HF (High Frequency) 통신은 3∼30MHz 대역의 전파를 이용하여 교신하는 통신을 말하며, 중계 시설 없이 장거리 통신이 가능하여 고속, 대용량의 다른 통신방식이 발달한 지금도 여전히 그 필요성이 존재한다. 예를 들면 육지와 도서지역간의 비상통신, 연 근해지역의 선박 통제와 선박 간 통신 그리고 전파예보 등은 HF 통신의 필요성을 보여주는 몇 가지 예이다. 또한 군 통신에서도 그 중요성이 더욱 강조되고 있는데, 미군 및 선진국은 이라크 전 등에서 HF 통신의 필요성을 실전으로 보여주었다.
반면 국내에서는 ...
HF (High Frequency) 통신은 3∼30MHz 대역의 전파를 이용하여 교신하는 통신을 말하며, 중계 시설 없이 장거리 통신이 가능하여 고속, 대용량의 다른 통신방식이 발달한 지금도 여전히 그 필요성이 존재한다. 예를 들면 육지와 도서지역간의 비상통신, 연 근해지역의 선박 통제와 선박 간 통신 그리고 전파예보 등은 HF 통신의 필요성을 보여주는 몇 가지 예이다. 또한 군 통신에서도 그 중요성이 더욱 강조되고 있는데, 미군 및 선진국은 이라크 전 등에서 HF 통신의 필요성을 실전으로 보여주었다.
반면 국내에서는 전리층 환경에 따라 가변적인 주파수 문제와 HF 통신 시 필연적으로 발생하는 도약지대로 인한 소통 제한 지역 발생 등의 문제로 사용자 기피현상이 심화된 수준이다. 한국군은 HF 통신의 중요성을 인지하여 이러한 제한사항을 극복하고자 많은 노력을 기울이고 있으나, 문제점에 대한 체계적인 접근이 부족한 실정이다. 실제 한국군은 96년에 차기 AM 무전기(PRC-950K)를 전력화 할 때에 HF 통신방법을 제시한 적이 있으나, 그 후에는 추가적인 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다.
HF 통신 시 가장 문제가 되는 도약지대 (Skip Zone)란 지상파의 최대 통달거리와 공간파의 최소 통달거리 사이의 전파가 도달하지 않는 영역을 말한다. 이를 극복하기위해 해외에서는 2차 세계대전 당시, 고(高)각으로 전파를 방사하여 가까운 거리에서도 전리층 반사파를 통해 교신을 하는 NVIS (Near Vertical Incident Sky-wave : 전리층 수직 반사파) 통신방식을 제안하였으며, 이를 통해 도약지대의 문제점을 일부 극복하였으나, NVIS의 성능에 대한 실제 측정 자료는 찾아볼 수 없다.
HF 통신의 다른 문제는 전리층 변화로 인해, 사용 가능한 주파수가 변한다는 것이다. 해외에서는 이를 해결하기 위한 HF 전파 예측 프로그램 들이 개발되어 있으며, 통신망 계획 단계에서부터 이를 적극 활용하여 통신의 효율성을 기하고 있으나, 국내에서는 한국지형에서의 실제 측정치를 사용하여 각 프로그램의 성능에 대한 검증은 아직까지 이루어지지 않았다.
본 논문은 한국 지형에서 HF 대역 NVIS 통신에 의한 도약지대 극복 가능성 분석과 HF 통신 예측 프로그램의 적용 가능성을 실 측정 실험을 통해 검증함으로써 국내 HF 통신 활성화에 기여하고자 한다.
본 연구는 HF 통신에 대한 외국의 사례와 관련 기술 자료의 분석 등의 기술적 선행연구, 실제 운용 실험, 국내 활용가능성 분석 및 향후 발전방안의 제시 순으로 실시하였다. HF 통신의 실제 측정은 대전, 충북 증평, 강원도 현리 및 제주도 등 4개소에서 수평 다이폴 안테나, 해외 도입 NVIS 전용 안테나 등 4종의 안테나를 사용하여 수행하였다. 또한 전리층의 환경변화에 따라 주파수가 변하는 HF 통신의 특성을 감안하여 예측 프로그램의 한국 지형에서의 적용 가능성을 검증하였고, 이를 전파연구소의 실측자료와 비교 분석하였다.
