다중 경로 페이딩

다중 경로 페이딩 현상은 송신된 무선 신호가 여러 다른 경로를 통해 수신기에 도달할 때 발생한다. 이는 주변 환경의 건물, 산, 나무와 같은 장애물에 의한 반사, 굴절, 회절로 인해 신호가 분산되기 때문이다. 각 경로는 서로 다른 길이를 가지므로, 신호가 각 경로를 따라 이동하는 데 걸리는 시간, 즉 전파 지연이 서로 다르다.

이러한 지연 차이는 수신점에서 하나의 원본 신호가 시간적으로 확산된 여러 신호 성분으로 도착하는 결과를 초래한다. 이를 지연 확산이라고 한다. 각 경로를 통해 도착한 신호 성분들은 서로 다른 위상을 가지게 되며, 이는 각 경로의 길이 차이에 의해 결정된다. 경로 길이 차이가 반파장의 짝수 배이면 신호들은 보강 간섭을 일으키고, 홀수 배이면 상쇄 간섭을 일으킨다.

지연 확산의 정도는 최대 지연 확산이나 평균 지연 확산과 같은 파라미터로 정량화된다. 이 값은 통신 환경에 크게 의존한다. 예를 들어, 넓은 개활지보다 고층 건물이 밀집한 도시 환경에서 지연 확산은 일반적으로 더 크다. 이 지연 차이는 심볼 간 간섭을 유발하여 디지털 통신 시스템의 성능을 저하시키는 주요 원인이 된다.

다중 경로를 통해 도달한 신호들은 각각 다른 위상(phase)을 가지고 있다. 이는 각 경로의 길이가 달라 신호가 이동한 거리, 즉 전파 지연이 다르기 때문이다. 서로 다른 위상을 가진 두 개 이상의 파동이 만나면 간섭 현상이 발생한다.

간섭의 결과는 위상 차이에 따라 결정된다. 두 신호의 위상 차이가 180도(π 라디안)에 가까우면, 한 신호의 정점(peak)이 다른 신호의 골(valley)과 만나 서로 상쇄된다. 이를 상쇄 간섭(constructive interference)이라고 하며, 수신 신호의 진폭이 크게 감소하거나 거의 0에 가까워지는 현상을 초래한다. 반대로, 위상 차이가 0도에 가까우면 두 신호의 정점이 서로 맞물려 보강된다. 이를 보강 간섭(constructive interference)이라고 하며, 수신 신호의 진폭이 증가하는 결과를 낳는다.

이러한 간섭은 수신기의 위치나 주변 환경이 미세하게 변할 때, 또는 송신기가 이동할 때 급격하게 변화할 수 있다. 예를 들어, 반파장(λ/2)만큼 위치가 이동하면 위상 차이가 180도 변하여 상쇄 간섭이 보강 간섭으로, 또는 그 반대로 바뀔 수 있다[2]. 따라서 다중 경로 페이딩 환경에서 수신 신호의 세기는 위치와 시간에 따라 매우 빠르고 심하게 요동친다.

대규모 페이딩은 장거리 전파 또는 광범위한 지역에서 발생하는 신호 세기의 장기적이고 서서한 변동을 의미한다. 이는 주로 전파 경로상의 장애물에 의한 음영 지역 효과, 또는 지형과 기상 조건에 따른 전파 손실의 변화에서 기인한다. 송신기와 수신기 사이의 거리가 증가함에 따라 경로 손실이 커지는 현상도 대규모 페이딩에 포함된다.

이 페이딩의 주요 원인은 전파가 산, 고층 건물, 숲과 같은 대형 장애물을 우회하거나 통과하면서 발생하는 회절과 반사이다. 또한 대기 중의 온도, 습도, 강수와 같은 기상 조건의 변화도 전파의 굴절률을 바꾸어 신호 세기에 장기적인 영향을 미친다. 대규모 페이딩은 신호 세기가 수백 파장 또는 수 킬로미터 단위의 공간을 이동하면서 평균값을 중심으로 점진적으로 변화하는 특징을 보인다.

