Organizimi i rrjeteve pa tela. Metodat e spektrit të përhapjes

Kur shpërndahet spektri duke përdorur metodën e spektrit të përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS), pas përpunimit të sinjalit burimor me një kod përhapës, çdo bit burimi i caktohen disa bit të sinjalit të transmetuar. Shkalla e zgjerimit të spektrit është drejtpërdrejt proporcionale me numrin e biteve të kodit. Me fjalë të tjera, një kod 10-bit zgjeron gjerësinë e brezit të sinjalit 10 herë më shumë se një kod 1-bit.

Një metodë e aplikimit të DSSS është kombinimi i rrymës së informacionit dixhital dhe sekuencës së biteve të kodit të përhapjes duke përdorur OR ekskluzive. Operacioni ekskluziv OR kryhet sipas rregullave të mëposhtme:

Një shembull i një kombinimi të tillë është paraqitur në Fig. 7.6. Vini re se një bit i të dhënave i barabartë me një i kthen bitet e kodit; nëse biti i të dhënave është zero, bitet e kodit shtesë transmetohen të pandryshuara. Kombinimi i dy sekuencave të biteve ka të njëjtën shpejtësi transmetimi si sekuenca e kodit përhapës. Prandaj, gjerësia e brezit të sekuencës së kombinuar është më e madhe se gjerësia e brezit të sekuencës së të dhënave. Në këtë shembull, shpejtësia e transmetimit të një sekuence bitesh kodi është katër herë më e lartë se ajo e biteve të të dhënave.

DSSSduke përdorurBPSK

Le të shqyrtojmë përdorimin e skemës DSSS në praktikë, duke supozuar përdorimin e modulimit BPSK. Për të treguar të dhënat binare, do të ishte më e përshtatshme të përdorni jo zero dhe një, por përkatësisht "+1" dhe "−1". Siç tregohet në ekuacionin (6.5), sinjali BPSK mund të përshkruhet me formulën e mëposhtme:

A- amplituda e sinjalit;

f c- frekuenca e bartësit;

d(t) është një funksion diskret që merr vlerën +1 nëse biti përkatës i rrjedhës së të dhënave është 1, dhe -1 kur biti i të dhënave është 0.

Oriz. 7.6. Shembull i spektrit të përhapjes

metoda e sekuencës së drejtpërdrejtë

Për të marrë sinjalin DSSS ju duhet të shumëzoni s d (t) për të funksionuar c(t), e cila korrespondon me një sekuencë pseudo të rastësishme dhe merr vlerat -1 dhe +1:

Kur një sinjal arrin në marrës, ai shumëzohet përsëri me c(t). Që kur c(t) × c(t) = 1, si rezultat i shumëzimit, sinjali origjinal do të rikthehet:

Formula (7.5) mund të interpretohet në dy mënyra, që nënkupton dy zbatime të metodës së përshkruar. Interpretimi i parë - shumëzimi c(t) në d(t) e ndjekur nga përdorimi i modulimit BPSK (kjo është qasja e diskutuar më sipër). Ju gjithashtu mund të përdorni një qasje alternative - modulimin BPSK të rrjedhës së të dhënave d(t) e ndjekur nga shumëzimi i funksionit që rezulton s d (t) në c(t).

Oriz. 7.7. Sistemi i spektrit të përhapur

sekuencë e drejtpërdrejtë

Zbatimi i interpretimit të dytë është paraqitur në Fig. 7.7 Një shembull i përdorimit të kësaj qasjeje është paraqitur në Fig. 7.8.

Oriz. 7.8. Shembull i një sistemi të spektrit të përhapur

sekuencë e drejtpërdrejtë (modulimBPSK)

Analiza e Performancës

Përhapja spektrale gjatë përdorimit të skemës DSSS është mjaft e thjeshtë për t'u përcaktuar (Fig. 7.9). Në shembullin tonë, gjerësia e brezit të një biti të sinjalit të informacionit është T, që korrespondon me një shpejtësi të transferimit të të dhënave prej 1/ T. Prandaj, në varësi të kodimit, gjerësia e spektrit të sinjalit do të jetë e rendit 2/ T. Në mënyrë të ngjashme, spektri i një sinjali pseudorandom është 2/ T Me . Spektri i zgjeruar që rezulton është paraqitur në Fig. 7.9, V. Shkalla e zgjerimit varet drejtpërdrejt nga shpejtësia e transmetimit të sekuencës pseudo të rastësishme.

Ashtu si me dizajnin FSSS, një pasqyrë e efektivitetit të DSSS mund të merret duke analizuar rezistencën e bllokimit të sistemit të komunikimit. Le të supozojmë se ndërhyrja e qëllimshme vendoset në frekuencën qendrore të sistemit DSSS. Sinjali i ndërhyrjes ka formën e mëposhtme:

.

