이동 통신 시스템

연암 공업 대학 컴퓨터 정보기술과

제 1 장. 이동 통신 개론 및 이동 통신 서비스

1.1 무선 통신의 역사

□ 1896년 마르코니가 3Km 떨어진 두곳에 무선 전신을 보낸 것이 최초의 무선 통신

□ 1916년 미국 버어지니아주에 위치한 해군연구소에서 음성을 AM신호로 변조하여 전         송 ---> 무선 통신을 상업화 시작

1.2 이동 통신의 개념

□ 정 의 : 공간의 전파를 이용하여 언제, 어디서나, 누구와도 통신할 수 있는 이동체                  상호간 또는 이동체와 고정체간을 연결하는 통신

□ 이동 통신 시스템 구성 요소 : 이동국 , 기지국 , 교환국

1.3 이동 통신 서비스 개요

□ 종 류

·이동 전화(휴대 전화 , 차량 전화)	·항만 전화
·항공기 전화	·이동 공중 전화(열차, 유람선, 고속버스)
·무선 호출	·코드리스 전화
·위성 이동 통신	·아마추어 무선(HAM)
·어업 무선

□ 이동 통신 서비스의 발전 과정(교재 20page 참조)

♠ Low Tier Service

: 유선 통신을 근간으로 발전한 이동 통신 서비스 --> CT폰 , PCS

♠ High Tier Service

: 무선 통신을 근간으로 발전한 이동 통신 서비스 --> Pager , 셀룰러 폰

1.4 이동 통신 방식 - 광역 셀 방식

□ 정 의 : 하나의 고출력 단일 기지국에서 전체 지역을 커버하는 방식

□ 서비스의 종류 : 무선 호출 , CT - 2

가. 무선 호출

□ 개 요

: 타 이동통신 보다 상대적으로 좁은 주파수 대역(25KHz)을 이용하여 가입자                 에게 정보를 전송해 주는 단방향 이동통신 서비스

□ 발전 과정

·1950년 알그로스가 무선호출 시스템을 개발하여 제한

·1958년 상용서비스가 제공

·1974년 본격적인 서비스를 시작했으며POCSAG 방식이 무선호출의 국제 표                준으로 채택

·우리 나라에서는 1982년 국내에 처음 도입

·1993년 제 2사업자(서울, 나래, 부일 이동통신)의 서비스의 개시로 활성화

□ 무선 호출 프로토콜

· 저속 무선 호출 프로토콜

- POCSAG(Post Office Code Standardization Advisory Group)

· 고속 무선 호출 프로토콜

- FLEX

- ERMES(European Radio Message System)

- APOC

□ 우리나라에서 사용되는 프로토콜

- POCSAG , FLEX

- POCSAG

·전송속도 : 1200bps

- FLEX

·모토롤라가 제안한 무선 호출 프로토콜

·전송속도 : 1200bps , 3200bps , 6400bps

·다양한 대용량 문자의 전송이 가능

·밧데리 사용시간 증가

□ 무선 호출 서비스

·고속 무선 호출 서비스

: FLEX 프로토콜방식을 사용

·음성 무선 호출 서비스(Voice Paging Service)

: 음성 DATA를 단말기에서 직접 청취할 수 있도록 하는 서비스

·양방향 무선 호출 서비스(Two-way Paging Service)

: 단방향에서 제공할 수 없었던 가입자 위치 확인 , 메시지에 대한 응답을                    해주는 서비스

나. 코드리스 전화(Cordless Telephone)

□ 아날로그 코드리스 전화

·CT-0 : 일반 무선 전화기(가정)

·CT-1 : 900MHz일반 무선 전화기

·Multi Channel Access(MCA) 방식

: 무선 채널을 유효하게 사용하기 위해서 시스템 전체에 할당된 복수의 무선                 채널을 모든 코드리스 전화기에 비어 있을 때 수시로 사용할 수 있도록 하                 는 방식

□ 디지털 코드리스 전화

· CT-2 : 옥외, 옥내에서 사용  - 수신 전용

· CT-2+: 착 발신이 가능(수신 가능) 무선 호출기 결합

· CT-3 : 양방향 통신이 가능 ,  로밍 , 핸드 오버 제공

· 채널 엑세스 방식 : FDMA(CT-2) , TDMA

□ CT-2(시티폰)

· 1988년 영국 프런티인터네셔널사에서 최초로 시스템 개발

· 1989년 British Telecom에의해 최초로 상용화

· 일반가정에서 사용하고 있는 코드리스폰(무선전화기)에서 진보되어 서비스                  범위를 옥외로 확장한 것으로 거리에서 보행 중 사용할 수 있는 기지국 중                 심의 발신전용 통신서비스

· 97년 3월 서울지역에 최초서비스 개시

· 기지국 출력이 10mW정도로 기지국에서 반경 150m 정도에서만 통화 가능

· Hand-over 기능이 제공되지 않음

1.5 이동 통신 방식 - 셀룰러 방식(=셀 방식)

가. 정의

·전체 서비스 지역을 소규모의 서비스 지역인 셀로 나누어 구성하고, 셀 마다 이를           담당하는 무선 기지국을 두어 이 무선기지국들을 교환국에서 집중제어하여 가입자           가 셀간을 이동하여도 양질의 통화를 계속 할 수 있도록 하는 이동통신 방식

·한정된 주파수 자원을 공간적으로 재사용함으로써 무선 주파수의 자원의 사용을            극대화한 통신 방식

나. 역사

·1964년 미국에서 MTS(Mobile Telephone Service) 방식 최초 개발

·1969년 미국에서 IMTS(Improve MTS) 방식 개발 --> 로밍 , 핸드 오버기능 제           공하지 않음

·1982년 미국의 AT&T 사와 모토롤라사에 의해서 개발된 AMTS(Advanced                Moblie phone Service)방식이 상용화 됨으로써 셀룰라 방식이 유럽 일본 등지에서           본격적으로 개발 --> 로밍, 핸드오버 기능 제공

다. 출현 배경

·주파수 재사용(Frequency Reuse) : 제한된 주파수 대역폭으로 가급적으로 많은            채널을 확보

·통신의 상호 독립성 보장

라. 셀룰러 방식의 예

·주어진 주파수 대역폭 : 10MHz

·이동통신 서비스를 위해서 필요한 대역폭 : 1MHz

·채널 수 : 10개

·부평과 남산에 각각 10개의 채널을 사용한다면 경계지역인 부천에서 혼선이 발생

·이러한 문제점을 해결하기 위해서 서비스 지역을 셀단위의 영역으로 구분하여 채           널 할당

·A 지역과 A'에서는 동일한 주파수 대역을 사용하여도 혼선이 일어나지 않는다.

-> Frequency Reuse

·이와 같이 셀 반경을 조절하여 통화 채널 용량을 조절할 수 있으므로, 수요에 따            라 셀 반경을 설정하여 가입자가 많아도 이를 수용할 수 있다.

※ 셀 : 하나의 기지국에서 발사되는 전파가 도달할 수 있는 서비스의 영역

※ Hand Over : 채널 절체 기능

·사용자가 현재 서비스를 제공받고 있는 기지국을 벗어나도 통화가 유지될수                있도록 이동국과 기지국간의 통화 채널을 인계해주어 사용자의 이동성을 보                장해 주는 기술

·셀의 영역이 서로 겹쳐있는 부분에서 더 나은 수신 강도를 가진 쪽으로                    Hand over가 일어남

※ Roaming : 서로 다른 사업자간의 통화가 가능하게 해주는 기능

·사용자가 가입등록한 시스템 외의 다른 시스템이 관리하는 영역에서도 정상                적인 서비스를 가능하게 해주는 것

마. 셀룰라 방식의 분류(변조방식에 따른 분류)

□ Analog Cellular 방식

1) AMPS(Advanced Mobile Phone System)

·1970년대 Bell Labs에 의해 개발되었으며 1982년 미국에서 최초로 상용화

·800 MHz 대역에서 운용

·다중 접속 방식 : FDMA(Frequency Division Multiple Access) 방식

·변조 방식은 FM

2) NMT(Nordic Mobile Telephones)

·스칸디나비아 국가들 사용

3) TACS(Total Access Communications System)

·영국에서 사용

·900MHz 대역에서 운용

□ Digital Cellular 방식

1) GSM(Global System for Mobile Communications)

·유럽에서 사용하는 방식

2) PHS(Personal Handyphone System)

·일본에서 사용하는 방식

·CT-2 + PCS

- 통화료는 CT-2 처럼 저렴

- 양방향 전송이 가능하고 빠른 셀룰러 방식을 사용

- 이동체가 40 - 60km로 이동시만 가능

3) PCS(Personal Communication Service)

·1900MHz 대역에서 운용되는 GSM방식

·음성, 데이타, 팩스등 다양한 형태의 정보 전송이 가능하다.

·한국에서 사용하는 방식

바. 셀룰라 폰

·아날로그 셀룰라 폰

- 음성신호 변조 방식 : 아날로그 변조 방식 (FM)

- 다중 접속 방식 : FDMA

·디지털 셀룰라 폰

- 음성 신호 변조 방식 : 디지털 변조 방식

- 다중 접속 방식 : TDMA , CDMA

사. PCS(Personal Communication Services)

·정의

: 휴대단말기를 이용해 언제, 어디서나, 누구와도 통신 할 수 있는 고도의 개                 인휴대통신서비스로 기존 이동전화 서비스보다 한단계 진화된 미래형 휴대                 통신 서비스

·음성신호 변조 방식 : 디지털 변조 방식

·다중 접속 방식 : CDMA

※ 아날로그 와 디지털

디지털의 장점

· 에러율이 적다(10-6) , 아날로그 : 10-3

· 에러 정정이 가능하다.