실험결과 NVIS를 통해 도약지대를 일정 부분 극복할 수 있었고, 예측 프로그램 또한 한국 지형에서 적용 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다. 본 연구의 결과를 활용하여 HF 통신의 제한사항을 극복할 수 있으며 주파수 예측 프로그램을 활용함으로서 HF 통신의 신뢰성을 증진시키고 사용의 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
HF (High Frequency) 통신은 3∼30MHz 대역의 전파를 이용하여 교신하는 통신을 말하며, 중계 시설 없이 장거리 통신이 가능하여 고속, 대용량의 다른 통신방식이 발달한 지금도 여전히 그 필요성이 존재한다. 예를 들면 육지와 도서지역간의 비상통신, 연 근해지역의 선박 통제와 선박 간 통신 그리고 전파예보 등은 HF 통신의 필요성을 보여주는 몇 가지 예이다. 또한 군 통신에서도 그 중요성이 더욱 강조되고 있는데, 미군 및 선진국은 이라크 전 등에서 HF 통신의 필요성을 실전으로 보여주었다.
반면 국내에서는 전리층 환경에 따라 가변적인 주파수 문제와 HF 통신 시 필연적으로 발생하는 도약지대로 인한 소통 제한 지역 발생 등의 문제로 사용자 기피현상이 심화된 수준이다. 한국군은 HF 통신의 중요성을 인지하여 이러한 제한사항을 극복하고자 많은 노력을 기울이고 있으나, 문제점에 대한 체계적인 접근이 부족한 실정이다. 실제 한국군은 96년에 차기 AM 무전기(PRC-950K)를 전력화 할 때에 HF 통신방법을 제시한 적이 있으나, 그 후에는 추가적인 연구가 이루어지지 않고 있는 실정이다.
HF 통신 시 가장 문제가 되는 도약지대 (Skip Zone)란 지상파의 최대 통달거리와 공간파의 최소 통달거리 사이의 전파가 도달하지 않는 영역을 말한다. 이를 극복하기위해 해외에서는 2차 세계대전 당시, 고(高)각으로 전파를 방사하여 가까운 거리에서도 전리층 반사파를 통해 교신을 하는 NVIS (Near Vertical Incident Sky-wave : 전리층 수직 반사파) 통신방식을 제안하였으며, 이를 통해 도약지대의 문제점을 일부 극복하였으나, NVIS의 성능에 대한 실제 측정 자료는 찾아볼 수 없다.
HF 통신의 다른 문제는 전리층 변화로 인해, 사용 가능한 주파수가 변한다는 것이다. 해외에서는 이를 해결하기 위한 HF 전파 예측 프로그램 들이 개발되어 있으며, 통신망 계획 단계에서부터 이를 적극 활용하여 통신의 효율성을 기하고 있으나, 국내에서는 한국지형에서의 실제 측정치를 사용하여 각 프로그램의 성능에 대한 검증은 아직까지 이루어지지 않았다.
본 논문은 한국 지형에서 HF 대역 NVIS 통신에 의한 도약지대 극복 가능성 분석과 HF 통신 예측 프로그램의 적용 가능성을 실 측정 실험을 통해 검증함으로써 국내 HF 통신 활성화에 기여하고자 한다.
본 연구는 HF 통신에 대한 외국의 사례와 관련 기술 자료의 분석 등의 기술적 선행연구, 실제 운용 실험, 국내 활용가능성 분석 및 향후 발전방안의 제시 순으로 실시하였다. HF 통신의 실제 측정은 대전, 충북 증평, 강원도 현리 및 제주도 등 4개소에서 수평 다이폴 안테나, 해외 도입 NVIS 전용 안테나 등 4종의 안테나를 사용하여 수행하였다. 또한 전리층의 환경변화에 따라 주파수가 변하는 HF 통신의 특성을 감안하여 예측 프로그램의 한국 지형에서의 적용 가능성을 검증하였고, 이를 전파연구소의 실측자료와 비교 분석하였다.
실험결과 NVIS를 통해 도약지대를 일정 부분 극복할 수 있었고, 예측 프로그램 또한 한국 지형에서 적용 가능하다는 결론을 내릴 수 있었다. 본 연구의 결과를 활용하여 HF 통신의 제한사항을 극복할 수 있으며 주파수 예측 프로그램을 활용함으로서 HF 통신의 신뢰성을 증진시키고 사용의 활성화에 기여할 것으로 기대된다.
HF (High Frequency) communication refers to a communication method using frequencies ranging from 3 to 30MHz. Since it is capable of communicating long distances without relaying facilities, it is still required even though there exists other high capacity, high speed telecommunications. For example...
HF (High Frequency) communication refers to a communication method using frequencies ranging from 3 to 30MHz. Since it is capable of communicating long distances without relaying facilities, it is still required even though there exists other high capacity, high speed telecommunications. For example, emergency communications between inland and islands, control of vessels from the coast, communications between different vessels and prediction of radio waves are some of the cases that show the need for HF communications. Also, in the military communications, its need has been emphasized and has been proven during the War in Iraq, which developed countries including the U.S participated in.
