- 1 -

최종연구보고서

전파자원 이용 핵심기술 연구

연구수행기관 충남대학교 공과대학:

부속 산업기술연구소

한 국 전 자 통 신 연 구 소

- 2 -

제 출 문

한국전자통신연구소장 귀하

본 보고서를 전파자원 이용 핵심기술 연구에 관한 연구의 최종연구보고서로 제출합니다.

년 월 일1993 1 31

연구 수행 기관 : 충남대학교 공과대학

부속 산업기술연구소

연 구 책 임 자 : 박 동 철 충남대학교 교수( )

연 구 원 : 엄 효 준 교수(KAIST )

명 노 훈 교수(KAIST )

연 구 보 조 원 : 박 타 준 박사과정(KAIST )

유 종 원 석사과정(MIST )

박 종 민 충남대학교 석사과정( )

오 호 석 충남대학교 석사과정( )

남 윤 권 충남대학교 석사과정( )

조 성 진 충남대학교 석사과정( )

- 3 -

요 약 문

제 목1. 전파자원 이용 핵심기술 연구:

연구의 목적 및 중요성2.

연구의 목적1)

년대 정보화 사회를 대비하여 향우 전파이용 시스템을 예측해보고 이 시스템에 필요한2000

요소 기술을 도출해보며 연차적으로 추진해야 할 요소 기술의 연구 개발 방향과 계획을 구,

체적으로 수립하는데 있다.

연구의 중요성2)

새로운 주파수 자원이 계속적으로 실용화되고 전파 활용 분야도 산업 경제 분야 사의 복지,

분야 지역 진흥 분야 비상재해 분야 등 매우 다양해지고 있다 최근 우리나라도 국제와 성, , . ,

숙화의 커다란 흐름 속에서 고도정보 파 사회로 이행해 가고 있으며 정보화의 진전에 따른

전파의 역할 증대가 현저하다고 할 수 있으며 년대에 선진 개국 내로 발돋움하기 위해,2000 7

서는 향후 전파 이용 시스템을 예측하고 요소 기술을 도출하여 수립된 연구 개발 방향에 맞

추어 기술적으로 구체적으로 또한 정량적으로 현재의 선진국과 같은 차원에서 접근하는 것, ,

이 꼭 필요하다고 할 수 있다.

- 4 -

현재 통신의 다른 분야에 비하여 국내 기술의 자립도가 떨어지는 전파 이용 분야에 대한 대

책의 강구가 시급하다고 하는 데에 전파자원 이용 기술 개발에 관한 중요성이 있다.

연구의 내용 및 범위3.

전파 이응 시스템 연구 및 새로운 주파수대 이응기술 연구1)

무선 데이터 통신 시스템-

고정 광대역 무선 통신 시스템-

개인 통신 시스템-

밀리미더파 이용 연구-

이동 통신에 준 마이크로파대 이용 연구-

주파수 유효 이용 기술 연구2)

주파수 공용 및 재이용 기술-

신호 압축 및 협대역화 기술-

내간섭 기술-

전파 특성 연구3)

페이딩과 쉐도잉-

딜레이-

다중 전파로-

오율 특성-

안테나 기술 연구4)

- 5 -

소형 고이득- ,

인공 지능-

다이버시티-

핵심 부품 및 회로 설계 기술 연구5)

발진기 증폭기 변복조기 믹서 등 능동 소자 기술 연구- , , ,

전송선 필터 등 수동 소자 기술 연구- ,

를 이용한 고집적 회로 설계기술 연구- GaAs MMIC

연구결과4.

새로운 전파 이용 시스템 기술 연구결과-

새로운 주파수대 이용 기술 연구결과-

주파수 유효 이용 기술 연구결과-

전파 특성 연구결과-

안테나 기술 연구결과-

핵심 부품 및 회로 설계 기술 연구결과-

요소 기술 개발을 위한 년까지의 연구개발안 제시- 2000

활용에 대한 건의5.

본 연구 결과는 앞으로의 전파 자원 이용기술 개발 연구의 연구 분야를 세분화 전문화 하,

는데 활용될 수 있을 것이다.

기대효과6.

- 6 -

본 연구로부터 도출된 요소 기술에 대한 지속적이고 구체적인 연구 개발을 통하여 년대2000

선진 정보와 사회에 대비할 수 있을 것이다.

- 7 -

SUMMARY

1. Subject

A Study on the Essential Technologies for Exploiting Radio Resources

2. Purpose and importance

1) Purpose

The purpose of this study is to predict the future radio communication systems and

establish the plans and directions for research development of essential

technologies for those systems.

2) Importance

The use of radio frequencies in communication is growing rapidly and nev, applications

are emerging. In order for us to enter into one of the great 7 countries in the world․around the year 2000, it is indispensible to predict the future radio communication

services and to dig out essential technologies for the services. Furthermore, the well

established research direction and planning to acquire the essential technologies should

be approached with the same pace as those of the developed countries.

- 8 -

3. Contents, Scope and Results

1) Research for the radio communication systems and the technologies for the use of

nev' frequency bands

2) Research for the techniques of the effective utilization of radio frequency

3) Research for the properties of the radio wave propagation

4) Research for the techinques of the antenna systems

5) Research for the techinques of the essential devices and circuits designs

6) Planning of research developments for the essential technologies up to the year 2000

4. Suggestion

The results of this study will be applied to the systematic grouping of the research

fields for the utilization of radio resources.

5. Expected effects

- 9 -

Through the development of the continuous and concrete research for the essential

technnologies, the advanced information society, comming around the year 2000 is

supposed to be well prepared.

- 10 -

목 차

표 목차

그림 목차

제 장 서 론1

제 장 전파 이용 시스템2

제 절 일본에서의 현상과제와 전망1

고정 통신1.1

육상 이동 통신1.2

항공 해상 이동 통신1.3

위성 통신1.4

방 송1.5

제 절 무선 데이터 통신 시스템2

무선 데이터 통신 시스템의 종류2.1

전망 및 기술 과제2.2

제 절 고정 광대역 무선 통신 시스템3

국제 동향3.1

국내 동향3.2

전망 및 기술 과제3.3

제 절 밀리미더파 이용 연구4

밀리미더파4.1

밀리미터파의 장단점4.2

밀리미터파의 용용 및 활용 분야4.3

- 11 -

밀리미더파 활용을 위한 해결 과제4.4

제 절 이동통신의 준 마이크로파다 이용 기술5

준 마이크로파의 기술적 특징 및 기술 개발 동향5.1

이동통신의 요소 기술5.2

전기통신사업자가 제공하는 이동통신의 장래동향 및 이용 형태5.3

일반 업무 개인용 이동통신의 장래 동향5.4

제 장 주파수 유효 이용기술3

제 절 이동무선통신을 위한 디지털 변복조 기술1

서 론1.1

정포락선 변조1.2

선영 변조1.3

내 다중파 변조1.4

결 론1.5

제 절 디지털 무선고정통신의 전망2

서론 및 역사적 배경2.1

증가하는 수용량에 대한 기술 전망2.2

다른 고려 사항2.3

미래 방향2.4

제 절 고용량 디지털 무선통신 시스템에 대한 모뎀3 256 QAM

서 론3.1

모뎀의 이론적인 허용치 계산3.2

모뎀의 설계3.3 256 QAM

모뎀의 동작3.4 256 QAM

결 론3.5

- 12 -

제 절 이동위성통신을 위한 변조 복조 부호화 식의 동향4 , .

부호화와 변조 방식4.1

복호화와 북조 방식4.2

결 론4.3

제 절 대역 확산 통신 시스템5 (SS)

제 절 셀룰러 방식의 주파수 공용 및 재이용 기술6

서 론6.1

시스템의 구성6.2

필요성과 환경6.3

주파수 재사용6.4

동일 채널 간섭 제거6.5

주파수 관리와 채널 할당6.6

통화 절체6.7

제 장 전파 특성4

제 절 전파손실 예측 모델1

제 절 페이딩 및 지연 특성2

제 절 옥내 전파 특성3

제 장 안테나 기술5

제 절 이동통신에 있어서 안테나 시스템1

서 론1.1

이동통신용 안테나 시스템의 발전1.2

안테나 시스템의 추세1.3

미래의 전망1.4

제 절 위성이동통신을 위한 이동 체 탑재용 안테나2

서 론2.1

- 13 -

위성 이동 통신의 개요2.2

이동 체 탑재용 안테나의 시스템 요구 조건2.3

통신용 안테나 시스템2.4

2.5 Antenna System for Navigation

방송용 안테나 시스템2.6

장래의 이동위성통신 시스템을 의한 안테나2.7

결 론2.8

제 절 레이더에 있어서의 안테나 시스템3

제 장 핵심 부품 및 회로 설계 기술6

제 절 능동 소자1

초고주파용 부품1.1

초고주파용 반도체 소자1.2

초고주파용 신호 발생기1.3 - Tubes

제 절 능동 소자 회로2

증폭기2.1

초고주파용 주파수 변환기2.2

발진기2.3

그 밖의 능동 소자 의로2.4

제 절 필터 및 기타 수동 소자3

이동 통신용 필터3.1

트랜스폰더용 필터3.2

기타 수동 소자3.3

제 절 고집적 의로 설계 기술4 GaAs MMIC

위성통신용 개발4.1 MMIC

이동통신용 개발4.2 MMIC

- 14 -

제 장 일본에서 추출된 기술 과제와 그 대응책7

제 절 개 요1

긴급성 및 중요도가 다같이 큰 기술 과제와 대응책1.1

긴급성 중요도 의 기술 과제와 그 대응책1.2 ,大 中

긴급도 중요도 의 기술 과제와 그 대응책1.3 ,中 大

긴급도 중요도 의 기술 과제와 그 대응책1.4 ,中 中

제 장 결론 및 앞으로의 추진 계획안8

- 15 -

표 목 차

표 전파 이용 시스템의 분류( 2.1)

표 국내 무선통신 서비스의 수요 전망( 2.2)

표 일본 고속 디지털 무선 전송 시스템의 현황과 기술 과제( 2.3)

표 일본의 주요한 디지털 시스템( 2.4) M/W

표 의 미래 기술( 2.5) Digital Radio

표 고정통신기술에 있어서 세계 주요국가의 연구개발 상황( 2.6)

표 일본 고정통신시스템의 현황과 기술과제( 2.7)

표 국내의 현용 시스템 방식( 2.8) M/W

표 레이더 시스템에서의 전파 활용의 장단점( 2.9)

표 주파수별 전파전파 손실( 2.10)

표 모뎀 시스템 파라미터( 3.1) 256 QAM

표 위성통신을 위해서 개발된 시스템 사양 일본( 3.2) SS ( )

표 지상 이동 통신을 위해서 발전된 시스템 사양( 3.3) SS

표 지역과 환경에 따른 전파손실 모델들( 4.1)

표 전계 강도 예측 모델들의 비교( 4.2)

표 이동 통신에서의 안테나의 개발( 5.1)

표( 5.2) Antenna system trends and related subjects

표 반도체 소자의 종류( 6.1)

표 현재의 의 특성( 6.2) GaAs MESFET

표 의 한계 주파수 특성 비교( 6.3) MESFET, HEMT, HBT

표 저 잡음 증폭기의 개발 현황( 6.4)

표 의 개발 현황( 6.5) Mixer

표 발진기의 현황( 6.6)

