Skip to content
RFrftools.io
RF

5G NR 링크 버짓 계산기 — 3GPP TR 38.901 경로 손실, SINR 및 통신 거리

3GPP 채널 모델로 5G NR 링크 버짓을 계산합니다. 농촌 매크로, 도심 매크로, 도심 마이크로, 실내 사무실의 LOS/NLOS TR 38.901 경로 손실, 리소스 블록으로 정해지는 노이즈 플로어, SINR, 링크 마진, 모델 유효 범위 안의 최대 통신 거리, TS 38.306 피크 데이터 전송률을 구합니다.

Loading calculator...

공식

M=PTX+GTX+GRX−L−PL−MSF−(N+MI+SINRreq),N=10log⁡10(kT0)+10log⁡10(NRB⋅12⋅Δf)+NFM = P_{TX} + G_{TX} + G_{RX} - L - PL - M_{SF} - \left(N + M_I + SINR_{req}\right),\quad N = 10\log_{10}(kT_0) + 10\log_{10}\left(N_{RB}\cdot 12\cdot \Delta f\right) + NF

참고: 3GPP TR 38.901 V17.0.0, Table 7.4.1-1; TS 38.101-1 V18.15.0 Table 5.3.2-1; TS 38.306 V18.11.0, §4.1.2

PL— 시나리오와 LOS 상태에 따른 TR 38.901 표 7.4.1-1 경로 손실 (dB)
N_{RB}— 대역폭과 SCS에 따른 리소스 블록 수 (TS 38.101 표 5.3.2-1)
kT_0— 290 K에서의 열잡음 밀도, −173.975 dBm/Hz (dBm/Hz)
NF— 수신기 잡음 지수 (dB)
M_{SF}, M_I— 섀도우 페이딩 마진과 간섭 마진 (dB)
SINR_{req}— 변조 및 코딩 방식이 요구하는 SINR (dB)

작동 방식

링크 버짓은 송신기와 수신기 사이의 모든 이득과 손실을 합산해, 신호가 충분한 마진을 두고 도착하는지 따지는 계산입니다. 5G NR 링크 버짓에서 두 요소는 표준 자체에서 나옵니다. 하나는 경로 손실 모델로, 여기서는 3GPP 채널 모델 TR 38.901을 사용합니다. 다른 하나는 캐리어의 리소스 블록 수로 정해지는 노이즈 대역폭입니다.

TR 38.901의 경로 손실

TR 38.901 표 7.4.1-1은 네 가지 배치 시나리오, 즉 농촌 매크로(RMa), 도심 매크로(UMa), 도심 마이크로 스트리트 캐니언(UMi), 실내 사무실(InH)의 경로 손실 중앙값을 제공합니다. 각 시나리오에는 가시선(LOS) 공식과 비가시선(NLOS) 공식이 있습니다. 실외에서는 지면 반사파가 직접파를 상쇄하기 시작하는 브레이크포인트 거리를 넘어서면 LOS 손실이 더 가파르게 증가합니다. UMa의 브레이크포인트 거리는 다음과 같습니다.

dBP′=4 hBS′ hUT′ fccd'_{BP} = \frac{4\,h'_{BS}\,h'_{UT}\,f_c}{c}

여기서 두 안테나 높이는 각각 유효 환경 높이 1 m만큼 줄인 값입니다. 브레이크포인트 이내에서는 PL1=28.0+22log⁡10(d3D)+20log⁡10(fc)PL_1 = 28.0 + 22\log_{10}(d_{3D}) + 20\log_{10}(f_c) 이며, fcf_c 의 단위는 GHz, 직접 거리 d3Dd_{3D} 의 단위는 미터입니다. NLOS 손실은 LOS 손실과 NLOS 공식 중 큰 값이며, UMa의 NLOS 공식은 13.54+39.08log⁡10(d3D)+20log⁡10(fc)−0.6(hUT−1.5)13.54 + 39.08\log_{10}(d_{3D}) + 20\log_{10}(f_c) - 0.6(h_{UT} - 1.5) 입니다. 3.5 GHz에서 높이 25 m의 마스트로부터 500 m 떨어진 지점이라면 두 값은 98.27 dB와 129.92 dB로, 가시선 여부가 링크 버짓의 대부분을 좌우합니다.