Sinjali i marrë mund të përfaqësohet si më poshtë:

s(t) - sinjali i transmetuar;

s j (t) - sinjal i ndërhyrjes së qëllimshme;

n(t) - aditiv zhurmë e bardhë;

S j - fuqia e sinjalit të interferencës.

Oriz. 7.9. Spektri i përafërt i sinjalitDSSS

Një shpërndarës në marrës shumëfishohet s r (t) në c(t). Komponenti i sinjalit që korrespondon me ndërhyrjen e qëllimshme mund të shkruhet si më poshtë:

Kështu, ne kemi një aplikim të thjeshtë të modulimit BPSK në tonin e bartësit. Prandaj, fuqia bartëse S j shpërndahet në një shirit gjerësia e të cilit është afërsisht e barabartë me 2/ T Me . Në të njëjtën kohë, demodulatori BPSK (Fig. 7.7), duke ndjekur dispreaderin, përfshin një filtër bandpass me një gjerësi brezi prej 2/ T, e cila është në përputhje me të dhënat e BPSK-së. Kjo do të thotë që pjesa më e madhe e fuqisë së ndërhyrjes filtrohet. Megjithëse ndikimi i shumë faktorëve duhet të merret parasysh rreptësisht, fuqia e ndërhyrjes së qëllimshme që nuk është eliminuar nga një filtër brezi mund të shkruhet përafërsisht:

Kështu, përdorimi i spektrit të përhapur ka reduktuar fuqinë e ndërhyrjes së qëllimshme me ( T c /T) një herë. Anasjellta e këtij koeficienti shpreh fitimin në raportin sinjal-zhurmë:

. (7.6)

R c - Shkalla e të dhënave të kodit shtesë;

R - shpejtësia e transferimit të të dhënave;

W d - gjerësia e brezit të sinjalit;

W s - gjerësia e brezit të sinjalit të spektrit të përhapur.

Rezultati është i ngjashëm me atë të marrë më parë për skemën FHSS (Ekuacioni (7.3)).

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) është një metodë e bazuar në ndryshimin periodik të frekuencës së bartësit në përputhje me një algoritëm të njohur për transmetuesin dhe marrësin. Parimet e zbatimit: Gama e frekuencës së kanalit të radios ndahet në nënkanale të numëruara; Gjatë funksionimit të algoritmit, gjenerohet një sekuencë pseudo e rastësishme numrash, secili numër shoqërohet me një numër nënkanali të frekuencës; Gjatë transmetimit të një biti individual, frekuenca mund të mos ndryshojë (përhapje e ngadaltë) ose të ndryshojë disa herë (përhapje e shpejtë); Për kodimin linear, përdoret modulimi i frekuencës ose fazorit.

Karakteristikat e metodës: Kur dëgjoni një nënkanal të veçantë, merret një sinjal i ngjashëm me zhurmën që nuk lejon rikuperimin e të dhënave të transmetuara; Në rastin e përdorimit të spektrit të përhapjes së shpejtë, shtrembërimi i sinjalit të transmetuar në një nënkanal të veçantë nuk çon në humbjen e bitit të transmetuar; Si rezultat, ndryshimi i frekuencave bartëse redukton efektin e ndërhyrjes ndërsimbolike; Metoda mund të përdoret për të organizuar multipleksimin e disa rrymave të të dhënave - një sekuencë e veçantë pseudo-rastësore zgjidhet për secilën rrjedhë; Lehtësia e zbatimit.

Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS) - metoda bazohet në zëvendësimin e çdo biti të transmetuar me bit N, gjë që sjell një rritje N-fish në frekuencën e orës së transmetuesit dhe zgjerimin e spektrit. Parimi i zbatimit: Çdo njësi binare e transmetuar zëvendësohet me një sekuencë bitësh të quajtur sekuencë elementare (përhapëse). Zero binare zëvendësohet nga vlera e kundërt e sekuencës së përhapjes. Biti i sekuencës së përhapjes quhet sinjal (çip) elementar. Shpejtësia e transmetimit të çipave quhet shpejtësia e çipit. Numri i biteve në sekuencën elementare quhet faktor i përhapjes;

Shembull: Nëse sekuenca e çipave është (sekuenca Barker) atëherë sekuenca e mëposhtme e çipave do të transmetohet për transmetim:

Veçoritë e metodës: Sa më i madh të jetë koeficienti i zgjerimit, aq më i gjerë është spektri i sinjalit të transmetuar; Metoda siguron më pak mbrojtje kundër ndërhyrjeve sesa metoda FHSS, pasi shtrembërimi i sinjalit në një brez të ngushtë frekuence mund të çojë në njohjen e gabuar të bitit të marrë nga marrësi;