대규모 페이딩을 예측하거나 모델링하는 데는 주로 경험적 모델이 사용된다. 대표적인 모델로는 자유 공간 경로 손실 모델, Hata 모델, COST 231 모델 등이 있다. 이 모델들은 송수신 거리, 주파수, 안테나 높이, 도시 또는 농촌 환경 등의 매개변수를 기반으로 평균 수신 전력의 감쇠를 추정한다.

이러한 대규모 페이딩은 무선 시스템의 기지국 배치, 셀 반경 설계, 핸드오버 임계값 설정 등 네트워크 계획의 핵심 고려 사항이 된다.

소규모 페이딩은 무선 신호가 주변 지형, 건물, 기타 장애물에 의해 반사, 회절, 산란되어 생성된 다수의 경로 신호가 수신기에서 서로 간섭을 일으켜 발생한다. 이는 수신 신호의 진폭과 위상이 매우 짧은 시간 또는 이동 거리 내에서 급격하게 변동하는 현상을 의미한다. 송신기와 수신기 사이의 거리 변화가 파장의 크기 정도일 때, 즉 수 미터 이내의 매우 작은 공간적 범위에서도 신호 강도가 현저히 달라질 수 있다.

이러한 변동은 주로 다중 경로 신호 사이의 상쇄 간섭과 보강 간섭에 기인한다. 각 경로를 통해 도달한 신호는 경로 길이 차이로 인해 서로 다른 위상을 가지게 되며, 이들이 합쳐질 때 위상이 정반대이면 신호가 상쇄되어 약해지고, 위상이 같으면 보강되어 강해진다. 수신기가 약간만 이동하거나 주파수가 미세하게 변해도 각 경로의 상대적 지연이 변하여 간섭 패턴이 바뀌게 된다.

소규모 페이딩의 통계적 특성을 설명하는 대표적인 모델로는 레이리 페이딩이 있다. 이 모델은 직접 경로 신호가 존재하지 않고 다수의 반사파 또는 산란파만이 존재할 때 적용되며, 신호의 포락선(envelope)이 레이리 분포를 따른다. 직접 경로 성분이 우세하게 존재하는 환경에서는 라이시안 페이딩 모델이 더 적합하다.

소규모 페이딩은 통신 시스템의 성능에 직접적인 영향을 미친다. 이는 비트 오류율을 증가시키고, 음성 통화에서 끊김 현상을 유발하며, 데이터 전송 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서 이동 통신, 무선 LAN과 같은 시스템에서는 다이버시티 기술, 등화기, OFDM 등의 기술을 활용하여 소규모 페이딩으로 인한 신호 열화를 완화한다.

주파수 선택적 페이딩은 무선 채널의 주파수 응답이 주파수에 따라 변하는 다중 경로 페이딩의 한 유형이다. 이 현상은 전송된 신호의 대역폭이 채널의 공간 다이버시티보다 클 때 발생한다. 즉, 신호의 최대 지연 확산이 심볼 주기의 상당 부분을 차지하거나 이를 초과할 경우, 채널은 특정 주파수 성분은 크게 감쇠시키고 다른 주파수 성분은 상대적으로 덜 감쇠시키는 주파수 선택적 특성을 보인다.

이 페이딩의 핵심 원인은 지연 확산이다. 서로 다른 경로를 통해 도착하는 신호 성분들의 시간적 지연 차이가 크면, 신호의 주파수 스펙트럼 상에서 일정 간격으로 심한 감쇠가 발생하는 주파수 선택성이 나타난다. 이 간격은 지연 확산의 역수와 관련이 있다. 결과적으로, 넓은 대역폭을 가진 신호는 그 일부 주파수 대역에서만 심각한 페이딩을 경험하게 되어 신호의 왜곡을 초래한다.

