무선통신과 응용우리는 소위 N 세대라 칭하는 지금세대에 우리들은 인터넷과 이동통신이 거의 일상생활에 없어서는 안되는 정도의 세대를 살아가고 있다. 그에따라 많은 정보들이 통신으로써 개개인에게 빠르게 전달되어 가고있고 또한 의사를 전달하는 수단으로 써 통신이 없어서는 안되게 된 사회에서 먼저 무선통신에 대한 기초와 방식 그리고 그 응용에 대해 알아보았다.1. 무선통신의 역사우선 무선통신은 언제 생겨서 어떻게 발전했는지 알아 보았다.통신은 멀리 떨어진 상대방에게 의사를 전달하는 수단이다.의사를 전달하는 수단은 여러 가지 방법이 있지만. 현대의 방법은 전기를 이용하고 있다. 이와 같이 전기를 이용한 통신ㅇ르 일반적으로 전기통신이라고 하는데 전기는 전선을 통하여 보내어지는 경우 , 아주 먼 거리까지 도달할 수 있고, 매우 빠른 속도를 가진다. 이와 같은 장점을 가진 전기를 이용한 통신이 1837년 미국 모르스(S.F.B.Morse)에 의하여 최초로 성공하였다. 그는 통신 내용을 일단 모르스 부호로 바꾸고 그 부호에 대응하는 전기신호를 전선을 통하여 보내고, 상대편은 이 전기신호에서 모르스 부호를 재현하여 통신 내용을 수신 하였다고 한다. 1876년에는 그라함 벨(A.G.Bell)에 의한 전화의 발명이 통신의 1 차 혁명이 었다. 전자파는 1864년 영국의 과학자 맥스웰(J.C.Maxwell)의 파동 방정식에 의하여 전자파의 존재가 이론적으로 예언되었고, 독일의 과학자 헤르츠(H.Hertz)가 1887년에 전자파의 존재를 실험으로 확인하였다.그 후 1895년 전파를 이용하여 통신의 실험에 착수한 마르코니(G.Marconi)가 1899년 영·불해협 의 통신의 성공의로 무선통신은 새로운 역사를 시작으로 오늘날의 눈부신 무선통신의 발전을 초래하여 현재는 국제통신, 이동통신, 라디오, 항법장치, 다중통신, 인공위성에 의한 우주통신에 까지 이르렇다.2.통신방식의 분류다음에는 통신 방식에 대해 알아보았다..신호를 전송함에 있어서 전자파를 이용한 무선통신과 도체선로(또는 광섬유)를 원거리 통신에 매우 중요한 것이다. 최근에는 마이크로파 주파수대의 원거리 통신을 인공위성을 통하여 이루고 있다.2) 송·수 상대방에 따라 점대점통신 , 방송통신 , 레이더 통신으로 나뉘기도 한다.3) 반송파의 변조방식에 따라도 분류할수 있는데, 반송파의 진폭을 신호에 따랄 변화시키는 진폭변조, 그주파수와 위상으 변화시키는 데에 따라서 각각 주파수 변조 및 위상변조 등이 있다. 또한 반송파로서 정현파를 사용하지않고 펄스파를 사용하는 펄스변조가 있다.4)신호파의 형태와 대역폭의로 구분되는 것은 전신, 전화통신, 팩시밀리, TV, 다중통신 등이 있다.이와 같은 통신방식들은 크게 아날로그통신 및 디지털통신 으로 나눈다. 여기서 디지털 통신이란 테이터신호 등 디지털신호나 음선 또는 영상신호 등의 아날로그 신호를 디지털화하여 송수신하는 통신이며 송신되는 디지털 시호는 직접 디지털 채널을 통하거나 변조되어 아날로그 채널로 전송된다.3.무선 주파수의 분류 및 용도무선통신은 전파(3000[GHz]아하의 전자파)를 이용하여 모든 종류의 기호·신호·영상 또는 음향 등의 정보를 송신하거나 수신하는 것으로 저파법에서 정의하고 있다고 한다.한편 무선통신에서 반송파로 사용되는 전자파의 주파수를 무선주파수(RF : Radio Frequency)라고 하며, 수의 낮은 주파수로부터 수천의 높은 주파수에 이르기까지 넓은 범위를 가지고 있으나,실제로는 주파수 대역별로 구분하여 사용하고 있다고 한다.