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직접 확산 대역 방식 (r1)

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직접 확산 대역 방식

이름

직접 확산 대역 방식

영문명

Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

분류

확산 대역 통신 방식

주요 용도

Wi-Fi (IEEE 802.11b/g/n), CDMA, 블루투스 (일부), GPS

핵심 원리

원래의 데이터 신호를 칩 코드(chipping code)라고 불리는 더 넓은 대역의 의사잡음(PN) 코드와 곱하여 확산시킨 후 전송

주요 장점

간섭 및 재밍에 강함, 다중 접속 가능(CDMA), 낮은 전력 밀도로 보안성 향상

주요 단점

대역폭 효율이 낮음, 상대적으로 복잡한 시스템

기술 상세 정보

동작 방식

각 데이터 비트는 칩(chip)이라 불리는 더 짧은 비트 시퀀스(칩 코드)로 대체되어 전송 대역폭을 넓힘.

처리 이득

확산된 신호 대역폭과 원래 데이터 대역폭의 비율. 간섭 및 노이즈에 대한 내성을 결정.

칩 코드

의사잡음(Pseudo-Noise, PN) 시퀀스. 송신기와 수신기가 공유해야 하는 비밀 키 역할을 할 수 있음.

동기화

수신측에서 정확한 칩 코드의 타이밍을 맞추는 것이 매우 중요함.

다중 접속 방식

코드 분할 다중 접속(CDMA)의 기반 기술로, 서로 다른 칩 코드를 사용하여 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 공유.

주요 표준

IEEE 802.11b (Wi-Fi), IS-95 (CDMA), GPS C/A 코드

주파수 호핑 대비

직접 확산(DS)은 주파수를 고정하고 코드로 확산하는 반면, 주파수 호핑(FH)은 주파수를 빠르게 변경함.

보안성

칩 코드를 모르면 신호를 복조하기 어려워 일정 수준의 기밀성 제공(전용 암호화보다는 약함).

신호 은폐

확산으로 인해 전력 스펙트럼 밀도가 낮아져 배경 잡음 수준 아래에 '숨길' 수 있음.

근거리 무선 통신

초기 블루투스 (버전 1.x)에서 DSSS를 사용했으나, 이후 버전에서는 다른 변조 방식으로 전환.

1. 개요

직접 확산 대역 방식은 디지털 신호를 전송하기 위해 원래의 데이터 신호보다 훨씬 넓은 대역폭에 걸쳐 신호의 에너지를 확산시키는 통신 기술이다. 이 방식은 송신 측에서 확산 코드를 이용해 신호를 넓은 주파수 대역에 펼친 후, 수신 측에서 동일한 코드를 사용해 원래의 신호로 다시 복원한다.

이 기술의 핵심은 정보를 전송하는 데 필요한 최소 대역폭보다 훨씬 넓은 주파수 스펙트럼을 사용한다는 점이다. 신호가 넓게 퍼져 있기 때문에 특정 주파수에서의 전력 밀도는 매우 낮아지며, 이는 배경 잡음 수준에 가까워 보이게 만든다. 이러한 특성은 전파 간섭에 강하고, 다른 신호와의 공존을 가능하게 하며, 통신의 기밀성을 높이는 데 기여한다.

직접 확산 대역 방식은 주로 직접 시퀀스 확산 스펙트럼과 주파수 호핑 확산 스펙트럼이라는 두 가지 주요 기법으로 구현된다. 이 기술은 무선 LAN (Wi-Fi의 초기 표준), CDMA 기반의 셀룰러 통신, 그리고 GPS 및 군사 통신 시스템 등 다양한 분야에서 널리 사용되었다.

2. 기본 원리

직접 확산 대역 방식의 기본 원리는, 원래의 정보 신호를 훨씬 넓은 대역폭에 걸쳐 확산시켜 전송하는 데 있다. 이 과정은 송신측에서 확산 코드라고 불리는 고유한 의사 잡음 시퀀스를 정보 신호에 곱함으로써 이루어진다. 그 결과, 정보 신호의 스펙트럼은 매우 넓은 대역으로 확산되고, 그 전력 밀도는 배경 잡음 수준과 유사해진다. 수신측에서는 동일한 확산 코드를 사용해 신호를 다시 압축하여 원래의 정보를 복원한다. 이 확산과 역확산 과정이 해당 통신 방식의 핵심 동작 원리이다.

주요 구현 방식으로는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼과 주파수 호핑 확산 스펙트럼이 있다. DSSS는 정보 비트를 여러 개의 칩으로 구성된 확산 코드로 직접 변조하여 넓은 대역에 펼친다. 반면, FHSS는 전송 주파수를 예측 불가능한 패턴으로 빠르게 변경하며, 각 주파수에서 짧은 시간 동안 협대역 신호를 전송하는 방식이다. 두 방식 모두 넓은 대역을 사용한다는 공통점을 가지지만, 스펙트럼을 확산시키는 메커니즘은 근본적으로 다르다.

확산 코드의 선택은 시스템 성능에 결정적 영향을 미친다. 좋은 확산 코드는 높은 자기 상관 특성과 낮은 상호 상관 특성을 가져야 한다. 이는 수신기가 정확한 코드를 가질 때만 신호를 효과적으로 복원할 수 있게 하며, 다른 사용자의 신호는 잡음처럼 보이게 만든다. 확산 코드의 칩 레이트가 정보 비트 레이트보다 훨씬 높을수록 확산 이득이 커지며, 이는 간섭 저항성과 보안성을 향상시킨다.

특성

DSSS (직접 시퀀스)

FHSS (주파수 호핑)

확산 방식

코드를 이용한 직접 스펙트럼 확산

주파수 대역을 빠르게 변경

주요 장점

다중 경로 간섭에 강함, 구현이 상대적 용이

협대역 간섭에 매우 강함

대표 적용 예

Wi-Fi (802.11b), CDMA 셀룰러

초기 블루투스, 일부 군사 통신

2.1. 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)

직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)은 직접 확산 대역 방식의 핵심 구현 기술 중 하나이다. 이 방식은 송신측에서 원래의 데이터 신호를 칩(chip)이라고 불리는 고속의 의사난수(PN) 코드와 곱하여 대역폭을 확산시킨다. 이때 사용되는 확산 코드의 비트율은 원래 데이터 비트율보다 훨씬 높아, 결과적으로 신호의 스펙트럼이 넓은 대역에 걸쳐 펼쳐지게 된다. 수신측에서는 동일한 확산 코드를 이용해 수신된 넓은 대역의 신호를 다시 원래의 좁은 대역 데이터 신호로 복원한다.