· 혼합 신호 프로그래밍이 가능하다 - 음성, 영상 , 데이터의 합성이 가능하다.

· 압축(신호 처리) 가능

· 저장이 용이(데이터 변환이 용이)

디지털의 단점

· 대역폭이 커진다.

· 회로 구성이 복잡해진다.

· 신호 지연 --> 동기가 손실

※ 음성 부호화 방식

·파형 부호화 방식(Waveform Code) - 유선 통신에 사용

: 원음과 비슷한 파형을 재생할 수 있도록 부호화 하는 방식 --> PCM

·파원 부호화 방식(Source Code) = 보코딩(Vocoding) 방식 - 셀룰러 폰

: 음성의 특징적인 계수를 추출하여 전송하고 이를 다시 재생하는 방식

□ 보코더(Vocoder) : 음성을 디지털로 변환, 압축하는 알고리즘

□ EVRC(Enhanced Variable Rate Coder) : 보코더를 소프트웨어적을                        개선해 통화 음질을 PCS 수준으로 높이는 방식 - 셀룰러 폰에서 사                       용하는 음성 부호화 방식

· 혼성 부호화 방식 - PCS

: 보코딩 방식으로 분석하여 음성의 특징을 제거하고 특성이 제거된 오차                     신호를 파형 부호화 방식으로 전송하는 방식

□QCELP(Qualcomm CELP) : 음성 신호가 있을 경우에는 8kbps의 속                       도로 전송하고 음성이 없으면 속도를 1/8로 줄이는 방식

□PCS 음성 부호화 방식의 표준 - IS-95에 정의

아. 시티폰, 셀룰라 폰, PCS의 비교

구분	시티폰	셀룰라 폰	PCS
주파수 대역	900MHz	800MHz	1.7 ∼ 1.8GHz
다중 접속 방식	TDMA, CDMA , FDMA	TDMA, CDMA , FDMA	CDMA
채널당 할당 대역폭	100KHz	1.25MHz	1.25MHz
이동국 출력 전력	10mW	200mW	200mW
기지국 출력 전력	100mW	1- 20W	1- 20W
기지국 반경	100∼200m	1Km	1Km
음성 부호화 방식	32K PCM	8K QCELP	13K QCELP
전송 속도	불가	9.6kbps	14.4kbps
통화 품질	보통	우수	매우 우수
핸드 오버 기능	불가능	가능	가능
착 발신 기능	발신 전용	착 발신	착 발신
이동 속도	정지간 통화	고속(100km)	고속(100km)
서비스 대상	저속 보행자	차량(고속) 보행자	차량(고속) 보행자

1.6 IMT-2000(미래 공중 육상 이동통신 시스템)

가. 개 요

·정 의 : 언제, 어디서나 하나의 단말기로 음성·영상·데이터등 멀티미디어 통신이                  가능한 차세대 이동통신 서비스

※ 차세대(3세대) 이동통신 서비스

· FPLMTS(Future Public Land Mobile Telecommunication System) : 활발한               표준화가 진행중

· UPT(Universal Personal Telecommunication)

· UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) : 유럽에서는 FPLMTS              를 UMTS라 부름

· MBS(Mobile Broadband System) : 유럽에서 제안한 방식

·기존 서비스의 문제점

- Roaming 의 문제

- 전송율이 8 ∼ 13kbps 정도에 불과해서 멀티미디어 데이터 전송이 불가능

· 기존 2세대 이동통신과 비교

구 분	디지털 이동전화	PCS	IMT-2000
사용주파수 대역	900MHz	1.7 ∼ 1.8MHz	2000MHz 1.855-2.025GHz 2.110-2.220GHz 총 230MHz 주파수 대역을 사용
채널당 대역폭	1.25MHz		5/10/20MHz
채널당 데이터 전송속도	9.6kbps , 14.4kbps	14.4kbps	고속이동시 : 384Kbps 저속이동시 : 2Mbps (한글 12만 5천자)
음성 보코더	8Kbps(EVRC) 13Kbps	13Kbps	8∼32Kbps
제공 서비스	음성, 저속데이터		멀티미디어 (음성, 데이터,영상)
로밍범위	국내(제한적으로소수국가)		범세계적

나. 표준화 추진현황

· ITU-R에서 1986년부터 시작되었는데, 그 당시에는 FPLMTS라는 이름으로 각             종 규격과 권고안을 작성

· 1992년에 열린 세계전파주관청회의(WARC:World Administrative Radio

Conference))에서 전세계가 공통 으로 사용할 수 있는 FPLMTS 용 주파수가             할당된 이후 시스템의 개발이 가시화

· 1997년 제주에서 열렸던 제12차 ITU-R TG(Task Group) 8/1 회의에서는 플림츠            가 미래가 아닌 2000년경에 실현 될 것이라는 예측과 주파수 대역을 2000MHz의            대역을 사용한다는 것을 감안하여 IMT-2000이라 개명

· ITU는 1999년 12월 말까지 세계 단일 표준을 확정한다는 계획으로 본격적인 활            동을 추진중

· 현재 IMT-2000의 시장을 선점하기 위해서 지상용 무선 접속 규격 표준화를 위            해서 미국과 유럽 두나라  에서 치열한 경합

- 미국 : 동기식 방식의 CDMA-2000 , GPS를 사용

- 유럽 : 비동기식 방식의 W(Wideband)-CDMA

· 21세기 차세대 이동통신국제표준안 IMT-2000이 사실상 확정됨

- 세계이동전화회사들의 모임인 OHG(Operators Harmonization Group)는 그동안              논란을 빚어온 북미·유럽의 IMT-2000기술방식을 절충한 통합안 마련

· 통합안 마련에 따라 IMT-2000서비스가 상용화시기 가시화

· 영국과 일본이 2001년부터, 우리나라는 2002년부터 서비스 시작 예정

· 정보통신부는 이번 통합안 마련에 따라 IMT-2000사업자 선정작업을 본격적으로            추진할 계획

1.7 WLL(무선 가입자 망)

□ 가입자망(Local Loop)

: 로컬 교환기로부터 가입자 댁내를 연결하는 전송 경로

□ 가입자망의 변천

·구리선 : 유지보수 비용이 많이들고 고대역폭 서비스를 제공하지 못함

·DSL(Multi Digital Subscriber Line(디지털 가입자 회선))

- 기존의 구리선을 통해 고대역폭 서비스를 제공할  수 있도록 하는 기술

- xDSL: 멀티 DSL로 통칭

- 4Km내 거리에서 기존의 전화회선으로는 최대 56Kbps의 속도를 구현할 수 있             다는 것이 기존의 한계

- 가입자 선로 고도화를 위한 새로운 기술

- 일반 전화선, 즉 구리선을 이용하여 Mbps급의  데이터 전송속도를 제공한다

- 주문형 비디오(VOD) , 인터넷 접속 및 영상회의 등의 멀티미디어 애플리케이션             을 지원

- 종류

·ADSL(Asymmertric DSL) : 수신:1.5-9Mbps, 송신:16 - 640Kbps , 2Mbps

·SDSL(Symmetric DSL) :T-1 / E-1의 속도를 구현 , 전송거리(3Km)

·HDSL(High-bit-rate DSL) : T-1 / E-1의 속도를 구현 , 전송거리(3.6km)

·VDSL(Very-high-data-rate DSL): 25Mbps를 상호 전송할 수 있는 기술 , 초               고속망과 연계

·동선대신 광케이블을 사용하는 형태

- FTTH(Fiber-To-The-Home)

- FTTO(Fiber-To-The-Office)

·일부지역까지는 광섬유로 구축하고 이후부터는 기존 구리선과 동축케이블을 이용하          는 형태

- FTTB(Fiber-To-The-Building)

- FTTC(Fiber-To-The-Curb)

- FTTR(Fiber-To-The-Remote)

가. WLL

□ WLL 개요

·정의 : 로컬 교환기에서 전화 가입자의 댁내까지를 연결하는 가입자 망을 유선선                   로대신 무선 시스템을 이용해 전화선을 구성해주는 기술

·농어촌 지역과 같이 인구밀도가 희박한 지역에 전화를 가설할 경우 가설비를 줄            이기 위한 방편으로 1970년대 초 미국의 벨 연구소에서 처음 고안

·외국에서는 RITL(Radio In The Loop) , FRA(Fixed Radio Access) ,                      FWA(Fixed Wireless Access), FCS(Fixed Cellular System)등으로 불림.