주파수 {f[Hz](1초당 전파의 진동수)와 파장 {lambda(1회 진동에 전파한 거리)사이에는 {f lambda = v의 관계가 있으며, 여기서 {v는 1 초 동안 전파가 전파한 거리로서 대략 {3 TIMES { 10}^{8 }[m]이며 식에서 파장이 짧을수록 주파수가 높아짐을 알 수 있다.밑에 예시한 표1은 전파법에 의한 분류방법이고, 실제의 일상 생활에는 표2와 같이 분류하여 중파방송, 단파방송, 초단파 통신, 마이키로파 통시, 준 밀리미터파대 통신 등으로 부르는 경우도 많이 잇다. 또한 현재10[cm]∼1[cm]∼1[mm]∼0.1[mm]밀 리 어 미 터 파4장거리 대전력 통신low frequencyLF킬 로 미 터 파5장거리 고정국 사이의 통신, 선박통신, 항행 보조medium frequencyMF헥 토 미 터 파6방송,선박통신,항행보조,항공통신,경찰통신,항만통신high frequencyHF데 카 미 터 파7표준전파,중거리 또는 장거리 국내 또는 해외각종통신very high frequencyVHF미 터 파8텔레비전, FM 방송, 레이더, 항공보조ultra high frequencyUHF데 시 미 터 파9텔레비전, 다중통신, 레이더, 위성통신, 이동통신super high frequencySHF센 티 미 터 파10extremely high frequencyEHF밀 리 미 터 파11데 시 밀 리 미 터 파12특수통신(전파천문, 우주연구)< 표 1 >{구분주파수 범위파장의 범위장파100[kHz] 이하3000m 이상중파285 ∼ 526.5[kHz]1053 ∼ 570m중단파1606.5 ∼ 4000[kHz]188 ∼ 75m단파4000 ∼ 27500[kHz]75 ∼ 11m초단파30 ∼ 300[MHz]10 ∼ 1m극초단파300[MHz] 이상1m 이하< 표 2 >{밴 드주 파 수 범 위L1 ∼ 2[GHz]S2 ∼ 4[GHz]C4 ∼ 8[GHz]X8 ∼ 12[GHz]Ku12 ∼ 18[GHz]K18 ∼ 27[GHz]Ka27 ∼ 40[GHz]< 표 3 >4, 변조의 필요성과 방법1) 변조의 필요성통신의 목적은 음성, 라디오 및 TV 방송 신호 등과 같은 정보를 한 지점에서 다른 지점으로 전송하는 것으로 TV방송이나 라디오, 장거리 전화통신, 위성통신, 이동통신, 원격 제어시스템 및 원격측정시스템 등이 그 예이다.통신 시스템에서는 전송하려는 정보를 먼저 전기적 신호로 변환한 후 이것을 그대로 보내지 않고 높은 주파수의 정현파의 진폭, 주파수 또는 위상을 원신호로 변화시켜서 보낸다. 즉, 낮은 주파수의 신호를 보다 높은 주파수로 이동시켜 전송한다고 할수 있겠다. 이 과정을의 경우 안테나를 통하여 전파를 송출하고 수신해야 하는데 이 때 안테나 크기와 효과적인 안테나 복사를 위해서는 사용주파수가 높은 것이 훨씬 효과적 이기 때문이다- 변조에 의해 신호를 높은 주파수 공간으로 이동시키면 이용할 수 있는 주 파수 공간이 넓어져 다중화 에 유리하기 때문이기도 하다. 즉, 폭주하는 통신 용량을 감당하기 위해서는 가능한 채널 용량을 크게 해야 하며, 그렇게 하기 위해서는 넓은 주파수 공간의 확보가 필요하다. 주파수 분할 다중통신 의 경우 각각 다른 신호를 서로 다른 높은 주파수로 변조시켜 보내고 수신측에서는 BPF(대역필터)로 분리하여 복조한다.