Curso Telecom III 2014 Espectro Ensanchado

8/16/2019 Curso Telecom III 2014 Espectro Ensanchado

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Curso: Telecomunicaciones IIICurso: Telecomunicaciones IIICódigo: IT – 515 –MCódigo: IT – 515 –M

Profesor: Ing. Luis Degregori C.

P

O

T

E

N

CI

A FRECUENCIA

Por muy sorprendente que parezca, el concepto de una

transmision a traves del espectro ensanchado, fue concebido por

una actriz, Heidy Lammarr (Viena) y patentado en 19!"(Su nombre real era Hedwig Eva Maria Kiesler)

Señal de Banda Angosta

(antes del ensanchado)

Señal de Banda Ensanchada

(Despues del ensanchado)


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ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO

El espectro ensanchado (tambiénllamado espectro disperso, spread

spectrum o SS) es una técnica por lacual la señal transmitida seensancha a lo largo de una banda

muy ancha de frecuencias.Mucho ms am!lia, que el anchode banda mínimo requerido paratransmitir la informacion que sequiere enviar.


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• Aparentemente las comunicaciones

mediante espectro ensanchado no son un

medio eficiente de utilización del ancho debanda.

• Sin embargo, rinden al máximo cuando se

los combina con sistemas existentes quehacen uso de la frecuencia.



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La señal de espectro ensanchado, puedecoexistir con seales en bandaes!re"#a, a que sólo les aportan un

pequeño incremento en el nivel de ruido$!l Re"e%!or de espectro ensanchado, no

"e las señales de banda estrecha, a que

recepciona un #$ mucho más ampliogracias a una secuencia de Codigopreestablecido.



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• %odos los sistemas de espectroensanchado satisfacen dos criterios&

• !l ancho de banda de la señal que se"a a transmitir es mu"#o ma&ores mu"#o ma&or que elancho de banda de la señal original.

• !l ancho de banda transmitido sedetermina mediante alguna 'un"inalguna 'un"ininde%endien!e del mensae &inde%endien!e del mensae &"ono"ida %or el re"e%!or$"ono"ida %or el re"e%!or$



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• !s una t'cnica que maximiza el uso delancho de banda del canal, permitiendo a

m(ltiples señales utilizar el mismo canalsin colisiones es altamente resistente a

la interferencia al bloqueo.

• )uando se combina con un sistema deencriptación, puede ser utilizada paraelaborar redes inalámbricas de área local

*$LA+ seguras robustas.



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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO

*) SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)*) SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)La secuencia directa es uno de los

sistemas de espectro ensanchado másutilizados relati"amente sencillo.

!n ingles (Direct Sequence Spread

Spectrum o DSSS ), tambi'n conocidoen comunicaciones mó"iles como DS-CDMA *Acceso multiple por di"ision decodigo en se"uen"ia dire"!a)$


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SECUENCIA DIRECTA (DSSS)SECUENCIA DIRECTA (DSSS)Densidadespectral

de potencia

(PSD)

Frecuencia (Hz)

Nivel de ruidoSeñal modulada

en espectro ampliado

(CDMA)

Señal moduladaen espectro angosto

(FDMA)

.ss/ 0. Es%e"!ro ensan"#ado1 ./ 0. Es%e"!ro original

CDMA/ A""eso M2l!i%le %or Divisin de Cdigo

3a"!or 456/ 5 7 .ss 8 .


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SECUENCIA DIRECTA (DSSS)SECUENCIA DIRECTA (DSSS)

NOTA$- .ss/ 0. Es%e"!ro ensan"#ado1 ./ 0. Es%e"!ro original

De lo an!erior si/3a"!or 456/ 5 7 .ss 8 .

Si (S8N)/ Es la Rela"ion Seal ruido,9/ 49amming6 o *n!er'eren"ia

Se %uede a%ro:imar la sg!e$ E:%resion/

S/N = (S/J) * donde N!!J


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SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)

• -na %or!adora en banda base se modulamediante una se"uen"ia %seudo-alea!oria(PN) es decir, una señal periódica que pareceruido pero no es luego del expandido se

modula (usando BQPSK, QPSK, etc).

• ara /SSS, el incremento de ensanchado

depende de la !asa de bi!s de la secuenciapseudoaleatoria por bit de información.


