHz, 거리 60 km, 64-QAM, 수직 이격거리 25 m인 공간 다이버시티 시스템의 동일 채널 보호비는 약 60 dB가 되며, 이는 적용하지 않는 경우보다 약 15 dB 적음을 알 수 있었다. 또한 동일한 조건에서 주파수 이격 0.5 GHz인 주파수 다이버시티 시스템의 동일 채널 보호비는 약 64 dB이며, 이는 적용하지 않은 경우에 비해 약 11 dB 적음을 알 수 있었다. 결과적으로 공간 다이버시티시스템이 주파수 다이버시티 시스템보다 간섭에 덜 민감하며, 이는 주어진 간섭에 대해 상대적으로 양호한 품질을 확보할 수 있음을 시사한다. In this paper, a mathematical formulation of protection ratio and its calculation method are suggested for a radio relay system with diversity techniques. The analysis of protection ratio and its physical meaning have been performed for the space or frequency diversity system, and in particular protection ratios are reviewed in terms of the parameters of diversity improvement factor, which comprises antenna gain, separation distance between antennas, frequency and its difference between carriers, and distance. As one of simulated results, the co-channel protection ratio of 60 dB is obtained for the space diversity system regarding 6.2 GHz, 60 km, 64-QAM, and 25 m between antennas, which gives 15 dB less than the co-channel protection ratio of the non-space diversity system. In addition, the co-channel protection ratio for the frequency diversity system gives 64 dB in case of frequency offset of 0.5 GHz under the same conditions as the space diversity system, which brings about 11 dB less than the co-channel protection ratio of non-frequency diversity system. In consequency, it is interesting to note that the space diversity system is less sensitive to interference in comparison to the frequency diversity system and provides better quality of service for a given interference.

인접 채널 간섭 분석을 위한 고정 무선 중계 시스템의 NFD 및 보호비 계산에 대한 연구

서경환,Suh Kyoung-Whoan 한국전자파학회 2005 한국전자파학회논문지 Vol.16 No.11

본 논문에서는 인접 채널 간섭 분석을 위한 통합 필터 변별도(NFD)의 수식과 계산을 고찰하며, 이를 근거로 고정 무선 중계망의 주파수 조정에 필요한 동일 채널 및 인접 채널 보호비 산출을 위한 체계적인 알고리즘을 제시한다. 인접 채널 보호비를 페이드 마진, 변조 방식, 허용 간섭의 함수로 표현된 동일 채널 보호비와 송신스펙트럼 마스크 및 수신기 필터 특성에 의존하는 NFD의 계산 결과로 구할 수 있음을 보인다. 실제 계산을 보이기 위해 6.2 및 6.7 GHz 대역의 29.65 및 40 MHz 채널 대역폭에 대한 각각의 스펙트럼 마스크와 수신기 필터 특성으로 NFD를 구하였다. 결과에 의하면 29.65 및 40 MHz 채널에 대한 첫 번째 인접 채널의 NFD는 각각 27.4 및 28.9 dB을 얻었다. 이러한 결과로부터 거리 60 km, 64-QAM에 대해 채널 대역폭 29.65 및 40 MHz의 인접 채널 보호비는 각각 47.5 및 46.3 dB이 됨을 알 수 있었다. 제안된 방법은 계산이 용이하고 체계적인 확장과 밀리미터 무선 중계망의 주파수 조정에도 적용되는 이점이 있다. This paper makes a study of a formulation of net filter discrimination(NFD) and its computation for analyzing adjacent channel interference and suggests a systematic algorithm for calculating protection ratios of co-channel and adjacent channel applicable to frequency coordination in the fixed radio relay networks. It is shown that adjacent channel protection ratio can be derived from two factors: One is NFD depending upon receiver filter characteristic as well as transmitter spectrum mask and the other is co-channel protection ratio given by a function of fade margin, modulation scheme, and allowable interference. Actually to show the computing procedure from transmitter spectrum mask and receiver filter characteristic, NFD has been obtained for channel bandwidth of 29.65 and 40 MHz at 6.2 and 6.7 GHz band, respectively. According to the results, NFDs at the first adjacent channel of 29.65 and 40 MHz provide 27.4 and 28.9 dB, respectively. From these data, adjacent channel protection ratios corresponding to each channel bandwidth yield 47.5 and 46.3 dB for a given 64-QAM and 60 km. The proposed method gives some merits of an easy calculation, systematic extension, and applying the same concept to frequency coordination in millimeter radio relay networks.

