Journal of electromagnetic engineering and science
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제5권4호
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pp.189-192
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2005
The measurement of unique rainfall phenomenon and rain attenuation on 38 GHz terrestrial links at South Korea in 1998 is presented. It was one of the most severe rainfall years at the measured region due to increased EI Nino signal. The rainfall rate exceeded at $0.01\%$ was 97.4 mm/h during a worst month and annual rate was 63.5 mm/h. Experimentally measured results have been compared with some models and found that the rain attenuation by system level was underestimated by the existing prediction models. As it was measured only three months, further study and measurement of rainfall and rain attenuation in this region are needed for stable millimeter-wave system operation at all times.
In the proposed paper, we analyzed the attenuation by atmospheric factors in the frequency bands for Radar. Radio frequencies using radar systems is susceptible to attenuation by atmospheric factors. The proposed paper analyze the attenuation by atmospheric factors in L, S, C and X bands. Among the attenuation of signals by atmospheric factors, the attenuation by water vapor and oxygen, which is atmospheric attenuation compared to the detection range, is at least 0.416 dB in the L band and 2.6 dB in the X band. The attenuation by rainfall is at least 0.06 dB in the L band and 20.2 dB in the X band. Finally, the attenuation by atmospheric factors is at least 0.416 dB in the L band and 22.8 dB in the X band. In conclusion, it is judged that the attenuation of atmospheric and rainfall is minimal in the L, S, and C bands, and that the influence of attenuation is large in the X band.
정지궤도 위성을 이용한 Ka대역 위성통신은 강우에 가장 취약하다. 이렇게 강우감쇠에 취약한 위성통신 링크 설계 시 좀 더 확실한 지역 강우분포와 정확한 강우감쇠 예측모델을 이용하여 계산된 강우 감쇠값을 반영하여 위성통신망의 링크버짓을 분석하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 최근 TTA에서 분석한 국내 지역별 강우강도 분포를 활용하여 Crane 강우감쇠 예측의 지역별 강우강도와 국내 지역별 강우강도 분포를 활용하여 해당 지역의 강우감쇠를 Ka대역 주파수 특성에 맞는 Crane 강우감쇠 예측 모델을 통해 정지궤도 위성과 지상 송수신국간의 위치, 거리 및 연 시간율(%) 요인을 반영하여 분석하였다.
20GHz 이상의 주파수대에서 대기중 감쇠에 있어서 고려해야 할 인자로는 대기분자, 강우, 강설, 안개 등이 있으며 이 중 가장 큰 영향은 강우에 의한 감쇠이다. 강우로 인한 감쇠는 강우강도에 의해서 그 감쇠정도가 결정되고, 강우강도는 공간적 시간적으로 변동이 매우 다양하다. 따라서 강우강도에 의한 시간적 공간적 데이터의 확보와 정확한 강우강도의 추정은 정확하고 신뢰성 있는 회선설계를 위하여 필수적이다. 본 연구에서는 제주도를 제외한 남한전역의 32개 측후소로부터 얻을 수 있는 최근 10여년 간의 디지털 강우강도 데이터를 확보하여 지역별 강우강도와 시간율의 관계를 경험적으로 분석하였으며, 강우강도의 분포를 추정하기 위한 여러 가지 방법론을 비교 분석하였고 한국실정에 맞는 방법론을 제시하였다.
고속 광대역 통신의 구현을 위하여 사용 주파수 대역이 밀리미터파 대에 근접함에 따라 마이크로파 신호 채널의 감쇠 특성을 고려한 필요성이 더욱 증대되고 있으며, 특히 B-WLL 시스템에 사용되는 27GHz 대역에서의 마이크로파 채널에 대하여는 강우감쇠로 인한 출력 보상을 반드시 고려하여야 한다. 그러나 어느 한 셀을 설계하면서 강우 감쇠를 고려하여 지나치게 방사 전력을 증가시키면 다른 셀의 수신장치에 간섭을 유발할 수 있다. 본 논문에서는 B-WLL 시스템의 주요 특성 및 인접 셀의 간섭으로 인하여 시스템 성능을 저하시키지 않을 정도로 전파신호 출력을 보상할 경우 적정한 셀 서비스 반경, 서비스 가능한 폭우의 한계 및 적응형 출력 제어 시스템에 대하여 고찰하였다.
