Rozprostřené spektrum s přímou sekvencí - Direct-sequence spread spectrum
Passband modulace |
---|
Analogová modulace |
Digitální modulace |
Hierarchická modulace |
Rozprostřete spektrum |
Viz také |
|
Multiplexování |
---|
![]() |
Analogová modulace |
související témata |
v telekomunikace, rozprostřené spektrum přímé sekvence (DSSS) je rozprostřené spektrum modulace technika primárně používaná ke snížení celkového signálu rušení. Díky přímé modulaci je přenášený signál širší v šířce pásma, než je šířka informačního pásma. Po despread nebo odstranění modulace přímé sekvence v přijímači je obnovena informační šířka pásma, zatímco neúmyslné a úmyslné rušení je podstatně sníženo.[1]
U DSSS jsou bity zpráv modulovány pseudonáhodnou bitovou sekvencí známou jako šířící se sekvence. Každý bit šířící se sekvence, známý jako čip, má mnohem kratší dobu trvání (větší šířku pásma) než původní bity zpráv. Modulace bitů zprávy zakóduje a roztáhne kousky dat, a výsledkem je velikost šířky pásma téměř totožná s velikostí šířící se sekvence. Čím menší je doba trvání čipu, tím větší je šířka pásma výsledného signálu DSSS; větší šířka pásma multiplexovaná na signál zprávy má za následek lepší odolnost proti rušení.[1][2]
Některá praktická a efektivní využití DSSS zahrnují vícenásobný přístup k rozdělení kódu (CDMA), metoda IEEE 802.11b specifikace použitá v Wi-Fi sítě a Globální Polohovací Systém.[3][4]
Funkce
- DSSS fázové posuny A sinusoida pseudonáhodně s nepřetržitým tětiva čipů, z nichž každý má mnohem kratší dobu trvání než informace bit. To znamená, že každý informační bit je modulován sekvencí mnohem rychlejších čipů. Proto rychlost čipu je mnohem vyšší než informace přenosová rychlost.
- DSSS používá a signál struktura, ve které šířící sekvenci produkovanou vysílačem již příjemce zná. Přijímač pak může použít stejnou šířící se sekvenci k vyrovnání svého účinku na přijímaný signál za účelem rekonstrukce informačního signálu.
Způsob přenosu
Přenosy s rozprostřeným spektrem s přímou sekvencí znásobují přenášená data pseudonáhodnou šířící se sekvencí, která má mnohem vyšší bitovou rychlost než původní rychlost dat. Výsledný přenášený signál se podobá pásmu bez omezení bílý šum, jako zvukový záznam „statického“. Tento signál podobný šumu se však používá k přesné rekonstrukci původních dat na přijímacím konci vynásobením stejnou šířící se sekvencí (protože 1 × 1 = 1 a −1 × −1 = 1). Tento proces, známý jako despreading, je matematicky a korelace vysílané posílací sekvence s posílací posloupností, kterou přijímač již ví, že vysílač používá. Po despreading, odstup signálu od šumu je přibližně zvýšen faktorem šíření, což je poměr rychlosti šíření sekvence k rychlosti přenosu dat.
Zatímco přenášený signál DSSS zabírá mnohem širší šířku pásma, než by vyžadovala jednoduchá modulace původního signálu, jeho frekvenční spektrum může být pro ekonomiku spektra poněkud omezeno konvenčním analogovým pásmovým filtrem, čímž se získá zhruba zvonovitá obálka soustředěná nosná frekvence. V porovnání, frekvenční přeskakování rozprostřeného spektra pseudonáhodně přeladí nosnou a vyžaduje jednotnou frekvenční odezvu, protože jakékoli tvarování šířky pásma by způsobilo amplitudovou modulaci signálu poskakovacím kódem.
Pokud nežádoucí vysílač vysílá na stejném kanálu, ale s jinou šířící se sekvencí (nebo vůbec žádnou), proces despreadingu snižuje výkon tohoto signálu. Tento efekt je základem pro vícenásobný přístup k dělení kódu (CDMA) vlastnost DSSS, která umožňuje více vysílačům sdílet stejný kanál v mezích vzájemná korelace vlastnosti jejich šířících se sekvencí.
Výhody
- Odolnost proti nezamýšlenému nebo zamýšlenému rušení
- Sdílení jednoho kanálu mezi více uživateli
- Omezená úroveň signálu / šumu pozadí zachycení
- Stanovení relativního časování mezi vysílačem a přijímačem
Použití
- Spojené státy GPS, Evropský Galileo a rusky GLONASS satelitní navigace systémy; dřívější GLONASS používal DSSS s jedinou šířící se sekvencí ve spojení s FDMA, zatímco později GLONASS použil DSSS k dosažení CDMA s více posypovými sekvencemi.
- DS-CDMA (Direct-Sequence Code Division Multiple Access) je a vícenásobný přístup schéma založené na DSSS šířením signálů od / k různým uživatelům s různými kódy. Je to nejpoužívanější typ CDMA.
- Bezdrátové telefony pracující v pásmech 900 MHz, 2,4 GHz a 5,8 GHz kapel
- IEEE 802.11b 2,4 GHz Wi-Fi a jeho předchůdce 802.11-1999. (Jejich nástupce 802.11g používá obojí OFDM a DSSS)
- Automatické odečty měřičů
- IEEE 802.15.4 (používá se např. jako vrstva PHY a MAC pro ZigBee, nebo jako fyzická vrstva pro WirelessHART )
- Rádiem řízený model Automobilová vozidla
Viz také
- Klíčování doplňkovým kódem
- Rozložené spektrum s přeskakováním frekvencí
- Posuvný registr lineární zpětné vazby
- Ortogonální multiplexování s frekvenčním dělením
Reference
- ^ A b Torrieri, Don (2018). Principles of Spread-Spectrum Communication Systems, 4th ed.
- ^ Stuber, Gordon L. (2017). Principy mobilní komunikace, 4. vydání.
- ^ Rappaport, Theodore (2002). Principy a praxe bezdrátové komunikace, 2. vydání.
- ^ Pratep, Misra; Enge, Per (2012). Globální poziční systém: Signály, měření a výkon, rev. 2. vyd.
- Počátky komunikace šíření spektra
Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Obecná správa služeb dokument: „Federální norma 1037C“.
- Příručka předpisů a postupů NTIA pro federální správu rádiových frekvencí