Модуляция с расширенным спектром

Перед передачей сигнала для обеспечения безопасной связи используется коллективный класс методов сигнализации, известный как Spread Spectrum Modulation. Основным преимуществом техники связи с расширенным спектром является предотвращение «помех», будь то намеренных или непреднамеренных.

Сигналы, модулируемые с помощью этих методов, трудно повлиять на помехи и их невозможно заглушить. Злоумышленник без официального доступа не может взломать их. Следовательно, эти методы используются в военных целях. Эти сигналы с расширенным спектром передаются с низкой плотностью мощности и имеют широкий разброс сигналов.

Псевдошумовая последовательность

Закодированная последовательность 1s а также 0s с определенными свойствами автокорреляции, называемыми Pseudo-Noise coding sequenceиспользуется в методах расширения спектра. Это последовательность максимальной длины, представляющая собой тип циклического кода.

Узкополосные сигналы и сигналы с расширенным спектром

Как узкополосные сигналы, так и сигналы с расширенным спектром можно легко понять, наблюдая за их частотным спектром, как показано на следующих рисунках.

Узкополосные сигналы

Узкополосные сигналы имеют концентрацию мощности, как показано на следующем рисунке частотного спектра.

Ниже приведены некоторые из его функций -

• Полоса сигналов занимает узкий диапазон частот.
• Удельная мощность высокая.
• Распространение энергии низкое и концентрированное.

Хотя функции хороши, эти сигналы подвержены помехам.

Сигналы с расширенным спектром

Уровни сигналов с расширенным спектром распределены, как показано на следующем рисунке частотного спектра.

Ниже приведены некоторые из его функций -

• Полосы сигналов занимают широкий диапазон частот.
• Удельная мощность очень низкая.
• Энергия широко распространена.

Благодаря этим характеристикам сигналы с расширенным спектром обладают высокой устойчивостью к помехам или помехам. Поскольку несколько пользователей могут совместно использовать одну и ту же полосу расширенного спектра, не мешая друг другу, их можно назватьmultiple access techniques.

FHSS и DSSS / CDMA

В методах множественного доступа с расширенным спектром используются сигналы, ширина полосы которых превышает минимально требуемую ширину полосы РЧ.

Они бывают двух типов.

• Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)
• Спектр распространения прямой последовательности (DSSS)

Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)

Это метод скачкообразной перестройки частоты, при котором пользователей заставляют менять частоты использования с одной на другую в заданном временном интервале, поэтому она называется frequency hopping. Например, отправителю 1 была назначена частота на определенный период времени. Теперь, через некоторое время, отправитель 1 переходит на другую частоту, а отправитель 2 использует первую частоту, которая ранее использовалась отправителем 1. Это называется какfrequency reuse.

Частоты данных переключаются с одной на другую, чтобы обеспечить безопасную передачу. Количество времени, затрачиваемого на каждый скачок частоты, называетсяDwell time.

Спектр распространения прямой последовательности (DSSS)

Всякий раз, когда пользователь хочет отправить данные с помощью этой техники DSSS, каждый бит пользовательских данных умножается на секретный код, называемый chipping code. Этот кодирующий код представляет собой не что иное, как код расширения, который умножается на исходное сообщение и передается. Получатель использует тот же код для получения исходного сообщения.

Сравнение FHSS и DSSS / CDMA

Оба метода расширения спектра популярны благодаря своим характеристикам. Чтобы иметь четкое представление, давайте посмотрим на их сравнения.

FHSS	DSSS / CDMA
Используются несколько частот	Используется одна частота
Трудно определить частоту пользователя в любой момент времени	Частота пользователей, когда-то назначенная, всегда одинакова
Допускается повторное использование частот	Повторное использование частоты не допускается
Отправителю не нужно ждать	Отправитель должен подождать, если спектр занят
Мощность сигнала высокая	Мощность сигнала низкая
Сильнее и проникает сквозь препятствия	Он слабее по сравнению с FHSS
На него никогда не влияют помехи	На него могут повлиять помехи
Это дешевле	Это дорого
Это обычно используемый метод	Этот метод используется нечасто

Преимущества Spread Spectrum

Ниже приведены преимущества расширенного спектра -

• Устранение перекрестных помех
• Лучший вывод с целостностью данных
• Сниженный эффект замирания из-за многолучевого распространения
• Лучшая безопасность
• Снижение шума
• Сосуществование с другими системами
• Увеличенные рабочие расстояния
• Трудно обнаружить
• Нелегко демодулировать / декодировать
• Трудно заглушить сигналы

Хотя методы расширения спектра изначально были разработаны для использования в военных целях, в настоящее время они широко используются в коммерческих целях.