CDMA

이전에 FDMA를 비유해서 설명 드릴때 소프라노와 알토로 노래를 부른다 어쩐다 하는 얘기를 드린 적이 있습니다.
이제 CDMA를 설명드려야 하는데 지금부터는 듀엣으로 노래를 부르더라도 소프라노와 알토가 아니라 그냥 두명의 소프라노 또는 두명의 알토가 부르게 됩니다.
소프라노와 알토라는 것은 아예 첨부터 음의 높낮이(주파수 대역)가 다르지만 CDMA에서는 FDMA에서와 같이 주파수 대역(음의 높낮이)을 달리 쓰지 않고 동시에 같은 주파수를 공유합니다.
즉, 듀엣으로 노래를 부를때 두 사람을 소프라노로 노래를 부르게 하되 같은 장소, 같은 시간, 같은 음성(주파수)으로 노래하는 것입니다. 청중은 혼동없이 각 사람의 노래를 골라서 들을 수 있어야 합니다.
또는 소프라노로 삼중창, 사중창, 아니면 아예 합창을 하더라도 누가 어떻게 부르고 있는지 청중이 구별해서 들을 수 있는 방식이죠.

도대체 무슨 방식으로? 쉽습니다. 동시에 부르되 서로 다른 언어로 노래하게 하면 됩니다.
예를들어 1번 소프라노는 서울 표준말로, 2번 소프라노는 경상도 사투리로, 3번 소프라노는 전라도 사투리로... 사실 서울 사람들 경상도나 전라도 사투리 심하게 하면 못알아 듣쟎아요... 히히...
TDMA는 사용자가 동시에 말한 것을 기계적으로 시간을 구분하기 때문에 사실 완전한 동시 사용이라 볼 수는 없습니다. CDMA는 여러 사용자가 동일한 주파수를 동시에 사용합니다.

자, 좀더 기술적으로 표현해보죠...
CDMA에서는 송신자 A, B, C의 통화에 대해서 특별한 확산코드를 더하여 주파수 대역폭을 넓혀서 송신합니다. 이때 수신측에서는 송신측에서 부여한 것과 동일한 코드에 의해 자기에게 오는 통화를 구별해 냅니다. 즉, CDMA 방식에서 채널은 코드로 구분됩니다.
송신측에서는 원래의 데이터에 확산코드라는 것을 곱합니다.(앞으로 곱한다는 표현을 많이 쓸텐데 Exclusive OR를 떠올리시면 됩니다.) 확산코드가 곱해지면 원래의 데이터는 주파수 대역폭이 넓게 확산이 되게 됩니다.(이건 다음에 차차 설명드리지요...)
넓게 확산된 신호가 수신측에 도착하면 송신측에서 곱한 것과 완전히 동일한 확산 코드를 한번더 곱해줍니다. 그럼 넓게 확산되었던 신호가 다시 원래 모양을 회복하게 됩니다.(이것도 나중에 예를들어 설명하겠습니다.)

CDMA하면 대부분의 사람들이 퀄컴을 떠올리지만 사실 CDMA는 군사용으로 사용되던 Spread Spectrum 기술에 기반하고 있습니다. 무선통신은 특성상 도청의 가능성이 매우 높습니다. 그런데 군용 통신에서 통신 내용이 적에게 도청된다면 매우 치명적인 결과를 유발할 수 있습니다. 전파를 이용해서 통신을 할때 도청을 방지하기 위해 군사용으로 사용되던 통신 방식이 바로 Spread Spectrum 방식입니다.
이 Spread Spectrum 기술은 적의 전파방해 시도가 있을 때에도 전파 교란을 거의 받지 않고 사용할 수 있어서 군사용으론 제격이었죠... 그러나 장비가 워낙 비싸고 복잡해서 일반용으로 실용화 되지는 못하고 있었는데 이걸 퀄컴이 상용화해서 히트를 친겁니다.

Spread Spectrum에서는 앞서 설명드린 대로 송신측에서 사용한 완전히 동일한 확산코드를 알아야만 수신측에서 원신호의 분리가 가능하기 때문에 확산코드를 모를 경우는 도청을 하기가 매우 어려운 구조로 되어 있습니다. 날카로운 분들께서는 제가 자꾸 "완전히 동일한"이라는 표현을 쓰는데 대해 뭔가 있다는 느낌을 받으셨을 겁니다. 이때 완전히 동일하다는 것은 코드의 내용 뿐만 아니라 코드가 발생한 시간까지 동일해야 한다는 의미입니다.

CDMA하면 GPS(Global Positioning System) 얘기가 나오게 되는데 GPS는 CDMA에서 시간을 동일하게 맞추는데 사용됩니다. 만약 시간이 조금이라도 다르면 확산코드의 내용이 동일하다 하더라도 다른 코드로 간주가 됩니다. 그만큼 CDMA에서는 정밀한 동기가 필수적입니다.