라디오 스펙트럼

Radio spectrum

무선 스펙트럼3Hz에서 3,000GHz(3THz)까지의 주파수를 가진 전자기 스펙트럼의 부분입니다. 전파라고 불리는 이 주파수 범위의 전자기파는 현대 기술, 특히 통신에서 널리 사용됩니다. 서로 다른 사용자 간의 간섭을 방지하기 위해 전파의 생성과 전송은 국제기구인 국제전기통신연합(ITU)이 조정하는 국내법에 의해 엄격하게 규제됩니다.[1]

ITU는 서로 다른 무선 전송 기술 및 응용 프로그램에 대해 무선 스펙트럼의 서로 다른 부분을 할당합니다. 약 40개의 무선 통신 서비스는 ITU의 무선 규정(RR)에 정의되어 있습니다.[2] 일부 경우에, 라디오 스펙트럼의 일부가 개인 라디오 송신 서비스의 운영자(예를 들어, 셀룰러 전화 운영자 또는 방송 텔레비전 방송국)에게 판매 또는 라이센스됩니다. 할당된 주파수의 범위는 종종 프로비저닝된 용도(예: 셀룰러 스펙트럼 또는 텔레비전 스펙트럼)에 의해 언급됩니다.[3] 점점 더 많은 사용자들에 의해 요구되는 고정된 자원이기 때문에, 최근 수십 년 동안 무선 스펙트럼은 점점 더 혼잡해지고 있으며, 이를 보다 효과적으로 활용할 필요성이 트렁크 라디오 시스템, 확산 스펙트럼, 초광대역, 주파수 재사용과 같은 현대적인 통신 혁신을 주도하고 있습니다. 동적 스펙트럼 관리, 주파수 풀링 및 인지 라디오.

한계

무선 스펙트럼의 주파수 경계는 물리학의 관습적인 문제이며 다소 자의적입니다. 전파는 전자파의 최저 주파수 범주이기 때문에 전파의 주파수에 대한 하한은 없습니다.[4] ITU는 전파를 "인공 가이드 없이 우주에서 전파되는 임의로 3000GHz보다 낮은 주파수의 전자기파"로 정의합니다.[5] 고주파수 끝에서 무선 스펙트럼은 적외선 대역에 의해 경계지어집니다. 전파와 적외선의 경계는 서로 다른 과학 분야에서 서로 다른 주파수로 정의됩니다. 300기가헤르츠에서 3테라헤르츠의 테라헤르츠 대역은 마이크로파 또는 적외선으로 간주될 수 있습니다. 그것은 국제전기통신연합에 의해 전파로 분류되는 가장 높은 대역입니다.[4] 그러나 분광학자들은 이러한 주파수를 원적외선 대역과 중적외선 대역의 일부로 간주합니다.

고정된 자원이기 때문에 무선 통신에 유용한 주파수인 무선 스펙트럼의 실용적 한계와 기본적인 물리적 고려 사항은 극복할 수 없는 기술적 한계에 의해 결정됩니다.[6] 따라서 무선 스펙트럼이 점점 더 혼잡해지고 있지만, 현재 사용 중인 주파수 대역 외에 추가 주파수 대역폭을 추가할 수 있는 방법은 없습니다.[6] 무선 통신에 사용되는 최저 주파수는 요구되는 송신 안테나의 크기가 증가함에 따라 제한됩니다.[6] 무선전력을 효율적으로 방사하기 위해 필요한 안테나의 크기는 파장에 비례하거나 주파수에 반비례하여 증가합니다. 약 10kHz(파장 30km) 이하에서는 직경이 높은 와이어 안테나 킬로미터가 필요하므로 이 이하의 주파수를 사용하는 무선 시스템은 거의 없습니다. 두 번째 한계는 저주파에서 사용할 수 있는 대역폭이 감소하여 전송할 수 있는 데이터 속도가 제한된다는 것입니다.[6] 약 30kHz 이하에서는 오디오 변조가 비실용적이며 느린 보레이트 데이터 통신만 사용됩니다. 지금까지 무선통신에 사용된 가장 낮은 주파수는 약 80Hz로, 몇몇 국가의 해군이 수중 수백 미터에 있는 자국 잠수함과 통신하기 위해 구축한 ELF 잠수함 통신 시스템입니다. 이것들은 메가와트의 송신기 전력에 의해 여기된 길이 20-60 km의 거대한 지상 쌍극자 안테나를 채용하고, 분당 약 1 비트(초당 17 밀리비트, 또는 문자당 약 5분)의 매우 느린 속도로 데이터를 전송합니다.

