송신 전력에서 수신 전력까지의 이득과 손실을 쌓아 올려, 수신기에 도달하는 전력과 수신에 필요한 전력(수신 감도)에 대한 여유를 추정하는 계산. dB와 dBm을 사용하여 송신 전력 + 안테나 이득 − 전파 손실 − 케이블 손실 등을 더하고 빼서 구한다. 무선 외에 광통신의 파워 버짓에서도 같은 사고방식을 사용한다.
일본어 명칭: リンクバジェット
링크 버짓(Link Budget)은(는) 실리콘 포토닉스, 무선 통신의 기초 등 2개 분야의 연습 문제 2개에 나와요.
분야: 무선 통신의 기초
먼저 송신 전력(dBm)에 송신 안테나와 수신 안테나의 이득(dBi)을 더하고, 전파 손실이나 케이블·커넥터의 손실(dB)을 빼서 수신 전력을 구합니다. 다음으로 수신기의 잡음 지수와 대역폭으로부터 수신 감도를 구하고, 수신 전력과의 차를 링크 마진(여유)으로 합니다. 예를 들어 송신 20 dBm, 안테나 이득 2 dBi씩, 전파 손실 100 dB, 케이블 손실 4 dB라면 수신 전력은 −80 dBm이며, 수신 감도가 −90 dBm이라면 10 dB의 여유가 있습니다.
실제 전파 손실은 자유 공간 전파 손실보다 커지는 것이 일반적이며, 건물이나 인체에 의한 차폐, 비에 의한 감쇠, 페이딩에 의한 일시적인 저하도 있습니다. 따라서 통신이 끊기지 않을 확률의 목표에 맞추어 페이딩 마진 등의 여유를 두고 설계합니다. 여유가 부족하면 송신 전력이나 안테나 이득을 높이거나, 수신기의 잡음 지수를 낮추거나, 전송 속도를 낮추어 필요한 S/N을 작게 하는 등의 대책을 취합니다.
전력의 비를 로그로 나타내는 dB와 1 mW를 기준으로 한 dBm을 사용하면, 몇 자릿수에 걸친 전력의 곱셈과 나눗셈을 덧셈과 뺄셈으로 다룰 수 있습니다. 송신기가 수 W, 수신기에 도달하는 전력이 1 pW 이하처럼 10자릿수 이상 차이 나는 양도 같은 표 안에서 다룰 수 있으므로, 어디에서 손실이 큰지도 한눈에 알 수 있습니다.
정답: A. 약 0.2 mW(−7 dBm)
dBm은 1 mW를 기준으로 한 절대적인 파워의 단위로, 0 dBm이 1 mW, +3 dBm이 약 2 mW, −10 dBm이 0.1 mW입니다. 손실은 dB로 빼기만 하면 되므로 3 − 10 = −7 dBm, 10^(−0.7) ≈ 0.2 mW가 됩니다. 이처럼 송신 파워에서 손실을 빼고, 광검출기가 필요로 하는 최소 파워(수신 감도)를 웃도는지 확인하는 계산을 링크 버짓(파워 버짓)이라고 합니다. +13 dBm은 손실을 더해 버린 값, −13 dBm은 송신 파워의 부호를 잘못 잡은 값입니다.
온도 290 K의 열잡음 전력 밀도 −174 dBm/Hz에 대역폭(10·log₁₀ B)과 수신기의 잡음 지수를 더하면 입력으로 환산한 잡음 전력이 됩니다. 여기에 복조에 필요한 S/N을 더한 것이 수신 감도의 기준입니다. 대역폭 1 MHz, 잡음 지수 6 dB, 필요한 S/N 10 dB라면 −174 + 60 + 6 + 10 = −98 dBm입니다.
사고방식은 같습니다. 광통신에서는 레이저 출력(dBm)에서 광섬유나 도파로, 커넥터, 결합의 손실(dB)을 빼서 수광기에 도달하는 파워를 구하고, 수광기 감도에 대한 여유를 확인합니다. 무선과 달리 안테나 이득은 없지만, dB와 dBm으로 더하고 빼는 절차는 공통입니다.
이처럼 송신 파워에서 손실을 빼고, 광검출기가 필요로 하는 최소 파워(수신 감도)를 웃도는지 확인하는 계산을 링크 버짓(파워 버짓)이라고 합니다.
출력 +3 dBm의 레이저광이 합계 10 dB의 손실(광섬유와의 결합, 도파로, 변조기 등)을 거쳐 광검출…이 계산을 링크 버짓이라고 부르며, 20 + 2 + 2 − 100 − 4 = −80 dBm입니다.
송신 전력 20 dBm, 송신 안테나 이득 2 dBi, 수신 안테나 이득 2 dBi, 전파 손실 100 d…도파로 페이딩(Fading) 빔포밍(Beamforming) 섀넌의 정리(Shannon's Theorem) 숨은 단말 문제(Hidden Node Problem) 슈퍼헤테로다인 방식(Superheterodyne) 자유 공간 전파 손실(Free-space Path Loss) 잡음 지수(NF) 직접 변환 방식(Direct Conversion) BLE(Bluetooth Low Energy)