Access Multiplexing Code Division (CDMA) bazohet në metodën DSSS. Parimet e zbatimit: Gjatë procesit të transmetimit, çdo nyje e rrjetit CDMA përdor një sekuencë elementare unike (EP); Le të shënojmë me m gjatësinë e sekuencës në zgjerim, Vektorin që i korrespondon e. shënojmë S, komplementin (inversionin) e e.p. le të shënojmë S (për të shkruar një vektor do të përdorim shënimin bipolar: binar 0 do të shënohet me -1, një binar me +1). Sekuencat elementare janë zgjedhur në mënyrë që ato të jenë ortogonale në çift. Ato. për secilin vektor S dhe T, produkti i tyre skalar i normalizuar ST duhet të jetë i barabartë me 0: Σ i=1 m 1 – m S i T i = 0 ST

Nga ST = 0 rrjedh ST=0 Vini re se produkti skalar i normalizuar e.p. në vetvete është e barabartë me 1. Σ i=1 m 1 – m SiSiSiSi SS = Σ i=1 m 1 – m Si2Si2 = Σ m 1 – m ±1 2 = = 1 SS = -1 Supozojmë se të gjitha stacionet janë të sinkronizuara, t .e. Të gjithë stacionet fillojnë të transmetojnë bit të dhënash në të njëjtën kohë. Kur transmetohen njëkohësisht, sinjalet bipolare shtohen në mënyrë lineare. Shembulli 1. Nëse stacionet A, B dhe C dërgojnë përkatësisht +1, -1 dhe +1, atëherë rezultati do të jetë +1.

Shembulli 2. Le të përdorim stacionet A, B, C ep. e mëposhtme: A: = () B: = () C: = () Le të shqyrtojmë shembuj të transmetimit të njëkohshëm të të dhënave nga këto stacione: _ _ 1 C = () _ 1 1 B+C = () 1 0 _ A+B = () A+B+C = ()

Marrësi i njeh paraprakisht sekuencat elementare të të gjitha stacioneve transmetuese. Për dekodim, llogaritet produkti skalar i normalizuar i sekuencës së marrë (shuma e sinjaleve të marra) dhe sekuenca elementare e stacionit. Shembulli 3. Le të transmetojnë stacionet A, B dhe C përkatësisht 1, 0, 1 (në shënimin bipolar +1, -1, +1). Marrësi merr shumën e sinjaleve S=A+B+C, pastaj SA = (A+B+C)A = AA + BA + CA = = 1 SB = (A+B+C)B = AB + BB + CB = = -1 SC = (A+B+C)C = AC + BC + CC = = 1 Lërini stacionet A, B dhe C të transmetojnë përkatësisht 1, 0, _ (në shënimin bipolar +1, -1, _) . Marrësi merr shumën e sinjaleve S=A+B, pastaj SA = (A+B)A = AA + BA = 1+0 = 1 SB = (A+B)B = AB + BB = 0-1 = - 1 SC = (A+B)C = AC + BC = 0+0 = 0

Veçoritë e metodës: Sekuencat ortogonale në çift gjenerohen duke përdorur metodën Walsh (kodet Walsh); Sa më gjatë të jetë e.p. aq më i madh është probabiliteti i njohjes së saktë të tij në sfondin e zhurmës (në praktikë, shpesh përdoren sekuenca me 64 ose 128 çipa); Për të rritur besueshmërinë, përdoren kodet e korrigjimit të gabimeve. Për të barazuar fuqinë e sinjaleve të marra nga stacione të ndryshme, përdoret metoda e kompensimit të fuqisë (sa më i dobët të jetë sinjali i marrë nga stacioni bazë, aq më i fuqishëm sinjali duhet të transmetojë stacioni celular). Supozimet në përshkrimin e algoritmit: Sinkronizimi i stacioneve të rrjetit; Barazia e fuqive të të gjitha sinjaleve të marra (barazia e stacioneve të lëvizshme nga stacioni bazë); Njohuritë e stacionit bazë të e.p. të gjitha stacionet transmetuese.

Formati i kornizës Kontrolli i kornizës KohëzgjatjaA.1A. 2A. 3Numri A.4 Versioni i shumës së kontrollit të të dhënave Lloji në DS Nga DS MFRepeatPower Vazhdim WSubtypeO Llojet e kornizave: menaxherët e shërbimit të informacionit 1. Kontrolli i kornizës (2 bit) Versioni (2 bit) – versioni i protokollit; Lloji (2 bit) – lloji i kornizës (informative, shërbimi, kontrolli); Nëntipi (4 bit) – nëntipi i kornizës (CTS, RTS, sinjalizimi, vërtetimi, etj.); Korniza e informacionit:

