경로 손실

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경로 손실 또는 경로 감쇠는 공간을 통해 전파될 때 전자파의 전력 밀도(감쇠)가 감소하는 것입니다.경로 손실은 통신 시스템의 링크 버젯 분석 및 설계에서 주요 구성요소입니다.

이 용어는 무선 통신 및 신호 전파에서 일반적으로 사용됩니다.경로 손실은 자유 공간 손실, 굴절, 회절, 반사, 개구부-매체 결합 손실 및 흡수와 같은 많은 효과로 인해 발생할 수 있습니다.경로 손실은 지형 등고선, 환경(도시 또는 시골, 초목과 잎), 전파 매체(건조하거나 습한 공기), 송신기와 수신기 사이의 거리, 안테나의 높이와 위치에도 영향을 받습니다.

원인들

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경로 손실은 일반적으로 자유 공간(일반적으로 계속 증가하는 구 모양을 취함), 신호가 전자파에 투명하지 않은 매체를 통과할 때 발생하는 전파 손실, 전파 손실, 전자파의 일부일 때 발생하는 회절 손실을 포함합니다.방사선 전선은 불투명한 장애물과 다른 현상에 의한 손실에 의해 방해된다.

송신기에 의해 방사되는 신호는 수신기에 동시에 다수의 다른 경로를 따라 이동할 수도 있습니다.이 효과를 멀티패스라고 부릅니다.멀티패스파는 수신기 안테나에서 결합되어 전파의 강도 및 상대전파시간의 분포와 송신신호의 대역폭에 따라 크게 달라질 수 있는 수신신호를 생성한다.레일리 페이딩 시나리오에서 간섭파의 총 전력은 공간의 함수(소형 페이딩이라고 함)로 빠르게 변화합니다.소규모 페이딩은 짧은 시간 또는 이동 거리에서 무선 신호 진폭의 급격한 변화를 의미합니다.

손실 지수

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무선 통신 연구에서 경로 손실은 경로 손실 지수에 의해 나타낼 수 있으며, 그 값은 보통 2 ~4 범위입니다 (여기서 2는 상대적으로 손실이 많은 환경, 4는 지구 표면으로부터의 완전한 스펙트럼 반사의 경우, 이른바 평탄 지구 모델).건물, 경기장 및 기타 실내 환경과 같은 일부 환경에서는 경로 손실 지수가 4 ~ 6 범위의 값에 도달할 수 있습니다.한편, 터널은 도파관으로서 기능할 수 있어 패스 손실 지수가 2 미만인 경우가 있습니다.

패스 손실은 보통 dB 단위로 표시됩니다.가장 간단한 형태에서 경로 손실은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

${\displaystyle L=10n\log _{10}(d)+C}$

$여기$서$$L(\$displaystyle$ L$)$은 경로 손실,$n{\displaystyle }$(\$displaystyle$ n$)$은 경로 손실 지수, $(\displaystyle$ d$)$는 송신기와 수신기 사이의 거리로 보통 미터 단위로 $측정$되며 C$(\displaystyle$ C$)$는 시스템 손실을 설명하는 상수입니다.

무선 기술자 공식

무선 및 안테나 엔지니어는 빈 공간에 있는2개의 등방성 안테나의 공급점 사이의 신호 경로 손실에 대해 다음과 같은 간단한 공식(Friis 전송 공식에서 파생)을 사용합니다.

경로 손실(dB):

${\displaystyle L=20\log _{10}\leftfrac {4\pi d}{\displayda }}\right}$

$여기$서$$L(\$displaystyle$L)은$$ 경로 손실(데시벨 단위),$(\displaystyle$ \$lambda)$는 파장$,$ $d{\displaystyle }$(\$displaystyle$d)는$$ 파장과 같은 단위의 송수신 거리입니다.공간 내 전력 밀도는$\delta {\displaystyle }$(\$displaystyle \lambda$$)$에 의존하지 않습니다.변수$\delta {\displaystyle }$(\$displaystyle$ \lambda$$)는 등방성 ^[1]수신 안테나의 유효 포착 영역을 설명하는 공식에 존재합니다.

예측

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패스 손실의 계산은 보통 예측이라고 불립니다.정확한 예측은 위에서 언급한 자유 공간 전파나 평지 모델과 같이 단순한 경우에만 가능하다.실제적인 경우 경로 손실은 다양한 근사치를 사용하여 계산됩니다.

통계적 방법 (확률적 또는 경험적이라고도 함)은 전형적인 무선 링크의 클래스를 따라 측정 및 평균 손실을 기반으로 합니다.가장 일반적으로 사용되는 방법으로는 COST Hata 모델인 Okumura-Hata가 있다.리 등이것들은 전파 전파 모델이라고도 불리며, 일반적으로 셀룰러 네트워크 및 PLMN(Public Land Mobile Network)의 설계에 사용됩니다.초고주파(VHF) 및 UHF(Ultra High Frequency) 주파수 대역(무전기, 경찰, 택시 및 휴대전화가 사용하는 대역)의 무선 통신에 사용됩니다.일반적으로 사용되는 방법은 COST 231 프로젝트에서 개량된 오쿠무라-하타 방법이다.다른 잘 알려진 모델로는 Walfish-Ikegami, W. C. Y. Lee 및 Erceg가 있습니다.FM 라디오 및 TV 방송의 경우 경로 손실은 P.1546(P.370의 후계자) 권고에서 설명된 대로 ITU 모델을 사용하여 가장 일반적으로 예측됩니다.

