본 논문은 TV 화이트 스페이스(TV white space) 대역에서 1차 우선 사용자인 DVB-T2(Digital Video Broadcasting - Second Generation Terrestrial) 차세대 유럽형 방송 서비스와 스펙트럼 인지 기능이 탑재된 IMT-Advanced LTE 기반 개인/휴대용 TVBD(TV Band Device) 무선기기와의 공존 가능성 파악을 위해 간섭분석을 수행하였다. 이를 위해 실제 유럽에서 적용되는 DVB-T2와 TVBD 각각에 대해 방사 및 블로킹 마스크, 안테나 높이 및 이득, 전송전력 및 대역폭, 송수신 링크에 대한 채널모델을 적용하였다. 이를 기반으로 DVB-T2의 인접채널에서 동작 가능한 TVBD 사용자의 허용가능 전송전력과 개수, 간섭환률 변화량에 대한 분석을 수행하였다. 또한 스펙트럼 인지 성능에 따른 허용가능 TVBD 총 개수의 변화량에 대해서도 분석을 수행하였다.
전 세계적으로 디지털 TV 방송 서비스로의 전환에 대해 미래의 주파수 부족을 해결하기 위한 방안으로 우수한 전파 특성을 가진 TV 화이트 스페이스(White Space)에 대한 관심이 미국과 유럽을 중심으로 높아지고 있다. 본 논문에서는 이러한 실내 환경에서 TV 화이트 스페이스 대역을 이용하는 TVBD(TV Band Device)의 송신기가 DTV(Digital TV) 수신기에 미치는 간섭에 대한 실측 실험을 수행하였으며, 이와 병행하여 SEAMCAT툴을 이용한 몬테카를로 모의실험을 통해 통계적 간섭확률을 산출함으로써 실측 실험 결과와 비교분석을 수행하였다. 본 실측실험 및 모의실험 과정에서 주어진 DTV 수신환경과 각각의 송신 파라미터들은 FCC에서 규정한 TVBD 송신 규격에 준하여 설정하였다. 이를 기반으로 실내 환경에서 DTV 수신기와 TVBD 송신기 간의 거리에 따른 최적 공존을 위한 TVBD 송신 전력을 산출하였으며, 결론적으로 두 시스템이 상호 양립 가능한 기술기준을 확인하였다.
This paper presents a set of candidate regulatory requirements for TV band devices (TVBDs) in the Rep. of Korea. To guarantee the protection of incumbent services, especially digital TV (DTV) and wireless microphones, in TV frequency bands, we suggest minimum separation distances of TVBDs from the noise-limited contour according to incumbent users and TVBD types. This paper also deals with multiple sets of separation distances of a co-channel TVBD network from a DTV protected contour on the basis of the radio propagation characteristics of different geographic areas to make good use of TV white space (TVWS) and safely protect the DTV service. We present a low-power transmission mode of TVBDs and the relevant separation distances for small-cell deployment. The service coverage reduction ratio of a TVBD network is investigated in the presence of DTV interference in four geographic areas. The TVWS field verification results, conducted on the island of Jeju (Rep. of Korea), show that incumbent services operate well without harmful interference from neighboring TVBDs with the proposed separation distances.
본고에서는 DTV (Digital Television) 서비스로의 전환으로 사용 가능한 TV 화이트 스페이스 (TV White Space; TVWS)의 무선통신 기술규격과 위치정보 기반 TVWS DB (Geo-location based TVWS Database)에 대해 전반적인 내용을 소개하였다. 위치정보 기반 TVWS DB는 TVWS가 존재하는 VHF (Very High Frequency)와 UHF (Ultra High Frequency) 대역에서의 1차 우선 보호 서비스인 지상파 방송 서비스와 소출력 방송 중계기, 무선 마이크에 대한 간섭보호를 보증하며, TVWS를 활용하는 TVBD (TV Band Device)의 위치정보를 기반으로 허용가능 전송전력 및 TVWS 채널할당과 같은 핵심 역할을 수행한다. 본 고에서는 이와 함께 위치정보 기반 TVWS DB에 대한 국내외 연구개발 동향 및 시범 서비스 현황에 대해서도 소개하고자 한다.