-특별한 변조방식을 이용하면 통신로에 혼입되는 잡음의 영향을 줄일 수 있다변조는 통신시스템의 주파수 천이 뿐만 아니라 계측시스템에서 데이터의 처리와 변환에도 이용된다. 가령 S/N 비를 향상시키위 이해서 전압을 주파수로 변환한다거나, 전압-시간 변환에서의 펄스폭변조 등이 그것이다.2) 변조 개념과 변조방식의 종류저주파 신호인 변조신호의 세기에 따라 진폭, 주파수 또는 위상각을 변화시키는 방법을 각각 진폭변조, 주파수변조 또는 위상변조 라고 한다. 이 때 반송파가 변조파에 의해서 변조되어 생긴 파를 피변조파라고 한다.또, 반송파 대신에 펄스를 사용하고, 이 펄스폭, 진폭, 위상, 주파수 등을 변조신호의 세기에 따라 변조하는 방식을 각각 펄스폭변조, 펄스진폭변조, 펄스위상변조, 펄스주파수변조 라고한다. 또한 변조신호를 표본화 하여 PAM 파를 만든 다음 양자화 하고, 이를 다시 부호화 하여 송신하는 펄스부호변조 방식도 있다.디지털 변조방식에는 반송파의 파라미터를 테이터 비트에 따라 변조시키는 여러 종류가 있다. 즉, 주파수 정현파인 반송파의 진폭, 위상 및 주파수 중의 어느 것을 데이터 비트에 따랄 이산적으로 변화시키는 경우또는 진폭 및 위상을 동시에 변화시키는 것 등이 있다.따라서 여기에 각각 대응되는 방식을 ASK. FSK, PSK, QAM 이라고 부른다. 이때 QAM은 ASK와 PSK의 합성이다.한 형태의 전자파에 실어서 공간에 방사 하고, 수신측에서는 공간을 거쳐서 전송되어 온 전자파로부터 원래의 신호를 검출해 내는 것이다.송신기의 주요한 구성요소는 무선주파 발진부 및 무선주파 증폭부, 저주파 신호 증폭부, 변조부 및 전력 증폭부, 송신 안테나 등이다.초단파 또는 극초단파 송신기의 경우에는 발진된 주파수가 반송파 주파수보다 낮을 때에는 발진기와 변조기 사이에 주파수 체배기를 사용하기도 하며, 각부에서 하는일은 다음과 같다고 할수 있을 것이다-무선주파 발진부는 전자파의 기본이 되는 반송파를 발생한다.-무선주파 증폭부는 반송파의 전압이나 전력을 크게 증폭한다.-저주파 신호 증폭부는 음성신호와 같이 정보를 가지고 있는 신호를 변조신호 라고 하며, 이를 증폭한다.-변조부는 반송파에 신호를 싣는 일, 즉 변조를 한다.-전력 증폭부는 신호에 의하여 변조된 피변조파를 전력증폭한다,-송신 안테나는 피변조파를 공간으로 전자파의 형태로 방사한다.2)무선 수신기무선 수신기의 원리는 송시기와는 반대로 피변조파로부터 음성신호를 검출하여 재생하는 과정으로서, 가장 많이 사용되는 라디오 수신기인 슈퍼헤테로다인 수신방식에 대하여 살펴보면 수신안테나, 무선주파 증폭부, 국부 발진부, 주파수 변환부, 중간주파 증폭부, 복조부, 저주파 증폭부 등이 있으며 , 각부에서 하는 일은 다음과 같다- 수신 안테나는 공중을 전파하는 전파 중에서 원하는 주파수의 전파들을 선택하여 수신기에 넣어 준다.- 동조 및 고주파 증폭부는 원하는 무선주파 신호를 선택하고 이를 증폭한다.- 국부 발진부는 슈퍼헤테로다인형 수신기에 있어서, 중간주파 신호를 얻기 위하여 반송파와 중간주파 신호의 합에 해당하는 주파수를 발생시킨다.- 주파수 변환부는 수신된 무선주파 신호와 국부발진 주파수를 혼합하여 중간주파 신호를 발생한다.- 중간주파 증폭부는 중간주파 신호를 증폭한다.- 복조부는 검파회로라고도 하면, 피변조파로부터 저주파신호를 분리하는 회로이다.- 저주파 증폭부는 분리된 저주파 신호를 스피커와 같은 변환기를 동작시한다.
