SISTEMAS DE ESPECTRO EXPANDIDO

SISTEMAS DE ESPECTRO EXPANDIDO

ESPECTRO EXPANDIDO

La gran mayoría de los sistemas inalámbricos emplean la tecnología de Espectro Extendido (Spread Spectrum), refiriéndose a una técnica de modulación empleada para la transmisión de datos, por lo común digitales y por radiofrecuencia. Una tecnología de banda amplia que provee comunicaciones seguras, confiables y de misión crítica.

El fundamento básico es la "expansión" de la señal a transmitir a lo largo de una banda muy ancha de frecuencias, mucho más amplia, de hecho, que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir la información que se quiere enviar. La tecnología de Espectro Extendido está diseñada para intercambiar eficiencia en ancho de banda por confiabilidad, integridad y seguridad. Es decir, más ancho de banda es consumida con respecto al caso de la transmisión en banda angosta, pero el trueque (ancho de banda/potencia) produce una señal que es en efecto más fuerte y así más fácil de detectar por el receptor que conoce los parámetros de la señal de espectro extendido que está siendo difundida. Si el receptor no está sintonizado a la frecuencia correcta, una señal de espectro extendido se miraría como ruido en el fondo. Otra característica del espectro disperso es la reducción de interferencia entre la señal procesada y otras señales no esenciales o ajenas al sistema de comunicación.

Todos los sistemas de espectro expandido satisfacen dos criterios:

- El ancho de banda de la señal que se va a transmitir es mucho mayor que el ancho de banda de la señal original.

- El ancho de banda transmitido se determina mediante alguna función independiente del mensaje y conocida por el receptor.

Características

- Las señales en espectro ensanchado son altamente resistentes al ruido y a la interferencia.

- Las señales en espectro ensanchado son difíciles de interceptar. Una transmisión de este tipo suena como un ruido de corta duración, o como un incremento en el ruido en cualquier receptor, excepto para el que esté usando la secuencia que fue usada por el transmisor.

- Transmisiones en espectro ensanchado pueden compartir una banda de frecuencia con muchos tipos de transmisiones convencionales con mínima interferencia.

ESPECTRO EXPANDIDO POR SECUENCIA DIRECTA (DSSS)

El espectro ensanchado por secuencia directa es una técnica de modulación que utiliza un código de pseudo-ruido para modular directamente una portadora, de tal forma que aumente el ancho de banda de la transmisión y reduzca la densidad de potencia espectral, es decir, el nivel de potencia en cualquier frecuencia dada. La señal resultante tiene un espectro muy parecido al ruido, de tal forma que a todos los radiorreceptores les parecerá ruido menos al que va dirigida la señal.

Las normas IEEE (específicamente IEEE 802.11b) establecen la codificación de los datos transmitidos utilizando la tecnología DSSS. Dicha codificación trabaja tomando la corriente de datos (ceros y unos) y modulándolos con un segmento patrón conocido como secuencia de chipping. Esta secuencia también es conocida como código Barker y consiste en una secuencia de 11 bits.

La corriente de datos básica y el código de Barker se aplican a una OR para generar una serie de datos llamados “chips”. Cada bits es codificado con el código Barker de 11 bits.

Solo los receptores a los que el emisor haya enviado previamente la secuencia podrán recomponer la señal original. Además, al sustituir cada bits de datos a transmitir, por una secuencia de 11 bits equivalente, aunque parte de la señal se vea afectada por interferencias, el receptor aún podrá reconstruir fácilmente la información a partir de la señal recibida y si uno o más bits son dañados durante la transmisión, las técnicas estadísticas embebidas dentro del radio transmisor podrán recuperar la señal original sin necesidad de retransmisión. DSSS se utilizará comúnmente en aplicaciones punto a punto.

Características de DSSS

Reducción de densidad espectral de potencia: La potencia de la señal de datos original se distribuye en un espectro mucho más ancho.

Protección frente a interferencias de banda ancha y estrecha.

Privacidad: Solo conociendo el código se puede desanchar la señal recibida y recuperar los datos.

Protección frente al multitrayecto: Las contribuciones de otros dos caminos son rechazadas.

APLICACIONES DE DSSS

Acceso múltiple por división de código: Las señales de otros usuarios que utilizan el mismo espectro ensanchado son interferencias que rechaza un usuario dado.

Comunicaciones móviles: Donde la señal recibida es la suma de las contribuciones de diferentes caminos.

Sistemas LPI.

SEÑALES DSSS

Una señal espectro expandido por secuencia directa (DSSS), se genera a partir de la difusión de una señal de información y una secuencia pseudoaleatoria. Generando una serie de datos, que han sido codificados a través de dicha secuencia.

Refiriéndose a secuencia pseudoaleatoria a una señal que no es realmente aleatoria, sino que es determinística, en el sentido que puede ser generada por el transmisor y el receptor.

En este proceso de difusión se genera un patrón de bits redundantes para cada uno de los bits que componen la señal. Cuanto mayor sea este patrón de bits mayor será la resistencia de la señal a la interferencia.

DESEMPEÑO DE DSSS EN PRESENCIA DE INTERFERENCIA

La capacidad de un sistema a ser inmune ante la interferencia puede suscitar muchos análisis, el primero sería teniendo en cuenta qué tipo de interferencia se analiza. En los sistemas con técnicas de espectro esparcido ante una interferencia producida por una señal con frecuencias en su misma banda de emisión, interferencia cocanal, se comienza a degradar el BER (Tasa de error de bit) hasta niveles desfavorables.

Con la técnica DSSS, utilizando una modulación eficiente como la modulación por desplazamiento de fase PSK (PhaseShiftKeying) son capaces de operar con una SNR de alrededor 12 dB (16 veces).

En los sistemas con técnica DSSS se comienza a degradar el BER considerablemente hasta llegar a niveles límites en que pudiera perderse la conexión, por lo tanto el sistema se hace vulnerable ante tal condición de interferencia.

ACCESO MÚLTIPLE.

Las facilidades de transmisión son caras y, a menudo, dos equipos terminales de datos que se comunican por cables coaxiales, enlaces por microondas,

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