·다중접속기술과 CDMA1.다중접속 방식의 종류정보화 사회로의 발전과 더불어 이동통신에 대한 수요와 관심이 급속히 증대되고 이에 따라 제한된 주파수 대역에서 아날로그 방식의 이동통신 시스템이 제공할 수 있는 수용용량은 포화 상태에 이르렀다. 또한 통신망의 ISDN화로 이동통신망과의 접속에 따른 다양한 서비스 요구에 부응하기 위해 디지털 이동통신 시스템의 도입 및 그 방식으로의 전환이 불가피하게 된 것이다.디지털 통신의 다중접속(Multiple Access) 방식은 크게 TDMA(Time Division Multiple Acess)방식과 CDMA(Code Division Multiple) 방식으로 나눌 수 있다.TDMA방식은 하나의 반송파를 여러 사용자가 공유하여 사용하면서 시간 축을 여러 개의 시간 구간으로 나누어서 각자 자기에게 할당된 시간 구간을 다른 사용자의 시간 구간과 겹치지 않도록 하는 다중통신방식으로서 미국, 유럽, 그리고 일본에서 실용화되었다.미국의 IS-54A(Dual Mode Digital TDMA) 방식은 아날로그 이동통신 방식인 AMPS(Advanced Mobile Phone System)와 공존하여 사용될 수 있도록 이미 1989년에 제안되었으며 DSI(Digital Speech Interpolation)과 Half Rate(4Kbps)음성 부호화기를 도입하여 용량 증대를 꾀한 더욱 진보된 E-TDMA(Extended TDMA) 방식이 Huges사에 의해 제안되었다.CDMA방식은 여러 사용자가 주파수와 시간을 공유하면서 각 사용자에게 의사임의 시퀀스(Pseudo Random Sequence)하여 신호를 복원하는 방식으로 그 특성상 군사용으로 많이 이용되어 왔다. 하나의 위성과 여러 개의 지상 지구국으로 구성되어 있는 위성통신에 그 근원을 둔 다중접속은 일정의 주파수 대역을 가지는 공동의 통신 채널을 여러 사용자가 나누어 사용하는 것을 의미하며 이는 채널 자원의 할당방법에 따라 크게 아래의 방식으로 나뉘어진다.1)FDMA(Frequency 할 때 70KHz당 한 호가 된다. 따라서 아날로그 이동통신의 3배에 해당하는 사용자를 수용할 수 있다.3)CDMA(Code Division Multiple Access)시간과 주파수 대역의 곱으로 나타낼 수 있는 신호 공간을 주파수는 고정시키고 시간만을 분할하여 각 채널로 사용하는 방식으로 각 신호(Carrier)를 변조한 일련의 의사임을 2진 행렬로 구성되며 각 파형의 스펙트럼을 확산시킨다. 따라서 수많은 CDMA신호가 동일 주파수의 스펙트럼을 공유한다. 주파수 혹은 시간 영역에서 보면 다중접속 신호들은 서로 겹쳐있는 것처럼 보인다. 수신된 신호는 Correlator를 이용하여 분리되며 선택된 2진 행렬로부터만 신호 에너지를 받아들여 그 스펙트럼을 역확산한다. 부호가 일치되지 않은 다른 신호들은 대역 내에서 역환산되지 않으므로 잡음을 형성하게 되며 CDMA계통에 의한 자기 교란으로 나타난다. 신호대 잡음비는 요구 신호 전력대 모든 타신호 전력의 비에 의해 결정되며 계통 처리이득 혹은 Baseband Data 대 확산대역의 비에 의해 개선될 수 있다. 중요한 변수들로 신호 처리이득, 요구되는 Bit 에너지 대 잡음비, 음성 Duty Cycle, 그리고 한 셀당 섹터의 수를 들 수 있으며 같은 지역에 동일 안테나 계통을 가진 FM 아날로그 시스템에 비해 10~20배의 사용자를 수용할 수 있다고 주장되었다. 