·국내에서는 한국 통신 과 하나로 통신에서는 올 9월과 2000년초에 상용서비스를            돌입할 계획

나. WLL 구성

·가입자 접속 장치(RIP)

- 망요소 가운데 최종단에 위치

- 무선 신호 송수신 , 무선채널 변복조, 음성 압축 및 복원 , PSTN 단말 접속                기능

·기지국(RP)

- 가입자 접속장치와는 무선 , 기지국 제어기와는 유선으로 연결

- 가입자 접속장치와 기지국 제어기와의 신호를 송수신하기 위한 프로토콜 변환              기능

·기지국 제어기(RPC)

- 무선 자원의 관리, 기지국 관리 , 기지국 및 교환기 정합 기능

·기지국 운용 장치(RPOM)

- WLL 망 운용 및 유지 보수 기능 담당

다. WLL 구현 기술

·아날로그 셀룰러(Analog Cellular) 방식

- 미국 : AMPS(Advanced Mobile Phone System) : 미국 표준 69% 점유

- 스칸디나비아 지역 : NMT(Nordic Mobile Telephone)

- 영국 : TACS(Total Access Communications Systems)

·디지털 셀룰러(Digital Cellular) 방식

- CDMA(IS-95) : 인구 고밀도 지역에 적합

- D-AMPS : AMPS와 완전하게 호환된다는 장점을 가지고 있으나 크게 보급지                         않음

- PDC(Personal Digital Cellular) : 일본에서 개발된 기술로 일본에서만 이용되는                                            기술

·광대역 셀룰러(Broadband Cellular) 방식

- 오늘날 고객들은 보다 고도의, 보다 고용량 통신 서비스를 요구

- 하나의 작은 셀 지역을 대상으로 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 통            신 방식

- LMDS(Local Multipoint Distribution System), LMCS(Local Multipoint

Communication System),

B-WLL(Broadband WLL) 등의 용어로 사용 , W-CDMA

- 기존의 이동통신 기술과는 달리 매우 높은 수십 GHz 대역의 주파수(주로 24∼              28GHz)를 사용하고 있으며, 고정가입자를 대상

- 대략 기지국에서 반경 5km 내외의 가입자를 커버

- 1∼7Mbps의 전송속도를 제공

- 1997년 3월 정보통신부에서 24.25∼27.5GHz 사이의 일부를 B-WLL용으로 배분

- 24.25∼24.75GHz의 500MHz 대역은 상향신호를 위한 대역

- 25.5∼27.5GHz의 2GHz 대역은 하향신호를 위한 대역으로 할당

- 26.7∼27.5GHz 주파수의 800MHz 대역은 CATV 전송용으로 사용할 것을 지정

1.8 주파수 공용 통신(Trunked Radio System)

·주파수 이용의 효율성을 높이기 위해 여러개의 주파수를 다수의 가입자가 공동으로         이용하는 무선통신 시스템

·1개의 주파수 채널로 1대1 개별통신은 물론 1백30여명이상이 동시에 통화를 할 수 있        는 그룹통화를 할 수 있다는 점이 가장 큰 특징 - 1대 N의 그룹통화가 가능

·그룹설정을 자유자제로 할 수 있고 데이터 통신도 가능

1.9 무선 데이터 통신

·정의 : 무선 송수신이 가능한 휴대용단말기을 이용하여 문자, 숫자, 영상등 각종 데이               터를 무선으로 주고 받는 통신 서비스

·이동 중에도 교통정보,증권정보 등의 일반적인정보 검색은 물론, 신용카드결제,메일/        팩스의 송수신, 차량위치의 확인까지 그 응용범위는 무한함

·무선 데이터 서비스는 무선 데이터 통신 사업자(에어 미디어, 한세 텔레콤 , 인테크         텔레콤)가 구축한 전용패킷망으로도 서비스 받을수 있고 , 이동 전화 , TRS등을 이         용하여도 서비스가 가능하다.

·PCS를 이용해서 즉 PCS의 경우 단말기에서 간단한 문자 메시지를 교환할 수 있고         음성 메시지 도착을 통보해 주는 서비스

·무선데이타 통신의 전송속도는 9600bps이며 주파수 대역은 INBOUND (단말기에서         호스트)가 898~900MHz, OUTBOUND(호스트에서 단말기)는 938~940MHz대역을 사         용합니다.

1.10 WAP(Wireless Application Protocol)

□ 개 요

·이동전화나 PDA등 소형 무선 단말기상에서 인터넷을 이용할 수 있도록 해주는             프로토콜의 총칭

·이동전화 단말기 자체로 인터넷 통신을 가능

·모뎀을 이용해 데이타를 변환하는 것이  아니고 무선통신 사업자에 설치된 서버             를 경유해 직접 인터넷의 패킷 통신을 이동전화망에 적합한 간이통신으로 변환             하는 방식

·HDML(Handheld Device Makeup Language)

: 이동단말기 액정화면에 표시될 수 있도록 제작하기 위해 사용되는 언어(문자                위주의 문서포맷) , WML(Wireless Markup Language)로도 부름.

·HDTP(Handheld Device Transfer Protocol) : 문서 교환을 위한 프로토콜

1.11 별정 통신

※ 통신사업자의 분류( 통신설비 확보 여부에 따라)

□ 기간통신사업자

·유선 또는 무선의 통신설비를 갖추고 통신업을 하는 사업자로서 정부의 허가                를 받아야 함

- 유선사업자 : 한국통신, 데이콤, 온세통신

- 셀룰러 이동통신사업자 : SK텔레콤 , 신세기통신

- PCS 사업자 : 한국통신프리텔, 한솔PCS, LG텔레콤

- 무선호출사업자 : 서울이동통신 ,나래이동통신, 해피텔레콤 강원이동통신                                     광주이동통신 부일 이동통신 , 새한이동통신 , 세림이동                                    통신 , 전북이동통신, 제주이동통신, 신원텔레콤

- 무선데이터 사업자 : 아남텔레콤, 서울TRS, 세방텔레콤, 에어미디어, 인텍                                      크텔레콤

- 회선임대사업자 : 지앤지텔레콤, 두루넷

□ 부가통신사업자

·기간통신사업자로부터 통신망을 빌려서  통신서비스를 제공하는 사업자로서                등록만으로 사업을 할 수 있음

- 700번 음성서비스 사업자

□ 별정통신 사업자

·통신사업의 환경변화에 따라 조금씩 변천돼 왔는데 최근에는 인터넷폰, 콜                 백서비스, 음성재판매서비스, 구내통신서비스 등 새로운 서비스가 등장

·기간 통신사업자로부터 설비 및 서비스를 임대해서 다시 최종 사용자에게                  판매함 --> 저렴

·별정통신 : 특별히 정해지지 않는 통신 서비스

·서비스

- 인터넷폰

- 음성 재판매

- 콜백

제 2 장. 셀룰러  시스템

2.1 셀

가. 정 의 : 하나의 기지국에서 발사되는 전파가 도달할 수 있는 영역

나. 셀의 종류

□ 셀의 크기에 따른 분류(표준안에 규정되어 있지 않음)

·Mega Cell : 셀 반경이 100km 내외 - 저궤도 인공위성을 이용한 이동 전화                           시스템

·Macro Cell : 셀 반경이 5-10 km 내외 - 셀룰러 이동전화 시스템

·Micro Cell : 셀 반경이 2Km 내외 - PCS

·Pico Cell :  셀 반경이 500m 내외 - 서울, 부산에만 설치, 건물내 지하주차장

□ 안테나의 방향성에 따른 분류

·전방향 셀(Omni-directional Cell)

- 기지국이 셀의 가운데 위치하여 수평방향으로 360도 전방향으로 전자파를                  송신하는 안테나를 사용하여 서비스 하는 셀

- mono-pole 안테나(직선 모양 안테나) 사용

·섹터 셀(Sector Cell)

- 기지국이 어떤 특정 방향으로 전자파를 송신하는 안테나를 사용하여 서비                  스하는 셀

- 여러개의 섹터로 분할하여 각각의 섹터마다 서로 다른 안테나와 RF 장비                  를 사용하는 기지국으로, 전방향 셀에 비하여 간섭을 제어하기 쉽고, 안테                  나 이득이 커서 하나의 기지국으로 서비스 할 수 있는 면적이 전방향셀에                  비해서 넓어 여러 가지 이점이 있는 셀

- 직사각형 모향의 안테나 - 농촌지역

- 채널 용량을 증가

2.2 셀룰러 시스템

가. 구성 요소

·단말기(MO : Mobile Station)

·교환국(MSC : Mobile Switching Center , MTSO : Mobile Telecommunication                          Switching Office)

- 기지국 관리 , 호처리, 과금

·기지국(BTS : Base-station Tranceiver Subsystem , Cell Site)

- 단말기와 교환국의 인터페이스

·공중 통신망(PSTN)

나. 셀룰러의 개념

□ 주파수 재사용(Frequency Reuse)

: 가입자 용량을 극대화하기 위하여 같은 주파수를 다른 셀에서 사용하는 것

□ 동일 채널 간섭(Cochannel Interference)

: 같은 주파수의 채널을 여러 셀에서 동시에 사용하기 때문에 생기는 간섭

·같은 주파수를 사용하는 셀 간의 거리에 관계

□ 주파수 재사용 패턴

: 동일 채널 간섭을 줄이기 위해서 일정 거리 이상을 유지하면서 재사용할 수                있도록 기지국을 배치하는 것

□ 클러스터(Cluster)

: 주파수 재사용 패턴의 단위

□ 주파수 재사용 계수(Frequency Reuse Factor : K)

: 클러스터 내의 셀 수

□ 주파수 재사용 계수와 채널수의 관계

·모든 기지국들의 송신 전력이 같다면

--> 주파수 재사용 계수가 커질수록 재 사용하는 셀 간의 간격이 증가하여  동                  일 채널 간섭을 감소하지만 , 할당 할 수 있는 채널수가 한정되어 있기 때                  문에 기지국당 할당되는 채널 수는 적어 진다.