Në DS (1 bit) - korniza transmetohet në drejtim të sistemit të shpërndarjes; Nga DS (1 bit) - korniza transmetohet në drejtim nga sistemi i shpërndarjes; MF (më shumë fragmente, 1 bit) - tregon që pason një fragment tjetër; Përsëriteni (1 bit) - tregues i dërgimit të përsëritur të fragmentit; Fuqia (1 bit) – udhëzon stacionin të hyjë ose të dalë nga modaliteti me fuqi të ulët; Vazhdo (më shumë të dhëna, 1 bit) - tregon se dërguesi ka më shumë korniza për të përcjellë; W (1 bit) – tregon përdorimin e enkriptimit WEP; O (1 bit) - tregon nevojën për të përpunuar kornizat në mënyrë rigoroze në rregull;

2. Kohëzgjatja (2 byte) – treguesi i kohës së parashikuar të transmetimit të kornizës dhe marrjes së konfirmimit (ACK) 3. A.1 (6 bytes) – adresa e dërguesit 4. A.2 (6 byte) – adresa e marrësit 5. A .3 (6 byte) – adresa e qelizës burimore 6.Numri (2 byte) – përmban një nënfushë me numër të fragmentit 4-bit që përdoret për fragmentim dhe rimontim, dhe një numër sekuence 12-bitësh të përdorur për numërimin e kornizës; 7. A.4 (6 bytes) – adresa e qelizës së synuar; 8. Të dhënat (bajt) – të dhënat e transmetuara; 9. Shuma e kontrollit (4 bajt). Fushat A3 dhe A4 mungojnë në kornizat e kontrollit. Në kornizat e shërbimit (RTS, CTS, ACK) mungojnë fushat A3, A4, Number, Data.

Reduktimi i zonës së mbulimit me radio në minimumin e pranueshëm (ideale - zona e mbulimit me radio nuk duhet të shtrihet përtej territorit të kontrolluar). Kontrolli i aksesit bazuar në vërtetimin MAC. Përdorimi i sekuencave unike të kërcimit të frekuencës në teknologjinë FHSS. Filtrimi i pajisjeve sipas adresave IP të paracaktuara. Përdorimi i WEP (Wired Equivalent Privacy) - kriptim i bazuar në algoritmin RC4 me çelësa 64 dhe 128-bit (në algoritëm u gjetën dobësi serioze). Metodat e mbrojtjes të zbatuara në pajisjet WiFi:

Autentifikimi dhe autorizimi bazuar në standardin IEEE 802.1x - përdorimi i serverëve AAA (për shembull RADIUS) dhe çelësave dinamikë të enkriptimit. Përdorimi i protokolleve WPA dhe WPA2 (Wi-Fi Protected Access). WPA zbaton parimin e çelësave të përkohshëm të enkriptimit dhe është i ndërlidhur me Protokollin e Integritetit të Çelës së Përkohshme TKIP (WPA u zhvillua si një zëvendësim për WEP). Në vitin 2008, u gjetën dobësi në teknologjinë WPA. WPA2 zbaton standardin i - një protokoll i besueshëm sigurie duke përdorur algoritmin e enkriptimit AES (Advanced Encryption Standard). Implementimi i rrjeteve WiFi të bazuara në VPN - vendosja e një rrjeti privat virtual mbi një rrjet ekzistues me valë.

Fillimisht, metoda e spektrit të përhapur u krijua për qëllime inteligjente dhe ushtarake. Ideja kryesore e metodës është shpërndarja e sinjalit të informacionit në një brez të gjerë radio, gjë që përfundimisht e bën shumë më të vështirë shtypjen ose përgjimin e sinjalit. Skema e parë e spektrit të përhapur e zhvilluar njihet si teknika e kërcimit të frekuencës. Një skemë më moderne e spektrit të përhapjes është metoda e përhapjes së drejtpërdrejtë serike. Të dyja metodat përdoren në standarde dhe produkte të ndryshme wireless.

Spektri i përhapjes së kërcimit të frekuencës (FHSS)

Për të siguruar që trafiku i radios nuk mund të përgjohej ose shtypej nga zhurma me brez të ngushtë, u propozua që të transmetohej me një ndryshim të vazhdueshëm të bartësit brenda një diapazoni të gjerë frekuence. Si rezultat, fuqia e sinjalit u shpërnda në të gjithë gamën, dhe dëgjimi i një frekuence specifike prodhoi vetëm një sasi të vogël zhurme. Sekuenca e frekuencave bartëse ishte pseudo e rastësishme, e njohur vetëm për transmetuesin dhe marrësin. Një përpjekje për të shtypur një sinjal në një gamë të caktuar të ngushtë gjithashtu nuk e degradoi shumë sinjalin, pasi vetëm një pjesë e vogël e informacionit u shtyp.

Ideja e kësaj metode është ilustruar në Fig. 1.10.

Për një periudhë të caktuar kohore, transmetimi kryhet në një frekuencë të vazhdueshme bartëse. Në çdo frekuencë transportuesi, standard metodat e modulimit, të tilla si FSK ose PSK. Në mënyrë që marrësi të sinkronizohet me transmetuesin, bitet e sinkronizimit transmetohen për një periudhë kohore për të treguar fillimin e çdo periudhe transmetimi. Pra, shpejtësia e dobishme e kësaj metode kodimi është më e ulët për shkak të ngarkesës së vazhdueshme të sinkronizimit.

