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Espectro ensanchado de secuencia directa: conceptos básicos

Espectro ensanchado de secuencia directa: conceptos básicos


DSSS, espectro ensanchado de secuencia directa es una forma de transmisión de espectro ensanchado que utiliza códigos de ensanchamiento para difundir la señal en un ancho de banda más amplio de lo que normalmente se requeriría.

La técnica detrás del espectro ensanchado de secuencia directa, DSSS, es a primera vista contraintuitivo, pero el DSSS se utiliza en una serie de áreas en las que permite obtener beneficios considerables.

Conceptos básicos del espectro ensanchado de secuencia directa

El espectro ensanchado de secuencia directa es una forma de transmisión que se parece mucho al ruido blanco en el ancho de banda de la transmisión. Sin embargo, una vez recibidos y procesados ​​con los códigos de descodificación correctos, es posible extraer los datos requeridos.

Cuando se transmite una señal de espectro ensanchado DSSS, la señal de datos requerida se multiplica por lo que se conoce como flujo de datos de código de chip o ensanchamiento. El flujo de datos resultante tiene una tasa de datos más alta que los propios datos. A menudo, los datos se multiplican mediante la función XOR (OR exclusivo).

Cada bit de la secuencia de expansión se denomina chip y es mucho más corto que cada bit de información. La secuencia de expansión o secuencia de chips tiene la misma velocidad de datos que la salida final del multiplicador de expansión. La tasa se denomina tasa de chips, y a menudo se mide en términos de una cantidad de M chips / seg.

A continuación, el flujo de datos de banda base se modula en una portadora y, de esta manera, la señal general se distribuye en un ancho de banda mucho más amplio que si los datos simplemente se hubieran modulado en la portadora. Esto se debe a que las señales con altas velocidades de datos ocupan anchos de banda de señal más amplios que aquellas con bajas velocidades de datos.

Para decodificar la señal y recibir los datos originales, la señal CDMA se demodula primero desde la portadora para reconstituir el flujo de datos de alta velocidad. Esto se multiplica por el código de expansión para regenerar los datos originales. Cuando se hace esto, solo se regeneran los datos que se generaron con el mismo código de expansión, se ignoran todos los demás datos que se generan a partir de diferentes flujos de código de expansión.

El uso de espectro ensanchado de secuencia directa es un principio poderoso y tiene muchas ventajas.

Proceso de codificación / decodificación de espectro ensanchado de secuencia directa DSSS

Para visualizar cómo funciona el proceso de espectro ensanchado de secuencia directa, el método más sencillo es mostrar un ejemplo de cómo funciona realmente el sistema en términos de bits de datos y cómo se recuperan los datos del DSSS, señal de espectro ensanchado de secuencia directa.

La primera parte del proceso es generar la señal DSSS. Tomemos como ejemplo que el dato a transmitir es 1001, y el chip o código de expansión es 0010. Para cada bit de datos, el código de expansión completo se usa para multiplicar los datos, y de esta manera, para cada bit de datos, la extensión o la señal expandida consta de cuatro bits.

1001Datos a transmitir
0010001000100010Chip o código de extensión
1101001000101101Salida de datos de dispersión resultante

Con la señal obtenida y transmitida, es necesario decodificarla dentro del receptor remoto:

1101001000101101Señal CDMA entrante
0010001000100010Chip o código de extensión
1111000000001111Resultado de la difusión
1001Salida integrada


NÓTESE BIEN: 1 x 1 = 01 x 0 = 1

De esta forma se puede ver que los datos originales se recuperan exactamente usando el mismo código de extensión o chip. Si se hubiera utilizado otro código para regenerar la señal de espectro expandido CDMA, habría resultado en una secuencia aleatoria después de la des-propagación. Esto habría aparecido como ruido en el sistema.

El código de expansión utilizado en este ejemplo tenía solo cuatro bits de longitud. Esto permitió visualizar el proceso con mayor facilidad. Los códigos de propagación habituales pueden tener una longitud de 64 bits o incluso de 128 bits para proporcionar el rendimiento requerido.

Ganancia de propagación DSSS

El ancho de banda de la señal de espectro ensanchado será mucho más amplio que el flujo de datos original. Para cuantificar el aumento del ancho de banda, se utiliza un término conocido como ganancia de propagación. Si el ancho de banda del DSSS, la señal de espectro ensanchado de secuencia directa es W y la longitud o período de bits de datos de entrada 1 / R entonces se puede definir la ganancia de dispersión DSSS:

Se encuentra que cuanto mayor es la ganancia de expansión de la señal de espectro expandido de secuencia directa, más efectivo es el rendimiento del sistema. Esto se debe a que la señal deseada se hace más grande. En el ejemplo que se muestra arriba, la ganancia de expansión es cuatro, como se ve por el hecho de que se generan cuatro "1" para cada bit de datos requerido. Los datos producidos por otros códigos de desaparición aparecerían como ruido y se pueden descartar, ya que serían de menor valor.

Aplicaciones de espectro ensanchado de secuencia directa

DSSS se utiliza en varias áreas donde sus propiedades le han permitido proporcionar algunas ventajas únicas sobre otras técnicas.

  • Comunicaciones encubiertas: DSSS se utilizó por primera vez para proporcionar comunicaciones seguras y encubiertas. Las señales fueron inicialmente difíciles de detectar, ya que sonaban como ruido de banda ancha y, a menudo, se confundían con eso. También para acceder a los datos es necesario conocer el código utilizado para generar la señal
  • Tecnología de teléfono móvil CDMA: La técnica DSSS se utilizó para proporcionar un esquema de acceso múltiple que se utilizó para la tecnología de celofán 3G. Cada móvil usaba un código de acceso diferente o un código de extensión y esto permitía que múltiples usuarios tuvieran acceso a la estación base en la misma frecuencia.
  • GNSS: Los sistemas de navegación por satélite utilizan DSSS, ya que proporciona una ganancia de señal al distribuir la señal en un ancho de banda amplio. También permite que diferentes satélites utilicen el mismo canal sin interferencias mutuas.

Ver el vídeo: Espectro expandido (Octubre 2020).