주파수 선택적 페이딩의 영향은 평탄 페이딩과 대비된다. 평탄 페이딩은 신호의 모든 주파수 성분이 동일하게 영향을 받지만, 주파수 선택적 페이딩은 신호 내부에서도 특정 주파수 대역의 성분이 선택적으로 손상된다. 이는 특히 고속 데이터 전송에서 심볼간 간섭을 유발하는 주요 원인으로 작용한다. 한 심볼의 지연된 성분이 다음 심볼에 간섭을 일으켜 수신기에서의 복조 오류 가능성을 높인다.

이러한 왜곡을 완화하기 위한 기술로는 등화기를 사용하여 채널의 주파수 응답을 보상하거나, 직교 주파수 분할 다중화 방식으로 넓은 대역폭 신호를 여러 개의 좁은 부반송파로 나누어 각각을 평탄 페이딩 채널로 취급하는 방법이 널리 사용된다.

평탄 페이딩은 무선 채널의 모든 주파수 성분이 거의 동일한 크기로 페이딩을 겪는 현상이다. 이는 신호의 대역폭이 채널의 공간 주파수보다 좁을 때 발생한다. 여기서 공간 주파수는 채널의 페이딩이 변하는 속도를 의미하며, 신호의 대역폭이 이 값보다 작으면 전송된 모든 주파수가 유사한 경로 지연과 감쇠를 경험하게 된다.

이러한 조건에서 신호는 주파수에 따른 선택적 왜곡 없이 전체적으로 동일하게 증폭되거나 감쇠된다. 따라서 페이딩의 주요 영향은 신호의 진폭 변화, 즉 레이리 페이딩이나 라이시안 페이딩과 같은 소규모 페이딩에 의한 영향에 국한된다. 평탄 페이딩 채널은 주파수 응답이 거의 일정하므로, 등화와 같은 복잡한 주파수 보상 기술 없이도 비교적 간단한 증폭 조정으로 신호를 복원할 수 있다.

평탄 페이딩은 소규모 페이딩의 한 유형으로 분류되며, 주파수 선택적 페이딩과 대비되는 개념이다. 주파수 선택적 페이딩은 신호의 일부 주파수 성분이 다른 성분보다 더 강하게 감쇠되어 신호 왜곡을 유발하는 반면, 평탄 페이딩은 왜곡 없이 전반적인 신호 강도만을 변화시킨다.

이러한 특성으로 인해 음성 통신이나 저속 데이터 전송과 같이 상대적으로 좁은 대역폭을 사용하는 시스템에서는 평탄 페이딩이 일반적으로 관찰된다.

레이리 페이딩은 송신기와 수신기 사이에 지배적인 직접파가 존재하지 않고, 다수의 산란파나 반사파만이 도달하는 환경에서 발생하는 소규모 페이딩의 통계적 모델이다. 이 모델은 도시 환경이나 실내와 같이 장애물이 많아 가시선 경로가 차단된 경우에 주로 적용된다. 신호의 진폭은 레이리 분포를 따르며, 위상은 0에서 2π 사이에서 균일한 분포를 보인다.

레이리 페이딩 하에서의 신호 포락선 r의 확률 밀도 함수는 다음과 같이 주어진다.

$$ f(r) = \frac{r}{\sigma^2} \exp\left(-\frac{r^2}{2\sigma^2}\right), \quad r \geq 0 $$

여기서 σ²은 다중 경로 성분의 평균 전력의 절반을 나타낸다. 이 분포는 신호 진폭이 0 근처의 값을 가질 확률이 높음을 의미하며, 이는 심각한 신호 감쇠나 심벌 간 간섭을 초래할 수 있다.

