주파수가 높은 수록 데이터를 많이 보낼 수 있는 이유, 통신이 발전할 수록 고주파를 사용하는 이유

3 min readJan 6, 2020

통신의 진화 = 속도의 진화 = 대역폭의 확장

우리가 보내고자 하는 기본적인 신호(음성, 데이터 등)를 baseband 신호라고 합니다. 아시다시피 음성 신호의 경우 주파수 대역이 대략

20 Hz ~ 20 kHz 수준입니다. 이걸 그대로 무선으로 못 보내는 이유는, 일단 안테나가 너무 커집니다. 송/수신 안테나 길이는 보통 파장의

¼정도로 만드는데, 20kHz 신호라면 v = f*λ 로 단순 계산해봐도 약 4km짜리 안테나가 필요합니다. (v: 빛의 속도, f:주파수, λ:파장)

그래서 고주파(반송파, carrier)에 baseband 신호를 실어서 보내게 됩니다. IoT기기 등 small device 일수록 고주파 영역에서 안테나 설계

용이합니다. 물론 고주파 신호는 저주파 신호 보다 투과성이 떨어지고 반사가 잘 되어 멀리까지 보낼 수 없는 단점이 있습니다.

그래서 LTE든 5G등 기지국을 촘촘해 세워야 통신 품질이 좋아집니다. (투자비는 증가하겠죠.)

WiFi도 2.4G/5G 주파수대역을 사용하므로 근거리용으로 사용하고 있지요. (라디오 전파 및 아날로그 TV전파가 멀리가는 것과 비교 해보시면 될

것 같습니다.)

그런데 최근에는 음성보다는 데이터를 많이 보내는 추세이고, 데이터 라는게 용량이 워낙 크다 보니 (그림, 동영상 등등) 이 걸 보내려면

넓은 대역폭(bandwidth)가 필요합니다. (도로로 치면 8차선, 10차선이 필요).

즉 속도를 올려야 많은 데이터를 보낼 수 있고 많은 데이터를 보내려면 넓은 대역폭이 필요합니다.

Mhz 주파수 대역에서 10Mhz의 대역폭을 확보하는 것과 Ghz 대역에서 10Mhz대역을 확보하는 것, 어느 것이 더 쉬울지는 쉽게 판단 할 수

있습니다. 그래서 빠른 데이터 전송 속도와 많은 데이터를 보내기 위해서 고주파 대역으로 옮겨 가고 있으며, 통신사들도 자꾸 광대역, 광대역

하면서 광고하고 있습니다. 물론 주파수 대역폭이 확보되어야 FDM(Frequency Division Multiplexing)과 같은 기술을 활용해서 데이터

전송 능력을 향상시킬 수 있는 기술을 활용할 여지도 생기기 때문입니다.

LTE의 경우 800Mhz 대역에서 10Mhz 주파수 대역폭 사용하고 있으며, 이 경우 이론상 최대 75Mbps의 전송속도를 제공 할 수 있습니다.

(2G에서 사용했던 CDMA에서는 대역폭이 1.25Mhz 였고, 3G인 WCDMA은 5Mhz 대역폭을 사용 했었습니다.)

광대역LTE라고 통신사에서 광고하는 것은 20Mhz까지 대역폭을 확장하면서 이론상 150Mbps까지 최대속도를 늘리면서 통신사들이 광고하는

것이고요(기술적으로 LTE의 단일 최대 주파수 대역폭은 20Mhz 입니다.)

최근에는 인접 주파수 대역끼리 합쳐서 20+20 = 40Mhz의 대역폭을 활용하는 CA(Carrier Aggregation)기술도 활용해서 속도를 높이고

있습니다. (5G에서는 당연히 사용되는 기술이고요.)

5G 주파수 대역폭 경매가 된 것을 보시면 이해하기 쉬우실 겁니다. 3.5Ghz 대역에서 약 280Mhz 대역폭 사용하고, (10Mhz씩 28개 블록)

28Ghz에서는 약 1Ghz 대역폭을 사용합니다. (LTE라 비교해도 엄청 대역폭이 늘어난 거죠.. 고주파로 옮겨가지 않으면 이렇게 대역폭을

확보할 수 가 없습니다.)

주파수가 높은 수록 데이터를 많이 보낼 수 있는 이유,

통신이 발전할 수록 고주파를 사용하는 이유

Written by Zeung-il Kim