제3부 전파·통신

3.4 전파 전파 III: 공대지·공대공 채널 모델과 전파 예측(ITU-R 권고)

3.4.1 이 장에서 배우는 것 / 선수 지식 / 특히 중요한 독자

3.2과 3.3는 물리를 세웠다. 이 장은 그 물리를 모형으로 묶는 계보를 정리하고, 어느 모형을 어느 목적에 사용하며, 모형의 불확도를 링크 여유로 어떻게 번역하는가를 다룬다. 핵심 메시지는 하나다. 같은 거리·같은 고도에서도 모형에 따라 가시선 확률이 1 %에서 74 %까지 달라지고, 그 차이는 대부분 모형이 가정한 지상 끝의 높이와 환경에서 온다.

배우는 것:

• 공대지(A2G)·공대공(A2A) 채널의 특징 — 고도에 따른 가시선 확률, 지연·도플러·K 요인, 공대공의 지면 반사와 상대 속도.
• 모형의 계보 — 기하(두 선 모델)와 ITU-R P.528의 항공 곡선, 지상 서비스용 지형·클러터 방법(P.452·P.1546·P.1812·P.2001·P.2108)과 그 한계, 도시 가시선 통계 모형(P.1410)과 시그모이드형 모형, 3GPP의 UAV 채널 보고서(TR 36.777).
• 모형 선택 — 설계용 보수 값과 평균값, 링크 설계와 간섭 분석에서 보수의 방향이 반대인 이유.
• 지형·클러터 자료가 필요한 이유 — 지상 안테나가 클러터 높이보다 낮을 때 생기는 손실을 ITU-R P.2108-1로 계산한다.
• 모형 불확도를 여유로 번역하는 법 — 표준편차 하나에서 여유가 얼마 달라지는가, 실측 비교의 지표.

선수 지식: 3.1의 링크 버짓·기준 C2 링크, 3.2의 프레넬 영역·두 선 모델, 3.3의 페이딩 여유·음영·회절이다. 3GPP 표준의 상세는 9.15, 위성 경로는 3.5·3.13, 실제 측정 절차는 3.20이 맡는다.

특히 중요한 독자: 엔지니어는 3.4.5(모형 선택)·3.4.6(클러터)·3.4.8(불확도)을 건너뛰지 않는다. 인증 담당자는 3.4.13과 3.4.14를 먼저 본다. 가용도를 입증하는 모형의 적용 범위를 어떻게 밝히는가가 거기에 있다. 정책·사업 담당자는 3.4.9의 표 하나("같은 링크가 모형에 따라 12 dB 여유에서 −10 dB 여유까지 오간다")만 읽어도 된다.

기준 시점과 정직성. 이 장은 2026년 10월을 기준으로 작성한 원리 장이며 지식은 2026년 중반까지다. ITU-R 권고(P.525-5·P.528-5·P.452-18·P.1546-6·P.1812-8·P.2001-6·P.2108-1·P.1410-6·P.1411-13)의 번호·범위·식은 원문을 읽고 확인한 것만 단정했다. 3GPP TR 36.777의 식과 도시 가시선 시그모이드 모형의 매개변수는 원문 PDF를 구하지 못해 2차 문헌(표준 전재 페이지와 논문)으로 확인했고 (2차 확인)으로 표시했다. 환경별 매개변수 중 확인하지 못한 것은 작성하지 않았다. 가시선 확률·경로 손실의 수치는 모두 이 장이 인용한 식을 파이썬 math로 계산한 모형값이며 실측값이 아니다. 문헌 모형은 제안자가 정한 환경에서만 검증됐다.

3.4.2 개념·직관 — 모형은 지도이지 땅이 아니다

모형은 세 가지 질문에 먼저 답해야 사용할 수 있다.

