무선 채널의 페이딩?...

연금술사님 댓글 보고상관대역이랑 상관시간에 대한 내용에 대해 책이랑 수업자료를 다시 찾아봤어요

페이딩 쪽 이야기였군요 가물가물한 기억을 자료를 찾아보면서 재구성 했습니다

(아시는 내용이라도..그냥 제 생각도 정리할겸 적어보았으니 넘겨 봐주시길ㅠ)

무선 채널에서는 fading을 크게 두가지로 분류할 수 있습니다

Large scale fading과 Small scale fading이 바로 그것인데요

Large scale은 넓은 공간에서 벌어지는 fading을 말합니다 path loss나 shadowing을 말합니다

path loss는 전파가 어떤 공간을 진행하면서 신호가 약해지는 것이고

shadowing은 전파가 산이나 건물들에 막혀서 전달되지 않는 경우를 말합니다

그런데 상관대역(coherence bandwidth)랑 상관시간(coherence time)은 small scale fading입니다

이것은 multipath fading이 발생하면서 일어나는 현상인데요

상관대역은 주파수 대역에서 일어나는 fading에 연관이되어 있고

상관시간은 시간 대역에서 일어나는 fading에 연관이 되어 있습니다

이 두가지 parameter는 fading-channel의 특성을 정의하는 것들입니다

mutipath fading은 time-variant 환경에서 발생하는데요

이말은 시간에 따라서 channel의 특성이 변할 수 있다는 것을 의미합니다

우선 상관대역은 channel이 frequency-selective channel인지 frequency-non-selective channel인지를 결정합니다

multipath fading이 발생하면 한 곳에서 같은 시간에 보낸 신호가 수신지점에서 서로 다른 시간에 도착하게 되는데요

이때 첫번째 도착한 신호와 마지막으로 보낸 신호의 시간차이를 multipath spread라고 합니다

이 값의 역수를 취한 것이 상관대역입니다

이 상관대역 값이 보내는 신호의 bandwidth보다 작으면 frequency selective channel입니다

반대로 상관대역 값이 보내는 신호의 bandwidth보다 크면 frequency-non-selective channel입니다

두 가지 채널의 특성은 아래의 그림과 같습니다 (W는 신호의 bandwidth이고 f0는 상관대역입니다)

상관대역이 작게 되면 신호의 주파수 대역에 fading 영향이 심해집니다

윗 그림에서는 신호대역의 주파수에 따라 spectral density가울퉁불퉁한 곡선을 보입니다

그러나 상관대역이 큰 non-selective fading channel(=flat channel)의 경우에는

신호의 전 대역에 걸쳐서 완만한 fading 영향이 주어지므로 channel 특성이 더 좋은 경우입니다

그러므로 flat channel을 얻기 위해서 자기상관대역보다 신호의 주파수 대역이 작아 지도록 조정해야 합니다

두번째, 상관시간은 fading channel이 fast fading인지 slow fading인지를 결정합니다

이 때 상관시간은 Doppler spread의 역수값을 취한 값입니다

신호가 전송되는 symbol 사이의 시간간격이 상관시간보다 길게 되면 fast fading이 됩니다

반대의 경우에는 slow fading이 되구요 (fast fading이 더 큰 문제가 됩니다)

fast fading의 경우에는 하나의 symbol이 전송되고 나서 다음 symbol이 전송되었을 때

각각의 경우가 다른 fading 환경에 처하게 되는 것입니다

slow fading의 경우에는 symbol이 전송되는 동안에 channel의 특성이 변화하지 않는 경우 입니다

따라서 fast fading을 피하기 위해서 전송되는 symbol사이의 간격을 길게 해주는 방법을 사용할 수 있습니다

frequency-non-selective fading과 slow fading은 어떠한 방법으로 개선하기 힘든 fading입니다

그러나 frequency-selective fading과 fast fading에 비해서는 신호에 나쁜영향을 주는 것이 적으므로

상관대역과 상관시간이 결정되면 그것에 맞게 신호의 주파수 대역(symbol사이의 시간간격의 역수)을 설정해주면 되겠죠

위의 두가지 경우를 피하기 위해서 주파수 대역을 좁히고 symbol간 시간 간격을 늘려야 하는데

주파수 대역을 좁히는 것과 symbol간 시간 간격을 늘린다는 것은 같은 의미입니다

따라서 1초에 너무 많은 data를 전송하려고 하지 말고(즉 data rate를 줄이면)

차지하고 있는 주파수 대역도 줄어들고 fading의 영향도 줄어들 것이라는 것입니다

음..그리고 지금부터 이야기 할거는 약간 짐작(?)인데요 (수업자료만 있어서 수업내용이 기억이 안나요ㅠ)

CDMA에서 이런 이야기가 좀 나오는데 아무래도 채널을 넓게 사용하고 data rate가 무척 높다보니

CDMA가 fading의 영향을 많이 받게 되는가 봅니다

RAKE 수신기 등을 사용해서 fading영향을 줄이려고 하는데 그것도 한계가 있는 것 같구요

너무 data rate가 높아지다 보니 processing gain 면에서도 한계가 있다고 그러고...음

아무튼 그런 저런 이야기를 하다가 수업자료에는 OFDM이 등장하는 걸 보니

fading 문제 등의 해결을 위해 CDMA에서 OFDM으로 넘어가는 것 같은.....짐작(?)입니다

이 부분에 대해서 아시는 분 있으면 좀 알려주세요@_@

아.. 그리고 혹시 제가 틀린 부분이 있다면 말씀해주시면 고칠게요ㅠ