주파수 분할 다중 접속
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1. 개요
주파수 분할 다중 접속(FDMA)은 여러 사용자가 주파수 대역을 나누어 사용하는 다중 접속 방식이다. 각 사용자에게 고유한 주파수 슬롯을 할당하여 아날로그 및 디지털 신호 모두에 사용 가능하며, 주로 아날로그 신호에 활용된다. FDMA는 시분할 다중 접속(TDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 공간 분할 다중 접속(SDMA)과 비교되며, 주파수 필터링으로 인해 근거리-원거리 문제에 강하지만, 누화로 인한 주파수 간 간섭의 단점이 있다. FDMA는 주파수 분할 이중화(FDD) 및 주파수 분할 다중화(FDM)와는 다른 개념이며, 고정 할당 외에도 요청 할당을 지원한다. 주요 기술로는 다중 채널 반송파 방식(MCPC)과 단일 채널 반송파 방식(SCPC)이 있다.
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2. 방식
FDMA는 여러 사용자가 주파수 대역을 나누어 사용하는 다중 접속 방식이다. 각 사용자는 고유한 주파수 슬롯을 할당받아 서로 다른 주파수에서 데이터를 전송하고 수신한다.
FDMA는 아날로그 신호와 디지털 신호 모두에 사용할 수 있지만, 주로 아날로그 신호에 사용된다. TDMA와 달리 무선 하드웨어에 고성능 필터가 필요하며, TDMA가 가진 타이밍 문제에는 취약하지 않다. 통신 기간 전체에 걸쳐 미리 정해진 주파수 대역을 사용할 수 있으므로 스트림 데이터(패킷화되지 않을 수 있는 데이터의 연속적인 흐름)를 FDMA와 쉽게 사용할 수 있다. 주파수 필터링으로 인해 FDMA는 근거리-원거리 문제에 민감하지 않다.
FDMA는 주파수 분할 이중화(FDD) 및 주파수 분할 다중화(FDM)와는 다르다. FDD는 업링크와 다운링크 간의 무선 채널 공유 방식을, FDM은 고대역폭 채널을 통해 저대역폭 채널을 결합하고 전송하는 물리 계층 기술을 나타내는 반면, FDMA는 여러 사용자가 전송 시스템에 동시 접근을 허용하는 데이터 링크 계층의 접근 방식이다.
2. 1. 주요 기술
FDMA에는 두 가지 주요 기술이 사용된다.- 다중 채널 반송파 방식 (MCPC): 여러 개의 채널을 하나의 반송파에 묶어 전송하는 방식이다.
- 단일 채널 반송파 방식 (SCPC): 하나의 채널을 하나의 반송파에 할당하여 전송하는 방식이다.
FDMA는 "요청 할당"도 지원한다. "요청 할당"은 통계적 할당 프로세스를 사용하여 임시로 반송파 주파수를 할당함으로써 모든 사용자가 무선 스펙트럼에 지속적으로 접근할 수 있도록 하는 방식이다. 위성용 최초의 FDMA "요청 할당" 시스템은 COMSAT에서 ''인텔샛(Intelsat)'' 시리즈 ''IVA'' 및 ''V'' 위성에서 사용하기 위해 개발했다.
2. 1. 1. 다중 채널 반송파 방식 (MCPC)
MCPC라고도 하며, 여러 개의 채널을 하나의 반송파에 묶어 전송하는 방식이다.단점으로는 누화(크로스토크)로 인해 주파수 간 간섭이 발생하여 전송을 방해할 수 있다는 점이 있다.
2. 1. 2. 단일 채널 반송파 방식 (SCPC)
하나의 채널을 하나의 반송파에 할당하여 전송하는 방식이다. 누화(크로스토크)가 주파수 간 간섭을 일으켜 전송을 방해할 수 있다는 단점이 있다.대안으로 시분할다중접속(TDMA), 코드분할다중접속(CDMA), 공간분할다중접속(SDMA)가 있다.
