CDMA & GSM 설명

1) CDMA란 무엇인가?

코드분할 다중접속방식(CDMA : Code Division Multiple Acess)을 FDMA나 TDMA와 비교해
보면, 어떤 모임 장소에서 여러 사람이 보여서 이야기를 한다고 가정하면, FDMA 방식은 모든 사람이 같은 언어를 사용하고, 모임 장소를 이야기를 할 수 있도록 작은 구역으로 나누어논 각각의 대화실에 차례를 기다렸다가 들어가서 이야기 하는 것으로 비유할 수 있다.

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 이야기 하는시간을 정해서 자기에게 할당된 시간 동안에만 이야기를 한다고 생각하면 된다. 물론 이야기를하는 시간이 단절되어 대화에 지장이 있을 것 같지만, 실제로는 전혀 대화하는데 지장이 없다.

여기에 비해서 CDMA 방식은 다른 두 방식과 비교해 보면, 여러 사람이 같은 장소에 모여서
동시에 이야기를 하는 것과 같다. 다만 서로 다른 언어를 사용하기 때문에 자기가 알 수 있는언어로 이야기 하는 내용만 알아 들을 뿐이고, 다른 사람이 이야기 하는 것은 단지 잡음으로만 느끼는 것과 같다. CDMA 기술은 기본적으로 오래전부터 사용해왔던 대역확산 통신기술을 이용한 것으로, 대역확산 기술이 가지고 있는 모든 장점에 주파수 이용효율을 크게 증가시킨 것이다. 위의 예를 기술적으로 표현해 보면, 모든 서비스 영역에서 같은 주파수 대역을 사용할수 있기 때문에 셀룰라 개념에서 보면 주파수 재사용 계수가 1이 되어, 주파수 이용 효율이 다른방식에 비해서 월등히 높다는 것과, 모든 서비스 영역에서 같은 주파수 대역을 사용할 수 있기 때문에 소프트 핸드오버가 가능하다는 점, 또한 서로 다른 코드를 사용하여 통신을 하기 때문에무선 구간의 통신 비밀 보호 특성이 매우 우수하다는 장점이 있다. 이외에 여러 가지 장단점에 대해서는 앞으로 자세히 살펴보도록 한다.

미국 퀄컴사가 주파수 대역확산 기술을 응용하여 개발한 부호분할 다중접속 방식의 디지탈 셀룰라 시스템으로 여러 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 신호를 송수신할 수 있는 시스템이다. TDMA 방식은 사용자가 동시에 말한 것을 기계적으로 시간을 구분하는 것이기 때문에 완전한 동시 사용이라고 할수 없지만 CDMA 방식은 여러 사용자가 동일한 주파수를 동시에 사용하므로 가입자 수용 용량을 그만큼 늘릴수 있다. CDMA 방식의 디지탈 이동전화 시스템의 상용화 기술은 최근에 나온기술이지만 CDMA 이론은 1950년대에 이미 정립되었고 1960년대부터는 군통신에서 사용하고 있다 .
군통신은 무엇보다도 도청 방지가 중요한데 CDMA 방식의 기술적 근간이 되는 대역확산(Spread Spectrum) 기술이 군통신의 도청 방지에 적용되었던 것이다.

2) CDMA 방식의 특징

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

ii) 고품질의 서비스 제공이 가능하다.
아날로그 방식에서는 다중 경로로 들어오는 신호들이 통화에 상당히 나쁜 영향을 미친다. 그러나CDMA에서는 이러한 다중 경로 신호를 각각 분리하여 양호한 신호를 선택 사용하므로 아날로그 방식보다 품질이 우수하고 핸드오프시 통화의 절단이 없는 소프트 핸드오프 방식을 사용하므로 통신의 품질이 양호하다.

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

iv) 고품질의 데이타 서비스를 제공한다.
디지탈 방식에서는 모든 신호가 디지탈로 처리되므로 이 방식을 이용해 데이타 서비스를 하기가쉬워진다. 특히 팩스 등의 데이타 서비스에서 통화 절단이 없으므로 데이타 서비스 등에 상당히 우수한 방식이다.

v) 이동국의 소비 전력이 적게 들고 소형 경량화가 가능하다.
CDMA 시스템은 인접 셀이나 섹터(Sector)에서도 같은 주파수를 사용하므로 주파수 재배치 같은문제가 발생하지 않아 주파수 계획이 간단하다. 이에비해 아날로그 시스템은 C/I를 18dB로 맞추어주기 위해 인접 셀에서는 같은 주파수를 사용할 수 없어(N=7 또는 5) 주파수 계획이 복잡하다.

