AHEAD(비동기식 반파 인코딩 및 디코딩)
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AHEAD(비동기식 반파 인코딩 및 디코딩)
  • 김현묵 HMF 기획실장
  • 승인 2002.04.30 00:00
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비동기식 반파 인코딩 및 디코딩(AHEAD, Asynchronous Half-wave Encoding And Decoding) 시스템은 ‘주파수 편이 방식 신호의 인코딩 및 디코딩에 대한 방법 및 시스템’이란 명칭으로 미국, 한국을 비롯한 기타 국제 특허인 반파 변조(Halfwave Modu-lation) 특허 기술에 의거한 디지털 통신 시스템이다.

주파수 변조 방식으로 현재 정립된 변조 방식에서 가장 안정된 시스템인 FSK 기반의 반파 변조 기술을 이용해 변조 속도(modula-tion rate)를 채택하지 않는 최초의 변조 방식으로, 제한된 스펙트럼 자원의 효율적인 사용이 가능하다.

따라서 IMT-2000 및 4세대 이동통신의 전파 자원 한계를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다.

민간 및 군사 분야는 정보 기술 및 서비스가 폭증하는 정보 시대를 겪고 있다는 것이 일반적인 인식이다. 세계적으로 군사 통신은 디지털 형태를 지향하고 있고, 공통 요소가 컴퓨팅의 이진수인 0과 1일 경우에만 진보된 통신 서비스의 주역으로 기술적인 존립이 가능하다. 이러한 서비스에는 디스패치, 음성 통신, 트랜잭션 처리, 원격 파일 접근, 팩스, 스냅 사진, 슬로비디오, 풀모션비디오 등이 포함될 수 있다.

전통적인 시스템을 사용하는 경우에는 가용 스펙트럼을 증가시켜야만 이런 디지털 서비스에 대한 무선 시나리오의 추가 트래픽 요구를 만족시킬 수 있으나 스펙트럼은 한정되어 있다. 이와 달리 한정된 가용 스펙트럼 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 만드는 기술적인 진보로 이 요구를 상쇄시킬 수 있는데, 이에는 첫째로 전송될 정보량의 고찰, 둘째로 전송중 정보의 다른 물리적 표현 등이 있다. 정보 압축을 통해 채널을 통해 전달해야 할 정보량을 줄일 수 있는데, 이는 전형적으로 여분의 그리고 다소 중요치 않은 부분을 제거해 총 정보량을 줄이는 것이다. 일례로 디지털 음성 부호화가 최근 상당한 주목을 끌고 있다.

스펙트럼 효율을 획득하는 또 다른 방법은 통신 채널이 지원하는 정보 용량의 크기를 증가시키는 것이다. 반파 변조 및 AHEAD 기술이 지향하는 바야말로 어느 하나 및 모든 정보의 압축 개념과 결합돼 우수한 스펙트럼 효율을 창출하는 방식이다.

무선 시스템에서 디지털 정보는 주어진 대역폭이 한정된 채널을 통해 전달될 파형상에 맵핑돼야 한다. 이러한 채널은 중심 주파수 및 대역폭에 의해 규정된다. SINCGARS 채널과 같은 전술 무선 시스템에서 중심 주파수는 50MHz 범위이며 대역폭은 25KHz이다. 선정된 파형은 중심 주파수에서 대역폭의 반을 뺀 것과 중심 주파수에 대역폭의 반을 더한 것으로 규정된 대역을 벗어난 신호 성분을 전혀 생성하지 않아야 한다. 정현파의 3가지 규정 인수인 주파수(F), 진폭(A) 및 위상(P)을 계통적으로 조작하면 파형을 생성할 수 있다.

<표1> 변조 방식 비교
변조 방식
스펙트럼 효율필요한 S/N
BPSK1bps/Hz11.1dB
OPSK2bps/Hz14.0dB
PSK(16레벨)4bps/Hz26.0dB
MSK(2레벨)1bps/Hz10.6dB
MSK(4레벨)2bps/Hz13.8dB
AHEAD(HM방식)8bps/Hz 


반파 변조(HM)

반파 변조는 스펙트럼 효율이 뛰어난 전송 기술로 전송중 정보의 복조(demodulation) 때문에 다른 파형에 비해 매우 우수한 기능을 발휘한다.

향상된 신뢰도로 대역폭 제한 채널상에서의 데이터 처리 용량을 현저히 증가시켜 가용 무선 대역폭의 사용을 최대로 향상시킴으로써 반파 변조가 무선 통신 기술의 발전을 선도하고 있다. 반파 변조 파장을 이용하는 무선 시스템은 정보 기반의 디지털화된 회선 및 무선 시장의 급증하고 있는 요구를 충분히 수용할 수 있을 것이며, 반파 변조 기술의 뛰어난 특성은 무선 주파수 스펙트럼의 가용성을 현저히 강화시킬 전망이다. 반파 변조는 다음과 같은 특징을 갖고 있다.

· 비동기식 방식으로 부하(overhead)가 없는 주소 매김 구조로 되어 있다.
· 8bps/Hz의 현존하는 상용화된 기술로는 최고의 스펙트럼 효율성과 협대역 채널에서의 스펙트럼 효율은 압축 전에 수백 Kbp에 이른다. 예를 들면 호출 시스템에 적용할 경우 25Khz 대역 내에서 200Kbps의 속도를 낼 수 있다.
· 대역폭 제한 채널상에서 데이터 처리 용량을 증가시켜 채널의 대역폭과 데이터 처리 능력을 향상 시킨다.
· 반파 변조는 모듈러 설계에 쉽게 통합시킬 수 있어 기존 시스템과 호환성이 뛰어나며 업그레이드가 쉽다.
· 확장된 디지털 성능, 실시간 응답 능력을 제공한다.
· 극 저전력 소모 및 불리한 조건에서도 신뢰할 수 있는 운용 능력을 제공한다.

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