הבנה ישירה של ספקטרום (DSSS)

בתקשורת אלחוטית מודרנית, הבטחת העברת נתונים אמינה ומאובטחת היא ראשית.אחת הטכניקות הבסיסיות המתייחסות לאתגרים אלה היא FLT:0Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) , 1DSSS היא שיטת מודולציה המפיצה אות על רוחב פס רחב בהרבה מאשר המינימום הנדרש להעברת.

מאמר זה חוקר את העקרונות שמאחורי DSSS, כיצד הוא משפר את עוצמת האות, את היישומים המעשיים שלו, וכיצד הוא משווה טכנולוגיות אחרות של ספקטרומנטיות התפשטות כמו Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) בין אם אתה מהנדס רשת, סטודנט של תקשורת, או פשוט סקרן לגבי האופן שבו אותות אלחוטיים נשארים חזקים בסביבות רועשות, הבנת DSSS היא חיונית.

מה זה ספקטרום ישיר?

DSSS היא צורה של תקשורת פרוספקטומה שבה אות הנתונים מוכפל על ידי במהירות גבוהה (מהירות גבוהה:0) רעשי רעש (PN) קוד LT:1 במדר.קוד זה PN, הנקרא גם קוד מתפשט או שבב, פועל בתדר גבוה הרבה יותר (קצב) מאשר שיעור הנתונים המקורי.

המונח "רצף עקיף" מתייחס לעובדה שקוד PN מוחל ישירות על ביטי הנתונים, בניגוד לשיטות אחרות של ספקטרום פרופורציה כגון הפחתת תדירות, שבו תדירות נושאת משתנה במהירות לאורך זמן. הרעיון המרכזי הוא שהאות המועבר תופס רוחב פס שהוא הרבה יותר רחב מאשר רוחב הפס של המידע, השגת רווח אשר משפר את יחס האות-ל-לא-לא-מס) במקבל.

המונחים: DSSS

  • קוד ההרחבה:0 (PN) Code:FLT:1 A רצף רציונאלי אך דמוי רעש של שבבי בינארי, הידוע גם משדר וגם מקלט. רצף משותף כוללים רצפים מקסימליים (m-sequences), קודים זהב ורצף Kasamis.
  • (FLT:0) צ'יפראט: 1.הקצב שבו נוצר קוד PN, בדרך כלל נמדד שבבים לשנייה (cps) שיעור השבבים גבוה הרבה יותר מאשר שיעור ה bit של הנתונים.לדוגמה, ב IEEE 802.11b, שיעור השבבים הוא 11 מיליון צ'יפס לשנייה (Mcps) עבור שיעור נתונים של 1 עד 11 Mbps.
  • (FLT:0)Spread Factor (Procesing Gain): ההרחבה של שיעור השבבים לקצב של עיבוד גבוה יותר של עיבוד גבוה יותר היא רווח עיבוד גדול יותר (ב- dB) = 10 log10(קצב שבב / שיעור נתונים).
  • (ב) ⁇ :0 (מלשון: ⁇ ): לאחר הפצתו של ה-[[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]

כיצד DSSS משפר את אותות אותות אותות

היתרון העיקרי של DSSS הוא היכולת שלה לשפר באופן דרמטי את העוצמה של קישורים אלחוטיים.חזקות זו באה לידי ביטוי במספר תחומים מרכזיים.

המונחים:

התערבות של Narrowband - כגון זה מנורת מיקרוגל הסמוכה, משדר רדיו אחר, או רעש אלקטרוני - באופן חד משמעי תופסת רק חלק קטן של הספקטרום. במערכת פס קונבנציונלי, הפרעה כזו יכולה להשחית או לחסום לחלוטין את האות.עם DSSS, האות המועבר מתפשט על פני קבוצה רחבה יותר, כך ההתערבות משפיעה רק על חלק קטן של האנרגיה של האות.

Multipath Mitigation

אותות אלחוטיים לעתים קרובות משקפים מבנים, קירות, ומשטחים אחרים, יצירת עותקים מרובים של אותו אות שמגיע למקלט.התמיכה רב-אופטית הזו עלולה לגרום להפרעה הרסנית (מפריע) והתערבות בין-מבול. DSSS מטפל באופן חד-משמעי במגוון דרכים (מקור) בטבע רחב של האותות מרובות (מרכיבים מרובים) בדרך כלל מופרדים בזמן יותר מאשר משך אחד, ומאפשרים ל-Frelimates) להשתמש ב-retatives (בצורה של מספר פעמים) באמצעות מספר פעמים) באמצעות מספר רב-Ferative code-Ferative) ו-מחדשהשימוש ב-DIR-Dertlowertlowertative) באופן עצמאי (בצורה של מספר פעמים) באופן נרחב של מספר פעמים) ל-Fertlowertowertows-a-Ferterative) באופן עצמאי (בצורה של מספר פעמים) ב-Ferdows-Ferative) באופן נרחב של מספר דרכים (מקורית-Ferative) ל-Ferative) באופן נרחב של מספר דרכים (מקור אחד (מקור) ל-Terative) לשימוש ב-Tervenialertows-Tervate

אבטחה והסתברות נמוכה של Intercept

DSSS מספקת תואר של אבטחה באמצעות שימוש בקודי PN סודיים.ללא ידע של הקוד התפוצה, אשכולית לא יכול בקלות לפענח את האות; עבורם, השידור נראה כמו רעש רקע.נכס זה ידוע בשם FLT:0low הסתברות של יירוט (LPI)FLT:1 בנוסף, כי האות הוא להפיץ על פני להקה רחבה, כוח זה ידוע כמו ספירת אבטחה נמוכה, בעוד שהופך את ההסתברות גבוהה יותר ל- CDJN.

