LTE. ISM 실내에서는다양한서비스환경이존재하며복잡한구조물로인한전파의반사, 급전선과공간경로에따른손실, 안테나이득등에따라전파의혼 간섭현상이일어날수있다. 실내전파간섭의결과로는혼신에의한통화품질저하, 채널용량및데이터전송속도저하, 불요

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범식 위
6 years ago
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67 2013. 10 LTE. ISM... 1. 1.1. 실내에서는다양한서비스환경이존재하며복잡한구조물로인한전파의반사, 급전선과공간경로에따른손실, 안테나이득등에따라전파의혼 간섭현상이일어날수있다. 실내전파간섭의결과로는혼신에의한통화품질저하, 채널용량및데이터전송속도저하, 불요파발생에의한인체유해영향등을들수있다.

2 LTE. ISM 실내에서는다양한서비스환경이존재하며복잡한구조물로인한전파의반사, 급전선과공간경로에따른손실, 안테나이득등에따라전파의혼 간섭현상이일어날수있다. 실내전파간섭의결과로는혼신에의한통화품질저하, 채널용량및데이터전송속도저하, 불요파발생에의한인체유해영향등을들수있다. 특히, 옥내무선국은실내에위치하므로서비스이용자는장시간전자파에노출되고이에따른인체영향이이슈화될수있다. 따라서무선국검사를통해전송출력과전파간섭에대한최소한의규제가필요한실정이다. 실내전파간섭을장치에따라분류하면, 운용과정에서무선주파수를발생시키는라디오, TV 송신기등과같이타 RF 장치가원인이되는 RFI(Radio Frequency Interference), 컴퓨터, 디지털장비, 전기장비, 조명시스템, 의료장비등에의해야기되는 EMI(Electromagnetic Interference), 58

3 1 Fvr Fit 내부또는외부원인에의한무선장비의내부진동의결과로발생하는 IMI(Inter-Modulation Distortion) 등으로구분할수있다. 서비스용도에따라실내전파간섭원을분류하면펨토셀, 옥내형중계기, 휴대단말과같은통신서비스, CATV와같은유선방송서비스, 가전제품등의가정용, 산업용, 의료용등으로구분할수있다. 채널간섭은동일주파수에의한 Co채널간섭과그림1과같이인접채널의누설전력의영향에의한인접채널간섭으로구분되어진다. 이와같은채널간섭에의해실내환경에서전송속도의감소와통화연결의끊어짐같은현상이일어나기도한다 국내에서실내무선국의경우는전파법제19조제2항의신고를통한무선국개설과전파법시행령제25조4호에의해고시된 신고하지아니하고개설할수있는무선국 으로구분되어진다. 특정소출력중계기는비신고무선국의일종으로무선설비규칙제29조제 1항의기술기준을따르며, 공중선전력밀도기준은 10mW/MHz 이하로규정되어있어이기준을초과시무선국허가를받도록규정되어있다. 59

4 (ERP/EIRP) RFID( ~13.568MHz) RFID/USN RFID( ~434.17MHz) 전파법 58조2항에따라방송통신기자재와전자파장해를주거나전자파로부터영향을받는기자재는적합성평가를받아야하며, 동법3항에의해적합성평가를면제받도록되어있다. 미국에서무선기기는 CFR47의 part15(radio frequency devices) 규정에따라면허를취득한후에야가능하다. 미국의이동통신무선국과관련된규정은 Part22(Public Mobile Service) 와 Part24(Personal Communications Service) 에서찾아볼수있으며 Part22에따르면옥내송신장치는한정된실내공간에설치되어채널등의변경없이인증된송신장치를사용하는경우사용이가능하도록하고있다. Part22.383(In-building radiation system) 에는저전력의인빌딩무선국신고검사면제에대한내용이포함되어있으며이를만족하기위한기술적요건은전력스펙트럼밀도가 3KHz의분해능대역폭을가진스펙트럼분석기로측정해서어떤 3KHz 대역폭에서도 3mW를초과해서는안되도록실내에서의출력을엄격히관리하고있다. 유럽은 ETSI에서복사성전력측정관련기술기준및무선기기별측정에관한기준을제정하여시행하고있으며소출력무선설비관련기술기준은 CEPT에서주파수분배를담당하고 ETSI에서기술표준을제정하는명확한연계구조를형성하고있다. 60

5 2 ( V/m) V/m 500 V/m MHz 35 V/m 150GHz 1 100kHz 1kHz GHz 일본에서는발사하는전파가현저하게미약한특정소출력무선국은전파법제4조, 전파법시행규칙제6조에의해허가및등록이불필요하며무선설비로부터 3m 거리에서전기장강도가그림에나타난레벨보다낮으면무선국면허를받을필요가없다 전파간섭을완화또는제거하기위한연구는전세계적으로진행되어지고있다. CEPT(The European Conference of Postal and Telecommunications Administrations) 는 2.6GHz 대역에서 TDD와 FDD 시스템사이의간섭에대한연구를진행하였고, CEPT 보고서는 WAPECS(Wireless Access Policy for Electronic Communication Service) 에서발표한주파수대역에대한최소한의기술적조건들을제시하고있다. 최근에연구되어지고있는전파간섭제거기술로는간섭정렬기술을들수있다. 이기술은다중사용자환경에서사용자간의간섭을효과적으로제어하는기술로신호벡터공간을신호부공간과간섭부공간으로분리하여신호의간섭영향이없도록하는것이다. 61

