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전파스펙트럼과 레이다 특성

Radio Resource Team

ETRI 전파자원연구팀 이주환, 정남호

KORPA 전파자원연구팀 엄진우

[email protected]

1::: ETRI, The Future Wave ::: Advanced Radio Broadcasting Lab.

ⅠⅠ 전파 스펙트럼전파 스펙트럼

ⅣⅣ Concluding RemarksConcluding Remarks

ⅢⅢ 대역별 레이다 특성대역별 레이다 특성

ⅡⅡ 레이다 주파수 현황레이다 주파수 현황

목 차


ⅠⅠ 전파 스펙트럼전파전파 스펙트럼스펙트럼





전자기파의 분류

파 장

주파수

표 기 전전 파파

적적외외선선

((열복사열복사))

가가시시광광선선

자자

외외

선선

XX

선선

감감

마마

선선

우우

주주

선선

3㎑ 3000㎓

1000m 0.1㎜ 700㎚ 400㎚ 10㎚ 0.01㎚

4Ⅹ10 ㎐14

3Ⅹ10 ㎐16

3Ⅹ10 ㎐19

3Ⅹ10 ㎐20

0.001㎚

마이크로파마이크로파 밀리미터파밀리미터파극초단파극초단파초단파초단파단파단파중파중파 서브밀리파서브밀리파장장파파

300㎑ 30㎒ 300㎒ 3 ㎓3㎒ 30 ㎓ 300 ㎓ 3000 ㎓

1㎞ 10m 1m 1㎝ 1㎜100m 10㎝ 0.1㎜

주파수

파 장

7Ⅹ10 ㎐14

파장= 빛의속도/주파수 빛의 속도 : 3Ⅹ10 m8

1 ㎑ = 10 ㎐3

1 ㎓ = 10 ㎐9

1 ㎚ = 10 m-9

1 ㎒ = 10 ㎐6

※ 전파 : 인공적인 유도없이 공간을 전파하는 3,000 GHz 이하의 주파수의 전자기파(ITU)

전자기파는 주파수에 따라 분류되며 높은 순서대로 감마선, X선, 자외선,

가시광선, 적외선, 전파 등으로 구분


전파의 전파특성

전파는 공기중에서 진행거리의 제곱에

반비례하여 출력이 감소

특정거리 이상되면 신호의 세기가 감쇄되어

신호의 수신이 어려워 지는데

이 거리를 커버리지라 함

기지국 출력

거 리

신호를 수신하기위한 최소 출력

셀커버리지

전송 가능한 정보량 적음

해상, 항공통신 등 장거리 통신에 적합

강한 회절성: 장애물이 있어도 송신 유리

전송 가능한 정보량 많음

고정통신, 초고속통신 등에 적합

강한 직진성 : 특정방향으로 송신 유리

높은높은 주파수주파수낮은낮은 주파수주파수


전파의 분류와 주요 용도

파장 100km 10km 1km 100m 10m 1m 10cm 1cm 1mm 0.1mm주파수 3kHz 30kHz 300kHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz 3THz

초

장

파

장

파

중

파

단

파

초

단

파

극

초

단

파

마

이

크

로

파

밀

리

파

서

브

MM

파

광

영

역

선박, 항공기용 비콘선박, 항공기용 비콘

선박통신

선박,항공기 비콘

중파방송(AM라디오)

아마추어무선

선박통신

선박,항공기 비콘

중파방송(AM라디오)

아마추어무선

선박, 항공기통신

국제단파방송

아마추어무선

선박, 항공기통신

국제단파방송

아마추어무선

이동전화(셀룰러, PCS, IMT-2000)

무선LAN

코드레스폰

경찰통신

간이무선

육상이동통신

이동체위성통신

레이다

UHF-TV방송

아마추어 무선

이동전화(셀룰러, PCS, IMT-2000)

