CDMA의 발전방향과 서비스 방식

소개글

CDMA의 발전방향과 서비스 방식에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. CDMA 란 무엇인가?
1.1 이동통신의 개요 및 발전
1.1.1 CDMA(Code Division Multiple Access)란?
1.1.2 CDMA의 시작과 이동통신 개요
1.1.3 이동 통신의 특징
1.1.4 이동통신망의 진화
1.1.5 이동 통신 서비스의 종류
1.1.7 디지털 셀룰러와 PCS의 주파수 특성 비교
1.1.8 CDMA 방식의 장점
1.2.2 간섭과 페이딩에 강한 CDMA
1.2.3 CDMA Celluar 표준
1.2.4 소프트 핸드오프가 가능한 이유
1.2.5 레이크 수신기의 사용
1.2.6 파워 컨트롤 (power control)
1.2.7 확산이득
1.2.8 소프트 용량 (soft capacity)
1.2.9 Walsh code 와 PN code
1.2.10 보코더(Vocoder)
1.2.11 Security in the CDMA system
1.3 CDMA 시스템에서 이동 단말(Mobile Station)과 기지국의 동작 과정
1.3.1 CDMA 순방향 채널 구조
1.3.2 CDMA 역방향 채널 구조

2. Mobility Management (location update & paging)
2.1 Handoff (Handover)
2.1.1 핸드오프의 정의
2.1.2 핸드오프 방식
2.2 CDMA Handoff Process
2.3 Location Update
2.3.1 LR (HLR + VLR)의 계층적 구조
2-3 Paging
2.4 Performance의 측정

3. Current Issues
3.1 트래픽의 불균형(asymmetric) 문제
3.2 IMT-2000
3.2.1 IMT-2000 의 등장
3.2.2 IMT-2000 이란 무엇인가?
3.2.3 IMT-2000 서비스와 응용
3.2.4 IMT-2000 과 현 이동시스템의 서비스 비교
3.2.5 IMT-2000 과 기존 시스템의 미래
3.2.6 synchronous vs. asynchronous
3.3 W-CDMA 9
3.4 CDMA/TDD 와 CDMA/FDD
3.5 Soft handoff 와 Hard handoff
3.6 IMT2000 시장 전망 (자료 출처: LG 텔레콤, 한솔 PCS)
3.6.1 단말기와 망구축 비용
3.6.2 서비스 제공능력/확장성
3.6.3 글로벌 로밍
3.6.4 서비스의 발전
3.6.5 국내 제조업 보호/육성
3.6.6 개발일정

4. Communication by LEO (Low Earth Orbit) Satellite

5. Detailed technolgies
5.1 Frequency Hopping 과 Direct Sequence 방식
5.2 이동통신에서 사용되는 확률 분포들
5.2.1 log_normal distribution
5.3 스마트 안테나
5.3.1 스마트 안테나의 원리
5.3.2 CDMA 환경에서의 스마트 안테나 시스템

6. Misc
6.1 GSM
6.1.2. GSM 서비스 개요
6.1.3 GSM에서의 핸드오버

< 참 고 >
시스템 일반특성
IS-95 방식의 채널구조
Walsh 코드와 PN코드
전력제어
IS-95의 핸드오버
CDMA 방식의 채널용량
셀룰라 란?
셀 확장
FDMA 방식의 기본 개념
대표적 서비스 비교
디지틀화
기본이론

본문내용

따른 전자파 감쇄율을 거리에 4승에 반비례 한다고 가정하고, 주파수 재사용 계수가 7인 경우에 인접에 있는 셀에서만 간섭이 온다고 하면, 인접 셀이 주파수 재사용 계수가 7 이므로 가장 가까운 거리에 있는 6개의 동일 채널을 사용하는 셀을 고려하여, 신호대 갑섭비를 계산하면 다음과 같다.
이를 다시 쓰면
와 같다.
여기에 주파수 재사용 계수 7을 대입하면,
또는 18dB가 되어 아날로그 방식에서 주파수 재사용 계수가 7 이 타당함을 알 수 있다.
신호대 잡음비는 주파수 재사용 계수 뿐만 아니라 셀의 소형화에도 한계 요인으로 작용한다. 특정지역에서 통화가 많은 경우 이 지역을 주어진 주파수 대역으로 충분한 통화채널을 확보하기 위해서는 셀의 반경을 줄여야 하는데, 셀의 반경이 줄어들면 주변의 지형 지물에 의한 영향이 커져서 셀의 모양이 매우 불규칙해져 아메바와 같은 셀형태를 가지게 된다. 이렇게 셀형태가 불규칙하기 때문에 셀 상호간의 간섭을 주파수 재사용 계수로 제어하는 것이 불가능해진다. 따라서 셀 반경을 무작정 줄일 수 없어, 아날로그 방식인 경우 마이크로셀을 구성하는데 많은 문제가 있다. 즉 개인통신(PCS) 서비스를 위해서 아날로그 방식의 이동 전화 기술을 사용하는 것은 거의 불가능 하다는 이야기 이다.
▶대표적 서비스 비교
FDMA 방식을 사용한 아날로그 휴대전화는 미국에서 서비스를 시작하여 우리나라에서도 서비스를 하고 있는 AMPS(Advanced Mobile Phone System)방식과 북유럽을 중심으로 서비스를 하고 있는 NMT(Nordic Mobile Telephone), 영국등지의 TACS(Total Acess Communicaton System) 그리고 일본에서 서비스중인 JTACS(Japanese Total Acess Communicaton System)등이 있다.
▶디지틀화
시분할 다중접속방식(TDMA)
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.

키워드

CDMA,   IMT-2000,   셀룰러,   이동통신,   핸드오프