MSK: 최소 편이
변조 지수 h = 0.5, 즉 편이를 비트 속도의 1/4(4.8 kbps에서 ±1.2 kHz)로 잡습니다. 한 비트 동안 위상이 정확히 ±90° 돌아, 두 주파수가 직교하는 가장 작은 간격이 됩니다. 위상이 끊기지 않고 진폭이 일정해 효율 좋은 비선형 증폭기를 쓸 수 있습니다.
Chapter 09 · 디지털 방식 · 음성
D-STAR: 음성을 비트로 바꿔 보낸다
Icom 무전기에서 접하기 쉬운 방식이지만, 규격은 일본아마추어무선연맹 JARL이 만들었습니다. 음성을 디지털로 바꾸어 무선으로 보내는 과정과, 중계기·인터넷 게이트웨이로 먼 곳까지 연결하는 과정을 살펴봅니다.
직접 교신의 신호 경로
마이크의 아날로그 음성→코덱: 음성을 압축한 디지털 데이터→호출부호·짧은 데이터와 묶음→GMSK로 RF 반송파 변조→상대 무전기가 복조·복호 → 스피커
DV는 Digital Voice입니다. D-STAR DV 무선 구간의 전송률은 4.8 kbps이며, 이 숫자는 음성만의 순수 비트율이 아니라 음성과 관련 데이터가 함께 쓰는 링크의 속도입니다. Icom 설명에는 DV와 별도로 DD(Digital Data) 모드가 있으며, 128 kbps DD는 지원 기기와 대역이 제한됩니다. Icom 시스템 소개
T_{\mathrm{bit}}=\frac{1}{4800\ \mathrm{bit/s}}\approx0.208\ \mathrm{ms}
4.8 kbps는 1초에 4800비트를 보내는 링크 속도입니다. 비트 한 개의 시간은 약 0.208 ms입니다. 음성 압축 데이터 외의 정보도 함께 실리므로, 이 숫자를 ‘음성 샘플링 속도’로 읽으면 안 됩니다.
디지털 음성은 약한 신호에서 잡음이 점차 늘어나는 아날로그 FM과 다르게, 복호 가능한 구간에서는 비교적 또렷하다가 한계를 넘으면 끊기거나 깨질 수 있습니다. 인터넷으로 연결하더라도 무전기와 중계기 사이의 RF 경로는 유지되어야 합니다.
GMSK: 비트를 부드러운 주파수 변화로
D-STAR의 무선 구간은 GMSK(Gaussian minimum shift keying)로 비트를 보냅니다. 비트 1과 0을 각각 반송파보다 조금 높은 주파수와 낮은 주파수로 나타내는 2값 FSK의 한 종류입니다. 이름의 두 부분이 각각 한 가지 설계를 뜻합니다.
G: 가우스 필터
비트 열을 바로 쓰면 주파수가 계단처럼 갑자기 바뀌어 스펙트럼 옆자락이 넓게 퍼집니다. 비트를 가우스 필터로 둥글게 만든 뒤 주파수를 움직이면 스펙트럼이 좁아집니다. 필터 폭은 BT(3 dB 대역폭 × 비트 시간)로 나타내고, D-STAR는 BT = 0.5를 씁니다.
BT를 작게 할수록 스펙트럼은 좁아지지만 한 비트의 주파수 변화가 이웃 비트로 번지는 부호 간 간섭(ISI)이 커져 복조가 어려워집니다.
SIMULATOR
GMSK: 주파수 궤적과 스펙트럼
가우스 필터 BT
비트 열
비트 시간208.3 µs
최대 편이±1.2 kHz
99% 전력 대역폭—
−40 dB 폭—
위 그래프의 회색 계단이 비트 열이고 파란 선이 실제로 송신되는 순간 주파수입니다. BT를 0.3으로 줄이면 “1 0 1”처럼 빨리 바뀌는 비트에서 주파수가 끝까지 가지 못하는 ISI가 보입니다. 아래 스펙트럼에서 BT가 작을수록 옆자락이 빠르게 떨어지는 것을 확인하세요. BT = 0.5에서 99% 전력 대역폭은 약 5 kHz로, 음영으로 표시한 6.25 kHz 폭 안에 들어갑니다.