--> 주파수 재사용 계수가 작아질수록 셀간의 간격이 감소하여 동일 채널 간섭                  이 증가하지만, 기지국당 할당되는 채널 수은 증가.

□ 주파수 재사용 거리(동일 주파수 사용 셀간 이격 거리)

·동일 채널 간섭이 일어나지 않으면서 셀당 채널 용량을 최대로 하기 위해서 동              일 주파수 사용 셀 간의 이격 거리

[eqn: D ~= ~SQRT { 3N} ~TIMES ~R]

D : 주파수 재사용 거리 , N : 주파수 재사용 계수 , R : 셀 반경

□ 셀의 면적 : 신호의 세기가 미치는 영역

·채널 수 --> 재사용계수 --> 셀의 크기 --> 설계시 고려

·FSPL(Free Space Path Loss)

[eqn: =~-97~-~20LogR(mile)~-~20LogF(GHz) ~=~ 00dB]

(전력의 세기, 셀의 크기를 산출하기 위해 사용되는 공식)

2.3 셀룰러 채널 특성

가. Multi-Path

: 두지점간 도달하는 다중의 전파의 경로가 존재

나. Multi-Path Fading

: Multi-Path 로 인해서 Fading이 발생

□ Fading

·전파의 세기가 떨리는 현상 (전파의 세기가 강해졌다 약해졌다하는 현상)

·ghost 현상

·Fading을 교정하는 기술

- Diversity

◎ 공간 다이버스티 - 이동 통신에서 사용

□ Rake - Receiver(핸드폰에서 사용하는 기술)

◎ 주파수 다이버스티 - 사용하지 않음

◎ 편파 다이버스티 - 위성 통신에서 사용

다. 전파의 도착 지연 현상

라. 인접 부호간 간섭(Intersymbol interference : ISI)

마. 도플러(Doppler) 현상

바. 그늘(Shadowing) 현상

전파가 도달하지 않는 영역이 발생(지하, 엘리베이터등)

2.4 채널 형성 기법(기지국과 이동국간 무선 접속 기술 , 다중 접속 기술)

가. FDMA(Frequency Division Multiple Access) - 아날로그 방식

□ 개 념

·주파수 대역을 일정한 크기의 채널로 나누고 각각의 사용자들에게 서로 다른 부             분의 채널을 할당하여 사용자가 자신의 채널을 통화하도록 하는 방식

·시간을 고정 , 주파수를 가변

·주파수 분할 다중화 방법을 이동통신망의 기지국과 단말기 사이에 적용한 것

·주파수 재사용 계수 7을 가장 보편적으로 사용.

□ 장점

·구현이 간단하다 - 아날로그 방식

·등화기(Equalizer)가 필요 없음

·심볼간 간섭(Inter Symbol Interference)에 대한 영향을 적게 받음

·망의 동기가 필요없다.

·음성 부호화가 불필요하다.

□ 단점

·보호 대역이 필요 - 인접 채널간 간섭(Inter Channel Interference)이 생길수 있             음

·통화의 비밀 유지를 위한 구현이 어렵다.

·주파수 이용효율에 한계가 있어 사용자 수가 제한

나. TDMA(Time Division Multiple Access

□ 개 념

·정해진 주파수 대역(대개 FDMA 방식의 채널 대역보다 넓다.)을 주기적으로 일             정한 시간간격으로 나누어서 여러 사용자가 차례대로 자기에게 할당된 시간동안             자기신호를 전송하는 방식

·동일 주파수 대역을 일정한 시간 간격으로 나누어 다수 사용자가 채널을 동시에             사용하는 방식.

·주파수를 고정 , 시간을 가변

□ 장점

·FDMA에 비해서 주파수 이용효율이 3-6배 증가

·듀플렉서를 사용하지 않아도 된다.

□ 단점

·ISI를 극복하기 위한 등화기가 필요

·데이터 프레임 구성시 필요한 오버헤드가 커서 데이터의 전송효율이 떨어진다,

·하드웨어가 복잡 : 반송파 동기 , 비트구간복원 , 프레임 동기

다. CDMA(Code Division Multiple Access)

□ 개 념

·여러 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 각 사용자에게 교차상관이 작은 의             사 잡음열(PN Code)을 할당하여 각 사용자가 이를 이용하여 송 수신할 신호를             대역확산(Spread Spectrum)하여 전송, 수신측에서는 송신측에서 사용한 것과 같             은 의사랜덤 시퀀스를 발생시키고 동기를 맟추어 수신된 신호를 역확산 시켜 원             하는 신호를 복원하는 다중 접속 방식

□ 장점

·주파수 이용효율이 높다(주파수와 시간을 가변) --> 아날로그의 10 - 20배

·noise에 강하다(잡음과 신호가 구분이 안됨)

·보안성이 우수

·시스템 구현이 어렵다(보안성 때문에 --> PN Code의 발생원리를 모르면 복원              이 안됨)

□ 단점

·하드웨어가 복잡하다.

·비용이 많이 든다.

·전력제어가 어렵다.

2.5 다원 접속(Multiple Access : MA)

□ 개 념

·다수의 사용자가 제한된 전송자원을 공유하는 것

·제한된 자원을 다수의 사용자가 사용하려면 다원접속 규칙이 필요.

--> 규칙이 없으면 동시에 둘이상의 사용자가 같은 전송자원을 사용하려 할 때                 충돌 발생.

--> 다원 접속 규칙은 이러한 충돌을 피하거나 해결 할 수 있어야 하고 자원을                 효율적으로 사용 할 수 있도록 정해져야 한다.

□ Contentionless

·사용자들 사이에 경쟁이 없이 다원접속하는 방식.

·모든 사용자의 전송을 스케쥴링하여 동시에 접속하는 방식

□ Contention

·사용자들이 서로 경쟁하여 접속하는 방식

□ Fixed Assignment

·채널 자원을 고정된 방식으로 사용자에게 할당해 주는 방식

·FDMA - 주파수를 나누어서 사용자에게 할당해주는 방식

·TDMA - 시간을 나누어서 사용자에게 할당해주는 방식

□ Demand Assignment

·계획된 방법대로 active한 사용자들만 전송하는 방식

·Polling - 중앙집중된 제어 방식(스케줄링하는 것이 하나만 있는 방식)

·Token Passing - 분산제어된 제어 방식(모든 사용자가 스케줄링에 관여)

□ Repeated Random Access

·전송에 대한 스케쥴링이 없음

·active 사용자에 대한 정확한 정보도 없음

·전송은 확률적

·다수의 사용자가 동시에 전송했을 때 발생하는 충돌문제를 해결

·ALOHA

·CSMA

·CSMA/CD

※ ALOHA(Additive Links Of Hawaii Area)

·1970년대 미국의 하와이 대학에서 시작한 것으로 무선으로 데이터를 교환한                최초의 무선 패킷교환 통신망

·Pure ALOHA(=ALOHA)

·전송할 패킷이 존재할 경우 즉시 전송 --> 최대 왕복 지연시간만큼 ack 신                호를 기다린다

·전송에 실패할 경우 재전송

※ Slot ALOHA

·슬롯의 시작시점을 맞추어서 전송

·완전충돌만 생김

※ CSMA(Carrier Senence Multiple Access)

·다른 스테이션에서 데이터를 전송하고 있는지 여부를 판단하기 위해 전송메체               상태 탐지(Carrier Sense)

※ CSMA/CD(Collision Detection)

·두 스테이션이 동시에 전송하면 충돌이 발생하고 이는 수신측의 Pulse                     Width을 비교함으로써 가능하다.

·Collision이 발생하면 감지한 station은  jaming 신호를 broadcasting한다.

·jaming 신호를 받으면 random period이후에 재전송

제 3 장. 디지털 변·복조

3.1 데이터 변환 기법

가. 개념

· 통신시스템에서 전송하고자 하는 데이터의 속성을 아날로그 또는 디지털 신호로 변         환하는 기술

· 특정 속성의 데이터를 원거리에 전달하기 위한 전기적 신호변환 방식

· 부호화 , 변·복조 방식으로 구분된다.

나. 부호화(encoding)

· 아날로그 및 디지털 데이터를 디지털 신호를 변환하는 것

· 부호화 기법의 종류

- 아날로그 데이터를 디지털 신호로 변환하는 기법

① PCM 방식

- 디지털 데이터를 디지털 신호로 변환하는 기법

① NRZ(Nonreturn to Zero)

② RZ(Return to zero)

③ bipolar

④ biphase

⑤ delay modulation

⑥ multilevel binary

다. 변·복조

· 아날로그 및 디지털 데이터가 아날로그 신호로( 전기신호) 변환하는 것

· 데이터를 특정반송 주파수(fc)를 갖는 반송신호로 변환하는 과정(반송신호에 싣는 것)

· 변조 방식의 종류

① 아날로그 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 기법 : 아날로그 변복조

- AM(Amplitude Modulation)

- FM(Frequency Modulation)

- PM(Phase Modulation)

② 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하는 기법 : 디지털  변복조

- ASK(Amplitude Shift Keying) = OOK(On-Off Keying)

- FSK(Frequency Shift Keying)

- PSK(Phase shift keying) = BPSK(Binary Phase shift keying)

- QPSK(Quadrature Phase shift keying)

- OQPSK(Offset QPSK)

- □/4 QPSK

- QAM(Quadrature Amplitude Modulation) = APK(Amplitude Phase Keying)

- 4-QAM

- 8-QAM

- 16-QAM

- 256-QAM

3.2 아날로그 변조 방식

· 진폭 변조(AM) : 입력 신호와 반송파를 진폭에 의해서 변조하는 방식

· 주파수 변조(FM) - 입력 신호와 반송파를 주파수에 의해서 변조하는 방식

· 위상 변조(PM) - 입력 신호와 반송파를 위상에 의해서 변조하는 방식

3.3 디지털 변조 방식

· 주파수 정현파인 반송파의 진폭, 위상 및 주파수 중의 어느것을 데이터 비트에 따라        이산적으로 변화시키는 경우 또는 진폭 및 위상을 동시에 변화 시키는 것 등이 있다.

