[데이터 통신] Spread Spectrum

그동안은 신호를 얼마나 효율적으로 보내는가? 에 대해 집중했다.

 

최대한 많은 데이터를 적은 신호로 정확하게 보내는 방법이라던지, 대역폭을 최대한 활용한다던지.. 등등

 

 

 

현실적인 고민들이었지만, 우리가 보내는 데이터들이 뭔지 보고싶어하는 변태들이 있기 마련이다.

 

특히 무선통신에 있어서 도청에 대한 위험은 항상 존재하고, 도청이 아니라 신호를 방해(Jamming)하는 식의 사건들도 있어왔다.

 

 

 

따라서 우리는 오늘 배울 spread spectrum 방법을 알아보려한다.

 

 

 

기본적으로 대역폭을 최대한 늘려버리는 방법이 있다.

 

대역폭이 좁으면 좁을 수록 특정 주파수만 찾으면 도청이나 방해 공작(Jamming)을 수행하기 쉽다.

 

따라서 최대한 대역폭을 늘려서 데이터가 전송되는 주파수를 찾지 못하게 만드는 방법이다.

 

 

 

 

 

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

우리가 가진 데이터에 대해, 각 데이터를 서로 다른 주파수에 대응시켜서 보낸다.

 

한마디로 주파수가 수시로 변하게 되는데, 이를 마치 깡총뛰는(Hopping)것처럼 보인다고 이름이 FHSS이다.

 

원본 신호와 주파수 테이블이 있다.

 

Modulator(변조기)는 원본 신호를 주파수 테이블에 맞춰서 데이터 하나를 특정 주파수로 보내버린다.

 

 

위 예시는 3-bit 패턴에 대한 주파수 테이블을 보여준다.

 

따라서 3비트 패턴으로 이루어진 데이터를 보낸다고 하면 아래 사진과 같이 전송된다.

 

도청하는 사람이 특정 주파수만 보고있거나, 다른 주파수 테이블을 가지고 있다면 절대로 도청을 성공하지 못한다.

 

 

 

 

 

 

 

Directed Sequence Spread Spectrum (DSSS)

원본 신호와 변조를 위한 신호(Spreading code)를 이용해서 보내는 방식이다.

 

이 과정에서 주파수가 얼마든지 변화할 수 있기 때문에 Spread Spectrum의 종류로 본다.

 

위 사진은 원본 신호와 변조를 위한 신호(Spread code)를 서로 곱해서 Spread signal을 만든다.

 

이때 원본 데이터의 1bit에 대응하는 spread code의 n비트를 chips라고 부른다.

 

 

 

 

chips에서 chip은 spread code의 1bit를 의미한다.

 

이때 데이터 1bit에 대한 chip rate는 n(chips의 크기)이 된다.

 

데이터 1bit를 보낼때 몇개의 chip을 보내야하는지를 나타내는게 chip rate라고 이해하자.