DSSS의 동작 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다.

1. 변조(Spreading): 디지털 데이터 비트(예: +1 또는 -1) 각각이 고유한 칩 시퀀스 패턴으로 대체된다. 예를 들어, 데이터 비트 '1'은 10개의 칩으로 이루어진 특정 패턴(예: 1101000010)으로, 비트 '0'은 그 반대 패턴(0010111101)으로 표현될 수 있다.

2. 전송: 이렇게 생성된 고속의 칩 시퀀스가 변조되어 전송된다.

3. 역확산(Despreading): 수신기는 송신기와 정확히 동기화된 동일한 칩 시퀀스를 생성하여 수신 신호와 곱한다. 정상적인 신호의 경우 이 연산을 통해 원래의 데이터 비트로 복원되지만, 간섭 신호나 다른 사용자의 신호는 수신기의 칩 시퀀스와 상관관계가 없어 넓은 대역의 낮은 전력 잡음으로 확산되어 효과적으로 제거된다.

DSSS의 성능은 확산 이득(Processing Gain)이라는 지표로 표현되며, 이는 전송된 칩율과 원본 데이터 비트율의 비율로 정의된다. 높은 확산 이득은 더 우수한 간섭 및 재밍 저항성과 더 많은 사용자의 다중 접속 능력(CDMA)을 제공한다. 초기 Wi-Fi 표준인 IEEE 802.11과 CDMA 방식의 셀룰러 통신이 DSSS 기술을 기반으로 구축된 대표적인 사례이다.

2.2. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)

주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)은 송신기와 수신기가 미리 합의된 패턴에 따라 통신 주파수를 빠르게 변경하는 방식이다. 이 패턴을 주파수 호핑 시퀀스라고 부르며, 송수신 양측은 이 시퀀스를 알고 있어야 정상적인 통신이 가능하다. 데이터 신호는 좁은 대역폭을 가진 채널에서 전송되지만, 시간에 따라 여러 채널을 점프하면서 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산되는 효과를 낸다.

FHSS 시스템의 동작은 크게 두 가지 모드로 구분된다. 하나는 느린 주파수 호핑(SFH)으로, 하나의 데이터 심볼이 여러 주파수 점프 동안 전송된다. 다른 하나는 빠른 주파수 호핑(FFH)으로, 하나의 데이터 심볼 기간 내에 여러 번의 주파수 점프가 발생한다. 점프 속도와 사용하는 채널 수는 시스템 설계와 규격에 따라 결정된다.

이 방식의 주요 장점은 협대역 간섭에 대한 강한 저항성이다. 특정 주파수에서 간섭이나 재밍이 발생하더라도, 신호는 곧 다른 주파수로 이동하기 때문에 전체 통신에 미치는 영향이 제한적이다. 또한 여러 사용자가 서로 다른 호핑 시퀀스를 사용하면 동일한 주파수 대역에서 코드 분할 다중 접속 방식으로 동시에 통신할 수 있다.

FHSS는 초기 IEEE 802.11 무선 LAN 표준(1997년)에서 2.4 GHz 대역을 사용하는 물리 계층 방식 중 하나로 채택되었다. 또한 블루투스 기술도 낮은 전력 소비와 간섭 회피를 위해 FHSS 방식을 사용하는 대표적인 예이다. 군사 통신 분야에서는 보안성과 재밍 저항성을 높이기 위해 오랫동안 활용되어 왔다.

2.3. 확산 코드와 대역폭

직접 확산 대역 방식의 핵심은 원래의 데이터 신호를 훨씬 넓은 대역폭에 걸쳐 확산시키는 것이다. 이 확산 과정은 확산 코드라고 불리는 고유한 디지털 시퀀스에 의해 제어된다. 송신측에서는 원본 데이터 비트와 확산 코드를 결합(주로 XOR 연산)하여 전송 신호를 생성하며, 이로 인해 신호의 대역폭이 극적으로 증가한다. 수신측에서는 동일한 확산 코드를 사용하여 수신된 확산 신호를 다시 원래의 좁은 대역폭 데이터 신호로 복원한다. 이때 올바른 코드를 모르는 수신자는 신호를 잡음으로 인식할 뿐이다.

확산 코드의 선택은 시스템 성능에 직접적인 영향을 미친다. 코드는 서로 간의 상관관계가 낮아야 하며, 이는 다중 사용자 환경에서 서로의 간섭을 최소화하는 데 필수적이다. 대표적인 확산 코드로는 의사잡음(PN) 시퀀스와 골드 시퀀스가 있다. 이 코드들은 결정론적으로 생성되지만 무작위 잡음과 유사한 통계적 특성을 가져, 보안성과 간섭 저항성을 제공한다.

대역폭 확산의 정도는 처리 이득으로 정량화된다. 처리 이득은 확산 후의 신호 대역폭과 확산 전의 원본 데이터 대역폭의 비율로 정의된다. 일반적으로 다음과 같은 관계가 성립한다.

매개변수

설명

수식/관계

칩 속도

확산 코드의 비트 전송률. 각 비트를 '칩(chip)'이라 함.

Rc

데이터 속도

원본 정보의 비트 전송률.

Rb

처리 이득

확산에 의해 얻어지는 신호 대 잡음비(SNR)의 개선 정도.

PG = Rc / Rb = 확산 대역폭 / 데이터 대역폭

높은 처리 이득은 더 강력한 간섭 및 재밍 저항성과 더 나은 저전력 감지 성능을 의미한다. 그러나 이는 동일한 정보를 전송하기 위해 더 넓은 주파수 자원을 소비함을 뜻하기도 하여, 주파수 이용 효율 측면에서는 불리할 수 있다.

3. 기술적 특징

직접 확산 대역 방식의 기술적 특징은 주로 확산 코드를 사용하여 정보 신호의 대역폭을 인위적으로 넓히는 데서 비롯된다. 이 방식은 협대역 통신과 비교하여 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공한다.

가장 두드러진 특징은 간섭 및 재밍에 대한 높은 저항성이다. 신호가 넓은 주파수 대역에 걸쳐 확산되기 때문에, 특정 주파수에서 발생하는 협대역 간섭이나 고의적인 재밍 신호는 전체 신호 중 극히 일부에만 영향을 미친다. 수신측에서는 확산 코드를 이용해 원래 신호를 복원하는 과정에서 이러한 간섭 성분이 확산되어 제거되거나 크게 약화된다. 이는 군사 통신이나 산업 환경과 같이 신뢰성이 중요한 분야에서 큰 장점으로 작용한다.

