בעידן שבו קישוריות אלחוטית הפכה חיונית כמו חשמל, היכולת של אינספור מכשירים לתקשר ללא התערבות הדדית היא לא רק קסם הנדסי.הפצת טכנולוגיה היא הטכניקה הבסיסית שהופכת את הדו-קיום הזה אפשרי במקור עבור תקשורת צבאית כדי להתנגד ל-Javamming ו-Eavesdropping, ספקטרום התפשטות התפתח לעמוד השדרה של סטנדרטים אלחוטיים מודרניים כגון Wi-Fi, Bluetooth, ופרוטוקולים הרמוניים רבים זה, כדי להסביר את עקרונות הרדיואקטיביים, כדי להפיץ את הספקטרום של ספקטרום של ספקטרום אלחוטיים רבים, כדי להפיץ את הספקטרום של ספקטרום של ספקטרום אלחוטיים.

מה זה Pros Spectrum?

ספקטרום מבוזר מתייחס למשפחה של טכניקות מודולציה שבו האות מועבר על פני להקה תדר רחב הרבה יותר מאשר רוחב הפס המינימלי הדרוש כדי לשאת את המידע.מבט ראשון זה נראה בזבוז, אבל הטכניקה מציעה יתרונות עמוקים:

  • (FLT:0) התנגדות בין-השוויון: 1FLT) על ידי הפצת אנרגיה על פני להקה רחבה, מפריעים בפס צר רק משפיעים על חלק קטן של האות, אשר ניתן לשחזר באמצעות תהליך הדה-מחדש.
  • (FLT:0) גישה ל-Multiple:FLT:1Build משתמשים מרובים יכולים לשתף את אותו ספקטרום בו זמנית באמצעות קודים שונים (קוד-דיוויזיציה גישה מרובה).
  • (ב) הסתברות נמוכה של יירוט: ⁇ 1 (הסימן) מופיע כרעש כמו מקלטים שאינם יודעים את הקוד המתפשט.

הבסיס התיאורטי של ספקטרום התפשטות הוא במשפט שאנון-Hartley, הקובע כי יכולת הערוץ עולה עם רוחב פס.הפצת האות מאפשרת הפעלה ביחס אות נמוך יותר לרעש (SNR) לאותו שיעור נתונים.ה-FLT:0מעבדת רווח FLT:1 (יחס של רוחב פס התפשטות לאות מקורי) לכמת את יכולת הדיכוי של מערכת ספקטרום מבוזר.

היסטוריה קצרה של Spectrum

הרעיון של ספקטרום התפשטות היה חלוצה במהלך מלחמת העולם השנייה על ידי השחקנית האדי לאמר ומלחין ג'ורג' אנתיל.הם הפטנטים על מערכת התכופים של תדירות להדרייפדו באופן מאובטח, תוך שימוש בגלגל פסנתר כדי לסנכרן את התדירות בין משדר למקבל.

במהלך המלחמה הקרה, הצבא האמריקני מלוטש ישירות ספקטרום (DSSS) לתקשורת בטוחה.הטכנולוגיה נותרה מסווגת עד שנות ה-80 כאשר ועדת התקשורת הפדרלית (FCC) אפשרה פעילות ספקטרום בלתי מורשה ב-ISM (Industrial, Scientific and Medical) להקות , אשר שימשו לאחרונה את פיתוח רשתות האזור האלחוטי (WLAN) ואזור אישי (WFD) ו-Digtgated 4/5D) ספקטרום משולב לאחרונה ב-FiGD.

שיטות ספקטרום רחב

ישנן שתי טכניקות עיקריות לספקטרום רחב, יחד עם גישות היברידיות וקשורות:

תדירות ההוגות להפיץ Spectrum (FHSS)

ב FHSS, תדירות נושאת של השידור משתנה במהירות על פי רצף פסאודודום הידוע גם משדר וגם המקלט.האות תופסת ערוץ פס צר אחר בכל הופ, אבל לראות לאורך זמן הוא מתפשט על פני כל הלהקה ההופילה. Bluetooth הוא היישום המוביל של הצרכן הבולט של FHSS: הוא מקווה בין 79 ערוצים ב-2.4GHz בתעריף של 1,600 shops אחד לשני מקורות.

