프레넬 존의 중요성은 좋은 신호 품질을 보장하기 위해 장애물이 없어야 한다는 사실에 있습니다. 장애물이 프레넬 존을 방해하는 경우 신호 감쇠 및 전송 오류가 발생할 수 있습니다. 프레넬 영역은 신호 주파수가 증가하고 안테나 사이의 거리가 증가함에 따라 좁아집니다.

프레넬 존의 결정

무선 링크에서 프레넬 존을 결정하기 위해 전송된 신호의 파장과 안테나 사이의 거리를 고려하여 계산이 이루어집니다. 다음은 프레넬 존(Fresnel Zone) 계산 방법에 대한 일반적인 설명입니다.

1. 주파수와 파장을 결정합니다

일반적으로 무선 장비 사양에 제공되는 전송 신호의 주파수를 알고 있습니다. 주파수로부터 파장은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

파장(λ) = 빛의 속도(c) / 주파수(f)

2. 프레넬 존의 반경을 계산합니다.

신호 경로를 따라 있는 한 지점에서 프레넬 영역의 반경은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

r = (n * λ * d) / D

장소 :

• • "r"은 해당 지점에서 프레넬 영역의 반경입니다.
  • "n"은 프레넬 존의 유형(상위 또는 하위)에 따라 달라지는 요소입니다.
  • "λ"는 신호의 파장입니다.
  • "d"는 안테나 사이의 거리입니다.
  • "D"는 지점에서 수신 안테나까지의 거리입니다(여기서 D = d1 + d2, 여기서 d1은 지점에서 송신 안테나까지의 거리이고 d2는 지점에서 수신 안테나까지의 거리입니다).

3. 프레넬 영역에 장애물이 없는 비율을 계산합니다.

목표는 프레넬 존의 최소 60%에 장애물이 없어 신호 간섭을 최소화하는 것입니다. 이는 프레넬 존의 원형 면적을 계산하고 그 안에 장애물이 없는 면적을 확인함으로써 달성할 수 있습니다. 장애물 없는 면적이 60% 미만인 경우 안테나 재배치, 타워 높이 조정 등 추가 조치를 취하여 연결 품질을 개선해야 합니다.

실제로 대기 감쇠, 설명할 수 없는 장애물의 존재 및 기타 효과와 같은 추가 요소가 신호 전파에 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

따라서 무선 링크에서 프레넬 영역을 보다 정확하게 계획하려면 특정 전파 연구를 수행하고 시뮬레이션 도구를 사용하는 것이 좋습니다.

프레넬 존 계산 예

예 1

송신 안테나와 수신 안테나 사이에 무선 링크가 있고 경로를 따라 있는 한 지점에서 프레넬 영역의 반경을 계산하려고 한다고 가정합니다. 다음 데이터를 고려해 보겠습니다.

• 신호 주파수: 2.4GHz(2400MHz)
• 안테나 간 거리: 1km(1000미터)
• 지점에서 수신 안테나까지의 거리: 500미터

1단계: 파장을 계산합니다.

파장은 다음 공식을 사용하여 얻을 수 있습니다.

파장(λ) = 빛의 속도(c) / 주파수(f)

빛의 속도는 초당 약 3 x 10^8 미터입니다.

λ = (3 x 10^8m/s) / (2400 x 10^6Hz) ≒ 0.125미터 ≒ 12.5cm

2단계: 프레넬 존의 반경을 계산합니다.

공식을 사용하면:

r = (n * λ * d) / D.

상부 프레넬 영역(n = 1)의 반경을 계산한다고 가정합니다. 이 경우, D = d1 + d2 = 500미터 (수신 안테나까지의 거리).

r = (1 * 0.125m * 1000m) / 500m ≒ 0.25m ≒ 25cm

따라서 해당 링크 지점에서 상부 프레넬 영역의 반경은 약 0.25미터 또는 25cm입니다.

예 2

송신 안테나와 수신 안테나 사이에 무선 링크가 있고, 수신 안테나 측면 지형의 불균일성을 고려하여 경로를 따라 있는 한 지점에서 프레넬 영역의 반경을 계산하려고 한다고 가정합니다. 다음 데이터를 고려해 보겠습니다.

• 신호 주파수: 5GHz(5000MHz)
• 안테나 간 거리: 2km(2000미터)
• 지점에서 수신 안테나까지의 거리: 500미터
• 수신 안테나 측면의 지형 경사: 20미터

1단계: 파장을 계산합니다.

공식을 사용하면:

파장(λ) = 빛의 속도(c) / 주파수(f)

빛의 속도는 초당 약 3 x 10^8 미터입니다.

λ = (3 x 10^8m/s) / (5000 x 10^6Hz) ≒ 0.06미터 ≒ 6cm

2단계: 프레넬 존의 반경을 계산합니다.

공식을 사용하면:

r = (n * λ * d) / D.

상부 프레넬 영역(n = 1)의 반경을 계산한다고 가정합니다. 이 경우, D = d1 + d2 + √(h1 * h2)여기서, h1은 송신 안테나 측 지형의 경사이고, h2는 수신 안테나 측 지형의 경사이다.

D = 2000m + 500m + √(0 * 20m) ≒ 2500m

r = (1 * 0.06m * 2000m) / 2500m ≒ 0.048m ≒ 4.8cm

따라서, 지형의 불균일성을 고려하여 링크 지점에서 상부 프레넬 존의 반경은 약 0.048미터, 즉 4.8cm이다.

이는 단순화된 예이며 계산은 사용된 주파수, 거리, 지형 차이 및 기타 요인과 같은 링크 세부 사항에 따라 달라질 수 있습니다.

보다 정확한 결과를 얻으려면 지형의 불규칙성을 고려한 무선 링크 계획에 특화된 시뮬레이션 도구나 소프트웨어를 사용하는 것이 좋습니다.

개요

무선 링크 구현에서 프레넬 존은 무선 통신을 설정하는 두 안테나 사이의 직접 가시선 주변의 타원형 영역입니다. 이 영역은 경로의 장애물로 인해 신호가 반사, 회절 또는 산란될 때 발생하는 다중 경로의 영향을 상쇄하는 데 도움이 됩니다.

프레넬존은 상부와 하부로 구분됩니다. 좋은 신호 품질을 보장하려면 이 영역에 장애물이 없도록 유지하는 것이 중요합니다. 장애물이 프레넬 존을 방해하는 경우 신호 감쇠 및 전송 오류가 발생할 수 있습니다.

프레넬 존의 크기는 전송된 신호의 파장과 안테나 사이의 거리를 기반으로 계산하여 결정됩니다. 심각한 신호 저하를 방지하기 위해 프레넬 영역의 최소 60%에는 장애물이 없어야 합니다.

프레넬 존은 장애물이 발생할 가능성이 높은 밀집된 도시 환경이나 장거리 무선 링크에서 중요합니다. 안정적인 연결을 보장하기 위해 적절한 안테나 위치 선택, 타워 높이 조정, 시뮬레이션 도구 사용과 같은 기술을 사용하여 무선 링크 구현 시 프레넬 영역을 계획하고 최적화합니다.