QAM, OFDM 개념정리

QAM, OFDM 개념정리

 

 

 

QAM : QAM이란 Quadrature Amplitude Modulation의 약자로 ASK와 PSK를 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)로, 아래 신호를 quadrature xq(t)로 표현하며

서로 Orthogonal하게 변조된 후 하나로 합쳐서 송신하는 방식입니다.

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

 

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

간단하게 설명하자면 16QAM은 8bits를 4bits씩 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 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.

 

 

 

 

OFDM : OFDM은 Orthogonal Frequency Division Multiplexing의 약자입니다.

이 OFDM은 하나의 정보를 여러 개의 Subcarrier로 분할한 후, 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 LTE와 5G의 무선통신기술로 채택되었습니다.

 

 

 

 

 

FDM과 OFDM을 비교해보았습니다.

FDM의 경우, 각 Channel이 중첩되지 않도록 Guard band를 설정한 반면,

OFDM은 서로 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 Orthogonal한 Subcarrier 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!