The mobile radio channel places fundamental limitations on the performance of wireless communication system. Modeling the radio channel has historically been one of the most difficult part of mobile radio system design.
This thesis proposes the method that predicts jamming effect using the propagation model, Longley-Rice model and DRT method. For jamming effect prediction, we use jammer, transmitter, receiver and channel modeling using matlab/simulink.
This modeling method may be sufficient reference for tactical communications.
전자전(EW : Electronic Warfare)은 적군이 군사목적으로 전자기 스펙트럼을 사용하는 것을 인지하고, 이를 역 이용하여, 전자기 스펙트럼의 사용 효과를 감소시키거나 또는 절대적으로 사용치 못하게 함으로써 결과적으로 우군이 전자기 에너지를 활용할 수 있게 하는 군사적 행위이다. 전자전은 크게 3가지로 구분할 수 있는데, 첫째는 전자 지원책(ESM: Electronic Support Measure)으로 적이 방사한 전자기 에너지를 군사적인 작전에 이용하기 위해 이를 탐색, 탐지하고 위치를 판단하며, 기록, 분석하는 행위이다. 둘째는 전자 대항책(ECM: Electronic Counter Measure)으로 적이 전자기 스펙트럼으로 효과적으로 사용치 못하도록 하거나 전자기 스펙트럼 사용의 효과를 감소시키기 위한 행위이다. 전자 대항책은 그 목적에 따라 재밍(jamming)과 기만(deception)으로 나눌 수 있다. 재밍은 적의 장비나 체계에 혼란을 야기시키기 위해 전자기 에너지를 방사하는 것이고, 기만은 적의 전자 장비가 수신된 정보를 잘못 판단하거나 잘못 사용하도록 하기 위해 전자기 에너지를 방사 또는 변조하여 방사하는 것을 가리킨다. 그러나 많은 경우 재밍이라는 말이 넓은 의미로 사용될 때는 바로 전자 대항책 자체를 뜻하는 말로 쓰이기도 한다. 섯째는 전자 역대항책(ECCM: Electronic Counter Counter Measure)으로 이것은 적이 행하는 전자 대항책에 대항하여 우군이 전자기 스펙트럼을 효과적으로 사용하도록 하는 행위이다.
일반적으로 통신전자전에서 통신 재밍의 대상은 전술 무전기, 데이터 링크 및 위성 통신으로 생각할 수 있다. 전술 무선통신의 기술발전에 따라 이를 탐지하고 재밍하여 통신을 방해 또는 무력화하는 기술도 발전하고 있다. HF대역에서부터 VHF, UHF 대역에 이르기 까지 다양한 변조방식과 다중화방식, 확산방식 등을 사용하고 있으며, 기존의 단일 주파수를 사용하는 전술무전기를 주파수 도약 무전기가 대체하고 있는 상황이다. 주파수 도약 무전기는 매우 광대역의 주파수 범위를 동작주파수로서 사용하고 있기 때문에 해당되는 주파수대역 모두들 광대역으로 재밍 할 때 효과적인 재밍을 기대하기 어려울 뿐만 아니라 우군 전술무전기의 통신을 방해할 수 있기 때문에 주의할 필요가 있다.
전술 통신 상황하에서 최적의 재밍기법은 얻어진 정확한 정보를 토대로 컴퓨터 시뮬레이션을 통하거나, 수신기에 직접 재임 신호를 인가하여 그 효과를 측정하는 RF 수준 시뮬레이션을 통하거나, ECM 장비를 설제 전자전 장비에 탑재하여 재밍효과를 측정하는 야전 시험을 통해 최종 확인될 수 있다. 이 중 실제 전자전 장비와 대상 위협체계를 동원한 대규모의 야전 시험을 통한 종래의 입증방법은 신규 환경에 대한 시험 불가의 문제점을 갖고 있으며, 시험평가 예산을 고려할 때 이제는 더 이상 사용할 수 없는 수단이 되고 있다. 따라서 미국과 유럽에서는 기존의 야전 시험 방식 대신에 전자파가 차폐된 거대한 무반향 챔버에서의 재밍 시뮬레이터를 이용한 지상시험 방식이나 컴퓨터 시뮬레이션 방식으로 옮겨가는 추세에 있다. 이러한 추세의 시험방식은 고비용의 야전 시험을 지양하고, 전자전 장비 개발기간과 비용을 감소시키게 되나, 광범위한 시나리오 모델링과 실제와 가까운 전자전 장비모델링을 필요로 한고, 철저한 분석능력도 겸비되어야 한다. 비록 지난 수십 년 전부터 RF환경과 위협시뮬레이션 툴 및 장비가 존재했지만, 지형자폐와 같은 보다 복잡한 환경모델 문제들을 해결해 가고 있는 것은 최근의 일이다.
컴퓨터 기술이 발전하면서 다양한 통신신호를 모델링하고 특정한 대역의 통신 신호에 대한 재밍효과를 컴퓨터 시뮬레이션 하는 것이 점차 가능해지고 있다. 이러한 기술은 통신신호의 전파 특성 시뮬레이션을 통하여 가능할 수 있는데, 실제 신호 전파 현상과 차이가 많을 수 있기 때문에 가능한 오차가 적도록 지형지물, 신호 전달 매질특성, 회절 및 반사 등의 영향을 고려하여 연구되어야 한다. 통신 신호가 존재하는 전파환경을 정확히 모델링하기 위해 전파예측은 수치고도 데이터가 포함된 3차원 지도를 바탕으로 이루어져야 하며, 임의의 지형과 신호 제원에 대한 해석이 가능하도록 해야 한다. 이러한 가상의 환경에서 재밍신호에 의한 효과를 예측할 수 있는 모델을 연구하고 시뮬레이션을 통하여 결과를 확인하는 연구가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구에서는 V/UHF 대역의 각종 통신망으로 구성된 복합 통신신호 환경을 분석하고 이를 컴퓨터상에서 모의하여 통신신호의 공간상 전파특성을 연구한다. 또한 이러한 신호환경에서 통신 재밍신호에 의한 재밍효과를 예측할 수 있는 모델을 연구한다.
본 논문의 내용은 재밍효과를 예측하기 위해 가장 기본적으로 이루어져야 할 전파 예측 모델과 통신 재밍에 대한 이론과 재밍효과를 예측하기 위해 전파 모델의 검증과 수신된 전계 강도값을 이용한 재밍효과 모델링에 대해 알아본다. 먼저 II장에서는 전파 예측 모델로 쓰이는 Longley-Rice 모델, DRT 방법의 각 알고리즘과 특징에 대해서 알아보기로 한다. III장에서는 통신 재밍과 관련된 이론에 대해서 알아보며 IV에서는 각 모델을 통해 예측된 전파 손실 값을 비교 검증하며 재밍효과 모델링을 통해 SINAD, BER 등을 통해 재밍효과를 예측한다. 마지막으로 V장에서는 본 논문의 결론을 맺기로 한다.
