디지털 통신

OFDM 시뮬레이터

Orthogonal Frequency Division Multiplexing - 현대 무선통신의 핵심 기술인 OFDM의 동작 원리를 시각적으로 이해합니다. 4G LTE, 5G NR, WiFi의 기반 기술입니다.

OFDM은 여러 개의 직교하는 서브캐리어를 사용합니다. 직교(Orthogonal)란 서브캐리어들이 서로 간섭하지 않는다는 의미입니다.

각 서브캐리어의 주파수가 기본 주파수의 정수배일 때, 한 심볼 구간에서 적분하면 서로 다른 서브캐리어 간 결과가 0이 됩니다. 이로 인해 서브캐리어들이 겹쳐도 개별 데이터를 복원할 수 있습니다.

f1 = 1f₀

f2 = 2f₀

f3 = 3f₀

f4 = 4f₀

f5 = 5f₀

f6 = 6f₀

f7 = 7f₀

f8 = 8f₀

합성 신호

서브캐리어 수: 8

표시 옵션

📚 핵심 개념

기존 단일 반송파 방식은 고속 데이터 전송 시 심볼 시간이 짧아져 다중경로 간섭에 취약합니다. OFDM은 데이터를 여러 서브캐리어에 나눠 전송하여 각 서브캐리어의 심볼 시간을 길게 유지하면서도 전체 데이터 속도를 높입니다.

서브캐리어들이 직교한다는 것은 수학적으로 한 심볼 구간에서 서로 다른 서브캐리어의 곱을 적분하면 0이 된다는 의미입니다. 이 덕분에 서브캐리어들이 주파수 영역에서 겹쳐도 수신기에서 각각을 완벽하게 분리할 수 있습니다.

OFDM의 실용화는 FFT(고속 푸리에 변환)덕분에 가능해졌습니다. 송신기에서 IFFT로 주파수 영역 데이터를 시간 영역 신호로 변환하고, 수신기에서 FFT로 다시 복원합니다. 효율적인 디지털 구현이 가능합니다.

4G LTE: 다운링크에 OFDMA 사용
5G NR: 업/다운링크 모두 OFDMA
WiFi 802.11a/g/n/ac/ax: OFDM 기반
디지털 방송: DVB-T, DAB 등

파라미터	LTE (15kHz SCS)	5G NR (30kHz SCS)	WiFi 6 (802.11ax)
서브캐리어 간격	15 kHz	30 kHz	78.125 kHz
심볼 시간	66.7 μs	33.3 μs	12.8 μs
CP 길이 (Normal)	4.7 μs (~7%)	2.3 μs (~7%)	0.8 μs (~6%)
FFT 크기	2048	4096	256~2048
최대 대역폭	20 MHz	100 MHz (FR1)	160 MHz