CDMA 보코더

이제 본격적으로 CDMA에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

복습하는 차원에서 CDMA에서 송신 과정을 다시한번 살펴볼까요?

음성(아날로그) - 디지털화 - 확산 - 변조(아날로그)

 

기억나시죠? 근데 여기서 "디지털화"라고 되어 있는 부분을 좀더 세밀하게 알아보죠.

아날로그 음성 신호를 디지털 신호로 바꾸는데 다양한 방식이 있지만 가장 대표적인 것이 PCM(Pulse Code Modulation)입니다. PCM 방식의 과정을 설명하면 다음가 같습니다.
사람의 음성은 최고 4KHz정도의 주파수를 가집니다. 이 음성을 샘플링(대표값을 추출하는 것)을
하게 되면 Nyquist Sampling Theorem(어렵죠? 그냥 이런게 있다란 것만 기억하세요.)에 따라 8KHz로 바뀝니다. 이걸 8bit 코딩하면 64Kbps가 되는 겁니다. 많이 들어보셨죠? 64Kbps... PCM은 일반 유선전화에서 주로 사용하는 것으로 사람의 음성 신호를 64Kbps 데이터 전송율로 바꾸어줍니다. 이것은 1초 동안의 사람의 목소리를 64,000개의 1과 0의 디지털 비트로 바꾸어 1초 동안에 보낸다는 뜻입니다.

 

CDMA에서는 PCM과 더불어 디지털화 과정에 보코더(Vocoder)라는 것을 사용합니다.
일반적으로 데이터 전송율이 높아질 수록 필요한 주파수 대역폭은 비례하여 증가합니다.
따라서 음성신호를 디지털로 바꿀때 가능하면 낮은 데이터 전송율로 바꾸어야 주파수 대역폭을 적게 사용하여 주파수 사용효율을 높일 수 있습니다.

보코더는 PCM에서 만들어진 64Kbps의 데이터에서 목소리의 특징만을 뽑아내어 8.6Kbps, 4.0Kbps, 2.0Kbps, 0.8Kbps의 4가지 데이터 전송율 중에서 선택적으로 변환됩니다.

사람이 말을 할때 순간적으로 보면 숨을 쉬거나 굉장히 말이 느리거나 잠시 머뭇거리는 부분은 2.0Kbps나 0.8Kbps중의 하나가 되겠죠? 보코더의 입장에서 보면 사람이 말하지 않은 순간으로 인식하는 거죠... 사람이 말을 않하는 시간에는 낮은 데이터 전송율로 만든다면 주파수를 효율적으로 사용할 수 있기 때문에
이처럼 4가지 데이터 전송율 중에서 선택하는 가변적인 보코더를 사용하는 겁니다. 실험적으로 보았을 때 전체 통화 시간중에서 사람이 말하는 비율은 35~50% 정도 뿐이랍니다.
이것을 음성 듀티 싸이클이라고 하며 이를 활용해서 용량을 증가시킵니다.(주파수를 효율적으로 사용한다는 의미가 바로 용량이 증대되는 것과 같은 의미입니다.)

보코더에서 나온 데이터 전송율에 에러 검증을 위한 CRC(Cyclic Redundancy Check, 에러 정정 방식중의 하나)와 0비트를 추가하여 데이터 전송율은 8.6, 4.0, 2.0, 0.8Kbps에서 9.6, 4.8, 2.4, 1.2Kbps로 변하게 됩니다.