무선LAN

코드레스폰

경찰통신

간이무선

육상이동통신

이동체위성통신

레이다레이다

UHF-TV방송

아마추어 무선

마이크로파 중계

방송프로그램중계

위성통신,방송

무선LAN

레이다

전파천문, 우주연구

마이크로파 중계

방송프로그램중계

위성통신,방송

무선LAN

레이다레이다

전파천문, 우주연구

위성통신

레이다

전파천문

위성통신

레이다레이다

전파천문

LF

MF

HF

SHF

EHF

무선호출

코드레스폰

항공관제통신

비상재해 통신

소방, 경찰 통신

간이무선

육상이동통신

FM방송

VHF-TV방송

아마추어무선

무선호출

코드레스폰

항공관제통신

비상재해 통신

소방, 경찰 통신

간이무선

육상이동통신

FM방송

VHF-TV방송

아마추어무선

VHF UHF

※ 전파규칙(RR; Radio Regulations)에서는 3kHz ~ 3000GHz3kHz ~ 3000GHz 범위의 전자파를 전파(Radio)로 정의


주파수 = 전파자원 (Radio Resource)

구분 전파자원 국토자원

성격- 통신서비스 생산을 위한

필수 자원

- 건물, 도로 등의 건설을 위한

필수 자원

공통점

- 전체 공급량이 제한되어 있음

- 정부에서 사용 용도 지정

- 제한된 자원을 효율적 활용을 위한 계획 및 기술개발

- 위치(대역)가 가치결정에 핵심요소로 작용

- 이용에 대한 이용권이 부여될 수 있고, 공유 사용 가능

- 자원부족에 따른 재개발 추진 및 필요성 증대

차이점

- 사유재산권 불허

- 대역에 따라 가치결정

(전파특성 등)

- 사유재산권 허용

- 위치에 따라 가치결정

(다양한 환경 등)


주파수의주파수의 용도용도((업무업무) ) 분배는분배는 국제적인국제적인 합의에합의에 따라따라 RRRR로로 규정규정

통상 3,4년 주기로 개최되는 세계전파통신회의(WRC)에서

전파규칙전파규칙(RR; Radio Regulations)(RR; Radio Regulations)을 제·개정

국내 분배는 RR분배를 근거로 국내 여건에 맞게 업무를 분배하고,

해당 업무의 세부 용도를 결정 – 대한민국대한민국 주파수분배표

RRRR

주파수 분배 및 이용

대한민국

주파수분배표

WRC(World

Radiocomm.Conference)

WRC(World

Radiocomm.Conference)

국제 분배

국내 분배


국제전기통신연합국제전기통신연합(ITU; International Telecommunication Union)(ITU; International Telecommunication Union)

국제 주파수 분배 – 전파 관련 조직

주파수의 국제적 사용 등록 및 유지

전파통신 신기술 연구 및 권고 제정

WRC (세계전파통신회의)

ITU-R (전파통신부문)

ITU-T (전기통신부문) ITU-D (전기통신개발부문)

전기통신부문 권고 마련

전기통신 신기술 연구

WTSA (세계전기통신표준화총회)

개발도상국의 전기통신 발전촉진

전기통신분야 사업 연구 및 자문

WTDC (세계전기통신개발회의)


WRC역역 할할

개최시기개최시기참참 가가 자자

매매 3~43~4년년 마다마다 개최개최

전파정책전파정책 관련관련 국제국제 의결기구의결기구

전파규칙전파규칙(RR)(RR)의의 부분적부분적 제ᆞ개정제ᆞ개정

전파자원의전파자원의 국제국제 분배분배 등등

의의 제제

각국각국 전파자원전파자원 확보확보//보호보호 사항사항

국가간국가간, , 지역간지역간 전파방송전파방송 관련관련 분쟁분쟁 사항사항

전파방송전파방송 관련관련 국제적국제적 현안현안 사항사항

국가국가 및및 국제기구국제기구 대표대표 등등 참가참가

세계전파통신회의(WRC)를 위한 아ᆞ태지역 사전준비 회의그룹으로서

APT(33개) 회원국이 참여하여 WRC 의제에 대한 사전 의견조율

APGAPG(APT conference Preparatory Group for WRC(APT conference Preparatory Group for WRC--07)07)