무선 통신에 유용한 최고 주파수는 대기에 의한 마이크로파 에너지의 흡수에 의해 제한됩니다.[6] 주파수가 30GHz(밀리미터파 대역의 시작) 이상으로 증가함에 따라 대기 가스는 증가하는 전력을 흡수하므로 전파 빔의 전력은 송신 안테나로부터의 거리에 따라 기하급수적으로 감소합니다. 30GHz에서는 유용한 통신이 약 1km로 제한되지만 주파수가 증가함에 따라 파동을 수신할 수 있는 범위가 줄어듭니다. 300GHz 이상의 테라헤르츠 대역에서는 대기에 의한 전자기복사의 흡수(주로 오존, 수증기, 이산화탄소에 의한)로 인해 전파가 수 미터 이내로 0으로 감쇠되며, 이는 본질적으로 전자기 방출에 불투명할 정도로 매우 크며, 적외선 근처와 가시광선 영역에서 다시 투명해질 때까지.[7][8]

밴드

무선 대역채널이 일반적으로 동일한 목적으로 사용되거나 분리되는 작은 주파수 대역(무선 스펙트럼 범위의 연속된 섹션)입니다. 간섭을 방지하고 무선 스펙트럼을 효율적으로 사용할 수 있도록 대역에 유사한 서비스를 할당합니다. 예를 들어, 방송, 모바일 라디오 또는 내비게이션 장치는 주파수가 겹치지 않는 범위에 할당됩니다.

밴드플랜

각 무선 대역에 대해 ITU는 사용 및 공유 방법, 간섭 방지 및 송신기수신기의 호환성을 위한 프로토콜 설정을 지시하는 대역 계획(또는 주파수 계획)을 가지고 있습니다.[9]

각 주파수 계획은 포함될 주파수 범위, 채널을 정의하는 방법 및 해당 채널에서 수행할 작업을 정의합니다. 주파수 계획에 명시된 일반적인 정의는 다음과 같습니다.

ITU

실제 공인된 주파수 대역은 ITU[10] 미국 연방통신위원회(FCC)와 같은 지역 규제 기관에 의해 정의되며 자발적인 모범 사례가 간섭을 방지하는 데 도움이 됩니다.[12]

관례상, ITU는 무선 스펙트럼을 12개 대역으로 나누고, 각 대역은 10(10n)미터의 파워인 파장에서 시작하여 3×10헤르츠8−n 주파수를 가지며, 각 대역은 10년의 주파수 또는 파장을 다룹니다. 이 밴드들은 각각 전통적인 이름을 가지고 있습니다. 예를 들어, 고주파(HF)라는 용어는 3~30MHz의 주파수 범위에 해당하는 100~10m의 파장 범위를 지정합니다. 이는 단지 기호일 뿐 할당과는 관련이 없습니다. ITU는 또한 각 대역을 서로 다른 서비스에 할당된 하위 대역으로 나눕니다. 300GHz 이상에서는 지구 대기에 의한 전자기 복사의 흡수가 매우 커서 근적외선광학 창 주파수 범위에서 다시 투명해질 때까지 대기가 효과적으로 불투명합니다.

