[ Embedded ] 07. FDMA(주파수분할 다중접속)

FDMA

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frequency division multiple access : 주파수분할 다중접속

통신망을 통해 전달되는 데이터중 가장 많은 양을 차지하는 것이 음성일 것이다. 사람의 음성을 전달하는 데 필요한 최소한의 주파수 대역폭은 300 ~ 3400 Hz로 알려져 있는데 이러한 음성 신호를 전기적인 신호로 변환하여, 통신망을 통해서 다른 곳으로 전달하기 위해서는 음성 신호를 전송하기에 적합한 전기적인 신호로 바꾸어 주고, 수신하는 쪽에서 이를 다시 음성 신호로 역변환을 하게 된다.

통신망에서 사용하는 전송 시스템의 특성을 살펴보면 전송가능한 주파수 대역이 음성 대역폭 보다는 월등이 크고, 훨씬 높은 주파수까지도 전송할 수 있다. 이런 전송로는 단 한 사람의 통신을 위해서만 사용하는 것은 경제적으로나 시설 운용면에서 매우 좋지 않다. 따라서 현재 대개의 통신망에서는 하나의 전송로를 이용하여 동시에 여러 사람의 데이터를 보내기 위한 기술이 적용되어 있으며, 이를 다중화 방법 이라 한다.

다중화 방법 중에 가장 쉽게 생각할 수 있는 방법이 전송로가 가지는 주파수 대역폭을 전송신호 대역폭 단위, 즉 채널로 분할하고, 각 신호를 서로 다른 채널로 전송하는 방법을 주파수 분할 다중화라고 한다.

만일 전송 신호가 디지털 신호이면, 각 채널을 사용하는 시간을 나누어서 다중화 하는 시분할 다중화 방법을 사용할 수 있다.

이를 이동통신 환경에 적용하여 보면, 각 가입자는 전자파를 이용하여, 기지국과 연결되므로 공기중을 전파하는 전자파가 전성로이고, 이 전송로 중에 사용 가능한 주파수 대역폭이 있으므로, 이 제한된 주파수를 사용하여 가급적 많은 사람이 동시에 통화할 수 있도록 하는 것이므로 기지국과 가입자의 접송 방법인 무선 접속 방식은 다중화 방법과 동일한 개념이라는 것을 알 수 있다.

주파수 분할 무선 접속방식(FDMA)는 주파수 분할 다중화 방법을 이동통신망의 기지국과 단말기 사이에 적용한 것으로, 사업자에 할당된 주파수를 통신에 필요한 최소한의 주파수 대역으로 잘게 나눈 뒤에 이를 각 가입자에게 할당하는 방식이다.

현재 FDMA방식에서 사용하는 통화채널의 대역폭은 20kHz ~ 30kHz정도 이다. 이는 실제 음성 대역폭 4kHz보다는 훨씬 큰 대역폭임을 알 수 있다. 이는 음성 신호를 그대로 사용하면, 무선 구간에서 음성 품질이 너무 떨어지기 때문에 음성 품질을 어느 정도 유지하기 위하여 음성신호를 먼저 잡음에 강한 FM 변조를 한 후에 FM 변조된 신호로 기지국과 단말기 사이의 통신을 한다.

이론적으로 FM변조는 광대역으로 변조할 수록 잡음에 강한 특성을 보인다. 그러나 음성 품질을 높이기 위해서 FM 변조 대역폭을 넓게 하면, 통화 채널이 줄어들기 때문에 음성 품질과 통화 채널 수를 적절히 조정하여 FM 변조 대역폭을 결정해야 한다.

• FDMA는 무선 셀룰러 통신에 할당된 주파수 대역을 30개의 채널로 분할한 것이며, 각 채널은 음성 대화나 디지털 데이터를 옮기는 서비스에 사용될 수 있다. FDMA는 북미에 가장 광범위하게 설치된 셀룰러폰 시스템인 아날로그 AMPS의 기본 기술이다.
• FDMA에서는 각 채널이 한번에 오직 단 한명의 사용자에게 할당될 수 있다.
• FDMA는 TACS(Total Access Communication System)에서도 역시 사용될 수 있다.
• D-AMPS(Digital-Advanced Mobile Phone Service) 역시 FDMA를 사용하지만, 시분할 다중접속 기술을 가미함으로써 각 FDMA 채널당 3개의 채널을 가질 수 있어, 종전에 비해 채널당 3배 더 많은 통화량을 감당할 수 있게 되었다.