국제 주파수 분배 – 전파 관련 회의


국내 WRC 준비단

WRC-07 준비단

단장:전파방송정책국장

WRCWRC--07 07 준비단준비단

단장단장::전파방송정책국장전파방송정책국장

운영위원회

위원장:주파수정책팀장

운영위원회운영위원회

위원장위원장::주파수정책팀장주파수정책팀장

COM6반장:류충상

WRC-07 회의 : ’07.10.22. ~ 11.16(제네바)

COM4

WG 4A반장:위규진

WG 4B반장:이황재

WG 4C반장:김경미

WG 5B반장:이주환

WG 5C반장:안도섭

WG 5A반장:이경희

COM5

WG7


3.4 4.2 4.8 5.85 8.55.0

위성통신

2.9 4.4 4.5

위성

7.07 7.25 7.855.25 10.09.59.0 9.25

레이다 레이다 레이다 레이다레이다

위성통신 위성통신 위성통신

지상중계 지상중계 지상중계

20.0 22.0 24.75 25.25 27.0 31.024.25 29.5

레이다

위성통신위성 위성통신

지상중계

10.0 10.55 13.4 14.0 15.7 17.313.25 14.3 15.35 17.7 19.710.7

레이다

레이다 레이다위성통신 위성통신 위성통신

지상중계 지상중계 지상중계

20.0

※ 레이다 업무용 주파수는 대부분 배타적으로 사용 – 타 업무간 공유가 어려움

※ 지상M/W중계와 고정위성통신은 대부분의 대역에서 공유 – 업무간 공유가 가능

대역별 업무 분배 예시

[대한민국 주파수 분배표 – 2005.6.] 참조[단위 : GHz]





ⅡⅡ 레이다 주파수 현황레이다레이다 주파수주파수 현황현황


Radiodetermination (No. 1.9):The determination of the position, velocityand/or other characteristics of an object, or the obtaining of information relating to these Parameters, by means of the propagation properties of radio waves

Radionavigation (No. 1.10):Radiodetermination usedfor the purposes of navigation, includingobstruction warning

Radiolocation (No. 1.11):Radiodetermination usedfor the purposes otherthan those of radionavigation

Radiodetermination ( 무선표정 )

Radiolocation (무선측위)Radionavigation (무선항행)

레이다시스템의 업무 정의 - ITU


레이다레이다 주파수주파수 스펙트럼스펙트럼 현황현황

개 요

레이다 대역에 통신시스템의 공용을 검토 연구

이동멀티미디어 통신등 전자파를 이용한 광대역 시스템의 급증

한정된 주파수 자원의 효율적 이용을 위한 서비스간 대역 공유

민민··군용군용 레이다의레이다의 광대역광대역 주파수주파수 점유로점유로 레이다레이다 대역은대역은 혼신혼신 가능성가능성 상존상존

•• SAR SAR 영상레이다영상레이다 등등 초초 광대역을광대역을 요구하는요구하는 고해상도고해상도 레이다레이다 증가증가

국제적 현안 사안 [ITU-R 연구반 및 WRC-07]

전자파 방해 및 간섭으로 인한 레이다 표적탐지 영향 문제

레이다 운용 주파수 부족으로 인한 타 시스템과의 양립성 문제

•• SAR SAR 대역폭대역폭 확장확장 요구에요구에 따른따른 기존기존 레이다레이다 간섭영향간섭영향


국제국제 전파규칙전파규칙[RR] 5[RR] 5조에조에 규정된규정된 주요주요 레이다레이다 주파수주파수

국제표준 레이다 주파수 [ITU-R]

