Im Fernmeldewesen und der Radiokommunikation sind Ausbreitungsspektrum-Techniken Methoden, durch die ein Signal (z.B ein elektrisches, elektromagnetisches oder akustisches Signal) erzeugt in einer besonderen Bandbreite im Frequenzgebiet absichtlich ausgebreitet wird, auf ein Signal mit einer breiteren Bandbreite hinauslaufend. Diese Techniken werden für eine Vielfalt von Gründen einschließlich der Errichtung von sicheren Kommunikationen verwendet, Widerstand gegen die natürliche Einmischung, Geräusch und Klemmung vergrößernd, um Entdeckung zu verhindern, und Macht-Flussdichte (z.B im Satelliten downlinks) zu beschränken.

Geschichte

Frequenzsprungverfahren

Auf das Konzept des Frequenzsprungverfahrens wurde zuerst 1903 angespielt und von Nikola Tesla im Juli 1900 abgelegt. Tesla hat die Idee nach dem Demonstrieren des ersten ferngesteuerten versenkbaren Bootes in der Welt 1898 präsentiert, als es offenbar geworden ist, dass die Radiosignale, das Boot kontrollierend, davon sicher sein mussten, abgefangenen oder gestörten in jedem Fall "gestört zu werden." Seine Patente haben zwei im Wesentlichen verschiedene Techniken bedeckt, um Immunität gegen die Einmischung zu erreichen, von denen beide durch das Ändern der Transportunternehmen-Frequenz oder anderen exklusiven Eigenschaft fungiert haben. Das erste hatte einen Sender, der gleichzeitig an zwei oder mehr getrennten Frequenzen und einem Empfänger gearbeitet hat, in dem jede übersandter Frequenzen der Person in der Größenordnung vom Kontrollschaltsystem eingeschaltet werden musste, um zu antworten. Die zweite Technik hat einen Sender der variablen Frequenz verwendet, der von einem Verschlüsselungsrad kontrolliert ist, das die übersandte Frequenz auf eine vorher bestimmte Weise verändert hat. Diese Patente beschreiben die Kernprinzipien des Frequenzsprungverfahrens und der Frequenzabteilung gleichzeitig sendend, und auch der elektronische UND-TOR-Logikstromkreis.

Frequenzsprungverfahren wird auch in der Buchradiotelegrafie des Radiopioniers Jonathan Zenneck erwähnt (Deutsch, 1908, englische Übersetzung McGraw Hill, 1915), obwohl Zenneck selbst feststellt, dass Telefunken es bereits mehrere Jahre früher versucht hatte. Das Buch von Zenneck war ein Haupttext der Zeit, und es ist wahrscheinlich, dass viele spätere Ingenieure davon bewusst waren. 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 (Deutschland 1929, 1932) weggenommen. Während des Zweiten Weltkriegs erfand das US-Armeesignalkorps ein Nachrichtensystem genannt SIGSALY für die Kommunikation zwischen Roosevelt und Churchill, der Ausbreitungsspektrum vereinigt hat, aber wegen seiner heimlichen Spitzennatur ist die Existenz von SIGSALY 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. Lamarr hatte auf Verteidigungssitzungen erfahren, denen sie mit ihrem ehemaligen Mann Friedrich Mandl beigewohnt hatte, dass die Signale von Radio-ferngelenkten Geschossen leicht verklemmt werden konnten. Die Version von Antheil-Lamarr 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 ist während offener Suchen in den 1950er Jahren ans Licht gekommen, als ITT Corporation und andere private Unternehmen begonnen haben, Code Division Multiple Access (CDMA), eine Zivilform des Ausbreitungsspektrums zu entwickeln, obwohl das Patent von Lamarr keinen direkten Einfluss auf nachfolgende Technologie hatte. Es war tatsächlich andauernde militärische Forschung an MIT Lincoln Laboratory, Magnavox Government & Industrial Electronics Corporation, ITT und Sylvania Elektronischen Systemen, die zu früher Ausbreitungsspektrum-Technologie in den 1950er Jahren geführt haben. Die parallele Forschung über Radarsysteme und ein technologisch ähnliches Konzept genannt "Phase, die" auch codiert, hatte einen Einfluss auf Ausbreitungsspektrum-Entwicklung.