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COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)

• !xisten di"ersas tecnicas como el&

• M-se"uen"ias• !stos códigos aleatorios de bits con un

espectro plano de ruido.

• arece ser aleatoria, pero es generada conun shift register, por e0m. con 1 2 3 un

estado inicial 45 5 6 6 polinomio X4 +X3 +1.


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Estructura de los Shift Register, generadores de PN.Estructura de los Shift Register, generadores de PN.



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• %ambien tenemos la%ambien tenemos la Se"uen"ias 5oldSe"uen"ias 5old• !stas pueden generar más secuencias desde!stas pueden generar más secuencias desde

un par de 17secuencias que daran ahoraun par de 17secuencias que daran ahora

mas secuencias.mas secuencias.

• or e0m. Se puede tomar los polinomiosor e0m. Se puede tomar los polinomios XX55

+X+X22 +1 y+1 y elel XX55 +X+X44 +X+X22 +X +1+X +1..


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Vista de un generador de Secuencia Gold.Vista de un generador de Secuencia Gold.

COD*5OS MED*ANTE SEC+ENC*A 5O;DCOD*5OS MED*ANTE SEC+ENC*A 5O;D


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• %ambien tenemos la%ambien tenemos la Se"uen"ias de .als#


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spectro nsanchado –


Como Opera

omo Opera

x

b(!)

"(!)

m(!)

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) f C f B f M

t ct bt m

*=

×=

0(')M('


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Como Opera

omo Opera

: x

(!)

m(!)

"(!)

r(!) u(!)

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )t jt ct bt u

t jt ct bt ct u

t r t ct u

t jt bt ct jt mt r

×+=

×+=

×=

+×=+=

2

)()()(


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5;5;

TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTRO

ENSANCHADO CON COHERENTEENSANCHADO CON COHERENTE0PSK (DS80PSK)0PSK (DS80PSK)

E!a%a Transmisora DSSS



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Em$ / DSSS usando mod$ 0PSKEm$ / DSSS usando mod$ 0PSK


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• +n !i%o de "digo seudo-alea!orio (PN), mu& "ono"ido, es laSe"uen"ia de 0ar"=er, de'ine unase"uen"ia de >> bi!s (>?>>?>>>???) %ara "odi'i"ar el 4>6 & %ara el 4?6usa su "om%lemen!o(?>??>???>>>)$

• Cada bi! @ue se "odi'i"a "on es!ase"uen"ia se denomina "#i%$

• Es!a !"ni"a (llamada "#i%%ing %orB"#i%B) modula "ada bi! @ue !engala se"uen"ia de 0ar=er$




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SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)• Aqui la señal de datos la secuencia + se

multiplican. )omo la secuencia tiene unafrecuencia superior a la de los datos, la

información requiere un maor #$.

• !n el receptor, la información serecupera al multiplicar la señal con una

r'plica generada localmente *similar al

emisor de la secuencia de código.


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AP;*CAC*N EN E; CDMAAP;*CAC*N EN E; CDMA• !l )/1A utiliza el espectro ensanchado.• -tiliza una Sx. datos, con una tasa de =/> bits.

• Se conmuta cada bit en =?> chips de acuerdo conuna estructura fi0a, espec@fica para cada usuario.• +ue"o ) de datos tiene ?/ chips de datosBseg.• or e0em., si C2D p. 6E usuarios *A, #, ) la

comunicación con la base receptora sera&

• )ódigo de A 2 F5, 75, 75,5, 75,5G• )ódigo& # 2 F5,5, 75, 75,5,5G

• )ódigo para ) 2 F5,5, 75,5,5, 75G


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AP;*CAC*N EN E; CDMAAP;*CAC*N EN E; CDMA


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Regula"iones *n!erna"ionalesRegula"iones *n!erna"ionales%ara Es%e"!ro Ensan"#ado%ara Es%e"!ro Ensan"#ado

!n !uropa muchos otros pa@ses no están autorizadaslas bandas a ;66 1z para SS debido al uso del HS1.

ero si, pueden utilizar IJ a


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**) S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A**) S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A(3HSS)(3HSS)

!n estos sistemas, la frecuencia portadora deltransmisor cambia *o salta abruptamente deacuerdo con una Se"uen"ia Pseudoalea!oria (PN)$

!l orden de las 're"uen"ias seleccionadaspor el transmisor "iene di"!ado por lasecuencia de código. !l receptor rastrea estoscambios produce una señal de frecuenciaintermedia constante.


