[논문]DGPS 전파 신호의 안정도 측정 및 분석

김영완

doi:10.6109/jkiice.2016.20.2.231

DGPS 전파 신호의 안정도 측정 및 분석
Analysis and signal stability measurement for DGPS radio wave propagation 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.20 no.2, 2016년, pp.231 - 236

김영완 (IT Convergence and Communication Engineering Major, Kunsan National University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 국내 DGPS 기준국 서비스 영역에서의 수신 전력의 안정도를 측정하고 변화율을 분석한다. 동절기와 하절기의 전력 측정과 주야간의 시간적 변화에 대한 DGPS 전파전파 영향을 측정 분석하여 안정된 DGPS 서비스 영역을 확보하기 위한 방안을 살펴본다. 내륙 DGPS 기준국과 해안 DGPS 기준국으로부터 일정 거리를 갖는 동일 지점에서 동절기와 하절기 그리고 낮과 밤의 전파 전파 특성을 일정시간별로 측정한다. DGPS 전파는 대지 도전율에 영향을 받으므로 대지 도전율의 시간적 변화율에 따라 수신되는 전파의 세기는 다르게 나타나며, 서비스 영역의 변화를 가져온다. 안정된 서비스 영역의 운영을 위해서는 적응형 전력 조절과 전리층의 영향을 고려한 안테나 설계가 필요할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

The stability of DGPS signal in the DGPS service area was measured and the service availability according to the receiving signal strength was analyzed in this paper. Based on the effects of radio wave propagation in the seasons of winter and summer, daytime and night, the method to provide the DGPS service coverage was presented in this paper. The signal's strength of DGPS radio wave were measured at a constant distance from the DGPS reference station during a constant period. The propagation of DGPS radio wave is affected by status of ground conductivity, so the DGPS service area is dependant on the ground conductivity. To provide the stable service coverage, it is necessary to apply the adaptive power control for receiving signal's variations and the antenna design for alleviation of high elevation's radiation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 국내 내륙 DGPS 기준국과 해안 DGPS 기준국 신호를 측정하여 수신 안정도와 변화율을 분석하였다. DGPS 기준국으로부터 일정거리에서 동절기와 하절기, 그리고 주야간에 측정하여 계절과 시간의 영향을 분석하여 DGPS 기준국의 균형있고 안정된 서비스 영역 확보를 위한 방안을 모색하고자 하였다. 전파 측정 분석결과, 계절 및 주야간의 대지 도전율에 따른 영향 그리고 전리층에 의한 영향이 나타나고 있음을 알 수 있었다.
본 논문에서는 국내 내륙 DGPS 기준국과 해안 DGPS 기준국 신호를 측정하여 수신 안정도와 변화율을 분석하였다. DGPS 기준국으로부터 일정거리에서 동절기와 하절기, 그리고 주야간에 측정하여 계절과 시간의 영향을 분석하여 DGPS 기준국의 균형있고 안정된 서비스 영역 확보를 위한 방안을 모색하고자 하였다.
본 논문에서는 우리나라의 DGPS 전파의 안정도를 측정하고, 시간 및 온도 변화에 따른 수신 강도 변화정도를 분석하여 안정한 서비스 영역을 확보하고자 한다. 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 선정하여 동절기와 하절기의 전계 강도의 안정성을 측정 분석한다.
아울러, 시간 및 온도차에 의한 영향을 분석하기 위하여 기준국으로부터 일정 거리를 갖는 동일 지점에서 낮과 밤의 전파 전파 특성을 측정하여 분석한다. 분석된 DGPS 전파 신호의 불안정으로 나타날 수 있는 수신 지역의 변동폭을 줄여 안정된 서비스 영역을 제공할 수 있는 운영 방안을 모색한다.