또한 위의 두 방식, 즉 FDMA나 TDMA방식에서는 요구 대응(Demand Assigment ) 프로토콜(주파수 할당알고리즘)이 필요하지만 CDMA방식은 주파수 혹은 Time Slot이 제한되어 있는 시스템이 아니고 잡은 정도에 따라 동시에 사용할 수 있는 사용자 수가 제한되는 시스템이므로 이러한 알고리즘은 필요치 않다.CDMA방식은 사실 전혀 새로운 기술은 아니다. 이 기술은 수십년동안 군사위성 시스템에서 이용되어 왔으며 CDMA의 무한한 잠재력을 발견한 퀄컴이 이 기술을 개선하면서 비용이 저렴한 셀룰라 시스템으로 발전시킨 것이다.기존의 아날로그 및 여타들을 구별하기 위하여 PN코드를 사용하는데 모든 CDMA신호들은 동일한 PN코드를 사용한다. 각 기지국들은 기준열에서 단지 시간 Offset만으로 구별되는 유일한 Code Phase를 갖게된다. PN코드는 LFSR(Linear Feedback Shift Ragister)에 의해 생성되는데 주기는 32,768Chip이다. PN코드의 속도는 9,600bps의 정보 전송속도의 128배, 즉 1.2288MHz이다.하나의 기지국에서 전송되는 순방향 CDMA채널의 신호들은 Walsh함수에 기초한 2진 직교 코드를 사용하여 채널을 완전히 분리시킨다. 순방향 채널에서 전송하고자 하는 정보들은 수신단에서 에러 검출 및 정정 능력을 위해 길쌈부호(Convolutional Code)를 이용하여 채널 부호화한다. 이때 사용되는 코드는 구속장은 9이고 부호화율은 1/2이다. 또한 채널 부호화된 정보는 페이딩에 대처하기 위하여 즉 버스트에러(Burst Error)를 랜덤에러(Random Error)로 만들기 위하여 인터리빙(Interleaving)하며 통신 채널의 비화를 위하여 User Addressed Long Code를 이용하여 스크램블링(Scrambling)한다.2)역방향 채널(Reverse Channel)역방향 채널은 이동국에서 기지국으로 정보를 전송할 때 사용하는 채널이다.모든 이동국은 순방향 CDMA채널에서 사용하는 것과 동일한 PN코드를 사용하여 대역확산 시키는데 이때 고정된 Phase Offset을 사용한다. 기지국에서 서로 다른 이동국으로부터의 신호들은 사용자에 의해 정해지는 Long Code열에 의하여 분리된다. 역방향 CDMA채널에서는 구속장이 9, 부호화율 1/3인 길쌈부호를 사용하며 인터리빙한다. 인터리빙된 정보들은 다시 6심볼을 모아 그 정보에 따라 64개의 Walsh 직교 함수 중 하나를 선택한다. 이와 같은 Walsh 함수 변조는 낮은 Eb/No를 갖는 페이딩 채널에서 양질의 링크를 유지하기 위한 최상의 방법이다.3.여러가지 CDMA방식CDMA방식은 신호를ot 채널 공유(동기화, 채널측정, 핸드오프 등)-다중 경로 이용(Rake Receiver 사용)-Soft.Softer Handoff(Make Before Break)-전력제어-가변 데이터율의 Vocoder(1.2~9.6Kbps)-AMPS와 CDMA공존가능2)FH-CDMA(Ericsson)동일 셀내의 사용자간에 교란이 없으며 음성 신호의 Duty Cycle의 이용과 적응 전력 제어에 의한 용량의 증대 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한 GSM방식과 매우 유사하다.