· 디지털 변복조에는 두가지 신호 0 , 1을 반송파에 실어준다.

가. ASK(Amplitude Shift Keying)

· 가장 많이 사용하는 방식(이유는 구현하기 쉽기 때문에)

· 데이터 신호의 전압변화에 따라 반송파의 진폭을 변하게 하는 방식

· 두 개의 2진수들은 각각 서로 다른 진폭을 가진 반송 주파수로 표현하는 방식

· 즉, 하나의 2진 값 9(예,1)는 고정된 진폭을 가지는 반송파이며 다른 하나(예,0)는           반송파가 존재하지 않는 것으로 나타낸다.

· 갑작스런 변화에 민감하며, 다소 비효율적이다.

· 음성급 회선에 서는 전형적으로 1200bps까지의 전송속도 이내로 사용되며, 광섬유           로 데이터를 전송하는 경우에 사용.

· OOK(On-Off Keying) 이라고도 함

나. FSK(Frequency Shift Keying)

· 두 개의 2진 값에 서로 다른 주파수를 적용하는 방식

· 즉, 데이터 신호 0과 1에 대해서 서로 다른 주파수를 구분하고 진폭은 동일하게            취하는 방식

· 예에서는 여기서 0은 낮은 주파수를 1은 높은 주파수를 적용한 것

· 진폭편이변조(ASK)에 비해 잡음 등으로 레벨 변동의 영향을 받지 않고 회로가             비교적 단순하므로 널리 사용되는 방식.

다. PSK(Phase Shift Keying)

· 반송파의 위상을 이동시키는 방식

· BPSK(BinaryPSK) : 신호의 □0□또는 □1□의 상태에 따라 □0□와 □180□ 로 대응시키           는 변조 방식

라. QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)

· ASK , FSK , PSK : 데이터 효율이 낮다.(하나의 신호에 1비트씩만 보냄)

· 입력된 두 비트를 하나의 신호로 전송하는 방식

· 전송 대역폭은 PSK의 1/2

· 위상을 4등분하는 방식( = 4위상 편이 변조방식)

·연속되는 두 비트의 조합(DIBIT)으로 분할하여 바로 직전에 전송한 반송파의 위           상을 기준으로 하여, 다음에 전송할 2비트의 종류(4 종류)에 위해서 결정되는 각도           만큼 위상을 변화시키는 방식

·이렇게 하면, 위상각의 변화에 따라 한 번에 2비트의 데이터를 표현할 수 있도록           하는 것

·CDMA의 순방향 링크(Forward Link)의 변조 기술로 사용

·문제점 : 00,01,10,11 로 표현 ,하드웨어 ON/OFF의 문제 --> Noise가 생김

마. OQPSK(Offset QPSK)

·CDMA의 역방향 링크에 사용

·문제점 : 빈공간이 크게 생기므로 파워의 세기를 크게 해야 한다.

바. □/4 QPSK

·□/4만큼 이동해서 shift한다

·전력 효율이 좋다.

사. QAM(Quardrature Amplitude Modulation) = APK:Amplitude Phase Keying

·한꺼번에 많은 데이터를 보낸다(위성통신에서 사용)

·4-QAM = QPSK                     ·8-QAM : 위상을 같지만 진폭이 변함

·16-QAM : 위상과 진폭이 동시에 변함 ·256-QAM : 실용화

제 4 장. CDMA 시스템-Ⅰ

4.1 CDMA의 개요

· CDMA 의 이론은 1950년대 정립

· 대역확산(Spread Spectrum) 기술이 1960년대부터 군사 통신의 도청 방지에 적용

· 1990년대 미국 퀄컴사가 주파수 대역확산 기술을 응용하여 개발한 부호분할 다중접          속 방식의 디지탈  셀룰라 시스템으로 여러 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서          신호를 송수신할 수 있는 시스템

4.2 CDMA Coding 과정(통화 채널 생성 과정)

가. PCM

·디지탈 이동통신 시스템에서는 아날로그 음성 신호를 디지탈 신호로 바꾸기 위해 사         용

·PCM 3단계 : 표본화 -> 양자화 -> 부호화 : 음성 신호를 64Kbps의 데이터 전송          율로 바킴

·데이터 전송율 : 64Kbps

나. 보코더(Vocoder) : 음성을 디지털로 변환, 압축하는 알고리즘

·음성신호가 존재하는 경우에만 전송(35%)하고 Silence Period 동안에는 다른 사람의         음성전송방식

·통화 품질은 다소 떨어지나 데이터 전송율이 줄어듬 -->대역폭이 줄어듬 --> 가용         채널수 증가

·EVRC : 아날로그 셀룰라폰에서 사용하는 방식으로 아날로그 신호를 소프트웨어적         인 처리로 디지털로 변환해서 통화 음질을 PCS 수준으로 높이는 방식

·QCELP : PCS에서 사용하는 보코더(IS-95방식)

·데이터 전송율 : 8.6Kbps , 4.0Kbps , 2.0Kbps , 0.8Kbps

다. 프레임 품질 지시자 추가

· 12bit의 CRC 비트를 추가

· 데이터 전송율 : 9.2Kbps , 4.2Kbps , 2.4Kbps , 0.8Kbps

라. Encoder Tail 8bit 추가

·데이터 전송율 : 9.6Kbps , 4.8Kbps , 2.4Kbps , 1.2Kbps

마. 에러 정정 부호화

·신뢰성 있는 데이터 전송 시스템을 설계하기 위해서는 에러 정정 방식이 필수

★ 에러 정정 방식

□데이터 재전송 방식(ARQ: Automatic Repeat request)

·양방향 시스템에서 사용

·에러 발생시 수신측에서 알리고 송신측에서 착오가 발생한 프레임을 재전송

·종류

- Stop-and-waited ARQ

: 송신측에서 하나의 블록을 전송하고 수신측에서 ACK, NAK를 보낼                       때 까지 기다리는 방식

- Continous ARQ

: Stop-and-waited ARQ에서 생기는 오버헤드를 줄이기 위해서 연속적                     으로 데이터 블록을 전송하고 에러가 발생한 프레임을 재전송

·go-back-N ARQ : 송신측이 NAK를 받으면 에러가 발생한 블록으                                           로 돌아가서 그후의 블록을 재전송하는 방식

·selective ARQ : 에러가 발생한 블록만 선별해서 재전송

□ 전방 에러 정정 방식(FEC: Forward Error Correction)

- 단방향 시스템에서 사용

- 블록 부호화(Block Code) 방식

·데이타를 블록 단위로 부호화와 복호화를 수행

·정보비트열을 일정한 길이의 블록단위로 잘라 동일한 n 비트의 부호어                    로 부호화                          ·

·Hamming Code , BCH Code , Golay Code , Reed Solomon Code ,                       CRC 방식

□ 컨벌루션 부호화(Convolution Code) 방식(=길쌈 부호화 방식)

1. 정의

·블록단위로 부호화 하지만 과거의 입력데이터들이 현재의 데이터에                        영향을 미치는 특성을 이용하여 부호화

·부호화 할 때 과거 입력데이터와 연관성을 가지도록 부호화

·일정 길이의 메모리를 이용해 이전 테이타와 현재 테이타를 비교해                        부호화를 수행

2. 구성 요소 : Shift Register(기억소자) , 2진 가산기 , 출력을 Scan하는                                 스위치

3. 파라메타

- 부호화율(r) : 1/N : 1비트에 대해서 두 개의 코드 심볼을 생성

- 구속장(K) : 인코딩 Shift Register의 수 + 1

4. 부호기의 부호화 동작 과정을 도식적을 표시하는 방법

(가) State diagram

□ 구성요소 : state, Input , Output , Transition

- state : 사람이나 사물이 일정시간동안 소유하는 속성 또는                                       상황의 조합.

- transition : Input 에 따라 상태가 변화 한다.