המונחים: Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

DSSS מכפיל את אות הנתונים על ידי קוד פסאודודום גבוה (PN) אשר מפיץ את רוחב הפס אות. המקלט מתואם את האות הנכנס עם עותק מסונכרן של אותו קוד כדי לפענח אותו בחזרה לאות ה-Fredative code (מקור) הרווח העיבוד שווה ליחס של קצב השבבים (קוד PN) לקצב הנתונים.SS משמש ב-DS2D1b1 , כלומר, 000) לשימוש כפול (D) ב-HDR) ב- M2D2D) באופן נרחב, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, 000 (D) באופן נרחב, 000) לשימוש ב- M2D) באופן נרחב, מכיוון ש-HMA (D) ב-x1x1x4D) באופן נרחב, 000) באופן נרחב, 000 (D) לשימוש ב-HDR) באופן נרחב, מכיוון ש-HDR-HDRD (D) ב-HDRD) באופן נרחב, מכיוון ש-HDRD2D2D2D) לשימוש ב-HDRD2 (D2 (D2 (D2 (D) ב-HDR) ב- 2.

Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) ו-Prime Spectrumrum

למרות ש-DM אינה טכניקה קלאסית של ספקטרום התפשטות, היא חולקת את הרוח של הפצת נתונים על פני מספר רב של ספקים.של.מחלקת את הספקטרום הזמין ל-Uthogonal subcarriers, כל אחד מהם נושא זרם נתונים נמוך-rate. כי משך הסמל הוא ארוך יחסית לעיכובים מרובים טיפוסיים, LTEDMDM הוא חזק נגד הפרעה מתפתלת וצמצום טווח (Vicage) (O-Fx/Fre) כמו 4.

טכניקות היברידיות

חלק מהמערכות משלבות את FHSS ו-DSSS, כגון שכבת ה- IEEE 802.11 FHSS (שימוש חוזר כיום) או רדיו צבאי שמצווה אותות של חוסר פשרות להסתברות נמוכה יותר של יירוט.

כיצד להפיץ Enables COIS

Coקיום פירושו טכנולוגיות אלחוטיות מרובות הפועלות באותה הלהקה, מבלי לגרום להשפלה בלתי מקובלת של ביצועים זה לזה. להקות ISM, במיוחד את להקות 2.4 GHz, מארח מגוון מדהים של טכנולוגיות: Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Messenger, Z-Wave, טלפונים ללא חוט, חוטפים, תנורי מיקרוגל ואפילו כמה צגים של התינוק להפיץ טכניקות ספקטרום המאפשרות אלה כדי לחלוק את גלי האוויר ביעילות.

מכניזם של דו-קיום

פיזור הפחתה של כוח פסגות

על ידי הפצת הכוח המועבר מעל רוחב פס רחב יותר, צפיפות האנרגיה של ה-PSD של האות נמוך יותר. מקלטים אחרים שאינם מכוונים לקוד התפוצה רואים רק עלייה קלה בקומת הרעש, ולא שיא חזק שיכול היה ליישב את המגבר הקדמי שלהם.

תדירות

מערכות FHSS כל הזמן לשנות את תדירות המוביל שלהם.אם תדירות מסוימת תפוסה על ידי משדר אחר (למשל ערוץ Wi-Fi), הופר נשאר שם רק עבור חלק קטן של מילימטר השני לפני המעבר לערוץ ברור.הפסד Packet מתרחש רק כאשר ה-Fhop עולה בקנה אחד עם מפריע מתמשך, ומנגנוני תיקון יכולים להתאושש מהתנגשות מזדמנים באופן חד פעמי.

הפרדה בקוד-דומיין ב-DSSS/CDMA

מערכות DSSS באמצעות CDMA מאפשרות שידורים מרובים לפעול באותו תדר באותו זמן על ידי הקצאת אותות אוטוקונים שונים או ליד אורטוגונים מפיצים קודים. המקלט יכול להוציא את האות המיועד על ידי קידוד עם הקוד הנכון תוך התייחסות אותות אחרים כמו רעש.זה היה הבסיס של רשתות 3GCS , שבו הרבה לחיצות תקשורת בו זמנית עם בסיס באמצעות קוד ווט (OL) עם קוד פתוח (אך גם עם קוד פתוח) עם שימוש ב-HD (MA) עם שימוש ב- CDC) עם שימושים אחרים, אך חייב להיות מוגבל (אך נדרש גם עם מספר רשתות הפעלה (SIEX) עם שימוש ב- CDMA) עם קוד פתוח (אך נדרש גם עם קוד פתוח עם קוד פתוח עם שימוש ב-D) עם מספר תקליטורים אחרים (אך) עם שימוש ב-D) עם שימושים עם מספר תקליטורים אחרים (אך) עם קוד פתוח עם שימוש ב-D (אך) עם שימוש ב-D) עם שימושים עם שימושים עם שימוש ב-DMA) עם שימוש ב-ידי שימוש ב-ידי שימוש ב- VMA) עם קוד פתוח עם קוד פתוח עם קוד פתוח עם מספר תוכנות הפעלה (SIEX-ידי שימוש ב-DMA) עם קוד פתוח (אך נדרש גם עם

פרוטוקולים של Medium Access Control (MAC)

ספקטרום מבוזר לבדו אינו מספיק; פרוטוקולים MAC אינטליגנטיים נדרשים כדי לתזזז את הגישה למדיום המשותף. Wi-Fi משתמש ב-Comperense של נושא גישה מרובה עם הימנעות מהתנגשות (CSMA/CA), שבו מכשיר מקשיב לפני שידור ומשתמש ב-Backoff timers כדי להפחית את ההתנגשויות. Bluetooth משתמש ב-Time-division duplex (TDD) עם הפחתת כמות, כך שכל זוג-slaveshops יחד.