1. 어떤 링크 기하인가 — 양 끝의 높이, 거리, 앙각. 지상 기지국 25 m 가정의 모형을 2 m 삼각대 지상국에 사용하면 틀린다.
2. 어떤 환경인가 — 개활지·교외·도심·산악·해상. 환경은 건물 밀도·높이 분포·지면 유전율로 모형에 들어간다.
3. 결과를 무엇으로 사용할 것인가 — 중앙값인가, 99 % 값인가, 최소 손실인가. 링크 가용도 설계와 간섭 분석은 보수의 방향이 반대다(3.4.5).

세 축은 서로 다른 모형을 필요로 한다.

3.4.3 공대지·공대공 채널의 특징

3.4.3.1 고도와 가시선 확률

결론부터: 기체가 높을수록, 지상 끝이 높을수록, 건물이 낮고 드물수록 가시선일 확률이 커진다. 지상의 단말 대 단말 채널과 달리 공대지 채널은 앙각이 높아 가시선이 우세하다.

도시에서 가시선 확률을 계산하는 한 방법이 ITU-R P.1410-6 제2.1.4~2.1.5절의 건물 차단 통계 모형이다. 시선이 지나는 건물의 수를 세고, 각 건물이 시선보다 낮을 확률을 곱한다. 매개변수는 세 개다. $\alpha$는 건물이 점유한 땅의 비율, $\beta$는 건물의 밀도(개/km²), $\gamma$는 레일리 분포로 본 건물 높이의 최빈값이다. 거리 $r$ [km]에는 $\lfloor r\sqrt{\alpha\beta}\rfloor$채의 건물이 있고, 시선 높이는 $h_i=h_{tx}-d_i(h_{tx}-h_{rx})/r$다. 한 건물이 시선 아래일 확률은 $1-\exp(-h_i^{2}/2\gamma^{2})$이고 전부 곱한 것이 가시선 확률이다.

$$P_{\mathrm{LoS}}=\prod_{i=0}^{b_r-1}\left[1-\exp\!\left(-\frac{h_i^{2}}{2\gamma^{2}}\right)\right],\qquad b_r=\left\lfloor r\sqrt{\alpha\beta}\right\rfloor$$

이 모형은 원래 지상 광대역 무선 접속(3~60 GHz)용으로 만들어졌다. 권고는 환경을 "교외에서 고층까지 $\alpha$는 0.1~0.8, $\beta$는 750~100"으로 요약하고 영국 말번 지역 교외의 적합 값 $\alpha=0.11$, $\beta=750$, $\gamma=7.63$을 예로 든다. 도시 $(0.3,\ 500,\ 15)$, 고밀도 도시 $(0.5,\ 300,\ 20)$ 같은 환경별 값은 이 모형을 UAV에 응용한 문헌이 인용하는 값이며 권고 본문에는 없다 (2차 확인). 이 응용은 문헌의 관행이다. 아래 그림은 도시 값으로 기체 높이 100 m의 확률을 지상 끝 안테나 높이별로 그린 것이다.

(앞 세 열은 P.1410-6 방식으로 계산, 도시 매개변수, 기체 100 m. 마지막 열은 3GPP TR 36.777 UMa-AV 식으로 계산 (2차 확인).) 읽을 점은 셋이다.

• 지상 끝의 높이가 가장 큰 변수다. 같은 모형에서 1 km의 확률이 1.3 %(삼각대)에서 74 %(옥상)로 오른다. 3.2의 프레넬 한도 분석과 같은 결론이다.
• 같은 높이(25 m)에서 두 모형은 같은 자릿수로 맞는다. 1 km에서 74 %와 85 %다. 모형 간 불일치를 수십 %포인트로 어림하면 된다.
• 삼각대 지상국의 도시 링크에서는 가시선이 거의 없다. 지상 안테나 1.5 m에서 1 km의 가시선 확률이 1 % 정도다. 가시선을 전제한 자유공간 설계는 이 환경에서 낙관이다.