중계기와 인터넷 게이트웨이의 역할
RF내 무전기 – 근처 중계기→네트워크중계기 – 게이트웨이·리플렉터→RF원격 중계기 – 상대 무전기
근처 중계기와 교신하거나 무전기끼리 직접 교신할 때는 인터넷 연결이 없어도 됩니다. 원격 중계기·리플렉터로 연결하려면 해당 게이트웨이와 네트워크 설정이 필요합니다. 호출부호로 상대나 목적지를 지정하는 방식도 D-STAR의 특징입니다. Icom의 라우팅 설명
화면의 MY · UR · RPT1 · RPT2
MY는 내 호출부호, UR은 상대 또는 호출 목적지, RPT1은 접속하는 중계기, RPT2는 중계·게이트웨이 경로를 나타냅니다. 실제 입력법은 무전기 모델과 로컬 중계기 설정에 따라 다릅니다. Icom 중계기 목록 안내 → Icom FAQ
FM·FT8과 무엇이 다른가?
| 방식 | 보내는 정보 | 사용 장면 |
|---|---|---|
| 아날로그 FM | 순간 주파수 변화에 음성 파형 | 근거리 음성·중계기 |
| D-STAR DV | 압축된 디지털 음성 + 호출 정보·데이터 | 직접 음성, 중계기, 게이트웨이 연동 |
| FT8 | 짧은 구조화 메시지 | 약한 신호의 교신·전파 확인 |
D-STAR와 FT8은 모두 디지털이지만 용도와 송수신 주기가 다릅니다. D-STAR는 사람의 실시간 대화에 가깝고, FT8은 정해진 시간 슬롯에 짧은 메시지를 주고받습니다.
이름과 시작
D-STAR는 Digital Smart Technologies for Amateur Radio의 약자입니다. JARL은 1990년대 말부터 아마추어 무선의 디지털화 연구를 진행했고 2001년 실험 프로젝트를 시작했습니다. Icom은 이 규격을 채택한 장비를 만들었습니다. 그래서 ‘Icom 방식’으로 자주 보이지만 규격을 만든 곳은 JARL입니다. JARL의 개발 경위 · JARL 기술 규격
용어
코덱(codec): 음성을 디지털 비트로 압축하고 수신 때 다시 소리로 바꾸는 부분.
GMSK: 주파수를 부드럽게 움직여 비트를 실어 보내는 디지털 변조의 한 종류.
리플렉터(reflector): 여러 중계기·사용자를 네트워크로 연결해 그룹 교신을 돕는 서버.
확인 퀴즈
4.8 kbps GMSK에서 변조 지수 h = 0.5일 때 최대 주파수 편이는?
MSK의 편이는 h \cdot R_b/2 = 0.5 \times 4800/2 = 1200\ \mathrm{Hz}입니다.
GMSK의 가우스 필터 BT를 0.5에서 0.3으로 줄이면?
필터가 좁을수록 주파수 변화가 더 완만해져 옆자락이 줄지만, 한 비트의 영향이 이웃 비트로 더 번집니다.
GMSK 송신기에 효율 좋은 비선형(포화) 전력 증폭기를 쓸 수 있는 이유는?
FM 계열인 GMSK는 포락선이 일정합니다. 진폭을 찌그러뜨려도 정보가 손상되지 않습니다. SSB와 대조됩니다.
디지털 음성이 약한 신호에서 아날로그 FM과 다르게 들리는 특징은?
오류 정정이 감당하는 동안은 원래 품질이 유지되다가, 비트 오류가 한계를 넘으면 프레임 단위로 무너집니다. 이를 흔히 “디지털 절벽”이라고 부릅니다.