이러한 ITU 라디오 대역ITU 라디오 규정에 정의되어 있습니다. 제2조 제2.1호는 "전파 스펙트럼을 9개의 주파수 대역으로 세분화하고, 다음 표에 따라 누진 정수로 지정한다"고 규정하고 있습니다.[13]

이 테이블은 1937년 부쿠레슈티에서 개최된 제4차 CCIR 회의의 권고로 시작되어 1947년 뉴저지주 애틀랜틱 시티에서 개최된 국제 전파 회의에서 승인되었습니다. 각 대역에 숫자를 부여하자는 아이디어는 B.C.에서 비롯되었는데, 그 숫자는 Hz 단위의 상한과 하한 대역의 대략적인 기하 평균의 로그입니다. 1942년 무선 엔지니어 편집자에게 보낸 편지에서 제안한 플레밍-윌리엄스. 예를 들어 밴드 7의 대략적인 기하학적 평균은 10MHz 또는 10Hz입니다7.[14]

"엄청나게 낮은 주파수"(tremendly low frequency, TLF)라는 밴드 이름은 1~3Hz(300,000~100,000km 파장)의 주파수에 사용되었지만 ITU에서는 이 용어를 정의하지 않았습니다.[15][16]

밴드명 약어 ITU 대역 번호 주파수 및 파장 예제 용도
극저주파 ELF 1 3~30Hz
100,000~10,000km
잠수함과의 교신
극저주파 SLF 2 30~300Hz
10,000–1,000 km
잠수함과의 교신
극저주파 ULF 3 300~3,000Hz
1,000~100km
잠수함과의 통신, 기뢰내 통신, 유선전화, 팩스, 광섬유 통신
극저주파 VLF 4 3~30kHz
100~10km
항해, 시간 신호, 잠수함과의 통신, 유선 전화, 무선 심박수 모니터, 지구 물리학
저주파 LF 5 30~300kHz
10~1km
내비게이션, 시간 신호, AM 장파 방송(유럽 및 아시아 일부), RFID, 아마추어 라디오
중주파 MF 6 300–3,000 kHz
1,000~100m
AM(중파) 방송, 아마추어 라디오, 애벌랜치 비콘, 자기공명영상, 양전자방출단층촬영, 전기전신, 무선전신, 무선전신, 무선전신형, 다이얼업인터넷
고주파 HF 7 3~30MHz
100~10m
단파방송, 시민밴드 라디오, 아마추어 라디오, 지상파 항공통신, RFID, 지상파 레이더, 자동링크설정(ALE) / 수직근접발생 스카이웨이브(NVIS) 라디오 통신, 해상 이동식 라디오 전화, CT 스캔, 자기공명영상촬영, 양전자방출단층촬영, 초음파, 무선 전화
매우 높은 주파수 VHF 8 30~300MHz
10~1m
FM 방송, 텔레비전 방송, 케이블 텔레비전 방송, 레이더, 지상 투 항공기, 항공기 대 항공 통신, 비상 위치 확인 비콘 호밍 신호, 무선 텔레타이프, 육상 이동 및 해상 이동 통신, 아마추어 라디오, 경찰, 소방응급 의료 서비스 방송, 기상 라디오, CT 스캔, 자기공명영상, 양전자방출단층촬영, 초음파, 무선전화기.
초고주파 UHF 9 300–3,000 MHz
100~10cm
텔레비전 방송, 케이블 텔레비전 방송, 전자레인지, 레이더, 전자레인지 기기/통신, 전파천문학, 레이더(L 밴드), 휴대전화, 무선랜, 블루투스, 지그비, GPS 및 육상이동식, 비상위치확인기 비콘, FRSGMRS 라디오, 아마추어 라디오, 위성 라디오, 경찰, 소방 응급 의료 서비스 방송, 원격 제어 시스템, ADSB, 무선 전화기, 인터넷, 전화 접속 인터넷, 위성 방송, 통신 위성, 기상 위성, 위성 전화기(L 밴드), 위성 전화기(S 밴드)
초고주파 SHF 10 3~30GHz
10-1cm
전파천문학, 마이크로파 기기/통신, 무선랜, DSRC, 대부분의 현대식 레이더, 통신위성, 케이블 및 위성 텔레비전 방송, DBS, 아마추어 라디오, 위성방송, 통신위성, 기상위성, 위성 라디오, 무선전화, 인터넷, 위성전화(S 밴드).
극도로 높은 주파수 EHF 11 30~300GHz
10~1mm
전파 천문학, 위성 방송, 통신 위성, 기상 위성, 고주파 마이크로파 무선 중계기, 마이크로파 원격 감지, 지향성 에너지 무기, 밀리미터파 스캐너, 무선랜 802.11ad, 인터넷.
테라헤르츠 또는 엄청나게 높은 주파수 THF 12 300–3,000 GHz
1~0.1mm
X선을 대체하는 실험 의료 영상, 초고속 분자 역학, 응축 물질 물리학, 테라헤르츠 시간 영역 분광학, 테라헤르츠 컴퓨팅/통신, 원격 감지