시그모이드형 모형은 같은 통계를 앙각 $\theta$[°]의 함수로 맞춘 것이다(Al-Hourani 등, 2014).

$$P_{\mathrm{LoS}}(\theta)=\frac1{1+a\,e^{-b(\theta-a)}}$$

도시 환경에서 $a=9.61$, $b=0.16$이 문헌에 사용된다 (2차 확인). 위 P.1410 곱셈식을 지상 끝 0~1.5 m로 계산한 값과 비교하면 앙각 10°에서 0.10 대 0.11~0.15, 20°에서 0.35 대 0.46~0.51, 30°에서 0.73 대 0.75~0.78로 가깝다(계산). 시그모이드는 두 끝의 높이를 묻지 않는 평균 곡선이라서 지상 끝이 높은 링크에는 사용할 수 없다.

3.4.3.2 지연 확산·도플러·K 요인

공대지 채널의 경향은 다음과 같다 (문헌 정성). 고도가 높고 개활지이면 지면 반사 외에 강한 산란체가 적어 지연 확산이 작고 K 요인이 크다. 고도가 낮고 도심이면 반대다. 2차 전재에 따르면 3GPP TR 36.777의 UMa-AV 가시선 모형에서 K 요인의 평균은 높이의 로그 함수이고(30 m에서 약 12 dB, 100 m에서 약 14 dB) 표준편차는 9~13 dB로 크다 (원문 대조 필요). $K=14$ dB의 1 % 여유는 3.3.4.2의 계산으로 3.4 dB로 레일리의 20 dB에 비해 작다. 단, K의 분산이 크다는 것이 설계에서 중요하다. 평균 14 dB를 보증으로 사용하면 안 된다.

도플러는 3.3.5에서 정의한 $f_m=vf/c$다. 공대지에서는 지상 쪽이 정지해 있어 기체 속도가 그대로 사용되고, 공대공에서는 두 기체의 상대 속도가 사용된다.

3.4.3.3 공대공 채널

결론부터: 공대공은 지상 장애물이 거의 없어 가시선이 일반적이지만, 다중경로는 지면 반사가 거의 전부이고, 도플러는 상대 속도가 정하며, 기체 몸체가 가장 큰 차폐물이다.

• 지면 반사. 두 기체가 높아도 수평선 근처의 얕은 입사에서는 반사가 강하다. 두 기체가 100 m·2.4 GHz이면 $d_b=4\times100\times100/0.125=320$ km로 수평선(약 82 km)보다 멀어서, 가시선 전 구간이 3.2.7의 간섭(로빙) 영역 안에 있다. 평탄한 지면이나 수면 위에서는 널이 남고, 앙각이 큰 근접 기체 사이에서는 입사가 가팔라 반사가 약해진다(3.2.7.1). P.528은 이 구조를 변동성의 통계로 처리한다.
• 도플러. 정면 접근하는 두 기체의 상대 속도는 속도의 합이다(3.3.5.1). 고속 군용 기체끼리는 수 kHz가 된다.
• 기체 몸체의 가림. 상대 기체가 자기 기체의 동체·날개·로터 뒤에 가려지는 순간이 가장 큰 변동이다. 방향별 이득 구멍과 함께 3.6에서 다룬다.
• 군집 통신. 근접 기체 사이에서는 대역 내 간섭과 넓은 방향 변화가 중요해진다(7.9, 네트워킹은 3.10).

ITU-R P.528-5는 두 단말의 높이를 모두 해면 위 1.5 m~20,000 m 범위에서 받으므로 공대공에도 사용할 수 있다.

3.4.4 모형의 계보

3.4.4.1 기하와 표준 곡선 — 두 선 모델과 P.528

자유공간(ITU-R P.525-5)과 두 선 모델은 3.2에서 유도했다. ITU-R P.528-5(2021-09, 항공 이동 및 무선항법 업무용 VHF·UHF·SHF 전파 예측)는 이를 표준 곡선으로 만든 항공 업무의 기본 방법이다. 입력은 두 단말의 해면 위 높이(1.5 m~20,000 m), 주파수(100 MHz~30 GHz), 거리, 시간 비율(1~99 %), 편파(수평·수직 중 하나)다. 출력은 시간의 $q$ %에서 넘지 않는 기본 전송 손실 $L_b(q)$다.