- 16 -

표 스위치 개발 현황( 6.7)

표 통신 채널에 쓰이는 주요 필터( 6.8)

표 일본에서 개발된 저 잡음 증폭기( 6.9)

표 일본에서 개발된 고 전력 증폭기( 6.10)

표 일본에서 개발된 비선형 회로( 6.11)

표 일본에서 개발된( 6.12) LUFET MMIC

표 인공위성 수신기 성능( 6.13) Transponder

표 대 직교 변조기 의 특성( 6.14) 1.5 GHz IC

표 의 대표적 특성( 6.15) MMIC

표 대역 의 주요 특성( 6.16) L MMIC

표 대 직교 변조기 의 특성( 6.17) 800 MHz IC

포 일본에서 추출된 기술 과제( 7.1)

- 17 -

그 림 목 차

그림 무선통신서비스의 형태( 2.1)

그림 대도시에서의 전송거리에 따른 전계강도 특성( 4.1)

- 18 -

제 장 서 론1

세기말 헤르츠에 의해 전파의 존재가 확인된 이후 새로운 주파수 자원이 계속적으로 실19

용화되고 전파활용 분야도 산업경제 분야 사회복지 분야 지역진흥 분야 비상재해 분야 등, , ,

매우 다양해지고 있다 최근 우리나라 사회도 국제화 성숙화의 커다란 흐름 속에서 고도. ,

정보화 사회로 이행해 가고 있으며 정보화의 진전에 따른 전파의 역할증대가 현저하다고 하

겠다 또한 년대에 선진 개국 내로 발돋움을 하기 위해서는 향후 전파이용 시스템을. 2000 7

예측하고 요소기술을 도출하여 도출된 요소기술을 수립된 연구개발 방향에 맞추어 기술적으

로 구체적으로 또한 정량적으로 현재의 선진국과 같은 차원에서 접근하는 것이 꼭 필요하, ,

다고 할 수 있다 현재 국내에서도 데이터 통신 신호처리 분야에서 많은 연구가 되어있으. ,

나 통신의 다른 분야에 비하여 국내기술의 자립도가 떨어지는 전파이용 분야에 대한 대책,

의 강구가 시급하다고 하는 데에 전파자원 이용기술 개발에 관한 연구의 필요성이 있다.

전파를 이용하는 시스템으로는 고정통신 육상이동통신 항공해상통신 위성통신 방송시스, , , ,

템을 비롯하여 군용 전파전문 의료 원격탐사 보안시스템 등 많은 시스템이 있으며 사용, , , ,

주파수 대역도 기존의 대역으로부터 대의 준마이크로파대역VHF, UHF 1 - 3GHz , 20

이상의 밀리미터파 대역까지 계속 확장되고 있는 실정이다 육상이동 국의 증가는 앞GHz .

으로 기하급수적으로 늘어날 것으로 예상되며 육상이동 국이 총 무선국의 신장을 주도해 나

갈 전망이어서 특히 이 분야와 관련된 전파자원 이용기술의 고도화가 최우선으로 추진되어

야하겠다.

- 19 -

또한 사용자의 이동성 부여에 따른 서비스 유연성의 이점을 내세우고 있는 무선 이나LAN

무선 서비스가 기존의 유선 서비스를 크게 위협하고 있는 실정이어서 각종서PABX LAN

비스 단말기는 점차 무선화 및 디지털과 되어야 하겠다 본 연구의 제 장에서는 전파 이. 2

용 시스템의 국제 현황과 전망을 고정통신 육상이동통신 항공해상통신 위성통신 방송시스, , , ,

템으로 분류하여 개괄적으로 살펴보고 고속 무선 데이터 통신 시스템 고정 광대역 무선 통, ,

신 시스템의 국제 동향과 필요 기술과제를 집중적으로 고찰해 보며 밀리미터파의 이용과,

마이크로파의 이용 이동통신을 위한 준마이크로파대의 이용 실태를 설명한다 제 장에서는, . 3

주어진 주파수 대역에서 많은 디지털 정보를 전송하기 위한 주파수 유효 이용 기술 신호,

압축 및 협대역화 기술 그리고 내 간섭 기술의 현황 및 전망에 대해 기술하며 제 장에서, , 4

는 이동통신에서 극복해야만 하는 페이딩 지연특성을 포함한 전파 특성을 개괄적으로 설명,

하고 제 장에서는 이동통신 위성통신 레이더 등에 활용되는 안테나 기술의 설명과 앞으, 5 , ,

로의 추세 등을 서술한다 제 장에서는 전파 이용 무선 통신 시스템을 구현하기 위한 핵심. 6

부품들과 필요로 되는 회로 설계 기술을 고찰하고 마지막으로 제 장에서 결론과 앞으로의, 7

추진 계획에 대한 제안을 하고자 한다.

- 20 -

제 장 전파 이용 시스템2

전파 이용은 장래 전파의 희소성을 배경으로 해상 조난 안전 통신이나 인명 재산을 보호, ,

하기 위한 중요 통신 정보기반 구조로서의 공중 통신 분야에서 중점적으로 진행되어 왔다, .

그러나 최근의 빠른 기술 개발에 파라 전파의 이용 분야에 있어서도 전파 자원의 개발이 적

극적으로 진행된 결과 사용 가능 주파수는 단파 대 에서 초단파 대, (HF, 3 MHz - 30 MHz)

극초단파 대 더 나아가서 마이크로(VHF,30 MHz - 300 MHz), (UHF,300 MHz - 3GHz),

파 대 등으로 점차 높은 주파수가 개발되어 실용 단계로 옮겨져 왔다 현재는 준밀리미더파.

대 나 밀리미터파 대 의 전파의 이응에 관한 연구(10 GHz - 30 GHz) (30 GHz - 30O GHz)

가 진행되어 가고 있는 추세이다 또 기술 개발에 파라 귀중한 전파 자원을 한층 더 유효하.

게 이용하기 위한 각종 새로운 통신 방식이나 시스템 기술이 실용화되고 있다 이와 같이.

사용 가능한 주파수의 영역이 확대되고 주파수의 이용 효율이 향상된 결과 전파의 이용은,

대폭적으로 확대되고 있다 전파 이용의 확대는 양적 측면뿐만 아니라 그 용도나 이용 형태.

면에 있어서도 현저한 증가를 보이고 있다 즉 퍼스널 무선으로 대표되는 개인적 이용의. ,

급속한 진전 택시 무선이나 무선 등 사회 경제 활동의 효율화 활성화를 위한 중요, MCA , ,

한 수단으로서의 보급 등 이용 분야가 확대되고 있다 이러한 전파 이용의 양적 질적인 대. ,

폭적인 발전은 전파 이용 정책의 전환을 촉진시키고 있다 이러한 새로운 정책의 방향을 제.

시하기 위해 본 장에서는 먼저 전파 이용시스템과 무선 통신 서비스를 분류해 보고 세부적

으로 제 절에서는 분류된 각 시스템에 대한 일본에서의 현상 과제 및 단기 전망과 장기1

전망을 기술해 보고 다음 단계로의 발전을 위해 기대되는 기술 과제들을 총론적으로 서술해

보고자 한다.

- 21 -

또한 제 절에서는 무선 데이터 통신 시스템에 초점을 맞추어 그 전망과 기술 과제를 설명2

하고 제 절에서는 고정 광대역 무선 통신 시스템 제 절에서는 밀리미터파 이용 시스템3 , 4 ,

제 절에서는 이동통신에서의 준마이크로파 대 이용시스템에 대하여 설명하기로 한다 표5 . (

은 전파 이용 시스템의 총괄적인 분류를 그림 은 다양한 무선통신 서비스의 종류를2.1) ,( 2.1)

보여주고 있으며 표 는 국내 무선통신 서비스의 주요 전망을 보여주고 있다( 2.2) [1].

표 전파이용시스템의 분류( 2.1)

고정 통신1.

간선계지선계가입자계기타

육상 이동통신2.

자동차 전화열차 공중전화무선 호출

혼convenience radiotele-terminal공공 업무용공익 업무용일반 업무용 단일주파 시스템일반 업무용 시스템MCA간이무선

무선楮內AVM

통신路側

- 22 -

무선 전화아마추어 무선시민 radio기타

항공 해상 이동통신3.

항공기 공중전화공항 내 이동통신연안 무선 전화항만 무선 전화기타

위성 통신4.고정 위성통신

국내국제

이동 체 위성통신국내국제

방송5.

지상 계

중파 방송단파 방송초단파 방송방송TV

기타

위성 계방송TV

기타

국제 방송

기타6.

- 23 -

그림 무선통신 서비스의 형태( 2.1)

- 24 -

표 국내 무선 통신 서비스의 수요 전망( 2.2)

- 25 -

제 절 일본에서의 현상과제와 전망1 [2]

고정 통신1.1

현상 과제 단기 전망 년대(1990 ) 장기 전망 년경(- 2010 )

주파수의 고 밀도 화ㆍ전송 용량의 확대ㆍ회선 신뢰성의 향상ㆍ페이딩 강우 등에 의한- ,회선 불통도사 부에 있어서의 회ㆍ선 고 밀도 화 지선 계( )아날로그 방식의 비닉ㆍ성에 관한 문제보수 형태의 간소화ㆍ

신 동기 망(NNI)ㆍ디지털 무선시스템의 구축 간선 계 지선 계( , )고 신뢰성 가입자 무ㆍ

선시스템의 구축 가입자(계)

대응ISDNㆍ

대용량 디지털 무선시스템ㆍ의 구축새로운 주파수대의 개척ㆍ소형 경량 간소화 시스템, ,ㆍ의 구축 지선 계( )멀티미디어 화 가입자 계( )ㆍ도시내 무선망의 고 밀도ㆍ화 고속화,

현상 과제로부터 단기 전망에 기대되는 기술과제

주파수 유효 이용 기술의 개발線的○

디지털 전송 기술ꋪ다치화 변조 기술 이상- (256 QAM )

버스트 오류 정정 방식의 개발-

- 26 -

디지털 중계 방식의 개발- TV

회로 기술ꋪ고집적화 기술-

주파수 안정화 기술-

의 고출력화- MIC

저 잡음 화-

비선형 왜곡 보상기술-

네트워크 구성 기술ꋪ단일 주파수 중계 방식-

간섭 의미 기술-

주파수 유효 이용 기술의 개발面的○

안테나 기술ꋪ저사이드로우브화-

교차 편파 식별도의 향상-

페이딩 대책 기술ꋪ기술- Angle Diversity

자동 등화기의 개발-

간섭 보상 기술ꋪ반사파용 간섭 보상 기- , tap近傍 遠方 超多

복수 간섭 보상 기 및 제어 알고리즘-

간섭 제거 안테나-

강우 등에 의한 수신 레벨 변동 보상 기술○

안테나 기술○

도시부 분기의 안테나 구성 기술 지선계( )ꋪ작은 의 구성 기술 가입자계zone ( )○

아날로그 방식의 스크램블 기술의 도입○

- 27 -

단기 과제로부터 장기 전망에 기대되는 기술과제

선적 주파수 유효 이용 기술의 개발○

디지털 전송 기술ꋪ다치 화 변조 기술- (1024, 40960 QAM)

