무선 다중접속 방식

석사만세 2023. 2. 5. 19:41

휴대전화 기지국은 하나의 기지국이 한정된 주파수대역을 가지고 같은 영역에서 다수의 가입자가 동시에 통화할 수 있도록 접속시켜야 한다. 이와 같은 접속 방법을 다중접속(Multiple Access)이라고 한다.

휴대전화에서 사용하는 다원접속에는 각 채널을 주파수로 나누어 이용하는 주파수 분할 다중접속(FDMA : Frequency Division Multiple Access)과 시간을 조금씩 분할해서 확보한 복수의 채널을 각 이용자에게 할당하는 방식인 시분할 다중접속(TDMA : Time Division Multiple Access), 각 채널의 신호에 부호화 처리를 해서 다중접속하는 부호분할 다중접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 등 세 가지 방식이 있다.

이와 같은 접속 기준의 발전 추이를 보면 초기의 디지털 휴대전화 시장은 시분할 다중접속(TDMA) 방식이 주도권을 잡았었다. 그것은 아날로그의 주파수 분할 다중접속(FDMA) 방식에서의 응용이 비교적 수월했기 때문이다.

유럽에서는 휴대용 전화를 GSM(Global System for Mobile Communication)이라고 부르는데 이 GSM은 이동통신 기술방식 중 하나인 TDMA(시분할 다중접속)을 응용한 유럽형 디지털 통신 방식을 가리키며 이미 오래 전에 개발되어 사용하고 있다. EU는 각 국마다 사용하는 아날로그 휴대통신 시스템을 통일하는 것이 불가피하여 GSM을 표준규격으로 채택한 것이다.

한편 미국에서는 이동전화 방식에 대해서 정부가 관여하지 않았기 때문에 표준이란 것이 없었다. TDMA 방식이나 CDMA(코드 분할 다중접속) 방식을 채택한 업체들이 공존한다. 한국은 CDMA 방식을 채택하기로 하고 4년여의 개발 끝에 세계에서 가장 먼저 본격적인 상용 서비스를 성공시켰다.

FDMA(Frequency Division Multiple Access)는 아날로그 방식으로 우리나라에서 서비스했었던 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 시스템에서 사용하는 방식이다. 주어진 대역폭을 일정한 대역폭(아날로그 AMPS의 경우 채널당 30KHz)으로 여러 채널로 나누어 각 대역폭 당 하나의 가입자를 할당하여 동시에 여러 가입자가 통화할 수 있는 방법이다.

이 방식은 기지국이 각 가입자에게 주파수를 할당하여야 하며 전파 상호간의 간섭을 방지하기 위하여 각 채널간 보호대역을 설정하는 것이 필요하다. 아날로그 이동전화는 음성 주파수를 변조하여 다중화하는 방법이 용이하기 때문에 FDMA를 사용한다.

디지털 이동통신 방식은 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식과 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식이 있다. TDMA 방식은 주파수 대역은 동일하게 사용하지만 시간을 일정 구간의 작은 단위로 나누어 각 가입자에게 할당하면 할당받은 가입자는 자신에게 할당된 구간만을 이용하여 통화할 수 있도록 하는 방법이다. 디지털 이동전화는 음성을 디지털로 바꾸어야 하기 때문에 신호의 시간위치를 변경하는 것이 쉬워 TDMA를 사용한다.

TDMA 방식은 FDMA 방식과 같은 방법으로 주파수를 분할하고 분할된 주파수 폭(30KHz)을 시간적으로 3등분하여(북미 IS-54의 경우) 세 사람이 동시에 통화할 수 있는 방식으로 기존의 아날로그 방식에 비해 약 3배의 수용용량을 가질 수 있다.

또한 TDMA 방식은 지역별로 유럽의 GSM 방식, 북미 IS-54 방식, 일본의 PDC(Personal Digital Cellular) 방식 등 세 가지가 있다.

CDMA는 각각의 통화 마디와 데이터 마디에 코드를 붙여 동시에 여러 개의 통신이 이루어지게 한 것이다. CDMA 방식은 가입자별로 다른 코드를 할당하기 때문에 코드 채널의 수만큼 여러 가입자가 동시에 통화할 수 있는 방식이다. CDMA 방식은 군사 통신에서 전파 방해나 도청 방지 등을 위해 무선 채널을 부호화(Code)하여 사용하던 방식인 스펙트럼 확산방식을 미국의 퀄컴사가 이동전화에 응용하여 개발한 것이다.

CDMA 방식은 기존 한 채널의 아날로그 점유 주파수 폭을 확산시켜 광역채널화(1.25MHz)하고 통화별로 각기 코드를 부여하여 디지털화된 정보를 식별 코드와 함께 실어 전송함으로써 여러 가입자가 동시에 통화할 수 있는 방식인데 기존 아날로그 방식에 비해 약 10~20배의 수용용량을 가지며 TDMA 방식보다 우수한 통화 품질을 제공한다.