권고가 밝힌 가정과 성격은 다음이다.

• 매끈한 지구(지형 인자 $h=0$)와 평균 지면(비유전율 15, 전도도 0.005 S/m), 유효 지구 반경 9,257 km($k=1.45$, 4/3이 아니다). 지구 반경 6,371 km 대비다. 2 m와 100 m의 수평선은 이 값으로 49.1 km다(3.2의 47.0 km와 차이).
• 수평선 안(가시선) 에서는 자유공간 손실에 대기 흡수를 더한 중앙값을 사용하고, 수평선 근처에서만 기하광학의 두 선 간섭을 사용한다. 로빙 구조는 지면·대기·안테나 조건에 너무 민감해 곡선을 "유용하다기보다 오해를 일으킬 때가 많으므로" 통계적 변동성으로 처리한다(3.2.7.3). 수평선 밖에서는 매끈한 지구 회절과 대류권 산란을 잇는다.
• 자료는 대륙성 온대 기후가 중심이다(주석 1). 조건이 크게 다르면 "주의해서" 사용한다.
• 안테나 이득을 포함하지 않는다(등방성 안테나 사이의 손실). 지면 반사 다중경로를 줄이기 위해 대응 안테나를 사용하는 경우는 패턴을 따로 넣으라고 한다(주석 2).
• 계산 소프트웨어가 권고의 부속 파일(ZIP)로 제공된다.

지형·클러터가 없다는 것이 이 방법의 한계다. 평활 지구에서의 시간 변동성이므로 건물·수목·언덕은 별도로 더해야 한다.

3.4.4.2 지상 서비스용 지형·클러터 방법

지형 자료를 사용하는 ITU-R의 일반 방법들은 지상 서비스(지표 근처 단말 사이) 를 겨냥한다. 번호와 범위는 다음과 같다.

표의 결론은 한 줄이다. 소형 UAS의 수 km 링크는 표준 지상 모형의 어느 범위에도 정확히 들어가지 않는다. P.1812는 공대지를 명시적으로 제외한다. P.2001은 3 km 이상만 다룬다. P.1411은 1 km 미만이다. 그래서 공대지를 위한 표준 모형으로는 P.528(항공 업무)이 있고, 지형과 클러터는 기하와 지형 자료로 직접 계산하거나 통계 모형으로 대신한다.

3.4.4.3 3GPP TR 36.777

3GPP의 Study on enhanced LTE support for aerial vehicles(TR 36.777, Rel-15 연구)는 셀룰러 기지국과 비행 단말 사이의 채널을 UMa-AV·UMi-AV·RMa-AV 세 시나리오로 모델링했다. 2차 전재와 논문으로 확인한 UMa-AV의 식은 다음이다 (2차 확인, 원문 대조 필요).

모형은 기지국 높이 25 m(UMa-AV)를 가정한 것이다. 이 책의 소형 UAS 지상국(삼각대 2 m)에는 맞지 않고, 셀룰러 연결 드론(3.14) 과 도심 위·사이를 나는 AAM의 기지국 링크가 적용 대상이다. 상세는 9.15이다.

아래 그림은 이 식으로 그린 가시선·비가시선 경로 손실이다.

비가시선이 가시선보다 더 큰 정도는 기체 높이에 크게 의존한다(2.4 GHz, $d_{2D}$ 1~4 km, 계산).

가시선 모형은 자유공간보다 1.0~2.8 dB 크다(지수 2.2). 비가시선의 지수는 100 m에서 3.2다.

3.4.5 모형 선택 — 설계용 보수 값 대 평균값

결론부터: 같은 모형 계열에서 평균값과 보수 값은 수십 dB 차이가 난다. 무엇을 보수라 하는가는 목적에 따라 방향이 반대다.