Kommerzieller Gebrauch

Die 1976-Veröffentlichung von Ausbreitungsspektrum-Systemen durch Robert Dixon, internationale Standardbuchnummer 0-471-21629-1, war ein bedeutender Meilenstein in der Kommerzialisierung dieser Technologie. Vorherige Veröffentlichungen wurden entweder militärische Berichte oder akademische Zeitungen auf schmalen Subthemen klassifiziert. Das Buch von Dixon war die erste umfassende nicht klassifizierte Rezension der Technologie und hat den Weg dafür bereitet, Forschung in kommerzielle Anwendungen zu vergrößern.

Der anfängliche kommerzielle Gebrauch des Ausbreitungsspektrums hat in den 1980er Jahren in den Vereinigten Staaten mit drei Systemen begonnen: Die sehr kleine Öffnung des Systems der äquatorialen Kommunikationen (VSAT) Satellitenendsystem für die Zeitung newswire Dienstleistungen, das Radionavigationssystem von Del Norte Technology für die Navigation des Flugzeuges für das Getreide-Abstauben und die ähnlichen Anwendungen, und das System von OmniTRACS von Qualcomm für Kommunikationen zu Lastwagen. In den Systemen von Qualcomm und Equatorial hat Ausbreitungsspektrum kleine Antennen ermöglicht, die mehr als einen zu verwendenden Satelliten angesehen haben, seitdem der in einer Prozession gehende Gewinn des Ausbreitungsspektrums Einmischung beseitigt hat. Das System von Del Norte hat die hohe Bandbreite des Ausbreitungsspektrums verwendet, um Positionsgenauigkeit zu verbessern.

1981 hat die Bundeskommunikationskommission angefangen, Weisen zu erforschen, allgemeineren Zivilgebrauch des Ausbreitungsspektrums in einer Benachrichtigung der Untersuchungsfalliste zu erlauben. Diese Falliste wurde FCC vorgeschlagen und dann von Michael Marcus von FCC Personal geleitet. Den Vorschlägen in der Falliste wurde allgemein von Spektrum-Benutzern und Radioausrüstungsherstellern entgegengesetzt, obwohl sie durch dann Hewlett-Packard Corp. unterstützt wurden. Die Laborgruppe, die den Vorschlag unterstützt, würde später ein Teil von Agilent werden.

Die Entscheidung im Mai 1985 in dieser Falliste hat Gebrauch ohne Lizenz des Ausbreitungsspektrums in 3 Bändern an Mächten bis zu 1 Watt erlaubt. FCC hat zurzeit gesagt, dass er zusätzliche Bitten um das Ausbreitungsspektrum in anderen Bändern begrüßen würde. Die resultierenden Regeln, jetzt kodifiziert als 47 CFR 15.247 haben Wi-Fi, Bluetooth und viele andere Produkte einschließlich schnurloser Telefone erlaubt. Diese Regeln wurden dann in vielen anderen Ländern kopiert. Qualcomm wurde innerhalb von 2 Monaten nach der Entscheidung vereinigt, CDMA zu kommerzialisieren.

Ausbreitungsspektrum-Fernmeldewesen

Das ist eine Technik, in der (Fernmeldewesen) Signal auf einer Bandbreite übersandt wird, die beträchtlich größer ist als der Frequenzinhalt der ursprünglichen Information.

Ausbreitungsspektrum-Fernmeldewesen ist eine Signalstrukturierungstechnik, die direkte Folge, Frequenzsprungverfahren oder eine Hybride von diesen verwendet, die für den vielfachen Zugang und/oder die vielfachen Funktionen verwendet werden können. Diese Technik vermindert die potenzielle Einmischung zu anderen Empfängern, während sie Gemütlichkeit erreicht. Ausbreitungsspektrum macht allgemein von einer folgenden geräuschähnlichen Signalstruktur Gebrauch, um das normalerweise engbandige Informationssignal über ein relativ Breitband(radio)-Band von Frequenzen auszubreiten. Der Empfänger bezieht die empfangenen Signale aufeinander, das ursprüngliche Informationssignal wiederzubekommen. Ursprünglich gab es zwei Motivationen: Entweder um feindlichen Anstrengungen zu widerstehen, die Kommunikationen (Antimarmelade oder AJ) zu verklemmen, oder die Tatsache zu verbergen, dass Kommunikation sogar, manchmal genannt niedrige Wahrscheinlichkeit des Abschnitts (LPI) stattfand.