Oriz. 1.10.

Frekuenca e bartësit ndryshon në përputhje me numrat e nënkanaleve të frekuencës të krijuara nga algoritmi i numrave pseudo të rastësishëm. Sekuenca pseudorandom varet nga disa parametra të quajtur fillestare numri. Nëse marrësi dhe transmetuesi e dinë algoritmin dhe vlerën e farës, atëherë ata ndryshojnë frekuencat në të njëjtën sekuencë, të quajtur një sekuencë kërcimi me frekuencë pseudo të rastësishme.

Nëse frekuenca e ndryshimeve të nënkanalit është më e ulët se shpejtësia e transmetimit të të dhënave në kanal, atëherë thirret kjo mënyrë zgjerimi i ngadaltë i spektrit(Fig. 1.11a); përndryshe kemi të bëjmë me zgjerimi i shpejtë i spektrit(Fig. 1.11b).

Metoda e spektrit të përhapjes së shpejtë është më rezistente ndaj ndërhyrjeve sepse ndërhyrja me brez të ngushtë që shtyp sinjalin në një nënkanal të caktuar nuk rezulton në humbje bit sepse vlera e tij përsëritet disa herë në nënkanale të frekuencave të ndryshme. Në këtë mënyrë, efekti i ndërhyrjes ndërsimbolike nuk shfaqet, sepse në kohën kur sinjali i vonuar përgjatë njërës prej shtigjeve arrin, sistemi ka kohë të kalojë në një frekuencë tjetër.

Metoda e përhapjes së spektrit të ngadaltë nuk e ka këtë veti, por është më e thjeshtë për t'u zbatuar dhe përfshin më pak shpenzime.

Metodat FHSS përdoren në teknologjitë wireless IEEE 802.11 dhe Bluetooth.

Në FHSS, qasja për të përdorur diapazonin e frekuencës është e ndryshme nga metodat e tjera të kodimit - në vend që të përdoret ekonomikisht një gjerësi e ngushtë brezi, bëhet një përpjekje për të zënë të gjithë gamën e disponueshme. Në pamje të parë, kjo nuk duket shumë efektive - në fund të fundit, vetëm një kanal funksionon në rangun në çdo kohë të caktuar. Megjithatë, deklarata e fundit nuk është gjithmonë e vërtetë - kodet e spektrit të përhapur mund të përdoren gjithashtu për të shumëfishuar kanale të shumta në një gamë të gjerë. Në veçanti, metodat FHSS bëjnë të mundur organizimin e funksionimit të njëkohshëm të disa kanaleve duke zgjedhur për çdo kanal të tillë sekuenca pseudorandom në mënyrë që në çdo moment të kohës çdo kanal të funksionojë në frekuencën e vet (natyrisht, kjo mund të bëhet vetëm nëse numri i kanaleve nuk e kalon numrin e nënkanaleve të frekuencës).

Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS)

Spektri i Përhapjes Sekuenciale Direkte përdor gjithashtu të gjithë gamën e frekuencës të caktuar për një lidhje të vetme me valë. Ndryshe nga metoda FHSS, i gjithë diapazoni i frekuencës është i zënë jo nga kalimi i vazhdueshëm nga frekuenca në frekuencë, por duke zëvendësuar çdo bit informacioni me bit N, në mënyrë që shpejtësia e orës së transmetimit të sinjalit të rritet me N herë. Dhe kjo, nga ana tjetër, do të thotë që spektri i sinjalit gjithashtu zgjerohet N herë. Mjafton të zgjidhni shpejtësinë e të dhënave dhe vlerën N në mënyrë të përshtatshme në mënyrë që spektri i sinjalit të mbushë të gjithë gamën.

Qëllimi i kodimit me metodën DSSS është i njëjtë si me metodën FHSS - për të rritur imunitetin ndaj ndërhyrjeve. Ndërhyrja me brez të ngushtë do të shtrembërojë vetëm frekuenca të caktuara të spektrit të sinjalit, kështu që marrësi ka të ngjarë të jetë në gjendje të njohë saktë informacionin e transmetuar.

Kodi që zëvendëson njësinë binare të informacionit origjinal quhet sekuenca e përhapjes, dhe çdo pjesë e një sekuence të tillë është një çip.

Prandaj, quhet shkalla e transmetimit të kodit që rezulton çip shpejtësia. Një zero binare është e koduar si inversi i sekuencës së përhapjes. Marrësit duhet të dinë sekuencën e përhapjes që përdor transmetuesi për të kuptuar informacionin që transmetohet.

Numri i biteve në sekuencën e përhapjes përcakton faktorin e përhapjes së kodit burimor. Ashtu si me FHSS, çdo lloj modulimi, si BFSK, mund të përdoret për të koduar bitet e kodit të rezultatit.