P.528-5가 시간 비율을 입력에 두는 것이 이 구분의 표준적 표현이다. 권고는 $L_b(95)$를 "95 %의 시간 동안 서비스가 가능한" 범위 예측에, $L_b(5)$를 간섭 신호의 보수 값에, $L_b(50)$을 중앙값에 쓰라고 적는다. 두 신호의 보호비는 이 세 값을 섞어 계산한다(식 (1)~(3)).

공대지 링크에서 모형을 고르는 순서를 정리하면 다음이다.

1. 지상 끝이 클러터 위인가 아래인가. 위(10~25 m 이상의 마스트·옥상)이면 가시선 확률 모형과 두 선 모형이 맞는다. 아래이면 클러터 보정(3.4.6)이 먼저다.
2. 환경이 개활지인가 도심인가. 개활지는 두 선 모델(3.2)과 P.528, 도심은 가시선 확률 모형과 레이 트레이싱.
3. 셀룰러 인프라를 사용하는가. 사용하면 3GPP 모형(3.14, 9.15).
4. 무엇을 입증하는가. 가용도이면 비가시선·보수 값, 간섭이면 가시선·작은 손실.

3.4.6 지형·클러터 자료가 필요한 이유

결론부터: 지상 안테나가 주변 건물·수목(클러터)보다 낮으면, 자유공간에서 계산한 링크에 20 dB 안팎의 추가 손실이 붙는다. 이 값은 지형·클러터 자료를 넣어야만 구할 수 있다.

ITU-R P.2108-1(2021, 30 MHz~100 GHz)은 클러터 손실을 "클러터가 있을 때와 없을 때의 기본 전송 손실의 차이"로 정의하고 세 모형을 싣는다. 이 장에 관련 있는 것은 높이 이득 단말 보정 모형(0.03~3 GHz)이다. 대표 클러터 높이 $R$ 아래에 안테나가 있을 때(높이 $h<R$) 추가 손실 $A_h$를 구한다. 건물이 대표인 환경(교외·도시)에서는 나이프에지 근사를 사용한다.

$$A_h=J(\nu)-6.03,\quad \nu=K_{nu}\sqrt{h_{dif}\,\theta_{clut}},\quad h_{dif}=R-h,\quad \theta_{clut}=\tan^{-1}\!\frac{h_{dif}}{w_s},\quad K_{nu}=0.342\sqrt f$$

$w_s$는 거리 폭(기본 27 m), $f$는 GHz이고 $\theta_{clut}$는 도 단위다. 개활지·해상은 지면 근접 이득 함수 $A_h=-K_{h2}\log_{10}(h/R)$, $K_{h2}=21.8+6.2\log_{10}f$다. 대표 높이는 권고의 기본값(수면·개활지·교외 10 m, 도시·수목 15 m, 고밀도 도시 20 m)을 사용한다. 2.4 GHz에서 계산한 값은 다음이다.

2 m 삼각대와 10 m 마스트의 차이가 교외에서 22.5 dB다. 이 크기가 3.2의 프레넬 분석(지상 안테나 근처가 한도를 정한다)과 일치한다. 같은 모형이 보여 주는 또 하나는 지상 안테나를 클러터 높이 위로 올리면 손실이 0이 된다는 점이다.

적용에는 한계가 있다. P.2108-1의 높이 이득 모형은 지상 경로의 끝 보정이며, 높은 앙각의 항공 경로에 대한 검증을 권고가 싣지 않는다. 항공·지구-우주 경로를 위한 §3.3의 모형은 10~100 GHz에 한정된다. 그러므로 2.4 GHz 공대지 링크에 대한 위 숫자는 상한을 어림하는 값이고 측정으로 확인해야 한다 (확인 필요).