1. IMT-2000의 필요성IMT-2000은 국제 표준화 단체인 ITU를 중심으로 하여 표준화를 추진중인 차세대 이동통신 시스템으로서, 1885-2025MHz과 2100-2200MHz 대역을 이용하여 현재 국가별/지역별로 서로 다른 무선 접속방식을 사용하는 이동통신 시스템들 통일함으로써 하나의 표준아래 전세계 어느 곳에서나 통신이 가능한 서비스를 목표로 하고 있다.IMT-2000을 표준화하고 있는 가장 큰 이유는 전세계적인 무선표준을 하나로 통일하여 하나의 단말기로 세계 어디에서나 고품질의 이동통신 서비스를 제공 받을 수 있게 하자는 것이다. 그러나 이를 실현하는 것은 실제적으로 매우 어려운 문제이다. 왜냐하면 이미 각 나라별, 지역별, 사업자별로 서로 다른 무선 표준을 채택하여 이동통신 서비스가 제공되고 있으며, 여기에 새로이 표준을 도입함에 따라 각국 통신서비스 시장 및 통신정책에 의한 이해관계가 복잡하게 얽혀 있기 때문이다.이에 IMT-2000의 무선 표준을 담당하고 있는 ITU-R에서도 표준들간의 공통점 을 극대화 시켜 표준 규격의 수를 최소화하는 중이다.다음으로 IMT-2000의 또다른 목표는 고정망에서 제공되는 수준의 서비스를 이동망에서도 제공하자는 것이다. 이를 위해 단말기 수준에서 최대 2Mbps급의 데이터 전송 및 처리를 목표로 삼고 있으며 고정망과 이동망의 연동을 통해 고정망의 다양한 서비스를 이동망으로 이식하고자 하고 있다. 마지막으로 IMT-2000은 육상 이동통신에 결합된 위성통신 서비스를 이용, 단말기의 소형화 및 사용의 편리성, 신규 기술 및 서비스 수용의 용이성 제고 등을 IMT-2000은 목표로 삼고 있다.2. IMT-2000 서비스 진화IMT-2000 서비스는 유무선 종합적인 서비스이다. IMT-2000 서비스는 기존의 유무선 서비스를 망연동 및 시스템 통합에 의해 수용하면서 신규서비스에 대하여 단계적인 호환성을 제고하는 방법으로 광대역, 고품질의 다양한 서비스를 확장해 나갈 것이다.즉, 기술의 발전 추세 및 시장의 성숙도에 단계 및 고도서비스 단계에서 IMT-2000의 서비스가 단계적으로 제공될 것이다.우선 IMT-2000서비스가 본격적으로 실시되기 이전의 Pre- IMT-2000단계는 기존 이동통신서비스의 고도화 관점에서 고려되는데, 기존의 PCS서비스 이외에도 사용자 카드 등을 이용하여 PCS망내에서의 부분적인 개인 이동성이 제공되고 지능망과 연동하여 지능망 서비스 중 일부를 이용할 수 있다.2000년대 초 IMT-2000 서비스가 시작되는 기본서비스 단계에서는 IMT-2000 서비스와 PCS 서비스가 공존하게 된다. IMT-2000무선 접속 기술로 광대역 CDMA 기술이 도입됨으로써 PCS의 협대역 CDMA환경과 IMT-2000의 광대역 CDMA환경이 다중 무선 접속 환경을 이루게 된다.이들 두 환경내에서 자유로운 단말이동성이 제공되고 또한 사용자 카드에 의한 개인이동성 서비스가 제공된다. 사용자 속도를 기준으로 한다면 144Kbps ISDN급 음성, 데이터, 영상서비스 등과 4.8Kbps이하의 음성, 저속 데이터, 팩스, 무선호출, 등의 위성서비스가 제공된다. 한편, 지능망의 발전에 따라 보다 진보된 지능망 서비스를 이용할 수 있게 된다.IMT-2000 고도서비스 단계에서는 사용자 속도 2Mbps이하의 육상서비스와 16Kbps이하의 위성서비스가 제공된다. 고속의 데이터 전송 속도로 멀티미디어 서비스가 가능해지며 위성을 통해서도 영상 및 고속데이터 전송이 가능해 진다. 