외장형 안테나 테스트

LTE-CATM1 내장형 모뎀은 PCB타입의 매우 작은 안테나를 사용합니다. 비교적 까다로운 KT LPWA 스펙을 통과할 정도의 안테나 성능을 가지고 있습니다.  

내장안테나 연결된 사진(우측 상단)

정보통신산업진흥원 시험보고서 (KT스펙 규격인증)

하지만 모뎀이 금속 케이스 내부에 설치되거나 땅속에 묻었거나 기타 부득이한 사정으로 인해 외장 안테나를 꼭 사용하셔야 하는 경우도 있습니다.

이때 어떤 외장 안테나를 사용하면 좋은지에 대한 질문을 몇몇 분들에게 받았습니다. 적당히(?) 쓰시면 좋겠다고 말씀드렸지만 좀 더 확실히 하기 위해 두 가지 제품을 구입해서 테스트를 진행했습니다.

첫 번째 제품은 디바이스마트에서 판매하는 저렴한 LTE 안테나입니다.
https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=14077090

LTE 4G 안테나 38DBI 700-2700MHz

2500원(부가세 별도)에 판매하는 제품으로 주파수 대역이 700 Mhz~2700 Mhz까지 지원하는 광대역 안테나입니다. 일단 크기가 상당합니다.

디바이스마트 외장형 안테나

두 번째 안테나는 알리익스프레스에서 판매하는 부착 가능한 패치형 안테나입니다. 주파수 대역은 698~960 / 1710~2690 Mhz입니다.

패치형 LTE안테나

특히 패치형 안테나의 경우 SMA커넥터를 경유하지 않고 바로 외장형 안테나 커넥터에 연결할 수 있었습니다.

이제 성능 테스트 영상입니다.
먼저 디바이스마트에서 판매하는 외장 안테나 시험 결과입니다. (전체 화면으로 시청 부탁드립니다)

두 번째로 알리익스프레스에서 구매한 외장 안테나 시험 결과입니다 (전체 화면으로 시청 부탁드립니다)

LTE 무선 감도와 관련해서 정리한 자료를 첨부합니다.

원문

https://wiki.teltonika-networks.com/view/RSRP_and_RSRQ

RSRP and RSRQ - Teltonika Networks Wiki

RSRP(Reference Signal Received Power) 및 RSRQ( Reference Signal Received Quality)는 최신 LTE 네트워크의 신호 레벨 및 품질을 측정하는 핵심 척도입니다. 셀룰러 네트워크에서 모바일 장치가 셀에서 셀로 이동하여 셀 선택/재선택 및 핸드오버를 수행할 때 인접 셀의 신호 강도/품질을 측정해야 합니다. 핸드오버 절차에서 LTE 사양은 RSRP, RSRQ 또는 둘 다를 사용할 수 있는 유연성을 제공합니다.

 

RSRP : 참조 신호 수신 전력은 RSSI 유형의 측정입니다. 그것은 전체 대역폭과 협대역에 걸쳐 퍼져 있는 LTE 참조 신호의 힘입니다. RSRP/RSRQ를 감지하려면 최소 -20dB SINR (S-Sync 채널의)이 필요합니다.

RSRP 성능 테이블, Fair to poor 용어를 가난한 사람에게 공정하다라고 원문해석 됨. (주의)

RSRQ : Reference Signal Received Quality: RSSI 및 사용된 Resource Block 수(N)도 고려한 품질 RSRQ = (N * RSRP) / RSSI는 동일한 대역폭에서 측정됩니다. RSRQ는 C/I 유형의 측정이며 수신된 참조 신호의 품질을 나타냅니다. RSRQ 측정은 RSRP가 신뢰할 수 있는 핸드오버 또는 셀 재선택 결정을 내리기에 충분하지 않을 때 추가 정보를 제공합니다.

모바일 신호 강도 권장 사항 페이지 의 4G(LTE) 섹션 에서 RSRP 및 RSRQ 값에 대한 자세한 정보를 찾을 수 있습니다.

RSRQ 성능 테이블, Fair to poor 용어를 가난한 사람에게 공정하다라고 원문해석 됨. (주의)

SINR : Signal to Interference Noise Ratio

SINR은 신호 품질의 척도이기도 하지만 3GPP 사양에는 정의되어 있지 않지만 UE 공급업체에서 정의합니다.