דו-קיום ב-2.4 GHz Band: A Practical Case Study

הלהקה 2.4 GHz ISM היא אולי פרוסת הספקטרום המבולבלת ביותר בשימוש על ידי צרכנים. בית טיפוסי עשוי להכיל נתב Wi-Fi, כמה מכשירים Bluetooth (טלפון, רמקולים, מקלדת, עכבר), מרכז אור חכם Zigbee, תנור מיקרוגל, וטלפון חסר כבל הבנה להפיץ כיצד ספקטרום מאפשר אלה כדי coexist הוא להורות.

Wi-Fi ו- Bluetooth Coקיום

Wi-Fi (802.11b/g/n) בדרך כלל משתמש ב-DSSS או שלDM עם 20 MHz או 40 מ"הרץ רוחב ערוץ. Bluetooth משתמש ב-FHSS ב-79 ערוצים MHz ב-1,600 הופ/s.ההסתברות ש- Bluetooth נופל בתוך ערוץ Wi-Fi עמוס ב- Wi-Fi , היא גם כ- 20/79 25% אם 20-Fi הוא כעת ערוץ V-Fi (תיקפוחיות) עלול להיות מ-Fi) אך הוא מ-Fi-F-F-F-S-S-S-S-F-F-F-F-F-F-Fi-F-F-F-F-F-F-F-F-S-F-F-F-F-F-F-F-F-Fi-F-F-F-Fi-F-F-F-F-F-F-F-F-Fi-Fi-S.

Zigbee ו-Wi-Fi Coקיום

Zigbee (IEEE 802.15.4) פועל ב-2.4 GHz נפרד באמצעות DSSS עם O-QPSK Modulation, משדר על 16 ערוצים של 2 מהרץ כל אחד ממולא על ידי 5 MHz. שיעור הנתונים הנמוך שלו (250 kbps) ומחזור נמוך מחייב אותו פחות אגרסיבי מ- Wi-Fi, אך התערבות מ-Wi-Fi עלולה להשפיע באופן חמור על אמינות Zigby Zigbe Zig.

מיקרוגל Ovens

תנורי מיקרוגל פולטים חזק, הפרעה פס צר לא ממוספרת ממוקדת ב-2.45 GHz (תדירות ההתחדשות של מולקולות מים) ההתערבות יכולה לכבוש כמה מגההרץ.תדירות Bluetooth ההפחתה מונעת זאת על ידי קפיצה לתוך ערוצים אחרים (מלבד אלה שתואמים עם דליפת תנור) ו- Wi-Fi של מערכות DM עם 20 ערוצים MHz עדיין יכול לתפקד אם תנור רק משפיע על כמה תת-מסלולרים; אפילו תיקון מתכתי).

יתרונות ומגבלות של Spectrum

יתרונות

  • (ב) דחיית ההשוואה: 1:1 עיבוד רווח מספק חסינות למפריעי פס צר.
  • (FLT:0) יכולות גישה ל-Multiple:FLT:1 , תוכניות קידוד קוד-דיוויזיוני מאפשרות למשתמשים רבים בו זמנית.
  • (ב) הסתברות של יירוט / הכחשה: פיזור 1: 1 (התחילה) מופיעים כרעש למקבלים לא מקודמים.
  • (ב) ירידה:0) הידרדרות: 1 כפי שעולה התערבות, מערכת הפנים או איכות הקול של המערכת יורדת בהדרגה ולא יורדות בפתאומיות.
  • (FLT:0) ביצועים רב-אופטיים טובים: 1 ב DSSS, אותות משתקפים שמגיעים עם עיכוב ניתן לפתור באמצעות מקלטים, להפוך רב-פתים ממקור של מגוון.

