Розширення спектру стрибкоподібної перебудовою частоти - студопедія
Ідея методу розширення спектра стрибкоподібної перебудовою частоти (Fre-quency Hopping Spread Spectrum, FHSS) виникла під час Другої світової війни, коли радіо широко використовувалося для секретних переговорів і для управління військовими об'єктами, наприклад торпедами. Для того щоб радіо-обмін не можна було перехопити або придушити вузькосмуговим шумом, було пред-ложено вести передачу з постійною зміною несучої в межах широкого діапазону частот. В результаті потужність сигналу розподілялася по всьому діа-пазону, і прослуховування якоїсь певної частоти давало тільки невеликих шой шум. Послідовність несучих частот вибиралася псевдослучайной, через відомою тільки передавача і приймача. Спроба придушення сигналу в якомусь вузькому діапазоні також не надто погіршувала сигнал, тому що пригнічуючи-лась тільки невелика частина інформації.
Ідею цього методу ілюструє рис. 10.12.
Протягом певного фіксованого інтервалу часу передача ведеться на постійній частоті. На кожній несучій частоті для передачі дис-конкретній інформації застосовуються стандартні методи модуляції, такі як FSK або PSK. Для того щоб приймач синхронізуватися з передавачем, для позначення початку кожного періоду передачі протягом деякого часу передаються сінхробіти. Так що корисна швидкість цього методу кодування виявляється менше через постійні накладних витрат на синхронізацію.
Несуча частота змінюється відповідно до номерами частотних подканалов, що виробляються алгоритмом псевдовипадкових чисел. Псевдослучайная після-довність залежить від деякого параметра, який називають початковим числом. Якщо приймача і передавача відомі алгоритм і значення началь-ного числа, то вони змінюють частоти в однаковій послідовності, називає-мій послідовністю псевдослучайной перебудови частоти.
Період передачі чіпа
Сигнал довічного нуля Сигнал двійковій одиниці
Мал. 10.13. Співвідношення між швидкістю передачі даних і частотою зміни подканалов: а - швидкість передачі даних вище чиповой швидкості, б - швидкість передачі даних
нижче чиповой швидкості
Якщо частота зміни подканалов нижче, ніж швидкість передачі даних в каналі, то такий режим називають повільним розширенням спектра (рис. 10.13, а) \ в про-тивно випадку ми маємо справу з швидким розширенням спектра (рис. 10.13, б).
Метод швидкого розширення спектра більш стійкий до перешкод, оскільки вузько-смуговий перешкода, яка пригнічує сигнал в певному подканале, ні до-водить до втрати біта, так як його значення повторюється кілька разів в різних частотних підканалах. У цьому режимі не проявляється ефект межсимвольной інтерференції, тому що до часу приходу затриманого уздовж одного з шляхів сигналу система встигає перейти на іншу частоту.
Метод повільного розширення спектра такою властивістю не володіє, але зате він простіше в реалізації і має менші накладні витрати.
Методи FHSS використовуються в бездротових технологіях IEEE 802.11 і Blue-tooth.
У методах FHSS підхід до використання частотного діапазону не такий, як в інших методах кодування - замість економного витрачання вузької смуги робиться спроба зайняти весь доступний діапазон. На перший погляд це видається не дуже ефективним - адже в кожен момент часу в діапазоні працює тільки один канал. Однак останнє твердження не завжди справедливо - коди розширеного спектру можна використовувати також і для мультиплексування декількох каналів в широкому діапазоні. Зокрема, методи FHSS дозволяють організувати одночасну роботу декількох каналів шляхом вибору для каж-дого каналу таких псевдовипадкових послідовностей, щоб в кожен мо-мент часу кожен канал працював на своїй частоті (звичайно, це можна зро-лать, тільки якщо число каналів не перевищує числа частотних подканалов).