IEEE 레이더 대역

마이크로파 범위의 주파수 대역은 문자로 지정됩니다. 이 협약은 제2차 세계대전 무렵 레이더에 사용되는 주파수에 대한 군사적 지정으로 시작되었는데, 이는 마이크로파의 최초 적용이었습니다. 불행하게도, 마이크로파 대역에 대한 여러 가지 호환되지 않는 명명 시스템이 있으며, 주어진 시스템 내에서도 문자로 지정된 정확한 주파수 범위는 응용 영역에 따라 다소 다를 수 있습니다. 널리 사용되는 표준 중 하나는 미국 전기 전자 공학 연구소에서 설립한 IEEE 레이더 대역입니다.

IEEE 표준에[17] 따른 레이더 주파수 대역
밴드
지명
주파수 범위 문자의 의미 설명
HF 0.003 to 0.03 GHz 고주파[18]
VHF 0.03 to 0.3 GHz 매우 높은 주파수[18]
UHF 0.3 to 1 GHz 초고주파[18]
L 1 to 2 GHz 장파
S 2 to 4 GHz 단파
C 4 to 8 GHz S와 X 사이의 절충
X 8 to 12 GHz 제2차 세계 대전에서 화재 통제를 위해 사용되었고, X는 십자형(십자형에서와 같이)으로 사용되었습니다. 이국적인.[19]
Ku 12 to 18 GHz 커즈언더
K 18 to 27 GHz 독일어: 쿠르츠(짧은 길이)
Ka 27 to 40 GHz 커즈-위
V 40 to 75 GHz
W 75~110GHz W[20] 알파벳에서 V 뒤에 따릅니다.
mm 또는 G 110~300GHz[note 1] 밀리미터[17]
  1. ^ 지정 mm는 30~300GHz 범위를 나타내는 데도 사용됩니다.[17]

EU, NATO, US ECM 주파수 지정

NATO 레터 밴드 지정[21][19][22] 방송
밴드
지명
새 명명법 구 명명법
밴드 주파수(MHz) 밴드 주파수(MHz)
A 0 – 250 I 100 – 150 밴드 I
47 – 68 MHz (TV)
밴드 II
87.5 – 108 MHz (FM)
G 150 – 225 밴드 III
174–230MHz(TV)
B 250 – 500 P 225 – 390
C 500 – 1 000 L 390 – 1 550 밴드 IV
470 – 582 MHz (TV)
밴드 V
582 – 862 MHz (TV)
D 1 000 – 2 000 S 1 550 – 3 900
E 2 000 – 3 000
F 3 000 – 4 000
G 4 000 – 6 000 C 3 900 – 6 200
H 6 000 – 8 000 X 6 200 – 10 900
I 8 000 – 10 000
J 10 000 – 20 000 10 900 – 20 000
K 20 000 – 40 000 20 000 – 36 000
L 40 000 – 60 000 Q 36 000 – 46 000
V 46 000 – 56 000
M 60 000 – 100 000 W 56 000 – 100 000
미군/사클랜트
N 100 000 – 200 000
O 100 000 – 200 000

도파관 주파수 대역

밴드 주파수 범위
R 밴드 1.70 to 2.60 GHz
D밴드 2.20 to 3.30 GHz
밴드 2.60 to 3.95 GHz
밴드 3.30 to 4.90 GHz
G밴드 3.95 to 5.85 GHz
F밴드 4.90 to 7.05 GHz
C밴드 5.85 to 8.20 GHz
H밴드 7.05 to 10.10 GHz
X밴드 8.2 to 12.4 GHz
K밴드u 12.4 to 18.0 GHz
K밴드 18.0 to 26.5 GHz
K밴드a 26.5 to 40.0 GHz
Q밴드 33 to 50 GHz
U 밴드 40 to 60 GHz
V 밴드 50 to 75 GHz
밴드 60 to 90 GHz
W밴드 75~110GHz
F밴드 90~140GHz
D밴드 110~170GHz
Y밴드 325~500GHz