6 A1 A2 A B1 B A A B B TR 그리고이동통신에서사용하는간섭제어기술로는동일한주파수대역을사용하는펨토셀간의주파수간섭을최소화하여커버리지경계지역에서사용자의통화품질저해현상을해결하는 CoMP((Coordinated Multi- Point) 와같은기지국협력통신기술등이있다. 실내에설치되는펨토셀의경우는동기를위한 GPS 신호수신이어려워두네트워크간의동기가이루어지지않아추가적인간섭이발생할수있으며, 매크로와펨토셀간간섭은채널방식에따라매크로셀과펨토셀이전체주파수대역을공유하는 co-channel, 매크로셀이전체주파수대역을사용하고펨토셀은그중일부분을공유하는 partial co-channel, 매크로셀과펨토셀이주파수대역을나누어사용하는 dedicated channel로구분되어진다. 그림 3은 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에서발표한실내에서의간섭시나리오를나타낸다 ITU-R(International Telecommunication Union-Radiocommunication sector) 에서는무선주파수스펙트럼을비용없이접근가능한인류공동의유산이라고규정하고있으며 ISM(Industrial Scientific and Medical) 기기에대해서는방사기준치를따로적용하지않고 ITU-R 권고서 SM

7 을통하여최신 CISPR의방사기준치를준용하도록하고있다. FCC(Federal Communications Commission) 에서는민간이사용하는전파에대한관리업무를담당하고있으며, CFR-47에서통신에관한사항을규정하고있다. 또한 CISPR(International Electrotechnical Commission/ International Special Committee on Radio Interference)11 에서는 ISM 기기의방사기준치를규정하고있다. 3. 실내에서의전파간섭으로는 ISM 대역을사용하는기기간의전파간섭과허가대역을사용하는펨토셀, 중계기등기기와의간섭이있다. 최근일상생활에휴대전화및무선랜, 디지털무선전화기, 블루투스, 지그비, 의료기기등과같이무선국허가를받지않고사용할수있는 ISM 기기들이증가함에따라전파환경이점점열악해져가는실정이다. 주파수대역별의료용장치의전파간섭비율과최대전파간섭거리에따른측정사례를살펴보면표 2와같다 2 PDC* 800MHz 21% 6cm 19% 6.5cm 1.5GHz 20.2% 2.5cm 0% 2.5cm PHS(1.9GHz) 2.4% 2.5cm 0% WCDMA(2GHz) 7.1% 3.5cm 0% CDMA20001x(800MHz) 3.7% 6cm 23.5% 3cm * PDC Personal Digital Cellular PHS Public Handphone system 63

8 ISM RFID RFID 4 2.4/5 GHz FH ISM 대역에서기기간의전파간섭을요약하면표 3 과같다. 무선랜과무선랜간간섭은동일채널을사용할경우무선랜간 30m 이내에서는정상속도대비 50~80% 정도의속도가저하되었으며, 동일채널보다는인접한채널에서더심각한속도저하 (60~80%) 가발생되므로무선랜이전파간섭없이사용하려면최소 40m 이상이격하고 5채널이상이격하여야전파간섭에의한속도저하없이사용할수있다는실험결과가있다. 무선랜과전자레인지간간섭은전자레인지작동시에 2.4GHz대무선LAN 에서사용하는모든주파수대역에서불규칙적인불요파가발생하였으며발진주파수인 2.45GHz를중심으로불요파의발생빈도가높았으며전자 64

9 레인지조리시무선 LAN의모든채널에서정상속도대비 20~60% 의통신속도저하가있는것이확인되었다. 그밖에무선랜과 RFID 리더기, 무선랜과블루투스, UWB와무선랜간의전파간섭영향이있는것으로확인되었고, CATV 주파수가이동전화시스템에미치는간섭영향은미미함으로확인되었다. CATV 수신시스템과국내지상파 DMB 송출시스템간간섭은오래된공동주택의노후된구내선로설비및연결불량을통해외부전파가유입되어특히혼신이많이발생하게된다. 그리고실내에서펨토셀과펨토셀및펨토셀과매크로셀간의간섭은간섭제어에의해완화되어질수있다. 최근 900MHz LTE 기기와 RFID, 무선전화기등과의간섭문제가대두되어지고있다. 이것은구형 RFID 및무선전화기일부대역이 LTE 대역과중첩이되어서발생하는것으로인접대역의주파수재배치에의해해결되어질수있을것이다. 옥내에서는중계기출력, 급전선에따른손실, 안테나이득, 경로손실등에따라전파출력이변하며전파간혼ㆍ간섭을유발한다. 표 4는서비스별전파커버리지를비교한값을나타낸다. 4 * ** *** DMB 200MHz 0.45dB 63.5dB 250m 800MHz 1.05dB 80.3dB 70m PCS 1800MHz 1.56dB 88.9dB 40m WCDMA 2100MHz 1.65dB 90.5dB 35m WiBro 2300MHz 1.79dB 91.3dB 35m * 1/2 Cable 10 m ** hata 50 m *** Data ( 75 m) 65