강우에 취약한 특성을 갖는 Ku대역을 이용한 통신 링크 설계 시에는 반드시 정확한 데이터와 정밀한 예측모델을 이용하여 도출한 강우감쇠 값을 반영하여 링크 마진을 분석하여야 한다. 따라서 본 논문에서는 최근 TTA에서 제시한 국내 강우강도 분포를 분석하여 Rec. ITU-R PN.837-1 및 Crane 모델에서의 지역별 강우강도와 비교하고, 우리나라의 최근 강우강도 분포와 유사한 지역을 선택하여 Ku대역 주파수에 대한 해당 지역의 강우감쇠를 Rec. ITU-R P.618-8와 Crane 강우감쇠 예측 모델을 통해 무인항공기와 지상통신장비의 통신 링크 거리 및 연 시간율 (%)에 따라 분석한다.
국제 표준으로 사용되고 있는 지구-우주 통신 링크의 전파 예측 모델을 사용하여 통신 경로의 총 손실을 계산하고 분석하였다. 총 손실의 계산에 사용되는 각 파라미터(강우, 신틸레이션, 대기 가스, 구름에 의한 감쇠)에 대한 ITU-R의 표준 정의 및 적용 범위를 분석하였다. 각 파라미터별 표준 모델과 ITU-R에서 제공하는 통계 데이터를 사용하여 총 손실을 계산하였고, 그 결과를 검증 사례 데이터를 사용하여 분석하였다. 국내에서 측정된 장기간의 지역 강우 감쇠 통계 데이터를 사용하여 강우 손실을 계산하고, ITU-R 권고서의 강우율 지도를 사용한 계산 결과와 비교하였다. 강우 손실 계산에서는 천리안 위성의 L-대역과 Ka-대역에 대한 신호 측정 데이터를 사용하였다. 0.01%-0.1%의 범위에서 ITU-R의 모델에 의한 감쇠보다 지역 측정 데이터를 사용 했을 때 더 큰 감쇠 기울기를 갖는 것을 확인하였다.
방송 및 통신에 널리 이용하는 정지궤도 위성 통신에서는 경로 상에서 신호 전력이 크게 감소하는 경로 손실 (path loss)이 발생한다. Ka 밴드 주파수는 강우 감쇠에 취약하여 링크 버짓을 계산할 때 강우 감쇠를 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 한국의 4개 지역(서울, 인천, 부산, 제주)의 2000년도 이후 강우 데이터를 이용하여 강우 추이를 분석하고 강우 강도 및 강우 감쇠를 계산하였다. 이를 이용하여 천리안 위성의 다운 링크에 대한 위성 링크 버짓 및 수신 성능을 해석하였다. 본 연구에서 18년간의 강우 데이터를 이용하여 연시간율 0.5%인 강우강도일 때 계산한 G/T 결과는 국제전기통신연합(ITU)의 Zone-K 강우 모델의 경우와 비교하여 약 $8.5dBK^{-1}$ 증가하였고, 한국정보통신기술협회(TTA)에서 13년간의 강우 데이터로 계산한 G/T 보다 약 $1.2dBK^{-1}$ 감소하였다. 본 연구의 결과는 국내 설치 위성 지구국의 G/T 설계에 활용될 수 있다.
In case of data transmission using the upper 10GHz frequency, rain results in attenuation of radio waves. And the most serious atmospheric effect in a satellite link is the rainfall. The attenuation of rainfall very seriously affects the quality of transmission line. Because the rain increases thermal noise and interference, and decreases the amplitude of the signal. KOWACO manages the VSAT system instead of VHF network for communication of rain and water-level data from 1998. The purpose of this system is to monitor the change of water-level and rain data during a flood duration. VHF system acquires the data by a call per a hour. But the satellite network obtains the data whenever event data occur. Thus the satellite network is more powerful than the VHF system. In study ...
10 GHz 이상의 주파수에서는 강우가 위성링크감쇠의 유력한 전달현상이다. 강우감쇠를 예측하기 위해서는 평균년의 0.01%를 초과하는 1분단위로 누적된 강우율이 필요하다. 대부분의 강우데이터는 60분 누적시간으로 측정되었기 때문에, 강우데이터를 다수의 누적시간으로부터 1분 누적시간으로 변환하는 연구가 많이 수행되었다. 이 논문은 새로운 변환 모델인 다중회기모형을 제안하며, 제안 방안은 기존 방안보다 우수한 성능을 보여 주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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