무선 대역 지정 기준 비교

주파수 대역 지정 비교

1~3Hz(300,000~100,000km 파장)의 주파수는 "엄청나게 낮은 주파수"(tremendly low frequency, TLF)라는 밴드 이름으로 알려져 [15]있지만 ITU에서는 이 용어를 정의하지 않았습니다.[24]

빈도수. IEEE[17] EU,
NATO,
US ECM
ITU
아니요. abrb
A
3Hz 1 ELF
30Hz 2 SLF
300Hz 3 ULF
3kHz 4 VLF
30kHz 5 LF
300kHz 6 MF
3MHz HF 7 HF
30MHz VHF 8 VHF
250MHz B
300MHz UHF 9 UHF
500MHz C
1GHz L D
2GHz S E
3GHz F 10 SHF
4GHz C G
6GHz H
8GHz X I
10GHz J
12GHz Ku
18GHz K
20GHz K
27GHz Ka
30GHz 11 EHF
40GHz V L
60GHz M
75GHz W
100GHz
110GHz 음.
300GHz 12 THF
3THz

적용들

방송

브로드캐스트 주파수:

텔레비전 및 FM 라디오 방송 주파수에 대한 지정은 국가마다 다릅니다. 텔레비전 채널 주파수FM 방송 대역을 참조하십시오. VHF 및 UHF 주파수는 도시 지역에서 많은 용도로 바람직하기 때문에 북미에서는 이전 텔레비전 방송 대역의 일부가 휴대폰 및 다양한 육상 이동 통신 시스템으로 재할당되었습니다. 여전히 텔레비전 전용 할당 내에서도 TV 대역 장치는 지역 방송사 없이 채널을 사용합니다.

미국의 에이펙스 밴드는 제2차 세계 대전 이전에 VHF 오디오 방송을 위한 할당이었지만 FM 방송이 도입된 후 더 이상 사용되지 않게 되었습니다.

에어밴드

에어밴드는 VHF 주파수 108~137MHz를 말하며, 항공기와의 내비게이션 및 음성 통신에 사용됩니다. 해양 횡단 항공기는 또한 HF 라디오 및 위성 송수신기를 운반합니다.

마린밴드

무선 개발의 가장 큰 동기는 연안의 시각적 범위를 벗어난 선박과 통신해야 한다는 것이었습니다. 라디오 초창기부터 대형 해양 선박은 강력한 장파와 중파 송신기를 운반했습니다. 비록 위성 시스템이 이전에 500kHz와 다른 주파수에 의해 제공되었던 일부 안전 응용 프로그램을 대체했지만, 고주파수 할당은 여전히 선박을 위해 지정됩니다. 2182kHz는 여전히 해양 비상 통신에 사용되는 중파 주파수입니다.

해상 VHF 라디오는 연안 해역 및 선박과 연안국 간의 비교적 근거리 통신에 사용됩니다. 라디오는 채널화되어 있으며 다양한 채널이 서로 다른 목적으로 사용됩니다. 해양 채널 16은 통화 및 비상 상황에 사용됩니다.

아마추어 무선 주파수

아마추어 무선 주파수 할당은 전 세계적으로 다양합니다. 여러 대역은 전 세계 아마추어에게 일반적으로 스펙트럼의 HF 부분에 있습니다. 다른 대역은 특히 무선 스펙트럼의 VHFUHF 부분에서 다른 서비스에 대한 할당이 다르기 때문에 국가 또는 지역 할당입니다.

시민 밴드 및 개인 라디오 서비스

시민 대역 라디오는 스펙트럼의 상위 HF 부분(약 27MHz)에서 채널화된 라디오를 사용하여 많은 국가에서 할당됩니다. 개인, 중소기업, 취미용으로 사용됩니다. 다른 주파수 할당은 다른 관할 구역에서 유사한 서비스에 사용됩니다. 예를 들어 호주에서 UHFCB가 할당됩니다. 전 세계적으로 광범위한 개인 라디오 서비스가 존재하며, 일반적으로 개인 간 또는 소규모 비즈니스를 위한 근거리 통신, 단순화된 라이센스 요구 사항 또는 클래스 라이센스로 적용되는 일부 국가 및 일반적으로 약 1와트 이하를 사용하는 FM 송수신기를 강조합니다.