-동일 셀내의 직교 Hopping, 타 셀간에는 임의의 Hopping(동일 셀내의 교란 제거, 전 주파수 재사용)-Convolutional Code와 Interleaving으로 교란 감쇠-적어도 210KHz당 6개의 Carrier필요-복수의 음성 부호화 서비스(Half Rate~ Double Rate 음성 부호화기 사용 )-복수의 데이터율 서비스(4.8Kbps~64Kbps, 단일 Time Slot~복수 Time Slot)-ISDN 수준의 BER-MAHO(Mobile Assisted HandOff)기술 이용(Microcell과 Umbrella Cellrks의 Handoff용이)-전력의 Near/Far Problem 해결용이3)B-CDMA(Broadband CDMA)용량 증대를 위하여 채널당 대역폭을 10MHz로 늘인 Broadband 방식.-다른 이동통신 방식과의 상호 교란 제거-데이터 전송시 역방행 전송 속도는 3Mbps(2개의 T1 Line)으로 제한(동시에 46사용자가 64Kbps로 데이터 전송 가능, 한 사용자는 1.544Mbps로 다른 23사용자는 64Kbps로 전송가능)-음성 전송시 FEC(Forward Error Correction)의 CELP(Code Excited Linear Prediction)이용(13Kbps사용으로 음성 활동 검색을 통해 500사용자의 동시 사용 가능)-다중 경로에 의한 감쇄 현장 영향 제거-1.9GHz 대역 사용-음성 전송 시 Spce Diversity, Ra려 간섭에 약한 시스템으로 볼 수 있다.그리고 셀 설계 때 주파수 계획이 필요없다는 점, 이동국의 소비 전력이 작다는 점 등 외에도 근거리 원거리 문제가 발생한다든가, 레이크 수신기를 적용할 수 있다는 점, 그리고 소프트 핸드오버를 할 수 있다.CDMA시스템이 소프트 핸드오버를 지원할 수 있는 가장 큰 이유는 통화채널의 주파수 대역이 같기 때문이다. 사용하는 주파수 대역이 같기 때문에 같은 RF 초단부분을 사용하고 디지털 부분인 확산과 역확산의 과정에서 레이크 수신기를 이용하여 서로 다른 확산 코드를 사용할 수 있도록하여 동시에 두 개 이상의 기지국에 접속할 수 있도록 한다.·CDMA시스템의 출현 배경세계적으로 최근 10년간 이동전화 가입자수는 폭발적인 증가를 기록하고 있다. 이에 따라 많은 사업자들은 기존 아날로그시스템의 한계를 느끼고 고용량의 디지털 시스템 개발에 많은 관심을 기울여 왔으며 사용자들 또한 음성통신 이외에 팩시밀리, 단문 전송, 고속 데이터 전송 등 데이터와 관련된 부가적인 서비스에 점점 관심을 돌리기 시작했다.1991년 미국의 퀄컴사에서 CDMA 시스템을 공식적으로 제안하였는데 그 이유는 CDMA방식이 AMPS방식에 비해 거의 20배 이상의 가입자 수용 용량을 증대시킬 뿐만 아니라 안정된 소프트 핸드오프, 통화의 보안성, 음성품질개선, 개인휴대통신의 등장 시 다양한 부가서비스 제공의 융통성 등 여러 가지 이점이 있었기 때문이다. 1989년 11월 퀄컴사는 미국의 샌디에고에서 최초로 CDMA 통화 시험을 성공시켰으며 1990년 2월 뉴욕에서 2개의 기지국간 핸드오프 시험을 실시한 바 있다. 이에 따라 국내에서도 1992년부터 디지털 시스템 개발에 눈을 돌리기 시작했다. 1993년 정보통신부는 공식적으로 CDMA를 차세대 이동통신 방식으로 선정하였으며 CDMA가 선택이 된 이유는 가입자 수용 용량에 있어서 여타 방식보다 우수하고, 아직 상용화가 된 적이 없는 방식이므로 국내에서 성공할 경우 기술자립을 할 수 있다는 점을 고려하였으나 그 당시로는 있다.
