1. 자유 공간 (Free Space)
※ (자유 공간은, 공간의 물리적/수학적 모델화를 위한 기초 개념 임)
ㅇ 흡수,반사,굴절 등과 같이 매질 방해요소가 없는 공간
ㅇ 때론, 물질 없는 공간(space that is free of matter)
ㅇ 한편, 자유 공간과, 진공,우주를 같은 개념으로 보나,
- 진공은, 주위 대기압 보다 압력이 낮고 극소량 먼지 만 있는 곳을 주로 지칭
- 또한, 지구 밖 우주를 자유공간으로 간주하나, 우주 먼지도 3개 분자/㎥ 정도가 있다함
2. 자유공간 경로손실 (Free Space Propagation Loss, FSPL)
ㅇ 자유공간 경로손실 이란? ☞ 전파 손실(자유공간경로손실,대기손실,회절손실 등) 참조
- 송수신 양단 등방성 안테나 간에 구성된 통신 링크 상에서의 송수신 전력의 감소
. 자유공간 가시거리(LOS) 상에서 단지 두 안테나 간의 거리 만에 의해 발생되는 손실
.. 즉, 송수신간 거리 만에 따른 전파 세기의 감쇠
(한 점에서 3차원 공간 상으로 퍼지며 진행하므로 발생하는 손실)
ㅇ 자유공간 경로손실 모델 ☞ 전파 모델 참조
- 이상적인 자유공간에서의 전파 감쇠 모델 (거리에 대한 감쇠 만을 고려)
. 송수신간에 장애물이 없는 LOS 환경하에서 수신 신호의 강도를 예측하기 위해 사용
. 사용 例) 위성통신, 고정 점대점 M/W 통신 등
3. 자유공간 경로손실 式
ㅇ 자유공간 수신 전력
- 후리스 공식에 의함 (거리의 제곱에 반비례, 파장의 제곱에 비례)
[# P_r(d) = P_t (G_tG_r) \left( \frac{λ}{4πd} \right)^2 #]
. Pr(d): 송수신간 거리 d에 따른 수신 전력
. Pt: 송신 전력
. G : 안테나 이득 (Gt: 송신. Gr: 수신)
. d: 송수신간 거리
. λ: 파장
. 위 식에서, 비례계수 (λ/4πd)2은 `자유공간 경로손실(FSPL)`이라고 불리움
ㅇ 자유공간 경로 손실(FSPL)
- 전파의 에너지가 송신 안테나에서 3차원 공간상으로 확산되므로 발생하는 손실
[# L_{FS} = \frac{P_t}{P_r} = k \left( \frac{4πd}{λ} \right)^2 #]
. k : 자유공간 경로손실 계수
.. 안테나이득 등 각종 전파환경을 고려한 관련 계수
- (데시벨 [dB] 표현)
[# L_{FS} = 10 \log \frac{P_t}{P_r}
= K + 10\log \left( \frac{4πd}{λ} \right)^2
= K + 20\log \frac{4πd}{λ} #]
[dB]