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다중경로 페이딩에 대해 알아보자
우리 삶에 있어서 통신이라는 것은 매우 중요하다.당장 하루라도 휴대전화나 인터넷이 없다면, 세상에 큰 혼란이 발생하게 될 것이다.그러나, 휴대전화나 인터넷이 있다고 해도접속할 통신망이 존재하지 않는다면 무용지물이다.그렇다면 통신망에 어떻게 접속하는가?가장 간단한 방법으로 유선통신망이 있다.유선통신은 신뢰성이 높다.잡음도 적으며. 오류 또한 적다. 그리고 전송할 수 있는 데이터 또한 많다.그러나 가장 문제가 되는 것은, 불편하다는 점이다.우리 휴대전화가 유선이라고 생각 해 보자. 말도 안되는 일이다.그래서 요즘의 현대 통신기술은 무선통신이 필수적이다.유선통신은 편리성에서 무선통신에 비교조차 할 수 없다.그렇다면 무선통신의 단점은 무엇일까?바로 잡음이다.유선통신은 구리선이나 광케이블을 따라서 적은 간섭을 받고상대적으로 매우 정확하고 대규모 데이터를 주고받을 수 있다.하지만 무선통신은 그것이 불가능하다.안테나의 열잡음공기중의 감쇄미세먼지공전잡음기상현상등등 수도 없이 많은 요소들에 의해서 간섭을 받으며이러한 간섭에서도 신뢰성 있게 작동해야 하기 때문에무선통신은 매우 어려운 기술이라고 할 수 있다.이 글에선 무선통신에서 가장 큰 문제거리인 다중경로 페이딩에 대하여아주아주 간단하게 알아보도록 하겠다.전파는 기본적으로 빛과 같다빛은 파동의 성질을 가지고 있으며, 파동은 주기와 주파수, 진폭을 가진다여기서 모든 문제가 시작된다.가장 간단한 사인함수를 생각해보자두 파가 합성이 될 때, 위상이 동일하다면 둘은 서로 보강을 일으켜서 진폭이 커지게 되지만위상이 180도 다르다면, 둘은 완벽하게 반대의 모양을 가지고 서로가 상쇄되어버린다"그게 통신과 무슨 상관인가요?"매우 큰 상관이 있다.전파가 공기중에 전파되는 모습을 보자전파는 기본적으로 빛이며, 빛은 온 사방으로 다 뻗어나가기 때문에지향성을 가진 특수한 안테나가 아니라면빛은 구의 형태를 이루며 뻗어나간다. 그리고 이 뻗어나간 빛들이 각기 다른 경로를 통해 전파된다.그렇다면 그림과 다르게 장애물을 만나서 반사가 된다면 어떻게 될까?그림과 같이 복잡한 형태로 여러 경로를 통해서 수신기에 도달하게 된다.만일 직진을 통해서 온 파와반사되어서 온 파가절묘하게 180도 위상이 바뀌어 있다면?만일 빛의 파장이 30cm라면,15cm만 경로차이가 발생하여도 둘의 위상은 정확하게 반대가 된다.그러면? 서로 상쇄가 일어나게 된다문제의 시작인 것이다.하물며 몇 개의 경로로 한정하고 저런 단순한 구조에서도 매우 복잡한데 도시와 같이 복잡한 구조에서는?도저히 통제할 수 없는 수준의 복잡도가 되어버린다이렇게 신호가 여러 경로를 통해서 수신, 이들이 서로 간섭을 일으켜서신호가 일그러지는 것을 다중경로 페이딩이라 한다공기중의 감쇄나 미세먼지처럼 기상조건의 문제는적절한 파라미터를 통해 이를 보상할 수 있지만다중경로 페이딩은 이러한 방법이 불가능하다결과적으로 다중경로 페이딩 때문에 우리가 수신하는 신호는 정갈한 예쁜 신호가 아니라싱붕이 면상같은 신호를 받게 되는데,그렇다면 우리는 이를 어떻게 극복해야 하는가?통계적인 방법을 활용해야 한다다중경로 페이딩에 의한 수신신호를 나타내면 다음과 같은데,눈이 아프더라도 괜찮다. 차근차근 설명을 해 주겠다a(t)는 진폭이다. 이는 시간에 따라서 변화하는 값이다u(t)는 원래 신호다. τ라는 값에 의해서 지연되서 들어오는 것이다. 타우는 지연된 시간이다.e^j는 위상이 바뀌는 것이다. 자세하게 알 필요는 없다핵심은, 진폭, 지연시간, 위상 모든 것이 시간에 대한 함수이고 서로 독립이다왜냐?각 변수들은 상호간에 어떠한 인과관계가 존재하지 않는다.