UWB를 이용하는 기술

UWB를 이용하는 기술

UWB(Ultra wide Band)를 이용하는 기술

UWB 기술은 무선 반송파를 사용하지 않고 수 GHz대의 초광대역을 사용하여 통신이나 레이더 등에 주로

응용되었고, 사용 대역폭이 중심 주파수의 25% 이상 혹은, 1.5GHz 이상의 점유 대역폭을 차지하는 무선

시스템이다.

 

FCC(Federal Communications Commission)는 UWB를 '중심 주파수의 20% 이상의 점유 대역폭을

가지거나 500MHz이상의 점유 대역폭을 차지하는 무선 전송 기술'로 정의한 바 있으며, 이에 따르면

대역폭만 500MHz 이상 확보한 기존 캐리어 변조 기술도 UWB 기술로 구분이 가능해진다. 일반적으로는

3.1~10.6GHz 대역에서 100Mbps 이상 속도로, 기존의 스펙트럼에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은

전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술로 규정된다.

 

UWB의 가장 큰 특징은 초광대역을 활용하면서 동시에 출력이 상대적으로 낮다는 점이다.

 

여타 시스템과 함께 비교해 보면, UWB 시스템의 경우, 기존 협대역 시스템이나 광대역 CDMA 시스템에

비해 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 상대적으로 낮은 스펙트럼 전력 밀도를 바탕으로 구성됨을 확인할 수

있다. 다른 통신 시스템에 간섭을 방지하기 위해 신호 에너지를 수 GHz 대역폭에 걸쳐 스펙트럼으로 분산,

송신함으로써 다른 협대역 신호에 간섭을 주지 않고 주파수에 크게 구애받지 않으며 통신을 할 수 있도록

하는 것이다. 이러한 속성은 주파수를 공유, 사용할 수 있으면서 동시에 매우 적은 전력만을 필요로 하는

장점으로 이어진다.

 

UWB의 장점

 

  · 매우 낮은 파워이기 때문에 다른 영역의 band와의 공존이 가능하다.

 

  · channel capacity가 크다.

 

  · 낮은 SNR에서도 동작이 가능하다.

 

  · 송신 파워가 낮다.

 

  · multipath 환경에 강인하다

 

  · 송·수신기의 구조가 간단하다.

 

UWB의 단점

 

  · 송·수신에 매우 정확한 시간 동기가 요구된다.

 

  · 타 통신에 간섭을 줄 수 있다.

 

  · 타 장비에 간섭 또는 장애를 줄 수 있다.

 

  · 광대역 주파수 특성이 우수한 특수 안테나를 사용해야 한다.

 

UWB는 특히 기존의 WLAN이나 Bluetooth 등에 비해 높은 전송 속도와 낮은 전력 소모 등에서 월등히

앞서기 때문에 고성능 휴대용 기기 간의 접속 기술 방식으로 각광받을 수 있으며, 낮은 전력 소모는 휴대용

기기의 배터리 문제를 해소하는 데에도 적지 않은 도움이 될 것으로 전망된다. 특히 수백 Mbps에 이르는

높은 전송 속도는 고화질 영상 데이터를 포함한 거의 모든 현존하는 데이터를 무리 없이 송·수신하기에

지장이 없어 가장 큰 장점으로 부각될 수 있다. 다만, 낮은 출력은 좁은 커버리지로 이어지기에 공중망을

통한 서비스 솔류션이 개발되기에는 부적절한 것으로 분석된다. 따라서 이러한 면을 종합적으로 고려할 때,

UWB는 다른 어떤 형태보다도 근거리 개인 통신망(WPAN; Wireless Personal Area Network)으로서의

가치 평가가 가능하며, 혁명적인 차세대 무선 통신 기술로 등장할 것으로 예상할 수 있다.

 

 가) 서비스 개요

UWB는 초창기부터 군사적 목적으로 활용되어 왔으나, 2002년 2월에 FCC가 상업적 용도의 활용을 승인하여

다양한 활용 분야가 나타날 수 있는 기반이 마련되었다. Rader 분야의 응용 사례로는 항공기 충돌 예방

장치, 차량 충돌 방지 장치, 복발물 매설 탐지, 지하 탐사 레이더, 벽 침투 레이더, 고정밀 위치 추적, 접근에

따른 보안 시스템, 분실 방지 시스템 등이 있으며, 최근에는 주로 사무실 및 개인 공간의 전자 기기 관련 통신

서비스 계열로 활용 분야가 집중 개발되고 있는 분위기이다.

 

먼저 전가 기기 관련으로는 홈 게이트웨이, TV 영상 전송, 다채널 오디오 등의 홈 네트워크 무선 기기

시스템에서 기존의 유선 네트워크를 대체할 수 있는 가능성이 예상된다. 컴퓨터 컴포넌트 관련으로는

디지털 카메라, 프린터, PMP, 저장 매체 등과의 USB 및 IEEE 1394 등 기존의 유선 연결을 대체하는 데

활용될 수 있을 것으로 기대되고 있으며, 휴대폰, PDA 등 다양한 이동형 기기의 기기간 통신이 고속으로

손쉽게 이루어져 활용성이 증가하는 한편, 더욱 큰 부가가치를 형성할 수 있는 가능성이 제기되고 있다.

 

구체적으로 실생활에서의 적용 실례를 살펴보면 PC의 대용량 데이터를 선없이 고속 전송하여 프린터로

인쇄한다든다, 디지털 비디오 카메라로 찍은 영상을 TV나 PC로의 무선으로 전송할 수 있게 되며, TV 영상

전송 다채널 오디오 등의 홈 네트워크 무선 기기 시스템의 구현이 가능해질 것이다. 특히 UWB 칩이 내장된

휴대폰 및 무선 USB가 출시될 경우 휴대폰 상호간 대량의 정보 전송은 물론 USB를 PC에 꽂지 않아도 상호

데이터를 고속으로 주고 받을 수 있어 큰 효용을 창출할 수 있게 된다. 실제로 10m 정도 근거리에 있는

개인용 컴퓨터와 주변 기기 혹은 가전 제품 등을 무선 인터페이스를 이용, 연결하는 근거리 개인 통신망

등에 응용하기 위한 침셋 개발이 활발히 진행되고 있음에 따라 UWB는 향후 디지털 홈 네트워크의 핵심

기술로 부각될 것으로 전망된다.

 

UWB의 시장성은 이미 디지털 기기의 경쟁력을 강화하고 시장을 선점하기 위해 상용화를 적극 추진하고

있는 외국에서 입증되고 있다. UWB가 대중화 되기 위해서는 수년 전부터 근거리 통신 방식으로 고려되어온

블루투스의 경우처럼 낮은 가격으로 소형의 송·수신기를 구성하는 것이 매우 중요하다. 실제로 UWB에서

고려하는 10M 이하의 근거리 무선 통신의 경우 휴대폰과 같은 별도의 제품으로 존재하기보다는 기존 기기의

상호 연결 장치로서 존재하여야 하므로 낮은 가격으로 소형의 기기에 장착할 수 있어야 할 것이다. 또한

UWB 주파수가 분배되고, UWB가 대중화되면 가까운 장래에 휴대폰이나 PC, TV 등에 UWB 칩이 내장된

상용 제품이 출시와 더불어 UWB장착 모듈의 수가 급속히 증가할 것이므로 UWB간의 주파수 간섭 및

802.11a 등과 같은 5GHz 주파수 대역을 사용하는 다른 협대역 시스템에 의한 주파수 간섭 문제가 심각해

질 것이다.