파동 전파의 물리적 법칙에 기초한 결정론적 방법도 사용됩니다. 광선 추적도 그러한 방법 중 하나입니다.이러한 방법은 경험적 방법보다 경로 손실에 대한 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 예측을 생성할 것으로 예상되지만, 계산 작업 비용이 훨씬 더 많이 들고 전파 공간의 모든 물체(건물, 지붕, 창문, 문 및 벽 등)에 대한 상세하고 정확한 설명에 따라 달라집니다.이러한 이유로 짧은 전파 경로에 주로 사용됩니다.안테나 및 피드와 같은 무선 기기의 설계에서 가장 일반적으로 사용되는 방법 중 하나는 유한 차분 시간 영역 방법입니다.

다른 주파수 대역(중파(MW), 단파(SW 또는 HF), 마이크로파(SHF))의 경로 손실은 유사한 방법으로 예측되지만, 구체적인 알고리즘과 공식은 VHF/UHF의 경우와 매우 다를 수 있다. SW/HF 대역의 경로 손실에 대한 신뢰할 수 있는 예측은 특히 어렵고, 그 정확도는 이전 날씨와 비교할 수 있다.설치.^{[citation needed]}

무선 수평선까지의 거리보다 훨씬 짧은 거리에 걸친 경로 손실을 계산하기 위한 간단한 근사치:

• 빈 공간에서 경로 손실은 10년당 20dB(10년은 송신기와 수신기 사이의 거리가 10배 증가할 때) 또는 옥타브당 6dB(1옥타브는 송신기와 수신기 사이의 거리가 2배 증가할 때)로 증가한다.이것은 (마이크로웨이브) 통신 링크에 대한 매우 대략적인 1차 근사치로 사용할 수 있다.
• 지표면을 통해 전파되는 UHF/VHF 대역의 신호의 경우 경로 손실은 10년당 약 35–40dB(옥타브당 10–12dB)로 증가한다.이것은 셀룰러 네트워크에서 첫 번째 추측으로 사용될 수 있습니다.

예

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UHF 대역에서 작동하는 UMTS 및 GSM과 같은 셀룰러 네트워크에서는, Base Transceiver Station (BTS; 베이스 트랜시버 스테이션)과 모바일 사이의 링크의 첫 킬로미터에 대해, 집적 지역에서의 경로 손실 값은 110–140 dB에 달할 수 있습니다.처음 10km의 경로 손실은 150–190dB일 수 있습니다(참고:이들 값은 매우 근사적이며, 패스 손실 값을 나타내기 위해 사용되는 숫자가 최종적으로 될 수 있는 범위의 그림으로만 제시되어 있습니다.이것은 확정적이거나 바인딩된 수치는 아닙니다.패스 손실은 2개의 다른 패스를 따라 같은 거리에 대해 매우 다를 수 있으며, 같은 패스를 따라도 다를 수 있습니다.다른 시각에 대응합니다.)

모바일 서비스를 위한 전파 환경에서는 모바일 안테나가 지면에 가깝습니다.Line-of-View Propagation(LOS; 가시선 전파) 모델이 크게 변경되었습니다.일반적으로 지붕 꼭대기보다 높은 BTS 안테나로부터의 신호 경로는 로컬 물리 환경(힐, 나무, 주택)으로 굴절되어 LOS 신호가 안테나에 도달하는 일은 거의 없습니다.이 환경에서는 안테나에 직접 신호가 여러 번 편향되며, 일반적으로 2-5개의 편향 신호 성분이 벡터적으로 추가됩니다.

이러한 굴절 및 편향 프로세스는 신호 강도의 손실을 유발합니다. 신호 강도는 모바일 안테나가 움직일 때 변화하며(Rayleigh 페이딩), 최대 20dB의 순간적인 변화를 일으킵니다.따라서 네트워크는 물리환경의 성질에 따라 LOS에 비해 신호강도가 8~25dB를 초과하고 이동에 의한 페이딩을 극복하기 위해 10dB를 제공하도록 설계되어 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 기단(천문)
• 무선 전파 모델
• 로그 거리 경로 손실 모델
• 2선 지상 반사 모델
• 대기 중 방사선량 감쇠 계산

레퍼런스

• 이 문서에는 General Services Administration 문서의 퍼블릭 도메인 자료가 포함되어 있습니다(MIL-STD-188 지원).

외부 링크

• "Methods for Path loss Prediction".