이 모델은 이동 통신 시스템의 성능 분석, 특히 셀룰러 네트워크의 링크 예산 설계와 오류 정정 부호의 성능 평가에 널리 사용된다. 실제 통신 환경에서는 라이시안 페이딩이나 나카가미 페이딩과 같은 다른 모델이 더 정확한 경우도 많지만, 레이리 페이딩은 직접파가 존재하지 않는 최악의 경우를 가정한 기준 모델로서 중요한 의미를 가진다.

라이시안 페이딩은 하나의 지배적인 직진파 성분과 여러 개의 난반사파 성분이 결합되어 발생하는 페이딩 현상을 설명하는 통계적 모델이다. 이 모델은 레이리 페이딩이 모든 신호 경로가 난반사파라고 가정하는 것과 달리, 비교적 강한 정규 경로(예: 시선 경로)가 존재하는 환경을 모델링하는 데 적합하다. 따라서 라이시안 페이딩은 레이리 페이딩보다 일반적으로 더 양호한 채널 조건을 나타낸다.

이 모델에서 수신 신호의 진폭은 라이시안 분포를 따르며, 그 분포는 지배적 성분의 전력과 난반사파 성분의 전력 비율인 라이시안 인자(K-인자)로 특징지어진다. K-인자는 지배적 성분의 전력 대 난반사파 성분의 평균 전력의 비율로 정의된다. K-인자가 0에 가까우면 지배적 성분이 없음을 의미하며, 이는 레이리 페이딩에 해당한다. 반대로 K-인자가 매우 크면(예: 10dB 이상) 지배적 직진파 성분이 압도적으로 강함을 의미하며, 이는 페이딩이 거의 없는 안정적인 채널에 가까워진다.

라이시안 페이딩이 적용되는 전형적인 환경은 마이크로셀룰러 기지국과 사용자 단말 사이에 부분적인 시선 경로가 존재하는 이동 통신 환경, 실내 무선 LAN, 또는 위성 통신 링크 등이다. 이러한 환경에서는 건물이나 지형에 의한 난반사가 발생하지만, 비교적 강한 직접 경로 신호가 함께 수신된다.

나카가미 페이딩은 무선 채널의 페이딩 현상을 모델링하는 데 사용되는 통계적 분포 모델이다. 이 모델은 레이리 페이딩과 라이시안 페이딩을 일반화한 형태로, 두 모델을 하나의 프레임워크 안에 포함한다. 모델의 핵심 매개변수는 형상 파라미터 m과 스케일 파라미터 Ω이다.

형상 파라미터 m은 페이딩의 심각도를 결정한다. m 값이 1일 때의 분포는 레이리 페이딩과 동일하며, m 값이 1보다 클수록 페이딩이 덜 심각해진다. m 값이 0.5일 때는 단측 가우시안 분포에 해당한다. 또한, m 값이 1보다 크고 직접파 성분의 전력이 산란파 성분의 전력 합에 비해 커지면, 이 모델은 라이시안 페이딩에 근사한다. 따라서 다양한 채널 조건을 하나의 수식으로 유연하게 표현할 수 있는 장점이 있다.

이 모델은 실제 측정 데이터와의 적합도가 뛰어나 다양한 무선 환경, 특히 이동 통신과 위성 통신 채널의 페이딩을 정확하게 묘사하는 데 널리 사용된다. UHF 대역의 실내외 채널이나 도플러 확산이 있는 채널을 분석할 때 유용하다.

다중 경로 페이딩은 수신 신호의 진폭, 위상, 도달 시간에 무작위적인 변동을 일으켜 통신 시스템의 신호 품질을 현저히 저하시킨다. 가장 직접적인 영향은 수신 신호의 전력이 시간에 따라 급격하게 변동하는 것이다. 이로 인해 순간적인 신호 강도가 수신기의 감도 임계값 아래로 떨어지는 심각한 페이딩이 발생하면 신호가 완전히 소실되는 현상이 일어난다.