그림 State diagram 의 구성요소

□ ZCZC Detection example  -> CZCZAZCZZAZA

□ Input 의 종류 : Z , C , Z,C 이외의 다른 문자(A만 고려)

□ 컨벌루션 부호화의 상태표 및 상태도

< 그림 상태표>

<그림 상태도>

(나) tree diagram

정보 비트열의 Length : L , 기억소자의 개수 : N 이면 모두                                                      L+N 레벨로 구분

(다) trellis diagram

- 정보 비트열의 Length : L , 기억소자의 개수 : N 이면 모두                                                      L+N 레벨로 구분

- 초기상태에서 시작하여 초기상태로 끝나도록 함

5. 컨벌루션 부호화의 복호화

· Viterbi 알고리즘

: 수신 데이터 열과의  Hamming 거리의 누적 거리가 가장 짧은                             경로를 추적하여 복호화 하는 방법

· Hamming Distance 로 표현한 trellis 상태도를 다시 그려서 누적                          최단 경로 탐색

· 예 >

송신 데이터 : 1 0 1 0 1

부호화      : 11 01 00 01 00 01 11

수신 데이터 : 11 01 00 10 00 01 11

Viterbi 복호화 : 1 0 1 0 1  --> 마지막 00의 두비트는 복호화 및                         부호화의 종결

바. 코드 심벌 반복기

- 데이터 전송율을 19.2ksps로 동일하게 만들어 주기 위해서 사용

사.블럭 인터리버

(1) 에러의 종류

- random error : 산재하여 error가 발생하는 것 - 컨벌루션 부호화로 정정가능

- burst error : 집중적으로 특정부분에  error 가 발생하는 것

(2) 블록 인터리버 : burst error가 집중되어 연속적인 데이터를 한꺼번에 잃어 버리는                          것을 최소화 방식

- 전송할 데이터가 1, 2, ...20 이라면 입력은 세로 방향으로 출력은 가로방향으로

-> 1 ,6 ,11, 16, 2 , 7 , 12 , 17 , 3, 8 , 13, 18 ,4 ,

->1 ,6 ,11, 16 가 모두 error가 발생하여도 수신지에는

*, 2 3 4 ,5 *, 6 , 7, 8 , 9 ,10 * ,--> burst error가 random error 로 된다.

블록 인터리빙 : burst error를 막기 위해서 데이터를 일정한 규칙에 따라 이산시                          키는 방법

아. Long PN Code 발생기(암호화)

- 무선통신은 유선통신에 비해 전송 데이터의 도청 변조 삭제가 용이하므로  정보 보        호를 위해서 암호화는 필수적

자. Decimator

Long Code 발생기의 최종 출력을 19.2kbps로 줄여주는 장치

차. 전력 제어 비트

이동국의 전력 제어를 위해서 사용되는 비트

타. 대역 확산 통신

· 어떤 정보를 보내는데 필요한 주파수 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를       전송하는 방식

· 확산 코드 :  훨씬 넓은 대역폭을 사용하려면 정보를 확산시켜야 하는데 이때 사용되       는 코드

· 대역 확산 통신방식의 종류

- DS(Direct Sequence)-SS  --> CDMA에서 사용하는 방식

- FH(Frequency Hopping)-SS

- TH(Time Hopping)-SS

- Chirp-SS

· DS-SS의 개념

송신 데이터에 확산 코드를  곱해서 대역폭을 확산하고

수신측에서는 확산코드를 다시 원신호로 복원

·확산 코드의 특징

- 의사 잡음

- 반복 주기가 무한히 긴 신호를

아날로그 신호 : 랜덤 잡음(Random Noise , 백색잡음(White Noise)

디지틀 신호 : 랜덤 시퀀스(Random sequence): 비트열

- 신호를 재생하려면 송신할 때 곱해준 비트 시퀀스와 동일한 확산코드를 곱해주어          야 하므로 재생이 불가능한 랜덤 시퀀스는 사용할 수 없다.

- 반복주기가 충분히 긴 랜덤 시퀀스

·CDMA에서 사용하는 확산코드의 종류 및 용도

□ PN Code

- Short PN Code

·기지국 구분용(이동국에서)

·코드의 길이 2-15 , 주기 26.67ms, 즉 1.22788mcps

- Long PN Code

·순방향 Link에서 암호화를 위해서 사용

·역방향 Link의 확산 코드로 이용되며 기지국이 각 사용자의 채널을 구별하                기 위해서 사용

·코드의 길이 2-42 , 주기는 41.4일 1.2288mcps

□ Walsh Code

·순방향 채널에서 확산코드로 이용 되며 각 사용자의 채널을 구별를 위해서 사용

(1) PN Code

·생성 원리 : Feedback Shift Register

·Shift Register의 초기값이 001일 때 코드 생성 과정 예

(2) Walsh 코드의 생성 원리

·Walsh 함수 : 1923년 왈쉬는 정규화된 구간 (0,1)에서 +1과 -1만의 값을 가지는                          완벽한 직교 함수

·Hadmard Matrix

Walsh 함수에서 출력되는 +1 --> 1 , -1 --> 0으로 매핑시키기 위해서                   hadamard matrix사용

·이러한 비트의 변형 방식을 Walsh - hadamard 변환 -- > 생성된 코드를                  Walsh 코드

·Hadamard Matrix

[eqn: H1= LEFT [ 0 RIGHT ]]

[eqn: H2= BMATRIX { { H1}& { H1}# {H1 }& {overlineH1}}]   [eqn: H2=BMATRIX { { 0}& {0 }# {0}& { 1}}]      [eqn: H4= BMATRIX { { H2}& { H2}# {H2 }& {overlineH2}} = BMATRIX { { 0}& { ~0}& { 0}&{0}# {0 }& { 1}& {0 }&{1}# {0}& {0 }& {1} &{1}#{0}&{1}&{1}&{0}}]

[eqn: H2n= BMATRIX { { Hn}& {Hn }# {Hn}& { overlineHn}} ~~~~~~~~~~~~~여기서, (overlineHn) =-Hn]

· 각 행이 Walsh 코드라 --> 직교성

· 서로 다른 코드를 곱하면(Exclusive OR), 0 (또는 -1) 과 1 이 섞여서 나오고

이를 모두 평균하면 0 이 되도록 되어 있고 같은 코드를 곱하면 모두 1 이 나와            서  확산 신호에 숨어있는 데이터를 복구할 수 있게 된다.

제 5 장. CDMA 시스템-Ⅱ

5.1 채널 제어

가. 채널의 종류

·순방향 채널(Forward Link) : 기지국에서 이동국으로 데이터 송출시 사용되는 채널

- Pilot Channel , Sync Channel , Paging Channel , Traffic Channel

- 대역확산을 위해서 사용하는 확산 코드 : Walsh 코드

·역방향 채널(Reverse Link) : 이동국에서 기지국으로 데이터 송출시 사용되는 채널

- Access Channel , Traffic Channel

- 대역확산을 위해서 사용하는 확산 코드 : Long PN  Code

나. Pilot Channel

·이동국이 통화를 원할 때 가장 인접한 기지국을 찾기 위해 사용되는 채널--> 신호의        세기로 구분

·각 기지국 혹은 섹터당 하나씩 존재하며 항상 전송

·기지국 구분을 위해 Short PN Code를 사용하며, 발생 시간을 다르게 하여 기지국을        구분

· 사용되는 확산코드는 Walsh 0 코드

다. Sync Channel

·이동국과 기지국간의 동기화를 위해 사용되는 채널

·프로토콜 정보, 시스팀 ID, 망 ID, 파이롯 채널 PN offset 번호,  long code 상태, 시        스팀 시간 및 이와  관련된 정보, 페이징 채널 속도, 주파수 채널 번호 등의 정보가         전송

·사용되는 확산 코드는 Walsh 32

·사용되는 전송속도 : 1200bps

라. Access Channel

·이동국이 기지국과 통화를 시도하거나 페이징 채널에서 받은 메시지에 대해서 응답하        기 위해 사용

·통화시도를 위한 발신, 응답 명령 및 등록에 관한 정보가 송수신

·Random Access 방법으로 기지국에 신호를 송신.

·확산 코드 : Long PN Code

·데이터 전송속도 : 4800bps

마. Paging Channel

· 서비스 영역내 이동국에게 부가정보 및 특정 이동국에 대한 페이징, 명령, 채널 할당         등의 메시지를 전달하는 채널

· Access Channel 에 상응하는 Channel

· 전송 속도 : 9600bps , 4800bps

바. Traffic Channel

·이동국과 기지국간의 호 설정 후 통화를 하기 위해 필요한 채널

·순방향 트래픽 채널, 역방향 트래픽 채널

·전송 속도: 1200bps , 2400bps , 4800bps , 9600bps

5.2 Hand Over

가. 개 념

·채널 절체 기능

·사용자가 현재 서비스를 제공받고 있는 기지국을 벗어나도 통화가 유지될수 있도록         이동국과 기지국간의 통화 채널을 인계해주어 사용자의 이동성을 보장해 주는 기술

· 셀의 영역이 서로 겹쳐있는 부분에서 더 나은 수신 강도를 가진 쪽으로 Hand over         가 일어남

나. Hand Over의 종류

·Hard Hand Over

: 교환국간 채널 절체 기능

·Soft Hand Over

: 기지국간 채널 절체 기능

·Softer Hand Over

: 기지국 내의 섹터간 채널 절체 기능

5.3 CDMA 용량

※ CDMA 용량 산출 공식

[eqn: 채널 수(용량) = { 확산이득} over {신호대잡음비 } TIMES { 1} over {음성활동율 } TIMES 섹터화율 TIMES { 1} over {주파수 재사용 계수 }]

가. 확산 이득(Processing Gain)

·대역확산 방식에서 시스템의 특성을 나타내는 파라미터

·신호의 대역이 확산코드에 의해서 얼마나 넓게 확산되었는지를 나타낸 것

[eqn: { G}_{p } = 10log( { W} over {R })] , W : 확산신호의 대역폭 , R : 데이터 신호의 대역폭

나. 신호대 잡음비

·신호가 커지면 채널간 간섭이 커진다. 따라서 반비례

다.  음성 활동율(Voice Activity)

·사람이 대화를 하는 경우 한사람이 채널을 사용하는 비율(35% - 40%)

·Silence Period , burst Period 가 있으며 Silence Period을 찾아내어 다른 사용자의 음       성을 전송하면 그 만큼 시스템 용량을 늘릴수 있다.

