[데이터통신] 다중화 방식: 주파수(FDMA), 시간(TDMA), 코드(CDMA)

 한 개의 통신회선(링크)으로 여러 신호를 동시에 전송할 수 있게 해주는 기술을 '다중화(Multiplexing)'라고 합니다. 다중화 기술에는 FDMA, TDMA, CDMA가 있으며 이에 대해 알아보겠습니다.

 

[ Contents ]

 

 

1. 주파수 분할 다중화 (FDMA, Frequency Division Multiple Access)

각 신호를 주파수로 분류하여 전송하는 방식

 

 전송 신호들의 대역폭을 합한 것보다 링크의 대역폭이 클 때 사용합니다. 주파수 구간으로 구분하기 때문에, 구조도 간단하고 비용도 저렴합니다. 별도의 변복조장치가 필요없습니다.

 다만, 완충지대(보호대역, Guardband)가 신호 사이에 두어 서로 간섭이 일어나지 않도록 해야합니다.

 

 

 

2. 시간 분할 다중화 (TDMA, Time Division Multiple Access)

각 신호를 시간으로 분류하여 전송하는 방식

 

 흔히 '시분할 다중화'라고 합니다. 여러 개의 저속 채널을 한 개의 고속 채널로 통합할 때 사용합니다.

 CPU의 빠른 처리속도에 비해 느린 입출력 속도 때문에 '스풀링'(인쇄 대기열)이 있는 것처럼, 빠른 다중화기의 속도를 맞추기 위해 시분할 다중화에서도 '버퍼(Buffer)'를 사용합니다.

 또한 FDMA와 마찬가지로 '완충시간(Guard time)'이 필요합니다. 멀리 돌아오는 전파를 고려해서 여분의 간격을 두며, 이는 서로 다른 기지국 사이의 동기화를 이루기 위해 두는 시간입니다. 따라서 인구가 밀집된 곳의 경우에는 오히려 더 적게 완충시간을 두어도 됩니다.

 

 

동기식(Synchronous) TDMA: 정해진 타임슬롯을 사용하는 방식 (서킷 스위칭)
통계적(Statistical) TDMA: 필요할 때만 사용하는 방식 (패킷 스위칭)

 

 시분할 다중화 방식에는 '동기식'과 '통계식'이 있습니다. 동기식은 정해진 타임슬롯마다 돌아가며 전송하는 방식으로, 데이터를 안 보낼 때에도 빈 슬롯을 보내야하는 낭비가 있습니다. 반면 통계식은 필요할 때만 전송할 수 있어 빈 슬롯은 없지만, 각 타임슬롯마다 주소가 포함된 헤더를 추가해야한다는 단점이 있습니다.

 

 

 

3. 코드 분할 다중화 (CDMA, Code Divison Multiple Access)

각 신호를 코드로 분류하여 전송하는 대역확산 방식

 

 CDMA는 '대역확산(Spread Spectrum)' 방식을 사용하여 같은 주파수로 다중화합니다. 대역 확산은 '서로 다른 신호를 합해서 더 큰 대역을 만들어 전송'하는 방식입니다.

 각 기지국에는 고유의 직각 순열(Orthogonal sequence)을 가지며, 이를 '칩(Chip)'이라고 합니다. 각 직각 순열은 서로 직교하기 때문에, 내적의 결과가 0입니다. 따라서 다른 코드와 곱하면 0이 되며, 자신의 코드랑 곱하면 '기지국의 개수'가 됩니다.

 FDMA와 TDMA와 비교해서 CDMA가 대역폭 당 채널 증가 및 정보의 압축, 복구가 용이한 편이지만 성능적으로 우수하다고는 보장할 수 없습니다. FDMA, TDMA, CDMA 모두 같은 다중화 개념으로, 구현만 다른 방식으로 했을 뿐입니다. 따라서 성능상의 차이는 없습니다.