합성 페이드 마진 및 가용율에 근거한 M/W 중계 시스템의 보호비 유도 및 계산

서경환,이주환,Suh, Kyoung-Whoan,Lee, Joo-Hwan 한국전자파학회 2007 한국전자파학회논문지 Vol.18 No.3

본 논문에서는 주파수 조정의 상세 계획에 적용할 목적으로 M/W 중계망의 보호비 유도를 새로이 제안하였으며, 실제 시스템 및 주파수에 대해 동일 및 인접 채널 보호비의 계산 결과를 제시하였다. 가용율 예측에 근거한 제시된 방법은 합성 페이드 마진, 간섭-대-잡음의 비(I/N), 통합 필터 변별도, 시스템 변수로 나타낸 것이다. 계산 결과에 의하면 6.7 GHz, 60 km, 64-QAM, I/N=-6 dB, $BER=10^{-6}$에서 합성 페이드 마진 및 동일 채널 보호비는 각각 25.5 및 50.7 dB을 갖는다. 또한 40 MHz 인접 채널에 대해 통합 필터 변별도 및 인접 채널 보호비는 26.3 및 24.4 dB을 얻는다. 제안된 방법은 M/W 중계망의 보호비 도출에 있어 보다 상세하고 다양한 장치의 변수를 고려한 확장의 용이성 및 실용성 측면에서 이점을 갖는다. In this paper, the derivation of protection ratio is newly proposed for the detailed planning of frequency coordination in microwave relay networks, and computed results for protection ratio of co-channel and adjacent channel are illustrated over the actual system and its frequency. It is shown that the suggested method based upon availability prediction can be expressed in terms of composite fade margin, interference-to-noise ratio(I/N), net filter discrimination, and system parameters. According to results, for 6.7 GHz, 60 km, 64-QAM, and I/N= -6 dB at BER $10^{-6}$, composite fade margin and co-channel protection ratio provide 25.5 and 50.7 dB, respectively. Also, net filter discrimination and adjacent channel protection ratio are obtained as 26.3 and 24.4 dB, respectively, at the first adjacent channel of 40 MHz. The proposed method provides some merits in computing protection ratio for microwave relay networks in view of an easy extension and practical applications considering more detailed and various system parameters.

M/W 중계 시스템 망의 주파수 조정을 위한 보호비 계산에 대한 연구

서경환,Suh Kyoung-Whoan 한국전자파학회 2006 한국전자파학회논문지 Vol.17 No.2

본 논문에서는 마이크로파 중계 시스템 망의 주파수 조정에 적용할 수 있는 효율적인 보호비 산출 방법을 제안하고 결과를 제시한다. 또한 인접 채널 보호비를 계산하기 위해 송신 스펙트럼 마스크와 수신 필터 특성에 관련된 통합 필터 변별도(NFD)를 고찰하였다. 보호비는 변조 방식에 따른 신호-대-잡음 비, 잡음-대-간섭 비, 다중 간섭 허용, 다중 경로 또는 강우 감쇠의 페이드 마진, 통합 필터 변별도의 변수들로 구성된다. 주파수 6.7 GHz, 64-QAM, 거리 60 km, BER $10^{-6}$에서 계산된 페이드 마진 및 보호비는 각각 41.1 및 75.2 dB를 얻을 수 있었다. 채널 대역폭 40 MHz의 NFD는 첫 번째 인접 채널에서 28.9 dB가 되며, 이로부터 첫 번째 인접 채널의 보호비는 46.3 dB가 됨을 알 수 있었다. 또한 실제 중계망의 적용을 위해 채널 대역폭 20 및 40 MHz를 갖는 이종 시스템간의 NFD 및 보호비도 고찰하였다. 제안된 방법은 계산의 용이성과 체계적 확장, 그리고 밀리미터파 중계망의 주파수 조정에도 동일한 개념을 적용할 수 있는 장점을 갖는다. This paper suggests an efficient method of protection ratio calculation and shows some results applicable to frequency coordination in microwave(M/W) relay system networks, and the net filter discrimination(NFD) associated with Tx spectrum mask and overall Rx filter characteristics has been examined to obtain the adjacent channel protection ratio. The protection ratio comprises several factors such as C/N of modulation scheme, noise-to-interference ratio, multiple interference allowance, fade margins of multi-path and rain attenuation, and NFD. According to computed results for 6.7 GHz, 64-QAM, and 60 km at BER $10^{-6}$, fade margin and co-channel protection ratio are 41.1 and 75.2 dB, respectively. NFD for channel bandwidth of 40 MHz reveals 28.9 dB at the first adjacent channel, which results in adjacent channel protection ratio of 46.3 dB. In addition, NFD and protection ratio for different systems with channel bandwidth 20 and 40 MHz have been investigated to be used for actual M/W networks. The proposed method provides some merits of an easy calculation, systematic extension, and applying the same concept to frequency coordination in millimeter wave relay system networks.