고 능률 고 이득 오류 정정 방식 실용화- /

디지털 중계방식 실용화- TV

회로 기술ꋪ화 소 전력화- MMIC ,

고안정화 고능률화- ,

네트워크 구성 기술ꋪ단일 주파수 중계 방식의 실용화-

간섭 회피 기술-

면적 주파수 유효 이용 기술의 개발○

안테나 기술ꋪ저사이드로우브화-

교차 편파 식별도의 향상-

페이딩 대책 기술ꋪ실용화- an81e diversity

자동 등화기의 실용화-

간섭 보상 기술ꋪ기준 신호가 없는 경우의 보상 기술-

비가 부근에서도 동작 가능한 간섭 보상 기- D/U 0

희망파 간섭파의 식별 장치- /

소형 중계국의 개발 지선 계( )○

장치의 소형 경량화 저소비 전력화 태양전지 대용, , ( )ꋪ안테나 기술○

- 28 -

평면 안테나 지선계( )ꋪ강우 감쇠 보상 송신 전력 재어 기술( )○

다 방향 네트워크 구성 기술 가입자계( )○

방식Demand Assignmentꋪ기술route diversityꋪ

육상 이동 통신1.2

현상 과제 단기 전망 년대(1990 ) 장기 전망 년경(- 2010 )

주파수 이용ㆍ주파수가 넘쳐 새로-운 수요 증가에 대처가 곤란긴급 시에 이상- ( )異常

에 대처하는 것traffic이 곤란 공중 업무용(등)

과 병용하고- AVM있는 시스템은 주파수의 폭 때문에 이동기와 통신이 불충분전송 서비스,ㆍ전송 속도가 느리고- ,

준 마이크로파대의 이용이ㆍ진전디지털화ㆍ디지털화가 진전되고 아날로-그 방식과 디지털 방식이 혼재작은 화와 더불어 주파- zone수 이용효율이 향상고속 대용량 시스템이 가능- ,비 음성 계 서비스가 가능하-고 멀티미디어화가 진전

멀티미디어 화 서비스의 고,ㆍ도화와 함께 단말 시스템 네, ,트워크 등의 결합이 진전글로우벌 네트워크 화ㆍ팬널 를 이용하여 어디에IDㆍ서도 착신 가능긴급 재해 시에도 확실하게ㆍ통신 통제를 할 수 있다 공공.(업무용 등)

- 29 -

대용량의 데이터전송이 불가능아날로그 방식 음성- ,이 이고 데이터,主

화상 등의 비 음FAX,성 계의 전송에 맞지않고 다양한 서비스가불가능프로토콜이나 전송-포맷에 제한이 있는경우가 있다.도청 등의 비닉성에-문제가 있다.단말ㆍ단말 특히 휴대형 이- ( )크고 무거워 사용이불편함전지 수명이 짧다- .

의 보급에 대응하는 이-ISDN동통신으로서 인프러 정비

네트워크와의 접속-VAN무선 의 보급- LAN비닉성의 향상-

화MCAㆍ국제표준화로의 대응ㆍ고기능 위치의 고정도AVM(ㆍ화 방향성의 표시 노무관리, ,의 간소화 등)단말의 소형 경량화 저소, ,ㆍ비 전력화

고기능 측위 시스템과의 병ㆍ용단말의 초소형 경량화 초, ,ㆍ

저소비 전력화

- 30 -

현상 과제로부터의 단기 전망에 기대되는 기술과제

새로운 주파수대의 개발 이용,○

준 마이크로파대의 개발 이용,ㆍ

디지털 전송 기술○

고 능률 변조 기술ㆍ

페이딩 기술 다이버시티 수신 기술,耐ㆍ

저속 고 능률 음성부호화 기술 오류 정정 기술,ㆍ

스크램블 기술,秘話ㆍ

간결 수신에 최적인 전송 포맷 기술네트워크 구성 기술ㆍ

최선 제어 기술 자립 분산 제어기술,ㆍ

간섭 회피 기술ㆍ

극소 구성기술zoneㆍ

이동 기 위치 등록 기술ㆍ

회로 기술○

고 안정 수정 발진기 기술 고 능률 증폭기 기술,ㆍ

의 실용화MMICㆍ

초소형 필터 기술 고 밀도 실장 기술,ㆍ

소형 초 수명 전지 저소비 전력 신시사이저 기술, ICㆍ

안테나 기술○

소형 고 이득 안테나 기술ㆍ

인체 장착 장소의 영향을 받지 않는 안테나 구조 기술,ㆍ

누설 동 축 케이블 기술 부스터 기술,ㆍ

기타○

불법 네트워크 이응 방지 장해 기 배제기술,ㆍ

기술man-machine interfaceㆍ

고기능 의 부가AVMㆍ

- 31 -

단기 과제로부터의 장기 전망에 기대되는 기술과제

통합화 기술○

지적 네트워크 기술ㆍ

프로토콜 변화기술ㆍ

시스템 운용 기술ㆍ

국제 표준 사양의 설정ㆍ

네트워크 구성 기술○

트래픽 양의 변동에 대응하여 다양한 서비스를 실현하기 위한 회선 제어 기술 네트워크.ㆍ

구성 기술

기술Dynamic Channel Assignmentㆍ

주파수의 유효 이용 전송 효율의 향상을 위한 축적 중계 기술,ㆍ

광역 중계 네트워크 시스템 기술ㆍ

판넬 시스템 개발ID○

융합화 기술ISDN○

초 소형화 기술○

기타○

다양한 응용의 개발ㆍ

화상 정보의 고능률 대역압축 기술ㆍ

- 32 -

항공 해상 이동 통신1.3

현상 과제 단기 전망 년대(1990 ) 장기 전망 년경(- 2010 )

주파수 이용ㆍ-이동 국이 사용하는 무선채널이 고정적으로 할당되기 때문에 주파수 이용 효율이 나쁘다 공항 내 육상.(이동통신)구 방식과 신 방식이 혼재-연안 무선 전화( )전송 서비스,ㆍ전송속도가 느리고 대용- ,량의 데이터 전송이 불가능아날로그 방식 음성이 주- ,이고 데이터 화상 등, FAX,의 비 음성 계의 전송에 적절하지 않고 다양한 서비스가 불가능

디지털화 일부시스템( )ㆍ-주파수 이용효율의 향상고속 대용량 시스템이 가능- ,비 음성 계 서비스가 가능하-고 멀티미디어화가 진전,비닉성의 향상-

화 공항 내 육상 이동MCA (ㆍ통신)위성 계에 의한 국제 서비ㆍ

스가 가능 항공기 전화( )단말의 소형 경량화 저 소, ,ㆍ비 전력화

디지털 시스템의 실용화ㆍ멀티미디어 화 서비스의,ㆍ

고도화와 더불어 단말 시스템 네트워크 등의 통합,이 진전단말의 초소형 경량화, ,ㆍ초 저소비 전력화

- 33 -

도청 등 비닉성에 문제가-있다.국내선의 일부 서비스 항- (공기 전화)수평 비행시간이 짧은 것-도 있고 사용에 제한이 있,다 항공기 전화.( )고정 측으로부터의 다이얼-링이 복잡 항만 무선 전화( )단말ㆍ

단말 특히 휴대형 이 크고- ( )

무거워 사용이 불편

전지 수명이 짧다- .

현상 과제로부터의 단기 전망에 기대되는 기술과제

디지털 전송 기술○

고능률 변조 기술ㆍ

- 34 -

페이딩 기술 다이버시티 수신 기술,耐ㆍ

저속 고능률 음성 부호화 기술 오류 정정 기술,ㆍ

스크램블 기술,秘話ㆍ

네트워크 구성 기술○

회선 제어 기술ㆍ

간섭 의미 기술ㆍ

과의 트렁크 접속 항만 무선 전과PSTN ( )ㆍ

회로 기술○

고안정 수정 발진기 기술ㆍ

고능률 증폭기 기술ㆍ

초소형 필터 기술 고밀도 실장 기술,ㆍ

소형 초수명 전지 저소비 전력 신시사이저 기술, ICㆍ

안테나 기술○

소형 고이득 안테나 기술ㆍ

고이득 안테나 기술 항공기 전화의 위성 계tracking ( )ㆍ

와 공항 내 육상 이동 통신MCA ( )○

위성 계에 의한 국제선을 포함한 전 세계적 시스템의 구축 항공기 전화( )○

단기 과제로부터의 장기 전망에 기대되는 기술과제

통합화 기술○

지적 네트워크 기술ㆍ

프로토콜 변환기술ㆍ

시스템 운용 기술ㆍ

국제 표준 사양의 설정ㆍ

안테나 기술○

- 35 -

대구경 멀티 빔 안테나 기술 항공기 전화의 위성계( )ㆍ

초소형화 기술○

기타○

다양한 응용의 개발ㆍ

화상 정보의 고능률 대역압축 기술ㆍ

위성통신1.4

현상 과제 단기 전망 년대(1990 ) 장기 전망 년경(- 2010 )

전송 용량의 확대ㆍ디지털 통신으로의 대응ㆍ이동 계( )

대응Securityㆍ지상의 통신과 위성간에ㆍ간섭이 있다.단말의 안테나 장치가 커,ㆍ서 설치가 곤란

대 전력 빔 위multi-spotㆍ성에 의한 대용량 국제 위성통신 시스템의 구축디지털화 이동 체( )ㆍ단말의 소형화ㆍ

대 전력 Reconfigurableㆍ빔 위성에 의한multi-spot

대용량 국제 위성 통신 시스템의 구축소형 단말 등의 이용이 가ㆍ능한 국내 이동 체 통신 시스템 구축멀티미디어 화ㆍ통합 이동 체 통신 시스템ㆍ으로의 발전의 가능성

- 36 -

위성간 통신을 포함하는ㆍ글로우벌 네트워크의 실현

과의 접속B-ISDNㆍ측 위 시스템과의 병용 이(ㆍ동 계)

현상 과제로부터의 단기 전망에 기대되는 기술과제

전송 기술○

대용량 전송 기술ㆍ

간섭에 강한 변복조 기술ㆍ

저속도 고 능률 음성 부호화 기술ㆍ

에 강한 오류 정정 동기 방식의 개발 이동계multi-path fading, shadowing , ( )ㆍ

스크램블 기술ㆍ

네트워크 기술○

다원 접속 네트워크기술ㆍ

네트워크 관리 기술ㆍ

회로 기술○

소형 경량화 저소비 전력화기술, ,ㆍ

고밀도 실장 기술ㆍ

화MMICㆍ

- 37 -

안테나 기술○

소형 고 이득 안테나 기술,ㆍ

소형 안테나 기술 이동 계tracking ( )ㆍ

기술 이동 계phased array antenna ( )ㆍ

위성 통신 안테나의 대형화 기술ㆍ

멀티 빔 위성 통신 기술ㆍ

국제 위성용 대 전력 멀티 스폿 빔 상호 접속 위성의 개발,○

단기 과제로부터의 장기 전망에 기대되는 기술과제

전송 기술○

가변 전송 속도 기술ㆍ

버스트 길이 가변 기술TDMAㆍ

혼 변조 왜곡을 고려한 다이나믹 캐리어 기술hoppingㆍ

화상 대역압축 기술ㆍ

등에 의한 간섭 경감기술SSMAㆍ

멀티미디어와 기술ㆍ

네트워크 기술○

클럭 동기화 한 디지털 최선의 글로우벌 네트워크의 개발ㆍ

지상계를 포함한 네트워크 제어 기술ㆍ

회로 기술○

고출력 중계기 기술ㆍ

초소형 장치의 개발ㆍ

안테나 기술○

대구경 멀티 스폿 빔 안테나 기술ㆍ

위성간 통신 시스템의 개발○

대 전력 멀티 스폿 빔 위성 통신 시스템의 개발Reconfigurable○

- 38 -

다양한 용용의 개발○

방 송1.5

현상 과제 단기 전망 년대(1990 ) 장기 전망 년경(- 2010 )

