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 Folge von Einsen und Nullen mit bestimmten Autokorrelationseigenschaften, genannt als PseudoNoise coding sequencewird in Spread-Spectrum-Techniken verwendet. Es handelt sich um eine Sequenz maximaler Länge, bei der es sich um eine Art zyklischen Code handelt.

Schmalbandsignal

Bei Schmalbandsignalen ist die Signalstärke konzentriert, wie im Frequenzspektrum in der folgenden Abbildung gezeigt.

Hier sind die Merkmale von Schmalbandsignalen -

• 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.

Hier sind die Merkmale von Spreizspektrumsignalen -

• 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 Spreizspektrumbandbreite gemeinsam nutzen können, ohne sich gegenseitig zu stören, können diese als bezeichnet werdenmultiple access techniques.

Mehrfachzugriffstechniken mit verteiltem Spektrum verwenden Signale mit einer Übertragungsbandbreite, deren Größe größer als die minimal erforderliche HF-Bandbreite ist.

Spreizspektrumsignale können in zwei Kategorien eingeteilt werden -

• Frequenzsprung-Spread-Spektrum (FHSS)
• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

Frequenzsprung-Spreizspektrum

Dies ist eine Frequenzsprungtechnik, bei der die Benutzer die Nutzungshäufigkeiten in einem bestimmten Zeitintervall von einer zur anderen ändern müssen. Daher wird sie als bezeichnet 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.

Spreizspektrum mit direkter Sequenz

Wann immer ein Benutzer Daten mit dieser DSSS-Technik senden möchte, wird jedes einzelne Bit der Benutzerdaten mit einem Geheimcode multipliziert, der als Chipping-Code bezeichnet wird. Diesechipping codeist nichts anderes als der Spreizcode, der mit der ursprünglichen Nachricht multipliziert und übertragen wird. Der Empfänger verwendet denselben Code, um die ursprüngliche Nachricht abzurufen.

Dieses DSSS wird auch als bezeichnet Code Division Multiple Access (CDMA).

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
Es ist 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 am häufigsten verwendete Technik	Diese Technik wird nicht häufig verwendet

Vorteile des Spreizspektrums

Im Folgenden sind die Vorteile von Spread Spectrum 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
• Schwer zu demodulieren / dekodieren
• Es ist schwieriger, die Signale zu stören

Obwohl Spread-Spectrum-Techniken ursprünglich für militärische Zwecke entwickelt wurden, werden sie heute in großem Umfang als kommerzielle Zwecke eingesetzt.