왜 높은 주파수를 사용하게 되었는가? (주파수 대역)

Britannica

 

 

통상적인 무선 주파수 대역은 다음과 같습니다.

 

이름	약어	주파수	파장
Very Low Frequency	VLF (초장파)	3kHz ~ 30kHz	100km ~ 10km
Low Frequency	LF (장파)	30kHz ~ 300kHz	10km ~ 1km
Medium Frequency	MF (중파)	300kHz ~ 3MHz	1km ~ 0.1km
High Frequency	HF (단파)	3MHz ~ 30MHz	100m ~ 10m
Very High Frequency	VHF (초단파)	30MHz ~ 300MHz	10m ~ 1m
Ultra High Frequency	UHF (극초단파)	300MHz ~ 3GHz	1m ~ 0.1m
Super High Frequency	SHF (센티미터파)	3GHz ~ 30GHz	10cm ~ 1cm
Extremely High Frequency	EHF (밀리파)	30GHz ~ 300GHz	1cm ~ 0.1cm

 

(Very < Ultra < Super < Extremely.. 단어는 그게 그거 같은데 ㅎㅎ)

 

초장파, 장파 같은 경우에는 선박용으로 쓰이고

HF, V밴드(VHF), U밴드(UHF)에선 HAM에서 많이 쓰는 아마추어 대역이 있습니다.

HF대역의 단파방송, VHF에서의 FM방송, UHF의 이동전화용.

더 나아가서 센티미터파(SHF), 밀리파(EHF)에서는 위성통신, 레이더, 미사일용으로 용도가 분류됩니다.

 

그렇다면 본 글의 제목에서처럼, 왜 고주파 대역을 점점 사용하게 되었을까요?

답은 간단합니다;

 

---

1. 주파수 부족

 

엄청난 28GHz 경매가;;

 

먼저, 수요는 많은데 주파수는 한정되어 있기 때문이죠.

무선통신이 지금처럼 발전하지 않았을 때에는 무선기기가 그리 없었습니다.

하지만 무선통신이 발전하고

사람들마다 갖고 있는 무선기기(TV, 라디오부터 시작해서 한 사람마다 갖고 있는 휴대폰 등)가 증가함에 따라

새로운 주파수를 할당하려다 보니

이전에 사용하던 주파수를 넘어서 더 많은 주파수가 필요하게 되었습니다.

(두 사람이 통화한다 하더라도 혼신 되면 안 됨)

 

저주파 대역에서는 1, 2Hz가 큰 차이이지만

고주파 대역에서는 이와 달리 매우 세밀하게 주파수를 나누어 할당할 수 있습니다.

 

그리고 무선통신기술(RF)이 발전함에 따라 고주파를 다루는 기술도 발달하였고,

점점 높은 주파수를 사용하게 되었습니다.

 

주파수 분배표

 

https://www.spectrum.or.kr/bbs/board.php?bo_table=frequency&graph_yn=Y

스펙트럼포털

 

 

---

2. 효율성

또한 단순히 주파수가 부족해서 고주파를 사용하게 되었다는 것도 있지만,

고주파를 사용했을 때의 효율성을 생각해서 사용하게 된 측면도 있습니다.

 

삼성전자 블로그 : SH-100 (1988)

 

일단 고주파를 쓰면 안테나가 짧아집니다.

소형 시스템을 만들기 위해서는 안테나가 짧은 것이 중요합니다. (휴대성도 좋아지죠)

안테나의 길이는 신호의 파장과 관련이 있습니다. (일반적으로 1/4파장)

 

 

지난번 글에서 주파수와 파장에 대한 설명을 하였습니다.

https://ds3qej.tistory.com/59

2M가 왜 '2M'인가? (HAM, 파동의 개념)

 

초장파(VLF)를 쓰는 잠수함과 통신하려면 안테나가 매우 길어야한다. 마을 크기의 VLF 기지국

 

 

그리고 주파수가 높을수록 데이터 전송이 빠릅니다.

생각하기 쉽게 Hz를 bps로 본다면

3.5GHz는 1비트 데이터를 약 35억 개 보낼 수 있다는 것이고

그에 반해 60Hz 60개를 보낼 수 있다는 것입니다.

 

또한 주파수가 높을수록 할당되는 대역폭도 크기 때문에

주고받을 수 있는 데이터의 양이 증가하게 됩니다.

(국내 5G의 3.5GHz대역은 300MHz 대역폭, 28GHz은 2.4GHz 폭)

 

그래서 '광'대역이라는 말을 붙였음

 

그 외에, 고주파를 사용할수록

변조효율이 높다, 노이즈/장애 내성이 강하다 등 이점들이 더 있습니다.

 

---

 

물론, 고주파가 항상 좋은 것은 아닙니다.

앞서 사진에서 초장파(저주파)를 잠수함과의 통신에서 사용하는 이유는

저주파가 지형(물, 산, 건물 등)을 고주파에 비해 잘 통과하기 때문이고.

기술 구현 난이도가 고주파 대역 사용에 비해 낮아 이전부터 많이 사용해 왔던 것입니다.

 

반대로 고주파는 거리가 멀어질수록 신호 감쇠가 심해져서

건물, 벽 등을 잘 통과하지 못합니다. 그래서 기지국을 촘촘히 세워야 하는 것이죠;

(그래서 통신비가 점점 비싸진 건가;)

 

 

 

<정리>

고주파 대역을 점점 사용하게 된 이유는 1. 주파수가 부족해서 2. 효율성(안테나 길이, 데이터 처리량) 때문입니다.