자료의 요구. 지형·클러터를 사용하는 방법은 고해상도 자료를 전제한다. ITU-R P.1411-13은 현장 특정 계산에 건물 구조·높이·식생 자료가 필요하다고 하고, 벡터 자료의 위치 정확도는 1~2 m, 래스터 해상도는 1~10 m, 높이 정확도는 1~2 m를 권한다(제3.2절). 고해상도 자료가 없으면 50 m 해상도의 토지 이용 자료에 환경 등급을 매겨 매개변수를 정한다. 자료가 거칠면 개별 경로의 예측 능력이 사라지고 통계만 남는다(P.1410-6 제2.1.1절). 지형·클러터 자료는 단순한 입력이 아니라 모형의 예측 능력 자체를 정하는 요소다.

3.4.7 예측 도구와 한계

공통 한계 다섯 가지. ① 자료의 해상도와 오래됨(건물·수목은 바뀐다). ② 계절·날씨(수목의 잎, 습도, 굴절). ③ 안테나 패턴과 기체 자세를 모형이 잘 안 넣는다. ④ 모형은 정상 통계이고 개별 비행은 하나의 표본이다. ⑤ 검증 환경이 제한되어 있다(지상 측정, 해상 위 측정, 특정 도시).

3.4.8 모형 불확도와 여유로의 번역

모형은 평균 주변의 오차를 가진다. 지상 모형 문서가 싣는 표준편차를 보면 감이 온다. ITU-R P.1411-13 표 4의 지붕보다 낮은 단말 사이 모형은 음영 표준편차를 가시선 4.9 dB, 비가시선 3.1~8.0 dB로 싣고, P.2108-1의 통계 클러터 모형은 성분별로 4 dB와 6 dB를 사용한다(식 (4b)·(5b)). 수 dB에서 8 dB 안팎의 표준편차가 모형 불확도의 전형적 크기다.

번역. 모형 오차 $\sigma_m$, 현장 음영 $\sigma_s$ 등 서로 독립인 로그정규 성분은 분산을 더한다(RSS).

$$\sigma_{\mathrm{tot}}=\sqrt{\sigma_m^{2}+\sigma_s^{2}+\cdots}$$

예를 들어 모형 오차 4 dB와 음영 6 dB이면 $\sigma_{\mathrm{tot}}=7.2$ dB다. 여기에 레일리 페이딩을 3.3.6.2의 방법으로 합성한 여유는 다음이다(계산).

읽는 법: $\sigma_{\mathrm{tot}}$가 4 dB에서 8 dB로 늘면 99 % 여유가 5.2 dB, 12 dB이면 12.5 dB 늘어난다. 위 예(음영 6 dB)에서 모형 오차가 4 dB에서 8 dB로 나빠지면 $\sigma_{\mathrm{tot}}$가 7.2 dB에서 10 dB로 늘고, 99 % 여유가 25.7 dB에서 30.4 dB로 4.7 dB 늘어 통달거리가 약 42 % 줄어든다. 모형을 개선해 $\sigma_m$을 줄이는 일이 출력을 올리는 일과 같은 효과를 낸다.

실측과의 비교. 모형을 측정과 견줄 때는 잔차(모형 − 측정)의 평균 오차와 표준편차를 구하고, 평균 오차는 보정하고 표준편차를 $\sigma_m$으로 사용한다. 측정은 분포의 꼬리(1 %)를 보려면 많은 표본이 필요하다(3.20). 공개 자료가 적은 영역에서는 문헌의 값을 하한 불확도로 보고 자기 환경의 측정으로 대체한다.

3.4.9 워크스루 — 기준 링크의 5 km를 모형 사다리로 보기

기준 C2 링크(2.4 GHz, 기체 100 m, 지상 안테나 2 m, 5 km)의 허용 경로 손실은 126 dB다(필요 SNR 10 dB 가정, 3.1.9). 같은 링크를 모형을 바꾸어 가며 본다.

같은 5 km가 여유 12 dB에서 −10 dB까지 오간다. 두 선 모델이 +5 dB를 주는 지점(여유 17.1 dB)과 교외 클러터가 22.5 dB를 더하는 경우(−10.5 dB) 사이가 약 28 dB다. 클러터 보정 값은 위 3.4.6의 한계(높은 앙각 항공 경로에 대한 검증 부재)를 지니므로 상한 어림이다. 이 표가 보이는 것은 모형 선택이 결과보다 먼저 결정해야 할 가정이라는 점이다.

