1. 문제
SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)에 대해 설명하시오.
2. 기술사 모범 답안
2.1 SC-FDMA 개요
SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access, 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속)는 LTE(Long Term Evolution)의 업링크(Uplink) 전송 방식으로 사용되는 다중 접속 기술이다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 유사한 구조를 가지지만, 단일 반송파 특성을 유지하여 PAPR(Peak-to-Average Power Ratio, 피크 대 평균 전력비)를 낮추는 특징이 있다.
즉, SC-FDMA는 전력 효율성을 향상시키고, 단말기의 배터리 수명을 늘리는 효과를 가지므로 LTE 단말기의 업링크(단말기 → 기지국)에서 활용된다.
2.2 SC-FDMA 동작 원리
SC-FDMA는 기본적으로 OFDMA와 유사한 주파수 분할 방식을 따르지만, DFT(Discrete Fourier Transform, 이산 푸리에 변환) 스프레딩 기법을 적용하여 단일 반송파 특성을 유지한다.
SC-FDMA 송신 과정
- 변조(Symbol Mapping)
- QPSK, 16QAM, 64QAM 변조 방식 사용
- DFT 변환(스프레딩)
- 송신 데이터를 주파수 영역으로 변환하여 단일 반송파 특성 유지
- 서브캐리어 매핑(Subcarrier Mapping)
- OFDMA 방식처럼 다중 서브캐리어에 데이터 배치
- IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)
- 서브캐리어를 시간 영역 신호로 변환
- CP(Cyclic Prefix) 추가
- 다중 경로 페이딩(Multipath Fading) 방지
- 전송(Antenna Transmission)
- 기지국으로 데이터 송신
SC-FDMA 수신 과정
- 위 송신 과정의 역순으로 진행
- FFT(Fast Fourier Transform) → 서브캐리어 역매핑 → IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) → 복조 → 데이터 복원
2.3 SC-FDMA와 OFDMA 비교
SC-FDMA는 OFDMA와 비교하여 업링크 전송에 유리한 장점이 있다.
| 구분 | SC-FDMA | OFDMA |
|---|---|---|
| 주파수 도메인 | 단일 반송파 특성 유지 | 다중 반송파 사용 |
| PAPR (피크 대 평균 전력비) | 낮음 (전력 효율성 높음) | 높음 (전력 소모 많음) |
| 사용 방식 | LTE 업링크 (단말기 → 기지국) | LTE 다운링크 (기지국 → 단말기) |
| 전력 효율성 | 높음 (배터리 절약 가능) | 낮음 |
| 주 사용 기술 | LTE, LTE-Advanced | LTE, 5G NR(다운링크) |
2.4 SC-FDMA의 장점과 단점
장점
- 낮은 PAPR → 단말기 전력 소모 감소 → 배터리 효율 증가
- OFDMA와 유사한 주파수 활용도
- 멀티패스 페이딩 저항성 우수 (CP 사용)
- 단말기 설계 비용 절감
단점
- 송신단의 복잡성이 증가 (DFT, IDFT 연산 추가)
- Flexible Subcarrier Allocation이 어려움 (OFDMA보다 서브캐리어 할당이 제한적)
2.5 SC-FDMA 활용
SC-FDMA는 LTE의 업링크(Uplink) 전송에서 사용되며, 전력 효율성과 단말기 배터리 소모 절감을 위해 설계되었다.
주요 적용 사례:
- LTE 및 LTE-A 업링크
- 저전력 IoT 기기(LTE-M, NB-IoT)
- 전력 효율성이 중요한 모바일 디바이스
3. 어린이 버전 요약 정리
SC-FDMA는 LTE에서 핸드폰이 기지국에 데이터를 보낼 때(업링크) 사용하는 방식이야! 📡
- 기존 방식(OFDMA)보다 전력 소모가 적고 배터리가 오래 가! 🔋
- 데이터는 먼저 변환(DFT)한 다음, 여러 주파수를 이용해 보내는데, 한 개의 신호처럼 보여서 전력 효율이 좋아!
- 그래서 LTE에서 업링크 전송을 더 효율적으로 만들었어! 🚀