On the other hand, due to changing of usable frequencies according to irregularities in the ionosphere and the issue regarding the skip zone which is inevitably formed when using HF communications, the discouragement of the use of HF within the Korean military has increased. The Korean military has acknowledged the importance of HF communications and therefore they are persistently trying to overcome these limitations but there is lack of systematic approach to the core of the problem. In fact, in 1996, the Korean military suggested the HF communication method when implementing the new AM radio(PRC-950K) but there have been no additional reports on these issues.
The most limiting factor when using HF communications, skip zones, are zones where both the maximum reach of the ground wave and the minimum reach of the volume wave does not connect. During World War Ⅱ, foreign nations partly solved this problem by using NVIS(Near Vertical Incident Sky-wave), radiating the signal at a high angle in order to communicate short distances but actual measurements of its use has not been reported.
Another issue involving HF communications is that the usable frequency changes according to irregularities in the ionosphere. Foreign nations have developed programs that predict the irregularities of HF communications, and applied them from the planning stage in order to increase its efficiency. However, the actual data collected within Korea to verify the effectiveness of each programs have not been done.
The purpose of this thesis is to promote the use of HF communications in Korea by verifying the possibility of overcoming skip zones through NVIS communications and by verifying the applicability of HF communication prediction programs.
In this thesis, we have first conducted pre-research, then conducted field experiments, and finally analyzed collected technical data. The actual measurements of the HF communications have been completed in three locations, Daejeon, Chung-buk Jeong-pyung, and Kang-won-do Hyeon-ri, using four types of antennas including horizontal dipole antenna and imported NVIS antenna. The use of predicting programs within the Korean terrain has been verified while accounting for the HF's frequency irregularities, caused by the changes in the ionosphere. It has also been analyzed while comparing it to ADD data.
We have concluded that the limitations of the skip zones can be partly resolved using the NVIS and the predicting programs are applicable for Korean terrain also. By utilizing the results of our research, it is possible to partly overcome HF communications' limitations. Also, by using the frequency predicting programs the reliability of HF communication can be maximized. Because many flaws can be fixed, the potentials of the HF communication are huge especially in the specific communications area.
HF (High Frequency) communication refers to a communication method using frequencies ranging from 3 to 30MHz. Since it is capable of communicating long distances without relaying facilities, it is still required even though there exists other high capacity, high speed telecommunications. For example, emergency communications between inland and islands, control of vessels from the coast, communications between different vessels and prediction of radio waves are some of the cases that show the need for HF communications. Also, in the military communications, its need has been emphasized and has been proven during the War in Iraq, which developed countries including the U.S participated in.
On the other hand, due to changing of usable frequencies according to irregularities in the ionosphere and the issue regarding the skip zone which is inevitably formed when using HF communications, the discouragement of the use of HF within the Korean military has increased. The Korean military has acknowledged the importance of HF communications and therefore they are persistently trying to overcome these limitations but there is lack of systematic approach to the core of the problem. In fact, in 1996, the Korean military suggested the HF communication method when implementing the new AM radio(PRC-950K) but there have been no additional reports on these issues.
The most limiting factor when using HF communications, skip zones, are zones where both the maximum reach of the ground wave and the minimum reach of the volume wave does not connect. During World War Ⅱ, foreign nations partly solved this problem by using NVIS(Near Vertical Incident Sky-wave), radiating the signal at a high angle in order to communicate short distances but actual measurements of its use has not been reported.
Another issue involving HF communications is that the usable frequency changes according to irregularities in the ionosphere. Foreign nations have developed programs that predict the irregularities of HF communications, and applied them from the planning stage in order to increase its efficiency. However, the actual data collected within Korea to verify the effectiveness of each programs have not been done.
The purpose of this thesis is to promote the use of HF communications in Korea by verifying the possibility of overcoming skip zones through NVIS communications and by verifying the applicability of HF communication prediction programs.
In this thesis, we have first conducted pre-research, then conducted field experiments, and finally analyzed collected technical data. The actual measurements of the HF communications have been completed in three locations, Daejeon, Chung-buk Jeong-pyung, and Kang-won-do Hyeon-ri, using four types of antennas including horizontal dipole antenna and imported NVIS antenna. The use of predicting programs within the Korean terrain has been verified while accounting for the HF's frequency irregularities, caused by the changes in the ionosphere. It has also been analyzed while comparing it to ADD data.
We have concluded that the limitations of the skip zones can be partly resolved using the NVIS and the predicting programs are applicable for Korean terrain also. By utilizing the results of our research, it is possible to partly overcome HF communications' limitations. Also, by using the frequency predicting programs the reliability of HF communication can be maximized. Because many flaws can be fixed, the potentials of the HF communication are huge especially in the specific communications area.
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