무선네트워크 이해 (2) - Chapter2. dB란 무엇인가

무선네트워크 이해 (2) - Chapter2. dB란 무엇인가

 

 

1. dB 란 무엇인가~ ?

 - 네트워크를 하시는 분들은 dB라는 단어를 많이 들어보셨을 겁니다. 무선을 하기 위해선 dB가 무엇인지 기본개념은 알아 두는 것이 좋습니다.

  dB 라는 건 Decibel 이라고 하지요. 우리가 흔히 소리의 크기를 측정 할 때 많이 사용하고 있는 단위 입니다. 편의상 '디비' 라고도 읽습니다.

  Decibel은 Deci 와 bel 의 합성어로 'Deci'는 '10' 을 나타내는 영어의 접두사 라고 합니다. Bell lab이라는 미국의 통신회사에서 넓은 범위의

  값들을 보기도 쉽고 계산하기도 쉽게 밑수를 10으로 사용하는 log로 변환하여 사용하였고 값이 워낙 작아 결과값이 곱하기 10을 해서 사용

  하게 되었습니다. 그래서 Decibel 이라고 용어를 사용하게 된 것입니다.

 

 - dB값의 정의

  dB 는 Decibel이라고 하였죠? 간단 합니다. 10 * log X 가 바로 dB 값입니다. 10을 곱하는 이유는 계산이 편하자고 붙인 겁니다.

10 * log 10 = 10 dB 
10 * log 100 = 20 dB 
10 * log 1000 = 30 dB 

10 * log 10000 = 40 dB

 

  그러면 한마디로 dB라는 것은 어떠한 측정값을 log 스케일로 나타낸 값 이라고 정의 할 수 있습니다. 

  하지만 이렇게만 생각하면 dBm 과 dB를 합산할 때 개념이 헷갈리기 시작합니다. dB는 절대값이 아닙니다. a와 b의 상대적인 값이 dB입니다.

 

  초창기 벨연구소에서 전화선로를 처음 구축할 때 전화선로의 특성이 좋지 않아 손실이 많았습니다. 선로 손실율이 크면 전화 품질이 떨어지게

 되니 당연히 손실이 적은 전화선로를 선별하려면 전송 손신을 측정해야 할 필요가 있었습니다. 그래서 넣어준 전력을 기준으로 전송된 전력을

 측정하게 되었고 이를 보기 쉽고 간단하게 표현하려고 만든 것이 데시벨이라는 단위 입니다. 

  즉, 데시벨은 기준전력(Pref) 에 대한 현재 관심 전력(P)의 비율입니다. 절대적인 값이 아닌 상대적인 값이라는걸 꼭 기억 하시기 바랍

 니다.

 

  dB 식의 정확한 표현은 아래와 같고

  

dB = 10log10 P/Pref

 

  흔히 쓰이는 데시벨값 비율은 아래와 같습니다.

   

* 2배 = 약 3 [dB]

* 4배 = 약 6 [dB]

* 8배 = 약 9 [dB]

* 10배 = 10 [dB]

* 100배 = 20 [dB]

* 1,000배 = 30 [dB]

* 1/10배 = -10 [dB]

* 1/100배 = -20 [dB]

* 1/1,000배 = -30 [dB]

  

 - dBm의 정의 (Decibel Milliwatte)

  dBm은 mW 단위의 전력을 log스케일로 나타낸 단위를 의미합니다. RF에서는 작은 전력을 많이 다루기 때문에 W 단위가 아닌 보통 mW단위로 

 전력을 다루기 때문에 mW를 기준으로 dB를 표현하여 전력값을 dBm 이라고 표현하고 있습니다. 데시벨 밀리와트 혹은 디비엠이라고 읽습니다. 

 

  1W를 dB스케일로 하면 10 * log 1 = 0 dB가 됩니다. 

  1mW(0.001W) 로 dB스케일을 하면 10* log 0.001 = 30 dB 가 됩니다.

       1mW = 0dBm                                                

       10mW = 10dBm                                             
       100mW = 20dBm                                            

       1000mW = 1W = 30 dBm = 0dB(W)

   

  그다지 어려운 개념은 아닙니다.  dBm 에서 마이너스(-) 가 붙는 것은 아래처럼 해당 전력이 1mW 보다 작기 때문입니다.

       0.1mW = -10 dBm
       0.01mW = -20 dBm
       0.001mW = -30 dBm

 

  dBm도 한마디로 표현하면 dBm 은 mW를 기준으로 전력값을 log 스케일로 나타낸 값 이라고 이해 하시면 되실 듯 합니다.

 

 - dB와 dBm 정리 

  자 한가지만 기억 하시면 됩니다. dB는 상대적인 값, dBm은 절대적인 값입니다. dB를 잘 모르시는 분들은 이제 두 값을 합칠 때 이제 맨탈이

 나가실 때가 있는데요. 상대값과 절대값이라는 것만 알면 다음부터 계산 하기 쉬우실 겁니다.

 

      1. dB + dBm = ?

        이건 당연히 안됩니다. 상대적인 값이 절대적인 값을 더할 수는 없겠죠? 예를 들어보면 아래와 같습니다.

                                 X 10  20mW = ??

 

        몬가 말이 안 되는 식이 나왔죠? 이것을 뒤집으면 계산이 됩니다.  

 

2. dBm + dB = dBm

   위 1번을 뒤집어 보았습니다.

  20mW X 10  = 200mW

 

         아주 정상적인 결과가 나왔습니다. 풀어 보자면 dBm으로 표현된 어떤 전력값에, dB로 표현된 신호 증가/감소 분을 더함으로서 최종적

       으로 얼마 크기의 전력이 생성 되었는가? 라는 수식이 되는 것 입니다. 당연히 결과 값은 dBm으로 나옵니다.

 

3. dBm + dBm = dBm

   식은 성립이 되지만 실제 회로에서 이런 계산은 하지 않습니다. 두개의 신호전력을 합한다는 의미가 모호하기도 하기 때문입니다.

   그냥 이렇게는 계산 안한다고 기억 하세요~

 

4. dB + dB = dB

   이것도 정상적인 계산 입니다. 어떤 장비가 연속적으로 연결될 때 신호전력의 감소/증가를 합하는 계산 이기 때문입니다. 

 

  최종 정리하면 dBm + dB , dB + dB 는 계산이 된다 라고 기억 하시면 될 듯 합니다. 

 

2. 마치며

  WiFi에서  dBm과 dB의 차이는 장비 신호세기, 안테나 이득, SNR 값 등 때문에 대충 어떻게 계산 되는지는 정도는 알아 두시는 것이 좋습니다 ^-^