페이딩
IT 위키
더 많은 작업
페이딩(Fading)은 무선 통신에서 전파가 전달되는 경로와 환경이 변하면서 수신 신호의 세기와 위상이 시간이나 위치에 따라 불규칙하게 오르내리는 현상이다.
이동통신에서는 기지국과 단말 사이에 산, 건물, 철탑, 차량 같은 장애물이 많고 단말도 계속 움직인다. 송신한 전파는 곧바로 오는 직접파 말고도 건물 벽이나 지면에 반사·회절·산란된 여러 전파로 나뉘어 서로 다른 시간에 도착하고, 이 전파들이 합쳐지면서 서로 보강되거나 상쇄된다. 큰 장애물 뒤로 들어가면 신호가 통째로 가려지기도 한다. 그 결과 수신 전력이 거리만으로 계산한 값보다 크게 흔들리는데, 이것이 페이딩이다. 페이딩은 비트 오류를 늘리고 통화 끊김의 원인이 되므로 이동통신 설계에서 가장 먼저 다루는 문제다.
신호가 변하는 거리·시간의 규모에 따라 둘로 나누는 것이 기본이다.
| 구분 | 장구간 페이딩(Long term fading) | 단구간 페이딩(Short term fading) |
|---|---|---|
| 다른 이름 | 대규모 페이딩, 느린 페이딩, 음영(shadowing) 페이딩 | 소규모 페이딩, 빠른 페이딩, 다중경로 페이딩 |
| 원인 | 기지국과 단말 사이의 지형 기복(산, 언덕)과 거리 변화로 전파가 가려지는 음영 효과 | 단말 주변의 고층건물, 철탑 등 인공구조물에서 반사·산란된 다중경로 전파의 간섭과 이동에 따른 도플러 효과 |
| 변화 규모 | 수십~수백 m 를 움직여야 평균값이 바뀐다 | 반 파장(수 cm~수십 cm)만 움직여도 수십 dB 씩 오르내린다 |
| 통계 분포 | 로그 정규(log-normal) 분포 | 레일리(Rayleigh) 분포. 직접파가 강하게 섞이면 라이시안(Rician) 분포 |
| 대책 | 기지국 배치·안테나 높이 조정, 전력 제어, 핸드오프 | 다이버시티, 등화기, 인터리빙과 오류 정정 부호, RAKE 수신 |
국내 정보통신 개론에서는 위처럼 자연 지형에 의한 것을 장구간(Long term), 인공구조물에 의한 다중경로를 단구간(Short term) 페이딩으로 나눈다. "Mid term fading" 이나 "Radio fading" 은 이 분류에 쓰는 이름이 아니다.
| 기준 | 종류 | 내용 |
|---|---|---|
| 주파수 | 평탄 페이딩(flat) | 신호 대역 전체가 똑같이 약해진다. 지연 확산이 심벌 길이보다 짧을 때 |
| 주파수 선택적 페이딩 | 대역 안의 일부 주파수만 약해진다. 지연 확산이 심벌 길이보다 길 때 생기며 심벌 간 간섭을 부른다 | |
| 시간 | 빠른 페이딩(fast) | 도플러 확산이 커서 한 심벌 안에서도 채널이 변한다. 고속 이동 시 |
| 느린 페이딩(slow) | 여러 심벌 동안 채널이 거의 일정하다 | |
| 발생 원리(고정 무선 회선) | 간섭성 페이딩 | 직접파와 반사파가 간섭해 생긴다 |
| 흡수성 페이딩 | 비·안개·대기 가스가 전파를 흡수해 생긴다. 주파수가 높을수록 심하다 | |
| 편파성 페이딩 | 전리층을 지나며 편파면이 회전해 생긴다 |
- 다이버시티(diversity) : 서로 독립적으로 페이딩을 겪는 신호를 여러 개 받아 가장 좋은 것을 고르거나 합친다. 안테나를 떨어뜨려 두는 공간 다이버시티, 주파수·시간·편파 다이버시티가 있다
- 등화기(equalizer) : 주파수 선택적 페이딩으로 일그러진 신호를 수신 측에서 보정한다
- 인터리빙과 오류 정정 부호 : 페이딩으로 연달아 생기는 오류를 흩어 놓아 오류 정정 부호가 고칠 수 있게 한다
- RAKE 수신기 : CDMA 에서 시간차를 두고 도착한 다중경로 신호를 각각 받아 합친다. 다중경로를 오히려 이용하는 방식이다
- OFDM : 넓은 대역을 좁은 부반송파 여러 개로 나눠 각 부반송파가 평탄 페이딩만 겪게 한다. LTE 와 무선랜이 쓴다
- 전력 제어 : 수신 세기에 맞춰 송신 전력을 조절한다