주파수 이용ㆍ방송과의 주파수 공용-TV

지상 음성 방송( PCM )수신 품질의 향상 등ㆍ화질 음질 등의 향상- ,외국 전파에 의한 혼신의-개선 중파 단파 방송( , , TV )폐쇄적 구역에서의 수신 불-능의 해소 중파 방송( , FM )도시 수신 장해의 해소 난- ,시해소의 촉진 방송(TV )

방송의 이동 체 수신의-FM개선강우에 의한 수신 열화의-개선 위성 계 방송( TV )

동기방송의 이용촉진 중파(ㆍ방송)중파 스테레오 방송의 도입ㆍ이동 체에서의 다중방송FMㆍ

의 실용화음성다중 문자다중 방송, TVㆍ

의 보급제 세대 의 실용화2 EDTVㆍ위성에 의한 국제방송의 실ㆍ

용화이동 체로의 지상 방송PCMㆍ의 실용화위성 계 방송TVㆍ

중파 단파방송의 화, SSBㆍ및 재편성통합 디지털 방송 서비스ㆍ

의 실현 위성 계(ISDN) ( TV,지상 음성방송PCM )정지 플랫폼에 의한 이동ㆍ체로의 음성방송 방, HDTV송 지역별 방송, ISDN,이동 체를 주 대상으로 한ㆍ정보 서비스에 이행 방송(FM등)

지역방송 서비스 지HDTV (ㆍ상 계)수신 품질의 향상 등ㆍ폐쇄적 구역에서의 수신 불-능의 해소 중파 방송( , FM )

- 39 -

서비스의 다양화ㆍ중파 스테레오 방송에 대한-수요 증가

다중방송의 보급 실용-FM ,화음성다중 문자다중 방- , , TV송의 실용화수신기ㆍ주파수 변환이 용이한 디지-털 식 선국 수신기의 보급단파 방송( )디스플레이의 대화면화-위성에 의한 국제방송의ㆍ

검토

데이터 채널에 의한- FAX,정지화면 등의 다중방송의 실용화(BS-3)전국에 소형 안테나에 의한-

방송 수신 가능 포스트HDTV (BS-3)수신 품질의 향상 등ㆍ폐쇄적 구역에서의 수신 불-능의 개선 중파 방송( , FM )야간 난청의 경감 중파 방송- ( )고스트 제거 수신기 보급에-의한 화질 향상 방송(TV )수신기ㆍ

수신기 보급 지-wide aspect (상 방송HDTV )디지털 식 선국의 값싼 수신-기의 보급 단파 방송( )고 감도 간이 안테나의 보급-단파 방송( )

- 40 -

현상 과제로부터 단기 전망에 기대되는 기술과제

수신 품질의 향상 기술○

중파와 파를 병용한 야간 혼신 해소 시스템의 개발FMㆍ

폐쇄 구역에서의 재방송 시스템의 개발 중파 방송( , FM )ㆍ

신호를 이용한 고스트 제거 수신기의 저렴화 방송 전송 기술 등GCR (TV )ㆍ

중파 스테레오 표준 방식의 결정ㆍ

방식의 기술 기준 검토 및 방식 채용 방송FMX (FM )ㆍ

원편파화 또는 수직 편파 성분의 추가 방송(FM )ㆍ

동기 방송 기술 중파 방송( , TV )ㆍ

고능률 전송 기술ㆍ

고능률 고화질 방송 방식의 개발ㆍ

고능률 고음질 음성 부호화기술ㆍ

화상의 고정세도 정보 전송기술ㆍ

왜곡 제거 수신 방식의 개발 방송MULTI-PAT (FM )ㆍ

안테나 기술○

이동체용 소형 고능률 안테나 기술ㆍ

고감도 페이딩 방지용 간이 안테나 기술 단파 방송( )ㆍ

고능률 평면 안테나 기술 위성계( )ㆍ

가변 빔 자동 안테나 기술 위성계( tracking) ( )ㆍ

회로 기술 위성계( )○

저잡음화 소자 저잡음 증폭기 기술,ㆍ

기술MIC, MMICㆍ

기술THRESHOLD EXTENTIONㆍ

수신기○

수신기는 변환이 용이한 디지털식 선국 수신기의 저렴화 단파방송( )ㆍ

- 41 -

대화면 디스플레이의 개발ㆍ

값이 싼 수신기의 개발 단파 방송SSB ( )ㆍ

제 세대 의 개발2 EDTV○

단기 과제로부터의 장기 전망에 기대되는 기술과제

통합 디지털 방송 서비스 의 개발 실용화 위성 계 지상 음성방송(ISDB) , ( TV, PCM )○

지상 계 HDTV○

협대역 방송 시스템의 개발HDTVㆍ

협대역 공용 네트워크의 개발NTSC / HDTVㆍ

전송 기술 등○

중파 단파 방송의 화, SSBㆍ

동일 주파수 방송의 개발FMㆍ

입체시각정보 압축전송재생 기술 디스플레이 기술 등 방송 위성 계를 포함, (TV ( ))ㆍ ․ ․위성 기술○

대영 정지 플랫폼의 개발ㆍ

안테나 빔 지향 방향의 고 정밀도화ㆍ

낮은 사이드 로우브 멀티 빔 안테나기술ㆍ

신호의 교관 분배 시스템의 기술,ㆍ

회로 기술 초 기술 저렴화를 위한 회로 부품기술 밀리파대 디바이스 변복조 회로( LSI , ,ㆍ

기술)

수신 기술 초소형 이동용 안테나( )ㆍ

- 42 -

제 절 무선 데이터 통신 시스템2

앞으로는 개개의 통신망에 의해서 서비스되고 있는 음성 데이터 및 화상 등 각기 다른 종,

류의 정보들을 일원화시켜 보다 빠르고 보다 정확하며 저렴하게 전달시킬 수 있는 종합 디,

지털 통신망의 필요성이 대두됨에 파라 유선 통신망을 중심으로 종합 정보 통신망 의(ISDN)

실용화가 이루어지고 있으며 기존 네트워크의 지능좌도 병행되어 추진되고 있다 최근에는, .

이러한 신호들에 더하여 와 같은 수십에서 수 백 급의 정보가 서비스될 수HDTV Mbps

있는 광대역 의 연구도 활발하게 진행되고 있다 그러나ISDN(Broadband ISDN, B-ISDN) .

언제 어디서나 누구에게라도 그리고 어떠한 정보라도 통신이 가능한 통신 서비스의 고도, ,

화를 달성하기 위해서는 각종 서비스단말기에 있어서 가입자 정합 부의 무선화는 필수적이

라 할 수 있다 이러한 현상은 현재 육상이동 자동차 전화 서비스나 무선호출 서비스.

의 예를 보면 그 서비스의 편리성과 효용성 때문에 미국이나 일본 그리고 유럽은 물(pager)

론 국내에서도 통상의 수요 예측치를 훨씬 뛰어넘고 있다 파라서 세계 각 국은 현재의 아.

날로그 서비스 방식으로는 급증하는 수요에 대처하지 못하여 디지털 방식의 새로운 시스템

개발을 활발히 진행하고 있다 또한 국내에서는 아직 활성화되고 있지 못하는 무선 데이터.

통신분야에서도 미국이나 유럽의 Mobitex, ARDIS(Advanced Radio Data Information

시스템이나 일본의 시스템은 최근의 개인용 컴퓨터의 소형과 개발Service) . Teletermina1

추세에 따른 단말기에 이동성 부여로 디지털 무선 네트워크를 이용하고자 하는 서비스가 급

격히 증가하고 있다 또한 실내 무선 통신분야에서도 사무자동화와 공장자동화 업무 추진에.

있어서 단말기 증가에 따른 선로 증설과 단말기 이전에 따른 비용 증가 그리고 사용자의,

이동성 부여에 따른 서비스의 유연성 등의 이점을 내세우고 있는 무선 LAN(Wireless

이나 무선 서비스가 기존의 유선 시장을 크게 위협하는Local Area Network) PABX LAN

정도로 발전되고 있다.

- 43 -

무선 에 대한표준화 작업은 현재 를 중심으로 위원회가 년부터LAN IEEE IEEE 802.11 1990

표준화를 추진하여 년을 목표로 표준화 문제를 다루고 있다 파라서 기존 유선 통신 하1992 .

에서 서비스되고 있는 각종 서비스 단말기는 점차 무선화 및 디지털화 되어가고 있다 본.

절에서는 무선 데이터 통신 시스템의 종류에 대해 무선 을 중심으로 기술하고 그 전망LAN ,

과 기술 과제를 제시하고자 한다 표 은 년 현재의 일본 고속 디지털 무선 전송. ( 2. 3) 1991

시스템의 현황과 앞으로의 기술과제를 보여주고 있다 [3].

표 일본 고속 디지털 무선 전송 시스템의 현황과 기술 과제( 2.3)

항 목 내 용

일본에 있어서 현상 과제현재 를 필요로 하지 않는 데이터통신 단말은 저속, cord도이고 고속데이터통신이 가능한 무선 단말이 필요하,다.

개발의 목적경제적인 범용성이 풍부한 고속디지털 무선전송 시스템의 개발

개발해야 할 과제

무선 의 개발 고속전송 소 전력(1) LAN ( , )음성 데이터 등 다른 성질을 가진 정보에 대응하는(2) ,

멀티미디어 무선 단말의 개발어디에라도 사용이 가능한 네트워크환경의 실현(3)

- 44 -

일본에 있어서 현상의 달성도

무선전송속도는 에는(1) teleterminal 9.6Kbpsㆍ소 전력에는 가 실용화됨 데이터 전송시스템32Kbps (ㆍ

이라 불려짐)변조방식에는 혹은FSK GMSKㆍ음성은 전화가 검토됨digital cordlessㆍ

대에 가 개발됨50GHz 1.5Mbpsㆍ미국에서는 대에 가 개발됨18GHz 1.5Mbpsㆍ

변조방식을 채용(M-16QAM )음성 데이터 중심으로 검토되고 있음(2) ,일본에서는 무선 의 검토가 개시되었다 미국에(3) LAN .

서는 셀룰러용 모뎀이 내장된 컴퓨터의 개발이 개시됨

년에의 달성도2000 에 대응 가능한 무선 시스템의 기술개발LAN LAN

효과

고속으로 동작하는 에 대하여 현재의 전송속도로는LAN그의 기능을 충분히 활용할 수 없지만 고속전송을 실현하는 것에 의해 시스템을 충분히 활용하는 것은LAN가능 또 멀티미디어에 대응하는 것도 가능함. , .

무선 데이터 통신 시스템의 종류2.1

패켓 무선 데이터 전송 시스템2.1.1

저렴하고 신뢰성이 높으며 융통성이 있는 시스템으로서 통신과 적절한 통신 량을 갖bursty

는 용용 분야에 적합하다 신용 카드 검증 안전 방범 등에 사용되는데point to multipoint . , ,

링크 속도는 까지 가능하다9600 bps .