네트워크에 보고되지 않습니다. SINR은 RF 조건과 처리량 간의 관계를 더 잘 정량화하기 때문에 통신 사업자 및 일반적으로 LTE 산업에서 많이 사용됩니다.LTE UE는 일반적으로 SINR을 사용하여 네트워크에 보고하는 CQI(Channel Quality Indicator)를 계산합니다.

SINR(Signal-to-Interference Ratio)을 네트워크 품질의 지표로 사용하는 것이 일반적입니다. 그러나 3GPP 사양은 SINR을 정의하지 않으므로 UE는 SINR을 네트워크에 보고하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. SINR은 여전히 ​​대부분의 UE에 의해 내부적으로 측정되고 드라이브 테스트 도구에 의해 기록됩니다.

불행히도 UE 칩셋 및 RF 스캐너 제조업체는 항상 쉽게 비교할 수 없는 다양한 방식으로 SINR 측정을 구현했습니다. 처음에는 SINR을 정의하는 것이 모호하지 않은 것처럼 보일 수 있지만 LTE 다운링크의 경우 그렇지 않습니다. 이는 무선 프레임 내의 서로 다른 RE가 서로 다른 물리적 신호 및 채널을 전달하고, 각각이 차례로 셀 간 무선 프레임 동기화에 따라 서로 다른 간섭 전력을 보기 때문입니다.

예를 들어, 프레임 동기화된 네트워크에서 동기 신호 (PSS/SSS)에 기반한 SINR 추정은 참조 신호에 기반한 SINR 추정과 다른 SINR을 초래합니다. 후자의 경우 RS의 주파수 편이가 PCI 계획에 의존하기 때문입니다.

원문 : https://www.cablefree.net/wirelesstechnology/4glte/lte-rsrq-sinr/

 

SINR까지 포함한 구분 테이블은 아래 내용을 참고하시기 바랍니다.

SINR 성능테이블

원문 : https://www.digi.com/support/knowledge-base/understanding-lte-signal-strength-values

 

마지막으로  RSSI를 알아보겠습니다. RSSI값은 안테나 신호세기 그래프를 표현할 때 주로 사용합니다.

원문 : http://blog.industrialnetworking.com/2014/04/making-sense-of-signal-strengthsignal.html

RSSI : Received Signal Strength Indicator

RSSI 성능 테이블

 

LTE-CATM1 내장형 모뎀에서 측정한 결과로 해석해 보겠습니다.

LTE-CATM1 내장형 모뎀에 외장안테나 연결 후 측정결과

RSRP = -83, RSRQ = -7, SINR = 15, RSSI = -63를 위 표로 해석해 보면, 

==> Good, Excellent, Good, Excellent

이렇게 나왔고 Good이 거의  Excellent에 가까운 수치를 보여주었습니다. ^^ 

 

그리고 RSRP, RSRQ, SINR, RSSI 값 모두 두 종류의 안테나가 시험 공간(사무실)에서 특별한 차이가 없었습니다. 다양한 공간과 시험용 챔버에서 테스트하면 성능 차이를 좀 더 명확히 확인 가능할 것으로 보입니다.

외장형 안테나 사용 시 참고하시고 외장형 안테나 사용하시려고 하시는 개발자분이 계시면 저에게 따로 이메일 부탁드리겠습니다. 몇 가지 코멘트를 드리겠습니다. ( 코드주 장병남 대표 rooney.jang@codezoo.co.kr )

 

 

Murata Type1SC 모듈 자료, 구매 관련 문의
(주)아성코리아
전지만 이사 010-5418-8812 mlcc@asung.com
박상인 차장 010-6556-5405 sipark@asung.com

 

LTE-CATM1 내장형 모뎀 대량 구매 상담, 외주 개발, 협업 문의
(주)코드주
장병남 대표 010-8965-1323 rooney.jang@codezoo.co.kr

 

https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=14077527 

LTE-CatM1 내장형 모뎀 / 사물인터넷 통신모듈

https://smartstore.naver.com/codezoo/products/7153689192

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