Spread spectrum verwijst naar een modulatietechniek in telecommunicatie en radiocommunicatie waarbij het verzonden signaal over een bredere frequentieband wordt verspreid dan het minimum dat nodig is voor communicatie. Deze voortplanting wordt uitgevoerd met behulp van een pseudowillekeurige reeks, een zogenaamde gap-code, die het datasignaal vóór verzending moduleert. De belangrijkste doelen van het voortplantingsspectrum zijn het vergroten van de weerstand tegen interferentie, het verbeteren van de signaalbeveiliging en het verbeteren van de robuustheid in moeilijke communicatieomgevingen. Voortplantingsspectrumtechnieken omvatten het frequentieverspringende voortplantingsspectrum (FHSS), het directe sequentievoortplantingsspectrum (DSS) en andere zoals CHIRP-voortplantingsspectrum (CSS) en het frequentieverspringende voortplantingsspectrum (THSS), die elk unieke voordelen bieden op basis van specifieke toepassingsvereisten.
CDMA, of meervoudige toegang met codeverdeling, wordt spread spectrum genoemd omdat het gebruik maakt van Direct Broadcast Spectrum (DSSS) -technieken. In CDMA-systemen krijgt elke gebruiker een unieke afwijkingscode toegewezen die het verzonden signaal over de gehele beschikbare bandbreedte uitzendt. In tegenstelling tot traditionele systemen met frequentieverdeling met meervoudige toegang (FDMA) of meervoudige toegang met meerdere toegang (TDMA), waarbij gebruikers afzonderlijke frequentiekanalen of tijdslots toegewezen krijgen, stelt CDMA meerdere gebruikers in staat tegelijkertijd dezelfde frequentieband te delen. Door deze voortplanting van signalen over een grote bandbreedte kunnen CDMA-systemen een hogere capaciteit, verbeterde spectrale efficiëntie en betere weerstand tegen interferentie bereiken in vergelijking met andere toegangsmethoden.
Frequency hopping gap spectrum (FHSS) en direct sequence gap spectrum (DSSS) zijn twee hoofdtypen gap-spectrumtechnieken:
- FHSS: Bij FHSS springt de zender snel tussen verschillende frequenties in een vooraf gedefinieerde volgorde. Deze hopsequentie wordt gesynchroniseerd tussen de zender en de ontvanger, waardoor gegevens over meerdere frequentiekanalen kunnen worden verzonden. FHSS is robuust tegen smalbandinterferentie en biedt verbeterde veiligheid en betrouwbaarheid in dynamische frequentieomgevingen.
- DSSS: DSSS moduleert het datasignaal met een gap-code die de signaalbandbreedte over een veel breder frequentiebereik spreidt dan de oorspronkelijke signaalbandbreedte. Deze afwijkingscode is een pseudowillekeurige reeks die bekend is bij zowel de zender als de ontvanger, waardoor de ontvanger het signaal kan onderdrukken en de originele gegevens kan herstellen. DSSS biedt verhoogde weerstand tegen interferentie, verbeterde data-integriteit en verhoogde robuustheid tegen kanaaltekortkomingen zoals multipath-propagatie.
Voor het meten van het voortplantingsspectrum kunnen verschillende metingen worden gebruikt, afhankelijk van de specifieke techniek en toepassing. Over het algemeen kunnen metingen bestaan uit de evaluatie van de bandbreedte die wordt ingenomen door het voortplantingssignaal ten opzichte van het oorspronkelijke signaal, de analyse van de spectrale kenmerken van het verzonden signaal en de evaluatie van parameters zoals signaal-ruisverhouding (SNR), interferentieniveaus en signaal weerstand. Gespecialiseerde apparatuur zoals spectrumanalysatoren en signaalverwerkingsinstrumenten worden vaak gebruikt voor het meten en analyseren van spectrumvoortplantingssignalen in telecommunicatie, radarsystemen en andere toepassingen.
Of het propagatiespectrum moet worden uitgeschakeld, hangt af van de context en de specifieke vereisten van de applicatie of het systeem. In veel gevallen worden propagatiespectrumtechnieken gebruikt om de signaalbetrouwbaarheid te verbeteren, de gegevensbeveiliging te verbeteren en interferentie-effecten te verminderen. Het uitschakelen van Gap Spectrum kan het vermogen van het systeem om met ruis en interferentie om te gaan verminderen, waardoor de communicatiekwaliteit of veiligheid mogelijk in gevaar komt, vooral in omgevingen die gevoelig zijn voor elektromagnetische interferentie (EMI). In bepaalde scenario’s of gespecialiseerde regelgevingsomgevingen kan een deactiveringspropagatiespectrum echter noodzakelijk of verplicht zijn. Het is belangrijk om rekening te houden met specifieke operationele vereisten, prestatiedoelstellingen en naleving van de regelgeving bij het beslissen of het propagatiespectrum in een bepaalde toepassing of systeemconfiguratie moet worden in- of uitgeschakeld.