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전공지식/통신지식

QAM, OFDM 개념정리

by 누들누들이 2019. 12. 16.
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QAM, OFDM 개념정리

 

 

QAM, OFDM 개념정리 

QAM : QAM이란 Quadrature Amplitude Modulation의 약자로 ASKPSK를 합친 방식입니다.

QAM Transmitter의 블록도는 위와 같습니다.

입력신호 x(t)는 직렬-병렬 변환기에 의해서 입력신호 절반의 비트율을 갖게끔 두 줄로 분할됩니다.

만약 0011이라는 입력신호가 들어오면 00, 11이라는 신호로 분리됩니다.

분리된 윗 신호를 in-phase xi(t), 아래 신호를 quadrature xq(t)로 표현하며

서로 Orthogonal하게 변조된 후 하나로 합쳐서 송신하는 방식입니다.

따라서 BW가 같다는 가정 하에 ASK보다 QAM이 전송속도가 2 빠르게 됩니다.

 

입력신호로 4bits보다 더 많이 보내고 싶은 경우, 16QAM, 64QAM, 256QAM이 있습니다.

간단하게 설명하자면 16QAM8bits4bits씩 분할하여 서로 orthogonal하게 변조한 후 합쳐 송신하는 방식입니다.

4 x 4 = 16QAM으로 이해하시면 64QAM = 8 x 8, 256QAM = 16 x 16이 되는 것을 알 수 있습니다.

 

참고로 최근 무선통신에서는 256QAM을 주로 사용하고 있습니다.

 

 

 

 

QAM, OFDM 개념정리

QAM Receiver의 블록도입니다.

서로 Orthogonal 하다는 특성을 이용하여 cos이나 sine을 곱하여 적분함으로써 원 신호를 찾아내는 방식입니다.

 

장점 : 같은 BW에서 ASK보다 전송속도가 2배 빠르다.

 

단점 : 하드웨어가 복잡하고 Noise에 의해 위상이 흔들릴 경우, 원 신호를 찾기가 어려워진다.

 

 

 

QAM, OFDM 개념정리 

OFDM : OFDMOrthogonal Frequency Division Multiplexing의 약자입니다.

OFDM하나의 정보를 여러 개의 Subcarrier로 분할한, Orthogonal하게 변조하여 Multiplexing하는 방식으로

기존의 FDM, TDM, CDM 방식보다 진보한 통신방식입니다.

 

OFDM은 주어진 BW에서 Subcarrier를 가장 조밀하게 배치할 수 있어서 가장 효율적인 무선통신기술로 인정 되었고

현재 LTE5G의 무선통신기술로 채택되었습니다.

 

 

 

 

QAM, OFDM 개념정리 

FDMOFDM을 비교해보았습니다.

FDM의 경우, Channel이 중첩되지 않도록 Guard band를 설정한 반면,

OFDM서로 Orthogonal하게 중첩시켰으므로 다른 Channel의 간섭 없이 데이터를 전송할 수 있는 장점이 있습니다.

또한 OFDM은 광대역 주파수를 여러 Channel로 분할하여 사용자의 Traffic을 병렬로 처리할 수 있습니다.

 

 

 

OFDM 장점

 

- Subcarrier를 중첩시키므로 BW Efficiency가 뛰어나다.

- Carrier 하나로 고속 무선데이터 전송을 하려면 Symbol rate가 커져야하는데, 이는 Symbol time이 작아지게 만들고 ISI 발생확률이 높아집니다. 반면, OFDM은 병렬로 데이터를 전송하기 때문에 Symbol time이 길어져 ISI 발생확률이 낮아집니다.

- 서로 OrthogonalSubcarrier 사용으로 인해 이동통신 셀 간 간섭이 없고 자원할당이 용이하다.

- FFT(Fast Fourier Transform) 기술을 통해 고속 신호처리가 가능하다.

 

* FFT : 특정 알고리즘을 이용하여 DFT(Discrete FT)를 고속으로 연산하도록 하는 기술

 

 

 

여기까지 QAM, OFDM 개념정리를 마치겠습니다.

 

질문이나 피드백은 댓글로 남겨주시면 감사하겠습니다!

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