1. 방송, 통신의 특성
방송과 통신은 서로 멀리 떨어진 대상들 사이의 정보교환 또는 정보전달을 전제로 하기 때문에 영상이나 음향을 가공하지 않은 채 소기의 목적을 수행할 수가 없다. 텔레비전이란 먼 거리에서 보는 것을 의미한다. 따라서 TV 방송 시스템의 경우 각 장면들에 대한 영상, 음향 정보는 그에 상응하는 전기신호, 즉 비디오 신호와 오디오 신호로 변환·처리된 후 TV송신 시스템을 통해 공중전파 되어 가정용 수상기까지 전송된다.
2. 전자파
전자파는 1864년 영국의 제임스 맥스웰(James Maxwell)이 이론적으로 예언하고, 1887년 독일의 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)가 실험적으로 존재를 확인한 것으로 전계와 자계가 서로 직각을 이루어 주기적으로 변화하면서 공간을 퍼져나가는 파(wave)를 의미한다. 한편 이 파의 파장에 따라 전파, 빛, X선, 감마(r)선 등으로 분류되는데 진공 속에서 전자파의 속도는 3×108m/sec이고 물질 속에서는 더욱 늦어진다. 1895년 이탈리아의 마르코니(Guglielmo Marconi)가 이 전파를 통신에 성공적으로 활용한 것이 무선통신의 시초가 되었다. 이러한 무선통신은 장파, 중파, 초단파로 발전하여 오늘날의 마이크로파 시대로 돌입하게 되었다.
가. 주파수란?
1초 동안 신호 또는 전파가 진동하는 횟수. 주파수의 단위로는 헤르쯔(㎐)를 사용한다. 그림에서와 같이 1초에 한번 진동하는 경우 1㎐라고 하고, 4번 진동하는 경우는 4㎐, 1초에 1000번 진동하는 경우에는 1㎑라고 한다.
나. 파장
전파의 속도는 약 30만 km/sec로서 일정하며, 주파수와 무관하다. 전파의 속도는(c), 주파수(f), 파장 (λ) 라 하면 c = f·λ와 같은 수식이 성립한다. 주파수가 높을수록 파장이 짧아지고, 주파수가 낮아질수록 파장이 길어진다.
다. 스펙트럼
햇빛을 프리즘에 통과시키면 일곱 색깔의 무지개로 나누어진다. 백색의 태양광선은 각 색깔마다 파장이 다르므로 프리즘에 의하여 일곱 각도로 휘어진다. 전자파도 각각의 주파수가 다르므로 전파의 파장에 따라 장파, 중파, 단파로 나누어지며, 전파를 주파수의 크기순으로 배열한 것을 주파수 스펙트럼이라고 한다. 신호처리 분야에서는 시간영역에 대응하는 주파수 영역에서의 신호를 스펙트럼이라고 한다.
라. 주파수에 의한 분류
인공적인 유도 없이 공간을 전파하는 3,000㎓ 이하 주파수의 전자파를 말하며, 전자기파는 전파, 적외선, 가시광선, 자외선 등을 포괄하는 개념이지만 일반적으로 전파와 동일한 개념으로 인식되어진다.
3. 전파의 특성
전파는 크게 지구 표면을 따라 퍼지는 지표파와 공간으로 퍼지는 공간파로 나누어 생각할 수 있다. 일반적으로 저주파의 경우 지표파는 대지를 따라 회절하여 비교적 감쇠가 적다. 공간파는 전리층으로부터 반사되기 때문에 보다 멀리까지 퍼져 나갈 수 있지만 초단파(30∼300㎒) 이상 고주파의 경우 전파는 빛의 성질에 가까워지기 때문에 지표파는 대지를 따라 회절하지 않고 거의 곧게 퍼져 나가나 공간파들은 전리층을 통과해 버린다.
