대역확산통신(Spread Spectrum)은 여러 사용자가 같은 시간, 같은 주파수에서 서로 직교성을 가진 코드를 사용하여 다중으로 정보를 전달하는 기술입니다.
다수 사용자가 동시 사용을 목적으로 한 SSMA(Spread Spectrum Multiple Access) 통신방식이라고 할 수 있습니다.
샤논의 정리에 따라 채널용량을 늘리기 위해 넓은 대역폭을 사용하는 방식을 채택합니다.
(샤논의 정리에 대한 자세한 내용은 링크를 클릭하세요.)
1. 대역확산통신(Spread Spectrum) 개념
- 전송대역을 정보전송에 필요한 대역폭보다 훨씬 넓게 사용하는 방식
- 전력이 일정하므로 대역이 넓어지면 주파수에 상응하는 전력크기는 작아지며, 이 과정에서 발생하는 확산이득을 이용하여 정보신호 복원
- 확산이득은 확산 시 생기는 이득의 차이로 전송과정에서 유입된 잡음은 복조과정에서 확산신호와 곱해서 반대로 대역확산이 되므로 정보신호 복원 가능함
2. 대역확산통신(Spread Spectrum) 특징
- 약속된 확산코드에 의해 대역확산 → 비화특성 우수
- 주파수 대역 넓게 사용 → 주파수 다이버시티 효과(페이딩 우수)
- 이동전화의 CDMA 방식 사용
3. 대역확산통신(Spread Spectrum) 종류
1) DSSS(직접확산방식)
- 원신호와 고주파 신호(확산신호)를 곱하여 확산시키는 변조방식
- BPSK, QPSK, M-ary PSK 등
- 데이터 신호를 고속의 PN 부호발생기와 혼합하여 사요주파수 전역으로 확산시켜 광대역 전송
- 고속 PN 부호발생기 필요
- 원근문제(Near-Far Problem) 발생
- 다중경로 페이딩에 강건
- 전파방해에 강하고, 보안성 높음
- 신호 검출시간이 길어 동기시간이 길어짐
2) FHSS(주파수도약방식)
- 호핑코드에 따라 순간적으로 한 주파수 점유하여 송신하고 다시 다른 주파수 점유하여 송신하는 과정을 반복함
- 주어진 대역폭을 많은 호핑채널로 나누어 송신측에서 1차 변조된 신호를 RF 주파수로 변환할 때 미리 정해진 순서에 따라 서로 다른 호핑채널에 할당시키는 방식
- 느린호핑은 수백회/초, 빠른호핑은 수천회/초
- 호핑채널에 분산된 수신신호를 연결하여 원신호 복원
- 검출시간이 짧아 동기시간이 짧음
- 원근문제 없음
- 주파수 도약 분석이 필요
- 히트 간섭 발생 가능(둘 이상 동일주파수 사용)
(1) THSS(시간도약방식)
- 정보신호가 전송되는 시간이 확산코드에 의해 결정되어 불연속적으로 전송되는 방식
- 독립적으로 사용하기 보다는 DS, FH 와 혼합하여 사용
4. 대역확산통신(Spread Spectrum) 처리이득
- 처리이득(확산이득)은 데이터 신호의 대역이 확산코드에 의해서 얼마나 넓게 확산 되었는지를 나타내는 파라미터임
1) 직접확산
Gp = (확산된 대역폭) / (정보신호대역폭)
2) 주파수 도약
Gp = (확산된 대역폭) / (정보신호대역폭)
3) 시간 도약
Gp = (프레임 시간주기) / (타임슬롯 시간주기)
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