Doppler Shift, Frequency Shift   도플러 천이, 도플러 시프트, 도플러 이동

1. 도플러 효과에 의한 주파수 변동의 영향 및 응용

  ㅇ 도플러 천이 (Doppler Shift, Frequency Shift)
     - 무선통신에서, 도플러 효과에 따른, 겉보기 주파수의 천이/편이

     - (반송파 주파수를 이동시킴) 
        . 수신기가 정밀한 주파수 동기화를 유지하는 데 어려움을 줌
     - (주파수 확산을 일으킴)  :  (도플러 확산 : 신호 대역폭 확산)
        . 다중 경로 환경에서 신호가 여러 방향에서 들어올 경우, 각 경로 마다 다른 도플러 천이 발생
        . 이로인해 수신 신호의 대역폭이 넓어지며,
        . 이는 시간 선택적 페이딩을 유발하여 통신 성능을 급격히 저하시킴 

  ㅇ 도플러 주파수 옵셋 (Doppler Frequency Offset)
     - 주로, 레이더 등에서, 타겟의 이동 속도를 측정하기 위해 활용

     - (속도 측정) 송신 신호가 이동 타겟에 반사 돌아올 때, 타겟 속도에 비례하여, 주파수 변하므로,
        . 수신기는 이 송신,수신 주파수 간의 차이(옵셋)를 분석하여, 타겟의 속도를 역산 가능
     - (클러터 제거 : Moving Target Indication, MTI) 
        . 고정된 물체(클러터)와 움직이는 물체를 구분하여, 
        . 이동 중인 타겟만을 효과적으로 추적 가능


2. 이동 무선단말의 도플러 천이(Doppler Shift, Frequency Shift) 근사 관계식

  ㅇ 이동에 따른 도플러 효과에 의한, 겉보기 수신 주파수 변화량
     - 도플러 천이는, 이동체의 속도(v), 수신전파 주파수(f), 전파도래각도(AoA,θ)와 관련됨

      

     - 전파 도래각에 따라,
        . θ = 0˚  (전파방향과 반대) 
           ..  fD = (+) (v f / c)  = (+) (v / λ)
        . θ = 90˚ (전파방향과 수직) 
           ..  fD = 0
        . θ = 180˚(전파방향과 같음) 
           ..  fD = (-) (v f / c)  = (-) (v / λ)

     - 따라서, 도플러 천이(주파수 천이)는,
        . 이동방향이 전파방향과 반대면, 양(+)
        . 이동방향이 전파방향과 수직이면, 거의 변화없음
        . 이동방향이 전파방향과 같은 방향이면, 음(-)

  ㅇ 최대 도플러 주파수 천이 근사식 (cos 0˚ = 1)
     

     - fDmax : 최대도플러주파수천이, v :이동 속도, c : 빛 속도, fo: 전송 주파수

     - 최대 도플러 천이는,
        . 전송 주파수 및 이동 속도가 커질수록 커지게 됨