직교주파수분할다중화 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
한 줄 정의: 전체 대역폭을 서로 직교하는 다수의 좁은 부반송파로 나누어 데이터를 병렬로 전송함으로써 다중경로 페이딩에 강인한 전송을 구현하는 변조 방식입니다.
쉽게 풀면
직교주파수분할다중화는 하나의 굵은 도로 대신 여러 개의 좁은 차선을 나란히 만들어 차량(데이터)을 동시에 흘려보내는 것과 비슷합니다. 각 차선(부반송파)은 서로 겹치지 않도록 수학적으로 정교하게 배치되어 있어 옆 차선의 신호가 섞여도 구분할 수 있습니다. 하나의 넓은 채널을 좁고 느린 여러 채널로 쪼개면, 각 채널에서 발생하는 신호 왜곡을 훨씬 다루기 쉬워집니다.
왜 중요한가
도심처럼 신호가 벽이나 건물에 반사되어 여러 경로로 도달하는 환경에서는 넓은 대역의 신호가 심하게 왜곡되는데, OFDM은 이런 다중경로 페이딩에 강해 와이파이, 디지털 방송, LTE·5G 등 광대역 무선통신의 표준 기술로 널리 채택되고 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"제안된 OFDM 시스템은 순환 전치(cyclic prefix)를 활용하여 심볼 간 간섭을 효과적으로 제거하였다."
부반송파 사이에 여유 구간을 두어 신호가 겹치는 문제를 줄였다는 뜻입니다.
"본 논문은 OFDM 기반 시스템에서 피크 대 평균 전력비(PAPR) 감소 기법을 제안한다."
여러 부반송파 신호가 겹칠 때 순간적으로 커지는 전력 문제를 줄이는 방법을 다뤘다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
OFDM은 고속 푸리에 변환(FFT)을 이용해 여러 부반송파 신호를 한 번에 생성하고 복조하며, 각 부반송파의 주파수 간격을 서로 직교하도록 설계해 이론적으로 인접 부반송파 간 간섭 없이 신호를 분리할 수 있습니다. 실제 시스템에서는 각 심볼 앞에 순환 전치를 붙여 다중경로로 인한 지연 확산의 영향을 완화합니다.
주의할 점
부반송파 여러 개가 동시에 합쳐질 때 순간 전력이 크게 튀는 피크 대 평균 전력비 문제가 있어 송신 증폭기 설계에 부담을 줄 수 있으며, 이는 OFDM의 대표적인 단점으로 자주 지적됩니다.