- 45 -

이 시스템의 통신 링크는 비동기 혹은 동기 데이터 통신 모드로 동작하는데 대표적인 패켓

무선 시스템으로는 등이 있다Ardis, Coverage PLUS, Mobitex .

시스템2.1.2 Trunked

정도의 전송속도를 갖고 여러 채널이 단일 전송링크에 수용되므로 주파수1200 - 4800 bps ,

효율성이 매우 좋다 자동 차량위치 탐지정보 기상과 교통 상황 창고 목록 등에 관한 짧은. , ,

데이터 정보가 을 통해 제공된다SMR .

셀룰러 이동 데이터 통신 시스템2.1.3

데이터 통신을 위해 셀룰러용 변복조 장치가 필요하며 문제 때문에 오류 검출과hand-off

재전송이 필요하다 현재 특수 셀룰러 모뎀이 등에. Spectrum cellular, Telebit, Microcom

의해서 상품화되고 있는데 이것은 전화선이 존재하지 않는 원격지와 데이터를 전송해야 하,

는 석유 산업 가스와 전기 공공 업 등에서 사용되고 있다, .

무선2.1.4 LAN

단말기 증가에 따른 선로 증설과 단말기 이전에 따른 비용 증가를 해결하기 위해 무선

이 고려되고 있다 협대역 응용으로는 음성이나 저속 데이터 통신을 위한 페이징 혹은LAN .

무선 시스템이 활용되고 있고 광대역 용용으로는 수 정도의 무선 이 활PABX , Mbps LAN

용되고 있다 현재 에서 무선 의 계층 계층의 표준안을. IEEE 802.11 LAN Physical , MAC

제정하고 있다 무선 의 현황을 살펴보면 다음과 같다. LAN .

- 46 -

사 미국AGILIS ( )ㆍ

주파수 대역- : 902 - 928 MHz

전송속도- : 230.4 kbps

전송 거리 최대 출력- : 100 m - 1.2 km ( 1 W)

- Wireless LAN (Packet Radio)

기술 이용 채널 최대 사용 가능- Spread Spectrum , 16

용 고속 특별 설계 저가 실현- Spreader-Correlator ASIC Chip ,

사 미국O'NEILL COMMUNICATION ( )ㆍ

주파수 대역 채널- : 902 - 928 MHz (4 )

전송 속도 최대- : 19.2 Kbps

전송 거리 최대 출력- : 30 m - 150 m ( 20 mW)

- Local Area Wireless Network (LAWN)

- X.25 Data Packet Protocol (RS-232C, CSMA/ACK)

기술- Spread Spectrum

최대 가입자까지 사용 가능- 20

미국WATERS INFORMATION ( )ㆍ

주파수 대역 채널- : 902 - 928 MHz (4 )

전송 속도- : 230.4 kbps

전송 거리- : 100 m - 1.2 km

- MS-DOS, UNIX, 0S/2

의 개념- Portable Terminal

- 47 -

사 미국MOTOROLA ( )ㆍ

주파수 대역- : 18 - 19 GHz

전송속도 이상 고속- : 15 Mbps ( LAN)

의 개념- Building Microcell

기술이 아님- Spread Spectrum

면형의 전 방위 안테나에 의한 신호처리로 문제해결- 6 Diversity

특수 개발 저 가격 실현- MMIC

- Wireless In-Building Network (WIN)

사 일본SEKISUI CHEMICAL ( )ㆍ

주파수 대역- : 150 - 250 MHz

전송 속도- : 2400 bps

전송 거리- : 70 m - 100 m

수 국- Station : 20

- Protocol : RS-232C, CSMA/ACK

변조 방식 확산 대역 아님- : MSK( )

미국UNIVERSAL DATA SYSTEM INC.( )ㆍ

주파수 대역- : 470 MHz

전송 속도- : 9600 bps

전송 거리- : 100 m - 300 m

동기 비동기- Half-Duplex, / RF-Modem, V.32

사 미국NYNEX ( )ㆍ

전송 속도 최대- : 1 Mbps

기술 이용- Spread Spectrum

- 48 -

무선 의 응용 분야를 살며 보면 다음과 같다LAN .

상점 시스템 자동판매기 자동 경보 및 관리 일본: POS , ( )ㆍ

공장 재고관리 시스템: . Process Control. Warehouse Controlㆍ

가정 : Home Security, Hon1e Entertainmentㆍ

병원 환자 상태 모니터:ㆍ

의 중요한 통신 수단의 하나로 사용lntelligent Buildingㆍ

통신 등 공용Office : PC-to-PC (Laptop PC ), Peripheralㆍ

중점 기술 사항은 다음과 같다.

대역 확산 기술 의 보편적 채용Spread Spectrum( )ㆍ

의 최소화- Multipath , LPI, Antijamming

다른 시스템과의 주파수 간섭 최소화 주파수 재사용- ,

상용화에 문제가 없을 만큼 저렴한 기술이 가능함- H/W

- Near/Far Problem : Processing Gain vs. Bandwidth

기술IR(Infrared)ㆍ

에서만 가능- LOS

최대 전송속도- 1 Mb押

제안 요소가 너무 많다- .

사용 주파수 대역의 문제ㆍ

대역 확산 기술의 보편화를 위해서는 혹은 대역은 충분히 넓지 못하- UHF 900 MHz

다 대역은 전파 감쇠가 연속적이다.900 MHz .

대역은 에 필요한 전파 적 성질을 잘 보유하고 있다 또한- 18 - 19 GHz Wireless LAN .

이 대역은 충분한 대역폭을 보장하고 기술도 잘 발달되어 있다H/W .

- 49 -

전망 및 기술 과제2.2

해를 거듭할수록 세계적으로 무선 데이터 통신의 시장 규모가 지수 함수적으로 증가하고 있

다 위성 데이터에 비해서 셀룰러 데이터와 데이터 서비스의 매출액이 저렴한. SMR radio

가격 때문에 급증할 것이다 전송 데이터의 길이가 길면 패켓 무선 서비스의 비용이 급증하.

나 셀룰러 데이터 통신 방식의 경우에는 전송 데이터의 길이와 무관하게 가입자 비용이 거

의 일정하다고 할 수 있다 기술 과제로서는 먼저 무선 통신망의 구축을 위해 무선망의 진.

화전략을 세워야 한다 미국의 경우 마이크로 셀룰러 기술 스펙트럼 분할 기술 단일 무선. , , .

채널 프로토콜의 구현 기술 광대역 전송망 및 분산된 지능망에 대한 연구를 단계적으로 실,

시한 바와 같이 개인 통신망의 실현을 위한 계획을 수립해야 한다 또한 망 구조 서비스의. ,

제어 관리 및 번호 방식 등에 대한 효율적인 운영 방안을 모색해야 한다 무선 액세스 기술.

로서는 효율적인 채널 할당을 통해 주파수 이용효율의 개선을 이루어야 하며 셀 위치 및 크

기 등의 선정 방식을 연구하여 효율 적인 마이크로 셀을 구성해야 안다 또한 무선 중계기.

의 개발을 위한 기술과 안테나 기술의 진보가 뒷받침되어야 하고 그밖에 고용량 장수RF , ,

명의 전지와 저 전력소모의 와 같은 기본적인 부품 기술의 연구 개발이 이루어져야VLSI

할 것이다.

- 50 -

제 절 고정 광대역 무선 통신 시스템3

육상 이동통신의 수요 급증과 더불어 육상 이동통신용 주파수대가 준 마이크로파대로 올라

올 예정으로 있고 기존에 이 주파수대에서 활용되던 무선 통신 시스템의 주파수 변화가 이,

루어져야 하며 국내 시의 전송로가 년 말 이전에 포화가 예상되며 고정 및 이동, M/W 95 , ,

위성통신의 수요 증가에 따라 새로운 주파수대가 필요하고 국내 고정 무선 통신 시스템의

대용량화 및 새로운 주파수대 확보가 필요한 상황이다 본 절에서는 고정 지점간의 무선 통.

신에 있어서 그 이용이 점점 증가되고 있는 고정 광대역 무선 통신 시스템의 국제 동향에

대해 기술하고 현재 무선 전송 시스템을 연구 개발 중인 국내의 주요 기업의 현황을 소개,

하며 무선 통신 시스템에 있어서의 기술 과제와 전망에 대해 기술하고자 한다, .

국제 동향3.1

년 현재의 국제 동향3.1.1 1987 [4]

표 는 일본의 디지털 무선 시스템의 현황을 보여주고 있다( 2.4) .

- 51 -

표 일본의 주요한 디지털 시스템( 2.4) M/W

이 중에서 대역은 단거리 전송용으로 그리고 대역은 장거리2, l1, 15, 20 GHz 4,5,2O GHz

전송용으로 활용되고 있다 초기의 디지털 무선 시스템은 변조 방식을 이용하였으나. 4 PSK

년 변조 방식을 이용한 시스템의 출현 이후 동일채널 이중편파 기법을 가미하l982 16 0AM

여 주파수 이응 효율 의 시스템이 가능하게 되었다 또한 새로운 다수 캐리어5 bits/s/Hz .

전송 시스템이 변조 방식과 이중편파를 이용하여 개발 중에 있고 기대40O Mbps 256 QAM

되는 주파수 이용 효율은 이다 이 대용량 무선 시스템을 배치시키기 위해 필10 bits/s/Hz .

요한 요소 기술로는 높은 레벨 모뎀 파형 왜곡에 대한 대처 간섭에 대안 대처 다이버시티, , , ,

전력 증폭기 그리고 안테나 기술을 들고 있다 표 는 새로운 디지털 무선 시스템을 위한, .( 2.5)

미래의 기술들을 보여주고 있다.

- 52 -

표 의 미래 기술( 2.5) Digital Radio

미국에서도 현재의 디지털 무선은 주로 에서 이나 변조방식을 이용하고4,6 GHz QAM PSK

있으며 앞으로는 혹은 을 이용하는 시스템으로 나아가는 것을 예상하256 0AM 1024 QAM

고 있고 이 시스템을 위한 요소 가술 개발 중에 있다 또한 수요 증가에 대처하기 위해. 18,

높은 주파수를 이용하는 시스템을 예상하고 있다23GHz .

- 53 -

유럽에서는 일 세대 시스템인 또는 시스템 시대를 거쳐 현재 이 세대 시스템QPSK 8 PSK

인 시스템이 광범위하게 활용되고 있으며 삼 세대 시스템인16 QAM 140 Mbps 256

또는 가능하다면 시스템의 개발 연구가 진행 중이다QAM 1024 QAM .

최근의 국제 연구동향3.1.2 [2. 3]

표 은 년 현재 세게 주요 국가의 연구 개발 상황을 보여주고 있다( 2. 6) 1990 [2].

표 고정통신기술에 있어서 세계 주요국가의 연구 개발 상황( 2. 6)

국 가 주요연구기관 연구 내용

미국 연구소 에 의한 멀티미디어 서비스 정지화상BELL ISDN ( ,동화상 음성 데이터 등, , )

영국 신호 가 전송 가능한 멀티미BT SDH (155MxN)디어 시스템 개발

프랑스 신호 가 전송 가능한 고효율CNET SDH (155MxN)변조 방식(5120AM)

서독 신호가 전송 가능한Siemens SDH 2 MULTI 640QAM방식의 개발 및 표준화

일본 의 구축과 고기능 서비스 개발NTT ISDN

- 54 -

표 은 년 현재 일본의 고정통신시스템의 현황과 앞으로의 기술과제를 보여주고 있( 2.7) 1991

다[3].