주파수 공유대역에서 가용 주파수 자원을 인지하여 효과적으로 공유하고 활용하기 위해서 데이터베이스 접속을 통한 무선환경 인지 기술과 광대역 스펙트럼 센싱을 통한 무선환경 인지 기술 개발이 필요하다. 본 논문에서는 IETF (Internet Engineering Task Force) PAWS (Protocol to Access White Space database) 표준 프로토콜 기반으로 개발한 TVWS (TV White Space) 데이터베이스 접속 프로토콜 구현 기술을 제시하고, TVWS에 적합한 MWC (Modulated Wideband Converter) 구조를 이용한 광대역 압축 스펙트럼 센싱 기술을 제안한다. 제안된 TVWS 데이터베이스 접속 프로토콜 구현 기술은 TVBD (TV Band Device)와 TVWS 데이터베이스에 탑재되어 실환경 테스트를 통해 안정적으로 동작함을 보인다. 본 연구에서 제안된 광대역 압축 스펙트럼 센싱 방식은 잡음 분산 추정 오차에 무관하게 일정 수준의 오경보 확률을 유지할 뿐만 아니라 95% 이상의 높은 검출 성능을 보인다. 또한, 본 논문에서는 미국 FCC와 유럽 ETSI에서 최근 마련한 TVWS 데이터베이스 정책을 분석하고, IETF에서 현재 마련 중인 화이트 스페이스 데이터베이스 접속 프로토콜에 관해 기술한다.
본 논문에서는 국내 전파 환경에서 DTV 서비스를 안전하게 보호하면서 동시에 TV 유휴 대역 기기를 효과적으로 운용하기 위해 은닉 노드에 의한 DTV 신호 감쇄 영향을 살펴본다. 이를 위해, 국내 전파 환경을 지리적 특성에 따라 해안형, 분지형, 도시형 지역으로 분류하고, 각 지역을 지형적 특징에 따라 다시 8개 지형으로 세분화하여 측정 지점을 선정한 후 DTV 신호의 은닉 노드 감쇄 정도를 측정하고 분석한다. 국내 대도시의 경우 빌딩 건물 지역과 주상 복합 지역이 다른 나라에 비해 상대적으로 밀집해 있기 때문에, 국내 DTV 서비스를 안전하게 보호하기 위해서는 은닉 노드 마진을 최소한 38 dB 이상 설정해야 한다.
TV 화이트 스페이스(TV White Space, TVWS)에서는 WRAN, WLAN과 같은 다양한 이종 통신 기기들이 공존하게 되기 때문에 TV 화이트 스페이스 주파수 대역을 공유하는 무선 장치들은 주파수 사용 면허를 가진 TV, 무선 마이크와 같은 면허사용자(Incumbent)에 대한 간섭제어 기술 이외에도 주파수를 공유하는 동종 또는 이종의 비면허 무선 네트워크에 대한 상호공존 기술이 요구된다. 본 논문에서는 WLAN 사용자에게 더 많은 대역폭을 제공할 수 있는 WRAN 스펙트럼 에티켓 기법 및 유전자 알고리즘을 사용한 WLAN 주파수 선택기법, 이렇게 두가지 상호공존 기법을 제안한다. 또한 이를 적용한 시뮬레이션 결과를 통하여 두 가지 상호공존 기법을 통해 두 이종 시스템 상호간의 간섭을 줄이고 throughput 성능을 향상시킬 수 있음을 보인다.
본 논문에서는 인지 무선 기술을 기반으로 한 주파수 공동 사용 기술을 적용하는 대역으로 주목을 받고 있는 TVWS 대역에 관하여 국내 기술 기준을 제정할 경우에 기존 서비스 보호, TVBD의 기술적인 요구 사항 및 TV 대역 DB 구축 관점에서 고려하여야할 기술적인 사항들을 제안한다. 제안한 사항들의 기본 개념은 기존 서비스인 DTV 및 무선 마이크를 절대적으로 보호해야 한다는 점을 기반으로 하고 있다. 외국의 기술 규격을 분석한 결과, 영국의 Ofcom 접근 방법은 매번 채널 및 출력 선정 알고리즘을 계산해야 되므로 TV 대역 DB에 상당한 부하가 걸릴 수 있는 반면에 미국의 FCC 접근 방법은 상대적으로 신속한 채널 목록과 송신 출력을 지정해 줄 수 있는 장점이 있음을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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