또한, 동일한 주파수 대역을 여러 사용자가 공유할 수 있는 다중 접속 능력을 제공한다. 각 사용자나 통신 채널마다 서로 직교성이 있는 고유의 확산 코드를 할당하면, 수신기는 자신의 코드와 일치하는 신호만을 선택적으로 복조할 수 있다. 이 원리를 기반으로 한 코드 분할 다중 접속은 셀룰러 통신의 한 축을 이루었다. 마지막으로, 확산된 신호의 전력 스펙트럼 밀도가 매우 낮아져 배경 잡음 수준에 가까워지기 때문에, 통신 신호의 저전력 감지 가능성과 보안성이 향상된다는 특징도 있다.

3.1. 간섭 및 재밍 저항성

직접 확산 대역 방식의 핵심 장점 중 하나는 높은 간섭 및 재밍 저항성이다. 이는 신호를 넓은 대역폭에 걸쳐 확산시킴으로써 달성된다.

협대역 간섭 신호가 존재하는 경우, 직접 확산 대역 수신기는 확산 코드를 이용해 원하는 신호만을 원래의 대역폭으로 되돌린다. 이 과정에서 협대역 간섭 신호는 오히려 수신기 내에서 확산되어 그 전력 밀도가 크게 낮아진다[1]. 결과적으로 유효 신호 대 간섭 비율이 향상되어 통신 품질을 유지할 수 있다. 의도적인 재밍 신호에 대해서도 동일한 원리가 적용되어, 재밍 신호의 대역폭이 전체 확산 대역폭보다 좁다면 통신 링크를 유지하는 것이 가능해진다.

이러한 내성은 확산 대역폭이 넓을수록, 그리고 사용하는 확산 코드의 길이가 길수록 더욱 강화된다. 넓은 대역에 신호 에너지를 분산시켜 놓았기 때문에, 특정 주파수에서의 간섭은 전체 신호에 미치는 영향이 상대적으로 적다. 이 특성은 군사 통신이나 GPS와 같이 적대적인 환경에서도 신뢰할 수 있는 링크가 요구되는 분야에서 직접 확산 대역 기술이 채택되는 주요 이유가 되었다.

3.2. 다중 접속 능력

직접 확산 대역 방식의 핵심 장점 중 하나는 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있는 다중 접속 능력이다. 이는 각 사용자에게 고유한 확산 코드를 할당함으로써 가능해진다. 송신측에서는 원래의 데이터 신호를 이 고유 코드를 이용해 넓은 대역폭으로 확산시킨다. 수신측에서는 동일한 코드를 사용해 신호를 역확산하면 원래의 데이터를 복원할 수 있다. 다른 사용자의 신호는 서로 다른 코드를 사용하므로 수신기에서는 원치 않는 신호가 넓은 대역에 걸쳐 낮은 전력의 잡음처럼 보이게 되어 효과적으로 구분 및 제거된다.

이러한 다중 접속 방식을 코드 분할 다중 접속이라고 부른다. CDMA는 셀룰러 네트워크의 3세대 이동 통신 표준의 기반이 되었다. 사용자 수가 증가하면 시스템 내 간섭이 누적되어 성능이 점차 저하되지만, 동일한 주파수 대역을 모든 셀에서 재사용할 수 있어 주파수 활용도와 시스템 용량을 크게 향상시킨다.

특징

설명

다중 접속 원리

고유 확산 코드를 통한 코드 분할 다중 접속

동시 사용

여러 사용자가 동일 시간, 동일 주파수 대역 공유

간섭 관리

다른 사용자의 신호는 잡음처럼 처리되나, 사용자 증가 시 누적 간섭 발생

주파수 활용

주파수 재사용 계수가 1로, 모든 셀이 동일 주파수 사용 가능

CDMA의 성능은 사용되는 확산 코드의 직교성에 크게 의존한다. 코드 간 상관관계가 낮을수록 다른 사용자의 신호를 더 효과적으로 제거할 수 있어 시스템이 지원할 수 있는 동시 사용자 수가 증가한다. 이는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 방식의 전형적인 다중 접속 구현 방식이다.

3.3. 저전력 감지 가능성

직접 확산 대역 방식은 신호를 넓은 대역에 걸쳐 확산시키기 때문에, 그 결과 단위 주파수 대역당 신호 전력 밀도가 매우 낮아진다. 이 낮은 전력 밀도는 신호를 배경 잡음 수준에 가깝게 만들어, 의도하지 않은 수신자가 신호의 존재를 감지하거나 내용을 도청하기 어렵게 만드는 특성을 부여한다.

이 특성은 전파 은폐 또는 저피탐성(LPI, Low Probability of Intercept)으로 불린다. 협대역 통신에서는 신호의 전력이 좁은 대역에 집중되어 있어 스펙트럼 분석기 등으로 쉽게 탐지될 수 있다. 반면, 직접 확산 신호는 그 에너지가 넓은 주파수 범위에 분산되어 있어, 특정 주파수에서의 전력은 배경 열잡음 수준과 유사해진다. 이는 신호가 마치 잡음처럼 보이게 하여, 신호의 존재를 식별하는 것을 현저히 어렵게 만든다.

저전력 감지 가능성은 군사 및 보안 통신에서 중요한 장점으로 작용한다. 적이 통신 채널의 존재를 인지하지 못하거나, 인지하더라도 그것이 유용한 통신 신호인지 단순 잡음인지 구분하기 어려워지기 때문이다. 또한, 이 특성은 민간 분야에서도 전자기 간섭을 최소화하는 이점으로 연결된다. 확산 신호의 낮은 전력 밀도는 다른 협대장비에 대한 간섭을 줄여, 동일한 주파수 대역을 여러 시스템이 조화롭게 공유할 수 있게 돕는다.

다만, 이 감지 가능성은 상대적이다. 수신자가 정확한 확산 코드를 알고 있어 신호를 역확산하면, 신호 대 잡음비가 개선되어 정상적으로 복조할 수 있다. 반면, 코드를 모르는 제3자는 효과적인 역확산을 수행할 수 없어 신호를 감지하거나 복구하기가 극히 어렵다.

4. 주요 응용 분야

직접 확산 대역 방식은 그 고유한 기술적 특성 덕분에 여러 무선 통신 분야에서 핵심적인 역할을 수행한다. 가장 대표적인 응용 분야는 IEEE 802.11 표준을 기반으로 한 무선 LAN(Wi-Fi)이다. 초기 802.11b 표준은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 방식을 채택하여 2.4 GHz 대역에서 최대 11 Mbps의 데이터 전송률을 제공했으며, 이는 Wi-Fi 기술의 대중화에 기여했다[2].