노이즈와 SINR

수신기 잡음은 점유 대역폭 안의 열잡음에 잡음 지수를 더한 값입니다.

N=10log⁡10(kT0)+10log⁡10(NRB⋅12⋅Δf)+NFN = 10\log_{10}(kT_0) + 10\log_{10}(N_{RB} \cdot 12 \cdot \Delta f) + NF

여기서 kT0kT_0 은 290 K에서 −173.975 dBm/Hz입니다. 부반송파 간격 30 kHz의 100 MHz 캐리어는 리소스 블록 273개로 98.28 MHz를 점유하므로, 잡음 지수를 더하기 전의 열잡음은 −94.05 dBm입니다. 간섭 마진은 다른 셀의 간섭을 반영해 이 노이즈 플로어를 높이며, SINR은 수신 전력과 높아진 노이즈 플로어의 비입니다.

마진과 통신 거리

최대 허용 경로 손실(MAPL)은 섀도우 페이딩 마진을 따로 떼어 둔 뒤, SINR이 요구값까지 떨어지기 전까지 송신 전력과 안테나 이득으로 감당할 수 있는 손실입니다. 링크 마진은 이 한계에서 경로 손실을 뺀 값이고, 최대 통신 거리는 경로 손실이 이 한계에 도달하는 거리입니다. 마진을 정할 때 참고하도록 시나리오의 섀도우 페이딩 표준 편차를 함께 표시합니다. 표준 편차의 약 1.28배이면 주어진 거리에서 위치의 90%를 커버합니다.

피크 데이터 전송률

피크 전송률은 TS 38.306 4.1.2절의 근사식을 따릅니다.

R=10−6 v Qm f 9481024 NRB⋅12Ts (1−OH),Ts=10−314⋅2μR = 10^{-6}\, v\, Q_m\, f\, \frac{948}{1024}\, \frac{N_{RB} \cdot 12}{T_s}\,(1 - OH), \qquad T_s = \frac{10^{-3}}{14 \cdot 2^{\mu}}

여기서 vv 는 MIMO 레이어 수, QmQ_m 은 변조 심볼당 비트 수, ff 는 스케일링 팩터, OHOH 는 오버헤드로 FR1 다운링크 0.14, FR1 업링크 0.08이며 FR2에서는 각각 0.18과 0.10입니다. 30 kHz에서 리소스 블록 273개에 256-QAM 4개 레이어를 쓰면 약 2337 Mbps가 됩니다.

유효 범위

각 시나리오는 표 7.4.1-1의 범위 안에서 유효합니다. 주파수 0.5~100 GHz(RMa는 30 GHz), 지상 거리 10 m~5 km(가시선 RMa는 10 km), 단말 높이는 UMa와 UMi에서 1.5~22.5 m, RMa에서 1~10 m, 기지국 높이는 RMa에서 10~150 m이고 UMa는 정확히 25 m, UMi는 정확히 10 m이며, 실내는 직접 거리 1~150 m입니다. 이 범위를 벗어나도 경로 손실은 표시되며, 벗어난 경계를 밝히는 경고가 함께 나옵니다. 최대 통신 거리는 시나리오의 거리 범위 안에서만 탐색합니다. 먼 쪽 한계에서도 링크가 성립하면 그 한계 거리를 경고와 함께 표시합니다. 브레이크포인트 계산에는 정확한 광속을 쓰며, TR 38.901은 이를 3.0×10⁸ m/s로 씁니다. 리소스 블록은 7.125 GHz까지의 FR1과 24.25 GHz부터의 FR2에서만 정의되므로, 그 사이의 주파수에서는 노이즈, 마진, 전송률을 제공하지 않습니다. 가시선 확률은 적용하지 않습니다. 또한 TR 38.901은 13 m를 넘는 단말 높이에서 유효 환경 높이를 무작위로 정하지만, 이 계산기는 그 경우에도 UMa의 유효 환경 높이를 1 m로 둡니다.

계산 예제

문제: 3.5 GHz n78 매크로 셀이 높이 25 m에 설치된 17 dBi 패널 안테나로 46 dBm을 송신합니다. 도로 위 1.5 m 높이, 500 m 떨어진 곳에서 마스트가 보이지 않는 단말은 0 dBi 안테나와 7 dB 잡음 지수를 가집니다. 기타 손실 3 dB, 섀도우 페이딩 마진 8 dB, 간섭 마진 3 dB, 요구 SINR 0 dB를 적용하고, 부반송파 간격 30 kHz의 100 MHz 캐리어를 가정하십시오.