הגבלות

  • (FLT:0)Bandwidth חוסר היעילות כאשר משתמשים הם מעטים:FLT:1 להפיץ פסולת משאבים ספקטרליים אם המטרה היא שיעור נתונים שיא גבוה עבור משתמש אחד.מערכות מודרניות להשתמש של DM ללא הפצת כדי להשיג יעילות ספקטרלית גבוהה, ולאחר מכן מחדש להפיץ עבור יכולת (כמו CDMA) רק במידת הצורך.
  • (FLT:0) בעיית המרחק ב-DSSS/CDMARE:FLT:1 משדר חזק קרוב למקבל יכול להציף את האות החלש מ משדר רחוק, אלא אם כן השימוש בשליטה על חשמל הוא נייד, CDMA פתר את זה עם בקרת כוח סגורה במהירות.
  • (FLT:0)Synchronization המורכבות: FLT:1 מקבלי חובה לרכוש ולעקוב אחר הקוד המתפשט, הדורש מחוקקים ואלגוריתמים של רכישה מתוחכמת.
  • (FLT:0) מגבלות רגולציה: 1FLT:1 כמה להקות דורשות שימוש בטכניקות ספקטרום ספציפיות (למשל, את 2.4 GHz ISM הלהקה, תחילה, התחייבו להפיץ ספקטרום או הפחתת תדירות), אך מאוחר יותר כללים מותרים של DM ומודולציות אחרות.

מגמות עתידיות: Spectrum Beyond Coקיום

עקרונות הספקטרום ההתפשטות ממשיכים להתפתח.ב-5G ו- 6G, MIMO מסיבי ו- beamforming ניתן לראות כצורה של הפצת מרחביים.מערכות רדיו קוגניטיביות משתמשות בספקטרום רחב כדי לצבור חללים לבנים ספקטרום מפוצלים:0Ultra-band (UWB)FLT:1 משדרות דופקים קצרים ביותר על פני רוחב פס עצום (>500), כמו גם עבור מערכת הפעלה מהירה ורווחה (T) של Apple-HD (Tagtial).

האינטרנט של הדברים (IoT) מניע עניין ברשתות רחבות עוצמה (LPWANs) כגון LoRa, המשתמש בטכניקה של ספקטרום התפשטות צ'יפפ (CSS) לתקשורת לטווח ארוך, נמוכה כוח. CSS מאמת את הנתונים כמו Up-chirps או down-chirps אשר להפיץ אנרגיה לאורך זמן ותדירות, ומספקת רווח משמעותי כדי להתגבר על הפרעה והפסד זה מאפשר חיישנים נמוכים מאוד.

לבסוף, שיתוף ספקטרום בין מערכות מורשה ולא מורשה (למשל, 5G בלהקת 6 GHz, או CBRS ב 3.5 GHz) דורש טכניקות דו-קיום מתוחכמות השואפות מפילוסופיה ספקטרום מבוזרת ו- #8212; הסימון לפני הדיבור, בחירת ערוצים ובקרת כוח הסתגלות.התובנות הבסיסיות ששיתוף להקה רחבה יותר חזקה יותר מאשר חטיפות על פני נחות נשארות רלוונטיות כמו אי פעם.

מסקנה

טכנולוגיית ספקטרום מבוזר אינה רק סקרנות היסטורית; היא מאפשרת הבלתי נראה של העולם האלחוטי שאנו חיים בו.על ידי הפצת אותות במכוון על פני להקות רחבות, מהנדסים יצרו מערכות שיכולות להתקיים באותה ספקטרום ללא הפרעה הרסנית.מהתדירות-הכחולית מחלחלת לציר ה-Wi-Fi המספק אינטרנט מהיר, מנורות זיגבי ועד לווייני GPS מעל פני, להבטיח את הספקטרום הספקטרום שיכול ליישר לפני עשרות שנים, כך שכולם יוכלו ליישר את הטכניקות המודרניות, כמו גם לבודדות, להמשיך ולחלוק את הספקטרום, כמו גם את הטכניקות המודרניות, כמו גם את הספקטרום, ככל שימשיכו את הספקטרום, כמו גם את הספקטרום, כמו גם את הספקטרום, כדי להבטיח את הספקטרום, כמו גם את הספקטרום, כדי להבטיח את הגמישות, ככל שימשיכו, כמו גם את הטכניקות המודרניות, כמו גם את הטכניקות המודרניות, כדי להבטיח את הטכניקות המודרניות, כדי להמשיך ולחלוקות, ככל שימשיכו להיות חלוציות יותר, ככל שימשיכו להיות ספקטרום, כמו גם את הגמישות, כמו גם את הטכניקות המודרניות, כמו גם את הגמישות, ככל שימשיכו, כמו גם את הטכניקות מודרניות, כמו גם את הגמישות, כדי להבטיח את הגמישות, כמו גם את

(FLT:0) לקריאה נוספת, ראה את כללי FCC על ספקטרום התפשטות בלהקות ISM, תקן IEEE 802.11, ואת מפרט הליבה Bluetooth.