TEMA 2: Espectro Disperso

Profesora María Elena Villapolmvillap@strix.ciens.ucv.ve

Técnicas de Modulación por Espectro Disperso

• Las técnicas de modulación tienen como finalidad adaptar la señal para su transmisión en el medio.

• Las técnicas usualmente estudiadas entran en una de las siguientes clasificaciones:– Digital – Digital (codificación)– Analógica – Digital (digitalización)– Digital – Analógica (modulación digital– Analógica – Analógica (modulación analógica)

Técnicas de Modulación por Espectro Disperso

• Las técnicas de espectro disperso no entra en ésta categoría• Utiliza un ancho de banda que es más grande en magnitud

que el ancho de banda requerido por la señal.• Sin embargo, varios usuarios pueden simultáneamente usar

el mismo ancho de banda sin interferir significativamente.

Espectro Disperso: Ventajas

• Ventajas del desperdicio del espectro:– Inmunidad a varios ruidos y distorsión producido por el

multipath.– Puede ser usado para encriptar/desencriptar señales.– Varios usuarios pueden usar el mismo ancho de banda con

poca interferencia.

Modelo de un Sistema de Comunicación Digital que usa Espectro Disperso

Codificador del Canal

Codificador del Canal

ModuladorModulador CanalCanal De moduladorDe moduladorDecodificador

del CanalDecodificador

del Canal

Generador del Pseudo ruido

Generador del Pseudo ruido

Generador del Pseudo ruido

Generador del Pseudo ruido

Código disperso Código disperso

Data de entrada

Data de salida

• La señal de entrada entra a un codificador.

• Este produce una señal analógica con ancho de banda angosto.

• La señal es modulada usando una secuencia de dígitos denominado código disperso o secuencia dispersa.

• Esta señal es generada por un pseudoruido o generador de números pseudo aleatorios.

• La señal de salida que se transmitirá tiene un mayor ancho de banda.

• En el lado del receptor, la misma secuencia es usada para demodular la señal.

• La señal es procesada por un decodificador de la señal para recuperar la señal original.

Modelo de un Sistema de Comunicación Digital que usa Espectro Disperso

Secuencias de Pseudo-Ruido

• La secuencia de seudo-ruido (PN, pseudo-noise) es una secuencia binaria que parece ser aleatoria pero puede ser reproducida por los receptores (determinística).

• Por lo cual se llama seudo aleatoria.• Las características aleatorias de una secuencia PN son:

– Tienen casi igual número de 1s y 0s.– Poca correlación entre versiones desplazadas de la secuencia.– Poca correlación entre dos secuencias cualesquiera.

Espectro Disperso: Técnicas

• Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (Frequency-Hopping Spread Spectrum, FHSS).

• Espectro Disperso por Secuencia Directa (Direct Sequence Spread Spectrum , DSSS).

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia(FHSS)

• La señal es difundida sobre una serie de frecuencias de radio aparentemente aleatoria.

• Cierto número de canales son reservados para las señal FH.• La señal pasa de frecuencia a frecuencia en intervalos fijos.• El transmisor opera en un canal en un tiempo determinado.• Los bits son transmitidas usando un esquema de codificación.• En cada intervalo sucesivo, una nueva frecuencia es

seleccionada.

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS)

• Las secuencias son determinadas por el código disperso.

• El receptor captura los mensajes que viajan en la señal saltando entre las secuencias en sincronismo con el receptor.

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS)

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS): Ejemplo

Tc es el dwell time. Ts es la duración de un elemento de señal. Si el número de bits por

elemento de señal es 1, entonces Ts = T = 1/ R (tiempo de duración de un bit).

R es la tasa de datos. Wd es el ancho de banda de MFSK. Donde Wd= M*fd

M es el número de diferentes elementos de señal, es decir M = 2L = 4.

L es el número de bits por elemento de señal, L= 2. k es el número de bits por símbolo MFSK, k=2. K es la longitud del segmento de pseudo ruido por salto, K = 2. 2K es el número total de saltos de frecuencia, 2K = 4. Ws es el ancho de banda FH.

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS): Ejemplo

Wd

Wd

Wd

Wd

00 11 01 10 00

0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1

Ws

Data binaria de entrada

Secuencia PN

Fre

cu

enci

a

TiempoTc

Ts

T

SímboloMPSK

Espectro Disperso por Salto de Frecuencia (FHSS)

• FHSS puede ser clasificado como:– Salto de frecuencia rápido.

• Tc es más grande o igual a TS.

– Salto de frecuencia lento.• De lo contrario.

Espectro Disperso por Secuencia Directa (DHSS)

• Cada bit en la señal original es representado por múltiples bits en la señal transmitida, conocidos como código chipping.

• El código disperso es expandido a través de una banda de frecuencia mas amplia.

• Por lo tanto, un código disperso de 10-bits expande la señal a través de una banda de frecuencia que es 10 veces más grande que un código disperso de 1 bit.

• Así, la señal se expande proporcionalmente al número de bits usado.

• Una técnica combina la información digital con el código disperso usando un OR-exclusivo.– 0 0 = 0 0 1 = 1 1 0 = 1 1 1 = 0

Espectro Disperso por Secuencia Directa (DHSS)

Chorro de bits de PN

Chorro de bits transmitidos

Chorro de bits de PN

Chorro de bits transmitidos