Spread Spectrum Modulation
Eine kollektive Klasse von Signalisierungstechniken wird vor dem Senden eines Signals verwendet, um eine sichere Kommunikation bereitzustellen, die als bekannt ist Spread Spectrum Modulation. Der Hauptvorteil der Spreizspektrum-Kommunikationstechnik besteht darin, eine beabsichtigte oder unbeabsichtigte „Interferenz“ zu verhindern.
Die mit diesen Techniken modulierten Signale sind schwer zu stören und können nicht gestört werden. Ein Eindringling ohne offiziellen Zugang darf sie niemals knacken. Daher werden diese Techniken für militärische Zwecke verwendet. Diese Spreizspektrumsignale senden mit geringer Leistungsdichte und haben eine breite Signalverteilung.
Pseudo-Noise-Sequenz
Eine codierte Sequenz von 1s und 0s mit bestimmten Autokorrelationseigenschaften, genannt als Pseudo-Noise coding sequencewird in Spreizspektrumtechniken verwendet. Es handelt sich um eine Sequenz maximaler Länge, bei der es sich um eine Art zyklischen Code handelt.
Schmalband- und Spread-Spektrum-Signale
Sowohl das Schmalband- als auch das Spreizspektrumsignal können leicht verstanden werden, indem ihr Frequenzspektrum beobachtet wird, wie in den folgenden Figuren gezeigt.
Schmalbandsignale
Bei den Schmalbandsignalen ist die Signalstärke wie in der folgenden Abbildung des Frequenzspektrums gezeigt konzentriert.
Im Folgenden sind einige seiner Funktionen aufgeführt:
- Das Signalband belegt einen engen Frequenzbereich.
- Die Leistungsdichte ist hoch.
- Die Energieverteilung ist gering und konzentriert.
Obwohl die Eigenschaften gut sind, sind diese Signale störanfällig.
Spreizspektrumsignale
Die Spreizspektrumsignale haben die Signalstärke verteilt, wie in der folgenden Frequenzspektrumfigur gezeigt.
Im Folgenden sind einige seiner Funktionen aufgeführt:
- Das Signalband belegt einen weiten Frequenzbereich.
- Die Leistungsdichte ist sehr gering.
- Energie ist weit verbreitet.
Mit diesen Merkmalen sind die Spreizspektrumsignale sehr widerstandsfähig gegen Interferenzen oder Störungen. Da mehrere Benutzer dieselbe Bandbreite des Spreizspektrums gemeinsam nutzen können, ohne sich gegenseitig zu stören, können diese als bezeichnet werdenmultiple access techniques.
FHSS und DSSS / CDMA
Spread-Spectrum-Mehrfachzugriffstechniken verwenden Signale, deren Übertragungsbandbreite um eine Größenordnung größer ist als die minimal erforderliche HF-Bandbreite.
Es gibt zwei Arten.
- Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS)
- Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
Frequenzsprung-Spreizspektrum (FHSS)
Hierbei handelt es sich um eine Frequenzsprungtechnik, bei der die Benutzer die Nutzungshäufigkeiten in einem bestimmten Zeitintervall von einem zum anderen ändern müssen frequency hopping. Beispielsweise wurde Absender 1 für einen bestimmten Zeitraum eine Frequenz zugewiesen. Nach einer Weile springt Sender 1 zur anderen Frequenz und Sender 2 verwendet die erste Frequenz, die zuvor von Sender 1 verwendet wurde. Dies wird als bezeichnetfrequency reuse.
Die Frequenzen der Daten werden von einem zum anderen gesprungen, um eine sichere Übertragung zu gewährleisten. Die Zeit, die für jeden Frequenzsprung aufgewendet wird, wird als bezeichnetDwell time.
Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
Wann immer ein Benutzer Daten mit dieser DSSS-Technik senden möchte, wird jedes einzelne Bit der Benutzerdaten mit einem Geheimcode multipliziert, der als bezeichnet wird chipping code. Dieser Chipping-Code ist nichts anderes als der Spreizcode, der mit der ursprünglichen Nachricht multipliziert und übertragen wird. Der Empfänger verwendet denselben Code, um die ursprüngliche Nachricht abzurufen.
Vergleich zwischen FHSS und DSSS / CDMA
Beide Spread-Spectrum-Techniken sind wegen ihrer Eigenschaften beliebt. Um ein klares Verständnis zu haben, werfen wir einen Blick auf ihre Vergleiche.
| FHSS | DSSS / CDMA |
|---|---|
| Es werden mehrere Frequenzen verwendet | Es wird eine einzelne Frequenz verwendet |
| Es ist zu jedem Zeitpunkt schwierig, die Frequenz des Benutzers zu finden | Einmal zugewiesene Benutzerhäufigkeit ist immer gleich |
| Die Wiederverwendung von Frequenzen ist zulässig | Die Wiederverwendung von Frequenzen ist nicht zulässig |
| Der Absender muss nicht warten | Der Absender muss warten, wenn das Spektrum belegt ist |
| Die Leistungsstärke des Signals ist hoch | Die Stärke des Signals ist gering |
| Stärker und dringt durch die Hindernisse | Es ist schwächer als FHSS |
| Es ist niemals von Störungen betroffen | Es kann durch Störungen beeinträchtigt werden |
| Es ist günstiger | Es ist teuer |
| Dies ist die häufig verwendete Technik | Diese Technik wird nicht häufig verwendet |
Vorteile des Spreizspektrums
Im Folgenden sind die Vorteile des Spreizspektrums aufgeführt:
- Beseitigung von Übersprechen
- Bessere Ausgabe mit Datenintegrität
- Reduzierter Effekt des Mehrweg-Fading
- Bessere Sicherheit
- Geräuschreduzierung
- Koexistenz mit anderen Systemen
- Längere operative Entfernungen
- Schwer zu erkennen
- Nicht einfach zu demodulieren / dekodieren
- Es ist schwierig, die Signale zu stören
Obwohl Spread-Spectrum-Techniken ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt wurden, werden sie heute in großem Umfang für kommerzielle Zwecke eingesetzt.