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スペクトラム拡散変調
信号を送信する前に、*スペクトラム拡散変調*として知られる安全な通信を提供するために、信号技術の集合的なクラスが採用されます。 スペクトル拡散通信技術の主な利点は、意図的であろうと意図的でない場合であろうと「干渉」を防ぐことです。
これらの手法で変調された信号は干渉しにくく、妨害されません。 公式のアクセス権を持たない侵入者がそれらをクラックすることは許可されません。 したがって、これらの技術は軍事目的で使用されます。 これらのスペクトル拡散信号は、低電力密度で送信され、信号が広範囲に広がります。
擬似ノイズシーケンス
擬似ノイズコーディングシーケンス*と呼ばれる、特定の自己相関プロパティを持つ *1s および 0s のコード化シーケンスは、スペクトラム拡散技術で使用されます。 これは循環コードの一種である最大長のシーケンスです。
狭帯域およびスペクトラム拡散信号
次の図に示すように、狭帯域信号とスペクトラム拡散信号の両方を周波数スペクトルを観察することで簡単に理解できます。
狭帯域信号
狭帯域信号は、次の周波数スペクトルの図に示すように信号強度が集中しています。
以下は、その機能の一部です-
- 信号のバンドは、狭い範囲の周波数を占有します。
- 電力密度が高い。
- エネルギーの拡散は低く、集中しています。
機能は優れていますが、これらの信号は干渉を受けやすい傾向があります。
スペクトラム拡散信号
スペクトラム拡散信号の信号強度は、次の周波数スペクトル図に示すように分布しています。
以下は、その機能の一部です-
- 信号の帯域は、広範囲の周波数を占有します。
- 電力密度は非常に低いです。
- エネルギーは広範囲に広がっています。
これらの機能により、スペクトラム拡散信号は干渉や妨害に対して非常に耐性があります。 複数のユーザーが互いに干渉することなく同じスペクトラム拡散帯域幅を共有できるため、これらは「多元接続技術」と呼ばれます。
FHSSおよびDSSS/CDMA
スペクトラム拡散多元接続技術では、必要な最小RF帯域幅よりも大きい伝送帯域幅を持つ信号を使用します。
これらには2つのタイプがあります。
- 周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）
- ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（DSSS）
周波数ホッピングスペクトラム拡散（FHSS）
これは周波数ホッピング技術であり、ユーザーは指定された時間間隔で使用頻度を変更するため、「周波数ホッピング」と呼ばれます。 たとえば、特定の期間、送信者1に周波数が割り当てられました。 しばらくすると、送信者1は他の周波数にホップし、送信者2は以前に送信者1が使用していた最初の周波数を使用します。 これは「周波数再利用」と呼ばれます。
安全な伝送を提供するために、データの周波数は次々にホップされます。 各周波数ホップに費やされた時間は、*滞留時間*と呼ばれます。
ダイレクトシーケンススペクトラム拡散（DSSS）
ユーザーがこのDSSS手法を使用してデータを送信する場合は、ユーザーデータの各ビットに*チッピングコード*と呼ばれる秘密コードが乗算されます。 このチッピングコードは、元のメッセージと乗算されて送信される拡散コードに他なりません。 受信者は同じコードを使用して元のメッセージを取得します。
FHSSとDSSS/CDMAの比較
両方のスペクトラム拡散技術は、その特性から人気があります。 明確な理解を得るために、それらの比較を見てみましょう。
| FHSS | DSSS/CDMA |
|---|---|
| Multiple frequencies are used | Single frequency is used |
| Hard to find the user’s frequency at any instant of time | User frequency, once allotted is always the same |
| Frequency reuse is allowed | Frequency reuse is not allowed |
| Sender need not wait | Sender has to wait if the spectrum is busy |
| Power strength of the signal is high | Power strength of the signal is low |
| Stronger and penetrates through the obstacles | It is weaker compared to FHSS |
| It is never affected by interference | It can be affected by interference |
| It is cheaper | It is expensive |
| This is the commonly used technique | This technique is not frequently used |
スペクトラム拡散の利点
以下は、スペクトラム拡散の利点です-
- クロストーク除去
- データ整合性を備えたより良い出力
- マルチパスフェージングの影響を軽減
- より良いセキュリティ
- 騒音の低減
- 他のシステムとの共存
- より長い手術距離
- 検出が難しい
- 復調/デコードが簡単ではありません
- 信号を妨害するのが難しい
スペクトル拡散技術はもともと軍事用に設計されていましたが、現在では商業目的で広く使用されています。