셀룰러 통신 분야에서는 코드 분할 다중 접속(CDMA) 기술이 직접 확산 대역 방식의 대표적인 적용 사례이다. IS-95(cdmaOne)와 WCDMA(광대역 코드 분할 다중 접속)를 포함한 3세대(3G) 이동 통신의 핵심 기술로 사용되었다. CDMA는 각 사용자에게 고유한 확산 코드를 할당하여 동일한 주파수 대역에서 여러 사용자가 동시에 통신할 수 있는 다중 접속 능력을 실현한다.

응용 분야

사용 기술

주요 특징

무선 LAN (Wi-Fi 802.11b)

직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS)

2.4 GHz 대역, 간섭 저항성, 초기 Wi-Fi 보급 주력

셀룰러 통신 (3G CDMA)

코드 분할 다중 접속(CDMA/WCDMA)

주파수 효율성 향상, 소프트 핸드오프 가능

GPS (Global Positioning System)

DSSS

정확한 위치 측위, 낮은 신호 전력으로도 수신 가능

군사/보안 통신

DSSS, 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)

통신 기밀성 유지, 고의적 재밍에 대한 강인성

또한 GPS는 직접 확산 대역 방식의 정밀한 타이밍과 낮은 전력 신호 수신 능력을 활용한 대표적인 시스템이다. 각 GPS 위성은 고유한 확산 코드를 사용하여 신호를 전송하며, 수신기는 이를 통해 정확한 거리 측정과 위치 계산을 수행한다. 군사 및 보안 통신 분야에서는 통신의 기밀성과 재밍에 대한 저항성이 필수적이기 때문에, 직접 확산 대역과 주파수 호핑 방식을 조합한 강력한 확산 스펙트럼 기술이 오랫동안 사용되어 왔다.

4.1. 무선 LAN (Wi-Fi)

직접 확산 대역 기술은 초기 IEEE 802.11 무선 LAN 표준의 핵심 변조 방식으로 채택되었다. 특히 1997년에 표준화된 최초의 802.11 규격은 2.4 GHz 대역에서 1 Mbps와 2 Mbps의 데이터 전송률을 제공했으며, 이때 물리 계층의 한 방식으로 직접 시퀀스 확산 스펙트럼을 사용했다. DSSS는 넓은 대역에 신호를 확산시켜 주변의 협대역 간섭에 강하고, 낮은 전력 밀도로 인해 다른 시스템과의 공존이 비교적 용이하다는 장점을 지녔다.

이후 1999년에 등장한 IEEE 802.11b 표준은 여전히 2.4 GHz 대역과 DSSS 방식을 기반으로 하되, 상보적 코드 키잉 변조 기술을 도입하여 최대 11 Mbps까지 전송률을 높였다. 802.11b는 상용화에 크게 성공하여 초기 Wi-Fi 시장을 주도하는 역할을 했다. 그러나 더 높은 속도 요구에 따라 후속 표준인 IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g는 직교 주파수 분할 다중화 방식을 주요 변조 기술로 채택하면서, DSSS는 점차 주류 Wi-Fi 표준에서 사라지게 되었다.

아래 표는 DSSS를 사용한 주요 초기 Wi-Fi 표준을 요약한 것이다.

표준

채택 연도

사용 주파수 대역

최대 데이터 전송률

사용 확산 기술

IEEE 802.11 (초기)

1997

2.4 GHz

1, 2 Mbps

직접 시퀀스 확산 스펙트럼

IEEE 802.11b

1999

2.4 GHz

5.5, 11 Mbps

DSSS with CCK

현대의 고속 Wi-Fi 표준(예: 802.11n/ac/ax)은 주로 OFDM을 기반으로 하지만, 직접 확산 대역 방식은 Wi-Fi 기술의 초기 기반을 마련하고, 간섭이 많은 환경에서의 견고한 통신 가능성을 입증했다는 역사적 의미를 가진다.

4.2. 셀룰러 통신 (CDMA)

코드분할다중접속(CDMA)은 직접 확산 대역 방식을 기반으로 한 대표적인 셀룰러 통신 기술이다. 이 기술은 2세대(2G) 이동 통신에서 상용화되어 이후 3세대(3G) 광대역 코드분할다중접속(WCDMA)의 기반이 되었다. CDMA는 각 사용자에게 고유한 확산 코드를 할당하여, 모든 사용자가 동일한 주파수 대역과 시간에 신호를 전송할 수 있게 한다. 수신측에서는 해당 사용자의 확산 코드를 이용해 원하는 신호만을 복원하고, 다른 사용자의 신호는 넓은 대역에 걸쳐 퍼져 있는 잡음처럼 처리한다.

CDMA 시스템의 주요 구성 요소는 다음과 같다.

구성 요소

설명

확산 코드

각 사용자 또는 채널을 구분하는 고유한 디지털 시퀀스. 예: 월시 코드(Walsh Code)

기지국(Node B)

확산 코드를 할당하고, 사용자 신호를 합성 및 분리하는 무선 접속 장치

RAKE 수신기

다중 경로로 도달하는 신호의 각 성분을 수집하여 결합, 수신 성능을 향상시키는 장치

소프트 핸드오프

이동 중인 단말기가 여러 기지국과 동시에 연결을 유지하며 원활하게 셀을 이동하는 기능

이 기술은 기존의 주파수분할다중접속(FDMA)이나 시분할다중접속(TDMA) 방식에 비해 몇 가지 뚜렷한 장점을 제공한다. 주파수 계획이 비교적 간단하며, 주파수 재사용 계수가 1로, 동일한 주파수를 모든 셀에서 사용할 수 있어 주파수 활용도가 높다. 또한 소프트 용량 특성을 가지는데, 이는 사용자 수가 증가해도 통화 품질이 점진적으로 저하될 뿐 갑작스럽게 차단되지 않음을 의미한다. 다중 경로 간섭에 강하고, 소프트 핸드오프를 통해 통화 중단 없이 셀 간 이동이 가능하다는 점도 큰 장점이다.

