Frequenzsprungverfahren hat Spektrum ausgebreitet (FHSS) ist eine Methode, Radiosignale durch die schnelle Schaltung eines Transportunternehmens unter vielen Frequenzkanälen, das Verwenden einer Pseudozufallsfolge zu übersenden, die sowohl dem Sender als auch Empfänger bekannt ist. Es wird als eine vielfache Zugriffsmöglichkeit in der Frequenzsprungverfahren-Codeabteilung vielfacher Zugang (FH-CDMA) Schema verwertet.

Eine Ausbreitungsspektrum-Übertragung bietet drei Hauptvorteile gegenüber einer Übertragung der festen Frequenz an:

1. Ausbreitungsspektrum-Signale sind gegen die engbandige Einmischung hoch widerstandsfähig. Der Prozess, sich an ein Ausbreitungssignal zu erinnern, dehnt das Störsignal aus, es veranlassend, in den Hintergrund zurückzutreten.
2. Ausbreitungsspektrum-Signale sind schwierig abzufangen. Ein FHSS-Signal erscheint einfach als eine Zunahme im Vordergrund Geräusch zu einem engbandigen Empfänger. Ein Lauscher würde nur im Stande sein, die Übertragung abzufangen, wenn die pseudozufällige Folge bekannt wäre.
3. Ausbreitungsspektrum-Übertragungen können ein Frequenzband mit vielen Typen von herkömmlichen Übertragungen mit der minimalen Einmischung teilen. Die Ausbreitungsspektrum-Signale fügen minimales Geräusch zu den Kommunikationen der schmalen Frequenz, und umgekehrt hinzu. Infolgedessen kann Bandbreite effizienter verwertet werden.

Militärischer Gebrauch

Ausbreitungsspektrum-Signale sind hoch widerstandsfähig, um Klemmung zu überlegen, wenn der Gegner Kenntnisse der sich ausbreitenden Eigenschaften nicht hat. Militärische Radios verwenden kryptografische Techniken, um die Kanalfolge unter der Kontrolle eines heimlichen Übertragungssicherheitsschlüssels (TRANSEC) zu erzeugen, den der Absender und Empfänger im Voraus teilen.

Allein stellt Frequenzsprungverfahren nur beschränkten Schutz gegen das Lauschen und die Klemmung zur Verfügung. Es gibt einen einfachen Algorithmus, der effektiv die Folge von Frequenzen entdeckt. Um um diese Schwäche herumzukommen, verwenden die meisten modernen militärischen Frequenzsprungverfahren-Radios getrennte Verschlüsselungsgeräte wie der KY-57. Amerikanische militärische Radios, die Frequenzsprungverfahren verwenden, schließen die JTIDS/MIDS Familie ein, HABEN SCHNELL und SINCGARS.

Zivilgebrauch

Seitdem Federal Communications Commission (FCC) Regeln amendiert hat, Frequenzsprungverfahren-Ausbreitungsspektrum-Systeme im ungeregelten 2.4 GHz Band zu erlauben, haben viele Verbrauchergeräte in diesem Band verschiedene Ausbreitungsspektrum-Weisen verwendet.

Einige Walkie-Talkies, die Frequenzsprungverfahren-Ausbreitungsspektrum-Technologie verwenden, sind für den Gebrauch ohne Lizenz auf dem 900-MHz-Band entwickelt worden. Solche mehreren Radios werden unter dem Namen äußerster Radiodienst (eXRS) auf den Markt gebracht. Trotz der Ähnlichkeit des Namens zur FRS Zuteilung ist das System ein Eigentumsdesign, aber nicht offizielle amerikanische Federal Communications Commission (FCC) hat Dienst zugeteilt.

Technische Rücksichten

Die gesamte für das Frequenzsprungverfahren erforderliche Bandbreite ist viel breiter als das erforderlich, dieselbe Information mit nur einer Transportunternehmen-Frequenz zu übersenden. Jedoch, weil Übertragung nur auf einem kleinen Teil dieser Bandbreite zu jeder vorgegebenen Zeit vorkommt, ist die wirksame Einmischungsbandbreite wirklich dasselbe. Während sie keinen Extraschutz gegen das Breitbandthermalgeräusch zur Verfügung stellt, reduziert die Frequenzsprungverfahren-Annäherung wirklich die von engbandigen Störungsquellen verursachte Degradierung.