2. 2. 대안 기술
시분할 다중 접속(TDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA), 공간 분할 다중 접속(SDMA) 등은 FDMA의 대안 기술이다. 이들은 OSI 모형의 서로 다른 계층에서 활용된다.2. 2. 1. 시분할 다중 접속 (TDMA)
시분할다중접속(TDMA)은 시간을 분할하여 여러 사용자가 채널을 공유하는 방식이다. 코드분할다중접속(CDMA), 공간분할다중접속(SDMA)와 함께 다중 접속 방식의 하나로 사용된다. 이러한 프로토콜들은 이론적인 OSI 모형의 각기 다른 계층에서 활용된다.2. 2. 2. 코드 분할 다중 접속 (CDMA)
코드 분할 다중 접속(CDMA)은 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 동시에 사용하면서, 각자에게 할당된 고유한 코드로 신호를 구분하는 방식이다.CDMA는 FDMA와 비교했을 때, 무선 하드웨어에 고성능 필터가 필요하지 않고, 근거리-원거리 문제에 덜 민감하다는 장점이 있다.
2. 2. 3. 공간 분할 다중 접속 (SDMA)
공간 분할 다중 접속(SDMA)은 서로 다른 공간 영역을 활용하여 여러 사용자가 채널을 공유하는 방식이다. 시분할 다중 접속(TDMA), 코드 분할 다중 접속(CDMA)과 함께 이론적인 OSI 모형의 다양한 계층에서 다르게 활용되는 다중 접속 방식 중 하나이다.3. FDMA의 특징
FDMA는 아날로그 및 디지털 신호 모두에 사용할 수 있지만, 일반적으로 아날로그 신호에 더 적합하다. TDMA와 달리 타이밍 문제에 덜 민감하며, 스트림 데이터(연속적인 데이터 흐름) 전송에 유리하다. 이는 통신 기간 전체에 걸쳐 미리 정해진 주파수 대역을 사용할 수 있기 때문이다. 주파수 필터링 덕분에 FDMA는 근거리-원거리 문제에 강하며, 이는 CDMA에서 두드러지는 문제이다.
FDMA의 특징은 다음과 같다.
4. FDMA의 활용
FDMA는 고정 할당 외에도 요청 할당 방식을 지원한다. 요청 할당 방식은 통계적 할당 프로세스를 사용하여 임시로 반송파 주파수를 할당함으로써 모든 사용자가 무선 스펙트럼에 지속적으로 접근할 수 있도록 하는 방식이다. 초기 위성 통신 시스템에서 FDMA 요청 할당 방식이 사용되었는데, COMSAT에서 개발한 이 방식은 인텔샛 시리즈 IVA 및 V 위성에 사용되었다.
주요 기술은 다음과 같다.
- 채널당 다중 반송파 (MCPC)
- 채널당 단일 반송파 (SCPC)
5. FDMA의 한계
누화(크로스토크)는 주파수 간 간섭을 일으켜 전송을 방해할 수 있다. FDMA는 시분할 다중 접속(TDMA) 및 코드 분할 다중 접속(CDMA)와 달리 무선 하드웨어에 고성능 필터가 필요하다. 반면, 주파수 필터링으로 인해 FDMA는 CDMA에서 두드러지는 근거리-원거리 문제에 민감하지 않다.
6. 주파수 분할 다중화 (FDM) 및 주파수 분할 이중화 (FDD)와의 차이점
FDMA는 여러 사용자가 전송 시스템에 동시에 접근할 수 있도록 하는 데이터 링크 계층 기술이다. 반면, 주파수 분할 다중화(FDM)는 자동차 라디오에서처럼 하나의 고대역폭 채널을 통해 여러 저대역폭 채널을 결합하여 전송하는 물리 계층 기술이다. 주파수 분할 이중화(FDD)는 업링크와 다운링크 간의 무선 채널 공유 방식(예: 휴대폰과 이동 통신 기지국 간의 통신)을 나타낸다. FDMA는 FDM 및 FDD와는 다른 기술이다.
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