그러나 CDMA는 모든 사용자가 동일한 주파수를 공유하기 때문에 자기 간섭과 근원-원거리 문제가 발생할 수 있다. 즉, 기지국에 가까운 강력한 신호가 멀리 있는 약한 신호를 가려 통화 품질을 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 기지국은 각 단말기의 전송 전력을 정밀하게 제어하는 역방향 링크 전력 제어 기술을 필수적으로 사용한다. 이러한 특성에도 불구하고, CDMA와 그 후속인 WCDMA는 높은 스펙트럼 효율성과 강건성을 바탕으로 3G 이동 통신 시대를 주도하는 핵심 기술로 자리 잡았다.

4.3. GPS 및 군사 통신

GPS 시스템은 직접 확산 대역 방식을 핵심 신호 구조로 채택하여 운영된다. 위성에서 발사되는 L1 대역 및 L2 대역의 신호는 각각 고유한 의사난수 코드(C/A 코드, P(Y) 코드)로 확산된다. 이 방식은 신호가 매우 낮은 전력 밀도로 넓은 대역에 퍼져 있어 지상에서 쉽게 포착하기 어렵게 만들며, 자연적 또는 인위적인 간섭에 강한 특성을 부여한다. 또한 동일한 주파수를 사용하는 모든 GPS 위성 신호를 구별하고 정확한 거리 측정을 가능하게 하는 기반이 된다.

군사 통신 분야에서는 직접 확산 대역 방식의 저전력 감지 가능성과 재밍 저항성이 전략적 가치로 평가되어 오래전부터 활용되었다. 신호가 배경 잡음 수준 아래로 숨어들어 적이 그 존재를 탐지하거나 내용을 도청하기 어렵게 한다. 또한 광대역에 걸쳐 신호 에너지가 분산되기 때문에, 협대역 재머로는 통신 링크를 효과적으로 방해할 수 없다. 이는 안보 통신과 지휘 통제 시스템의 생존성을 높이는 데 기여한다.

응용 분야

사용 목적

주요 특징

GPS

위성 항법 및 정밀 시각 동기

다중 위성 신호 구분, 간섭 저항, 낮은 신호 전력 밀도

군사 통신 (예: 싱크스[3])

안보 음성/데이터 통신

저전력 감지(LPI), 재밍 방지(AJ), 암호화와의 결합

이러한 응용 분야에서 직접 확산 대역은 단순한 변조 방식 이상으로, 시스템의 신뢰성과 보안을 보장하는 필수적인 기술로 자리 잡았다.

5. 표준 및 규격

직접 확산 대역 방식은 여러 산업 표준과 규격에 채택되어 상용화되었다. 가장 대표적인 예는 IEEE 802.11 시리즈와 3GPP의 WCDMA 표준이다.

무선 근거리 통신망(WLAN)의 기반이 되는 IEEE 802.11 표준군에서, 초기 버전인 802.11(1997)과 802.11b(1999)는 DSSS 방식을 물리 계층 기술로 사용하여 1 Mbps 및 최대 11 Mbps의 데이터 전송률을 제공했다. 이 표준들은 2.4 GHz 대역을 사용하며, 바커 코드와 CCK 변조를 활용했다. 이후 802.11g 표준은 OFDM을 주로 채택했지만, 하위 호환성을 위해 DSSS 모드를 포함하기도 했다.

셀룰러 통신 분야에서는 3GPP가 제정한 WCDMA 기술이 직접 확산 대역 방식의 핵심 응용 사례이다. WCDMA는 UMTS 네트워크의 공중파 인터페이스로, 사용자 데이터를 넓은 대역폭(5 MHz)에 확산시켜 전송한다. 이는 음성 및 고속 데이터 서비스를 동시에 지원하며, 소프트 핸드오버와 같은 CDMA의 고유한 장점을 구현하는 기반이 되었다. 관련 표준은 3GPP의 Release 99 및 이후 여러 판에서 계속 발전해 왔다.

표준 기구

표준 명

적용 분야

사용된 확산 방식

비고

IEEE

802.11, 802.11b

무선 LAN (Wi-Fi)

DSSS

2.4 GHz 대역, 최대 11 Mbps

3GPP

WCDMA (UTRA-FDD/TDD)

3G 셀룰러 통신 (UMTS)

직접 시퀀스 확산

5 MHz 채널 대역폭

ISO/IEC

18000-7

DSRC (차량 통신)

FHSS

5.8 GHz 대역의 활성 RFID[4]

이 외에도 블루투스의 초기 버전이 FHSS를 사용했으며, GPS 신호는 군사 및 민수용으로 각기 다른 의사잡음 코드를 이용한 직접 확산 방식을 채택하고 있다. 이러한 표준화는 직접 확산 대역 기술의 상호운용성 보장과 대량 생산을 가능하게 하는 데 결정적인 역할을 했다.

5.1. IEEE 802.11 시리즈

IEEE 802.11은 무선 LAN의 국제 표준 규격으로, 직접 확산 대역 방식은 초기 버전에서 핵심 변조 기술로 채택되었다. 특히 1997년에 최초로 표준화된 IEEE 802.11-1997과 1999년의 IEEE 802.11b 표준이 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식을 기반으로 했다. 이 표준들은 1 Mbps와 2 Mbps(802.11), 그리고 5.5 Mbps와 11 Mbps(802.11b)의 데이터 전송률을 제공하며, 2.4 GHz 대역을 사용했다.

802.11b의 DSSS 구현은 높은 간섭 저항성과 견고한 신호 특성을 바탕으로 초기 Wi-Fi 시장의 주류 기술로 자리 잡았다. 그러나 데이터 전송률 요구가 증가함에 따라, 이후의 표준들은 더 높은 스펙트럼 효율을 제공하는 OFDM 방식을 채택하게 되었다. 예를 들어, IEEE 802.11a와 IEEE 802.11g는 5 GHz와 2.4 GHz 대역에서 각각 OFDM을 사용했으며, IEEE 802.11n 이후의 모든 표준은 OFDM을 핵심 기술로 계승했다.

다음은 DSSS를 사용한 주요 802.11 표준의 요약이다.

표준

채택 연도

사용 기술

주파수 대역

최대 데이터 전송률

IEEE 802.11 (초기)

1997

DSSS, FHSS[5], IR[6]

2.4 GHz

2 Mbps

IEEE 802.11b

1999

DSSS (CCK[7] 방식)

2.4 GHz

11 Mbps

결과적으로, 직접 확산 대역 방식은 무선 LAN 기술의 초기 상용화와 보급에 결정적인 역할을 했지만, 더 높은 성능을 요구하는 현대 표준에서는 그 자리를 OFDM에 내주었다.

