Что такое расширенный спектр?
Растущий спрос на беспроводную связь имеет проблемы из-за ограниченной эффективности использования спектра и многолучевого распространения. Использование широкополосной связи упростило эти проблемы. В расширенном спектре, сигналы от разных источников объединяются, чтобы соответствовать большей полосе пропускания .
Большинство станций используют воздух в качестве среды для связи, станции должны иметь возможность делиться средой без перехвата и без помех со стороны злоумышленника. Чтобы достичь этого, методы с расширенным спектром добавляют избыточность, т. е. используют расширенную полосу пропускания для размещения сигналов в защитной оболочке, что делает возможной более безопасную передачу. Код спреда — это ряд чисел, которые выглядят случайными, но на самом деле являются закономерностью. Исходная полоса пропускания сигнала увеличивается (расширяется) с помощью кода расширения, как показано на рисунке.
Принципы процесса Spread Spectrum:
- Чтобы обеспечить избыточность, необходимо, чтобы полоса пропускания, выделенная каждой станции, была намного больше, чем необходимо.
- Процесс распространения происходит после создания сигнала источником.
Условия распространения спектра:
- Расширенный спектр — это тип модуляции, при котором модулированный сигнал BW намного больше, чем сигнал BW основной полосы частот, т. е. расширенный спектр — это широкополосная схема.
- Для расширения спектра используется специальный код (псевдошум), и этот же код должен использоваться для сжатия сигнала в приемнике.
Характеристики расширенного спектра:
- Более высокая пропускная способность канала.
- Способность противостоять многолучевому распространению.
- Они не могут легко перехватить любого постороннего человека.
- Они устойчивы к заклиниванию.
- Расширенный спектр обеспечивает устойчивость к искажениям из-за многолучевого распространения.
- Расширенный спектр предлагает возможности множественного доступа.
Два типа методов для Spread Spectrum:
- Расширение спектра со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)
- Спектр прямого расширения последовательности (DSSS)
Спектр расширения со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS):
В расширенном спектре со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) различные несущие частоты модулируются исходным сигналом, т. е. M несущие частоты модулируются сигналом. В один момент сигнал модулирует одну несущую частоту, а в последующие моменты модулирует другие несущие частоты. Общая блок-схема FHSS показана на рисунке ниже.
Генератор псевдослучайного кода генерирует псевдослучайный шум некоторой модели для каждого периода перескока T h . Частота, соответствующая шаблону, используется для периода скачкообразной перестройки частоты и передается на синтезатор частот. Синтезатор генерирует несущий сигнал этой частоты. На рисунке выше показано распространение сигнала через FHSS.
Преимущества ФСС:
- Синхронизация не сильно зависит от расстояния.
- Прирост обработки выше, чем у DSSS.
Недостатки ФГСС:
- Полоса пропускания системы FHSS слишком велика (в ГГц).
- Требуются сложные и дорогие цифровые синтезаторы частоты.
Спектр прямого расширения последовательности (DSSS):
В DSSS полоса пропускания исходного сигнала также расширяется с помощью другого метода. Здесь каждый бит данных заменяется n битами с использованием кода расширения, называемого чипами, а скорость передачи чипа называется скоростью чипа . Скорость передачи чипа в n раз превышает скорость передачи исходного сигнала. На рисунке ниже показана блок-схема DSSS.
В беспроводной локальной сети используется последовательность с n = 11. Исходные данные умножаются на чипы (расширяющий код), чтобы получить расширенный сигнал. Требуемая ширина полосы расширенного сигнала в 11 раз больше ширины полосы исходного сигнала.
Преимущества ДСС:
- Система DSSS наиболее эффективно борется с помехами.
- Производительность DSSS в присутствии шума превосходит FHSS.
- Помехи против сигналов сведены к минимуму.
Недостатки DSSS:
- Прирост обработки ниже, чем у DSSS.
- Пропускная способность канала меньше, чем FHSS.
- На синхронизацию влияет переменное расстояние между передатчиком и приемником.