Inițial spectru împrăștiat creat pentru inteligența și în scopuri militare. Ideea de bază a acestei metode este de a distribui semnalul de date pe o bandă largă a spectrului radio, care în cele din urmă va complica în mod semnificativ suprimarea sau interceptarea semnalului. Mai întâi dezvoltat schemă cunoscută ca frecvență spectru extins metoda de salt. Mai schemă modernă spectru împrăștiat este o metodă de răspândire secvență directă. Ambele metode sunt folosite într-o varietate de standarde și produse de comunicații fără fir.
1.2.1 Spread Spectrum salturile de frecvență
Ideea metodei de extindere a spectrului de salt de frecvență (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) au avut loc în timpul al doilea război mondial, atunci când radioul este utilizat pe scară largă pentru negocieri secrete și gestionarea instalațiilor militare, cum ar fi torpile. Pentru a fost imposibil de a intercepta radio sau suprima zgomotul de bandă îngustă a fost solicitat să trimită o schimbare constantă a transportatorului într-o gamă largă de frecvențe. Ca urmare, puterea semnalului este distribuită pe întreaga gamă, și de a asculta o anumită frecvență a dat doar un pic de zgomot. Secvența de frecvențe purtătoare pseudo-aleatoare aleasă, cunoscută doar emițător și receptor. Incercarea de suprimare a semnalului într-un anumit interval îngust, nu este, de asemenea, semnalul prea deteriorat ca a suprimat doar o mică parte a informațiilor.
Ideea acestei metode este ilustrată în figura 1.3. secvența hopping:
Figura 1.3 - Spread Spectrum Frequency Hopping
Pe parcursul unui anumit interval de timp fix de transmisie este la o frecvență purtătoare fixă. Pe fiecare frecvență purtătoare pentru a transmite date digitale sunt folosite metode de modulare standard, precum FSK sau PSK. Pentru ca un receptor sincronizat cu transmițătorul pentru a indica începutul fiecărei perioade de transmitere, de ceva timp bitul de sincronizare transmis. Așa că viteza utilă a acestei metode de codificare este mai puțin din cauza costurilor de regie fixe pentru sincronizare.
Frecvența purtătoare variază în funcție de numărul de subcanale frecvență generat algoritm de numere aleatoare. Secvența pseudo-aleatoare depinde de un parametru care se face referire ca numărul inițial. Dacă receptorul și transmițătorul cunosc algoritmul și valoarea de semințe, apoi se schimbă frecvența în aceeași secvență, numită o frecvență de pseudo-aleatoare secvență de salt.
Dacă frecvența de subcanale de deplasare este mai mică decât rata de date pe canal, atunci acest mod se numește lent răspândire (Figura 1.4 a); în caz contrar, vom avea de a face cu expansiunea rapidă a spectrului (Figura 1.4b).
Metoda de împrăștiere rapidă este mai rezistent la interferență, deoarece interferența bandă îngustă, care suprima un semnal într-un anumit subcanal nu duce la pierderea de biți, deoarece valoarea sa este repetată de mai multe ori în diferite subcanale de frecvență. Acest mod nu arată efectul inter-simbol interferență, deoarece în momentul semnalului întârziat de-a lungul unul din modurile în care sistemul are timp pentru a merge la o frecvență diferită.
Metoda de această proprietate nu are lent răspândire, dar este mai ușor de implementat, și are mai puțin deasupra capului.
Metodele utilizate în FHSS IEEE 802.11 și Bluetooth tehnologii fără fir.
În metodele FHSS de abordare a utilizării domeniului de frecvență nu este același lucru ca și în alte metode de codificare - în loc de utilizarea economică a unei benzi înguste este o încercare de a prelua întreaga gamă disponibil. La prima vedere acest lucru nu pare a fi foarte eficient - pentru că la un moment dat în intervalul este doar un singur canal. Cu toate acestea, acesta din urmă afirmație nu este întotdeauna adevărat - coduri de spectru extins poate fi, de asemenea, utilizat pentru a multiplex canale multiple pe o gamă largă. În special, tehnicile de FHSS permit de a asigura funcționarea simultană a mai multor canale prin selectarea pentru fiecare secvențe canal pseudoaleatoare astfel încât în fiecare moment de timp, fiecare canal funcționează la o frecvență diferită (desigur, acest lucru se poate face numai în cazul în care numărul de canale nu depășește numărul de subcanale de frecvență).