밴 드 주파수 범위 점유 폭

L-Band 1215 ~ 1400 MHz 185 MHz

S-Band 2700 ~ 3400 MHz 600 MHz

C-Band 5250 ~ 5850 MHz 600 MHz

X-Band 8.5 ~ 10.4 GHz 1,300 MHz

Ku-Band 13.75 ~ 14.0 GHz 250 MHz

K-Band 15.7 ~ 17.3 GHz 1,600 MHz

Ka-Band 33.4 ~ 36.0 GHz 2,600 MHz

- 국내 레이다 밴드는 대부분 군용 지상, 함정, 항공 레이다 점유

- 전체 SHF 대역의 64% 이상 레이다 사용 [점유 폭 7 GHz 이상]※ SHF : Super High Frequency (3~30GHz)


레이다레이다 주파수주파수 관련관련 ITUITU--R R 연구반연구반 및및 WRC WRC 연구연구 의제의제

레이다 스펙트럼의 국제현안 사항

L-Band (1215~1400MHz)

무선항행 위성시스템(RNSS)과 항로감시 레이다의 공유 방안 연구

RNSS 사용으로 인한 1215~1300MHz 대역 간섭특성

S-Band (2900~3100MHz)

무선표정용 공항감시레이다 대역 포화 – 기상레이다 공유(2700~2900)

기상레이다 사용대역 확장(2900~3100MHz)으로 간섭특성 연구

X-Band (8500~10200MHz) : WRC-07 Agenda Item 1.3

무선표정, 무선항행, 지구탐사위성간 간섭특성 (9000~9500)

지구탐사위성 및 우주연구업무(9500~9800MHz)에 200MHz 추가




ⅢⅢ 대역별 레이다 특성대역별대역별 레이다레이다 특성특성



420 ~ 450MHz 420 ~ 450MHz 대역의대역의 무선표정무선표정 레이다레이다

UHF-Band 레이다 특성

지상 레이다원거리 표적탐지, 표적구별, 표적추적용

Azimuth angle 120o, Elevation angle 3o ~ 60o

추적레이다 : 5MW 이상의 고출력 송신기, 고이득 안테나 사용

항공기 레이다감시 시스템 : 원거리 표적탐지와 표적포착 및 추적

항공 교통상황 조정하며, 항공기 상승/하강시 동작 가능, 최대고도 약 9km

Azimuth angle 120o, Elevation angle : Electronic scanning

선박 레이다연해 주변이나 군항에서 감시용으로 사용

Azimuth angle : 360o


1215 ~ 1400MHz 1215 ~ 1400MHz 대역의대역의 레이다레이다

L-Band 레이다 특성

운용 분야항공 교통관제와 같은 지상의 장거리 대공감시 레이다

항공용 거리 측정장비(DME), 2차감시 레이다(SSR)

장거리 레이다(ARSR)의 무선항행위성업무(RNSS) 용도로 사용

대기권 밖의 원거리 탐지에 적합

군용 3D 레이다로 이용 가능

레이다 특성MTI(Moving Target Indication) 성능이 좋고 좁은 빔폭, 높은 이득

외부 잡음에 대한 영향이 적음

간섭영향을 줄이기 위해 채널가변 방식을 사용하며,

표적의 반사신호 강화를 위해 높은 Duty Cycle을 가진 다중수신채널

신호처리를 사용



S-Band 레이다 특성

운용 분야장거리 대공감시 레이다

공항감시 레이다(ASR)와 같은 중거리 대공감시 레이다

AWACS와 같은 원거리용 항공탑재 펄스 도플러 레이다

군용 3D 레이다 및 고도측정 레이다

정확한 강우량 추정을 요구하는 기상레이다(NEXRADARNEXRADAR)

