Расширенный спектр прямой последовательности

В области телекоммуникаций , прямая последовательность с расширенным спектром ( DSSS ) является расширенным спектром модуляции методы в основном используется для снижения общего сигнала помехи . Модуляция прямой последовательности делает передаваемый сигнал шире по полосе пропускания, чем информационная. После сжатия или удаления модуляции прямой последовательности в приемнике полоса пропускания информации восстанавливается, в то время как непреднамеренные и преднамеренные помехи существенно уменьшаются. ^[1]

Первую известную схему этой техники предложил швейцарский изобретатель Густав Гуанелла . ^[2] В DSSS биты сообщения модулируются псевдослучайной битовой последовательностью, известной как расширяющая последовательность. Каждый бит расширяющей последовательности, известный как чип, имеет гораздо меньшую длительность (большую полосу пропускания), чем исходные биты сообщения. Модуляция битов сообщения скремблирует и расширяет фрагменты данных и, таким образом, приводит к размеру полосы пропускания, почти идентичной размеру расширяющей последовательности. Чем меньше длительность чипа, тем больше ширина полосы результирующего сигнала DSSS; большая полоса пропускания, мультиплексируемая с сигналом сообщения, приводит к лучшему сопротивлению помехам. ^{[1] [3]}

Некоторые практические и эффективные применения DSSS включают метод множественного доступа с кодовым разделением (CDMA), спецификацию IEEE 802.11b, используемую в сетях Wi-Fi , и систему глобального позиционирования . ^{[4] [5]}

Особенности [ править ]

1. DSSS фазовых сдвиги- синусоидальная волна псевдослучайные с непрерывной строкой чипов, каждый из которых имеет значительно меньшую длительность , чем информационный бит . То есть каждый информационный бит модулируется последовательностью гораздо более быстрых чипов. Следовательно, чиповая скорость намного выше, чем битовая скорость информации .
2. DSSS использует структуру сигнала, в которой последовательность расширения, создаваемая передатчиком, уже известна приемнику. Затем приемник может использовать ту же последовательность расширения, чтобы противодействовать ее влиянию на принятый сигнал, чтобы восстановить информационный сигнал.

Способ передачи [ править ]

Передачи с расширенным спектром с прямой последовательностью умножают передаваемые данные на псевдослучайную расширяющую последовательность, которая имеет гораздо более высокую скорость передачи данных, чем исходная скорость передачи данных. Результирующий передаваемый сигнал напоминает белый шум с ограниченной полосой пропускания , как аудиозапись «статики». Однако этот шумоподобный сигнал используется для точного восстановления исходных данных на принимающей стороне путем умножения их на ту же последовательность расширения (поскольку 1 × 1 = 1 и -1 × -1 = 1). Этот процесс, известный как сжатие, математически представляет собой корреляцию переданной последовательности расширения с последовательностью расширения, которую приемник уже знает, что передатчик использует. После сжатия отношение сигнал / шум приблизительно увеличивается на коэффициент расширения, который представляет собой отношение скорости последовательности расширения к скорости передачи данных.

Хотя передаваемый сигнал DSSS занимает гораздо более широкую полосу пропускания, чем требуется для простой модуляции исходного сигнала, его частотный спектр может быть несколько ограничен для экономии спектра с помощью обычного аналогового полосового фильтра, чтобы получить огибающую в форме колокола с центром на несущей частоте. . Напротив, расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты псевдослучайно перенастраивает несущую и требует однородной частотной характеристики, поскольку любое изменение полосы пропускания вызовет амплитудную модуляцию сигнала с помощью кода скачкообразной перестройки.

Если нежелательный передатчик передает по тому же каналу, но с другой последовательностью расширения (или вообще без последовательности), процесс сжатия снижает мощность этого сигнала. Этот эффект является основой для свойства множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) DSSS, которое позволяет нескольким передатчикам совместно использовать один и тот же канал в пределах свойств взаимной корреляции их последовательностей расширения.

Преимущества [ править ]

• Устойчивость к непреднамеренному или преднамеренному заклиниванию
• Совместное использование одного канала несколькими пользователями
• Пониженный уровень сигнала / фонового шума затрудняет перехват
• Определение относительной синхронизации между передатчиком и приемником

Использует [ редактировать ]

• Спутниковые навигационные системы США GPS , европейская Galileo и российская ГЛОНАСС ; ранее ГЛОНАСС использовал DSSS с одной последовательностью расширения в сочетании с FDMA , а позже ГЛОНАСС использовал DSSS для достижения CDMA с несколькими последовательностями расширения.
• DS-CDMA (Множественный доступ с прямым последовательным кодовым разделением каналов) - это схема множественного доступа , основанная на DSSS, путем распределения сигналов от / к различным пользователям с разными кодами. Это наиболее широко используемый тип CDMA .
• Беспроводные телефоны , работающие в 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц полосы
• IEEE 802.11b 2,4 ГГц Wi-Fi и его предшественник 802.11-1999 . (Их преемник 802.11g использует как OFDM, так и DSSS)
• Автоматическое считывание показаний счетчика
• IEEE 802.15.4 (используется, например, как уровень PHY и MAC для ZigBee или как физический уровень для WirelessHART )
• Радиоуправляемая модель Автомобили

См. Также [ править ]

• Ввод дополнительного кода
• Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты
• Регистр сдвига с линейной обратной связью
• Мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов

Ссылки [ править ]

• Истоки связи с расширенным спектром
•  Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .
• Руководство NTIA по правилам и процедурам для федерального управления радиочастотами

Внешние ссылки [ править ]

• История Civil Spread Spectrum