Figura 1.4 - Relațiile între rata de transmisie de date și o schimbare de frecvență de subcanale:
și - o rată de date mai mare decât o rată de cip;
b - rata de date este mai mică decât rata de cip.
1.2.2 Direct Sequence Spread Spectrum
În metoda de spectru împrăștiat secvență directă (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) utilizează, de asemenea, întreaga bandă de frecvențe alocate pentru o verigă de comunicație fără fir. Spre deosebire de metoda FHSS banda intreaga de frecvență nu este angajată în permanentă comutare-frecvență, precum și datorită faptului că fiecare bit de informație este înlocuit cu N biți, astfel încât semnalele de ceas, la rata de transmisie este crescută de N ori. Aceasta înseamnă că spectrul semnalului se extinde, de asemenea, la N ori. Este suficient pentru a selecta în mod corespunzător debitul de date și valoarea N, spectrul semnalului umple întreaga gamă.
Scopul metodei de codificare DSSS este aceeași ca FHSS metoda - creșterea rezistenței la interferență. interferență în bandă îngustă va distorsiona numai anumite spectrul de frecvență al semnalului, astfel încât receptorul este foarte probabil să fie capabil să detecteze în mod corect informațiile transmise.
Cod, care a înlocuit unitatea originală de date binare, denumită secvența de împrăștiere, și fiecare bit unei secvențe - cip. Prin urmare, rata de cod rezultată se numește rata cip. Un zero, binar este codificată de valoarea inversă a secvenței de răspândire. Receptoarele trebuie să cunoască secvența de răspândire, care este utilizat de către transmițător, în scopul de a înțelege informațiile transmise.
Numărul de biți din secvența de împrăștiere determină începerea răspândirea codului factor. Ca și în cazul FHSS, codul rezultat pentru codarea biților poate fi orice fel de modulare, de exemplu, BFSK.
Cu cât factorul de răspândire, cu atat mai larg al semnalului care rezultă și o mai mare gradul de suprimare. Dar, cu o gamă tot mai mare a spectrului ocupat de canal. De obicei, factorul de împrăștiere are o valoare de la 10 la 100.
Un exemplu al valorilor secvenței răspândire este secvența Barker (Barker), care constă din 11 biți: 10110111000. Dacă transmițătorul utilizează această secvență, transmisia trei biți 110 piste pentru transferul de următorii biți:
10110111000 10110111000 01001000111.
secvență Barker permite receptorului pentru a sincroniza rapid la emițător, care detectează în mod fiabil începutul secvenței. Receptorul detectează un astfel de eveniment, comparând alternativ biții recepționate ale secvenței de probă. Într-adevăr, dacă vom compara secvența Barker cu aceeași secvență, dar mutat un bit la stânga sau la dreapta, vom obține mai puțin de jumătate din meci valori bit. Deci, chiar dacă denaturarea mai multor biți cu mare probabilitate receptorul pentru a identifica în mod corect începutul secvenței, și, astfel, să poată interpreta corect informațiile.
Metoda DSSS este mai puțin protejate de interferențe, decât metoda de expansiune rapidă a spectrului, ca o interferență puternică bandă îngustă afectează parte a spectrului și, prin urmare, la rezultatul recunoașterii celor sau zerouri.
IEEE 802.11 Arhitectura
Acesta este cel mai popular standard de rețea locală fără fir - IEEE 802.11. Rețineți că în acest domeniu există alte standarde (în special, Institutul de standardul ETSI HIPERLAN dezvoltat 1), dar majoritatea producătorilor produc echipamente în conformitate cu IEEE 802.11 specificații [2].