표 일본 고정통신시스템의 현황과 기술과제( 2.7)

항 목 내 용

일본에 있어서의현상 과제

고정통신의 대용량화 및 고 밀도 전송 기술

개발의 목적위성통신 및 이동통신에 있어서 방식의 발전이DAMA가능하며 고정통신에의 적응에 의해 주파수 유효 이용을 꾀함

개발해야할 과제주파수의 유효이용 고 능률 변조기술 편파기술(1) ( , )단일주파수에 의한 전송기술(2)

환경에 대한 전송속도 전력의 제어(3) Traffic

일본에서 현상의달성도

방식이 실용화되고 있다 직교변편파가 용화되고(1) 2560AM .있다.단일주파수에 의한 실험이 행해짐(2) .전송속도 전력 등은 고정치가 채용됨(3) .

년에의2000현상의 달성도

이상의 다직변조방식의 확립(1) 256QAM실험결과를 기초로 실용화의 검토가 행해짐(2)강우감쇠 간섭 등의 최선제어기술이 진전됨(3) , traffic,

효과 대용량 또는 고신뢰성의 고정무선통신망 구성 가능함

- 55 -

일본의 지상 무선 통신 기술의 개발은 초고속 디바이스의 양산 화 고효율 변복조 기술 영, ,

상 처리 기술의 개발 등에 의해 현저히 진보하고 있으며 주된 진보 상황을 열거하면 다음

같다 먼저 공공 통신 계로서 초고속 디바이스로서. , HEMT(High Electron Mobility

가 민생용으로서도 이미 실용화 단계에 있다 또한 지상 고정 마이크로웨이브 방Transistor) .

식으로서 방식이 실용화되었는데 이런 방식은 다수 캐리어 개별 동상합성 공간 디256 0AM

바이스를 써서 디지털 부호기 디지털과transversal , XPIC(Cross Polarization

를 포함한 디지털화 복조 회로를 사용하여 대폭적인 화를 이루었Interference Canceller) IC

으며 이 방식에서는 의 주파수이용 효율을 달성하였다 페이딩이 심한 구간에서10 bit/s/Hz .

운용하기 위해 방식 방식이 개발되었으며 신 동기 망 대3 SD(Space Diversity) , 3 SD ,面 重

응 장치로서 변조를 이용한 대 방식과 변조를256 QAM 4, 5, 6 GHz 300 Mbps 16 QAM

이용한 대 및 대 방식이 실용화되었다 그리고 지4, 5, 6 GHz 150 Mbps 11 GHz 50 Mbps .

선 계 장치로서 대의 준밀리미터파 밀리미터파 대역의 소 용량13, 15, 18, 2l, 23, 38 GHz ,

디지털 전송장치가 개발되어 실용화에 이바지하였다.

- 56 -

또한 무선 최선에 있어서도 신동기 망시스템 의 도입(SDH, Synchronous Digital Hierarchy)

이 검토되고 있다 가입자 통신 계로서 대에 있어서 화상 전송 및 디지털 전송. , 21, 26 GHz

이 이루어지고 있고 이것의 일관으로서 대용장치 및 고속 디지털 대응 장치가 개발되ISDN

었다 또한 대에 있어서 의 통신을 하는. 1.5 -2.6 GHz Point-to-Multipoint DRCS(Digital

가 개발되고 가입자선의 대응으로서 실용으로 공급되고 있다Radio Concentrator System) .

사설 통신 계로서는 밀리미터파 대역의 를 사용하고 화상 전송 및, 50 GHz 1.5 - 6 Mbps

의 디지털 전송이 이루어지는 장치가 개발되어 실용화되고 있다.

국제 동향3.2

국내의 경우 초기에는 아날로그 방식의 소 용량 전송 시스템이 외국으로부터 도FM M/W

입되어 실치 가동되어 왔으나 수요의 증대에 따라 오래 전부터 디지털 전송 시스템이M/W

도입되어 사용되어져 왔다 표 은 도입되어 설치되어 현용 중인 국내 시스템의 개.( 2.8) M/W

요를 보여주고 있다 최근에는 국내 몇몇 기업을 중심으로 디지털 전송 시스템의 국. M/W

산화연구 개발이 진행 중이며 이번에 조사 대상이 되었던 주요 기업들의 현황을 정리하면

다음과 같다.

- 57 -

표 국내의 현용 시스템 방식( 2.8) M/W

성미 전자3.2.1

미국 와 기술 협력으로 광전송 시스템 등 전DMC(Digital Microwave Co.) PCM MUX,社

송 시스템을 주요 품목으로 개발하고 있는 업체이다 여명의 연구원 중 명 정도의. 60 4 M/W

엔지니어가 연구 활동에 참여하고 있다 생산 현황을 살며보면 디지털 시스템은. M/W

그리고 용으로 크게 나누어 생산하고 있다 대 시스Narrow, Medium Wide-band - . 23 GHz

템은 통신 복구용으로 한국통신에 대 시스템은 한국전력과 한국통신에 그리고, 18 GHz , 8

대 시스템은 이동통신 주식의사에 셀룰러 기지국용으로 납품하고 있으며 한국전력에도GHz

납품하고 있다 모뎀은 국내 생산을 하지만 아직까지는 부품을 수입하여 조립만 하고 있는.

실정이다 또한 변조 방식으로 와 를 이응하고 있으며 암으로 변조 방. ASK MSK 16 QAM

식을 시도할 계획을 가지고 있다 그러나 관련 시스템은 제작 완료된 상태그대로 수입. M/W

해오고 있다.

- 58 -

대영전자3.2.2

통신 전자 장비 업체인 대영 전자는 년도부터 산업에 참여하여 미국 콜린스 와80 M/W 社

협력을 유지해오고 있고 점차 클린스 사의 품목들을 국산화해가고 있으며 년까지는94 100

자체 기술로 완성된 무선 시스템을 공급하는 것을 회사의 주요한 목표로 하고 있% M/W

다 전송 시스템의 생산 및 개발에 주력을 두고 있는데 광전송과 전송 시스템의 비율. M/W

은 약 이다 주요 제품을 살며보면 전송 장비로서 아날로그 디지털7:3 . , M/W. M/W, ISDN

장비 방송장비 등이 있고 그밖에 전술 통신장비 산업 통신 장비 등을 개발하고 있다 년, , , . 80

부터 대 아날로그 시스템의 기술을 도입하고 년에 대 디4 - 11 GHz M/W 81 2 - 1l GHz

지털 시스템의 기술을 도입하여 생산 납품하고 있으며 년부터는 급M/W ,85 90 Mbps 7

대 장비의 국산과 개발을 완료하려 하였으나 경제성과 부품 확보의 어려움으로GHz M/W

기술만 축적된 상태이다 년에는 변조기 개발을 완료하였고 현재는 년 개발 원. 88 8 PSK 93

료를 목표로 용량 확장이 용이한 급 변조기를MULTI-BIT RATE (45, 90, 135, 155Mbps )

개발 중이다 년말까지 믹서 다이오우드를 제외한 컨버터를 국산화. 92 6,8 GHz UP/DOWN

할 계획이고 년까지 발진기 및 증폭기를 국내 학계 또는 외국 전문회사와 공동 개95 M/W

발할 예정이다 도파관 필터 부분은 자체 설계하고 은도금 문제 가공 문제 등 생산 기술. ,

문제로 외국회사에서 제작하여 쓰고 있다.

- 59 -

삼성전자3.2.3

년여에 걸친 연구로 년 월에 대 급 전화 회선용 디지털2 1992 2 18 GHz 8 Mbps 120 M/W

시스템을 독자적으로 개발하였으며 현재는 급의 것을 개발 중이고 년 월에45 Mbps 92 12

시제품 완료 예정으로 있다 출력이 약 인 이 시스템은 현재 에서는 용산. 28 dBm DACOM

에 한국전력에서는 제주도에 설치 운용하고 있다고 한다 또한 개발된 시스템을 회사 자체, .

적으로 년 월 초에 구미 제 공장간에 운용할 예정이다 변조방식은 를 사92 9 1, 2 . OQPSK

용하였다 의 국산화율은 자재 면에서 약 가격 면에 있어서는. Indoor System item 80 %,

약 이며 주요 분야인 은 자재 면에서 가격 면에서72 % M/W Outdoor System item 65 %,

의 국산화율을 달성하였다 의 국산화율이 떨어지는 이유는 주로58 % . Outdoor System

다이오우드 소자와 같은 기본 반도체 및 유전 체 소자들을FET, SRD, MIXER , RF chip

외자로 수입하기 때문이다 그러나 이러한 소자들을 이용해 주파수 체배기 컨. , UP/DOWN

버터 등을 자체 개발한 결과를 보고 마이크로파 회로 설계 기술이 꽤 축적되어 있는 것을

알 수 있었다 또한 단 및 신호처리 부분에 있어서 회로를 화하여 부피 용. IF Custom lC .

량 가격을 줄이고 시스템 동작의 신뢰성을 높였다 단거리 통신용 시스템에 이어. . 18 GHz

금년부터는 장거리통신용 대용량의 대의 시스템 개발에 착수하여 년 월에 시제품6 GHz 93 8

개발 완료를 목표로 하고 있으며 전화 회선을 전송할 계획이다 변조 방식으로는 현재8604 .

세계적으로도 가장 널리 쓰이는 을 사용하고 있으며 현재 개발 중에 있는 것도 확64 0AM

인하였다 이 시스템이 자체 개발 완료되면 그리고 시스템으로의 기술. 6 GHz 4, 8, 1l GHz

전환도 문제가 없을 것으로 생각된다.

- 60 -

그러나 와 같은 핵심 마이크로파부품이 아직도 완전히 외국산 수입에 의존하고LNA, HPA

있어 이 부분의 국내 투자가 절실히 요망되며 커넥터 류의 국산화도 시급한 실정이다.

전망 및 기술 과제3.3

디지털 전송 기술면에서 볼 때 면 단계로서는 주파수의 효율적 이용을 위하여 고 레벨의 다

치 화 변조 기술의 연구 개발이 조속히 이루어져야 하며 나아가 등화기의 디지털화를 통해

에서 으로 진보해 가는 세계적 추세를 따라가야 할 것이다256 QAM 1024,40960 QAM [2,

그리고 버스트 오류 정정 방식의 개발에 대한 연구를 실행하여 고능률 고이득의 오류3]. ,

정정 방식의 실용화를 이루어야 하며 또한 디지털 중계 방식의 개발로 실용화에 박차TV

를 가해야 할 것이다 회로 기술면에서는 먼저 고집적화 기술 주파수 안정화 기술 의. , , MIC

고 출력 화 저 잡음 화 비선형 왜곡 기술 등을 개발하여 최종적으로 와 소 전력화, , MMIC , ,

고안정화 고능률화를 이루어야 안다 국내 현황에서도 살펴보았듯이 회로 설계 기술이 전체, .