M/W 중계장치 대체를 위한 B-WLL 및 광전송 장치의 품질과 경제성 분석에 대한 연구

서경환,최용석,Suh Kyoung-Whoan,Choi Yong-Seok 한국전자파학회 2004 한국전자파학회논문지 Vol.15 No.9

본 논문에서는 M/W 중계 주파수의 증설 또는 신규 수용을 가급적 배제하고 필요 회선을 B-WLL 또는 광통신망으로 대체 가능성을 품질 및 경제성 측면에서 분석하였다. 품질 목표에서는 매체간 비교를 위한 전제조건 및 분석방법을 도출하였다. 그리고 E1급을 기준으로 비트오율(BER) $10^{-6}$ 을 만족하도록 기준을 설정하고, 매체별로 가용도에 대한 거리를 산출하였다. 또한 경제성 측면에서는 광통신, M/W, B-WLL 시스템의 기본 구성 단위를 기반으로 서비스 기간, 장비용량, 전송거리, 대용량 전송으로 분류하고 다양한 광전송 회선 및 B-WLL 구성에 대해 분석하였다. 목표 가용도를 99.999 %로 설정시 B-WLL로 M/W를 반경 1.6 km까지 대체 가능하다는 것을 알 수 있었다. 또한 광으로 대체할 경우, 광 관로용의 전주 임대 시에는 서비스 기간에 관계없이 M/W보다 경제성이 있으며, 광 관로 자체를 굴착할 경우에는 고려 방법 중의 어느 경우에 대해서도 경제성이 없는 것으로 판명되었다. In this paper, in order to exclude the expansion of M/W relay frequency or its new frequency assignment possibly, we analyzed a possibility of substituting M/W system by B-WLL or optical fiber network regarding service quality and economical points. To define the target of service quality, pre-condition and analysis method for the selected media have been derived to compare each other. E1 transmission with BER 10$^{-1}$ was chosen as a reference capacity, and service distance was calculated f3r the selected media as a function of availability. Also from the economical point we considered 3 systems such as optical fiber, M/W, and B-WLL based upon basic system structure, and analyzed them for various line configurations of fiber optic and B-WLL according to service period, system capacity, transmission distance, and data rate. It was confirmed that B-WLL can provide quality of service with 99.999 % availability within 1.6 km cell radius, and for optical fiber substitution, the leased fiber conduit on an electric pole is more economical than M/W system irrespective of service period, but in case of directly digging for underground conduit, it turned out ineffective regardless of cabling duct types.

지리정보에 기반한 VHF/UHF 대역의 고정무선시스템과 레이더 간의 간섭분석

서경환,Suh, Kyoung-Whoan 한국군사과학기술학회 2013 한국군사과학기술학회지 Vol.16 No.1

By virtue of Rec. ITU-R P.1546 and geography information system, interference analysis for the fixed wireless system and radar has been presented based upon the frequency-distance rules with minimum coupling loss, and a comprehensive methodology for assessing interoperability between systems was examined in terms of received signal, protection ratio, frequency dependent rejection. Also to find the antenna gain from a discrimination angle, a useful S-I plane was introduced based on signal and interference vectors derived from the real map with geographic information. To show some computational results, geography information on the map was taken for the given area, and field strength and path profile were illustrated for the radar and fixed wireless system operating at 2.7 GHz, for convenience. In addition the interference effect of receiver was also checked as a function of radar beam direction including protection ratio and frequency dependent rejection. The developed interference analysis can be actually applied to evaluate interoperability for wireless systems in the VHF and UHF bands.