3GPP UMa-AV 모형을 기지국 25 m 전제를 무시하고 가정으로 이 링크의 4 km(모형의 한계 거리)에 적용해 보면 가시선 114.9 dB, 비가시선 137.8 dB(기체 100 m)로 두 상태 사이가 23 dB다. 허용 손실 126 dB와 비교하면 가시선 여유 +11.1 dB, 비가시선 −11.8 dB다. 가시선 확률 47 %이니 이 링크는 확률적으로 이 둘 중 하나다.

3.4.10 설계 트레이드오프 — 어느 모형으로 보증할 것인가

링크의 통달거리 주장에 사용할 수 있는 접근은 넷이다.

① 자유공간 + 일정 여유. 단순하고 광고에 사용되지만 클러터·지면 반사·비가시선을 안 본다. 개활지에서 지상 끝이 높을 때만 근사로 맞는다.

② 표준 곡선(P.528 등). 시간 비율을 명시해 99 % 등의 가용도를 말할 수 있다. 지형·클러터가 없어 평활 지구 전제를 밝혀야 한다.

③ 통계 가시선 모형 + 두 상태 손실. 가시선 확률과 가시선·비가시선 손실을 합쳐 상태별 가용도를 계산한다(예: 가시선 47 %에서 충족, 비가시선 53 %에서 미달). 모형의 환경 매개변수가 입증 대상이 된다.

④ 현장 측정으로 보정한 모형. 불확도 $\sigma_m$을 가장 줄인다. 대가는 시간·비용과 환경이 바뀌면 일반화되지 않는 점이다(3.20).

견해: 인명과 연결된 가용도 주장(인증·운영 승인)은 ③으로 계산하고 ④로 검증하는 편이 낫다고 본다. 근거는 둘이다. 첫째, 같은 링크가 모형에 따라 12 dB 여유에서 −10 dB 여유까지 달라지므로(3.4.9) 모형을 하나만 고르면 결론이 모형에 달려 있다. 둘째, ③은 가시선과 비가시선이라는 두 상태를 숨기지 않아 심사자가 "비가시선에서 링크가 끊길 때의 절차(2.6·3.11)"를 요구할 근거를 준다. 반대로 초기 사이징에는 ①이 빠르고 충분하다. 어느 쪽이든 모형의 이름과 가정, 입력 값을 문서에 함께 남긴다.

3.4.11 세 축 비교

3.4.12 관련 규격·프로토콜

유료 권고의 본문은 옮기지 않고 요지와 식만 적었다. 규격의 지형은 9.1, 찾는 법은 0.9, 부록 색인은 A.6에 있다.

3.4.13 관련 규제·인증 요구와의 연결

인증 관점의 요점은 숫자 하나가 아니라 모형의 명시다. "이 링크는 99 % 가용"이라는 문장은 쓸모가 없고, "ITU-R P.528-5, 지상 끝 2 m의 개활지, 시간 비율 99 %, 불확도 $\sigma_m=6$ dB 가정"이 있어야 심사할 수 있다.

3.4.14 함정과 한계

이 장의 한계도 밝혀 둔다.

• 3GPP 식과 시그모이드 매개변수는 원문을 구하지 못하고 2차 문헌으로 확인했다. 설계에 사용하기 전에 원문과 대조한다.
• 환경별 건물 통계 값은 일부만 확인했다. 확인하지 못한 환경은 싣지 않았다.
• P.2108-1의 높이 이득 모형은 지상 경로 보정이어서 2.4 GHz 공대지에는 직접 근거가 없다.
• 지연·도플러·K 요인의 공대지 측정 값은 이 장에서 단정하지 않았다(문헌 정성).
• 채널의 시변성과 비정상성(기체 기동, 안테나 자세)은 이 장의 모형이 다루지 않는다.