Frequenzsprungverfahren hat Spektrum ausgebreitet (FHSS), Ausbreitungsspektrum der direkten Folge (DSSS), zeithüpfendes Ausbreitungsspektrum (THSS), Zwitschern hat Spektrum ausgebreitet (CSS) und Kombinationen dieser Techniken sind Formen des Ausbreitungsspektrums. Jede dieser Techniken verwendet pseudozufällige Zahl-Folgen - geschaffene verwendende pseudozufällige Zahlengeneratoren - um das sich ausbreitende Muster des Signals über die zugeteilte Bandbreite zu bestimmen und zu kontrollieren. Ultrabreitband (UWB) ist eine andere Modulationstechnik, die denselben Zweck vollbringt, der auf dem Übertragen kurzer Dauer-Pulse gestützt ist. Ethernet Radiostandard IEEE 802.11 Gebrauch entweder FHSS oder DSSS in seiner Radioschnittstelle.

Techniken

• Techniken bekannt seit den 1940er Jahren und verwendet in militärischen Nachrichtensystemen seit den 1950er Jahren "breiten sich aus" ein Radiosignal über eine breite Frequenz ordnen mehrere Umfänge höher an als minimale Voraussetzung. Der Kerngrundsatz des Ausbreitungsspektrums ist der Gebrauch von geräuschähnlichen Transportunternehmen-Wellen, und, weil der Name, Bandbreite einbezieht, die viel breiter ist als das, das für die einfache Punkt-zu-Punkt-Kommunikation an derselben Datenrate erforderlich ist.
• Widerstand gegen den eingeklemmt seienden (Einmischung). DS (direkte Folge) ist im Widerstehen dauernd-maliger engbandiger Klemmung besser, während FH (Frequenzsprungverfahren) in der sich widersetzenden Pulsklemmung besser ist. In DS Systemen betrifft engbandige Klemmung Entdeckungsleistung fast so viel, als ob der Betrag der eingeklemmt seienden Macht über die ganze Signalbandbreite ausgebreitet wird, wenn es häufig nicht viel stärker sein wird als Nebengeräusch. Im Vergleich in engbandigen Systemen, wo die Signalbandbreite niedrig ist, wird die Qualität des empfangenen Signals streng gesenkt, wenn die eingeklemmt seiende Macht zufällig auf die Signalbandbreite konzentriert wird.
• Widerstand gegen das Lauschen. Der sich ausbreitende Code (in DS Systemen) oder das Frequenzsprungverfahren-Muster (in FH Systemen) ist häufig durch jeden unbekannt, für den das Signal unbeabsichtigt ist, in welchem Fall es "encrypts" das Signal und die Chance eines Gegners verstehend seiner reduziert. Außerdem, für eine gegebene Geräuschmacht geisterhafte Dichte (PSD), verlangen Ausbreitungsspektrum-Systeme denselben Betrag der Energie pro Bit vor dem Verbreiten als engbandige Systeme und deshalb derselbe Betrag der Macht, wenn der bitrate vor dem Verbreiten dasselbe ist, aber da die Signalmacht über eine große Bandbreite, das Signal ausgebreitet wird PSD ist - häufig bedeutsam tiefer viel niedriger als der Geräusch-PSD - so dass der Gegner unfähig sein kann zu bestimmen, ob das Signal überhaupt besteht. Jedoch, für gegenüber der Mission kritische Anwendungen, besonders diejenigen, die gewerblich verfügbare Radios anstellen, stellen Ausbreitungsspektrum-Radios entsprechende Sicherheit nicht wirklich zur Verfügung;" ... gerade ist das Verwenden des Ausbreitungsspektrum-Radios selbst für die Kommunikationssicherheit nicht genügend".
• Widerstand gegen das Verblassen. Die hohe durch Ausbreitungsspektrum-Signale besetzte Bandbreite bietet etwas Frequenzungleichheit an, d. h. es ist unwahrscheinlich, dass das Signal auf strengen Mehrpfad stoßen wird, der über seine ganze Bandbreite verwelkt, und in anderen Fällen das Signal mit z.B einen Rechen-Empfänger entdeckt werden kann.
• Vielfache Zugriffsfähigkeit. Vielfache Benutzer können gleichzeitig auf derselben Frequenz (Reihe) übersenden, so lange sie verschiedene sich ausbreitende Codes verwenden. Sieh CDMA.