אפשרויות ל-Jacking Capabilities

Jamming הוא ניסיון מכוון לשבש תקשורת על ידי העברת הפרעות. DSSS מציעה התנגדות חזקה ל- jamming כי ג'קמר חייב להפיץ את כוחו על רוחב הפס התפוצה (אשר קשה ולא יעיל) או להשתמש ב-Ferepbander צר כי הוא בקלות מדוכא על ידי רווח העיבוד. לדוגמה, GPS, מקלטים צבאיים משתמשים ב-DSSS עם קודים ארוכים מאוד ורווח גבוה כדי לעמוד בפני פס רחב זה עושה שימוש בקישורים קריטיים.

תגיות DSSS

DSSS אינה מהווה דחייה של העבר; היא נותרה חלק בלתי נפרד מטכנולוגיות קיימות רבות.

Wi-Fi (IEEE 802.11b)

תקן IEEE 802.11b, חלק ממשפחת ה-Wi-Fi המקורית, משתמש ב-DSSS כמודולציה של שכבת השכבה הפיזית שלו.זה פועל ב-2.4 GHz ISM עם שיעור השבבים של 11 מקפס ושיעורי נתונים של 1, 2,5.5 ו-11 Mbps.הרווח העיבוד הוא 11D2/ Compap1 עדיין גבוה יותר (ב) ונמוך יותר ב- 0B2, למרות שעדיין גבוה יותר) ב- Cbx1, ב- 11D2, ב- C2, ב- C2, ב- C2, לעומת זאת, ב- C2, ב- C2, ב- Cbx1, ב- C2, ב- C2, ב- Cv2, לעומת זאת, ב- Cbx1, ב- Cbx1, ב- 1Dlemented, ב- C2, ב- Cbx1, ב- Cbx1, ב- 1Dlementnx1, ב- 1DLCDLCDLCDLCDLCDLCD2, ב- 1DLCDLCDLCDLC (בייט גבוה יותר) ב- 1DLCDLCD

מערכת מיקום גלובלית (GPS)

לווייני GPS משדרים אותות ניווט באמצעות DSSS, טכניקה המכונה FLT:0 מיפוי מספר גישה (CDMA) LT:1 ; כל לוויין משתמש בקוד PN ייחודי (קוד זהב) כך שמקבלים יכולים להבחין אותות מלווינים מרובים בו-זמנית.הסימן האזרחי L1 משתמש בקוד קוהרזה/קקיוויפטציה (C/A) עם שיעור של 1.023 שניות, ו-103F22 פועל באופן קבוע יותר ל-F2.

תקשורת צבאית ומאובטחת

מערכות צבאיות התבססו ארוכות על DSSS ועל הגרסאות המתקדמות יותר שלה (למשל, מערכת הפצת מידע משותפת, JTIDS, ו-Flow-hopping Hybrids) לתקשורת בטוחה והחזקה יותר.היכולת להתנגד ל-Javamming, לספק ל- LPI ולתמוך במספר משתמשים באותה הלהקה באמצעות CDMA הופכת את ה-DSSS האידיאלית עבור רשתות שדה הקרב.

רשתות סלולריות: CDMA (IS-95, 3G)

תקן הדור השני של תקן IS-95 (cdmaone) ודור שלישי WCDMA /UMTS משתמשים ב-DSSS עבור גישה מרובה. כל משתמש מוקצה קוד PN ייחודי, המאפשר למשתמשים רבים לשתף את אותו ערוץ תדר בו זמנית.טכניקה זו פרוצה מספקת יכולת רכותית, איכות קול טובה יותר, והתנגדות לקידוד למרות 4G LTE מודרני ו-5G שימוש של NRD לשימוש עבור ממשק אווירי תיבות DSMA, כמו יישומים ישנים יותר, כמו DSMA, עדיין, כמו קוד פתוח, כמו טלפונים ניידים.

Bluetooth ו- Short-Range Systems

ראוי לציין כי Bluetooth קלאסית משתמשת לעתים קרובות טווח התפשטות (FHSS), לא DSSS. עם זאת, Bluetooth Low Energy (BLE) ו נגזרות מסוימות משתמשים לעתים בשילוב של טכניקות.הבחנה חשובה: FHSS משנה את תדירות המוביל במהירות (1600 הופ לשנייה עבור Bluetooth קלאסי), בעוד DSSS מפיץ את האות בתדירות ברמת הבסיס.

