중계기 거리에 따른 BER과 통신 가능 거리 분석

비트 오류율(bit error rate; 비트 오류율) - 수신된 비트의 수에 대해 전달되는 과정에서 오류가 발생한 비트 수를 말합니다.

 

BER 공식

 

자유공간 손실에 의한 SNR열화 그래프

자유공간 손실에 의한 SNR열화

기지국 또는 중계기와 같은 송신기에서 증폭되어 고출력으로 송신된 신호와 잡음레벨은 A지점부터 자유공간 손실에 의해 감쇄를 겪으며 전파되게 됩니다.

A지점부터 B지점까지는 신호와 잡음레벨이 같이 감쇄되어 신호대 잡음비의 열화가 일어나지 않지만 B지점부터는 신호레벨은 감쇄가 계속 일어나는 반면 잡음레벨은 이미 기저 레벨에 도달하였으므로 더 이상의 감쇄가 일어나지 못하여 신호대 잡음비의 열화가 시작되고 결국 복조가 가능한 최소 신호대잡음비보다 낮아지면 통신이 불가능하게 됩니다.

 

 

 

이것을 수신신호에 대한 전송 손실률(BER)로 나타낸 그래프를 그리면 아래와 같이 됩니다.

송신기와 수신기 사이의 통신거리 분석

통신 가능한 지역에서는 송수신 시스템 자체의 BER로 유지되고 있지만

수신 신호가 강할 때는 수신기의 과 입력에 의한 혼변조 현상으로 신호가 왜곡되어 BER이 증가합니다.

반대로 수신신호가 약할 때는 열 잡음에 의해 신호 캐리어 안의 정보들이 열화 및 소실되어 BER이 증가됩니다.

 

 

정리하자면 통신 가능한 최소 수신 신호 레벨은 곧 수신 신호의 최소 신호대 잡음비(SNR)를 의미하고 이 거리는 동일한 송신출력, 동일한 주파수에서도 데이터 전송속도와 변조방식에 따라 많은 차이를 보입니다.

고속 데이터를 전송하는 QAM(64QAM, 256QAM) 방식에서는 심벌당 비트수가 많아지므로 약간의 열화에도 데이터 손실이 일어날 수 있습니다. 그래서 높은 SNR이 필요하며 결과적으로 통신 가능 거리도 줄어들게 됩니다.

 

그러므로 고속 데이터 통신의 경우 송신기가 뛰어난 선형성을 가져함과 동시에 수신기(단말기)의 수신감도가 좋게 설계해야 커버리지 확보를 할 수 있습니다.

 

[출처]: 이동통신 중계기의 이해 (송두희,이기진)