MODULACJE Z ROZPROSZONYM WIDMEM zależy nam na tym, aby pasmo zajmowane przez sygnał było bardzo szerokie (?)… … bo prowadzi to do pewnych zalet transmisji

Przepustowość kanału telekomunikacyjnego - maksymalna szybkość transmisji informacji (w bitach na sekundę), przy założonej jakości połączenia stosunek mocy sygnału do mocy szumów i zakłóceń (w kanale) przepustowość, bit/s szerokość pasma kanału, Hz przepustowość jest jednoznacznie określona przy danych parametrach kanału

zagadnienie można “odwrócić”- założyć wymaganą przepustowość i poszukiwać parametrów kanału telekomunikacyjnego Szerokość pasma zapewniająca uzyskanie założonej przepustowości

jeżeli jeżeli

im bardziej szumy dominują nad sygnałem, ostatecznie im bardziej szumy dominują nad sygnałem, tym szersze pasmo musi zajmować sygnał, aby mógł być odebrany poprawnie nawet w takim przypadku istnieje możliwość odbioru sygnału Dla Ct = 1kb/s potrzeba pasma ok. 70 kHz

Jeżeli uda się odpowiednio rozszerzyć pasmo sygnału, możliwe będzie jego przesłanie i następnie odebranie (z założoną jakością), nawet w obecności silnych szumów jak rozszerzyć pasmo sygnału ? należy zastosować modulację szerokopasmową - taką, w której sygnał zmodulowany zajmuje znacznie szersze pasmo częstotliwości niż sygnał modulujący znanymi przykładami takich modulacji jest FM i PCM i, jak wiadomo, te modulacje cechują się znaczną odpornością na szumy

jak jeszcze bardziej rozszerzyć pasmo sygnału np. 1000-krotnie? trzeba się uciec do innych metod... np. mnożenie przez specjalnie dobrany przebieg...

sposobem powiększenia szerokości zajmowanego pasma jest przemnożenie sygnału przez przebieg okresowy zawierający dużo harmonicznych

najwięcej częstotliwości składowych („harmonicznych”), i to o stałej amplitudzie, zawiera przebieg szumowy… …ale nie można go generować w sposób powtarzalny dużo składowych zawierają przebiegi pseudolosowe, podobne do szumu, jednak ściśle zdeterminowane i możliwe do odtwarzania przykład przebiegu pseudolosowego o okresie 31 bitów

Jednokrotne pomnożenie sygnału przez ciąg pseudolosowy pomnożeniu ciąg pseudolosowy po powtórnym pomnożeniu Jednokrotne pomnożenie sygnału przez ciąg pseudolosowy poszerza pasmo (rozprasza widmo), dwukrotne pomnożenie ponownie je zwęża (skupia)

uzyskiwanie ciągów pseudolosowych układ do wytwarzania kodu 1023-bitowego

Idea łączności z rozpraszaniem widma sygnału te same (zsynchronizowane!) ciągi sygnał o widmie skupionym sygnał o widmie skupionym sygnał o widmie rozproszonym zakłócenie zakłócenie rozproszone

przykład ciągu pseudolosowego o długości 1023 bitów (zawiera on 512 „jedynek” i 511 „zer”)

Ten sam ciąg zapisany za pomocą 0 i 1 0000010000000001001001001101001101011111001100011111001000 1110111111000011100000001111111111000111000100111011001010 1110111101010001111010010101000001011111111010101010111101 0000111010010001100101101011001111010110001100111111001010 1010011001100101001111101001110000100011011001000101001101 1110111010101110011001110111011100111010100111010000011110 1101110000110001001010010110011010001000101101001011101001 1000101100000010100100101111101111000110001101110110000111 1001001110010110001000011011111110011100011010100101000010 0001001011011111010111000101110010000111110110101010001011 1101100111001111100000111001001010110010111100101110000010 1011011001100001101011011101000101011111101000111001101110 0101000110100000011001001000100000100110110100111100110101 0110000101110110100011000010011111110111000111100000011101 1011000101000100110010000011010010011110111110001010101101 0000101000000010110110111100111100010001111110110001110101 1010100001100110110000011000000001101101101011101011110000 1010100100001011001001100000100010010

dlaczego ciągi pseudolosowe są „lepsze” od np. fali prostokątnej ? odbiór sygnału jest możliwy tylko wtedy, gdy: - w odbiorniku stosuje się ciąg pseudolosowy o takiej samej długości co w nadajniku, - ciąg ten ma taki sam rozkład bitów 0 i 1 - ciąg ten jest zsynchronizowany z ciągiem w nadajniku (z uwzględnieniem czasu przejścia sygnału) efekt braku synchronizacji rozproszony sygnał odebrany odtworzony ciąg pseudolosowy ale przesunięty o 1 bit efekt przemnożenia sygnału rozproszonego przez przesunięty ciąg

odporność na szumy i zakłócenia możliwość odbioru “podszumowego” Co się uzyskuje? odporność na szumy i zakłócenia możliwość odbioru “podszumowego” zakłócenie rozproszone zakłócenie sygnał przychodzący sygnał przetworzony

utajnianie transmisji - w odbiorniku potrzebny jest dokładnie taki sam kod co w nadajniku różnych kodów o tej samej długości może być np. kilka tysięcy sygnał oryginalny ciąg pseudolosowy po pomnożeniu – nie widać różnicy ? kod musi być zsynchronizowany!

Dobra i zła synchronizacja kodów w nadajniku i odbiorniku dobra synchronizacja kody przesuniete o pół bita kody przesunięte o 1 bit

możliwość zwielokrotnienia tego samego kanału częstotliwościowego

Metody rozpraszania (i skupiania) widma Direct Sequence Spread Spectrum np. FSK, QAM,…

Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS - slow FHSS - fast Bluetooth

Tb czas trwania 1 bitu Tc czas trwania 1 „chipu” liczba całkowita = zysk przetwarzania = współczynnik poszerzenia pasma szerokość najwęższego impulsu określa szerokość pasma

większa szerokość pasma = mniejsze czasy narastania impulsów obraz rozciągnięty w poziomie 5 razy większa szerokość pasma = mniejsze czasy narastania impulsów większa dokładność wyznaczania ich parametrów czasowych jeszcze dodatkowe rozciągnięcie

związek między szerokością pasma a czasem narastania dotyczy charakterystyki częstotliwościowej pierwszego rzędu

Wykorzystanie sygnałów o rozproszonym widmie zastosowanie militarne cywilne przeciwdziałanie zakłóceniom x x wielokrotny dostęp x x niska wykrywalność x prywatność x x selektywne wywołanie x x identyfikacja x x nawigacja x x zabezpieczenie przed wielodrogowością x x niski poziom gęstości mocy prom. x x

widmo sygnału o F = 10 MHz rozproszonego ciągiem pseudolosowym 1023-bitowym taktowanym czestotliwością 2 MHz widmo sygnału FHSS