DSSS לעומת Frequency Hopping להפיץ Spectrum (FHSS)

הן DSSS והן FHSS הן טכניקות לספקטרום רחב, אך הן שונות בגישה ובמקרים שבהם משתמשים.השולחן מתחת לסכם את ההבדלים המרכזיים:

  • (FLT:0) שיטת קריאה: FLT:1 , DSSS להפיץ את האות בתדירות התחום באמצעות קוד PN בעל תואר גבוה; FHSS מדגימה את תדירות נושאת המטוסים על פני קבוצה של ערוצים לפי רצף פסאודודום.
  • (FLT:0)Bandwidth Occupancy: ⁇ FLT:1 , DSSS ברציפות תופסת רוחב פס רחב; FHSS תופסת רוחב פס צר לפרקי זמן קצרים, אך קופץ לאורך כל הלהקה.
  • (FLT:0) Interference Handling: 1FLT:1 DSSS מדכא הפרעה פס צר באמצעות רווח עיבוד; FHSS נמנע מהתערבות על ידי הדבקת ערוץ ברור, אבל ניתן לטפל אם מערכת ההופ ידועה.
  • (FLT:0)Multipath Resistance: 1FLT:1 DSas הוא בדרך כלל טוב יותר בצמצום רב-אופטי בשל האופי הרחב שלה ויכולת המקלט; FHSS הוא פחות יעיל נגד העיכוב מתפשט.
  • (FLT:0) סודיות: ⁇ 1FLT מציע ל-Live עם צפיפות מינימלית נמוכה; FHSS מספק סודיות באמצעות שינויים בתדר מהיר, אבל צופה יכול לעקוב אחר ההבזקים אם הרצף צפוי.
  • (FLT:0)Applications: 1FLT:1 DSSS משמש Wi-Fi (802.11b), GPS, CDMA סלולארי; FHSS משמש Bluetooth, כמה רדיו צבאי, ו LAN אלחוטיות ישנות יותר (802.11 FHSS).

(בהשוואה מפורטת יותר, ראה:0) ויקיפדיה: ספקטרום ישיר-המידה להפיץ את ספקטרום הספקטרום 1 ו-FLT:2Radio-Electronics: DSSS TutorialcioFLT 3.

עיבוד וביצועים

הרווח העיבוד (PG) הוא המדד הבסיסי שמדווה את העוצמה של מערכת DSSS. הוא מוגדר גם כיחס של קצב השבבים (Rc) לקצב הנתונים (Rb): PG= Rc / Rb לעתים קרובות מובעים ב- Decibels, PG (dB) = 10(Rc/Rcode) לדוגמה, GPS=Rc/Rb.

עתיד DSSS ו- Modern Variants

בעוד שמערכות מבוססות DM שולטות אלחוטיות במהירות גבוהה (Wi-Fi 6/7, 4G/5G), DSSS ממשיכה לשגשג ביישומים שבהם טווח, עוצמה ופשטות חשובים יותר משיעורי נתונים גולמיים. LoRa, טכנולוגיה פופולרית לטווח ארוך, משתמשת בצורות של שימוש בגרסאות ספציפיות של ספקטרום הנקראות Srp-CLL (CSS), אשר דומה באופן לא הגיוני ל-DSSS בהפצה על פני אות רחב של שימוש בתדירות נמוכה, אך שימוש בתדירות גבוהה של שימוש בתדירות גבוהה של שימוש בתדירות גבוהה של קודים (CDCDLLCDC) במקום שימושית (CLLCLLCLL) (CLL) במקום שימוש בגרסאות נמוכה (CLL) עבור שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות הפעלה (CLL) (CLL) עבור שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות הפעלה (CDCDLL) (CDCDLL) של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות של שימוש בגרסאות הפעלה (CDCDLL

לסיכום, ספקטרום ישיר להפיץ Spectrum נשאר כלי חיוני בתיבת הכלים של מהנדס אלחוטי.היכולת שלו להתנגד להתערבות, לצמצם את הרבפת, ולספק אבטחה הבטיחה את המשך השימוש שלה מ-Wi-Fi לניווט לווייני.הבנת DSSS היא יסודית לתפוס כיצד מערכות אלחוטיות מודרניות משיגות את האמינות שאנו תלויים בה מדי יום.

מסקנה

ספקטרום ישיר להפיץ Spectrum (DSSS) הוא טכניקה רבת עוצמה אשר משפרת את עוצמת האות על ידי הפצת האנרגיה המועברת על פני רוחב פס רחב באמצעות קודים פסאודודום.מנגנון זה מספק התנגדות התערבות יוצאת דופן, הפחתה מרובה-אופטית, ושכבה של אבטחה בנויה בימים הראשונים של Wi-Fi (802.11b) לדיוקן של GPS וקיבולת רשתות CDMA, הוכחו כמשמעו, כמו קוד פתוח, כמו גם להגדרות חיוניות, כמו גם לכדי לחץ גבוה יותר.

עבור אלה המעוניינים לצלול עמוק יותר, לחקור את המשאבים החיצוניים הבאים:

  • (ב) עיצוב אלקטרוני: מה זה DSSS?OVAFLT 1
  • (ב) ,0) כלי תקשורת: יסודות של הפצת תקשורת ספקטרומאלית