처프 확산 스펙트럼
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디지털 통신에서 chirp 스프레드 스펙트럼(CSS)은 광대역 선형 주파수 변조 처프 펄스를 사용하여 정보를 인코딩하는 스프레드 스펙트럼 기법이다.[1] 처프(chirp)는 시간이 지남에 따라 주파수가 증가하거나 감소하는 사인파 신호다(시간과 주파수 사이의 관계에 대한 다항식 식이 종종 있음).
개요
다른 확산 주파수 방법과 마찬가지로, chirp 확산 주파수는 신호를 방송하기 위해 할당된 전체 대역폭을 사용하므로 채널 노이즈에 강건하다. 또한, 짹짹거리는 스펙트럼의 넓은 띠를 활용하기 때문에, 짹짹 확산 스펙트럼은 매우 낮은 전력으로 작동해도 다중 경로 페이딩에 내성이 있다. 단, 처프 펄스의 선형 특성에 의존하는 대신 채널의 노이즈와 구별을 돕기 위해 신호에 의사 무작위 요소를 추가하지 않는다는 점에서 DSSS(직접 시퀀스 확산 스펙트럼)나 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)과는 다르다. 또한, 처프 확산 주파수는 모바일 무선 애플리케이션에서 일반적인 도플러 효과에 내성이 있다.[2]
사용하다
Chirp 스프레드 스펙트럼은 원래 2.45GHz 대역의 정밀 범위 조정 및 저속 무선 네트워크를 위해 초광대역과의 경쟁을 위해 설계되었다. 그러나 IEEE 802.15.4a(IEEE 802.15.4a-2007이라고도 함)의 출시 이후, 더 이상 IEEE가 정밀범위 영역에서의 표준화를 적극적으로 검토하지 않고 있다.
Chirp 확산 주파수는 낮은 전력 사용량과 상대적으로 낮은 데이터 전송 속도(1 Mbit/s 이하)가 필요한 애플리케이션에 이상적이다. 특히 IEEE 802.15.4a는 CSS를 저속 무선 Personal Area Network(LR-WPAN)에서 사용하기 위한 기법으로 지정한다. 그러나 IEEE 802.15.4-2006 표준은 WPAN이 10m 이하의 영역을 포괄한다고 명시하는 반면 IEEE 802.15.4a-2007은 CSS를 더 긴 범위와 고속으로 이동하는 장치가 네트워크의 일부일 때 사용할 물리적 계층으로 지정한다. 나노트론의 CSS 구현은 실제로 기기 간 570m 범위에서 작동하는 것으로 보였다.[3] 또한 Nanotron의 구현은 802.15.4a에 명시된 것보다 높은 최대 2 Mbit/s의 데이터 전송 속도로 작동할 수 있다.[4] 마지막으로 IEEE 802.15.4a PHY 표준은 더 나은 데이터 전송 속도를 달성하기 위해 실제로 CSS 인코딩 기법을 DPSK(Different Phase Shift Keying Modulation)와 혼합한다.
저전력으로 운용할 때 탐지 및 요격하기가 매우 어렵기 때문에 처프 확산 스펙트럼은 향후 군사용으로도 사용될 수 있다.[5]
주파수 변조 연속파 레이더에는 매우 유사한 주파수 스위프 파형이 사용되어 범위(거리)를 측정한다. 변조되지 않은 연속파 도플러 레이더는 범위 속도(시선상의 상대 속도)만 측정할 수 있다. FM-CW 레이더는 항공기 내 무선 고도계로 매우 널리 사용된다.
처프 확산 스펙트럼의 한 가지 적용은 LoRa이다.[6]
참고 항목
참조
- ^ IEEE 컴퓨터 협회 (2007년 8월 31일). IEEE 표준 802.15.4a-2007. 뉴욕, 뉴욕: IEEE.
- ^ Berni, A. J. & Gregg, W. D. (1973년 6월) 디지털 신호에 대한 처프 변조의 유용성, IEEE Transactions on Communications. 볼륨 COM-21, 748-751
- ^ [1], 나노트론 광산 시험: 슬라이드 22
- ^ 나노트론 테크놀로지스, (2007) 나노NET는 무선 네트워크를 기반으로 한다. http://www.nanotron.com/EN/docs/WP/WP_CSS.pdf[permanent dead link]에서 검색됨
- ^ Wayback Machine에 보관된 2008-05-15 군사용 애플리케이션, Chirp 확산 스펙트럼의 복수
- ^ https://hackaday.com/2020/01/28/rf-modulation-crash-course-for-hackers/