Sa më i madh të jetë faktori i përhapjes, aq më i gjerë është spektri i sinjalit që rezulton dhe aq më i lartë është shkalla e shtypjes së ndërhyrjes. Por në të njëjtën kohë, diapazoni spektral i zënë nga kanali rritet. Zakonisht faktori i zgjerimit varion nga 10 në 100.

d e drejte s ekuivalencë s prezantoj s pektrum) - modulimi i spektrit të përhapjes direkte me brez të gjerë, është një nga tre metodat kryesore të spektrit të përhapjes që përdoren sot (shih metodat e spektrit të përhapjes). Kjo është një metodë e gjenerimit të një sinjali radio me brez të gjerë, në të cilin sinjali binar origjinal konvertohet në një sekuencë pseudo të rastësishme që përdoret për të moduluar bartësin. Përdoret në rrjetet IEEE 802.11 dhe CDMA për të zgjeruar qëllimisht spektrin e pulsit të transmetuar.

Metoda e sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS) mund të mendohet si më poshtë. I gjithë brezi i frekuencës "i gjerë" i përdorur është i ndarë në një numër të caktuar nënkanalesh - sipas standardit 802.11 ka 11 prej këtyre nënkanaleve. Çdo bit informacioni i transmetuar konvertohet, sipas një algoritmi të paracaktuar, në një sekuencë prej 11. bit, dhe këto 11 bit transmetohen sikur njëkohësisht dhe paralelisht (sinjalet fizikisht të transmetuara në mënyrë sekuenciale) duke përdorur të 11 nënkanalet. Pas marrjes, sekuenca e biteve të marra deshifrohet duke përdorur të njëjtin algoritëm si kur e kodoni atë. Një çift tjetër marrës-transmetues mund të përdorë një algoritëm të ndryshëm kodimi-dekodimi dhe mund të ketë shumë algoritme të ndryshme.

Rezultati i parë i dukshëm i përdorimit të kësaj metode është mbrojtja e informacionit të transmetuar nga përgjimi (marrësi "i huaj" DSSS përdor një algoritëm të ndryshëm dhe nuk do të jetë në gjendje të dekodojë informacionin jo nga transmetuesi i tij).

Në këtë rast, raporti i nivelit të sinjalit të transmetuar me nivelin e zhurmës (d.m.th., ndërhyrje të rastësishme ose të qëllimshme) zvogëlohet shumë, kështu që sinjali i transmetuar tashmë është i padallueshëm në zhurmën e përgjithshme. Por falë tepricës së saj 11-fish, pajisja marrëse do të jetë ende në gjendje ta njohë atë.

Një veçori tjetër jashtëzakonisht e dobishme e pajisjeve DSSS është se, për shkak të nivelit shumë të ulët të fuqisë së sinjalit të tyre, ato praktikisht nuk ndërhyjnë me pajisjet konvencionale të radios (fuqi e lartë me brez të ngushtë), pasi këto të fundit gabojnë sinjalin me brez të gjerë për zhurmë brenda kufijve të pranueshëm. Dhe anasjelltas - pajisjet e zakonshme nuk ndërhyjnë me ato me brez të gjerë, pasi sinjalet e tyre me fuqi të lartë janë "të zhurmshme" vetëm në kanalin e tyre të ngushtë dhe nuk mund të mbysin plotësisht të gjithë sinjalin me brez të gjerë.

Përdorimi i teknologjive me brez të gjerë bën të mundur përdorimin e dyfishtë të të njëjtit seksion të spektrit të radios - me pajisjet konvencionale me brez të ngushtë dhe "në krye të tyre" me ato me brez të gjerë.

YouTube Enciklopedike

1 / 3

☙◈❧ Sensei-3. ͟͟И͟͟с͟͟к͟͟о͟͟н͟͟н͟͟͟й͟͟͟͟Ш͟͟а͟͟м͟͟͟͟͟а͟͟l͟͟͟͟а͟͟l͟ы͟ ☙◈❧ Anastasia Novykh. libra audio

2012 Duke kaluar mbi një fillim të ri "EDICIONI I PARË"

☙◈❧ Ezoosmos ☙◈❧ Peshkim i pazakontë. Realiteti i fshehur. Rregulli Tamga. Anastasia Novykh.

Teknologjia

Një sekuencë e të ashtuquajturave çipa është ndërtuar në çdo bit informacioni të transmetuar (logjik 0 ose 1). Nëse bitet e informacionit - zero ose njëshe logjike - gjatë kodimit të mundshëm të informacionit mund të përfaqësohen si një sekuencë pulsesh drejtkëndëshe, atëherë çdo çip individual është gjithashtu një puls drejtkëndor, por kohëzgjatja e tij është disa herë më e vogël se kohëzgjatja e bitit të informacionit. Sekuenca e çipave është një sekuencë pulsesh drejtkëndëshe, domethënë zero dhe njëshe, por këto zero dhe njëshe nuk janë informuese. Meqenëse kohëzgjatja e një çipi është n herë më e vogël se kohëzgjatja e bitit të informacionit, gjerësia e spektrit të sinjalit të konvertuar do të jetë n herë më e madhe se gjerësia e spektrit të sinjalit origjinal. Në këtë rast, amplituda e sinjalit të transmetuar do të ulet me n herë.