시스템의 국산화에 대단히 큰 비중을 차지하므로 및 회로 설계 기술의 국산화에 먼저RF IF

역점을 두어야 할 것이다 또한 의 경우 설계 및 제작 기술이 특히 낙후되어 있. LNA, HPA

어 마이크로파 회로 설계 및 능동소자 제작 기술의 국산화가 빨리 추진되어야 하겠고 도파,

관의 용접 기술 개발은도금 기술 개발 등 생산 기술 분야의 발전도 시스템 국산화와 더불,

어 시급히 요구된다고 하겠다.

- 61 -

네트워크 구성 기술면에서는 단일 주파수 중계 방식의 실용화를 위한 노력이 필요하며 또한

간섭 회피 기술 개발이 필요하다 안테나 기술면에서는 저사이드로우브화를 이루어야 하며. ,

아직 우리나라에서는 개발되지는 않았지만 이제부터는 주파수 공용 기술의 일환으로 직교하

는 이중편파를 이용하여 회선수의 증가를 도모하고 이에 따른 안테나의 교차 편파 식별도의

향상을 도모해야 한다 페이딩 대책 기술면에서 는 각 다이버시티 기술. (Angle Diversity)

연구와 자동 등화기의 개발이 필요할 것이다 그밖에 반드시 필요한 기술들로서는 간섭 보.

상 기술 강우 등에 의한 수신 레벨 변동 보상 기술 지선 계로서 도시부분기의 안테나 구성, ,

기술 및 평면 안테나 기술 가입자 계로서 다 방향 네트워크 구성 기술 아날로그 방식의 스, ,

크램블 기술의 도입 등을 들 수 있다.

- 62 -

제 절 밀리미터파 이용연구4 [5]

밀리미터파4.1

밀리미터파는 주파수 대역이 를 차지하는 전자기파로서 그 파장이30 - 300 GHz 10 - l

이며 마이크로파와 적의선사이의 주파수 대역을 차지한다 밀리미터파는 마이크로파와mm , .

적외선 자외선 등 다른 주파수 대역의 전자기파와 다른 특성을 가지고 있으며 이러한 특성, .

으로 특정한 분야에 대해서 독특한 활용 성을 갖는다 밀리미터파에 대한 연구는 그 동안.

밀리미터파의 활용을 위해 필요한 발진 장치 믹서 증폭기 변 복조기 등의 각종소자의 개, , ,

발 미비로 다른 주파수 대역의 연구에 비해 매우 낙후되어있다 년대 세계 대전을 겪으. 1940

며 고정밀 레이더의 필요성과 년대와 대 장거리 통신을 위해 밀리미터파에 대한 관1950 1960

심과 연구의 필요성이 대두되게 되었데 최근에 와서 밀리미터파는 주로 적외선과 광시스템,

의 활용범위의 제한성 특히 안개나 심한 먼지 또는 야간시의 작동 문제로 인해 많은 관심,

과 연구의 필요성을 갖게 되었다 또한 마이크로파대역의 과밀 사용으로 인한 새로운 주파.

수 대역의 모색의 한 방편으로 밀리미터파가 연구의 대상이 되게 되었다 따라서 어떤 분야.

에 대해서는 밀리미터파가 이미 가장 좋은 주파수대역이 되게 되었으며 년대와 년, '90 2000

대의 가장 각광 받는 전파자원이 될 것으로 예상된다.

- 63 -

밀리미터파의 장단점4.2

밀리미터파의 세 가지 특성인 단 파장 광대역 대기구(short wavelength). (large bandwidth),

성요소와의 작용은 아래와 같이 각각 그 활용에 있어서 장점이 되는 동시에 단점이 된다.

밀리미터파의 장점4.2.1

가 단 파장에 의한 장점( )

단 파장으로 인한 각종 소자 및 시스템의 소형화로 미사일 위성과 항공기 등에 적합하(a) ,

다.

좁은 빔 폭을 만들 수 있어서 고해상도와 정밀성을 요구하는 목표물 추적과 탐지에 활(b)

용될 수 있다.

나 큰 대역폭에 의한 장점( )

많은 정보량을 처리할 수 있어서 레이더 시스템에서의 좁은 펄스나 광대역 에 의한(a) FM

목표물의 세밀한 부분까지 포착 가능하다.

광대역 분산 스펙트럼 에 의한 다중경로 와 클러(b) (vide-band spread-spectrum) (multipath)

터의 감축이 가능하다.

많은 주파수 사용가능으로 재밍 과 간섭을 피할 수 있으며 이로 인한 간섭을(c) (jamming) ,

배제한 복수 레이더의 작동이 용이하다.

- 64 -

레이더의 매우 높은 고해상도와 정밀 추적과 탐지가 가능하며 복사계 의(d) . (radiometer)

감지 도를 높일 수 있다.

큰 도플러효과로 인한 천천히 움직이는 물체의 감지 능력을 높일 수 있다(e) .

다 대기권과의 작용성에 의한 장점( )

적외선과 광주파수 대역에 비해 비교적 낮은 감쇄를 갖는다(a) .

지표면에 대한 낮은 산란 성 에 의안 클러터 및 다중 경로 간섭의(b) (scattering) (multipath)

극소화가 가능하다.

마이크로파에 비해 늪은 흡수성으로 인해 특정한 주파수에서 높은 통신 기밀성을 유지(c)

할 수 있다.

밀리미터파의 단점4.2.2

가 단 파장에 의한 단점( )

크기가 작은 소자의 제작으로 인해 정밀도가 요구되며 이로 인한 제작 단가가 비싸지게(a)

된다 다만 마이크로스트립이나 유전체 도파관 등의 대체로 경비절감이 예상된다. , .

좁은 빔 폭은 해상도를 높일 수 있으나 레이더의 목표물을 포착하는 데에는 용이하지(b) ,

않아서 크기가 큰 목표물의 탐지에 이용되는 레이더에는 밀리미터파의 활용이 바람직하지

않다.

- 65 -

작은 크기의 안테나로 인한 수신파워의 크기 감소로 안테나의 감도가 떨어지게 된다(c) .

큰 도플러 변이로 수신 대역폭을 벗어나는 경우가 있어서 수신할 수 없게 되는 단점이(d)

있게 된다.

나 대기권과의 작용에 의한 단점( )

대기에 의한 감쇄로 의 통신거리의 제한을 받게 된다 예를 들면(a) 10 - 20 km . , 10, 35,

에서 각각 의 감쇄를 받게 된다94, 140 GHz 0.06, 0.14. 0.8, l dB/km .

안테나 눈 강우에 의한 감쇄가 크기는 하나 출력파워나 안테나의 이득 적절한 변복(b) . . , ,

조 데이터 처리 등으로 극복할 수 있다, .

강우에 의한 산란 으로 목표물 포착을 방해할 수 있으나(c) (backscattering) , MTI(moving

target indicator),

좁은 빔 폭과 적절한 운용 주파수를 선택함으로써 강우에 의한 산란 문제를 극소화할 수 있

다.

무성한 숲과 잎에 의한 전자파의 전파 가 매우 약하다(d) (propagation) .

상기한 밀리미터파의 장단점 중에서도 현재 밀리미터파의 활용 상 가장 문제로 생각할 수

있는 것은 각종 밀리미터파용 소자가 개발되어 있지 않다는 점이다 이러한 문제는 최근 빠.

른 속도로 개발되고 있는 등의 반도체 소자로 밝은 전망을 보여주고 있으며 수년MMIC .

내에 소자개발로 전술한 문제는 해소되리라 예상된다.

- 66 -

레이더 시스템을 예를 들어서 각 주파수 대역에서의 부분별 장단점을 비교 요약하면 표(

과 같다2.9) .

표 레이더 시스템에서의 전파활용의 장단점( 2.9)

레이더 특성 마이크로 파 광 파 밀리미터 파

추적 정확도 불량 우수 양호

목표물 인식도 불량 우수 양호

이상기상에서의 작동 우수 불량 양호

물체 추적도 우수 불량 양호

먼지 연기 중에서의 작동, 우수 양호 우수

밀리미터파의 응용 및 활용분야4.3

밀리미터파는 현재 주로 통신 원격 탐사 레이더 복사계 등에 활용되고 있다, , , (radiometer) .

이런 분야에서의 활용은 분야별로 밀리미터파용 각종 소자의 개발 정도에 파라 그 활용도의

차이가 있으나 꾸준히 선진 각 국들이 이 분야에 대한 왕성한 연구개발을 수행하고 있어서,

조만간 더욱 그 활용이 활발해지리라 예상되고 있다 이러한 진척은 밀리미터파가 마이크로.,

파나 광파와 비교했을 때 그 특성이 비교적으로 우수안 분야에 대해서 더욱 활발한 응용이

뒤따르리라 예상된다.

- 67 -

밀리미터파 통신 분야4.3.1

밀리미터파보다 낮은 주파수대역이 포화상태에 이르게 되자 밀리미터파를 이용한 통신이,

특히 많은 관심을 갖게 되었다 년. 1979 WARC-79(World Administrative Radio

에서 이상의 주파수 대역에 대한 주파수 할당이 정해져 전파 전문화 산Conference) 40GHz , ,

업 및 과학용 실험을 위한 통신 이동통신 방송 등에 대한 연구가 뒤따르게 되었다 이러한, , .

주파수 할당은 밀리미터파를 이용한 통신에 대한 연구 개발을 가속화시키는 계기가 되었다.

의 주파수를 사용하는 밀리미터파 통신의 주요 장점은 소형화와 경량화 및30 - 30O GHz ,

반도체 기술을 이용한 단가경감을 들 수 있다 그 외에도 좁은 빔 폭의 안테나에 의한 고.

해상도 환경변화에 강한 작동 성 그리고 무엇보다도 빠른 데이터 전송률로 인한 통신능력, ,

향상 등의 장점이 있다 이러한 장점 등은 민간용이나 군용통신에 모두 해당되나 대기에 이. ,

한 감쇄가 통신 분야의 활용에 가장 큰 문제점으로 납고 있다 예를 들면 시간. , 100 mm/

의 강우에 대해서 의 밀리미터파는 의 추가 감쇄를 보이게 된다 다만 이러한30 GHz 20 dB .

감쇄 문제는 저가의 중계기를 및 마다 설치하고 과 같은 변조방식을 도입함으로써km PCM

해결할 수 있다 위성 통신을 위한 밀리미터파의 용용은 특히 다른 분야보다 그 활용 성이.

뛰어난데 이는 지상과 위성 체 사이의 대기권을 제외한 공간에서의 흡수에 의한 감쇄가 없,

기 때문이다 밀리미터파를 이용한 등신분야의 활용의 몇 가지 예는 아래와 같다. .

- 68 -

- Secure military communications

- Point to point. extremely wideband communications

- Spacecraft. communications during blackout

- Interference free communications

- Satellite to satellite communications

- Inter satellite relays

- Earth to space communications

- Retroreflector communications

- LPJ communications

- Railroad communications

밀리미터파 레이더 분야4.3.2

밀리미터파를 이용한 레이더는 짧은 파장으로 인한 좁은 빔 폭이 가능하고 좁은 빔 폭은,

다시 목표물을 추적하고 감지하는데 고해상도와 정밀도 면에서 기존의 레이더에 비해 월등

히 우수한 성능을 갖는다 이러한 고해상도와 정밀도는 원격탐사 분야에서 이나. mapping

목표물 감시 문제를 처리하는데 특히 총은 해결책이 된다 한편 좁은 펄스로 인한 넓은 대. ,

역폭은 많은 양의 데이터를 전송시킬 수 있게 하며 각종 밀리미터파용 소자의 소형 경량화, ,

에 의한 레이더 시스템의 소형 경량화를 꾀할 수 있는 장점이 있다 그 외에 적외선이나 광, .

