מעניין

ספקטרום התפשטות רצף ישיר: היסודות

ספקטרום התפשטות רצף ישיר: היסודות


DSSS, ספקטרום התפשטות רצף ישיר הוא סוג של שידור ספקטרום מורחב המשתמש בקודי התפשטות כדי להפיץ את האות ברוחב פס רחב יותר, אז בדרך כלל יהיה צורך.

הטכניקה שמאחורי ספקטרום התפשטות רצף ישיר, DSSS היא ממבט ראשון נגד אינטואיטיבית, אך DSSS משמש במספר תחומים בהם היא מאפשרת להשיג יתרונות ניכרים.

בסיסי ספקטרום התפשטות רצף ישיר

ספקטרום התפשטות רצף ישיר הוא סוג של שידור שנראה דומה מאוד לרעש לבן על רוחב הפס של השידור. עם זאת, לאחר שקיבלו ועיבדו אותם עם קודי ההסתרה הנכונים, ניתן לחלץ את הנתונים הנדרשים.

בעת העברת אות ספקטרום התפשטות DSSS, אות הנתונים הנדרש מוכפל במה שמכונה זרם נתוני התפשטות או קוד שבב. לזרם הנתונים המתקבל קצב נתונים גבוה יותר מהנתונים עצמם. לעיתים קרובות הנתונים מוכפלים באמצעות פונקציית XOR (OR בלעדית).

כל ביט ברצף ההתפשטות נקרא שבב, וזה קצר בהרבה מכל ביט מידע. לרצף ההתפשטות או לרצף השבבים קצב נתונים זהה לפלט הסופי ממכפיל התפשטות. הקצב נקרא קצב השבב, וזה נמדד לרוב במונחים של מספר שבבים M / שנייה.

לאחר מכן מווסתים את זרם הנתונים על בסיס הבסיס על גבי מוביל ובאופן זה האות הכללי מתפזר על רוחב פס רחב בהרבה מאשר אם הנתונים היו פשוט מווסתים על המוביל. הסיבה לכך היא שאותות בעלי קצב נתונים גבוה תופסים רוחבי פס אותות גדולים יותר מאלה עם קצב נתונים נמוך.

כדי לפענח את האות ולקבל את הנתונים המקוריים, אות ה- CDMA מוונן תחילה מהמוביל כדי ליצור מחדש את זרם הנתונים המהיר. זה מוכפל עם קוד התפשטות כדי ליצור מחדש את הנתונים המקוריים. כאשר זה נעשה, אז רק הנתונים עם זה שנוצר עם אותו קוד התפשטות מתחדשים, וכל שאר הנתונים שנוצרים מזרמי קוד התפשטות שונים מתעלמים.

השימוש בספקטרום התפשטות רצף ישיר הוא עיקרון רב עוצמה ובעל יתרונות רבים.

תהליך קידוד / פענוח של ספקטרום התפשטות ישיר של DSSS

על מנת לדמיין כיצד פועל תהליך הספקטרום המפוזר ברצף ישיר, השיטה הקלה ביותר היא להראות דוגמה לאופן שבו המערכת פועלת בפועל במונחים של סיביות נתונים, וכיצד הנתונים משוחזרים מהאות DSSS, ספקטרום התפשטות רצף ישיר.

החלק הראשון של התהליך הוא יצירת אות DSSS. ניקח כדוגמה שהנתונים שיש להעביר הם 1001, והשבב או קוד ההפצה הוא 0010. עבור כל סיבית נתונים, קוד ההפצה השלם משמש להכפלת הנתונים, ובדרך זו, עבור כל סיביות נתונים, ההתפשטות או אות מורחב מורכב מארבעה ביטים.

1001נתונים שיש להעביר
0010001000100010קוד שבב או מפיץ
1101001000101101פלט נתוני התפשטות כתוצאה

עם האות המתקבל ומועבר, יש לפענח אותו בתוך המקלט המרוחק:

1101001000101101אות CDMA נכנס
0010001000100010קוד שבב או מפיץ
1111000000001111תוצאה של דה-התפשטות
1001תפוקה משולבת


הערה: 1 x 1 = 01 x 0 = 1

באופן זה ניתן לראות כי הנתונים המקוריים משוחזרים בדיוק באמצעות אותו קוד התפשטות או שבב. אילו נעשה שימוש בקוד אחר לחידוש האות של ספקטרום התפשטות CDMA, אז זה היה גורם לרצף אקראי לאחר התפשטות. זה היה מופיע כרעש במערכת.

קוד התפשטות ששימש בדוגמה זו היה באורך של ארבע ביטים בלבד. זה אפשר לדמיין את התהליך ביתר קלות. בדרך כלל קודי התפשטות עשויים להיות 64 ביט, או אפילו 128 ביט כדי לספק את הביצועים הנדרשים.

רווח התפשטות DSSS

רוחב הפס של אות הספקטרום המפוזר יהיה רחב בהרבה מזרם הנתונים המקורי. כדי לכמת את העלייה ברוחב הפס, משתמשים במונח המכונה רווח התפשטות. אם רוחב הפס של ה- DSSS, אות ספקטרום התפשטות רצף ישיר הוא W ואת אורך סיביות הנתונים קלט או תקופה 1 / R ואז ניתן להגדיר את רווח התפשטות DSSS:

נמצא שככל שהרווח המתפשט של אות הספקטרום המפוזר ברצף הישיר גדול יותר, כך ביצועי המערכת יעילים יותר. הסיבה לכך היא שהאות הרצוי הופך גדול יותר. בדוגמה המוצגת לעיל, הרווח המתפשט הוא ארבע, כפי שנראה על ידי העובדה שארבעה "1" נוצרים עבור כל סיבית נתונים נדרשת. נתונים המופקים על ידי קודי הפצה אחרים יופיעו כרעש וניתן להשליך אותם מכיוון שהם יהיו נמוכים יותר בערכם.

יישומי ספקטרום התפשטות רצף ישיר

DSSS משמש במספר תחומים בהם המאפיינים שלו אפשרו לו לספק כמה יתרונות ייחודיים על פני טכניקות אחרות.

  • תקשורת סמויה: DSSS שימש לראשונה לספק תקשורת מאובטחת וסמויה. בתחילה היה קשה לזהות את האותות מכיוון שהם נשמעים כמו רעש פס רחב ולעיתים קרובות היו טועים בכך. גם כדי לגשת לנתונים יש לדעת את הקוד המשמש להפקת האות
  • טכנולוגיית סלולר CDMA: טכניקת DSSS שימשה לספק ערכת גישה מרובה ששימשה לטכנולוגיית סלופן 3G. כל נייד השתמש בקוד גישה או קוד הפצה שונה וזה אפשר למשתמשים מרובים לגשת לתחנת הבסיס באותה תדר.
  • GNSS: מערכות ניווט מבוססות לווין משתמשות ב- DSSS מכיוון שהדבר נותן רווח אות על ידי התפשטות האות על רוחב פס רחב. זה גם מאפשר ללוויינים שונים להשתמש באותו ערוץ ללא הפרעה הדדית.


צפו בסרטון: מדיטציה לאיזון 4 היסודות (דֵצֶמבֶּר 2021).