이동통신 CDMA / WCDMA 방식

주파수를 이용하는 방식

이동통신에서 사용자의 단말기는 주파수를 이용해 기지국과 통신하며

전화나 인터넷을 사용할 수 있게 만들어 주는데요

 

이 주파수를 사용하는 방법으로는 여러가지가 있으며

그중 2세대 (2G)와 3세대(3G)에서 가장 많이 사용되었던

CDMA와 WCDMA방식에 대해 간단히 알아보려고 합니다.

 

 

CDMA (Code-Division Multiple Access)

코드분할 다중접속

 

초기에는 군통신에서 전파장해나 도청방지를 위해 사용했던 기술을
미국의 퀄컴이라는 회사에서 이동통신에 응용하면서 탄생했으며
말그대로 코드를 이용한 다중접속 기술중 하나로 국내에서는 1996년에 한국이동통신에서
최초로 CDMA를 기반으로 한 이동통신 서비스를 상용화했습니다.

 

• 그럼 CDMA란 무엇일까?

우리는 사용자들의 단말기에서 나오는 전파들이 다니는 길을 주파수 대역이라고 합니다.
이 주파수 대역은 한정되어있어 많은 사용자들이 무작정 한번에 사용하기에는 무리가 있다.
이후 주파수대역을 다수의 사용자가 원할하게 사용할 수 있도록 하는 기술이 개발되었으며
이를 다중접속기술이라 부릅니다.

대표적인 다중접속기술은 총 3가지가 있는데요
TDMA (Time-Division Multiple Access / 시분할 다중접속)
FDMA (frequency-Division Multiple Access / 주파수분할 다중접속)
CDMA (Code-Division Multiple Access / 코드분할 다중접속)

이중 가장 많이 사용되는 CDMA방식만 알아보고자 합니다.

 

 

 

 

 

 

 CDMA 의 특징

 

CDMA 방식을 모임에 비유하자면 서로 다른 언어를 하는 사람들이 동시에 이야기하는 것과 비슷합니다.
서로 다른언어는 알아듣지 못하고 자기가 알고있는 언어만 이해할 수 있으니
여러사람이 한명씩 돌아가며 이야기하는 것 보다 효율이 훨씬 높습니다.
이후 알아들을 수 없는 언어는 모두 잡음에 불과하게 됩니다.

그렇다면 사람이 아닌 단말이 동일한 주파수를 동시에 사용하기 위해선
단말기마다 구분할 수 있는 방식이 필요합니다.
CDMA에서는 이를 주파수상의 데이터를 코드화시켜 구분하고 있습니다. 
코드에 따라 단말기와 신호를 주는사람 / 받는사람을 식별하죠

기본 기술인 직접확산통신은 데이터를 직교코드인

Wash Code와 곱해서 넓은 주파수 대역으로 확산되어 송신됩니다.
수신측에서는 송신측에서 사용한 동일 코드를 다시 곱해서 확산된 신호가 원래의 신호로 복원합니다.
이후 각 사용자는 고유의 코드를 할당받으며 

코드를 알고 있는 수신기에서만 신호를 복원할 수 있는 방식입니다.

 

 

• 동기화

CDMA에서는 길고 복잡한 PN코드 하나를 만들어 위상에 위치합니다.
이후 PN코드를 단말기마다 다르게 할당해서 사용자들을 구분하게 되는데 이를 위해선
GPS를 사용해 기지국과의 시간을 동기화시켜야 합니다.
그래서 CDMA를 동기화방식이라고 부릅니다.

 

 

 

 

 

 

CDMA방식의 장점

 

• 셀룰러 시스템

가입자마다 다른 식별코드를 부여해서 여러가입자가 동시에
동일 주파수 이용이 가능한 디지털 셀룰러시스템

 

• 수용 용량

FDMA나 TDMA방식은 용량의 한계가 정해져있다.
반면 CDMA는 코드만 다르게 한다면 얼마든지 수용이 가능하다.
이는 FDMA에 비해 10배가 넘는 수용용량을 가지며
정해진 용량은 없지만 너무 많아질 경우 단말기에서 잡음 및 간섭이 생긴다.

 

• 낮은 소비전력

TDMA, FDMA에 비해 낮은 송신출력을 사용합니다.

 

• 소프트 핸드오버

핸드오버란 단말기의 위치가 이동함에 따라
신호를 받아오는 기지국이 바뀌는 과정을 말한다.
CDMA는 같은 주파수 대역대를 사용하며 
다른 방식보다 기지국과의 연결이 좀 더 빠르다.

 

 

 

 

 

 

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)

광대역 부호 분할 다중 접속

CDMA를 광대역으로 사용하는 WCDMA는 FDMA 와 TDMA의 특징도 조금 가지고 있으며 
CDMA와 WCDMA는 거의 동일한 방식이며 가장 큰 차이점은
바로 비동기식 이라는 것입니다.

CDMA가 PN와 같은 코드를 하나만 만들어 위성에 위치시켜 사용했다면
WCDMA는 PN코드를 기지국마다 다르게 사용한다.
즉 기지국과의 동기화가 필요없는 비동기식입니다.

대신 기지국을 구분하기위한 코드가 필요하기 떄문에 CDMA방식에 비해
PN코드가 더 복잡해졌습니다.

 

 

 

 

LTE에서 사용되는 방식

보통 CDMA는 2세대(2G)에서 많이 사용됬었고
3세대 (3G)에서는 WCDMA / CDMA가 모두 사용되었습니다.

하지만 CDMA와 WCDMA에는 반사파라는 문제점이 있었습니다.

반사파란 통화가 이루어지는 이동통신의 전파신호가 건물 등 지형에 의해 방해를 받는 것인데요 
이는 직접파보다 조금 늦게 도착하게 되면서 직접파와 반사파 간의 시간차가 생기게 됩니다.
저속데이터의 경우 반사파에 의한 전송오류를 극복할 수 있지만
고속데이터의 경우 발생하는 전송오류는 많은 문제을 일으키게 됩니다. 

이후 고속데이터를 저속데이터 병렬로 나누어 전송하는 방식인 OFDM 이라는 기술이 개발되었고
안테나를 송/수신 따로 여러개를 사용하며 대역폭이 넓어져 4세대 LTE기술로 발전했습니다.