1. 문제
직접 확산 방식(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)은 확산 스펙트럼(Spread Spectrum) 기술 중 하나로, 원래 신호를 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산하여 전송하는 방식이다.
DSSS의 개념과 동작 원리, 장단점 및 활용 사례를 설명하라.
2. 기술사 모범 답안
1. 직접 확산 방식(DSSS)의 개요
- DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum, 직접 확산 스펙트럼 방식)은 신호를 더 넓은 주파수 대역에 분산하여 송신하고, 수신 시 다시 원래 신호로 복원하는 방식이다.
- 원래 신호에 고속의 확산 코드(Spreading Code, PN Code)를 곱하여 전송하며, 이를 통해 신호가 넓은 주파수 대역으로 확산된다.
- DSSS는 군사 및 보안 분야에서 많이 사용되며, 대표적인 예로 IEEE 802.11b(Wi-Fi), CDMA 이동통신 등이 있다.
2. DSSS의 동작 원리
(1) 송신 과정
- 원래 신호(Baseband Signal)에 확산 코드(Spreading Code)를 곱한다.
- 확산 코드는 PN(Pseudo Noise) 코드라고 하며, 원래 신호보다 훨씬 빠른 속도로 전송된다.
- 결과적으로 신호의 주파수 대역이 넓어지고, 주파수 대역 내에서 신호의 전력이 낮아져 간섭이 줄어든다.
(2) 수신 과정
- 수신 측에서 동일한 확산 코드(PN 코드)를 이용하여 원래 신호를 복원한다.
- 같은 확산 코드를 사용하는 신호만 복원이 가능하므로, 불법적인 신호 도청이나 간섭이 어려워 보안성이 높아진다.
3. DSSS의 장점과 단점
(1) 장점
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간섭 내성(Interference Resistance)
- DSSS는 신호가 넓은 주파수 대역으로 퍼지므로, 특정 주파수 대역에서 간섭이 발생해도 전체 신호에는 큰 영향을 주지 않는다.
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보안성(Security) 강화
- 확산 코드가 없으면 원래 신호를 복원할 수 없기 때문에, 신호 도청이 어렵다.
- 군사 통신에서 많이 사용되는 이유 중 하나이다.
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멀티 유저 지원(CDMA 적용 가능)
- 여러 사용자가 서로 다른 확산 코드를 사용하면 동일한 주파수 대역에서도 코드 분할 다중 접속(CDMA, Code Division Multiple Access)이 가능하다.
(2) 단점
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주파수 자원 낭비(Bandwidth Consumption)
- 원래 신호보다 훨씬 넓은 주파수 대역을 사용해야 하므로, 주파수 이용 효율이 낮다.
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고속 신호처리 필요(High Processing Power Required)
- 확산 및 복원 과정에서 빠른 연산이 필요하므로, 하드웨어 성능이 높아야 한다.
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다중 경로 페이딩(Multipath Fading) 영향
- 신호가 여러 경로로 반사되어 도달하는 경우, 원래 신호 복원이 어려울 수 있다.
- 이를 해결하기 위해 RAKE 수신기 같은 기술이 사용된다.
4. DSSS의 활용 사례
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CDMA(Code Division Multiple Access) 이동통신
- 2G~3G 이동통신에서 사용된 CDMA는 DSSS를 기반으로 동작하며, 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 공유할 수 있도록 함.
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IEEE 802.11b (Wi-Fi)
- 초기 Wi-Fi 표준인 802.11b는 DSSS를 사용하여 2.4GHz 대역에서 신호를 확산하여 전송.
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군사 및 위성 통신
- 군사 통신에서는 신호 도청 방지 및 간섭 저항을 위해 DSSS 방식이 널리 사용됨.
- 위성 통신에서도 DSSS를 활용하여 신호 간섭을 줄이고 보안성을 높임.
3. 어린이 버전 요약 정리
- DSSS는 신호를 넓게 퍼뜨려서 보내는 방법이야!
- 신호를 넓게 퍼뜨리면, 간섭에도 강하고 도청하기 어려워!
- 휴대폰(CDMA), Wi-Fi(802.11b), 군사 통신에서 많이 사용돼!
- 하지만 너무 많은 주파수를 쓰고, 처리 속도가 빨라야 해!