제안 방법

DGPS 신호의 수신 안정도를 측정하기 위하여 기준국으로부터 일정한 거리에 해당되는 지역에서의 DGPS 전파 신호의 안정성 및 변화율을 측정하고 분석한다. 우리나라 NDGPS 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 설정하고, 해당 기준국을 중심으로 일정한 거리(근거리, 장거리)별로 NDGPS 전파를 측정하고 수신 평가한다.
본 논문에서는 우리나라의 DGPS 전파의 안정도를 측정하고, 시간 및 온도 변화에 따른 수신 강도 변화정도를 분석하여 안정한 서비스 영역을 확보하고자 한다. 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 선정하여 동절기와 하절기의 전계 강도의 안정성을 측정 분석한다. 아울러, 시간 및 온도차에 의한 영향을 분석하기 위하여 기준국으로부터 일정 거리를 갖는 동일 지점에서 낮과 밤의 전파 전파 특성을 측정하여 분석한다.
내륙 DGPS 기준국은 춘천 기준국, 해안 기준국은 마라도 기준국을 중심으로 측정하고 분석하였다. 내륙 기준국과 해안 기준국의 측정 거리는 서비스 영역을 고려하여 근거리와 장거리 지점인 10 km, 70 km 지점에서 측정하였으며, 측정 데이터는 60분간 측정하여 분석하였다. 아울러, 계절별 영향과 시간별 영향을 분석하기 위하여 계절별 영향이 뚜렷한 동절기와 하절기 그리고, 주간과 야간에 동일지점에서 DGPS 수신 전력, 신호대 잡음비, 그리고 Age of Differential 을 분석하여 신호의 안정도와 변화율을 나타내었다.
내륙 기준국과 해안 기준국의 측정 거리는 서비스 영역을 고려하여 근거리와 장거리 지점인 10 km, 70 km 지점에서 측정하였으며, 측정 데이터는 60분간 측정하여 분석하였다. 아울러, 계절별 영향과 시간별 영향을 분석하기 위하여 계절별 영향이 뚜렷한 동절기와 하절기 그리고, 주간과 야간에 동일지점에서 DGPS 수신 전력, 신호대 잡음비, 그리고 Age of Differential 을 분석하여 신호의 안정도와 변화율을 나타내었다.
즉, 차량을 이동하는 형태가 아닌, 정적(定的) 기준점을 설정하여 측정 지역에서의 DGPS 신호의 안정성 및 변화율을 측정하여 분석한다. 아울러, 넓은 시야가 확보된 곳에서 DGPS 기준국의 전파를 일정시간 동안 주야간에 동일지점에서 측정 하며, 환경 및 계절적 변화에 의한 전파특성의 변화를 고려하여 계절적 변화가 뚜렷한 동/하절기로 구분하여 동일 측정 지점에 대해서 측정한다.
내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 선정하여 동절기와 하절기의 전계 강도의 안정성을 측정 분석한다. 아울러, 시간 및 온도차에 의한 영향을 분석하기 위하여 기준국으로부터 일정 거리를 갖는 동일 지점에서 낮과 밤의 전파 전파 특성을 측정하여 분석한다. 분석된 DGPS 전파 신호의 불안정으로 나타날 수 있는 수신 지역의 변동폭을 줄여 안정된 서비스 영역을 제공할 수 있는 운영 방안을 모색한다.
DGPS 신호의 수신 안정도를 측정하기 위하여 기준국으로부터 일정한 거리에 해당되는 지역에서의 DGPS 전파 신호의 안정성 및 변화율을 측정하고 분석한다. 우리나라 NDGPS 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 설정하고, 해당 기준국을 중심으로 일정한 거리(근거리, 장거리)별로 NDGPS 전파를 측정하고 수신 평가한다. 즉, 차량을 이동하는 형태가 아닌, 정적(定的) 기준점을 설정하여 측정 지역에서의 DGPS 신호의 안정성 및 변화율을 측정하여 분석한다.
우리나라 NDGPS 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 설정하고, 해당 기준국을 중심으로 일정한 거리(근거리, 장거리)별로 NDGPS 전파를 측정하고 수신 평가한다. 즉, 차량을 이동하는 형태가 아닌, 정적(定的) 기준점을 설정하여 측정 지역에서의 DGPS 신호의 안정성 및 변화율을 측정하여 분석한다. 아울러, 넓은 시야가 확보된 곳에서 DGPS 기준국의 전파를 일정시간 동안 주야간에 동일지점에서 측정 하며, 환경 및 계절적 변화에 의한 전파특성의 변화를 고려하여 계절적 변화가 뚜렷한 동/하절기로 구분하여 동일 측정 지점에 대해서 측정한다.