파에 비해서 먼지나 강우 등의 각종 대기 환경에 대해서 비교적 적은 감쇄를 갖는다 밀리.

미터파가 갖는 여러 가지 단점은 기존의 마이크로파를 이용한 레이더와 병행하여 사용함으

로써 해결할 수 있는데예를 들면 마이크로파 레이더로는 장거리 탐지나 큰 목표물의 감지,

에 사용하고 일단 포착된 목표물에 대해서는 밀리미터파 레이더를 이용하여 정밀도와 고해,

상도를 실현할 수 있다.

- 69 -

밀리미터파의 단점 중에 하나인 고가 의 문제는 전술한 바와 같이 점차 밀리미터(high cost)

파에 대한 수요와 관심이 증가함에 파라서 연구에 따른 각종 소자의 개발로 해결되리라 예

상된다 밀리미터파를 이용한 레이더의 용용의 예는 아래와 같다. .

Low angle tracking Remote sensing of the environment

Secure military radar Surveillance

Interference free radar Target acquisition

C1oud sensing radar Missile guidance

High resolution radar Navigation

Imaging radar Obstacle detection

Ground mapping Fuses

Map matching Clutter suppression

Space object identification Harbor surveillance radar

Lunar radar astronomy Airport surface detection radar

Target characteristics Landing aids

Weather radar Air traffic control beacons

Clean air turbulence sensor Jet engine exhaust & cannon blast

Target designators Beam riders

Range finders Passive seekers

detection/classification of

ground vehicles Imaging

- 70 -

LPI radar Hand-held radar

Radar cross-section measurements

Active missile seekers(terminal guidance)

복사 계 및 원격탐사 분야4.3.3

높은 주파수에서 작동하는 복사 계 는 수신 시스템에서의 저 잡음지수와 넓은(radiometer)

대역에서의 작동을 가능케 하여 열복사 등을 감지하는데 뛰어난 성능을(thermal radiation)

발휘한다 이러한 성능은 선박이나 자동차의 감지 목표물이나 지표면의 측정 등에도 활용된. ,

다 밀리미터파는 전술한 바와 같이 좁은 빔 폭의 안테나를 사용하여 목표물의 배경과 목표.

물을 대조적으로 구분하여 탐지할 수 있는 능력이 있으며 그 실제적인 활용의 예는 다음과,

같다.

Remote sensing of the environment Plasma diagnostics

Radio astronomy Rocket exhaust plume measurement

Radio sextant Remote vibration sensor

Ship detection Automatic braking

Model radar cross-section Spectroscopy

measurements

Space-based radiometers Ground target detection

Missile detection and guidance Prediction of blast focusing

Classroom demonstration of optics Clear air turbulence sensor

- 71 -

밀리미터파 활용을 위한 해결과제4.4

밀리미터파가 전술한 바와 같이 여러 가지 장점이 있는 동시에 기존의 마이크로파 및 광파

에 비해 단점도 가지고 있기 때문에 현재로는 보편적으로 밀리미터파의 활용이 검토되어야

한다 밀리미터파의 활용이 유리한 분야에 대해서는 앞으로 위상변조기 전력 분배. mixer, ,

기 도파관 변복기 등과 같은 소자의 개발이 뒤따라야할 것이다 이러한, , circulator, isolator, .

소자 개발과 함께 밀리미터파 활용을 위해서는 아래와 같은 몇 가지의 과제도 병행하여 수

행되어야 한다.

와 같은 반도체 소자의 대량 생산으로 소자의 소형화와 저가 화를 이루어야 한(a) MMIC

다.

유전 체 도파관이나 마이크로스트립을 이용한 높은 주파수에서의 레이더나 신호의 전(b) ,

송이 실현되어야 한다.

반도체 소자를 이용한 송 수신 시스템을 개발하여 밀리미터파를 이용한 통신이나 레이(c) ,

더 등의 활용이 가능하여야 한다.

상기한 각종 소자나 시스템의 개발은 차후 년 동안 매우 활발한 연구개발이 이루어질 것10

으로 예상되고 현재 밀리미터파의 활용상 제약을 받고 있는 많은 문제를 해결할 것으로 기,

대된다.

- 72 -

제 절 이동통신의 준 마이크로 파대 이용 기술5 [6]

우리나라를 포함한 세계 각 국에서의 이동통신에 대한 수요는 폭발적으로 증가하고 있고,

이러한 수요를 모두 수응하려면 충분한 주파수 대역을 확보하여야만 한다 우리나라에서도.

이동통신 서비스가 수년 전 시작된 이래 벌써 주파수대역은 포화상태를 이루고800 MHz

있어서 새로운 가입자의 수용을 위해서는 새로운 주파수 대역 즉 의 준 마이크, , 1 - 3 GHz

로파대역의 활용이 크게 요구되고 있다 일본의 경우에서도 알 수 있듯이 근래 무선통신기.

술의 발전과 함께 이동통신의 비약적 발전으로 이동통신을 위한 무선기지국의 수가 만328

여 개소에 달하며 이동통신의 주파수 대역도 대역에서 대역으로 다, 150 MHz 40O MHz ,

시 으로 점차 그 대역이 높아지고 있으나 전술한 바와 같이 이 대역은 다시 포화80O MHz ,

상태를 이루어 준 마이크로파 대역의 활용이 필수적이다.

준 마이크로파대의 기술적 특징 및 기술개발 동향5.1

전파 특성5.1.1

전파의 전파특성은 주파수와 전파경로상의 지명지물에 파라 감쇄가 결정되는데 육상이동통,

신의 경우 특히 도심지역에서의 빌딩의 고충화 및 밀집화에 따른 감쇄가 큰 영향을 미치게

된다 표 은 에서의 전파손실을 기준으로 자유공간에서의 전파손실과. ( 2.10) 800 MHz CClR

국제무선통신자문위원회 에서 제시 한 측정방법에 따른 주파수별 전파손실을 나타낸 표이( )

다.

- 73 -

표 주파수별 전파전파 손실( 2.10)

준 마이크로파 대역의 전파활용을 위해서는 건물에서의 통신을 위한 구조물 내에서의 전파

특성 건물자재의 전파투과특성 등의 연구가 뒤따라야 한다 한편 이와 관련하여 신호압축, . ,

기술 광대역 신호의 전송특성 다중 로 전파 특성 복수 안테나를 이용한 지향성 향상 등의, , ,

연구도 병행하여 추진되어야한다.

기술 개발 동향 일본의 경우5.1.2 ( )

일본은 년도에 우정성 주관으로 준 마이크로파대의 주파수 활용을 위한 조사연구를 실1984

시하고 년도 전파자원개발 이용에 관한 조사연구의 산하 준 마이크로파대 개발부의, 1987 ' ' ‘ '

를 설치하여 전파연구소 현재의 통신통합연구소 등의 관련 기간의 협력 하에 준 마( ), NTT

이크로파 전파활용을 위한 조직을 편성하고 실험 실측 전파특성 등 제반 연구과제를 도출, ,

하여 수행을 시작하였다.

- 74 -

년도에는 준 마이크로파대의 이동통신시스템 실험 기본 계획서를 작성하였고 이듬해1986 ' ' ,

에는 실험실시를 의한 중점과제를 선정하였으며 부호방식에 따른 거리별 전계 강도 등의 일

부 실험을 수행하였다 준 마이크로파 주파수의 이동통신시스템의 실용화를 위한 중점 연구.

과제는 아래와 같다.

거리별 전 계 강도 특성-

다중로 전파 특성-

부호 오율 특성-

대책 및 부호오류 정정 기술 잡음 특성- Fading

이동통신의 요소 기술5.2

기존의 대역에서 준 마이크로파 대역으로 주파수가 높아짐에 따라서 이 대역에서800 MHz

동작하는 발진기라든가 전력증폭기 반도체 하이브리드회로 등 회로 및 부품기술이 중요한,

연구과제로 대두되게 되었다 또한 주파수의 효율적 활용을 위해서 각종의 변복조 기술의. ,

개발 부호화 기술 추적교관을 포함한 제어기술 전파의 페이딩에 대한 대책기술 고속 전, , , ,

송기술과 다중전파 대책기술 등이 해결하여야 할 연구과제이다.

- 75 -

회로 부품 기술5.2.1

의 대역에서의 무선회로를 위한 고주파 회로 및 부품은 기존의 대역에1-3 GHz 80O MHz

서의 기술과 상이하며 설계기술 및 그 실용화에 대한 연구가 뒤따라야 한다, .

가 고주파용 필터의 소형화 경량화( )

준 마이크로파 대역에서 작동하는 고주파 필터와 동축 필터 유전체 필터 필(Coaxial) , . SAW

터 고유전을 세라믹을 이용한 공진기를 주체로 한 초소형화의 개발이 예측된다 유전체 필, .

터를 이용한 송수신기의 단구성의 분파기의 예를 들면 대역에서 주파수3 , 1.5 GHz 48 MHz

간격의 송수신 대역폭 삽입 손실 이 이하가 되며 그 부피가, 10 MHz . (insertion loss) 1.5 dB

정도가 되는 필터의 실용화가 예측된다 필터는 대역폭이 넓고 소형 박막 경10 cc . SAW , ,

량화가 기대되지만 현재로는 삽입손실이 크고 내전력성이 작기 때문에 큰 기대는 할 수 없,

다.

나 주파수 합성기 회로의 소형화 경량화( )

대역에서는 부피가 정도의 소형 와 안정도가 높은 펄스회로 분800 MHz 2 cc VCO TCXO,

주기용 와 같은 것의 실현이 요구되며 준 마이크로파 대역에서도 대역에서와IC . 80O MHz

같이 단시일 내에 소형화를 위한 연구개발이 요구된다.

- 76 -

다 송 수신회로의 소형화 경량화( )

준 마이크로파 대역에서의 고주파회로는 및 의 진보로 소형화와 경량화의 가능성"IC MMIC

을 높게 해주고 있다 회로기술 면에서는 고능률 전력 증폭기의 발열량의 감소를 위한 소.

형화 주파수 변환기 국부발진기가 필요 없는 수신기술의 제안 등 소형화의 진척, , Zero IF

가능성이 있다.

라 제어회로 기저대역 회로의 소형화 경량화( ) . (baseband)

무선기의 채널 주파수 형성 제어회로에는 범용의 마이크로프로세서 등이, ROM, RAM, I/O

사용되지만 이것의 주변회로를 개의 으로 만드는 도 다수 사용되고 있다, 1 Chip CMOS LSI .

기저 대역회로는 대역제한을 위한 각종 필터와 회로 등의 소형화가 요구된다emphasis .

마 전지의 고용량화( )

발포상태의 니켈을 이용하여 대폭적으로 다공도를 향상시킨 니켈 카드뮴 축전지의(NiCd)

상품화가 추진되고 있다 최근 양극에는 산화 몰리브덴 그리고 음극에는 리튬을 사용한전. , 2

지가 개발되어서 니켈 카드뮴보다도 고용량인 차 전지로서 커다란 가능성을 보여주고 있, 2

다.

바 주파수 합성기 회로의 저소비 전력화( )

저소비 전력화의 방법으로서 주파수 합성기를 구성하고 있는 구성