Коллективный класс методов сигнализации используется перед передачей сигнала для обеспечения безопасной связи, известной как модуляция с расширенным спектром . Основным преимуществом метода связи с расширенным спектром является предотвращение «помех», будь то преднамеренное или непреднамеренное.
Сигналы, модулированные этими методами, трудно вмешиваться и не могут быть заблокированы. 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 1 и 0 с определенными свойствами автокорреляции, называемая последовательностью кодирования псевдошума , используется в методах расширения спектра. Это последовательность максимальной длины, которая является типом циклического кода.
Узкополосные сигналы и сигналы с расширенным спектром
Как узкополосный, так и расширенный спектр сигналов можно легко понять, наблюдая их частотный спектр, как показано на следующих рисунках.
Узкополосные сигналы
Узкополосные сигналы имеют концентрированный уровень сигнала, как показано на следующем рисунке частотного спектра.
Ниже приведены некоторые из его особенностей —
- Полоса сигналов занимает узкий диапазон частот.
- Плотность мощности высокая.
- Распространение энергии низкое и концентрированное.
Хотя функции хороши, эти сигналы подвержены помехам.
Сигналы распространения спектра
Сигналы с расширенным спектром имеют интенсивность сигнала, распределенную, как показано на следующем рисунке частотного спектра.
Ниже приведены некоторые из его особенностей —
- Полоса сигналов занимает широкий диапазон частот.
- Плотность мощности 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 частот расширенного спектра, не мешая друг другу, это можно назвать методами множественного доступа .
FHSS и DSSS / CDMA
Методы множественного доступа с расширенным спектром используют сигналы, которые имеют ширину полосы пропускания, превышающую минимальную требуемую ширину полосы РЧ.
Они бывают двух типов.
- Спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)
- Спектр с прямой последовательностью (DSSS)
Спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS)
Это метод скачкообразной перестройки частоты, при котором пользователи вынуждены изменять частоты использования от одной к другой за определенный промежуток времени, что называется скачкообразной перестройкой частоты . Например, частота была выделена отправителю 1 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 называется повторным использованием частоты .
Частоты данных переключаются от одной к другой, чтобы обеспечить безопасную передачу. Количество времени, затрачиваемое на каждый скачок частоты, называется временем задержки .
Спектр с прямой последовательностью (DSSS)
Всякий раз, когда пользователь хочет отправить данные, используя эту технику DSSS, каждый бит пользовательских данных умножается на секретный код, называемый кодом чипирования . Этот код чипа является ничем иным, как кодом расширения, который умножается на исходное сообщение и передается. Получатель использует тот же код для извлечения исходного сообщения.
Сравнение между FHSS и DSSS / CDMA
Оба метода с расширенным спектром популярны по своим характеристикам. Чтобы иметь четкое понимание, давайте посмотрим на их сравнения.
| FHSS | DSSS / CDMA |
|---|---|
| Несколько частот используются | Используется одна частота |
| Трудно найти частоту пользователя в любой момент времени | Пользовательская частота, однажды выделенная, всегда одинакова |
| Разрешено повторное использование частот | Повторное использование частот не допускается |
| Отправителю не нужно ждать | Отправитель должен ждать, если спектр занят |
| Мощность сигнала высокая | Мощность сигнала низкая |
| Сильнее и проникает сквозь препятствия | Это слабее по сравнению с FHSS |
| Это никогда не зависит от помех | Это может зависеть от помех |
| Это дешевле | Это дорого |
| Это широко используемая техника | Эта техника не часто используется |
Преимущества Spread Spectrum
Ниже приведены преимущества расширения спектра —
- Устранение перекрестных помех
- Лучший вывод с целостностью данных
- Уменьшен эффект многолучевого замирания
- Лучшая безопасность
- Снижение шума
- Сосуществование с другими системами
- Большие рабочие расстояния
- Трудно обнаружить
- Не легко демодулировать / декодировать
- Сложно глушить сигналы
Хотя методы с расширенным спектром были первоначально разработаны для военных целей, в настоящее время они широко используются в коммерческих целях.