대상 데이터

내륙 DGPS 기준국은 춘천 기준국, 해안 기준국은 마라도 기준국을 중심으로 측정하고 분석하였다. 내륙 기준국과 해안 기준국의 측정 거리는 서비스 영역을 고려하여 근거리와 장거리 지점인 10 km, 70 km 지점에서 측정하였으며, 측정 데이터는 60분간 측정하여 분석하였다.

성능/효과

그림 5는 해안 기준국인 마라도 기준국을 중심으로 거리별(10 km, 70 km), 계절별(동절기, 하절기), 그리고 시간별(주간, 야간) DGPS 전파 신호의 안정도와 변화율을 나타내고 있다. 마라도 해안 기준국인 그림 5로부터 내륙 기준국과는 다르게 하절기보다 동절기에 더 안정적으로 수신이 가능하였으며, 밤보다는 낮에 안정적인 전파 수신이 가능함을 알 수 있었다. 제주도 서비스 영역내에서 측정한 전파 수신은 거리와 시간에 관계없이 전계강도와 SNR이 불안정한 모습을 보여주고 있으나, 이는 하절기 측정 당시 일기 변화로 인한 대기매질 특성변화에 의한 영향이 나타나고 있음을 알 수 있었다.
그림 7은 양호한 대지면을 갖는 단축형 TLA 안테나 구조와 안테나의 방사 특성을 보여준다. 안테나 방사 특성으로부터 고각도의 방사 특성을 경감할 수 있음을 알 수 있으며, TLA 안테나의 지선을 증가함으로서 정부 부하 용량이 증가하여 고각도의 방사 특성을 경감할 수 있음을 알 수 있다.
중거리 이상의 거리에서는 일몰시에 급격한 변화가 있었으며, 장거리 기선 측정에서는 일몰 후에 DGPS 신호가 수신되지 않는 경우가 발생되었다. 이는 춘천 기준국의 DGPS 전달 범위가 다른 내륙 기준국에 비해서 현저히 적을 뿐만 아니라, 기선 거리가 멀어질 수록 전파수신이 어렵고, 중파의 특성상 일몰 전후의 변화폭이 발생하고 있음을 알 수 있었다.
DGPS 기준국으로부터 일정거리에서 동절기와 하절기, 그리고 주야간에 측정하여 계절과 시간의 영향을 분석하여 DGPS 기준국의 균형있고 안정된 서비스 영역 확보를 위한 방안을 모색하고자 하였다. 전파 측정 분석결과, 계절 및 주야간의 대지 도전율에 따른 영향 그리고 전리층에 의한 영향이 나타나고 있음을 알 수 있었다. 따라서 시간별 계절별 대지도전율 변화에 따른 전력의 불균형과 장거리 지점에서의 페이딩 영향을 줄여 줄 수 있는 2~3 dB의 전력 가변성을 갖는 적응형 전력 운영과 고각도 방사 특성을 경감할 수 있는 지선식 안테나 구조를 갖는 TLA 안테나 설계 및 운영이 필요할 수 있다.
전파전파 특성 측정 결과에 따라 시간별 DGPS 신호의 균형되고 안정적인 전파 수신을 위해서는 대지 도전율에 의한 영향을 보상하기 위한 송신 전력의 적응형 운영과 전리층에 의한 영향을 줄여줄 수 있는 높은 앙각에서 방사되는 전력을 줄일 수 있는 안테나 설계가 필요함을 알 수 있다.
측정 결과 시간별 계절별 전계 강도의 변화는 일기 변화로 인한 대기매질 특성변화에 의한 영향이외에는 2~3 dB 이내의 변화를 나타내고 있으므로, DGPS 출력의 변화폭을 2~3 dB 가변 할 수 있는 출력 용량을 갖는 기준국 운영이 필요할 수 있다. 아울러, 전리층에 의한 장거리 지점에서의 페이딩 현상을 줄이기 위하여 안테나로부터의 고각도 방사 성분을 억제할 수 있는 안테나 구조가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	DGPS 신호의 수신 안정도를 측정하기 위하여 무엇을 측정하고 분석하는가?	DGPS 신호의 수신 안정도를 측정하기 위하여 기준국으로부터 일정한 거리에 해당되는 지역에서의 DGPS 전파 신호의 안정성 및 변화율을 측정하고 분석한다. 우리나라 NDGPS 내륙 기준국과 해안 기준국 중 대표적인 기준국을 설정하고, 해당 기준국을 중심으로 일정한 거리(근거리, 장거리)별로 NDGPS 전파를 측정하고 수신 평가한다.