5.2. 3GPP 표준 (WCDMA)

3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 광대역 코드분할다중접속(WCDMA) 기술을 기반으로 한 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)를 제3세대(3G) 이동통신의 핵심 표준으로 채택했다. 이 표준은 직접 확산 대역 방식을 사용하여 음성, 데이터, 영상 통신을 지원한다. WCDMA는 기존 2G CDMA 기술보다 더 넓은 대역폭(5MHz)을 사용하고, 더 높은 칩 레이트(3.84 Mcps)를 적용하여 향상된 데이터 전송률과 용량을 제공한다.

WCDMA의 물리층은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 원리를 따른다. 각 사용자의 데이터 신호는 고유한 확산 코드(Scrambling Code)와 채널화 코드(Channelization Code)로 확산되어 넓은 대역에 걸쳐 전송된다. 주요 채널은 다음과 같이 구분된다.

채널 유형

주요 기능

예시

전용 채널

사용자 데이터/제어 신호 전송

DPDCH(전용 물리 데이터 채널), DPCCH(전용 물리 제어 채널)

공통 채널

시스템 정보, 페이징, 임의 접속 등

CPICH(공통 파일럿 채널), P-CCPCH(기본 공통 제어 물리 채널)

공유 채널

패킷 데이터 효율적 전송

HS-PDSCH(고속 하향링크 패킷 접속 물리 채널)

3GPP 표준은 지속적으로 진화하여 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)를 도입함으로써 WCDMA의 패킷 데이터 성능을 크게 향상시켰다. 이들은 고속 패킷 접속(HSPA)으로 통칭되며, 더 빠른 스케줄링, 적응형 변조 및 코딩, 하이브리드 ARQ 등의 기술을 활용했다. 이후 3GPP 릴리즈 8에서는 HSPA+가 정의되어 MIMO(다중 입출력) 안테나와 고차 변조(64-QAM)를 지원함으로써 진화된 3G 서비스를 제공했다.

WCDMA 및 그 진화형 기술은 전 세계적으로 광범위하게 상용화되어 3G 이동 통신 서비스의 기반을 형성했다. 이 표준들은 이후 4G LTE(Long Term Evolution)로 이어지는 이동 통신 기술 발전의 중요한 초석이 되었다.

6. 장단점

직접 확산 대역 방식은 간섭 저항성과 다중 접속 능력 등 여러 장점을 가지지만, 대역폭 효율성과 복잡성 측면에서 단점도 존재한다.

장점으로는 먼저 재밍이나 다른 신호원으로부터의 간섭에 강한 내성을 꼽을 수 있다. 확산 코드를 사용해 신호를 넓은 대역에 펼치기 때문에, 협대역 간섭은 전체 신호 중 일부에만 영향을 미치고 수신기에서 역확산 과정을 거치며 대부분 제거된다. 또한 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 공유할 수 있는 코드 분할 다중 접속을 가능하게 하여, 주파수나 시간을 분할하는 방식에 비해 유연한 자원 할당이 가능하다. 신호가 낮은 전력 스펙트럼 밀도로 확산되기 때문에, 통신 사실을 탐지하기 어려운 저전력 감지 가능성을 제공하여 보안성 측면에서도 유리하다.

반면, 단점도 명확하다. 가장 큰 문제는 대역폭 효율성이 낮다는 점이다. 원래의 데이터보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를 전송하므로, 동일한 데이터 속도를 위해 협대역 방식보다 더 많은 주파수 자원을 소모한다. 이는 주파수 자원이 제한된 환경에서 심각한 제약이 될 수 있다. 또한 송수신기 설계가 복잡해진다. 정확한 확산 코드 생성, 동기화, 그리고 역확산 과정을 수행하기 위해 추가적인 하드웨어와 신호 처리 알고리즘이 필요하여, 장비의 비용과 전력 소비가 증가한다.

장점

단점

높은 간섭 및 재밍 저항성

낮은 대역폭 효율성

다중 접속(CDMA) 가능

시스템 설계 및 동기화 복잡성 증가

저전력 감지 가능성(보안성)

상대적으로 높은 장비 비용 및 전력 소비

주파수 계획의 유연성

다른 광대역 시스템(예: OFDM)에 비해 최신 고속 데이터 전송에 비효율적[8]

6.1. 장점

직접 확산 대역 방식은 협대역 통신에 비해 뛰어난 간섭 저항성을 제공합니다. 신호가 넓은 대역폭에 걸쳐 확산되기 때문에 협대역 간섭이나 재밍 신호의 영향을 크게 줄일 수 있습니다. 이는 군사 통신이나 산업 환경에서 중요한 장점으로 작용합니다.

이 방식은 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 동시에 사용할 수 있는 다중 접속을 가능하게 합니다. 각 사용자에게 고유한 확산 코드를 할당하면, 수신측에서 해당 코드를 사용해 원하는 신호만을 정확히 복원할 수 있습니다. 이 원리는 코드 분할 다중 접속의 기반이 되었습니다.

신호가 배경 잡음 수준 근처까지 확산되기 때문에, 통신 사실을 탐지하기 어렵다는 저전력 감지 가능성도 중요한 장점입니다. 이는 보안이 요구되는 통신에 유리하며, 특정 주파수에 집중되지 않는 신호 특성은 전자파 간섭 규제 측면에서도 유연성을 제공합니다.

장점

설명

간섭 저항성

협대역 간섭이나 재밍에 강함

다중 접속 능력

동일 주파수에서 다수 사용자 동시 통신 가능 (CDMA)

보안성

신호 탐지 및 도청이 어려움

주파수 활용 효율

단일 주파수 대역을 여러 사용자가 공유 가능

다중경로 간섭 완화

확산된 신호 특성이 다중경로 페이딩 영향을 감소시킴

6.2. 단점

직접 확산 대역 방식은 높은 대역폭을 요구한다. 원래의 정보 신호보다 훨씬 넓은 주파수 대역에 신호를 확산시켜 전송하기 때문에, 동일한 정보 전송률을 가진 협대역 통신 방식에 비해 주파수 자원을 비효율적으로 사용한다. 이는 제한된 주파수 자원 환경에서 시스템 용량을 제한하는 주요 요인이다.

시스템 설계와 구현이 복잡하고 비용이 높은 편이다. 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 방식에서는 고속의 확산 코드 생성 및 동기화 회로가 필요하며, 주파수 호핑 확산 스펙트럼 방식에서는 빠르고 정확한 주파수 합성기가 요구된다. 수신단에서는 정확한 코드 동기를 이루기 위한 복잡한 획득 및 추적 루프가 필요하여 하드웨어와 처리 부담이 증가한다.

