OFDM
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
고속 데이터를 서로 직교하는 다수의 저속 부반송파(Subcarrier)에 병렬로 실어 전송하는 다중반송파 변조 방식으로, IFFT/FFT로 구현하고 보호구간(CP)으로 다중경로에 의한 심볼 간 간섭을 줄임.
핵심 키워드
직교 부반송파(Orthogonal Subcarrier)IFFT/FFT순환 전치(CP, Cyclic Prefix)심볼 간 간섭(ISI)부반송파 간 간섭(ICI)주파수 선택적 페이딩PAPR주파수 오프셋(CFO) 민감OFDMA
구성도
정리
1. 개요
- 배경: 고속 단일반송파 전송은 심볼 주기가 짧아 다중경로 지연확산에 의한 ISI 심화, 복잡한 등화기 필요
- 원리 착안: 전송 대역을 다수 협대역 부반송파로 분할 → 각 부반송파는 평탄 페이딩으로 근사
- 적용: LTE·5G NR, Wi-Fi(802.11a/g/n/ac/ax/be), 디지털 방송(DVB-T 등), DSL(DMT) 등
2. 구성 및 원리
- 직교성: 부반송파 간격을 심볼 주기의 역수(Δf = 1/T)로 설정 → 스펙트럼이 겹쳐도 상호 간섭 없음 → FDM 대비 대역 효율 향상
- 송신 과정: 채널 부호화 → 변조(QAM 매핑) → 직렬/병렬 변환 → IFFT(주파수→시간) → CP 삽입 → D/A·RF
- 수신 과정: CP 제거 → FFT(시간→주파수) → 단일 탭(One-tap) 등화 → 복조·복호
- 순환 전치(CP): 심볼 끝부분을 앞에 복사, 지연확산보다 길게 설정 → ISI 제거 및 순환 컨볼루션으로 ICI 억제 (대신 전송 효율 감소)
- 파일럿: 채널 추정·동기용 기준 신호 삽입
3. 특징 및 비교
| 구분 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| 다중경로 | CP로 ISI 강인 | CP 오버헤드 |
| 등화 | 부반송파별 단순 등화 | 정확한 채널 추정 필요 |
| 효율 | 부반송파 중첩으로 대역 효율 우수 | 대역 외 방사(OOB) 억제 필요 |
| 동기 | - | 주파수 오프셋·위상잡음에 민감 → ICI 발생 |
| 전력 | - | 높은 PAPR → 전력증폭기 비선형 왜곡·효율 저하 |
- PAPR 저감 기법: 클리핑·필터링, SLM(Selected Mapping), PTS(Partial Transmit Sequence), 톤 예약, DFT-확산(DFT-s-OFDM/SC-FDMA)
- OFDM vs OFDMA: OFDM은 한 시점 전 부반송파를 한 사용자에 할당, OFDMA는 자원블록 단위로 다수 사용자에게 분할 할당
4. 고려사항 및 최신 동향
- LTE: 하향 OFDMA, 상향 SC-FDMA(단말 PAPR 저감), 부반송파 간격 15kHz
- 5G NR: 가변 뉴머롤로지(부반송파 간격 15×2^μ kHz), 상향은 CP-OFDM과 DFT-s-OFDM 선택
- Wi-Fi 6/7: OFDMA 도입, 고차 QAM(1024/4096-QAM)
- 고속 이동 환경: 도플러로 직교성 훼손 → OTFS 등 대안 파형이 6G 후보로 연구
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v1 · 2026. 10. 19. 갱신 · 틀린 내용을 발견하면 알려 주세요.