Ausbreitungsspektrum-Uhr gibt Generation Zeichen

Ausbreitungsspektrum-Takterzeugung (SSCG) wird in einigen gleichzeitigen Digitalsystemen, besonders diejenigen verwendet, die Mikroprozessoren enthalten, um die geisterhafte Dichte der elektromagnetischen Einmischung (EMI) zu reduzieren, den diese Systeme erzeugen. Ein gleichzeitiges Digitalsystem ist dasjenige, das durch ein Uhr-Signal und wegen seiner periodischen Natur gesteuert wird, ein unvermeidlich schmales Frequenzspektrum hat. Tatsächlich würde ein vollkommenes Uhr-Signal seine ganze Energie haben, die an einer einzelnen Frequenz und seine Obertöne konzentriert ist. Praktische gleichzeitige Digitalsysteme strahlen elektromagnetische Energie auf mehreren schmalen Bändern Ausbreitung auf der Uhr-Frequenz und seinen Obertönen aus, auf ein Frequenzspektrum hinauslaufend, das, an bestimmten Frequenzen, die Durchführungsgrenzen für die elektromagnetische Einmischung (z.B diejenigen des FCC in den Vereinigten Staaten, JEITA in Japan und des IEC in Europa) überschreiten kann.

Ausbreitungsspektrum, das abstoppt, vermeidet, dass dieses Problem durch das Verwenden von einer der Methoden, die vorher beschrieben sind, um die Spitze zu reduzieren, Energie und, deshalb, seine elektromagnetischen Emissionen ausgestrahlt hat, und so erfüllen Sie elektromagnetische Vereinbarkeit (EMC) Regulierungen.

Es ist eine populäre Technik geworden, um Durchführungsbilligung zu gewinnen, weil es nur einfache Ausrüstungsmodifizierung verlangt. Es ist in tragbaren Elektronik-Geräten wegen schnellerer Uhr-Geschwindigkeiten und zunehmender Integration von hochauflösenden FLÜSSIGKRISTALLANZEIGE-Anzeigen in jemals kleinere Geräte noch populärer. Da diese Geräte entworfen werden, um leichte und billige, traditionelle passive, elektronische Maßnahmen zu sein, um EMI, wie Kondensatoren oder Metallabschirmung zu reduzieren, sind nicht lebensfähig. Aktive EMI Verminderungstechniken wie Ausbreitungsspektrum, das abstoppt, sind in diesen Fällen erforderlich.

Jedoch kann Ausbreitungsspektrum, das abstoppt, auch Herausforderungen für Entwerfer schaffen. Das Rektor unter diesen ist Fluchtungsfehler der Uhr/Daten, oder Uhr verdreht.