협대역 CDMA, 광대역 CDMA, 위성서비스를 단일 단말기로 자유롭게 이용하는 단말 이동성이 제공되며, UTP(Universal Personal Telecommunication) 개념을 도입하여 고정망을 포함한 개인이동성이 제공된다.3. IMT-2000 네트웍 진화IMT-2000망은 여타 통신망들로부터 독립적인 별개의 망이 아니며 관련 통신망들과의 연동 및 통합의 차원에서 고려되어야 한다.① Pre- IMT-2000단계이 단계에서는 1997년 상용서비스가 시작 된 PCS에 13Kbps내의 데이터서비스 를 추Control Subsystem) No.7 공통선 신호망을 이용한다. 개인 휴대통신망의 PCX와 지능망의 SSP(Service Switching Point)간의 상호 접속이 이루어져 일부 지능망 서비스를 이용할 수 있으며 여기에PSTN/ISDN을 기반으로 하는 유선통신망이 연결되는 형태로 발전된 PCS의 모습을 띠게 될 것이다.② IMT-2000 서비스 단계이 단계에서는 세계 표준으로 공인된 IMT-2000 규격에 준하는 무선접속망이 구축될 것이며 기존의 협대역 CDMA 방식을 수용하게 된다. 현재 추세로 보아 IMT-2000 규격에 광대역 CDMA 기술이 채택 가능성이 높으므로 협대역CDMA와 광대역CDMA의 다중 무선접속 환경이 형성될 것으로 보인다. 세계 공통의 무선 접속규격을 채택한데 따라 단말이동성의 범위가 국가간으로 확대될 것이며 사용자 카드 기술과 개인이동성 관리 장치 PDB의 발전에 의해서 개인 이동성의 범위 역시 확대된다.이 때 개인 이동성의 기구적 확장이란 사용 가능한 단말기가 무선단말기에 국한되지 않고 유선 전화기, 컴퓨터 등을 비롯한 다양한 수단으로 확대됨을 의미한다. 이 때의 개인 휴대통신망은 무선 ATM교환기를 기반으로 하는 PCX, 기지국 제어기에 해당하는 CSC(Cell Site Control), 기지국CS(Cell Site), PCS의 단말기 이동성을 지원하는 HLR과 IMT-2000망의 단말기 도입을 지원하는 W-HLR, 개인 이동성을 지원하는 PDB등으로 구성된다.운용관리망은 고정망쪽의 TMN(Telecommunications Management Network)과 연동되어 종합적인 운용관리체계를 갖추게 되면 기간 전달망에는 기존의 PSTN/ISDN에 B-ISDN이 부분적으로 도입된다. 한편, 위성서비스가 Pre- IMT-2000단계 후반에 시작되었다면 이 단계의 위성망은 Pre- IMT-2000단계의 서비스를 큰 차이 없이 계속 제공하게 될 것이다.단말기 또한, 기존의 Pre-IMT-2000단계에서 사용되던 단말기와 더불어 I를 실시간으로 자유롭게 선택 및 변경할 수 있는 서비스 이동성이 제공된다.이 때의 무선접속망은 무선 멀티미디어 접속방식을 채택하고 개인휴대통신망은 더욱 발전된 무선 ATM을 기반으로 한다. 그리고 차세대 지능망 및 B-ISDN의 유선통신과 연동이 이루어지며 인공위성체 서비스(MSS, Mobile Satellite Service)망과의 연동에 의해 영상 및 고속 데이터를 지원하는 위성서비스가 보편화되어 유무선망의 완전한 통합이 이루어질 것이다.이글은 한국통신프리텔 홈페이지에 게재된 것입니다.'고속화' 및 '광대역화'라는 이동전화기술의 발전선상에서 등장할 제 3세대 이동전화 IMT-2000은, 휴대전화 하나로 보다 다양하고 편리한 멀티미디어 서비스 및 무선 인터넷 서비스를 제공하게 될 것입니다.IMT-2000이 가져다준 생활의 변화는 당장 집에서부터 시작됩니다. 