데이터를 서로 직교하는 다수의 부반송파로 나누고, 각각을 낮은 심볼 레이트로 변조하여 병렬로 보내는 방식. 부반송파 간격을 심볼 길이의 역수로 함으로써 스펙트럼이 겹쳐 있어도 서로 간섭하지 않고 분리할 수 있다. 다중 경로에 강하며, 무선 LAN, 4G LTE, 5G NR, 지상파 디지털 방송 등에서 사용되고 있다.
일본어 명칭: OFDM(直交周波数分割多重)
OFDM(직교 주파수 분할 다중)은(는) 무선 통신의 기초 등 1개 분야의 연습 문제 9개에 나와요.
분야: 무선 통신의 기초
OFDM에서는 부반송파 간격 Δf를 심볼 길이 T의 역수(Δf = 1/T)로 합니다. 그러면 1심볼 동안 어느 부반송파도 정확히 정수 번 진동하므로, 서로 다른 부반송파끼리 곱하여 1심볼에 걸쳐 더하면 0이 됩니다. 이것이 직교한다는 것이며, 이웃한 부반송파의 스펙트럼이 겹쳐 있어도 수신 측에서는 각 부반송파의 성분만 꺼낼 수 있습니다. 부반송파 사이에 틈(보호 대역)을 두는 기존의 주파수 분할 다중과 비교하여 주파수를 효율적으로 사용할 수 있습니다.
다수의 부반송파를 하나씩 발진기로 만드는 것이 아니라, 송신 측에서는 역고속 푸리에 변환(IFFT)으로, 수신 측에서는 고속 푸리에 변환(FFT)으로 한꺼번에 변조·복조합니다. 이 계산을 디지털 회로로 효율적으로 수행할 수 있게 된 것이 OFDM이 보급된 이유 중 하나입니다. 또한 각 심볼의 끝부분을 복사하여 앞에 붙이는 순환 전치(CP)에 의해, 다중 경로로 늦게 도착한 전파에 의한 심볼 간 간섭을 막고 직교성을 유지합니다.
OFDM 신호는 다수의 부반송파의 합이므로 최대 전력과 평균 전력의 비(PAPR)가 커서 전력 증폭기를 선형 영역에서 사용해야 하며, 효율이 떨어지기 쉽습니다. 또한 주파수 어긋남(발진기의 오차나 도플러 편이)이나 위상 잡음이 있으면 부반송파 사이의 직교성이 무너져 간섭이 생깁니다. 따라서 휴대 전화의 상향 링크에서는 PAPR이 작은 DFT 확산 OFDM을 사용하거나, 높은 주파수 대역에서는 부반송파 간격을 넓히는 등의 방법을 쓰고 있습니다.
정답: A. 서로 직교하는 다수의 부반송파로 데이터를 나누어 병렬로 보내는 방식으로, 부반송파 간격을 심볼 길이의 역수로 함으로써 스펙트럼이 겹쳐 있어도 서로 간섭하지 않고 분리할 수 있다
OFDM에서는 보낼 데이터를 다수의 부반송파로 나누고, 각각을 낮은 심볼 레이트로 변조하여 병렬로 보냅니다. 부반송파 간격을 심볼 길이의 역수로 하면 스펙트럼이 겹쳐 있어도 서로 직교하여 수신 측에서 분리할 수 있으므로, 주파수를 효율적으로 사용할 수 있습니다. 각 부반송파의 심볼이 길어지므로 다중 경로에 의한 지연의 영향을 받기 어려워집니다. 송신 측은 역고속 푸리에 변환(IFFT), 수신 측은 고속 푸리에 변환(FFT)으로 효율적으로 처리할 수 있으며, 무선 LAN, 4G LTE, 5G NR, 지상파 디지털 방송 등에 사용되고 있습니다.
정답: C. 다중 경로로 늦게 도착한 전파에 의한 이전 심볼과의 간섭을 흡수하여 부반송파 사이의 직교성을 유지한다
다중 경로로 늦게 도착한 전파는 이전 심볼의 끝부분을 다음 심볼의 시작 부분에 겹치게 합니다(심볼 간 간섭). CP의 길이를 지연의 퍼짐(지연 확산)보다 길게 해 두면 이 겹침은 CP 구간 안에 들어가므로, 수신 측에서 CP를 버린 후 처리하면 간섭을 제거할 수 있습니다. 또한 CP가 심볼 끝부분의 복사본이므로, 늦게 도착한 전파도 FFT로 처리하는 구간 안에서는 주기적인 신호로 보여 부반송파 사이의 직교성이 유지됩니다. 그 대신 CP만큼 데이터를 보내지 않는 시간이 늘어나므로 전송 효율은 떨어집니다.
OFDM은 다수의 부반송파로 데이터를 보내는 변조·다중화 방식입니다. OFDMA는 OFDM의 부반송파를 시간과 주파수로 구획한 단위마다 다른 이용자에게 할당하여, 여러 이용자가 동시에 통신하는 다중 접속 방식입니다. 4G LTE의 하향 링크나 5G NR, IEEE 802.11ax 이후의 무선 LAN에서는 OFDMA가 사용되고 있습니다.
데이터를 다수의 부반송파로 나누므로 각 부반송파의 심볼은 길어지고, 늦게 도착하는 전파의 지연이 심볼에 비해 작아집니다. 게다가 지연을 순환 전치 구간에서 흡수할 수 있습니다. 주파수에 따라 수신 전력이 떨어지는 주파수 선택성 페이딩이 있어도 영향을 받는 것은 일부 부반송파뿐이므로, 오류 정정 부호로 보완할 수 있습니다.
OFDM에서는 보낼 데이터를 다수의 부반송파로 나누고, 각각을 낮은 심볼 레이트로 변조하여 병렬로 보냅니다.
OFDM(직교 주파수 분할 다중)에 대한 설명으로 적절한 것은?OFDM 신호는 다수의 부반송파의 합이므로 때때로 평균보다 훨씬 큰 피크가 나타나 PAPR이 커집니다.
4G LTE의 상향 링크(단말에서 기지국으로의 송신)에서 하향 링크의 OFDMA가 아니라 SC-FDMA(D…OFDM이나 QAM 신호는 진폭이 크게 변하고 최대 전력과 평균 전력의 비(PAPR)가 크므로, 피크에서 PA가 포화하면 신호가 왜곡됩니다.
OFDM이나 다치 QAM 신호를 보내는 송신기에서 전력 증폭기(PA)를 출력이 포화하는 점보다 낮춘(백오프…대책으로는 여러 안테나로 수신하는 다이버시티, OFDM처럼 많은 주파수로 나누어 보내는 방식, 오류 정정 부호 등이 있습니다.
무선 통신에서 건물 등에서 반사된 전파가 경로 길이의 차이 때문에 늦게 도착하여 직접 도착한 전파와 간섭하…OFDM에서는 도플러 편이가 부반송파 간격에 비해 커지면 부반송파 사이의 간섭이 늘어납니다.
주파수 2 GHz의 전파를 수신하는 단말이 기지국을 향해 초속 30 m(시속 108 km)로 다가가고 있다…고속 푸리에 변환(FFT) 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform) QAM(직교 진폭 변조) 페이딩(Fading) ECC(오류 정정 부호) 링크 버짓(Link Budget) 빔포밍(Beamforming) 섀넌의 정리(Shannon's Theorem) 숨은 단말 문제(Hidden Node Problem) 슈퍼헤테로다인 방식(Superheterodyne)