라. 섹터화 율

·하나의 셀을 다시 작은 셀로 나누는 것

·지향성 안테나를 써서 용량을 증가시킬 수 있다.

※ 용량을 증가시키는 방법 : 셀을 섹터화 , voice activity를 조사하여 묶음 구간을 활         용하는 방법

5.4 Power Control(전력 제어)

· 기지국에서 전력 제어 비트를 통해서 전력제어를 한다.

· 기지국에서 수신되는 각각의 이동국의 수신전력이 일정하도록 이동국의 송신 전력을        조정

· 기지국에 가까이 있는 이동국은 낮은 송신출력으로, 먼곳의 이동국은 큰 전력으로 송        신하도록 제어

· Near-Far Problem을 해결

--> 무선 구간에서 발생하는 경로 손실 : [eqn: 1/ { r}^{3-5 }]

--> 가까이 있는 이동국의 신호 세기가 너무 크기 때문에 이에 따른 간섭으로 멀               리 있는 이동국의 신호를 복구할 수 없다.

--> 이동국의 송신 출력을 적당히 조정하여 셀에 도착하는 신호가 최소한의 필요               한 신호대 간섭비가 되게 전력 조절이 필요

제 6 장. 위성 통신

가. 위성 고도에 따른 분류

·저궤도 위성(LEO:Low Earth Orbit) Satellite

고도 500-1500km 상공에 위치한 위성

·중궤도 위성(MEO)

고도 2000 - 20000km 상공에 위치한 위성

·정지궤도 위성(GEO)

고도 35786km 상공에 위치한 위성

·타원궤도 위성(EEO)

고도 500 - 40000km 상공에 위치한 위성(길쭉한 계란모양의 타원을 그리며 움직임)

나. LEO

·저궤도 위성은 현재 활발하게 연구되고 있으며 지구에서 거리가 가까운 관계로 전파의       감쇄가 적다

·저궤도 위성을 이용한 프로젝트

이리듐(Irium)

·지상 780□ 높이의 극 궤도에 66개의 위성으로 통신망을 구성하는 프로젝트로 마            이크로소프트 에서 주도

Global Star

·Loral-Qualcomn사

·지상 1410km 상공에 위치한 48개의 인공위성으로 통신망을 구성하는 프로젝트

Odyssey

·TRW사에 의해서 제안 , 위성 12개를 이용함

다. MEO

·중계도 위성을 이용한 프로젝트

P-21(=ICO(Intermediate Circular Orbit)

·임마세트(Immarset)에 의해서 제안 , 위성 12개을 이용함

라. GEO(Geostationary Earth Orbit Satellite(정지궤도 위성)

: 고도 35768km 상공에 위치한 위성

·지구의 자전주기와 위성의 공전 주기가 같다

·무궁화 위성 1호 , 2호 , 3호

·고정통신, 위성방송, 이동 통신등 거의 모든 서비스가 가능

※ GMPCS(Global Mobile Personal Communication by Satellite)

· 위성을 통해 전세계를 하나의 통화권으로 묶어 음성, 팩스, 데이터 , 무선호출등의 다        양한 이동통신 서비 스를 제공하는 시스템

· 사용되는 위성: 저궤도 위성 , 중계도 위성

제 7 장. GPS(Global Positioning Sysytem)

가. 개 념

· 인공위성에서 발사된 전파를 수신해 자신의 위치를 정확히 감지하는 범세계적 위치측정     시스템

· 미국방성이 70년대 군사 목적으로 개발 ->  항법 유도시스템

· 궤도고도: 20,200km , 궤도개수: 6개 , 위성개수: 24개 , 동작위성: 21개 ,  예비위성: 3개 ,   공전주기: 12시간

· 90년대 중반 GPS의 신호중 일부를 민간인이 사용할 수 있도록 함.

· 고정확도용신호인 P(precision 또는protect)코드 와 저정확도용신호인 C/A(clear and         acquisition ) 코드가 있으며 이중  C/A코드만 일반인에게 공개되며, P코드는 정부간 협      정에 의해 군상용으로  한정된 범위에서 사용

나. GPS 측위원리

·삼각법(Triangulation)을 이용

·3개이상의 위성을 이용해야 함.

·수신기에서는 위성에서 발사하는 똑같은 C/A 코드를 발생시켜서 위성에서 도착하는 코     드와 비교해서 도착시간을 산출하고 이값을 이용하여 S = V(광속) X 시간 으로 거리      산출

·피타고라스 정리에 의해서 삼각뿔의 길이로 현재 위치를 판단. (GPS은 현재 위도 경도     값을 reference)

다. 이용 분야

· 군사용

· CNS(Car Navigation System) : 차량 항법 시스템

·시각 동기

제 8 장. ATM(Asynchronous Transfer Mode)

1. 출현 배경

□ 회선 교환망

· 전화망

· 음성 데이터 전송

· 아날로그 데이터 교환에 적합

· 통신의 3단계 : 회선 설립 , 데이터 교환, 회선 해제

· Connection oriented 전송방식

· 송수신자간을 전용통신로로 연결

· 하드웨어적인 라우팅

· STM(Synchronous Transfer Mode) --> 회선을 비효율적으로 사용

□  패킷 교환망

· X.25 , Frame Relay , 인터넷

· 음성 , 문자 데이터 전송

· 디지털 데이터 교환에 적합

· 송 수신 데이터 단위 : 패킷(128byte - 4096byte)

· Cut-Through Switching 전송방식 -> Conntectionless 전송 방식

· 소프트웨어적인 라우팅

□ ATM의 특징

· 전송 매체는 광케이블 , 기본 전송 속도 : 155Mbps

· 멀티미디어형 데이터 전송을 위한 새로운 교환·전송 방식 --> 1990년 초

· 광대역 종합 정보 통신망의 교환·전송 기술로 채택

· 회선교환망과 패킷 교환망의 장점만을 고려한 새로운 교환 전송 방식

· 회선 교환에서 처럼 Connection oriencted 방식 --> 전송 지연을 최소화

· 하드웨어적인 라우팅 --> 처리 속도가 빠름

· 패킷 교환에서 처럼 패킷 단위로 데이터 전송 --> 53byte 고정 단위의 셀

· 53byte의 고정 셀 단위로 데이터를 전송함으로써 동적 대역폭 관리가 용이하여 가           변 속도용으로 적합

· 다양한 서비스 품질을 지원

· 트래픽의 우선 순위 처리 지원

2. 비동기 전송 모드

□ STM 과 ATM(다중화 개념으로 이해)

· STM은 동기식 시분할 다중화의 개념을 사용

· ATM은 비동기식(통계적) 시분할 다중화의 개념을 사용

다. ATM 프로토콜(= B-ISDN Protocol Reference Model)

· 호 설정(signalling) : Control Plane을 통해서

· 데이터 전송 : User Plane을 통해서

□ Upper Layer(Application Layer)

· 멀티미디어형 서비스를  4가지 종류로 분류하여 처리

· CBR 서비스 , VBR서비스 , ABR서비스 , UBR서비스

· CBR 서비스

- 음성 서비스

- 셀 지연 과 셀 손실에 민감한 서비스

- 실시간 서비스 제공

- 우선권이 가장 높다.

- 고정된 전송 대역폭이 제공

· VBR 서비스

- 가변 부호화율로 코딩 된 동영상이나 오디오 전송 서비스

· ABR 서비스

-  최소 셀 전송율을 보장하면서 CBR 및 VBR 트래픽이 사용하지 않는 링크의               가용 대역폭을 최대한 활용하여 고속 데이터를 전송하기 위한 방식

-  분산 컴퓨팅, 영상정보 검색, 고속화일 전송 및 LAN 간 접속 등에 적용

-  고속 데이터 서비스는 매우 버스트(burst)하며 버스트의 크기 또한 가변적이                면서 예측하기 불가능한 특징

-  셀 지연에는 비교적 덜 민감하나 하나의 셀 손실이 수 많은 셀의 재전송을                 초래하게 되는 특징

· UBR 서비스

-  CBR, VBR 및 ABR 트래픽이 사용하고 남아 있는 대역폭을 활용하여 데이터               를 전송하기 위해 제안

-  셀 지연이나 셀 손실에 대한 서비스 픔질 보장이 전혀 없는 방식

-  전자우편

□ ATM Adaptation Layer

· Upper Layer 와 ATM Layer 간의 인터페이스 역할을 담당

- AAL type 1 --> CBR 서비스를 ATM Layer로 매핑

- AAL type 2 --> VBR 서비스를 ATM Layer로 매핑

- AAL type 3/4 --> ABR 서비스를 ATM Layer 로 매핑

- AAL type 5 --> UBR 서비스를 ATM Layer로 매핑

· ATM 셀의 PayLoad 부분을 생성하는 계층

□ ATM Layer

·ATM 셀의 Header 부분을 생성해서 전체 셀을 생성하고 header 부분을 처리하는          기능 수행

□ Physical Layer

· 광 케이블을 사용

· 셀을 비트 스트림으로 변환 전송

· 전기전 신호와 광신호간의 변환(E/O , O/E 변환)

라. OSI , TCP/IP , ATM 프로토콜 계층 구성의 비교

제 9 장.  전파 법규

가. 총 칙

1. 목적

□ 이법은 전파의 합리적인 관리를 함으로 공익과 복지를 증진함을 목적으로 한다.

