주파수 도약방식 이시우 2005/09/21 300

주파수 도약방식이란

음파(音波)는 매질의 진동을 통해 초당 340m 속도로 공간을 퍼져나가는데, 감쇠가 심해 원거리 전송이 불가하다. 이에 반해 전파(電波)는 매질의 진동이 아닌 고유에너지 형태로 빛의 속도인 초당 30만㎞(음파의 88만 배)로 공간 전파되고, 감쇠가 적어 약한 전력으로도 장거리 전송이 가능하다. 따라서 사람의 음성을 멀리 있는 다른 사람에게 전달하려 할 때 전파(電波)를 이용하게 되는데, 이러한 무선통신은 통달거리 내에 있는 적이 전파를 방해하거나 감청할 수 있어 신뢰성과 보안성이 취약하다.

우리 군이 사용하는 PRC-999K나 PRC-950K무전기는 주파수 도약방식을 사용, 적의 전파방해나 도청으로부터 보호하는 대전자전 기능을 갖고 있다. 여기서 주파수 도약(Frequency Hopping)방식이란 정해진 시간에 따라 주파수를 이동하면서 통신하는 방법으로, 반송파 주파수가 일정하지 않고 마치 토끼처럼 깡충깡충 뛴다고 해서 ‘주파수 도약’이라고 한다.

그림 1에서와 같이 FM을 변조했을 때의 주파수를 fc라고 하고 주파수 합성기에서 나온 신호를 fc1·fc2·fc3라 하면 믹서기에 의해 fc+fci의 주파수가 생겨 송신하게 된다. 여기서 반송파 주파수가 도약하는 형태를 난수의 형태에 가깝게 하면 적에 의해 감지될 확률이 그만큼 낮아진다. 그러나 완전한 난수의 형태를 따를 경우 송신자 외에는 누구도 그 형태를 알 수 없기 때문에 수신이 불가능해진다. 따라서 이 도약 패턴은 완전한 난수와 유사한 성격을 가진 수열을 사용하게 되는데, 이를 가상잡음코드(Pseudo Noise Code : PN Code)라고 부르고 수신 측에서도 똑같은 PN코드를 발생시켜 정보를 복원함으로써 통신이 가능한 것이다.

실제 P-999K의 고정 및 도약방식 운용의 예를 들어보자. 고정방식 운용은 구형 P-77무전기 운용과 동일한 개념으로, 고정된 단일 주파수를 사용하므로 적의 도청 및 방해가 가능하다. 그림 2에서 송신자의 음성은 50㎒의 고정된 반송파에 실려 전파되므로 3초에서부터 일정시간 동안 50㎒의 주파수에 전파 방해를 가할 경우 3초 후에 송신되는 음성(“래 여기는 개나리”)은 수신자에게 전달되지 않는다.

반면 도약방식 운용은 그림 3과 같이 송신자의 음성을 난수에 가까운 도약정보에 의해 매우 짧은 시간(약 100분의 1초)마다 각각 다른 반송파에 실어 송신하며, 수신기는 송신기와 같은 도약정보로 복조함으로써 “진달래 여기는 개나리”라는 음성을 들을 수 있도록 하는 방식이다.

만약 2초에서부터 어느 일정 시간 동안 50㎒의 주파수에 전파 방해를 가할 경우 100분의 1초 동안에 발생하는 50㎒주파수 부분만 방해를 받기 때문에 적의 전파 방해시에도 큰 영향을 받지 않고 통화가 가능하게 되는 것이다.

http://www.militaryreview.com/CS/mrboard/bbs.php3?db=gen46&inc=read&no=134&page=14&search=&search_part=