채널화의 종류

채널화는 링크의 가용 대역폭을 지국들 사이에서 시간적으로, 주파수상으로 코딩을 통해 다중적으로 접근하는 것입니다. 처음에는 일반 라디오, TV방송에서만 쓰였고 무선전화가 나왔을 때에도 소수의 사람들이 아날로그 사운드를 주고받는 수준이었으므로 주파수 대역을 쪼개서 할당만 해주면 되었지만, 무선통신이 일반화되고 휴대폰 사용자도 기하급수적으로 증가하며 기존 주파수를 쪼개는 방식은 사용자 수, 속도 등의 여러가지 면에서 감당이 안되어져 점점 복잡하며 효율적인 발전으로 나아가게 됩니다. 대표적인 방식을 몇 개 다뤄보도록 하겠습니다.

FDMA(Frequency Division Multiple Access)

가장 초기에 사용되었던 주파수 분할 방식입니다. 말 그대로 주파수 대역을 분할해서 나눠주는 방식입니다. 현재 FM 라디오 방송을 예로 생각하여 남는 주파수를 나눠준다고 보시면 됩니다. 하지만 무선전화에 할당 된 주파수 대역은 한정되어있는데 동시 사용량이 많아 질 경우에는 쪼개는 것이 감당이 되지 않게 됩니다. 만약 무선 전화에 할당된 주파수 대역이 800MHz ~ 850MHz라고 보면, 동시 통화가 늘어날 수록 노이즈에 약하고 통화품질이 많이 떨어질 수 밖에 없습니다.

TDMA(Time Division Multiple Access)

위의 FDMA의 단점들 때문에 나온 방식이 바로 TDMA입니다. 모든 주파수 대역을 한 명이 한꺼번에 사용하되, 사용자가 늘어날 경우 여러 사용자가 번갈아가며 이 주파수 대역을 한꺼번에 사용하는 것입니다. 마치 싱글코어 CPU가 멀티프로세싱을 하는 방식과 흡사하며, Round Robin방식으로 나눠쓰기 때문에 동시 사용자가 적으면 한 사용자는 쾌적한 상태로 사용할 수 있습니다. 그리고 여러 주파수 대역에 데이터를 나눠 전송하기 때문에 오류 검출이나 데이터손실 가능성 면에서도 FDMA보다는 좋습니다. 실제로 TDMA는 FDMA보다 3~11배 정도의 빠른 속도로 데이터를 주고 받을 수 있고 노이즈에 훨씬 강합니다.

CDMA(Code Division Multiple Access)

TDMA와 CDMA는 동시에 공존했던 기술이지만, CDMA가 더 발전된 기술입니다. CDMA는 모든 대역의 주파수를 모든 시간동안 모든 사용자가 한꺼번에 사용하게 됩니다. 사용자마자 난수(랜덤한 수)를 할당해주고, 그 사람을 위한 데이터는 해당 난수로 암호화(부호화)합니다. 수신자에게 가서 복호화 과정을 거쳐 데이터를 복원하는데 이것을 '코드'라 불러서 CDMA라는 이름이 붙게 되었습니다. 즉, 각 사용자에게 전송될 데이터는 그에 맞게 코드화하여 보내게 되는 것이므로 사용자의 디바이스는 도처에 날아다니는 데이터 중에서 자신에게 맞는 코드로 된 데이터만 받아들이면 됩니다. 흔히 말하는 3G에 사용된 분할방식이 CDMA입니다.

OFDM(Orthogonal Frequency-Division  Multiplexing 직교 주파수 분할 다중 방식)

OFDM은 뜨고있는 신개념 기술이지만 FDMA, TDMA, CDMA,와 별개로 볼 수는 없는 기술이라 할 수 있습니다. OFDM-FDMA, OFDM-CDMA라는 식으로 기존 기술을 획기적으로 향상시켜주는 수단이라 할 수 있는 주파수 직교 기술인데 데이터를 여러개로 쪼개 직교하는 일정 간격의 Carrier 주파수에 병렬로 동시에 실어보내는 방식입니다.

위의 그림이 일반적인 FDMA방식으로 인접한 주파수끼리의 간섭을 피하기 위해 일정한 여백을 두고 쪼개는 것을 확인 할 수 있습니다. 데이터를 병렬로 보내더라도 위와 같은 분할은 효율성이 떨어져 버리지만, 주파수 간섭이 생길 경우 손실이 더 크기때문에 어쩔 수 없는 선택이었던 반면,

아래 그림처럼 겹치는 주파수지만 서로 직교하는 간격으로 데이터를 실을 시, 직교하는 파동끼리의 간섭이 없게되어 아래 그림처럼 훨씬 효율적인 주파수 사용이 가능하게 됩니다. 현 시점 이후에 나오는 통신방식은 모두 아래와 같은 직교 방식을 이용하고 있다해도 과언이 아닐 정도로 각광받는 기술입니다.