3세대 이동통신 기술, WCDMA와 하향고속패킷접속

WCDMA

 송신기는 음성 부호화기, Convolutional 부호화기, Inter leaver, Multiplexer, 무선 주파수 변조기로 구성됩니다. 수신기는 송신기와 거의 반대로 음성 복호화기, Viterbi 복호화기, De-interleacer, Rake 수신기, 무선 주파수 복조기로 구성됩니다. 기지국은 기지국 내의 모든 단말기로 데이터를 전송하며, 따라서 동기가 필요합니다. WCDMA 시스템에서 Walsh 직교 코드를 사용하여 간섭이 생기지 않으며, PN Code는 신호에 딜레이가 생기더라도 Correlation을 감소시켜 줍니다. IS-95 CDMA 시스템의 Walsh 직교 부호는 64개의 부호의 집합으로 구성되고, IM-2000의 동기방식인 CDMA-2000시스템의 Walsh 직교 부호는 최대 128*128 매트릭스를 사용하여, 순방향 및 역방향의 논리적 채널을 구분하는 데 사용됩니다. 또한, WCDMA 시스템에서의 Walsh 직교 부호는 순방향 및 역방향의 논리적 채널을 구분하는 데 사용되지만, 데이터 전송 속도에 따라서 Walsh 코드의 길이가 변하도록 개선된 OVSF라는 기법을 사용합니다. 

---

WCDMA 특성 

 대역확산 기술은 DS 방식이 사용됩니다. 주파수 사용 효율이 높고, 간섭에 강하며, 페이딩에도 강하다는 장점이 있습니다. 특성으로는 전력제어, 수신경로의 다양성, 에러제어, 잡음 제어 시스템, 강한 음성 인코딩 등이 있습니다. 페이딩 채널에서 대부분의 에러는 수신된 신호의 레벨이 낮은 경우에 발생하며, 에러는 버스트의 형태로 나타납니다. 이렇게 나타난 버스트 에러가 Convolution Code에 유입되면, 송신 신호에서 에러가 발생할 확률이 높아지므로, 이러한 현상을 방지하기 위해서 에러 패턴을 랜덤화하는 Inter leaver가 사용됩니다. 이를 에러제어라고 합니다. 또한, WCDMA의 역방향 링크에는 무선 간접 잡음을 제거할 수 있는 간섭 잡음 제거기, ICS가 사용되며, 이는 기지국에 설치됩니다. ICS는 무선 채널 추적기, 파일럿 신호 Canceler, Interference Canceler로 구성됩니다. 이것이 잡음제어 시스템입니다.

---

 WCDMA 시스템이 페이딩에 강한 것은 위와 같은 특성에 기인한 것이며, ICS로 인해서 큰 용량을 가지게 됩니다. 또한 뛰어난 음성코딩방식으로 유선에 가까운 높은 음성 품질을 얻을 수 있습니다. WCDMA 시스템은 가장 여러 국가가 채택하고 있는 3G 이동통신 시스템이며, 많은 나라의 기관들이 3GPP를 구성하여, 기술 규격을 발전시키고 있습니다. 아날로그 셀룰러 시스템인 1세대 시스템, GSM, PDC, CDMA 등의 2세대 시스템은 주로 음성을 무선으로 전달하는 것이 주목적이었습니다. 3세대 이동 통신 시스템은 영상과 같은 멀티미디어 전송을 목적으로 개발되었습니다. 고화질 화상 서비스, 빠른 데이터 전송률 등 많은 기존의 시스템과 차별점을 두었습니다. 

---

[그림 1] - 3G 통신 표시.

---

하향 고속 패킷 접속 (HSDPA)

 하향 고속 패킷 접속 (HSDPA:High Speed Down link Packet Access) 기술은 기존의 비동기 IMT-2000 표준의 진화 단계에 위치하는 방식으로, 하향 링크에서 고속 데이터 전송을 위해 추가된 접속기법입니다. 최대 14Mbps의 전송 속도로 데이터를 다운받을 수 있습니다. 이러한 데이터 전송 속도는 WCDMA에 비해 7배 빠른 전송속도입니다. FDD 방식 및 광대역 TDD 모드의 HSDPA는 5 MHz 대역폭 내에서 3.84 MC/s의 칩 비율을 사용하는 기존의 FDD 방식 또는 광대역 TDD 방식 시스템과 동일한 채널링 부호 자원을 사용함으로써 상호 공존이 가능하도록 설계되었습니다. 마찬가지로 협대역 TDD는 기존의 1.28 MC/s의 칩 비율을 사용하는 시스템과 동일한 주파수 대역에서 공존이 가능하도록 설계되어 있습니다. 

---

HSDPA는 기존의 WCDMA 표준의 발전된 형태로 HSDPA는 WCDMA Release 5의 일부로 포함되어 표준으로 제정되었습니다. 3.5세대는 3세대 기술에 비하여 전송속도, 주파수 효율의 향상과 이용요금 인하라는 장점이 있습니다. HSDPA가 본격적으로 상용화되면서 최대 2Mbps급 수준의 모바일 데이터 통신환경을 최대 14Mbps급으로 향상해, 모바일의 멀티미디어 서비스를 안정적으로 구현할 수 있게 되었습니다. HSDPA 기술의 주요한 특징은 단말이 기지국으로부터 수신된 공통 파일럿 채널의 수신 레벨에 해당하는 인덱스를 기지국으로 피드백합니다. 기지국은 모든 단발기로부터 피드백된 하향 채널 상황을 이용하여 각 순간 데이터를 수신할 단말과 전송 파라미터를 결정하는 것입니다. 

---

 또한, 기지국으로부터 패킷 데이터를 수신한 단말기는 데이터의 성공적인 수신 여부를 기지국에 알려줌으로 기지국이 필요한 경우 해당 패킷을 재전송하게 하는 HARQ를 사용하고 있습니다. 더불어 하향 채널 상황과 관계없이 고정된 변조 방식을 사용하던 기존의 시스템과 달리 하향 채널 상황에 따라 변조 방식을 달리하는 AMC를 사용하고 있습니다. HSDPA 기술은 기존의 WCDMA와 CDMA-2000-1x와 동일한 주파수 대역에서 고속의 패킷 데이터를 서비스하게 됩니다. 패킷데이터 전송에 사용할 수 있는 기지국의 자원이 시간상으로 변하는 것이 특징입니다. 또한, 두 방식 모두 사용자들에게 패킷데이터를 전송하기 위하여 TDM과 CDM을 동시에 사용할 수 있습니다.