▶ TDMA의 이해
디지틀화
디지틀 신호란 신호의 크기가 연속적인 값을 가지지 않고 '0'과 '1'만 가지는 신호를 말한다. 이러한 디지틀 신호는 '0'과 '1'만 구별하면 되므로 신호전송에 있어서 잡음에 강한 특성을 보인다. 아날로그 신호는 샘플링과 양자화 과정을 거치면 디지틀 신호로 변환할 수 있는데 음성신호를 디지틀 신호로 변환한 대표적인 예가 PCM(Pulse Code Modulation) 이다. PCM은 음성신호를 1초에 8000번 샘플링하여 각 샘플링한 값을 8bit의 디지틀 신호로 변환, 64kbps 디지틀 신호로 만든 것이다.
아날로그 신호를 디지틀화 하기 위해서는 일정한 간격으로 샘플링을 해야 한다. 이러한 샘플링 간격은 아날로그 신호의 대역폭에 따라 결정된다. 아날로그 신호의 대역폭과 샘플링 속도와의 관계를 나이퀴스트(Nyquist) 샘플링 주파수라 하여 아날로그 신호 주파수 대역폭의 두 배가 되는 주파수로, 이 주파수보다 더 높은 속도로 샘플링을 해야 원래의 아날로그 신호를 복구할 수 있다. 음성신호의 경우 신호대역이 300 ~ 3400 Hz 이므로, 이를 4000Hz까지로 보고 4000Hz의 두 배인 8000Hz로 샘플링 하면 원래 아날로그 신호정보를 잃어버리지 않고 샘플링할 수 있는 것이다.
샘플링된 신호를 양자화 과정을 거친 후 디지틀 신호로 만들면 원래의 신호보다 훨씬 넓은 대역폭을 가지는 디지틀 신호가 된다. (예를 들어 음성신호 대역폭은 300 ~ 3400Hz이지만 PCM 신호인 디지틀화된 음성신호는 최소 64kHz이상의 대역폭을 가진다.)
이와 같이 디지틀 신호는 주파수 대역만 살펴보면 효율이 떨어지지만 전송이나 보관시 데이터가 잡음에 강하고 디지틀 신호를 처리하는 기술(데이터 압축, 필터링 등)이 발달함에 따라서 점점 더 적은 비트수를 가지고 음성신호를 재생할 수 있다. 음성신호의 경우 PCM은 64kbps 이지만 이를 압축하면 8kbps 이하로도 데이터 양을 줄일수 있다. 이와 같은 기술을 이용하여 이동통신에서 무선구간 전송에 디지틀 방식을 사용하는 것이다. 이러한 데이터 압축기술이 없었다면 PCM 신호인 64kbps 의 속도를 가진 신호를 무선접속방식에 적용하기는 주파수 효율이 너무 낮아서 매우 곤란했을 것이다.
기본이론
이러한 디지틀 신호 여러 개를 동시에 전송하는 방법으로 이미 TDM (Time Division Multiplex) 방식이 사용되고 있다. 이 TDM방식과 같은 개념을 적용한 것이 TDMA 기술이다, 이는 정해진 주파수 대역(대개 FDMA 방식의 채널 대역보다 훨씬 넓다.)을 주기적으로 일정한 시간간격으로 나누어서 각 사용자가 차례대로 자기에게 할당된 시간동안 자기신호를 전송하는 것이다. 수신하는 쪽에서는 역시 자기시간에 해당하는 동안만 수신정보를 수집하는 방식이다. 이러한 시간 간격을 타임슬롯(time slot)이라 하며 자기 정보를 수신하기 위하여 타임 게이트(Time Gate)를 사용한다. 즉 어떤 전송채널에 보낼 수 있는 총 데이터 속도가 100 kbps라면 음성신호의 경우 대개 20kbps 내외의 전송속도가 필요하므로 이 100kbps 신호속도에 20kbps 신호 5 개를 실어서 보낼 수 있다. 이때 100kbps 신호에 20kbps 신호를 차례로 5 개 보내고 다시 다음에 5 개를 보내는 것이다. 각 사용자 입장에서 보면 이것은 자기가 통화하는데 필요한 20kbps 신호만을 송수신하는 것이지만 무선채널을 사용할 때는 100kbps 채널을 총 5 개의 타임슬롯으로 나누어서 각 사용자는 각각 하나의 타임슬롯을 점유하여 데이터를 전송하는 것이다.
TDMA 방식에서 각 음성채널은 바로 이 타임슬롯이다. 음성채널수를 늘리기 위해서는 이 타임슬롯을 늘려야 하는데 타임슬롯을 늘리면 각 전송채널도 역시 넓어져야 하므로 RF 전송채널 대역폭과 타임슬롯수를 적절하게 결정해야 한다. 현재 디지틀 방식 이동전화의 대표적인 GSM 방식은 전송채널 대역폭이 200kHz로 타임슬롯수는 8 개이다.
이를 디지틀 방식과 비교해 보면 디지틀 방식은 요구되는 신호대 잡음비가 약 6dB-7dB 이고, 이로 인하여 주파수 재사용 계수를 4 또는 3 정도까지 줄일 수 있어, 이미 여기서 가입자 수용용량이 약 2배 가량 증가한다.
시분할방식 서비스의 비교