[퍼옴] 대역 확산(spread spectrum 스프레드 스펙트럼)

내식대로 정리

좁은 대역폭을 갖는 신호는 잡음에 굉장히 큰 영향을 받는다. 그렇기 때문에 잡음에 강한 신호를 만들기 위해서 대역을 확산시켜서 좁은 대역을 넓은 대역으로 만들어서 전송하게 된다. 그렇게 되면 특정 주파수에 간섭이 생기더라도 다른 넓은 주파수에 그 신호의 데이터들이 퍼져있으므로 상대적으로 그 간섭은 무시되게 되면서 잡음에 강한 신호가 만들어 지는것이다.

spread spectrum에는 두가지 방식이 있는데

첫번째는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)방식이다. 

이 방식은 내가 보내려고하는 데이터에 확산 코드열을 XOR시켜서 전송 하게 된다 그렇게 되면 0이라는 신호를 보내고 싶을때 확산 코드열이 01011일 경우에 00000와 01011 을 xor한 결과인 01011이 전송되게 된다. 수신기에서도 마찬가지로 확산코드열을 알고 있어야 하며 송신기와 수신기 사이의 동기화가 맞춰져 있어야 어디서 부터 정확하게 해석해야 하는지를 알 수 있다.

 무슨말이냐면 수신기에서는 00000와 01011을 xor한 결과인 01011을 다시 원래 코드인 00000로 변환해야 하는데 01011 중 맨앞 0 을 제외한 1011부터 해석을 시작하게 되면 엉뚱한 데이터로 해석이 될 수가 있다. 그렇기 때문에 정확한 동기화가 필요하다.

1이라는 데이터를 보내기 위해서 4개의 비트를 추가로 사용해야 한다. 다시 말하면 1bit를 5비트로 암호화하는 CDM(Code Division Multiplex)방식과 목적은 다르지만 방식은 똑같다.

여러 채널들이 같은 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있다는 장점이 있으며

주파수 대역이 넓기 때문에 잡음에 강하며 여러 기지국들이 신호를 캐치하고 복구 시킬 수 있다.

또 다른 방식은 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)방식이다.

이방식은 또 fast와 slow버전으로 나뉘는데,

fast버전은 한 신호당 전송하는 비트율이 낮은 대신 굉장히 빈번하게 주파수를 바꿔서 전송한다.

slow버전은 반대로 한 신호당 전송하는 비트율이 상대적으로 높지만 fast버전 보다는 주파수를 덜 자주 바꿔서 전송한다.

fast버전의 예로는 블루투스가 대표적이다.

이 방식의 장점은 도청과 주파수 간섭에 강하다는 것이다. 

스프레드 스펙트럼의 기본 장점인 잡음에 강한것은 물론 마찬가지이다. 또한 구현이 간단해서 초기에 저가용 제품에 많이 들어간 기술이다.

내가 어떤 사람의 데이터를 훔쳐 보고 싶은데, 송신자가 이 방식을 사용한다면 해커 입장에서는 그 데이터가 전송되는 주파수의 순서를 알아야 한다. 그래야 순서에 맞게 데이터가 조합이 될것이다. 또한 특정 주파수를 일부러 방해시킨다 하더라도 어차피 그 특정 주파수의 신호는 없어진다 하더라도 나중에 복구가 되기때문에 큰 문제가 없다.

하지만 DSSS만큼 오류에 강하진 않다.