Bemerken Sie, dass diese Methode ausgestrahlte Gesamtenergie nicht reduziert, und deshalb Systeme notwendigerweise mit geringerer Wahrscheinlichkeit Einmischung nicht verursachen werden. Das Verbreiten der Energie über eine größere Bandbreite reduziert effektiv elektrische und magnetische Lesungen innerhalb der schmalen Bandbreite. Typische Messempfänger, die durch EMC Prüfung von Laboratorien verwendet sind, teilen das elektromagnetische Spektrum in etwa 120 Kilohertz breite Frequenzbänder. Wenn das System unter dem Test seine ganze Energie in einer schmalen Bandbreite ausstrahlen sollte, würde es eine große Spitze einschreiben. Das Verteilen dieser derselben Energie in eine größere Bandbreite hält Systeme davon ab, genug Energie in irgend jemanden engbandig zu stellen, um die gesetzlichen Grenzen zu überschreiten. Die Nützlichkeit dieser Methode als ein Mittel, Einmischung zu reduzieren, wird häufig diskutiert, da es wahrgenommen wird, dass Ausbreitungsspektrum, das abstoppt, verbirgt aber nicht höher ausgestrahlte Energieprobleme durch die einfache Ausnutzung von Lücken in EMC Gesetzgebungs- oder Zertifikat-Verfahren auflöst. Diese Situation läuft auf elektronische Ausrüstung hinaus, die zur schmalen Bandbreite empfindlich ist, die viel weniger Einmischung erfährt, während diejenigen mit der Breitbandempfindlichkeit, oder sogar bedient an anderen Frequenzen (wie ein Radioempfänger, der auf eine verschiedene Station abgestimmt ist), mehr Einmischung erfahren werden.

FCC Zertifikat-Prüfung wird häufig mit der ermöglichten Ausbreitungsspektrum-Funktion vollendet, um die gemessenen Emissionen auf innerhalb von annehmbaren gesetzlichen Grenzen zu reduzieren. Jedoch kann die Ausbreitungsspektrum-Funktionalität durch den Benutzer in einigen Fällen arbeitsunfähig sein. Als ein Beispiel, im Gebiet von Personalcomputern, schließen einige BIOS Schriftsteller die Fähigkeit ein, Ausbreitungsspektrum-Takterzeugung als eine Benutzereinstellung unbrauchbar zu machen, dadurch den Gegenstand der EMI Regulierungen vereitelnd. Das könnte als eine Lücke betrachtet werden, aber wird allgemein überblickt, so lange Ausbreitungsspektrum standardmäßig ermöglicht wird.

Eine Fähigkeit, Ausbreitungsspektrum unbrauchbar zu machen, das einstempelt, werden Computersysteme nützlich für das Überabstoppen betrachtet, weil Ausbreitungsspektrum sinken kann, maximale Uhr-Geschwindigkeit erreichbar wegen der Uhr verdrehen.

Siehe auch

• Direkte Folge hat Spektrum ausgebreitet
• Offenes Spektrum
• Elektromagnetische Vereinbarkeit (EMC)
• Elektromagnetische Einmischung (EMI)
• Frequenzzuteilung
• Frequenzsprungverfahren hat Spektrum ausgebreitet
• Orthogonaler variabler sich ausbreitender Faktor (OVSF)
• Prozess-Gewinn
• Ausbreitungsspektrum-Zeitabschnitt reflectometry
• Zeithüpfendes Ausbreitungsspektrum
• HABEN SIE SCHNELLES militärisches Frequenzsprungverfahren-UHF-Radiosprechverbindungssystem
• Ultrabreitband

Zeichen

Quellen

NTIA Handbuch von Regulierungen und Verfahren für das BundesradiofrequenzmanagementNationale Informationssystemsicherheit Wörterverzeichnis

• Geschichte auf dem Ausbreitungsspektrum, wie gegeben, in "Klugen Mengen, Der Folgenden Sozialen Revolution", Howard Rheingold, internationale Standardbuchnummer 0-7382-0608-3
• 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

• HF Frequenzsprungverfahren
• Eine kurze Geschichte des Ausbreitungsspektrums
• HF VHF-UHF-Ausbreitungsspektrum-Radio
• CDMA und Ausbreitungsspektrum
• Information über den Gebrauch des Ausbreitungsspektrums für reduzierten AGP EMI
• Zivilausbreitungsspektrum-Geschichte
• Ausbreitungsspektrum-Szene-Rundschreiben
• http://cas.et.tudelft.nl/~glas/ssc/techn/ "Die Grundsätze der Ausbreitungsspektrum-Kommunikation", veranstaltet auf TU Delft durch Jack Glas
• Präsentationen auf der 4/08 Universitätskonferenz von George Mason für die Ausbreitungsspektrum-Geschichte ohne Lizenz
• Interview für die Indianerpresse mit Hedy Lamarr (der Erfinder des Ausbreitungsspektrums) Sohn, Anthony loder, auf dem Einfluss ihrer Erfindung