단점

설명

낮은 스펙트럼 효율

넓은 대역을 사용하여 협대역 방식 대비 주파수 활용도가 낮다.

높은 복잡도

확산 코드 생성, 동기화, 주파수 합성 등 설계 및 구현이 복잡하다.

초기 동기화 지연

수신기가 송신기의 확산 코드와 정확히 동기화해야 통신이 가능하여 연결 설정에 시간이 걸린다.

근접 거리 간섭

동일 대역을 사용하는 다른 직접 확산 대역 사용자로부터의 간섭은 처리 이득으로 완전히 제거하기 어렵다.

또한, 수신기에서 송신기의 확산 코드와의 정확한 동기화를 이루기 전에는 통신이 불가능하다. 이 초기 동기화 과정은 추가적인 시간을 소모하며, 특히 빠르게 변화하는 채널 환경에서 성능 저하를 유발할 수 있다. 마지막으로, 이 방식은 같은 대역을 공유하는 다른 직접 확산 대역 사용자로부터의 간섭에는 강하지만, 매우 가까운 거리에서 강한 신호를 발신하는 동일 시스템 내의 다른 사용자로 인한 근접-원거리 문제에는 취약할 수 있다.

7. 관련 기술 비교

직접 확산 대역 방식은 협대역 통신 및 OFDM과 같은 다른 무선 통신 기술과 뚜렷한 차이점을 보인다.

협대역 통신과의 비교

협대역 통신은 정보 신호의 대역폭과 유사하거나 약간 넓은 주파수 대역을 사용한다. 반면 직접 확산 대역 방식은 정보 신호보다 훨씬 넓은 대역폭에 신호를 확산시킨다. 이 근본적인 차이로 인해 두 기술의 특성이 크게 달라진다.

특성

직접 확산 대역 (DSSS/FHSS)

협대역 통신

사용 대역폭

넓음 (확산 코드에 의해 결정)

좁음 (정보 신호 대역폭과 유사)

간섭 저항성

높음 (스펙트럼 확산으로 인해)

낮음

재밍 저항성

매우 높음

낮음

다중 접속 방식

코드 분할 다중 접속 (CDMA)

주파수 분할 다중 접속 (FDMA) 또는 시분할 다중 접속 (TDMA)

전력 스펙트럼 밀도

낮음

높음

대표적 응용

초기 Wi-Fi (802.11b), CDMA 셀룰러, GPS

전통적 무선 통신, FM/AM 라디오

협대역 통신은 주파수 효율성이 상대적으로 높고 시스템이 단순하다는 장점이 있다. 그러나 협대역 간섭이나 의도적인 재밍에 취약하다. 직접 확산 대역 방식은 넓은 대역을 사용하여 이러한 취약점을 극복하지만, 그 대가로 주파수 효율성이 낮아지고 시스템 복잡도가 증가한다.

OFDM과의 비교

OFDM은 하나의 고속 데이터 스트림을 여러 개의 저속 부반송파로 나누어 병렬로 전송하는 기술이다. 직접 확산 대역 방식과 OFDM은 모두 넓은 대역폭을 사용하지만, 그 접근 방식과 목표가 다르다.

직접 확산 대역 방식의 핵심은 스펙트럼을 확산시켜 견고성을 높이는 것이다. 반면 OFDM의 주요 목표는 주파수 선택적 페이딩과 심볼 간 간섭을 효과적으로 처리하여 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 것이다. OFDM은 각 부반송파가 협대역 특성을 유지하도록 설계되어 주파수 선택적 채널에서 강건성을 확보한다.

최신 무선 표준에서는 두 기술을 결합한 하이브리드 방식도 등장했다. 예를 들어, IEEE 802.11n 또는 802.11ac 기반의 Wi-Fi는 OFDM을 사용하지만, 802.11b는 DSSS를 사용했다. 또한 3G 이동 통신의 WCDMA는 직접 확산 대역을 기반으로 하며, 4G LTE와 같은 후속 기술은 OFDM을 기반으로 한다. 이는 데이터 속도와 스펙트럼 효율성에 대한 요구가 증가함에 따라 OFDM이 더 적합한 선택지로 부상했음을 보여준다.

7.1. 직접 확산 대역 vs. 협대역 통신

직접 확산 대역 방식과 협대역 통신 방식은 사용하는 주파수 대역폭과 신호 처리 방식에서 근본적인 차이를 보인다. 협대역 통신은 전송하려는 정보의 최소 필요 대역폭만을 사용하여 신호를 전송하는 방식을 말한다. 예를 들어 음성 신호는 약 3.1 kHz의 대역폭이 필요하므로, 협대역 음성 통신은 이에 근접한 좁은 대역폭을 할당하여 통신한다. 반면 직접 확산 대역 방식은 원래 정보 신호의 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭에 신호를 확산시켜 전송한다. 이 확산 과정은 확산 코드라고 불리는 고유한 디지털 시퀀스를 정보 비트에 곱함으로써 이루어진다.

두 방식의 핵심적 특성 차이는 다음 표와 같이 비교할 수 있다.

특성

직접 확산 대역 (DSSS)

협대역 통신

사용 대역폭

넓음 (정보 대역폭의 수십 ~ 수천 배)

좁음 (정보 신호의 최소 필요 대역폭 수준)

간섭 저항성

높음 (협대역 간섭은 확산 과정에서 억제됨)

낮음 (대역 내 간섭에 취약함)

재밍 저항성

매우 높음

매우 낮음

다중 접속 방식

코드 분할 다중 접속(CDMA) 가능

주파수 분할 다중 접속(FDMA) 또는 시분할 다중 접속(TDMA) 사용

전력 스펙트럼 밀도

매우 낮음 (배경 잡음 수준에 가까움)

상대적으로 높음

주요 응용

Wi-Fi(802.11b/g/n), CDMA 셀룰러, GPS

전통적인 무선 통신, FM/AM 라디오, 초기 셀룰러(1G)

협대역 통신은 주어진 주파수 자원 내에서 더 많은 채널을 수용할 수 있어 주파수 이용 효율 측면에서 유리한 경우가 많다. 그러나 협대역 간섭이나 의도적인 재밍 신호에 매우 취약하다는 단점이 있다. 반면 직접 확산 대역 방식은 넓은 대역에 신호를 펼쳐놓기 때문에 특정 주파수의 협대역 간섭이 있어도, 수신 측에서 신호를 다시 원래 대역폭으로 압축하는 역확산 과정을 거치면 간섭 신호는 오히려 확산되어 영향이 크게 줄어든다. 이는 처리 이득으로 설명되는 핵심 장점이다.