3) 개발 경위

- 1991년 정부가 디지탈 이동통신 시스템 개발을 국책 사업으로 선정
- 1992년 CDMA 방식으로 국내 디지탈 이동전화 개발 방식의 표준 결정
- 1993년 1월 삼성전자, LG정보통신, 현대전자 공동개발 체제
- 1993년 3월 개발 시스템 1차 구조 확정
- 1993년 6월 시스템 상세 설계 완료
- 1993년 9월 이동통신기술개발사업관리단 발족
- 1993년 12월 개발 시스템 2차 상용화 구조 확정
- 1994년 한국이동통신 교환실에 3개 제조업체에서 개발한 시제품 설치
- 1995년 3월 신세기통신 CDMA 장비 공급 업체로 삼성전자 선정
- 1995년 5월 LG정보통신 KMT 상용 시험 완료
- 1995년 7월 KMT CDMA 장비 공급 업체로 LG정보통신 선정
- 1996년 KMT CDMA 디지탈 이동전화 상용서비스 개시 4) 용어 설명

- 셀(Cell) : 한개의 기지국이 서비스 지역으로 커버하는 소무선 구역
- 핸드오프(Handoff) : 사용중인 음성 채널로부터 다른 음성 채널로 무선 통화로가 전환되는 동작으로서 서비스권내에서의 지속적인 통화 상태 유지를 가능하게 한다.
- 통화절단(Call Drop) : 이동전화 단말기가 호를 발신하여 기지국에서 음성 채널이 할당되고 교환기의 트렁크까지 점유한 후 단말기의 END 버튼을 누르기 전에 외부적 조건에 의해 통화가끊어지는 것을 말한다.
- 섹터(Sector) : 이동전화 기지국은 120, 60 또는 45도 섹터 시스템 등으로 분할하여 사용할 수 있으며 각 섹터에는 총 가용 채널을 여러개의 서비스 세트로 구분된 채널이 할당된다. 기지국을 섹터화하는 목적은 간섭을 줄이고 통화량이 많은 지역의 기지국 증설을 지연시키기 위한 과도기적인 방안으로도 사용된다. 간섭을 줄이기 위해 섹터 각도를 너무 좁히면 할당 채널수가 감소하여통화 채널 전환(Handoff)이 빈번해지고 무선 채널의 중계선 효율이 떨어진다.
- 주파수 재사용 : 주파수의 스펙트럼 효율을 향상시키기 위하여 동일 주파수를 일정한 간격을 두고재사용하여 통신 채널을 구성하는 기법을 말한다. 주파수는 한정되어 있지만 어떤 기지국에서 사용한주파수를 일정거리 만큼 떨어진 다른 기지국에서 동일 주파수를 재사용하게 되면 스펙트럼 효율을 극대화할 수 있고 가입자 수용 용량을 증대시킬 수 있다


GSM (Global System for Mobile communication)

GSM[지에스엠]은 유럽 및 기타 지역에서 광범위하게 사용되는 디지털 이동전화 시스템이다. GSM은 시분할 다중접속(TDMA)의 변종으로서, 이것은 TDMA, CDMA와 함께 가장 널리 사용되는 3개의 디지털 무선전화기술 중 하나이다. GSM은 데이터를 디지털화하고 압축한 다음, 그것을 두 개의 다른 사용자 데이터와 함께 한 채널을 통해 보내는데, 각각의 데이터는 나름대로의 고유한 시간대에 보내진다. GSM은 900 MHz와 1800 MHz 주파수 대역에서 모두 동작할 수 있다.

GSM은 유럽에서는 무선전화에 있어 사실상의 표준이다. GSM은 전세계적으로 1억 2000만명 이상의 사용자를 가지고 있으며 120 개국에서 사용되고 있다. 많은 GSM 네트웍 운영자들이 외국의 운영자들과 로밍 규약을 맺고 있기 때문에, 외국을 여행할 때에도 사용자들은 자신의 휴대폰을 계속 사용할 수 있다.

미국에서는 스프린트의 자회사인 APC가 광대역 PCS의 기술로 GSM을 사용하고 있다. 이 서비스는 결국 에릭슨, 모토로라 그리고 노키아 등에 의해 만들어지고 있는 손바닥 크기의 핸드셋을 위해 400개 이상의 기지국을 가지게 될 것이며, 핸드셋에는 전화와, 문자호출기 그리고 자동응답 기능 등이 포함된다.

GSM은 HSCSD (High-Speed Circuit-Switched Data), GPRS, EDGE (nhanced Data GSM Environment), UMTS 등과 함께, 무선이동통신의 발전의 일부분이다