그렇기 때문에 독립적이라고 할 수 있다또한, 각 변수가 변화하는 양상은 랜덤하다고 할 수 있다.그렇다면 우리가 쓸 수 있는 방법이 있다랜덤한 시행을 더하다 보면 그 분포는 가우시안 분포를 따르게 된다는 것.바로 중심극한정리이다.물론 도심지나 산악지대 같은 경우는 가우시안 분포를 따르진 않고 레일라이, 라이시안 분포를 따르지만우선 이해를 돕기위해 가우시안 분포를 예시로 들었다.쉽게 말해서 서로 독립이고 랜덤한 시행을 서로 더하면그 분포를 근사적으로 알 수 있다는 것이다.그렇다면 우리는 여러가지 상황에 대해서이미 알려진 다양한 분포를 활용하고, 고급적인 통계분석을 사용하면 이 다중경로 페이딩에 대해서 '근사적' 으로 보상을 해 주거나 예측 할 수 있게 된다.그러나 어디까지나 근사적인 방법이고다중경로 페이딩을 완전히 제거하는 것은 불가능하다.그러나 오늘도 통신공학자들은 조금이라도 더 정확하게이 페이딩을 제거하고 보상할 수 있는 방법을 개발중이다현재 6G의 표준이 IEEE에서 논의,개발중이다5G에서는 AI에 대한 논의가 전무하였으나,6G에서는 절반이 넘는 기술이 AI를 활용한 기술이 될 전망이다AI를 활용하는 가장 큰 이유는 바로 이러한 불확실성 때문이다AI가 많은 양의 데이터를 수집하여 실시간으로 위치에 따른 페이딩 정보를 취합하여가장 적절한 보상을 하고, 동적으로 전파자원을 할당하는 그런 기술이현재 6G의 표준기술로 논의, 개발중에 있다.
작성자 : lduna고정닉
세종특별자치시 답사기
세종시는 대한민국 유일의 특별자치시이다.정부부처 대부분이 입주한 정부세종청사가 있는 행정중심복합도시이며동으로는 충청북도 청주시, 서로는 충청남도 공주시, 남으로는 대전광역시, 북으로는 충청남도 천안시에 접한다.도시의 명칭은 세종대왕에서 따왔다.인구는 39만명도시는 전형적인 신도시, 혁신도시 이미지였다. 대다수 아니 모든 혁신도시가 실패했는걸로 아는데 세종시는 대부분의 신도시나 혁신도시와는 성격이 조금은 다른 도시로 알고 있느데 규모나 외관면에서는 ‘혁신도시의 완성형’ 정도로 표현할 수 있겠다.도시가 만들어진지 20년이 안된걸로 아는데 놀랍게도 아직도 도심에 종합운동장(주차장 포함)을 몇개는 만들 정도의 공터가 군데군데 있다.도시는 신도시답게 상당히 쾌적하고 깔끔한데 평일 대낮인데(오늘임) 길에는 차량이나 사람이 별로 없는 한산한 모습이었다.세종예술의전당이라는건 아직 운영을 하지 않는거 같았고 유령이 나올 정도는 아니지만 확실히 조용한 신도시 느낌이었다.한 나라의 수도로서의 포스와 위상은 없는 느낌이 없는 전형적인 한국도시 느낌이었다.훗날 역사책에는 대한민국의 2010~2020년을 떠올릴수 있는 ‘응답하라 2020’ 그 시대의 모습을 담은 도시라할 수 있겠다.아프리카 대륙 어느 초원 한가운데 또는 신대륙의 어느 한 지방에 한국인 30만명만 모아놓고 한국인 스스로 도시를 만든다면딱 이런 모습일거 같을 정도로 한국적인 도시였다.조금이나마 인상적인 건물은 거의 아파트였던거 같다오늘 무슨 날이었는지 모루겠는데 진짜 길거리에 차랑 사람이 없더라 ㄷ ㄷ ㄷ 전부 저런 건물 안에서 일하고 있다고 생각들었다.도시 한가운데 정부청사가 있는데 관공서라기 보다는 상당히 익숙한 느낌이었는데옛날에 포스코 견학 간적이 있는데 그 느낌이 었음번화가는 대한민국 축소판이라도 될만큼 딱 그 못습이더라아무쪼록 대한민국의 새로운 얼굴이 될 가능성이 큰 도시인데기왕에 삐까뻔쩍한거 앞으로 지속적인 관리로 계속해서 깨끗하고 깔끔한 모습을 지켜주길 바라는 그런 답사기였음.- dc official App
작성자 : 도미갤러고정닉
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