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복합형 구조에서의 전자파전파 특성
Wave Propagation characteristic from Composite structures 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.6 no.3, 2011년, pp.343 - 348  

윤광렬 (계명대학교 전자공학과)

초록
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이동통신의 급속한 보급과 발전에 의하여, 시가지에서의 전자파전파의 특성을 해명해야할 뿐만 아니라, 산림, 계곡 등의 외부 공간과 실내 공간 등의 전파난청 지역으로 불려오던 공간에 있어서도 안정적으로 통신을 이용할 수 있는 무선통신환경 개선의 중요성이 높게 요구 되고 있다. 더욱이, 이동통신의 디지털화와 더불어 건물 등에 의한 반사에 의해서 생기는 멀티패스에 기인하는 수신펄스의 시간지연이 고속디지털통신의 장해가 되고 있다. 이러한 도심 시가지에대한 전자파전파의 특성을 보다 정밀하게 추정하기 위해서는 건물 벽면의 구조 등의 영향도 고려 대상으로 포함 시킬 필요성이 있다. 따라서 본 논문에서는 FVTD(finite volume time domain)법을 적용하여, 기초적인 자료 보완을 위하여, 즉 주기적 구조에 의한 산란 특성과 불규칙적 표면을 포함하는 복합형 구조에 의한 2차원 전파환경 모델들에 대한 산란 특성을 조사 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With the rapid and wide-spread use of mobile communications much attention has been focussed on propagation in the urban area crowed with buildings. It is often surrounded by hills, forests, and mountains. The importance of surface scattering interference between transmitters and receivers on the ro...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 실제 문제에 있어서는 간판과 같은 빌딩의 부착물, 창, 테라스 등과 같은 규칙적 또는 불규칙적 표면 구조를 가지고 있는 경우가 일반화 되어 있는 실정이다. 본 논문에 있어서는 FVTD(finite volume time domain)법을 적용하여 기초적인 산란 특성 평가를 위하여 2분류에 의한, 즉 주기적 구조에 의한 산란 특성과 불규칙적 표면을 포함하는 복합형 구조에 의한 2차원 전파환경 모델들에 대한 산란 특성을 조사 하였다.
  • 본 논문에서는 시간적 변화를 갖는 맥스웰 방정식을 체적적분에 기초하여 이산화한 FVTD법을 이용하여, 복합형 구조에 의한 전자파전파의 특성을 분석하였다. 실제 문제와 관련하여 빌딩 외벽에 부착된 창, 테라스 등과 같이 주기적 또는 불규칙적으로 배열되어 있는 경우, 그 주기의 요소와 파장의 관계를 이용하여 부착물이 없는 평면구조에서 일어나는 산란 특성과 비교하였다.
  • 이러한 문제들을 극복하기 위해서는, 지금까지의 실험과 통계적 데이터해석 위주의 시가지 전자파전파의 연구개발에 전자파의 기초이론인 전자계(electromagnetic field)의 해석적 요소를 포함시키는 새로운 관점에 입각한 기술혁신이 필요하다고 생각된다. 이러한 관점에서 볼 때, 본 연구에서 다루고자 하는 무선통신환경에서의 시가지, 산림, 해면, 빌딩 벽면 등의 문제를 불규칙조면(random rough surface)으로 모델링하여 전자파 산란문제의 그 특성을 상세히 파악 하는 것과 2차원 전파환경(傳播環境)모델들에 대한 전자파전파특성의 기초적 개념들을 설명할 수 있는 연구를 주된 목표로 두고 있다.

가설 설정

  • 본 수치계산에서 사용되는 입사파는 다음과 같이 수정된 Gaussian beam pattern 으로 가정 한다[4].
  • 수치해석에 있어서 사용된 주파수는 1.0GHz 이며, 표면의 재질은 콘크리트로 가정하여 유전율(εr)을 6.76으로, 도전율(σ)을 0.0023(S/m)으로 설정 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수치해석에 사용된 주파수는? 수치해석에 있어서 사용된 주파수는 1.0GHz 이며, 표면의 재질은 콘크리트로 가정하여 유전율(εr)을 6.76으로, 도전율(σ)을 0.
시가지내의 전파추정 시스템 구축에서 처리하는 문제에서 실제로는 어떤 경우가 일반화 되어 있는 실정인가요? 이 문제는 시스템의 소형화와 처리 시간의 단축화에 있어서도 필요한 요건이기도 하다. 그러나 실제 문제에 있어서는 간판과 같은 빌딩의 부착물, 창, 테라스 등과 같은 규칙적 또는 불규칙적 표면 구조를 가지고 있는 경우가 일반화 되어 있는 실정이다. 본 논문에 있어서는 FVTD(finite volume time domain)법을 적용하여 기초적인 산란 특성 평가를 위하여 2분류에 의한, 즉 주기적 구조에 의한 산란 특성과 불규칙적 표면을 포함하는 복합형 구조에 의한 2차원 전파환경 모델들에 대한 산란 특성을 조사 하였다.
본 논문에서는 시간적 변화를 갖는 맥스웰 방정식을 어떻게 분석하였나요? 본 논문에서는 시간적 변화를 갖는 맥스웰 방정식을 체적적분에 기초하여 이산화한 FVTD법을 이용하여, 복합형 구조에 의한 전자파전파의 특성을 분석하였다. 실제 문제와 관련하여 빌딩 외벽에 부착된 창, 테라스 등과 같이 주기적 또는 불규칙적으로 배열되어 있는 경우, 그 주기의 요소와 파장의 관계를 이용하여 부착물이 없는 평면구조에서 일어나는 산란 특성과 비교하였다.
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참고문헌 (5)

  1. 윤광렬, "불규칙 조면의 전파 특성 해석을 위한 이산 광선 추적법", 한국전자통신학회, 5권, 3호, pp. 233-238, 2010. 

  2. K. Uchida, T. Matunaga, T. Noda and K.K. Han, "FVTD algorithm and its application procedure," Res. Bull. Fukuoka Inst. Tech., Vol. 29, No. 1, pp. 121-130, Oct. 1996. 

  3. J. P. Berenger, "A perfectly matched layer for the absorption of electromagnetic waves," J.Comp. Phys., Vol. 114, No. 2, pp. 185-200, October 1994. 

  4. E.I. Thoros, "The validity of the Kirchhoff approximation for rough surface scattering using a Gaussian roughness spectrum," J. Acoust. Soc. Am., Vol. 83, No. 1, pp. 78-92, Jan. 1988. 

  5. A. Ishimaru, Electromagnetic Wave Propagation, Radiation, and Scatterimg, Prentice-Hall, Inc. 1991. 

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