Spread‐Spectrum
Frequency‐Hopping‐Spread‐Spectrum (FHSS)
FHSS Beispiel
• Spreading Code = 58371462
• Nach 8 Intervallen wird der Code wiederholt
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Implementierung ‐ Sender
• Beispiel: BFSK‐Modulation der Daten
• Was ist das Produkt p(t) der Eingabe und des „Chipping‐Signals“?
• Bestimme p(t) und s(t) für das ite Bit
A Amplitude des Signals f
0Basis‐Frequenz
f
iChipping‐Frequenz im iten Hop b
iites‐Datenbit (+1 oder ‐1)
f Frequenz‐Separation
Tafelbild
Implementierung ‐ Empfänger
A Amplitude des Signals f
0Basis‐Frequenz
f
iChipping‐Frequenz im iten Hop b
iites‐Datenbit (+1 oder ‐1)
f Frequenz‐Separation
• Bestimme p(t) für das ite Bit
• Bestimme das ursprüngliche Datensignal anhand desselben Chipping‐Signals
Tafelbild
FHSS mit MFSK
Erinnerung: was war MFSK?
Was ist das ite Signalelement?
Signalelement wird jede T c Sekunden auf eine neue Hopping‐
Frequenz moduliert.
Wir unterscheiden:
f
if
c+ (2i‐1‐M)f
df
cCarrier‐Frequenz f
dDifferenz‐Frequenz
M Anzahl der verschiedenen Signalelemente = 2^L L Anzahl Bits pro Signalelement
T
sZeit für ein Signalelement
Slow‐Frequency‐Hop‐Spread‐Spectrum T c ¸ T s
Fast‐Frequency‐Hop‐Spread‐Spectrum T < T
Slow‐Frequency‐Hop‐Spread‐Spectrum
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
M=4, L=2
Fast‐Frequency‐Hop‐Spread‐Spectrum
M=4, L=2
Spread‐Spectrum
Direct‐Sequence‐Spread‐Spectrum (DSSS)
DSSS Beispiel
DSSS auf Basis von BPSK: Sender
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
A Amplitude
f_c Carrier‐Frequenz
d(t) +1 für Bit 1 und ‐1 für Bit 0
Tafelbild
DSSS auf Basis von BPSK: Empfänger
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Tafelbild
Beispiel
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Spread‐Spectrum
Code‐Division‐Multiple‐Access (CDMA)
CDMA Beispiel
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
User A, B und C senden gleichzeitig
1 ‐1 ‐1 1 ‐1 1
1 1 ‐1 ‐1 1 1
1 1 ‐1 1 1 ‐1
Tafelbild
Orthogonalität von Codes
Codes für zwei Knoten A und B mit
S A (c B ) = S B (c A ) = 0 nennt man orthogonal.
Nicht so einfach solche Codes zu konstruieren.
Orthogonalität nicht zwingend notwendig. Es genügt:
S X (C Y ) hat einen kleinen absoluten Wert für X != Y
Betrachte in vorigem Beispiel B und C...
Tafelbild
Beispiel: CDMA auf Basis von DSSS und BPSK
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Orthogonal‐Frequency‐Division‐Multiplexing
Orthogonal‐Frequency‐Division‐Multiplexing
Verwendete Bandbreite?
Bit‐Rate pro Subcarrier?
Der wesentliche Vorteil:
• Frequenzselektive Störungen (Fading) betrifft nur wenige Bits (Fehlerkorrektur)
• Inter‐Symbol‐Interferenz
signifikant reduziert. Was ist die Bit‐Zeit pro Kanal?
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Ninth Edition, 2011
Was bedeutet Orthogonalität bei OFDM?
Orthogonal Frequency Division Multiple Access
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Ninth Edition, 2011