Eine der Herausforderungen von Frequenzsprungverfahren-Systemen soll den Sender und Empfänger synchronisieren. Eine Annäherung soll eine Garantie haben, dass der Sender alle Kanäle in einer festen Zeitspanne verwenden wird. Der Empfänger kann dann den Sender durch die Auswahl eines zufälligen Kanals und das Horchen auf gültige Daten auf diesem Kanal finden. Die Daten des Senders werden durch eine spezielle Folge von Daten identifiziert, die kaum über das Segment von Daten für diesen Kanal vorkommen wird und das Segment eine Kontrollsumme für die Integrität und weitere Identifizierung haben kann. Der Sender und Empfänger können befestigte Tische von Kanalfolgen verwenden, so dass einmal synchronisiert sie Kommunikation durch den folgenden der Tisch aufrechterhalten können. Auf jedem Kanalsegment kann der Sender seine aktuelle Position im Tisch senden.

In den Vereinigten Staaten erlaubt der FCC Teil 15 auf dem System ohne Lizenz in den 900 MHz und den 2.4 GHz Bändern mehr Macht als Nichtausbreitungsspektrum-Systeme. Sowohl Frequenzsprungverfahren als auch direkte Folge-Systeme können an 1 Watt übersenden. Die Grenze wird von 1 milliwatt bis 1 Watt oder der Zunahme von eintausend Malen vergrößert. Federal Communications Commission (FCC) schreibt vor, dass eine minimale Zahl von Kanälen und einem Maximum Zeit für jeden Kanal wohnt.

In einem echten Mehrpunktradiosystem erlaubt Raum vielfachen Übertragungen auf derselben Frequenz, mögliche verwendende vielfache Radios in einem geografischen Gebiet zu sein. Das schafft die Möglichkeit von Systemdatenraten, die höher sind als die Grenze von Shannon für einen einzelnen Kanal. Ausbreitungsspektrum-Systeme verletzen die Grenze von Shannon nicht. Ausbreitungsspektrum-Systeme verlassen sich auf das Übersignal zu Geräuschverhältnissen, um sich des Spektrums zu teilen. Dieses Eigentum wird auch in MIMO und DSSS Systemen gesehen. Das Balken-Steuern und die Richtungsantennen erleichtern auch vergrößerte Systemleistung durch die Versorgung der Isolierung zwischen entfernten Radios.

Vielfache Erfinder

Vielleicht ist die frühste Erwähnung des Frequenzsprungverfahrens in der offenen Literatur in der Buchradiotelegrafie des Radiopioniers Johannes Zenneck (Deutsch, 1908, englische Übersetzung McGraw Hill, 1915), obwohl Zenneck selbst feststellt, dass Telefunken es bereits versucht hatte.

Das deutsche Militär hat beschränkten Gebrauch des Frequenzsprungverfahrens für die Kommunikation zwischen festen Befehl-Punkten im Ersten Weltkrieg gemacht, um zu verhindern, durch britische Kräfte zu lauschen, wer die Technologie nicht hatte, um der Folge zu folgen.

Ein polnischer Ingenieur, Leonard Danilewicz, hat die Idee 1929 präsentiert. Mehrere andere Patente wurden in den 1930er Jahren, einschließlich einen von Willem Broertjes (ausgegeben am 2. Aug 1932) weggenommen.

Während des Zweiten Weltkriegs erfand das US-Armeesignalkorps ein Nachrichtensystem genannt SIGSALY, der Ausbreitungsspektrum in einem einzelnen Frequenzzusammenhang vereinigt hat. Jedoch war SIGSALY ein streng geheimes Kommunikationssystem, so ist seine Existenz bekannt bis zu den 1980er Jahren nicht geworden.