3.4.15 체크포인트·연구 질문

체크포인트

1. 같은 도시 통계 모형에서 지상 안테나가 1.5 m에서 25 m로 올라가면 1 km의 가시선 확률이 어떻게 변하는가? 그 이유를 건물 높이 분포로 설명하라.
2. ITU-R P.1812와 P.2001이 공대지 링크에 직접 사용되지 않는 이유를 각 권고의 적용 범위로 말하라. 공대지를 위한 표준 권고는 무엇인가?
3. 링크 가용도 설계와 간섭 분석에서 "보수"의 방향이 반대인 이유를 P.528의 $L_b(5)$·$L_b(50)$·$L_b(95)$로 설명하라.
4. 교외에서 지상 안테나 2 m와 10 m의 클러터 추가 손실 차이는 얼마이며, 이 값을 2.4 GHz 공대지에 사용할 때 어떤 단서를 달아야 하는가?
5. 모형 오차 $\sigma_m$가 4 dB에서 8 dB로 늘면(현장 음영 6 dB 포함) 99 % 여유가 얼마 늘어나는가?
6. 가시선 확률 47 %, 가시선 여유 +11 dB, 비가시선 여유 −12 dB인 링크의 가용도를 어떻게 서술하겠는가?

연구 질문 — 이 장에서 파생되는 열린 주제(25.7에 모은다)

1. 저고도 소형 UAS 링크 전용 모형 — 지상 끝 1~3 m, 기체 30~120 m, 수 km 범위에서 검증된 공개 모형이 있는가? 없다면 어떤 측정 자료가 필요한가?
2. 환경 매개변수의 한국형 값 — 한국 도시·교외의 건물 밀도·높이 분포($\alpha$, $\beta$, $\gamma$)를 공개 건물 자료에서 구해 가시선 확률 모형에 사용할 수 있는가?
3. 지상 끝 클러터 보정의 실측 검증 — P.2108 높이 이득 모형을 공대지 링크에서 측정한 결과와 견주면 어떤 오차가 나는가?
4. 불확도의 표준화된 보고 — 링크 가용도 주장에 모형 이름·가정·불확도를 어떤 형식으로 남기는 것이 심사에 유용한가?

1차 출처(이 장)

• ITU-R Recommendation P.528-5(2021), P.525-5(2024), P.341-7(2019), P.1410-6(2023), P.1411-13(2025), P.1546-6(2019), P.1812-8(2025), P.2001-6(2025), P.452-18(2023), P.2108-1(2021).
• 3GPP TR 36.777, Study on enhanced LTE support for aerial vehicles, Rel-15 (판 확인 필요, 이 장은 2차 전재로 확인).
• Al-Hourani, A.; Kandeepan, S.; Lardner, S., "Optimal LAP Altitude for Maximum Coverage," IEEE Wireless Communications Letters, 2014(DOI 10.1109/LWC.2014.2342736, 권호 확인 필요).
• Khuwaja, A. A. 외, "A Survey of Channel Modeling for UAV Communications," IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2018 (서지 확인 필요).
• Matolak, D. W.; Sun, R., "Air–Ground Channel Characterization for Unmanned Aircraft Systems" 시리즈, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2017 (편·권호 확인 필요).
• Rappaport, T. S., Wireless Communications: Principles and Practice, 2nd ed., Prentice Hall, 2002.
• Saunders, S. R.; Aragón-Zavala, A., Antennas and Propagation for Wireless Communication Systems, 2nd ed., Wiley, 2007.

출처를 찾고 판을 추적하는 방법은 0.9에서 다룬다.

다음 장: 3.5에서 이 장이 다루지 않은 대기와 강우, 전리층, 위성 경로를 이어서 본다. 대기 가스 흡수와 강우 감쇠, 구름·안개, 전리층의 GNSS 지연과 신틸레이션, 위성 경로의 앙각과 여유를 다루며, 2.4·5.8 GHz 소형 UAS에서는 거의 무시되지만 Ku·Ka 위성에서는 지배적이라는 결론을 수치로 보인다.