여러 전파가 한 공간에 존재해도 각각의 신호를 구분할 수 있는 전자공학적 원리가 궁금합니다

Question

무선통신에서는 전선 없이 데이터를 주고받는데 와이파이나 블루투스처럼 서로 다른 통신방식이 같은 공간에서 동시에 작동할 수 있다는 점이 신기합니다. 여러 전파가 한 공간에 존재해도 각각의 신호를 구분할 수 있는 전자공학적 원리가 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.

여러 전파가 섞이지 않는 것은 주파수를 다르게 나눠쓰는 주파수 분할 덕분입니다. WiFi나 블루투스 같은 2.4GHz 대역을 써도 고유한 채널에 나누거나 주파수를 초당 수천 번 빠르게 바꾸는 주파수 도약 기술을 활용하죠. 여기에다가 데이터마다 고유한 수학적 암호를 섞어서 송수신하는 코드 분할 기술도 작용해서 내 신호만 정확히 골라낼 수가 있습니다. 결국 신호에 주파수와 고유코드가 서로 겹치지 않게 가르고 복원하는 복잡한 디지털 신호 처리 알고리즘이 핵심 원리인 거죠. 이렇게 정교하게 주파수를 분할하고 제어하기 때문에 수많은 무선 신호가 한 공간에 떠돌아다녀도 엉키지 않고 깔끔하게 전달되는 겁니다.

Answer 2

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.

여러 전파가 같은 공간에 있어도 주파수, 시간, 코드, 변조 방식이 서로 다르면 수신기가 원하는 신호만 골라낼 수 있습니다.

가장 기본적인 방법이 라디오처럼 특정 주파수 대역만 통과시키는 필터를 이용해서 필요한 신호만 선택하는 것입니다. 와이파이와 블루투스는 같은 2.4GHz 대역을 쓰기도 하지만 서로 다른 채널과 통신 규칙을 사용해 데이터를 구분합니다. 블루투스는 주파수를 빠르게 바꾸는 주파수 도약 방식을 사용해 다른 신호와 계속 겹치는 것을 줄이기도 합니다.

수신기는 선택한 신호의 변조 규칙을 알고 있기 때문에 섞여 들어온 전파 중에서 원하는 데이터만 복원할 수 있습니다. 다만 같은 주파수와 시간에 강한 신호가 겹치면 간섭이 생겨 속도가 떨어지거나 재전송이 발생할 수 있습니다.

그래서 무선통신은 전파가 섞이지 않는 것이 아니라 주파수와 통신 규칙을 나눠 서로를 구별하도록 설계된 것으로 볼 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

여러 전파가 공존하는 공간에서 각 신호를 구분하는 핵심 원리는 주파수 시간 부호 등 물리적 차원을 분할하는 다중 접속 기술에 있습니다. 무선 통신 기기들은 고유하게 할당된 주파수 대역을 채널로 나누어 정밀한 회로와 필터로 원하는 주파수의 신호만 선별해 받아들입니다. 동일한 2.4GHz 대역을 공유하는 와이파이와 블루투스의 경우 와이파이는 신호를 넓은 대역으로 흩뿌리는 직교 주파수 분할 다중화를 사용하고 블루투스는 주파수를 초당 수천 번 빠르게 바꾸는 주파수 도약 방식을 적용해 서로 간섭을 피합니다. 여기에 수신기는 데이터를 복원하는 과정에서 기기 고유의 수학적 암호 코드나 신호 패턴을 대조해 자신의 데이터가 아닌 잡음성 전파는 완벽히 걸러냅니다