컴퓨터 모니터를 켜지 않고도 단말기 만으로 친구가 인터넷 이메일로 보내온 아침인사를 확인할 수 있고 화상 교통 정보를 활용하여 막히지 않는 출근길을 파악할 수 있습니다. 일하는 틈틈히 이동중에라도 학교나 유치원에 설치된 카메라로 자녀의 동영상을 관찰할 수 있기에 자녀의 안부를 항상 확인할 수 있을뿐 아니라, 주식 정보 차트와 그래픽을 보는 일이 단말기 화상을 통해 모두 실현될 수 있습니다.꼭 회사에 있지 않아도 비즈니스 업무를 수행할 수 있습니다. 외근중에도 휴대폰으로 영상 회의를 할 수 있으며 기차를 타고 출장을 가면서도 핸드폰에 노트북을 연결해 자료를 수집할 수 있으며 재미있게 머드게임을 할 수도 있습니다. 이밖에 여가시간 활용도 더욱 편리하게 할 수 있습니다. 극장이나 영화관의 좌석현황을 입체적으로 살펴보고 좌석을 예약하거나 사진을 보고 데이트 장소를 선택하는 일, 긴급한 날씨 변동 상황을 체크하여 여행지를 선택하는 일, 시장에서 물건을 고르며 즉석에서 물가정보에 접속하여 상품사진 및 그 평균 가격들을 비교한 후 물건을 구입하는 일 등 우리의 생활 구석구석을 더욱 편리하고 효율적이며 행복하게 해주는 이터 전송속도를 결정짓는 채널당 대역폭은 우리나라의 경우 동일한 기술방식을 사용하는 디지털 이동전화와 PCS가 1.25MHz인데 반해 IMT-2000에서는 멀티미디어 서비스 제공을 위해 5MHz의 광대역을 채택하고 있습니다. 현재 시스템의 최대 데이터 전송속도가 64Kbps이고, 2000년 하반기에 제공 예정인 IS-95C 서비스에서는 최고 384Kbps의 전송속도가 실현될 것입니다. IS-95C 규격은 IMT-2000의 기술규격에 포함되어 있습니다. IMT-2000의 상용화 초기에는 IS-2000 수준인 144Kbps 전송속도가 일반적일 것으로 예상됩니다. 그리고 IMT-2000이 보편화되는 2005년경에는 최고 2Mbps로서 보다 차원높은 무선 멀티미디어 커뮤니케이션이 가능하게 될 것입니다.이글은 SK텔레콤 홈페이지에 게재된 것입니다.1. 서비스 정의FPLMTS(future public land mobile telecommunication system) 또는 IMT2000으로 불리는 미래 육상 이동통신시스템은 2000년대초에 서비스를 목표로 ITU-R의 TG/1에서 권고 안을 작성하고 있는 제 3세대 이동통신시스템(TGMS : third generation mobile system)이다. 이 시스템은 이동사용자의 요구에 따라 PSTN/ISDN/B-lSDN 등파 같은 고정통신 망에 의해 지원되는 다양한 통신서비스에 하나 또는 그 이상의 무선 링크를 사용하여 접속하도록 하는 이동통신시스템이다 사용 주파수대역은 WARG-92에서 결정된 1885MHz- 2025MHz와 2110MHz - 2200MHz로서, 기존의 다양한 통신시스템에 의해 제공되던 서비스를 제공할 뿐만 아니라, 보다 항상된 기술에 의한 한차원 높은 서비스도 제공할 수 있는 차세대이동통신시스템이다. 이 시스템에서는 지상망 또는 위성망에 연결될 수 있는 다양한 형태의 이동전화기가 이동통신용 또는 고정통신용으로 사용될 수 있다. IMT2000은 다양한 시스템과의 상호동작이 가능하고, 세계적인 설계에 의한.
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