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S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)

is!a en ? dimensiones


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Nuevo 0.

%iempo

Jrecuencia

' #

is!a en ?F dimensiones


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S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*AS*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A(3HSS)(3HSS)

• !n este caso, la secuencia + alimenta un sin!e!iGadorsin!e!iGadorde 're"uen"ias,de 're"uen"ias, cua salida se multiplica con la señalde datos modulada.

• La señal obtenida salta de frecuencia en el tiempo, deah@ el nombre.

• !sta señal se considera de !spectro ensanchado porque es!os sal!os se realiGan den!ro de un an"#o dees!os sal!os se realiGan den!ro de un an"#o debanda su%eriorbanda su%erior al de la señal original.


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!S!)%IM !+SA+)A/M!S!)%IM !+SA+)A/M

• en!aas• Resis!e !odo !i%o de in!er'eren"ias, las no

intencionadas o las malintencionadas *0amming,siendo más efecti"o con las de banda estrecha.

• %ambien puede eliminar o ali"iar el efecto de lasinterferencias multipath.

• Se puede compartir la misma banda defrecuencia con otros usuarios.

• Con'iden"ialidad de la información transmitidagracias a los códigos + *multiplexación pordi"isión de código.


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Desven!aasDesven!aas

• *ne'i"ien"ia del ancho de bandarespecto al /SSS.

• La implementación de los circuitos

es en algunos casos mu&"om%lea$


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An"#ura de 0andaAn"#ura de 0anda

# Capacidad de Canal (C) = (BW) x log2(!S"N) = (BW) #log2(!S"N)

# $anancia To%al del P&oce'o (P$) = BW del &adio" Ta'a ina&ia de la ino&*aci+n

0.

,og2 S"N

CCa%a"idadolumen

!n conformidad con Shannon, la

capacidad de un canal se aseme0a a una

ca0a de "olumen fi0o, en la cual, la

longitud de los lados * anchura de banda

#$ la relación señal a ruido SB+pueden "ariar sin cambiar el "olumen de

la ca0a.


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EDED

Salto de Frecuencia (FH)

alto de Frecuencia (FH)

– spectro nsanchado

spectro nsanchado

(SS)

SS)

F- " SS 'e .%ili/a gene&al*en%e con *od.lacion FS0 o 1FS0

,a &ec.encia 'e de%e&*ina po& la 'ec.encia de 'alida de .n gene&ado& de PNSi'%e*a de 'al%o' len%o'3 Se %iene .na %a'a de 'al%o 4.e e' *eno& 4.e la %a'a de ino&*aci+n(5elocidad de '6*olo')7a&io' '6*olo' de ino&*aci+n 'e %&an'*i%en po& .na *i'*a &ec.encia (po&%ado&a)8Si'%e*a de 'al%o' &apido'3 Se %iene .na %a'a de 'al%o 4.e e' *a9o& 4.e la %a'a de ino&*aci+n(5elocidad de '6*olo')Un '6*olo ino&*aci+n e' %&an'*i%ido po& die&en%e' &ec.encia' po&%ado&a'8

En"oder 3SKModula!or

Mi:er C#annel3SK

Modula!or De"oder Mi:er

Secuencia de

Knformacion

PN

Se@uen"e5enera!or

3re@uen"&S&n!#esiGer

PNSe@uen"e5enera!or

3re@uen"&S&n!#esiGer

TimeS&n"


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E8E8

jemplo de Salto de

jemplo de Salto de

Frecuencia Lento

recuencia Lento

Numero de bi!s %orM3SK simbolo 7 F M7

Rs 7 Rb 8F

R" 7 ma:(R#, Rs) 7 Rs

;ongi!ud del segmen!oPN %or sal!o 7

Numero !o!al de sal!osde 're"uen"ia 7 F 7 I


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E9E9

jemplo de Salto de

jemplo de Salto de

Frecuencia Rapido

recuencia Rapido

Numero de bi!s %orM3SK simbolo 7 F M7

Rs 7 Rb 8F

R" 7 ma:(R#, Rs) 7 Rs

;ongi!ud del segmen!oPN %or sal!o 7

Numero !o!al de sal!osde 're"uen"ia 7 F 7 I

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