1단계 - 경로 손실(TR 38.901, UMa NLOS): d₃D = √(500² + 23.5²) = 500.55 m PL_LOS = 28.0 + 22 log₁₀(500.55) + 20 log₁₀(3.5) = 98.27 dB (d′_BP = 560.4 m 이내) PL′_NLOS = 13.54 + 39.08 log₁₀(500.55) + 20 log₁₀(3.5) − 0.6 × 0 = 129.92 dB PL = max(98.27, 129.92) = 129.92 dB

2단계 - 노이즈: N_RB = 273, 점유 대역 273 × 12 × 30 kHz = 98.28 MHz kTB = −173.975 + 10 log₁₀(98.28 × 10⁶) = −94.05 dBm N = −94.05 + 7 = −87.05 dBm

3단계 - 수신 전력과 SINR: P_RX = 46 + 17 + 0 − 3 − 129.92 = −69.92 dBm SINR = −69.92 − (−87.05 + 3) = 14.13 dB

4단계 - 마진: MAPL = 46 + 17 + 0 − 3 − 8 − (−87.05 + 3 + 0) = 136.05 dB M = 136.05 − 129.92 = 6.13 dB

5단계 - 통신 거리와 피크 전송률: 경로 손실은 718.1 m에서 136.05 dB에 도달하며, 이는 UMa의 5 km 범위 이내입니다. 리소스 블록 273개에 256-QAM 4개 레이어: 약 2337 Mbps.

링크는 섀도우 페이딩 마진과 별도로 6.13 dB의 여유를 두고 성립합니다. 가시선이었다면 같은 단말의 경로 손실은 98.27 dB, 마진은 37.78 dB가 됩니다. 가시선을 가정해 계획하면 셀 반경을 과대평가하게 되는 이유가 여기에 있습니다.

실용적인 팁

  • ✓시나리오 프리셋을 사용하십시오. 각 프리셋은 TR 38.901이 그 시나리오에 가정하는 마스트 높이(UMa 25 m, UMi 10 m)와 대표적인 거리를 설정합니다.
  • ✓섀도우 페이딩 마진은 섀도우 페이딩 출력값을 보고 정하십시오. 그 값의 약 1.28배이면 셀 경계에서 위치의 90%를 커버합니다.
  • ✓먼저 5G NR 대역 조회 계산기에서 리소스 블록 수와 대역 경계를 확인한 뒤, 여기에 캐리어 주파수를 입력하십시오.
  • ✓링크 버짓은 양방향 모두 계산하십시오. 링크 방향을 업링크로 바꾸고 단말의 송신 전력과 기지국의 잡음 지수를 입력하면 됩니다.

흔한 실수

  • ✗도심의 도로 높이 단말에 가시선 공식을 쓰는 것. 수백 미터만 넘어가도 도심 단말 대부분은 마스트가 보이지 않으며, NLOS 손실은 30 dB 이상 더 큽니다.
  • ✗점유 대역폭이 아니라 채널 대역폭으로 노이즈를 계산하는 것. 30 kHz에서 100 MHz 캐리어는 98.28 MHz를 점유하며, 노이즈는 공칭 대역폭이 아니라 리소스 블록으로 정해집니다.
  • ✗모델이 피팅된 거리 범위를 넘어 통신 거리를 늘려 잡는 것. TR 38.901 실외 공식은 5 km(농촌 가시선은 10 km)까지만 정의되며, 그 너머의 결과는 외삽입니다.
  • ✗피크 데이터 전송률을 사용자가 실제로 얻는 속도로 보는 것. 피크 전송률은 모든 리소스 블록, 가장 높은 변조 차수, 최상의 채널을 가정한 성능 지표일 뿐 처리량 예측이 아닙니다.