Sekuencat e çipeve të ngulitura në bitet e informacionit quhen kode të ngjashme me zhurmën (sekuenca PN), gjë që thekson faktin se sinjali që rezulton bëhet i ngjashëm me zhurmën dhe është i vështirë të dallohet nga zhurma natyrale.

Sekuencat e çipeve të përdorura për të zgjeruar spektrin e sinjalit duhet të plotësojnë disa kërkesa të autokorrelacionit. Termi autokorrelacion në matematikë i referohet shkallës së ngjashmërisë së një funksioni me vetveten në momente të ndryshme kohore. Nëse zgjidhni një sekuencë çipi për të cilën funksioni i autokorrelacionit do të ketë një kulm të theksuar vetëm për një moment në kohë, atëherë një sinjal i tillë informacioni do të jetë i mundur të izolohet në nivelin e zhurmës. Për ta bërë këtë, sinjali i marrë shumëzohet në marrës me të njëjtën sekuencë çipi, domethënë llogaritet funksioni i autokorrelacionit të sinjalit. Si rezultat, sinjali bëhet përsëri me brez të ngushtë, kështu që filtrohet në një brez të ngushtë frekuencash dhe çdo ndërhyrje që bie brenda brezit të sinjalit origjinal të brezit të gjerë, pasi shumëzohet me sekuencën e çipit, përkundrazi, bëhet broadband dhe ndërpritet. nga filtrat, dhe vetëm një pjesë e ndërhyrjes bie në brezin e ngushtë të informacionit, sipas fuqisë është dukshëm më i vogël se ndërhyrja që vepron në hyrjen e marrësit (nëse nuk përdoret një marrës me algoritmin Boatswain).

Fillimisht, metoda e spektrit të përhapur u krijua për qëllime inteligjente dhe ushtarake. Ideja kryesore e metodës është shpërndarja e sinjalit të informacionit në një brez të gjerë radio, gjë që përfundimisht e bën shumë më të vështirë shtypjen ose përgjimin e sinjalit. Skema e parë e spektrit të përhapur e zhvilluar njihet si teknika e kërcimit të frekuencës. Një skemë më moderne e spektrit të përhapjes është metoda e përhapjes së drejtpërdrejtë serike. Të dyja metodat përdoren në standarde dhe produkte të ndryshme wireless.

Spektri i përhapjes së kërcimit të frekuencës (FHSS)

Për të siguruar që trafiku i radios nuk mund të përgjohej ose shtypej nga zhurma me brez të ngushtë, u propozua që të transmetohej me një ndryshim të vazhdueshëm të bartësit brenda një diapazoni të gjerë frekuence. Si rezultat, fuqia e sinjalit u shpërnda në të gjithë gamën, dhe dëgjimi i një frekuence specifike prodhoi vetëm një sasi të vogël zhurme. Sekuenca e frekuencave bartëse ishte pseudo e rastësishme, e njohur vetëm për transmetuesin dhe marrësin. Një përpjekje për të shtypur një sinjal në një gamë të caktuar të ngushtë gjithashtu nuk e degradoi shumë sinjalin, pasi vetëm një pjesë e vogël e informacionit u shtyp.

Ideja e kësaj metode është ilustruar në Fig. 1.10.

Për një periudhë të caktuar kohore, transmetimi kryhet në një frekuencë të vazhdueshme bartëse. Në çdo frekuencë bartëse, përdoren metoda standarde të modulimit si FSK ose PSK për të transmetuar informacione diskrete. Në mënyrë që marrësi të sinkronizohet me transmetuesin, bitet e sinkronizimit transmetohen për një periudhë kohore për të treguar fillimin e çdo periudhe transmetimi. Pra, shpejtësia e dobishme e kësaj metode kodimi është më e ulët për shkak të ngarkesës së vazhdueshme të sinkronizimit.

Oriz. 1.10. Zgjerimi i spektrit nga kërcimi i frekuencës

Frekuenca e bartësit ndryshon në përputhje me numrat e nënkanaleve të frekuencës të krijuara nga algoritmi i numrave pseudo të rastësishëm. Sekuenca pseudo e rastësishme varet nga një parametër i quajtur fillestare numri. Nëse marrësi dhe transmetuesi e dinë algoritmin dhe vlerën e farës, atëherë ata ndryshojnë frekuencat në të njëjtën sekuencë, të quajtur një sekuencë kërcimi me frekuencë pseudo të rastësishme.