ATV의 DTV 전환에 따른 TV 수신 전계강도 및 방송 권역 예측에 대한 연구

서경환(Suh Kyoung-Whoan),정혁(Jung Hyuk),이주환(Lee Joo-Hwan),박영민(Park Young-Min),곽경택(Kwak Kyung-Taek) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.11

본 논문에서는 ATV에서 DTV 방송 전환에 따른 주파수 이전 및 채널 재배치 시, 시스템 및 전파환경의 변화에 따라 수신 한계전계강도도출판과 동등한 수준의 서비스 제공에 대한 기술적 분석 방법론을 제시한다. 전파환경 분석을 위한 전계강도 예측모델은 ITU-R 권고 P.1546을 적용하였으며, 이를 기반으로 ATV 및 DTV의 수신한계전계강도 대한 수식을 정립하였다. 선정된 수신기의 특성에 대해 수치해석 및 결과를 고찰하였으며, 설정한 시스템에 대해 동등한 수준의 서비스 제공을 위한 시스템의 변수 보정도 방법도 제시하였다.

DTV 송신 신호의 전계강도 예측에 대한 연구

서경환(Suh Kyoung-Whoan),이주환(Lee Joo-Hwan),정혁(Jung Hyuk),최성웅(Choi Sung-Woong) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.7

지상파 방송이 아날로그에서 디지털 방송으로 전환됨에 따라 아날로그 TV 방송신호와 디지털 TV(DTV) 방송신호간의 생성과 복조방식이 상이함에 따라 전파환경에 의한 방송품질의 변화가 예상된다. 따라서 DTV 방송신호의 수신을 위한 전파 음영지역 해소가 품질 확보에 필수적인 관심사로 대두되고 있으며, 이에 대한 대책으로 타당성 및 신뢰성 있는 전계강도 예측 방법에 근거하여 적정지역의 송신소 및 중계기 설치가 전파 품질 개선에 크게 기여할 것으로 여겨진다. 본 논문에서는 국제적으로 30 ㎒ ~ 3000 ㎒ 대역 지상파 방송서비스의 전파특성 예측에 활발히 이용되는 ITU-R 권고 P.1546 전파모델을 이용하여 점-대-지역 전계강도 예측을 위한 계산 방법을 제시하고, 수치 계산 결과를 비교 및 분석한다. 제시된 방법은 DTV 수신지역의 전계강도 예측을 통한 신호의 품질 분석은 물론, 양호한 전파환경 구축에 필요한 중계기 위치설정, 인접대역에 의한 간섭 및 양립성 분석 등에 직접 활용이 가능하다.

레이더 간섭에 의한 M/W 방송 중계 시스템의 품질 열화에 대한 연구

서경환(Suh Kyoung-Whoan),정혁(Jung Hyuk),이주환(Lee Joo-Hwan) 한국방송·미디어공학회 2010 한국방송공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.7

최근 세계전파통신회의(WRC)에서는 자연 재해를 예방하여 인명 안전을 보호하기위해 해양 및 우주 등 지구 환경 감시를 위한 레이더 주파수의 분배를 시행하였고, 또한 WRC-12 에서도 추가적 분배를 논의하고 있다. 이러한 추세의 일환으로 정부에서는 3.0 5.6, 9.3 ㎓ 등의 대역에 탐지 레이더를 설치 및 운용 중에 있으며, 일반적으로 레이더 송신 출력의 비고조파불요 및 2차 고조파 스퓨리어스 방사가 해당하는 M/W 방송 중계망에 유입되어 전송품질을 열화 시키는 주요인 되기도 한다. 본 논문에서는 M/W 방송 중계망에 레이더 간섭이 유입되는 경우에 대해 안정된 전송품질 확보를 위한 보호비, 전송 오류, 가용율 설정 등을 산출하고 결과를 분석한다. 분석 대상으로는 탐지 레이더 신호의 비고조파 불요 방사와 2차고조파 스퓨리어 스 방사가 현재 운용중인 6.2 ㎓ 대의 방송 중계 시스템의 수신기에 유입되는 경우로 간섭 분석을 수치계산을 통해 제시한다. 적용한 분석 방법은 상이한 주파수 대역에서 이종 서비스 간의 간섭 분석 및 주파수 조정절차에도 적용이 가능하다.

900㎒ 대역의 효율적 이용을 위한 FM 방송 링크 시스템 주파수의 재배치에 대한 기술적 분석

서경환(Kyoung-Whoan Suh),이주환(Joo-Hwan Lee) 한국방송·미디어공학회 2010 방송공학회논문지 Vol.15 No.1