이동통신공학[3주차] - Path loss, Shadowing

* 본 포스트는 K-MOOC 온라인 강좌에서 고려대학교 고영채 교수님의 강좌인 이동통신공학을 듣고 정리한 내용입니다. 자세한 내용들은 해당 강좌를 참고해주시고, 저작권에 문제가 된다면 말씀해주세요. 바로 글을 내리도록 하겠습니다.

http://www.kmooc.kr/courses/course-v1:KoreaUnivK+ku_eng_001+2020_A07/about 

 

Path Loss Model

Path Loss : 거리에 따라서 얼마만큼 수신된 파워가 감소되는지에 대한 함수 관계

 

Free space path loss

수신기는 송신기의 송신 파워가 Pt일 때 거리가 d만큼 떨어져있다면 d의 Beta 제곱 만큼 감소한 Pr을 받음

B는 path loss exponent(경로 감쇄 지수)라 하며 환경에 따라 2~8. (자유 공간에서 2. 실제 환경에서는 최대 8.)

k를 풀어서 쓰면,

lamda_c : 파장

P_t : Transmitter Power

P_r : Receiver Power

G_T : Transmitter 안테나 Gain

G_R : Receiver 안테나 Gain

L_rx : Implementation loss(모뎀 구현시 발생하는 loss)

 

Power 단위 : joule/sec(J/s) or Watt(W)

 

Unit Step signal일 때 path loss model

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Two-ray path loss model

LoS(Line of Sight) signal과 ground에 한 번 부딪쳐서 오는 신호만 고려한 상황

R은 ground reflection coefficient

 

그 외에도 Okumura model, Hata model, Piecewise linear model 등이 존재

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Shadowing

Path loss model은 수신 전력과 송신 전력간에 거리에 따른 관계식

그렇다면, 거리가 같은데 위치가 다른 곳 두 곳에서 평균 전력을 측정해보면 같으냐? -> 실제로 측정했더니 다르다.

그 다름에 대한 모델링을 나타내는 것이 shadowing

Epsilon의 분포는 gaussian 분포를 따르고 mean 값이 0이고 분산값이 sigma_s의 제곱인 분포도를 따름

Shadow standard deviation이 5~12이므로, 거리가 같은 곳에서도 서로 5dB에서 12dB까지 다를 수 있음

 

Local Mean에 대한 Probability Density Function

 

dBm 단위에서 local mean 값은 gaussain 분포를 따르는데,

이것을 watt 단위로 변형시켰을 때는 다음과 같이 계산해야함. 확률 이론을 참고, 편미분을 취하면 됨

4G LTE에서의 Path Loss Model