کارگاه شبکه گروه کامپیوتر

ويژگی‌های سيگنال‌های طيف گسترده

عبارت طيف گسترده به هر تكنيكی اطلاق می‌شود كه با استفاده از آن پهنای باند سيگنال ارسالی بسيار بزرگ‌تر از پهنای باند سيگنال اطلاعات باشد. يكی از سوالات مهمی كه با در نظر گرفتن اين تكنيك مطرح می‌شود آن است كه با توجه به نياز روز افزون به پهنای باند و اهميت آن به عنوان يك منبع با ارزش، چه دليلی برای گسترش طيف سيگنال و مصرف پهنای باند بيشتر وجود دارد. پاسخ به اين سوال در ويژگی‌های جالب توجه سيگنال‌های طيف گسترده نهفته است. اين ويژگی‌های عبارتند از:

- پايين بودن توان چگالی طيف به طوری كه سيگنال اطلاعات برای شنود غير‌مجاز و نيز در مقايسه با ساير امواج به شكل اعوجاج و پارازيت به نظر می‌رسد.

v    مصونيت بالا در مقابل پارازيت و تداخل

v    رسايی با تفكيك پذيری و دقت بالا

v    امكان استفاده در CDMA

مزايای فوق كميسيون FCC را بر آن داشت كه در سال 1985 مجوز استفاده از اين سيگنال‌ها را با محدوديت حداكثر توان يك وات در محدوده ISM صادر نمايد.

1-4-7 سيگنال‌های طيف گسترده با جهش فركانسی

در يك سيستم مبتنی بر جهش فركانسی، فركانس سيگنال حامل به شكلی شبه تصادفی و تحت كنترل يك تركيب‌كننده تغيير می‌كند. شكل 2-5 اين تكنيك را در قالب يك نمودار نشان می‌دهد.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT
PN-CODE= Pseudonoise code
شكل 1-5 تكنيك FHSS

در اين شكل سيگنال اطلاعات با استفاده از يك تسهيم‌كننده ديجيتال و با استفاده از روش تسهيم FSK تلفيق می‌شود. فركانس سيگنال حامل نيز به شكل شبه تصادفی از محدوده فركانسی بزرگ‌تری در مقايسه با سيگنال اطلاعات انتخاب می‌شود. با توجه به اينكه فركانس‌هایpn-code با استفاده از يك ثبات انتقالی همراه با پس‌خور ساخته می‌شوند، لذا دنباله فركانسی توليد شده توسط آن كاملا تصادفی نيست و به همين خاطر به اين دنباله، شبه تصادفی می‌گوييم.

 SHAPE  \* MERGEFORMAT
شكل 1-6 تغيير فركانس سيگنال تسهيم شده به شكل شبه تصادفي

بر اساسی مقررات FCC و سازمان‌های قانون‌گذاری، حداكثر زمان توقف در هر كانال فركانسی 400 ميلی ثانيه است كه برابر با حداقل 2.5 جهش فركانسی در هر ثانيه خواهد بود. در استاندارد 802.11 حداقل فركانس جهش در آمريكای شمالی و اروپا 6 مگاهرتز و در ژاپن 5 مگاهرتز می‌باشد.

1-4-8  سيگنال‌های طيف گسترده با توالی مستقيم

اصل حاكم بر توالی مستقيم، پخش يك سيگنال برروی يك باند فركانسی بزرگتر از طريق تسهيم آن با يك امضاء يا كُد به گونه‌ای است كه نويز و تداخل را به حداقل برساند. برای پخش كردن سيگنال هر بيت واحد با يك كُد تسهيم می‌شود. در گيرنده نيز سيگنال اوليه با استفاده از همان كد بازسازی می‌گردد. در استاندارد 802.11 روش مدولاسيون مورد استفاده در سيستم‌های DSSS روش تسهيم DPSK است. در اين روش سيگنال اطلاعات به شكل تفاضلی تهسيم می‌شود. در نتيجه نيازی به فاز مرجع برای بازسازی سيگنال وجود ندارد.

از آنجا كه در استاندارد 802.11 و سيستم DSSS از روش تسهيم DPSK استفاده می‌شود، داده‌های خام به صورت تفاضلی تسهيم شده و ارسال می‌شوند و در گيرنده نيز يك آشكار ساز تفاضلی سيگنال‌های داده را دريافت می‌كند. در نتيجه نيازی به فاز مرجع برای بازسازی سيگنال وجود ندارد. در روش تسهيم PSK فاز سيگنال حامل با توجه به الگوی بيتی سيگنال‌های داده تغيير می‌كند. به عنوان مثال در تكنيكQPSK دامنه سيگنال حامل ثابت است ولی فاز آن با توجه به بيت‌های داده تغيير می‌كند. جدول زير ايده مدولاسيون فاز را نشان می‌دهد.

                 جدول 1-2مدولاسيون فاز

در الگوی مدولاسيون QPSK چهار فاز مختلف مورد استفاده قرار می‌گيرند و چهار نماد را پديد می‌آورند. واضح است كه در اين روش تسهيم، دامنه سيگنال ثابت است. در روش تسهيم تفاضلی سيگنال اطلاعات با توجه به ميزان اختلاف فاز و نه مقدار مطلق فاز تسهيم و مخابره می‌شوند. به عنوان مثال در روش pi/4-DQPSK، چهار مقدار تغيير فاز 3pi/4-،  3pi/4، pi/4، و-pi/4 است. با توجه به اينكه در روش فوق چهار تغيير فاز به كار رفته است لذا هر نماد می‌تواند دو بيت را كُدگذاری نمايد.

                  جدول 1-3 مدولاسيون تفاضلي

در روش تسهيم طيف گسترده با توالی مستقيم مشابه تكنيك FH از يك كد شبه تصادفی برای پخش و گسترش سيگنال استفاده می‌شود. عبارت توالی مستقيم از آنجا به اين روش اطلاق شده است كه در آن سيگنال اطلاعات مستقيماً توسط يك دنباله از كدهای شبه تصادفی تسهيم می‌شود. در اين تكنيك نرخ بيتی شبه كُد تصادفی، نرخ تراشه ناميده می‌شود. در استاندارد 802.11 از كُدی موسوم به كُد باركر برای توليد كدها تراشه سيستم DSSS استفاده می‌شود. مهم‌ترين ويژگی كدهای باركر خاصيت غير‌تناوبی و غيرتكراری آن است كه به واسطه آن يك فيلتر تطبيقی ديجيتال قادر است به راحتی محل كد باركر را در يك دنباله بيتی شناسايی كند