그 결과 송, 수신이 가능한 최대 지표거리는 직접파가 도달하는 거리, 즉 송,수신 안테나를 잇는 지구의 접선이 되며 이를 가시의(Line Of Sight) 전송특성 이라고 한다. 이와 같은 특성 때문에 중파와 단파를 이용하는 라디오 방송은 가청거리가 긴데 반해 초단파를 사용하는 FM 또는 TV 방송은 가시청 거리가 짧아지게 된다. 따라서 FM 또는 TV방송의 가시청 영역을 넓히려면 송수신 안테나의 위치를 높여 주어야 하기 때문에 모든 송신소 및 중계소는 고지 또는 산 정상에 위치하게 되는 것이다.
4. 채널과 주파수
본래 채널이란 수로 혹은 수도관을 뜻하지만 통신에서는 필요한 정보들을 실어 나를 수 있는 통로를 의미한다. 일반적으로 채널의 폭은 정보의 전송량과 전송속도에 따라 결정되는데 텔레비전의 경우 영상과 음향 정보를 전달하는데 필요한 6㎒의 주파수 폭을 하나의 채널로 규정하며 할당된 각각의 주파수대역을 숫자로 표시하여 분류하고 있다.
가. 중파(AM) 방송
중파방송은 526.5㎑∼1606.5㎑ 사이의 주파수로서 각 방송사는 총 120개의 채널 중에서 특정의 채널 주파수를 할당받아 AM 방송을 수행한다. AM 채널은 9㎑씩의 간격을 두고 540, 550, 560… 1,600까지 늘어나서 총 107개가 됨을 의미한다. 이때의 주파수는 중간채널을 말한다(535와 545 사이의 540). 이 수는 다이얼로 표시될 때 끝자리 ‘0’이 생략된 상태로 표시된다.
나. 단파(HF) 방송
단파방송은 6, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 21 ㎒ 대역의 주파수로서 채널 폭은 5㎑로서 국제협정에 따라 총 617개의 채널을 세계 각국에 할당하여 단파방송을 수행한다.
다. 초단파(VHF) 방송
초단파 방송인 FM방송은 88∼108㎒ 사이의 주파수로 채널 폭은 200㎑이며 총 20㎒의 주파수 폭을 99개의 채널로 적절히 할당하여 FM 방송 등을 수행한다.
라. 지상파 DMB 방송
기존 아날로그 텔레비전 방송 채널 7~13, 주파수 174∼216MHz 대역을 지상파 DMB 주파수로 할당하여 방송 중에 있다. 수도권은 CH8, 12번을 사용 중이며 지역은 별도로 할당되어 있다. 수도권 주파수 분배 현황은 아래 [그림 6]과 같다.
마. 텔레비전 방송
기존 아날로그 텔레비전 방송은 54∼216MHz 사이의 VHF 주파수와 470∼890MHz 사이의 UHF 주파수로서 채널 폭은 6㎒이며 총 82개(VHF 12개, UHF 70개)의 채널로 적절히 할당하여 TV방송 등을 수행하였다. 텔레비전 방송 이외의 여러 서비스에서 UHF 주파수를 사용하기를 강력하게 요구하였기 때문에 현재 70개의 채널은 모두가 텔레비전용으로 사용되고 있지 않다. 우리나라는 디지털TV 방송을 위해 채널 69번, 주파수 806㎒까지 사용하다가 디지털 방송전환이 완료되는 2013년 이후에는 채널 52번부터 69번까지 700㎒ 대역을 방송·고정·이동통신용으로 할당하였다. 2007년 11월 폐막된 스위스 제네바 세계 전파통신 회의(WRC-07)에서 4세대 이동통신용으로 할당한 주파수의 상당 부분이 TV방송용과 중복됨에 따라, 현재 TV방송용으로 사용 중인 주파수를 통신용으로 할당할 수 있는 근거가 마련되어 디지털 전환 완료 후 생겨나는 여유 방송 주파수들을 이동 통신 등으로 할당하였다. 또한 UHD방송을 위해 700㎒ 일부 대역을 할당하였다.
바. 위성방송
위성을 통해 송신된 전파를 일반 가정에서 직접 수신하는 방식으로서 각 채널의 소유 주파수 대역폭이 27㎒ 이므로 디지털 방송을 수행할 경우 많은 채널을 확보할 수가 있다.
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