신호 품질 저하는 비트 오류율 증가로 이어진다. 특히 디지털 변조 방식에서 페이딩은 심볼 간 간섭을 유발한다. 여러 경로를 통해 도달한 신호 성분들이 서로 다른 시간 지연을 가지고 합쳐지면, 한 심볼의 신호가 다음 심볼의 구간으로 침범하게 되어 수신기에서 심볼을 정확히 판별하기 어려워진다. 이는 데이터 전송의 신뢰성을 크게 떨어뜨린다.

주파수 선택적 페이딩이 발생하는 환경에서는 신호의 특정 주파수 성분이 다른 성분보다 더 크게 감쇠된다. 이로 인해 신호의 주파수 응답이 왜곡되어, 전송된 신호의 형태가 변형된다. 이러한 왜곡은 고속 데이터 전송에서 특히 문제가 되며, 등화기와 같은 별도의 보상 기술 없이는 고품질 통신을 유지하기 어렵다.

이러한 품질 저하는 시스템 설계 시 더 높은 전송 전력을 요구하거나, 더 강력한 오류 정정 코드의 사용을 필요로 하여 전체적인 시스템 효율을 낮추는 결과를 가져온다.

다중 경로 페이딩은 수신 신호의 진폭과 위상에 무작위적인 변동을 일으키며, 이는 디지털 통신 시스템에서 비트 오류율을 증가시키는 주요 원인이다. 페이딩으로 인해 신호의 순간적인 전력이 임계값 이하로 떨어지면 수신기가 심볼을 오판하게 되어 비트 오류가 발생한다. 특히 심한 심도 페이딩이 발생할 때는 신호 대 잡음비가 양호함에도 불구하고 오류가 집중적으로 나타나는 현상을 보인다.

비트 오류율에 미치는 영향은 변조 방식에 따라 다르게 나타난다. 예를 들어, 진폭 편이 변조나 직교 진폭 변조와 같이 진폭 정보에 의존하는 변조 방식은 페이딩에 매우 취약하다. 반면, 주파수 편이 변조나 위상 편이 변조는 진폭 변동에는 상대적으로 강인하지만, 페이딩이 초래하는 위상 잡음에는 영향을 받는다. 고차수 변조일수록 성상도 상의 심볼 간 거리가 가까워지므로, 동일한 페이딩 환경에서 비트 오류율 증가가 더욱 두드러진다.

이러한 비트 오류율 증가를 완화하기 위해 순방향 오류 수정 코딩, 다이버시티 결합, 강력한 등화 기술 등이 적용된다. 시스템 설계 시 목표 비트 오류율을 달성하기 위해서는 페이딩 마진[4]을 충분히 고려해야 한다.

다이버시티 기술은 다중 경로 페이딩으로 인한 신호의 심각한 감쇠 현상을 완화하기 위해 고안된 핵심 기법이다. 기본 원리는 페이딩이 통계적으로 독립적인 여러 경로를 통해 동일한 정보를 전송하거나 수신하여, 모든 경로가 동시에 깊은 페이딩에 빠질 확률을 낮추는 것이다. 이를 통해 통신 링크의 신뢰성을 크게 향상시킨다.

다이버시티는 구현 방식에 따라 여러 유형으로 구분된다. 공간 다이버시티는 물리적으로 떨어진 여러 개의 안테나를 사용하는 방식으로, 가장 일반적인 형태이다. 주파수 다이버시티는 서로 다른 주파수 대역으로 신호를 전송하며, 시간 다이버시티는 동일한 신호를 시간 간격을 두고 반복 전송한다. 편파 다이버시티는 서로 직교하는 전파 편파(예: 수평/수직)를 활용한다.

이러한 다이버시티 기법을 결합하는 방식에는 크게 두 가지가 있다. 선택 결합은 여러 경로 중 가장 우수한 신호대잡음비를 가진 하나의 신호만을 선택하는 간단한 방법이다. 최대비 결합은 모든 수신 신호를 위상 정렬 후 가중 합산하여 신호대잡음비를 극대화하는 최적의 방식으로, 가장 높은 성능 향상을 제공하지만 복잡도가 높다.