결과적으로, 직접 확산 대역 방식은 보안성, 견고성, 다중 접속 용이성이 중요한 군사 통신이나 코드 분할 다중 접속 기반의 상용 이동 통신에 적합하다. 협대역 통신은 주파수 자원이 풍부하고 간섭이 적은 환경에서 간단하고 효율적인 구현이 가능한 전통적인 응용 분야에 여전히 널리 사용된다.

7.2. 직접 확산 대역 vs. OFDM

직접 확산 대역 방식과 직교 주파수 분할 다중화는 모두 현대 무선 통신의 핵심 기술이지만, 작동 원리와 적용 목적에서 뚜렷한 차이를 보인다. 직접 확산 대역 방식은 정보 신호를 훨씬 넓은 대역폭에 걸쳐 확산시켜 전송하는 반면, OFDM은 고속의 직렬 데이터 스트림을 여러 개의 저속 병렬 부반송파로 나누어 전송한다. 이로 인해 OFDM은 주파수 선택적 페이딩에 강인하며, 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있다.

두 방식의 주요 대비점은 다음 표와 같다.

특성

직접 확산 대역 방식

OFDM (직교 주파수 분할 다중화)

핵심 원리

확산 코드를 사용해 신호의 대역폭을 인위적으로 확장

다수의 직교하는 부반송파를 사용해 데이터를 병렬 전송

주요 강점

간섭 및 재밍 저항성, 다중 접속 용이성 (예: CDMA)

다중 경로 지연 확산에 대한 강인성, 높은 스펙트럼 효율

대역폭 효율

상대적으로 낮음

상대적으로 높음

주요 응용

초기 Wi-Fi (802.11b), CDMA 셀룰러, GPS

현대 Wi-Fi (802.11a/g/n/ac/ax), 4G LTE, 5G NR, 디지털 방송 (DVB-T)

응용 분야에서 직접 확산 대역은 IEEE 802.11b와 같은 초기 Wi-Fi 표준과 코드 분할 다중 접속 기반의 3G 이동 통신에 주로 사용되었다. 반면, OFDM은 고속 데이터 전송이 요구되는 후기 Wi-Fi 표준(802.11a/g 이후)과 4G LTE, 5G 및 디지털 지상파 방송의 기반 기술로 채택되었다. OFDM은 고속 데이터 전송 시 발생하는 심볼 간 간섭을 효과적으로 완화할 수 있어 광대역 통신에 적합하다.

요약하면, 직접 확산 대역 방식은 보안성과 견고함에 초점을 맞춘 반면, OFDM은 대역폭 효율과 고속 데이터 전송의 안정성에 최적화되었다. 현대 통신 시스템에서는 두 기술의 장점을 결합한 직교 주파수 분할 다중 접속 같은 하이브리드 방식도 널리 사용된다.

8. 역사적 발전

직접 확산 대역 방식의 기원은 제2차 세계대전 당시 군사 통신 분야로 거슬러 올라간다. 1940년대 초, 헐리우드 배우이자 발명가인 헤디 라마르와 작곡가 조지 앤테일이 협력하여 개발한 주파수 도약 기술이 그 시초로 여겨진다[9]. 이 기술은 무선 신호의 주파수를 빠르게 변경하여 도청과 간섭을 방지하는 것을 목표로 했으며, 현대 주파수 호핑 확산 스펙트럼의 기본 개념을 제시했다. 그러나 당시 기술적 한계로 인해 군사적으로 널리 활용되지는 못했다.

1960년대와 1970년대에 들어서면서 냉전 체제 하에서 보안 통신에 대한 군사적 수요가 급증했고, 이에 따라 직접 확산 기술에 대한 본격적인 연구가 시작되었다. 특히 미국 국방부의 지원 아래 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 기술이 개발되어, GPS와 같은 군사 항법 시스템 및 고급 통신 시스템의 핵심 기술로 자리 잡았다. 이 시기의 발전은 확산 코드의 설계와 처리 이론에 중점을 두었다.

시기

주요 발전 사항

주도 기관/인물

주요 응용

1940년대

주파수 호핑 개념 제안

헤디 라마르, 조지 앤테일

군사 통신 (초기 개념)

1960-70년대

직접 시퀀스 기술 본격 연구/개발

미 국방부, 연구소

군사 통신, GPS

1980년대

상업화 연구 시작, CDMA 개념 정립

어윈 제이콥스 (퀄컴 설립)

셀룰러 통신 기반 기술

1990년대

IEEE 802.11 표준 채택, IS-95 상용화

IEEE, 퀄컴

무선 LAN(Wi-Fi), 2G 이동 통신(cdmaOne)

2000년대 이후

WCDMA, CDMA2000을 통한 3G 표준화

3GPP, 3GPP2

3G/4G 셀룰러 통신의 핵심 요소 기술

1980년대에 이르러 직접 확산 대역 기술은 군사 분야를 넘어 상업적 응용 가능성이 주목받기 시작했다. 1985년 미국 연방통신위원회가 ISM 대역을 규제 완화하면서 민간 무선 응용에 대한 길이 열렸다. 특히 퀄컴의 공동 설립자 어윈 제이콥스는 코드 분할 다중 접속 기술을 정립하고 이를 셀룰러 통신에 적용하는 데 결정적인 역할을 했다. 1990년대에는 IEEE 802.11 표준의 초기 버전이 DSSS를 채택함으로써 Wi-Fi의 기반을 마련했고, 동시에 퀄컴의 IS-95 표준(cdmaOne)이 최초의 상용 CDMA 셀룰러 네트워크로 구현되었다. 2000년대 이후 직접 확산 대역은 광대역 코드 분할 다중 접속 형태로 3G 이동 통신의 핵심 기술로 표준화되며, 그 기본 원리는 이후 OFDM 기반의 4G/5G 기술 발전에도 영향을 미쳤다.

9. 관련 문서

  • Wikipedia - Direct-sequence spread spectrum

  • 나무위키 - 직접 대역 확산

  • 한국전자통신연구원(ETRI) - 확산대역 통신 기술

  • ScienceDirect - Direct Sequence Spread Spectrum

  • IEEE Xplore - Performance of Direct-Sequence Spread-Spectrum

  • 통신표준기술동향 - 확산대역통신(Spread Spectrum Communication)

  • RF Wireless World - DSSS vs FHSS

리비전 정보

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수정일2026.02.14 21:22
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