1. 개요
周波數 跳躍 / Frequency Hopping무선망에서 송,수신부에서 데이터통신에 쓰이는 주 주파수를 일정한 함수에 따라 바꾸면서 통신하는 기법.
2. 특징
CDMA 기술의 개발에 큰 영향을 미쳤다.[1]어떻게 작동하는가 하면, 상호 송수신하게 될 장비에서 다상 멱 잉여류 수열(Polyphase power residue sequences)에 근거한 주파수 채널 변조용 목록[2]을 만들어서 전송하는 신호에 도약코드(Hopping Code) 형식으로 삽입한다.
| ■■■■□☆■■■■□☆■■■■□☆■■■■□☆■■■■□☆■■■■□☆...... ■:데이터 스트림 □:호핑 코드 ☆:튜닝 갭 00:00:05 <처음의 하얀 네모 위치 시간> Tx(송신측):2334.1503MHz → Rx(수신측):2334.1503MHz Tx 에서 호핑 코드 전송 → Rx 에서 호핑 코드 수신 → Tx 에서 Rx 로 수신됨을 확인 → 통신 종료 호핑 코드는 ???????? → 디코드 후 값:2334.1865MHz 00:00:06 <별표 시간> Tx, Rx 는 시간적으로 동일 시점에서 RF 단을 다시 튜닝. 00:00:07 <별표 시간> Tx(송신측):2334.1865MHz → Rx(수신측):2334.1865MHz Tx 에서 Rx 로 디바이스 UUID 전송 → Rx 에서 대조 → if(통신하던 기기==TRUE){ Rx 의 Tx → Tx 의 Rx 로 허가} 00:00:08 <뒤의 검정 시간> 데이터 전송 |
당연하지만, 초기 구동시에는 반드시 서로 동기화가 되어있어야 한다. 의사잡음의 생성은 시간과 주파수를 고려하기 때문에 특정 시간에 특정 주파수로 동기화 되어야 작동 가능. 이 이후부터는 알아서 된다. 블루투스를 생각해보면 좋을듯.
이 기법을 사용하는 것으로 특히 RC 분야가 많은데, 만약 GPS가 없는 이상 조종중에 주파수 교란으로 인한 락이 걸리면 그대로 추락하거나 잃어버리기 때문에 조종기와 수신기에 FH를 이용한 데이터통신을 하도록 한다. 단 이것도 2.4GHz[3]라는게 함정. 후타바&일부 육상RC용 송수신기들도 사용하는 규격이다.
다른 응용분야로는 산업 분야에서 고신뢰성 무선 네트워크를 구축하기 위해 사용되는 경우가 있다. 주파수를 계속 바꿔가며 통신하기 때문에, 특정 주파수에 외부 간섭 등이 발생해도 통신 자체는 끊어지지 않고 계속 유지될 수 있다.
하드웨어적인 관점에서, PLL에 의해 발생되는 반송자 주파수를 그렇게나 자주 바꿀 수 있도록 하는 것보단[4] 해당 밴드 내에서 초고속으로 튜닝할 수 있는지가 가장 큰 문제이다. 슈퍼 헤테로다인 수신방식[5]이라면 약간의 여유가 있지만, 현대적인 무선 모뎀은 대부분 RF→IF의 집적변환을 사용하기에 RF 단 튜닝을 급격하게 바꾸기 힘들다.[6]
군사용으로도 굉장히 중요하게 사용되는 방식인데, 단일 주파수의 전파를 계속 사용할 경우 적군이 도청을 하거나, 레이더에서 방출되는 전파를 알아차리기 쉬워지기 때문에 오늘날 대부분의 군용 무전기나 레이더는 주파수 도약식이다. 전자전에서 세계 최고의 기술력을 가진 것으로 알려진 미군의 최신 레이더 같은 경우는 초당 수천번 이상 주파수를 도약시켜서 적이 자신이 탐지당하고 있다는 것을 전혀 알아차리지 못하게 할 정도라고 한다.
주파수 도약 기술은 니콜라 테슬라#, 1차 세계대전 당시 독일군, 전간기 폴란드 기술자 레오나드 스타니스와브 다닐레비치, 2차세계대전기 미 육군 등에서 중복해서 발명되었는데, 주파수 도약의 독특한 공동 발명자들로 알려진 사람들이 바로 여배우 헤디 라마르[7]와 작곡가 조지 앤타일이다.# 이는 연합군의 무선 유도식 어뢰가 적에게 기만되지 않게 하기 위한 진지한 노력의 일환이었다. 그러나 당대의 기술력의 한계로 인해 어뢰에 탑재할 수 있을 정도로 장비를 소형화 할 수는 없었고, 또 당시의 미 육군에는 이미 해당 기술을 개발하고 그 기술을 베이스로 한 장거리 통신 시스템인 SIGSALY 개발에 착수하던 시점이었다.
[1] CDMA는 확산 스펙트럼(Spread Spectrum) 기반 통신기법이긴 하나, 주파수 도약을 하지 않는다. 주파수 내에서 부호화된 통신을 하여 다른 기기의 데이터스트림은 잡음으로 처리하는것.[2] 의사잡음(pseudo noise)이라고 한다. 퀄컴이 좋아하는 것.[3] ISM 대역이라 인증이 복잡하지 않음. 다만 용도에 따라 915MHz, 868MHz, 5.8GHz를 사용하는 경우도 있다.[4] 이건 크게 어렵지 않다.[5] 중간주파수가 있는것[6] 여기서의 튜닝은 RF의 기본적인 원리와 같게, 회로의 공진주파수를 해당 RF 주파수로 바꾸기 위해 앰플리파이어의 RLC 값들을 변경하는 것이다. 소형 원칩 무선소자는 이것이 생각보다 수월하지만, 큰 출력의 장비일수록 튜닝에 들어가는 시간은 길어진다. 특히, 목적 주파수가 현재 설정된 주파수와 차이가 클 경우 더 길어짐.[7] 배우로는 알제리, 세실 드 밀의 삼손과 데릴라라던가 지그펠드 걸, Come Live With Me 같은 영화로 유명하다. 2015년 11월 9일 구글에서는 헤디 라마르의 101번째 생일을 축하하는 두들을 대문에 걸었다. 과거 Corel DRAW의 패키지에 그려져 있던 여성이기도 함. 첫 남편이 무기 개발업자였는데, 이때 전파 기술 같은걸 배웠다고 한다.