OFDM / OFDMA

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)/OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplex Access)

 

Multiplexing 과 Mutiplex Access의 차이 

송신기에서 수신기로 전송을 할 때 여러 채널을 묶어서 데이터 전송량이나 효율을 향상시키는 방법이 Multiplexing

기지국에 가진 통신 자원을 가지고 cell안의 여러 디바이스들이 동시에 서비스를 받을 수 있도록 하는 기술을 Mutiplex Access라 합니다. 

 

즉 OFDMA란 OFDM을 기반으로 구성한 MA(Multiple Access)기술이라고 할 수 있습니다. 

 

OFDM이란? 

OFDM을 이해하기 위해선 Orthononal을 알아야 합니다 Orthogonal하다라는 의미는 직교한다는 말입니다. 2개의 벡터의 내적 결과가 0이 되면 두 벡터는 orthononal 하다 혹은 직교한다 라고 할 수 있습니다. 

 

악필 양해부탁

두 벡터의 내적은 위와 같습니다. 위의 식에서 b cosΘ는

b벡터를 b벡터 방향에서 아래로 직각으로 내린 벡터 성분을 의미합니다. [이것을 정사영(projection)이라 합니다]

그럼 이 두 벡터 사이의 각이 90라면 cosΘ 값은 0이 되므로 두 벡터의 내적 값은 0이 됩니다. 이것을 직교한다. Orthogonal하다 라고 칭하며 두 벡터는 같은 성분을 가지지 않으며 다른 차원에 있다고 여길 수 있습니다. 

-> Linearly independent state

 

신호측면에서도 이와 비슷하게 생각 할 수 있습니다. 

 

시간 축에서 f신호와 g신호가 동시에 있을 때 이것을 내적하는 식은 위의 식과 같습니다.

위의 식에서 결과 값은 f와g가 같을때 가장 커지고(증폭) 이 식의 값이 0이 되면 이 두 신호는 서로 다른 차원에 존재하고 orthogonal하다라고 합니다.

FDM

OFDM 이전 주파수 분할 기술인 FDM은 위의 그림처럼 한 Bandwidth내에서 주파수 신호 사이에 약간의 간격(Guard Band)가 필요 했었습니다. 간격을 두지 않으면 각각의 신호가 서로 간섭(ICI,Inter Carrier Interference)을 주기 때문이죠 그래서 주파수를 효율적으로 사용할 수 없었습니다. 

OFDM

FDM과 달리 OFDM은 신기하게도 guard band 없이 캐리어간 orthogonal한 성격이 유지될 수 있게 일정한 간격(sub-carrier spacing)을 두고 겹쳐 배치를 한다면 ICI가 발생하지 않고 많은 캐리어를 사용하여 주파수 대역을 효율적으로 사용할 수 있게 됩니다.

  

간단히 말해서 OFDM은 한정된 주파수 대역을 주파수신호간 orthogonal한 성격을 사용해서 한정된 주파수대역을 효율적으로 사용하여 data rate을 올리는 기술입니다.