레이다 특성고주파수에서 얻을 수 있는 지향 빔폭 안테나

정밀한 각 정확도와 해상도

좁은 빔폭의 사용으로 주빔에 대한 재밍(jamming) 영향 감소

고주파 사용에 따라 MTI레이다에서 빈번한 blind speed 발생

비구름으로부터의 반사신호에 의해 탐지거리가 현저하게 감소



C-Band 레이다 특성

운용 분야

주로 중거리 기상 레이다

정확한 미사일 추적과 원거리에서 정밀한 값을 요구하는 레이다

다기능 위상배열(Phased Array) 대공방어 레이다

페트리어트 미사일시스템의 탐지추적 레이다

함상용 MW-08 레이다

레이다 특성

S-band와 X-band 사이의 절충 역할

대공감시 레이다의 주파수 대역으로는 부적합

정밀한 정보의 획득을 위해 주로 펜슬빔 사용


8.5 ~ 10.4 GHz 8.5 ~ 10.4 GHz 대역의대역의 레이다레이다

X-Band 레이다 특성

운용 분야

군용 무기통제나 민간 응용에서 많이 사용

선박 항행용과 안내용, 도플러 항법과 경찰용 속도 측정기

고해상도 레이다(SARSAR)

레이다 특성

통상 소형레이다이므로 이동성이나 경량성이 요구되는 분야에 적절

짧은 펄스 전송이 가능한 넓은 대역폭, 소형 안테나의 좁은 빔폭

송신 출력(최대전력, 평균 전력 등)이 낮음

강우에 의한 감쇠현상이 일어남


13.75 ~ 14.0 GHz / 15.7 ~ 17.3GHz 13.75 ~ 14.0 GHz / 15.7 ~ 17.3GHz 대역의대역의 레이다레이다

Ku-Band 레이다 특성

운용 분야

무선표정 레이다, 무선항행 레이다

항공기 탐지, mapping, 항행, 기상관측

표적 고도, 거리, 방위각, Geometry 측정 등

레이다 특성

3dB Bandwidth : 60 ~ 1200MHz

전방위(360o) Scanning

Master 오실레이터 전력증폭 송신기 사용

주파수 조정 가능(일부 주파수 가변 송신기 사용)

수평, 수직, 원형편파 사용


31.8 ~ 33.4 GHz / 33.4 ~ 36.0GHz 31.8 ~ 33.4 GHz / 33.4 ~ 36.0GHz 대역의대역의 레이다레이다

Ka-Band 레이다 특성

31.8 ~ 33.4GHz 대역 항공항행 레이다

Mapping, 기상관측, 악천후 시 비행기 안전항행 유도

최대 고도 3,000ft (9,000m)

6시간 이상 동작

항공무선항행 레이다 탑재시 한정된 지역에 많은 비행기 운용 가능

33.4 ~ 34.0GHz 대역 무선표정 레이다

M/W 대역의 대기흡수 특성을 고려하여 무선표정레이다의 측정 정확도를

높이기 위해 사용

Mapping, 표적식별, 항행, aim-point 결정 용도

펄스, 선형 FM변조



ⅣⅣ Concluding RemarksConcluding RemarksConcluding Remarks




국제국제 주파수주파수 분배분배 대비대비 지속적인지속적인 연구연구 및및 활동활동 필요필요

Concluding Remarks

국제 주파수 표준화 대비 국내 정책 연구

무선표정, 무선측위, 무선항행 분야의 기술변화 추세와 전파통신업무의

서비스 고도화에 따른 대역 공유 방안의 지속적인 연구 필요

ITU-R 연구반 및 WRC 의제 대응 활동

ITU-R의 레이다 관련 연구 전담반(WP8B), WRC의 레이다 관련 의제

대응 상호간섭 영향 및 국내 무선국 보호방안 연구를 수행하고

관련 연구 수행 결과를 국제 기술 표준화에 적극적인 반영

• 독일등 레이다 선진국 기술동향 파악 및 공동연구 시스템 구축

• 민·군 레이다 주파수 관련 기술연구 과제의 적극적인 수행

• 국제 표준화 회의에 기상 레이다 관련 전문가 참여 및 활동


감사합니다감사합니다..

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