이동통신공학[5주차] - small scale channel fading, delay spread, coherent bandwidth, OFDM

* 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 

이동통신공학Ⅰ

 

Small scale channel model

instantaneous한 파워 변화를 고려한 채널 모델

small scale channel model에서는 크게 delay spread와 doppler spread 두가지 현상을 바라봄

 

- delay spread : frequency가 선택적으로 다른 영향을 미칠 것인가, 아니면 모든 주파수 대역에서 똑같은 영향을 미칠 것인가.

- doppler spread : 수신된 신호의 파워 값이 변화되는데 이 변화가 빠르냐 느리냐를 좌우

 

 

Delay Spread

무선 이동통신에서는 아래 그림처럼 이동통신 환경에서 reflection, diffraction, scattering의 현상으로 인해 신호가 수신되었을 때 하나의 신호만 오는 것이 아닌, 여러 개의 multi path를 통한 다중 신호가 수신됨.

impulse signal을 예로보면, impulse signal s(t)는 delta(t)라는 신호를 무선 채널을 통해서 전송을 했을 경우 수신단에서 delta(t-tau), 1/2*delta(t--2tau),...의 4개의 impulse 신호를 수신단에서 수신함.

wireless channel을 LTI system이라고 가정하면 impulse signal을 전송했을 때 수신한 신호는 impulse response라고 말할 수 있으며, 이 signal이 impulse를 보냈을 때 수신된 신호이므로, 이것을 impulse response h(t)라고 놓고 h(t)는 아래 그림과 같이 4개의 서로 다른 impulse signal이 서로 다른 delay와 amplitude 값을 가지게 됨

이러한 신호들이 delay되서 들어오면, 신호가 겹치는 부분들이 생기는데 이렇게 현재 수신된 신호가 이전 신호와 서로 겹쳐서 내가 받은 신호가 무엇인지를 판단하기 어렵게 만드는 현상이 바로 Inter symbol interference

delay spread에 비해서 T 값이 작거나 비슷하면(pulse의 폭이 좁으면) ISI에 대한 영향이 심각하고

delay spread에 비해 T 값이 크면(Pulse의 폭이 크면) ISI에 대한 영향이 작을 것임

 

이를 modulation과 연관짓는다면 아래의 수식의 관계를 가짐

Coherent bandwidth : 시간적으로 말하는 delay spread를 주파수 도메인에서 해석하여 H(f)가 ISI에 심각한 영향을 받지 않도록 하는, 다시말해 채널이 flat한 것으로 간주될 수 있는 주파수 범위의 통계적 측정값

 

Frequency Flat Fading : 넓은 주파수 영역에 걸쳐서 fading이 나타나는 현상

Frequency Selective Fading : Symbol duration이 좁아서(T가 작아서) 주파수가 선택적으로 영향을 받은 현상

 

ISI를 극복하기 위해 여러 방법이 있지만 multi-carrier transmission 방법을 알아볼 것임

가장 유명한 multi-carrier 방식으로 OFDM이 있음

 

 

 

 

Doppler Spread