	제안하는 TLA 안테나 필요한 이유는 무엇인가?	DGPS 기준국으로부터 일정거리에서 동절기와 하절기, 그리고 주야간에 측정하여 계절과 시간의 영향을 분석하여 DGPS 기준국의 균형있고 안정된 서비스 영역 확보를 위한 방안을 모색하고자 하였다. 전파 측정 분석결과, 계절 및 주야간의 대지 도전율에 따른 영향 그리고 전리층에 의한 영향이 나타나고 있음을 알 수 있었다. 따라서 시간별 계절별 대지도전율 변화에 따른 전력의 불균형과 장거리 지점에서의 페이딩 영향을 줄여 줄 수 있는 2~3 dB의 전력 가변성을 갖는 적응형 전력 운영과 고각도 방사 특성을 경감할 수 있는 지선식 안테나 구조를 갖는 TLA 안테나 설계 및 운영이 필요할 수 있다.
	DGPS 전파는 어떤 특성을 갖는가?	내륙 DGPS 기준국과 해안 DGPS 기준국으로부터 일정 거리를 갖는 동일 지점에서 동절기와 하절기 그리고 낮과 밤의 전파 전파 특성을 일정시간별로 측정한다. DGPS 전파는 대지 도전율에 영향을 받으므로 대지 도전율의 시간적 변화율에 따라 수신되는 전파의 세기는 다르게 나타나며, 서비스 영역의 변화를 가져온다. 안정된 서비스 영역의 운영을 위해서는 적응형 전력 조절과 전리층의 영향을 고려한 안테나 설계가 필요할 수 있다.

참고문헌 (6)

National Maritime PNT Office, http://www.ndgps.go.kr
N.DeMinco, "Ground-wave analysis model for MR broadcasting systems," NTIA Report 86-203, 1986.
Jeong Ki, Kim, Broadcasting Antenna and Radio Propagation WooSin Press, 1994.
Young wan Kim, "Service Coverage Enhancement due to Output Power of Korean Land-based DGPS," Journal of Korea Institute of Information and Communication Engineering, vol. 15, no. 10, pp. 2059-2064, 2011.

원문보기 상세보기
Ronglong Li, "The accuracy of Norton's empirical approximations for groundwave attenuation," IEEE Trans. on AP., vol. 31, no. 4, pp.624-628, 1983.

상세보기
Young wan Kim, "Antenna Radiation Efficiency of the Korean NDGPS Based on Radiation Power Measurements," Journal of information and communication convergence engineering, vol. 10, no. 2, pp. 97-102, 2012.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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