위성 시스템은 사용 가능한 채널 대역폭, 실용적인 안테나 크기와 공간 지향성 때문에 높은 주파수를 활용합니다. 이는 설계상의 기회이며 더 긴 거리나 간섭 제거를 자동으로 보장하지 않습니다. 위성은 낮은 주파수도 사용하므로 Ku와 Ka가 모든 대역을 대체하지는 않습니다.
반송파와 주파수 효율
반송파는 스펙트럼에서 신호의 위치를 나타냅니다. 대역폭은 주파수 구간이고 데이터 속도는 bit/s입니다. 주파수 효율은 Hz당 bit/s로 표현할 수 있습니다.
반송파를 높이는 것만으로 주파수 효율이 커지지는 않습니다. 대역폭, 신호 품질과 전송 방식이 같다면 L에서 Ka로 바꾼다는 이유만으로 속도가 증가하지 않습니다.
넓은 채널과 자원
일부 높은 위성 대역은 넓은 채널과 주파수 재사용을 허용합니다. 실제 자원은 할당, 지역, 서비스와 시스템에 따라 다릅니다.
가산 백색 가우스 잡음 채널의 이상적인 용량 한계 C = B log2(1+S/N)에는 대역폭 B와 선형 신호 대 잡음비 S/N이 들어갑니다. B를 늘릴 때 잡음과 S/N이 반드시 일정한 것은 아닙니다.
실제 변조, 부호화, 장비와 부하가 추가 한계를 만듭니다. 대역 이름의 GHz는 인터넷 속도를 의미하지 않습니다.
같은 이득에서 작은 개구
원형 반사면의 근사식은 G = η(πD/λ)²입니다. 이득과 개구 효율이 같으면 직경은 파장에 비례합니다.
4와 12 GHz를 이 조건으로 비교하면 직경 비는 3:1입니다. 이는 기하 관계이지 실제 단말 크기 지정이 아닙니다. 잡음, 위성 전력, 강우 여유와 서비스 요구에 따라 필요한 크기는 달라집니다.
같은 물리적 개구에서 좁은 빔
개구가 같을 때 짧은 파장은 더 높은 지향성을 가능하게 합니다. 구별된 커버리지와 편파를 사용해 주파수 재사용을 계획할 수 있습니다.
이를 위해 위성, 지상국과 인접 시스템을 함께 고려합니다. 좁은 빔에는 적절한 지향 정확도와 안정성이 필요하며 이동 단말은 추적과 가용 시야도 중요합니다.
정면 이득이 높다고 모든 전자 스캔 각도에서 같은 성능이 유지되지는 않습니다.
대기가 항상 더 투명해지지는 않는다
비, 구름과 기체는 주파수마다 다르게 작용합니다. 비교 가능한 많은 위성 링크에서 Ku·Ka는 더 낮은 대역보다 비에 민감합니다.
따라서 높은 주파수를 비를 더 잘 통과한다는 공통 원칙으로 선택하지 않습니다. 흡수선과 사용 가능한 창을 고려해야 하며 Ka 전체에 하나의 손실값을 적용할 수 없습니다.
기후, 고도각, 경로와 목표 가용도를 지정합니다. 적응형 전송과 여유는 정해진 조건에서 도움이 되지만 안테나 형상만으로 보장되는 특성은 아닙니다.
자유공간 손실과 장비의 절충
안테나 이득이 일정하면 자유공간 손실은 주파수에 따라 증가합니다. 물리적 개구를 일정하게 두면 이득도 변합니다. 두 비교 조건을 섞어 거리 우열을 주장하지 않습니다.
좁은 빔이나 덜 혼잡한 대역은 일부 간섭을 줄일 수 있으나 인접 위성, 다른 서비스와 부엽의 영향은 남습니다.
표면 정밀도, 도체와 전이부 손실, 발진기, 증폭기와 발열을 평가합니다. 짧은 파장만으로 시스템 전체 비용과 발사 질량이 줄어든다고 단정할 수 없습니다.
대역 이름과 실제 송수신 구간
일반적인 문자 대역에서 Ku는 12–18 GHz, Ka는 약 26.5–40 GHz로 설명합니다. 하지만 같은 이름의 위성 서비스는 단순 표 밖의 구체적인 구간도 사용합니다. 예를 들어 Ku 수신은 12 GHz 아래, Ka 수신은 20 GHz 부근일 수 있습니다.
실제 송수신 주파수와 편파, 단말 호환성을 확인합니다. 자료: ESA 위성 대역 안내, 강우의 ITU-R P.838와 기체의 P.676.