다이버시티 기술은 이동 통신, 무선 LAN, 디지털 방송 등 현대 무선 시스템의 필수 요소로 자리 잡았다. 특히 다중 안테나 기술을 기반으로 하는 MIMO 시스템은 공간 다이버시티를 극대화하여 용량과 안정성을 동시에 높인다.

등화기는 다중 경로 페이딩으로 인해 발생한 신호 왜곡을 보상하고 원래의 신호 형태를 복원하는 장치 또는 알고리즘이다. 수신된 신호는 여러 경로를 통해 도착하며 각 경로마다 다른 지연 시간과 감쇠를 겪기 때문에, 심볼 간 간섭이 발생한다. 등화기는 이러한 간섭을 제거하거나 최소화하여 수신기의 성능을 향상시킨다.

등화기는 일반적으로 필터 구조를 가지며, 그 계수(탭 계수)를 적응적으로 조정하여 채널의 특성을 추정하고 역채널 응답을 생성한다. 주요 방식으로는 선형 등화기와 비선형 등화기로 구분된다. 선형 등화기는 FIR 필터나 IIR 필터를 사용하여 간섭을 제거하지만, 심한 페이딩 환경에서는 잡음을 증폭시킬 수 있다. 비선형 등화기인 결정 궤환 등화기는 이미 복원된 심볼을 피드백하여 현재 심볼의 간섭을 제거하는 방식으로, 선형 등화기의 단점을 보완한다.

적응 등화 알고리즘은 채널의 시간에 따른 변화를 추적하기 위해 사용된다. 대표적인 알고리즘으로는 최소 평균 자승 알고리즘과 재귀적 최소 자승 알고리즘이 있다. 이 알고리즘들은 참조 신호(예: 파일럿 신호 또는 훈련 열)를 기반으로 필터 계수를 조정하며, 데이터 전송 중에도 계속해서 채널 응답을 추정한다.

등화기는 특히 단일 반송파 변조 방식을 사용하는 고속 디지털 통신 시스템에서 필수적이다. 예를 들어, 과거의 음성 중심 이동 통신 시스템이나 일부 유선 모뎀에서 널리 적용되었다. 그러나 매우 빠른 다중 경로 지연 확산을 가진 환경에서는 구현 복잡도와 성능 한계로 인해, OFDM이나 MIMO와 같은 다른 왜곡 완화 기술과 결합되거나 대체되기도 한다.

직교 주파수 분할 다중화(OFDM)는 다중 경로 페이딩으로 인한 주파수 선택적 페이딩의 영향을 효과적으로 완화하는 디지털 변조 기술이다. 이 기술은 고속 데이터 스트림을 수백에서 수천 개의 저속 부반송파로 나누어 병렬로 전송한다. 각 부반송파는 서로 직교성을 유지하도록 주파수 간격을 조정하여, 하나의 부반송파 스펙트럼 최대점이 인접 부반송파의 최소점에 위치하게 된다. 이 구조는 부반송파 간의 간섭을 최소화하면서 주파수 효율을 높인다.

OFDM이 다중 경로 페이딩에 강인한 이유는 각 저속 부반송파의 심볼 지속 시간을 상대적으로 길게 설정하기 때문이다. 다중 경로로 인한 지연 확산이 심볼 지속 시간보다 짧으면, 간섭은 주로 심볼 내부에서 발생한다. 이를 처리하기 위해 각 OFDM 심볼 앞에 보호 구간(Guard Interval) 또는 순환 접두사(Cyclic Prefix)를 추가한다. 이 구간은 다음 심볼의 시작 부분을 복사하여 붙인 것으로, 다중 경로 지연 성분이 이 구간 내에 머물 경우, 수신기에서 이를 제거함으로써 심볼 간 간섭(ISI)을 제거할 수 있다.

OFDM 시스템의 주요 구성 요소와 역할은 다음과 같다.