산업, 과학, 의료

ISM 대역은 처음에는 전자레인지, 무선 주파수 가열 및 유사한 목적과 같은 RF 에너지의 비통신 용도로 예약되었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 이러한 대역의 가장 큰 사용은 근거리 저전력 통신 시스템에 의한 것인데, 이는 사용자가 무선 사업자 면허를 보유할 필요가 없기 때문입니다. 무선 전화기, 무선 컴퓨터 네트워크, 블루투스 장치 및 차고 개방기는 모두 ISM 대역을 사용합니다. ISM 장치에는 대역의 다른 사용자의 간섭에 대한 규제 보호 기능이 없습니다.

육상 이동 대역

주파수 대역, 특히 주파수 대역의 VHF 및 UHF 부분은 고정 기지국육상 이동식 차량 탑재 또는 휴대용 송수신기 간의 통신을 위해 할당됩니다. 미국에서 이러한 서비스는 비공식적으로 비즈니스 밴드 라디오로 알려져 있습니다. Professional 모바일 라디오도 참조하십시오.

경찰 라디오 및 소방서 및 구급차와 같은 기타 공공 안전 서비스는 일반적으로 스펙트럼의 VHF 및 UHF 부분에서 발견됩니다. 트렁킹 시스템은 종종 사용 가능한 제한된 수의 주파수를 가장 효율적으로 사용하기 위해 사용됩니다.

이동 전화 서비스에 대한 수요로 인해 셀룰러 주파수에 할당되는 무선 스펙트럼의 큰 블록이 발생했습니다.

라디오 컨트롤

신뢰할 수 있는 라디오 컨트롤은 전용 밴드를 사용합니다. 무선 제어 완구는 27MHz 또는 49MHz 대역에서 비면허 스펙트럼의 일부를 사용할 수 있지만, 더 비싼 항공기, 보트 또는 육상 차량 모델은 비면허 사용에 의한 간섭을 피하기 위해 72MHz 근처의 전용 무선 제어 주파수를 사용합니다. 21세기에는 2.4GHz 확산 스펙트럼 RC 제어 시스템으로 이동했습니다.

면허를 받은 아마추어 라디오 운영자는 북미에서 6미터 대역의 일부를 사용합니다. 크레인이나 철도 기관차의 산업용 원격 제어는 지역별로 다른 할당된 주파수를 사용합니다.

레이더

레이더 애플리케이션은 상대적으로 높은 전력 펄스 송신기와 민감한 수신기를 사용하기 때문에 다른 용도로 사용되지 않는 대역에서 레이더가 작동됩니다. 대부분의 레이더 대역은 스펙트럼의 마이크로파 부분에 있지만, 기상학의 어떤 중요한 응용 프로그램은 UHF 대역의 강력한 송신기를 사용합니다.

참고 항목

메모들

  1. ^ ITU 무선 규정 – 제1조, 무선 서비스의 정의, 제1.2조 관리: 국제전기통신연합 헌법, 국제전기통신연합협약 및 행정규칙(CS 1002)에 규정된 의무를 이행할 책임이 있는 정부 부처 또는 서비스
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참고문헌

  • ITU-R 권장 V.431: 통신에 사용되는 주파수파장 대역의 명명법. 국제전기통신연합, 제네바.
  • IMT2000 3GPP - IEEE 표준 521-2002 : 레이다-주파수 대역을 위한 표준문자 지정
  • AFR 55-44/AR 105-86/OPNAV INST 34309A/MCO 3430.1, 1964년 10월 27일 AFR 55-44/AR 105-86/OPNAV INST 3430으로 대체되었습니다.1A/MCO 3430.1A, 1978년 12월 6일: 미국 및 캐나다에서 전자 대책 수행, 첨부 1, ECM 주파수 승인.

외부 링크