10 / SKT KTF LGT 인빌딩중계기에의한혼신사례 ( 07년 , 대구 ) 로는이동통신기지국에불요파유입에따른이동전화서비스장애가발생한경우가보고된바있으며조사결과인근지하노래방의이동통신중계기에서발생된불요파로확인된바있다.( 출처 : 중앙전파관리소 ) 표 5 는옥내환경별이동통신혼 간섭민원발생현황의통계치를보여주 고있다. 4. 실내에서의전파간섭을극복하기위한노력으로정부에서는무선랜 AP(Access Point) 의급증에따른혼신최소화가이드라인을마련하여시행하였고이동통신 3사간와이파이혼신최소화합의서서명식을 11년 1.18일에개최한바있다. 이가이드라인에서는무선랜공유기채널번호를 1, 5, 9, 13 중에서선정하여운영하도록하였고, 무선랜혼신을최소화할수있도록무선랜공유기간적정한이격거리를확보하는것을주된내용으로하였다. 옥내서비스용무선국과지상서비스용무선국의검사결과를비교하면지상서비스에비해옥내서비스의검사성능불합격율이 12년에는 3배, 13년에는 6.4배로높게나타났으며이는옥내무선기기가증가하면서실내전파환경이열악해진결과로사료된다. 66

11 실내에서의전파간섭을최소화하기위해서는주파수간섭을고려한채널배치가필요하며무선기기간이격거리확보뿐만아니라무선기기의송신출력을적절하게관리하여야한다. 무선국의출력을효과적으로관리하기위해서는전파품질뿐만아니라신호의전송품질도고려하여야한다. 따라서, 기존의아날로그무선국측정방식으로부터최신 LTE와같이발전된디지털통신방식을반영하여이용자보호측면에서 EVM(Error Vector Magnitude) 등의전송품질측정을검사항목에추가할필요가있다. 미래에는주파수의효율적이용이점점중요해지고실내에서의전파간섭을극복하기위한새로운기술들이실제로적용되어질것으로예상된다. 하지만이러한기술도한계에다다를것으로생각되며이용자를위한서비스품질을보장하기위해서는신호의품질을고려한무선국검사를통해전파간섭을최소화할수있어야한다. 5. 최근급증하는이동통신트래픽환경에서한정된자원인전파의효율적이용을위해서는전파간섭이최소화되도록전파자원을관리하여야한다. 특히, 실내에서는다양한전파발생원이존재하고복잡한공간구조를가지므로실외에비해전파환경이열악한상황이다. 특히실내에서는인체가장시간전자파에노출될소지가크므로이에대한고려가필요하다. 따라서전파간섭을예측하고이에효과적으로대응할수있어야하고전파품질이양호하게유지될수있도록무선국검사항목에최근의디지털신호품질측정항목을도입하여무선국을관리함으로써사용자의편익과안전을도모하고사용자가실감할수있는전파관리제도로변화해나가야한다. 67

12 Reference 1. 3,, pp.41-48, ,, JATIT, Coexistence and sharing studies of collocated and non-collocated fourth generation networks in the 2.6GHz band vol. 43 No.1, 15 September ITU-R(Radio communication Sector) SM(Spectrum Management) , ISM(2.4GHz), JCCI 2009 / ECC(Electronic Communications Committee) report ,, The Magazine of the IEEK,

29 Ⅰ. 서론 물리학자들이 전파의 이론을 정립한 이후, 이를 기술적으로 실현함은 물론 적정 수준의 19세기 물리학자인 페러데이, 맥스웰, 헤르츠 등의 연구 결과로 인류는 전기장과 자기장의 변화 에 따른 전파를 만들어 낼 수 있게 되었고, 인류에 게 있어 없어서는 안되

29 Ⅰ. 서론 물리학자들이 전파의 이론을 정립한 이후, 이를 기술적으로 실현함은 물론 적정 수준의 19세기 물리학자인 페러데이, 맥스웰, 헤르츠 등의 연구 결과로 인류는 전기장과 자기장의 변화 에 따른 전파를 만들어 낼 수 있게 되었고, 인류에 게 있어 없어서는 안되 Journal of Communications & Radio Spectrum SPECIAL ISSUE 28 TREND REPORT 통신 및 비통신용 전파응용 기술 이슈 및 시사점 글 황태욱 경희대학교 연구교수 (031) 201-3254, twhwang@khu.ac.kr 주제어: 밀리미터파, 테라헤르츠파, 전파응용 기술, ISM 기기 전파자원의 부족문제에 대한