R형 수신기의 신호전송 방법

 

국가화재평가원

감종락 위원(화공안전기술사 / 소방기술사)

 

신호전송 개요

R형 수신기의 신호전송은 하나의 전송선로에 2개 이상의 정보를 실어 동시에 신호를 전송하는 통신 방식인 다중전송방식 (Multiplex Communication)을 사용하는데 이에는 시분할방식과 주파수분할 방식, 그리고 CDMA이 많이 사용된다.

 

TDM (time division multiplexing ; 시분할 다중통신)

주파수를 시간대별로 나눠 정보를 전송하는 방식으로 펄스를 이용하여 많은 전송로를 얻는 방법으로 각각의 펄스는 그림과 같이 서로 다른 여러개의 신호를 시간차를 두고 송신한다. 순차적인 타임슬롯 (가용주파수의 영역)에 따라서  중계기가 할당된 채널 대역폭, 또는 전체 대역을 사용해서 통신을 하게되고 이때 점유된 타임슬롯은 한정된 시간간격이 될 수도 있고 특별한 경우 지속적으로 점유해서 사용할 수도 있다.

 

 

FDM (frequency-division multiplexing ; 주파수분할 다중통신)

주파수 분할통신의 각 신호는 주 채널 내의 각기 다른 주파수에 할당되어 통신하며 주파수 스펙트럼에서 보면 할당된 대역폭이 F1부터 FN 까지 있다면 전체 대역폭을 몇개의 대역으로 나누어서, 예를 들어 N개로 나눈다면 첫번째 사용가능한 대역은 F1에서 F2까지, 두번째 사용가능한 대역은 F2부터 F3까지 이런식으로 해서 마지막 대역은 FN-1부터 FN까지 분할 할 수 있다. 이렇게 분할된 대역을 각각할당해서 송신 사용하도록 하는 것이 주파수 분할 다중화인데 송신특성이 점유주파수 대역 끝에서 이상적으로 잘리는 그런 특성은 만들기 어려워 사용대역 사이에는 보호대역을 넣어주기도 한다.

 

이러한 불편함에도 할당된 주파수 대역은 지속적으로 사용할 수 있다는 장점이 있는데 장점보다는 단점이 많은 것으로 알려져 있다. 여러 개의 서로 다른 신호를 각기 주파수가 다른 반송파를 사용하여 변조하여 각기 다른 주파수의 신호로 변환해서 이것을 하나의 전송로로 송신해도, 수신측에서는 각기 필요로 하는 주파수 대역만을 선별 수신하여 복조하면 신호전송의 혼란은 발생하지 않는다는 원리를 이용해서 하나의 전송로로 여러 개의 신호를 동시에 송신하는 방식이다.

 

FDMA나 TDMA와 비교

어떤 모임 장소에서 여러 사람이 보여서 이야기를 한다고 가정하면, FDMA 방식은 모든 사람이 같은 언어를 사용하고, 모임 장소를 이야기를 할 수 있도록 작은 구역으로 나누어 놓은 각각의 대화실에 차례를 기다렸다가 들어가서 이야기 하는 것으로 비유할 수 있겠다.

 

TDMA 방식은 역시 같은 언어를 사용하지만, FDMA 방식과는 다르게 모든 사람이 같은 장소에 모여서 이야기를 한다. 그러나 모든 사람이 동시에 이야기를 하는 것이 아니라 각각 이야기하는 시간을 정해서 자기에게 할당된 시간 동안에만 이야기를 한다고 생각하면 된다. 물론 이야기를 하는 시간이 단절되어 대화에 지장이 있을 것 같지만, 실제로는 전혀 대화하는데 지장이 없다.

 

CDMA (Code Division multiplexing; 코드분할 다중통신)

CDMA는 데이터를 디지털화 한 다음 그것을 가용한 전체 대역폭에 걸쳐 확산시켜 여러 통화가 하나의 채널에 겹쳐지게 되며, 각 통화는 차례를 나타내는 고유한 코드가 부여 된다. 미국 퀄컴(Qualcomm)사가 주파수 대역확산 기술을 응용하여 개발한 부호분할 다중접속 방식의 디지털 셀룰러 시스템으로 여러 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 신호를 송수신할 수 있는 시스템이다. CDMA 방식의 특징을 살펴보면 다음과 같다.

 

① 대용량이다.

동일한 주파수를 많은 셀에서 사용할 수 있으며 타방식보다 간섭이 적고 통화자가 침묵하고 있는 시간동안 전송을 중지함으로써 아날로그 방식보다 수용 용량을 10배 이상 높일 수 있다.

 

② 고품질의 서비스 제공이 가능하다.

아날로그 방식에서는 다중경로로 들어오는 신호들이 통화에 상당히 나쁜 영향을 미친다. 그러나 CDMA에서는 이러한 다중경로 신호를 각각 분리하여 양호한 신호를 선택 사용하므로 아날로그 방식보다 품질이 우수하고 핸드오프 시 통화의 절단이 없는 소프트 핸드오프 방식을 사용하므로 통신의 품질이 양호하다.

 

③ 보안성이 탁월하다.

아날로그 신호의 디지털화에 따른 암호화, 광대역 방식에 따른 도청의 한계, 사용자 마다의 PN(Pseudo Noise) 코드 사용에 의한 암호화 등으로 인해 통화 비밀을 유지할 수 있다.

 

④ 고품질의 데이터 서비스를 제공한다.

디지털 방식에서는 모든 신호가 디지털로 처리되므로 이 방식을 이용해 데이터 서비스를 하기가 쉬워진다. 특히 팩스 등의 데이터 서비스에서 통화 절단이 없으므로 데이터 서비스 등에 상당히 우수한 방식이다.

 

⑥ 이동국의 소비 전력이 적게 들고 소형 경량화가 가능하다.

CDMA 시스템은 인접 셀이나 섹터(Sector)에서도 같은 주파수를 사용하므로 주파수 재배치 같은 문제가 발생하지 않아 주파수 계획이 간단하다. 이에 비해 아날로그 시스템은 C/I를 18dB로 맞추어 주기 위해 인접 셀에서는 같은 주파수를 사용할 수 없어(N=7 또는 5) 주파수 계획이 복잡하다.

 

- 본 칼럼은 국가화재안전저널 제 8호에 기고된 글입니다.