자주 묻는 질문

3GPP 채널 모델 TR 38.901 표 7.4.1-1을 사용하며, 농촌 매크로, 도심 매크로, 도심 마이크로 스트리트 캐니언, 실내 사무실을 각각 가시선과 비가시선으로 다룹니다. 3GPP가 0.5~100 GHz의 5G 시스템을 평가할 때 쓰는 모델입니다.
부반송파 간격 30 kHz에서 이 캐리어는 리소스 블록 273개로 98.28 MHz를 점유하므로 열잡음은 약 −94.05 dBm입니다. 여기에 수신기 잡음 지수를 더하면 노이즈 플로어가 되며, 예를 들어 잡음 지수가 7 dB이면 −87.05 dBm입니다.
TS 38.306은 레이어 수 × 변조 비트 수 × 스케일링 팩터 × 948/1024 × 리소스 블록 수 × OFDM 심볼당 부반송파 12개로 근사하고, 여기서 오버헤드를 뺍니다. 30 kHz에서 리소스 블록 273개에 256-QAM 4개 레이어를 쓰면 약 2337 Mbps입니다.
TR 38.901의 실외 공식은 지상 거리 5 km까지만, 가시선 농촌 매크로는 10 km까지만 정의됩니다. 그 한계에서도 링크가 성립하면 계산기는 외삽하지 않고 한계 거리를 경고와 함께 표시합니다.
각 시나리오에는 섀도우 페이딩 표준 편차가 있으며, 실내 가시선의 3 dB부터 비가시선 농촌 매크로의 8 dB까지입니다. 표준 편차의 약 1.28배 마진이면 주어진 거리에서 위치의 90%를, 약 1.64배면 95%를 커버합니다.

방법론 및 참고문헌

참고문헌

  • 3GPP TR 38.901, Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz, V17.0.0 (Release 17) — 3GPP / ETSI TR 138 901 V17.0.0 (2022-04), §7.4.1, Table 7.4.1-1 — path loss, shadow fading and applicability ranges 링크
  • 3GPP TS 38.306, NR; User Equipment (UE) radio access capabilities, V18.11.0 (Release 18) — 3GPP, 2026-09 — §4.1.2, supported maximum data rate for DL/UL 링크
  • 3GPP TS 38.101-1, NR; UE radio transmission and reception; Part 1: Range 1 Standalone, V18.15.0 (Release 18) — 3GPP, 2026-09 — Table 5.3.2-1, maximum transmission bandwidth configuration N_RB 링크

Reproduces TR 38.901 UMa at 3.5 GHz and 500 m (98.27 dB LOS, 129.92 dB NLOS), the −94.05 dBm thermal noise of 273 resource blocks at 30 kHz, and the TS 38.306 peak rate of about 2337 Mbps for 4 layers of 256-QAM; the two LOS branches meet at the breakpoint within 0.1 dB.

Shop Components

As an Amazon Associate we earn from qualifying purchases.

SMA Connectors

Standard SMA RF connectors for board-to-cable connections

Amazon →

RF Coaxial Cables

Coaxial cable assemblies for RF signal routing

Amazon →

TinySA Spectrum Analyzer

Compact handheld spectrum analyzer for RF measurement up to 960 MHz

Amazon →

관련 계산기

RF

5G NR 대역 조회

3GPP 릴리스 18 기준으로 모든 5G NR 동작 대역을 조회합니다. 업링크·다운링크 주파수, 듀플렉스 간격, 대역의 NR-ARFCN 범위를 보여 주고, NR-ARFCN과 주파수를 상호 변환하며, 채널 대역폭과 부반송파 간격별 리소스 블록 수를 구합니다.

RF

링크 예산

무료 RF 링크 버짓 계산기: Tx 전력, 안테나 게인, 주파수 및 거리를 입력하여 수신 신호 레벨, 링크 마진 및 최대 범위를 얻을 수 있습니다.위성, 지상파 및 IoT 링크를 다룹니다.

RF

링크 마진

TX 전력, 안테나 게인, 경로 손실 및 수신기 감도에서 RF 링크 마진을 계산합니다.무선 링크의 최대 범위와 페이드 마진을 결정합니다.무료로 즉시 결과를 얻을 수 있습니다.

RF

자유 공간 경로 손실

Friis 방정식을 사용하여 자유 공간 경로 손실 (FSPL) 을 dB 단위로 계산합니다.무선 링크 버짓 분석을 위한 주파수와 거리를 입력합니다.무료로 즉시 결과를 확인할 수 있습니다.