이 기술은 주파수 선택적 페이딩 채널을 여러 개의 평탄 페이딩을 보이는 좁은 대역 채널로 변환하는 효과가 있다. 일부 부반송파가 페이딩으로 심하게 손상되더라도, 오류 정정 코딩을 결합하면 데이터를 안정적으로 복구할 수 있다. 이러한 특성으로 인해 OFDM은 4G LTE, 5G NR, 디지털 오디오 방송(DAB), 디지털 비디오 방송(DVB-T), Wi-Fi(IEEE 802.11a/g/n/ac/ax) 등 광대역 무선 통신 시스템의 핵심 기술로 널리 채택되었다.

MIMO(다중 입력 다중 출력) 기술은 다중 경로 페이딩을 완화하고 오히려 통신 성능을 향상시키기 위해 개발된 핵심 기술이다. 이 기술은 송신기와 수신기 모두에 여러 개의 안테나를 배치하여, 공간적으로 분리된 다수의 독립적인 통신 경로를 동시에 활용한다. 다중 경로 현상으로 인해 생성된 여러 신호 경로를 공간 다이버시티의 원천으로 삼아, 신호의 신뢰성을 높이고 데이터 전송 용량을 극대화한다.

MIMO 시스템은 크게 공간 다이버시티 기법과 공간 다중화 기법으로 나뉜다. 공간 다이버시티 기법(예: Alamouti 코드)은 동일한 데이터 스트림을 여러 안테나를 통해 전송하여 페이딩에 의한 신호 소실 가능성을 줄인다. 반면, 공간 다중화 기법(예: BLAST)은 서로 다른 데이터 스트림을 각 안테나에서 동시에 전송하여 주파수 대역폭을 추가로 사용하지 않고도 전송률을 선형적으로 증가시킨다.

MIMO 기술의 성능은 채널 환경에 크게 의존한다. 풍부한 다중 경로 환경은 송수신 안테나 쌍 간의 채널 응답을 독립적으로 만들어주어, 공간 다이버시티 이득과 다중화 이득을 모두 취할 수 있는 이상적인 조건을 제공한다. 반대로, 산란체가 부족한 가시거리 환경에서는 채널 간 상관관계가 높아져 성능 향상이 제한될 수 있다.

이 기술은 4G LTE, 5G NR, Wi-Fi 6 및 그 이후의 무선 통신 표준의 근간을 이루며, 높은 데이터 속도와 안정적인 연결을 실현하는 데 결정적인 역할을 한다.

이동 통신 시스템은 다중 경로 페이딩의 영향을 가장 직접적으로 받는 대표적인 응용 분야이다. 특히 셀룰러 네트워크에서 기지국과 이동 단말기 사이의 무선 채널은 건물, 차량, 지형지물에 의한 반사, 회절, 산란이 빈번하게 발생하여 다중 경로 전파 환경을 형성한다. 이로 인해 수신 신호의 진폭과 위상이 빠르게 변동하며, 통화 중 끊김, 데이터 전송 속도 저하, 비트 오류율 증가 등의 문제가 발생한다.

2G GSM 시스템부터 다중 경로 페이딩에 대응하기 위해 시분할 다중 접속과 함께 주파수 호핑 및 등화기 기술을 적용하였다. 3G W-CDMA와 같은 코드분할다중접속 방식은 넓은 대역폭을 사용함으로써 주파수 선택적 페이딩의 영향을 분산시키는 효과를 얻었다. 4G LTE와 5G NR에서는 직교 주파수 분할 다중화와 다중 입출력 기술을 핵심으로 채택하여, 다중 경로로 인한 심볼 간 간섭을 효과적으로 억제하고 다중 경로 자체를 공간 다이버시티 또는 공간 다중화의 이점으로 전환하였다.