2. 용어의 정의

□ 전파 : 3000GHz 이하 주파수의 전자파

□ 무선종사자 : 무선설비를 조작하거나 그 설비의 공사를 하는자로 기술자격 수첩을 취       득한자.

□ 시설자 : 체신부 장관으로부터 무선국의 허가를 받은자.

3. 국내 전파법규의 종류

□ 기본법령 : 전파관리법 및 동 시행령

□ 관계법령 : 전기통신법,전기통신공사업법,전신 전화규정,선박 안전법,선원직원법등.

4. 국제 전파법규의 종류

□ 기본조약 : 국제 전기통신 협약,국제 전기통신 협약 부속업무규칙(전신□전화규칙등)

□ 관계조약 : 해상인명 안전을 위한 국제협력,국제 민간 항공조약

나. 무선국의 허가

1.무선국의 개설

□ 체신부 장관의 허가,전파가 극히 미약할땐 대통령령이 정하는 바에의해 예외규정

□ 공중통신업무를 행하는 것을 목적으로 하는 무선국은 전기통신법의 규정을 따른다.

2.허가를 요하지않는 무선국의범위

□ 당해 무선국의 무선설비로부터 100m 거리에서 전계강도가 15□/m이고 500m 거리에서       그 전계강도가  200□/m 이하의 것이어야 한다.

3. 무선국 허가의 결격사유

□ 외국성의 배제 : 외국법인이나 단체,1/3이상의 의결권을 점할때,국적이 다른자.

□ 예외 : 실험국,선박의 무선국,항공기의 무선국,대통령령이 정하는 육상이동국.

□ 반사회성의 배제 : 금고이상 형을 받고 그 집행종결후 2년이 경과되지 아니한자.

무선국의 허가가 취소된 날로 1년이 경과되지 아니한자.

□ 반사회성배제의 예외 : 의무 선박국 또는 의무 항공기국.

4. 허가의 신청

□ 신청서의 제출 : 체신부 장관에게 공동명이 아닌 것으로 제출

□ 첨부서류 : 설계서,선박등기부 등본,추천서(방송국),신원증명서

5. 허가 신청의 심사

□ 기술기준에 적합,주파수 할당이 가능,재정적 기초,개설 기준에 부합.

6. 무선국 허가의 유효기간

□ 실용국 및 실용화 시험국...................................................................1년

□ 방송국......................................................................................................1년

□ 아마튜어국,선박 및 항공국................................................................3년

□ 의무 선박국 및 항공기국..................................................................무기한

7. 체신부장관

□ 체신부장관은 방송국의 제반 사항에 대하여 문화공보부장관과 협의해야한다.

8. 무선국 개설후의 절차

□ 운용개시일을 체신부 장관에게 신고해야한다.

□ 체신부장관의 허가를 얻어 시설자의 지위를 승계한다.

□ 공동상속의 경우는 다른 상속인의 동의 증명서와 그 대표자가 승계한다.

9. 허가의 효력

□ 허가의 효력을 상실했을땐 30일 이내에 허가장을 반환한다.

다. 무선설비

1. 용어의 정의

□ 주파수 허용편차 : 중앙주파수가 할당 주파수에 허용할 수 있는 최대편차.

□ 스프리어스 발사 : 정보전송에 영향을 주기 아니하고 저감할 수 있는 것.

□ 고조파 : 기본주파수의 2배.3배,......,N배의 주파수

□ 저조파 : 기본주파수의 1/2배,1/3배,.......1/N배의 주파수

□ 기생발사 : 기생진동에 의해서 발사된 전파가 발사되는 것.

□ 할당주파수 : 무선국의 할당된 주파수대의 중앙주파수

□ 특성주파수 : 발사된 전파를 용이하게 식별하고 측정할 수 있는 주파수.

□ 지정주파수대 : 주파수 허용치의 절대치 2배와의 합계가 같은 주파수대.

2. 주파수대의 구분

□ VLF(Very Low Frequency) : 30KHz (장장파)

□ LF(Low Frequency) : 30 - 300 KHz (장파)

□ MF(Medium Frequency) : 300 - 3000 KHz (중파)

□ HF(High Frequency) : 3 - 30 MHz (단파)

□ VHF(Very High Frequency) : 30 - 300 MHz (초단파)

□ UHF(Ultra High Frequency) : 300 - 3000 MHz(극초단파)

3. 수신설비의 일반적 조건

□ 전파의 강도는 1.8Km 의 거리에서 0.3□/m 이하일 것

□ 의사 공중선으로 측정시 회로의 전력이 4000□이하일 것

□ 내부 잡음이 적을것,감도, 선택도, 명료도가 충분할 것

□ 주파수 측정장치의 정확도는 ±1×[eqn: 10^-6]이상이 되어야한다.

4. 보조설비

□ 전기적으로 분리,독립되어 있을 것

□ 연속 6시간 이상 사용할수 있을 것

□ [eqn: A_1 A,H_2 A]전파 500KHz로 송□수신이 가능할 것

□ 2분 이내에 완전히 조작할 수 있을 것

5. 무선기기의 형식검정

□ 을종형식검정 : 기상원조국,라디오부이, 의료용설비,육상의 고정국

□ 갑종형식검정 : 주파수 측정장치,선박경보용,선박구명정용,선택호출장치 등

□ 형식검정의 취소 : 부정방법의 취득, 2회이상 불합격,효력유지가 어려울 때(6개월-2년 )

라. 무선종사자

1. 자격을 부여하지 않는 경우

□ 벌금이상의 형을받고 형을 마친후 2년을 경과하지 않은자

□ 자격을 취소당한후 2년을 경과하지 않은자.

2. 기술자격 수첩

□ 기술자격 수첩을 분실했을때는 10일 이내에 체신부 장관에게 신고한다.

3. 선박국의 분류

□ 제1종국 : 여객정원 250명 이상의 선박국

□ 제2종국 : 여객정원 250명 미만의 선박국

□ 제3종국 : (1,2종을 제외한)여객선,국제항해 선박(여객선제외),500t 이상의 어선

□ 제4종국 : 여객선을 제외한 연속 8시간 이상의 선박국.

□ 제5종국 : 1,2,3,4종국을 제외한 선박국

4. 수첩의 반환

□ 자격이 취소되었을땐 10일 이내에 반환한다.

□ 상급자격수첩을 받은 경우는 10일 이내에 하급수첩을 반환한다.

□ 재교부후 잃어버린 수첩을 발견하면 10일 이내에 구수첩을 반환한다.

□ 사망이나 실종시에는 대리인이 30일 이내에 반환한다.

5. 무선종사자

□ 무선종사자를 선임하고 해임할때에는 체신부 장관에게 신고해야한다.

마. 무선국의 운용 및 감독,검사

1. 허가장에 기재된 목적외 통신

□ 조난통신,긴급통신,안전통신,비상통신,방송의 수신, 그외

2. 의사공중선 회로의 사용

□ 무선설비의 기기시험이나 조정을 하기위해서

□ 실험국을 운용할 때

3. 서류관리

□ 사용을 마친 무선 검사부를 1년간 보존하여야한다.

□ 무선 업무일지는 사용을 마친 날로부터 2년간 보존해야한다.

4. 선박국

□ 제1 침묵시간 : 해안국과 선박국은 매시 15,45분부터 각 3분간 485-515KHz의 주파수의       전파를 발사하지 못한다.(단, 조난통신 및 긴급통신을 하는경우는 예외)

□ 제2 침묵시간 : 해안국과 선바국은 매시 6분 이내의 범위(0분과 30분 + 3분)에선            2089,5KHz, 2902,5KHz,2173,5KHz,2190,5KHz의 주파수의 전파를 발사할 수 없다.

5. 조난,긴급,안전, 비상통신의 사용주파수

□조난,긴급,안전통신:[eqn: A_1 A,H_2 A]전파 500KHz,[eqn: A_1 A]전파 2091KHz,[eqn: A_3 E]전파 2182KHz,

[eqn: F_3 E]  전파 156,8MHz

□ 비상통신 : [eqn: A_2 A]전파 4555KHz를 사용

6. 통신의 우선순위

□ 조난통신,긴급통신,안전통신, 무선측위에관한 통신, 항공기의 안전통신,선박통신이나 기       상에 관한 통신, 기타통신의 순서

7. 검사의 종별

□ 정기검사 : 매년 1회 지정된 시기에 검사를 실시한다.

□ 변경겸사 : 설치장소의 변경이나 무선 설비의 변경공사의 준공신고가 있을 때 실시

□ 준공검사 : 가허가를 받은자로부터 준공신고가 있을 때 실시한다.

□ 임시검사 : 임시로 전파발사의 정지를 명할 때,이동국이 외국으로 출항할 때 등.