Κατανόηση της διαμόρφωσης του Spread Spectrum σε συστήματα RF

Dr. Daniele Ganser: "Medienkompetenz - Wie funktioniert Kriegspropaganda?" (Berlin, 23.10.2015) (Ενδέχεται 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Κατανόηση της διαμόρφωσης του Spread Spectrum σε συστήματα RF


Αυτή η τεχνική σύντομη παρουσίαση αναλύει τα χαρακτηριστικά και τα οφέλη της διαφοροποίησης φάσματος διάχυσης όπως χρησιμοποιείται στα συστήματα RF.

Σχετική πληροφορία

  • Το νέο πρωτόκολλο δικτύου για το ασύρματο νήμα

Υπάρχει μια καλή πιθανότητα να έχετε δει τον όρο "spread spectrum", ή τουλάχιστον τη συντομογραφία DSSS, που σημαίνει "εύρος διασποράς άμεσης αλληλουχίας". Εάν έχετε αναρωτηθεί ποτέ τι σημαίνει αυτό, ή γιατί οι άνθρωποι μιλούν γι 'αυτό, διαβάστε παρακάτω.

Πρώτον, πρέπει να καταλάβουμε ότι ο όρος "spread spectrum" μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο στα ψηφιακά ηλεκτρονικά συστήματα όσο και στα συστήματα RF. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται στο εξάπλωμα φάσματος σε σχέση με την RF, και θα εξετάσουμε την ψηφιακή πλευρά του φάσματος διάχυσης σε ξεχωριστό άρθρο.

Το σήμα στενής ζώνης

Μια τυπική μετάδοση RF συνεπάγεται ένα ημιτονοειδές φέρον κύμα σε μια καθορισμένη συχνότητα. Οι πληροφορίες μεταφέρονται ρυθμίζοντας το εύρος, τη συχνότητα ή τη φάση του φορέα. Η αναπαράσταση περιοχών συχνοτήτων του μεταδιδόμενου σήματος μοιάζει με αυτό:

Όπως μπορείτε να δείτε, το αρχικό σήμα έχει "εξαπλωθεί" υπό την έννοια ότι το εύρος ζώνης είναι πολύ μεγαλύτερο, αλλά το μέσο εύρος είναι πολύ χαμηλότερο. Τώρα έχουμε ένα σήμα διασποράς φάσματος.

Ανατροπή και χτυπήματα

Ένας τρόπος για να διαδοθεί το φάσμα είναι να πολλαπλασιαστεί το αρχικό σήμα με μια ακολουθία που αποτελείται από αυτά και αρνητικά. αυτό ισοδυναμεί με την αντιστροφή του σήματος όπου πολλαπλασιάζεται με το αρνητικό. Επιπλέον, οι μεταβάσεις σε αυτό το πολλαπλασιαστικό σήμα συμβαίνουν σε μια συχνότητα που είναι υψηλότερη (στην πράξη, πολύ μεγαλύτερη) από την αρχική συχνότητα του μεταδιδόμενου σήματος. Μπορείτε να το απεικονίσετε ως εξής:

Τα δύο ανεστραμμένα τμήματα του ημιτονοειδούς δείχνουν πολλαπλασιασμό με αρνητικό.

Αυτές οι αντιστροφές υψηλότερης συχνότητας εισάγουν φασματικές συνιστώσες υψηλότερης συχνότητας στο σήμα - με άλλα λόγια, το εύρος ζώνης έχει αυξηθεί, αλλά δεν έχουμε κάνει τίποτα για να αυξήσουμε τη συνολική ισχύ που παραδίδεται στην κεραία. Αυτή η τεχνική αναφέρεται ως φάσμα διασποράς άμεσης αλληλουχίας (DSSS) και η ακολουθία πολλαπλασιασμού είναι γνωστή ως κώδικας ψευδο-θορύβου (PN).

Μπορείτε να επιτύχετε παρόμοια πλεονεκτήματα αλλάζοντας επανειλημμένα τη συχνότητα φορέα. Αυτή η τεχνική αναφέρεται ως αναπήδηση συχνότητας. Ωστόσο, είναι λίγο συγκεχυμένο να συμπεριλάβουμε την αναπήδηση συχνότητας στην ίδια κατηγορία με το DSSS επειδή δεν διαδίδει το φάσμα με τον ίδιο τρόπο. Η μεταπήδηση συχνότητας επεκτείνει διαδοχικά το φάσμα. η ισχύς εκπομπής κατανέμεται σε μια ευρύτερη ζώνη μόνο όταν μετριέται με το χρόνο.

Γιατί να ασχοληθούμε;

Οι τεχνικές φάσματος διάδοσης δεν είναι καθόλου βολικές, αλλά σε ορισμένες εφαρμογές τα οφέλη δικαιολογούν την αυξημένη πολυπλοκότητα του συστήματος.

Η κατώτατη γραμμή είναι ότι η εξάπλωση του φάσματος επιτρέπει ένα πιο αξιόπιστο και στιβαρό σύστημα επικοινωνίας RF. Σκεφτείτε τα διαγράμματα πεδίου συχνότητας που εμφανίζονται παραπάνω: Εάν υπάρχει άλλος πομπός που λειτουργεί με την ίδια συχνότητα με το αρχικό σήμα στενής ζώνης, θα έχετε σοβαρές παρεμβολές. Αλλά το ίδιο παρεμβατικό σήμα θα είναι πολύ λιγότερο προβληματικό για το σήμα φάσματος εξάπλωσης επειδή ένα μεγάλο μέρος της μεταδιδόμενης ενέργειας δεν επηρεάζεται από αυτή την παρεμβολή στενής ζώνης.

Η ίδια ιδέα ισχύει για την αναπήδηση συχνοτήτων: ένα σήμα παρεμβολής θα προκαλέσει αρχικά προβλήματα, αλλά η επικοινωνία θα αποκατασταθεί μόλις ο πομπός και ο δέκτης αλλάξουν στη νέα φέρουσα συχνότητα.

συμπέρασμα

Αυτό το σενάριο παρεμβολής μπορεί να επεκταθεί σε άλλες καταστάσεις: η εξάπλωση του φάσματος (ή η αλλαγή της συχνότητας φορέα) καθιστά τη σύνδεση RF ανθεκτική σε παρεμβολές (που είναι απλώς σκόπιμη παρεμβολή) και υποκλοπή. Έτσι, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι οι τεχνικές φάσματος διάχυσης είναι πολύτιμες για στρατιωτικές εφαρμογές, παρόλο που χρησιμοποιούνται επίσης σε εμπορικά πρωτόκολλα, όπως Bluetooth και IEEE 802.11.