스펙트럼 분석기를 이용한 RF Signal Hopping (신호 호핑) 분석

안녕하세요. 공대후요미입니다!

오늘은 RF 신호를 측정할 때, 주파수 Hopping(호핑)을 왜 하는 지와 그럼 어떻게 Hopping Analysis를 할 수 있는 지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

주파수 Hopping은 주파수 diversity를 추가하여 링크의 신호 대 잡음비(SNR, signal to noise ratio)를 개선하는 기술입니다.

기지국(base station)은 이동국(mobile station)이 셀의 가장자리나 간섭이 심한 지역으로 이동할 때 주파수 Hopping을 활성화하도록 명령합니다. 이동국(mobile station)에서 주파수 Hopping이 활성화되면, 기지국(base station)은 단일 RF 채널이 아닌 RF 채널 세트를 이동국(mobile station)에 할당하게 됩니다. 주파수 Hopping 알고리즘도 모바일에 할당되며 사용 가능한 주파수 패턴을 모바일에 알리는 데 사용하게 됩니다.

그럼 주파수 Hopping은 어떤 장점을 가지기에 할까요?

빠르게 Hopping하는 무선 주파수에 신호를 확산시키게 되면 간섭에 대한 내성이 강하고, 가로채기가 어려워지기 때문에 보안이 더 잘 이루어집니다.

그럼 이런 주파수 Hopping을 하게 되면, 스펙트럼 분석기에서는 이렇게 Hopping한 신호가 어떻게 이루어져 있는 지 분석하는 것도 필요하겠죠?

RIGOL의 RSA 시리즈제품을 사용하면 RF Signal Hopping Analysis를 사용할 수 있습니다.

우선, 첫번째로 persistence 모드를 켠 상태에서 실시간으로 전체 hop 범위를 보아, 현재 신호 구성에 11개의 주파수 또는 채널이 있음을 확인할 수 있습니다.

그리고 marker table을 켜서 span의 delta 값도 확인할 수 있습니다.

이 경우, 첫번째와 두번째 marker 사이의 Frequency 차는 3.2MHz가 나고, 첫번째와 세번째 marker 사이의 Frequency는 32MHz가 난다는 것을 확인하실 수 있습니다.

이번엔, density spectrogram 보기로 전환해서 이 신호의 Hopping 동작을 확인해 보도록 하겠습니다. 이 신호의 Hopping 동작이 단순한 삼각형 패턴임을 확인하거나, 확대하여 각 채널의 총 FM 편차를 측정할 수도 있습니다.

이 경우 marker frequency의 차가 970kHz임을 보일 수 있고, FM 신호의 편차를 보실 수 있습니다.

그리고 RTSA에서 PvT, Normal, Spectrogram 보기를 사용하여 이 신호를 전체 신호 범위로 다시 봐보도록 하겠습니다. 이제, Normal 창에서는 Time을 확인할 수 있고, Spectrogram에서 각 펄스를 캡처해서 볼 수 있습니다. 이렇게 보면, 전체 범위에 대한 전력 값을 쉽게 확인할 수 있습니다.

이 그래프에서 보면, 각 펄스가 3.2msec 길이이고, 11개의 주파수 채널을 가지며 각각 FM 변조 펄스임을 볼 수 있습니다.

따라서, RSA 시리즈의 스펙트럼 분석기로 편리하게 다양한 시각화 도구를 이용하여 주파수 Hopping 신호를 분석할 수 있습니다.