Модуляция с расширенным спектром

Перед передачей сигнала для обеспечения безопасной связи используется коллективный класс методов сигнализации, известный как Spread Spectrum Modulation. Основное преимущество техники связи с расширенным спектром состоит в том, чтобы предотвратить «помехи», будь то намеренные или непреднамеренные.

Сигналы, модулируемые с помощью этих методов, трудно повлиять на помехи и их невозможно заглушить. Злоумышленник, не имеющий официального доступа, никогда не сможет 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

Кодированная последовательность единиц и нулей с определенными свойствами автокорреляции, называемая PseudoNoise coding sequenceиспользуется в методах расширения спектра. Это последовательность максимальной длины, представляющая собой тип циклического кода.

Узкополосный сигнал

Узкополосные сигналы имеют концентрацию мощности, как показано в частотном спектре на следующем рисунке.

Вот особенности узкополосных сигналов -

• 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.

Вот особенности сигналов с расширенным спектром -

• 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.

Методы множественного доступа с расширенным спектром используют сигналы, ширина полосы которых превышает минимально требуемую ширину полосы РЧ.

Сигналы с расширенным спектром можно разделить на две категории:

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

Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты

Это метод скачкообразной перестройки частоты, при котором пользователей заставляют менять частоту 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 называетсяfrequency 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

Всякий раз, когда пользователь хочет отправить данные с помощью этого метода DSSS, каждый бит пользовательских данных умножается на секретный код, называемый чип-кодом. Этотchipping codeпредставляет собой не что иное, как код расширения, который умножается на исходное сообщение и передается. Получатель использует тот же код для получения исходного сообщения.

Этот DSSS также называется Code Division Multiple Access (CDMA).

Сравнение FHSS и DSSS / CDMA

Оба метода расширенного 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, однажды назначенная, всегда одинакова
Допускается повторное использование частот	Повторное использование частоты не допускается
Отправителю не нужно ждать	Отправитель должен ждать, если спектр занят
Мощность сигнала высокая	Мощность сигнала низкая
Он сильнее и проникает сквозь препятствия	Он слабее по сравнению с FHSS
На него никогда не влияют помехи	На это может повлиять вмешательство
Это дешевле	Это дорого
Это наиболее часто используемый метод	Этот метод используется нечасто

Преимущества Spread Spectrum

Ниже приведены преимущества Spread Spectrum.

• 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
• Трудно демодулировать / декодировать
• Сложнее заглушить сигналы

Хотя методы с расширенным спектром первоначально были разработаны для использования в военных целях, в настоящее время они широко используются в коммерческих целях.