Nëse frekuenca e ndryshimeve të nënkanalit është më e ulët se shpejtësia e transmetimit të të dhënave në kanal, atëherë thirret kjo mënyrë zgjerimi i ngadaltë i spektrit(Fig. 1.11a); përndryshe kemi të bëjmë me zgjerimi i shpejtë i spektrit(Fig. 1.11b).

Metoda e spektrit të përhapjes së shpejtë është më rezistente ndaj ndërhyrjeve sepse ndërhyrja me brez të ngushtë që shtyp sinjalin në një nënkanal të caktuar nuk rezulton në humbje bit sepse vlera e tij përsëritet disa herë në nënkanale të frekuencave të ndryshme. Në këtë mënyrë, efekti i ndërhyrjes ndërsimbolike nuk shfaqet, sepse në kohën kur sinjali i vonuar përgjatë njërës prej shtigjeve arrin, sistemi ka kohë të kalojë në një frekuencë tjetër.

Metoda e përhapjes së spektrit të ngadaltë nuk e ka këtë veti, por është më e thjeshtë për t'u zbatuar dhe përfshin më pak shpenzime.

zmadhoni imazhin
Oriz. 1.11. Marrëdhënia midis shpejtësisë së të dhënave dhe frekuencës së ndryshimit të nënkanalit

Metodat FHSS përdoren në teknologjitë wireless IEEE 802.11 dhe Bluetooth.

Në FHSS, qasja për të përdorur diapazonin e frekuencës është e ndryshme nga metodat e tjera të kodimit - në vend që të përdoret ekonomikisht një gjerësi e ngushtë brezi, bëhet një përpjekje për të zënë të gjithë gamën e disponueshme. Në pamje të parë, kjo nuk duket shumë efektive - në fund të fundit, vetëm një kanal funksionon në rangun në çdo kohë të caktuar. Megjithatë, deklarata e fundit nuk është gjithmonë e vërtetë - kodet e spektrit të përhapur mund të përdoren gjithashtu për të shumëfishuar kanale të shumta në një gamë të gjerë. Në veçanti, metodat FHSS ju lejojnë të organizoni funksionimin e njëkohshëm të disa kanaleve duke zgjedhur sekuenca të tilla pseudo të rastësishme për secilin kanal në mënyrë që në çdo moment të kohës çdo kanal të funksionojë në frekuencën e vet (natyrisht, kjo mund të bëhet vetëm nëse numri i kanaleve nuk e kalon numrin e nënkanaleve të frekuencës).

Spektri i përhapjes së sekuencës së drejtpërdrejtë (DSSS)

Spektri i Përhapjes Sekuenciale Direkte përdor gjithashtu të gjithë gamën e frekuencës të caktuar për një lidhje të vetme me valë. Ndryshe nga metoda FHSS, i gjithë diapazoni i frekuencës është i zënë jo nga kalimi i vazhdueshëm nga frekuenca në frekuencë, por duke zëvendësuar çdo bit informacioni me bit N, në mënyrë që shpejtësia e orës së transmetimit të sinjalit të rritet me N herë. Dhe kjo, nga ana tjetër, do të thotë që spektri i sinjalit gjithashtu zgjerohet N herë. Mjafton të zgjidhni shpejtësinë e të dhënave dhe vlerën N në mënyrë të përshtatshme në mënyrë që spektri i sinjalit të mbushë të gjithë gamën.

Qëllimi i kodimit DSSS është i njëjtë me FHSS - për të rritur imunitetin ndaj ndërhyrjeve. Ndërhyrja me brez të ngushtë do të shtrembërojë vetëm frekuenca të caktuara të spektrit të sinjalit, kështu që marrësi ka të ngjarë të jetë në gjendje të njohë saktë informacionin e transmetuar.

Kodi që zëvendëson njësinë binare të informacionit origjinal quhet sekuenca e përhapjes, dhe çdo pjesë e një sekuence të tillë është një çip.

Prandaj, quhet shkalla e transmetimit të kodit që rezulton çip shpejtësia. Një zero binare është e koduar si inversi i sekuencës së përhapjes. Marrësit duhet të dinë sekuencën e përhapjes që përdor transmetuesi për të kuptuar informacionin që transmetohet.

Numri i biteve në sekuencën e përhapjes përcakton faktorin e përhapjes së kodit burimor. Ashtu si me FHSS, çdo lloj modulimi, si BFSK, mund të përdoret për të koduar bitet e kodit të rezultatit.

Sa më i madh të jetë faktori i përhapjes, aq më i gjerë është spektri i sinjalit që rezulton dhe aq më i lartë është shkalla e shtypjes së ndërhyrjes. Por në të njëjtën kohë, diapazoni spektral i zënë nga kanali rritet. Zakonisht faktori i zgjerimit varion nga 10 në 100.