이동 통신 시스템의 성능을 보장하기 위해 다양한 다이버시티 기술이 실제로 적용된다. 기지국에서는 공간 다이버시티를 위해 여러 개의 수신 안테나를 사용하고, 시간 다이버시티를 위해 채널 코딩과 인터리빙을 수행한다. 또한, 사용자 단말기의 이동 속도에 따라 페이딩의 특성이 달라지는데, 보행 속도에서는 레이리 페이딩 모델에 가깝고, 고속 이동 환경에서는 도플러 확산의 영향이 더 두드러진다. 이러한 채널 환경의 변화를 실시간으로 추정하고 보상하는 것이 이동 통신 시스템 설계의 핵심 과제 중 하나이다.

무선 LAN은 IEEE 802.11 표준군을 기반으로 한 근거리 무선 네트워크 기술이다. 주로 2.4GHz와 5GHz 대역의 ISM 대역을 사용하며, 사무실, 가정, 공공장소 등 실내 환경에서 널리 배포된다. 이러한 실내 환경은 벽, 가구, 사람의 이동 등에 의해 복잡한 다중 경로 전파 환경을 형성한다. 신호는 직접 경로뿐만 아니라 반사, 회절, 산란된 여러 경로를 통해 수신기에 도달하며, 이로 인해 다중 경로 페이딩이 발생한다.

다중 경로 페이딩은 무선 LAN의 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미친다. 특히 빠른 데이터 전송률을 요구하는 최신 규격(예: IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ax)에서는 페이딩에 의한 신호 품질 저하가 더욱 치명적이다. 이는 심볼 간 간섭을 유발하여 데이터 오류를 증가시키고, 결과적으로 처리율을 감소시킨다. 무선 LAN 시스템은 이러한 페이딩을 완화하기 위해 여러 기술을 채택한다.

이러한 기술의 발전으로 인해 초기 무선 LAN 규격에 비해 현대의 무선 LAN은 다중 경로 환경에서 훨씬 견고하고 높은 성능을 제공할 수 있게 되었다. 특히 Wi-Fi 6로 알려진 IEEE 802.11ax는 고밀도 사용자 환경에서도 효율적인 동작을 위해 보다 정교한 페이딩 대처 기법을 포함하고 있다.

다중 경로 페이딩은 지상파 디지털 텔레비전 방송에서 주요한 기술적 과제 중 하나이다. 송신탑에서 방송된 신호는 건물, 산, 나무 등 다양한 장애물에 반사되어 수신 안테나에 여러 경로를 통해 도달한다. 이로 인해 신호의 강도가 빠르게 변동하거나, 심각한 경우 화면이 깨지거나 소리가 끊기는 현상이 발생한다.

이러한 페이딩 현상을 극복하기 위해 디지털 방송 표준에는 여러 완화 기술이 적용되었다. 대표적인 예로 OFDM 기술을 들 수 있다. OFDM은 하나의 넓은 주파수 대역을 수많은 좁은 부반송파로 나누어 데이터를 전송한다. 다중 경로에 의한 지연 확산이 특정 부반송파에 영향을 미쳐도, 다른 부반송파의 데이터는 정상적으로 수신될 가능성이 높아 전체적인 신호 안정성을 높인다.

또한, 수신기 측에서는 등화기를 사용하여 다중 경로에 의해 발생한 신호의 왜곡을 보정한다. 안테나 다이버시티 기술도 활용되는데, 공간상 다른 위치에 두 개 이상의 안테나를 설치하여 신호가 가장 강하게 수신되는 안테나를 선택하거나 신호를 결합함으로써 페이딩의 영향을 줄인다.

이러한 기술들의 발전으로 인해, 과거 아날로그 방송 시대에 비해 디지털 방송은 다중 경로 페이딩에 훨씬 강인한 특성을 가지게 되었다. 그러나 극한의 수신 조건이나 고속 이동 중 수신 시에는 여전히 페이딩의 영향이 나타날 수 있어 지속적인 기술 개선이 이루어지고 있다.