Die berühmteste Erfindung des Frequenzsprungverfahrens war die der Schauspielerin Hedy Lamarr und des Komponisten George Antheil, der 1942 für ihr "Heimliches Kommunikationssystem" erhalten hat. Diese frühe Version des Frequenzsprungverfahrens hat eine Klavier-Rolle verwendet, sich unter 88 Frequenzen zu ändern und war beabsichtigt, um radiogeführte Torpedos härter für Feinde zu machen, zu entdecken oder eingeklemmt zu sein. Das Patent wurde in den 1950er Jahren während offener Suchen wieder entdeckt, als private Gesellschaften unabhängig Codeabteilung Vielfacher Zugang, eine Zivilform des Ausbreitungsspektrums entwickelt haben.

Schwankungen von FHSS

Anpassungsfähiges Frequenzsprungverfahren hat sich ausgebreitet Spektrum (AFH) (wie verwendet, in Bluetooth) verbessert Widerstand gegen die Radiofrequenzeinmischung durch das Vermeiden des Verwendens voll gestopfter Frequenzen in der hüpfenden Folge. Diese Sorte der anpassungsfähigen Übertragung ist leichter, mit FHSS durchzuführen, als mit DSSS.

Die Schlüsselidee hinter AFH ist, nur die "guten" Frequenzen, durch das Vermeiden der "schlechten" Frequenzkanäle — vielleicht zu verwenden, jene "schlechten" Frequenzkanäle erfahren Frequenz das auswählende Verblassen, oder vielleicht versucht ein Dritter, auf jenen Bändern zu kommunizieren, oder vielleicht werden jene Bänder aktiv verklemmt. Deshalb sollte AFH durch einen Mechanismus ergänzt werden, um gute/schlechte Kanäle zu entdecken.

Jedoch, wenn die Radiofrequenzeinmischung selbst dynamisch ist, dann die Strategie der "schlechten Kanaleliminierung" angewandt in AFH könnte gut nicht arbeiten. Zum Beispiel, wenn es mehrere colocated Frequenzsprungverfahren-Netze gibt (als Bluetooth Piconet), dann mischen sie sich gegenseitig ein, und die Strategie von AFH scheitert, diese Einmischung zu vermeiden.

In diesem Fall gibt es ein Bedürfnis, Strategien für die dynamische Anpassung des Frequenzsprungverfahren-Musters zu verwenden. Solch eine Situation kann häufig in den Drehbüchern geschehen, die Spektrum ohne Lizenz verwenden.

Außerdem, wie man erwartet, kommt dynamische Radiofrequenzeinmischung in den mit dem kognitiven Radio verbundenen Drehbüchern vor, wo die Netze und die Geräte frequenzflinke Operation ausstellen sollten.

Zwitschern-Modulation kann als eine Form des Frequenzsprungverfahrens gesehen werden, das einfach durch die verfügbaren Frequenzen in der Konsekutivordnung scannt.

Das GSM Zellsystem verwendet Frequenzsprungverfahren, als eine Form der Frequenz durchschießend, um in Sicht zu vermeiden, dass zwei Anrufe in angrenzenden Zellen ständig einander stören. Jedoch wird das als Ausbreitungsspektrum nicht betrachtet, da die zwei phonecalls innerhalb derselben Zelle nie dieselbe Frequenz verwenden.

Siehe auch

• Dynamisches Frequenzsprungverfahren
• Liste von vielfachen Entdeckungen
• Maximale Länge-Folge
• Orthogonale Frequenzabteilung, die gleichzeitig sendet
• Radiofrequenzkehren

Referenzen

• Władysław Kozaczuk, Mysterium: Wie die deutsche Maschinenziffer Gebrochen Wurde, und Wie Sie von den Verbündeten im Zweiten Weltkrieg Gelesen Wurde, editiert hat und durch Christopher Kasparek, Frederick, Maryland, Universitätsveröffentlichungen Amerikas, 1984, internationale Standardbuchnummer 0-89093-547-5 übersetzt hat.

Links

• FCC Regeln des Teils 15 dieses Deckel-Frequenzsprungverfahren
• Das Frequenzsprungverfahren im Spektrum ohne Lizenz beschreibt Strategien für das anpassungsfähige Hüpfen im voll gestopften Spektrum, während es die Probleme der Radioetikette und des Gehorsams von FCC Regeln des Teils 15 denkt