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Direct Sequence Spread Spectrum: les bases

Direct Sequence Spread Spectrum: les bases


Le DSSS, à spectre étalé à séquence directe, est une forme de transmission à spectre étalé qui utilise des codes d'étalement pour étaler le signal sur une largeur de bande plus large qui serait normalement nécessaire.

La technique derrière l'étalement du spectre à séquence directe, le DSSS est à première vue contre-intuitive, mais le DSSS est utilisé dans un certain nombre de domaines où il permet d'obtenir des avantages considérables.

Principes de base du spectre étalé à séquence directe

Le spectre étalé à séquence directe est une forme de transmission qui ressemble beaucoup au bruit blanc sur la bande passante de la transmission. Cependant, une fois reçus et traités avec les bons codes de désembrouillage, il est possible d'extraire les données requises.

Lors de la transmission d'un signal à spectre étalé DSSS, le signal de données requis est multiplié par ce que l'on appelle un flux de données d'étalement ou de code à puce. Le flux de données résultant a un débit de données plus élevé que les données elles-mêmes. Souvent, les données sont multipliées à l'aide de la fonction XOR (OU exclusif).

Chaque bit de la séquence d'étalement est appelé une puce, et c'est beaucoup plus court que chaque bit d'information. La séquence d'étalement ou la séquence de puce a le même débit de données que la sortie finale du multiplicateur d'étalement. Le débit est appelé débit de puce, et il est souvent mesuré en termes de nombre de M puces / s.

Le flux de données en bande de base est ensuite modulé sur une porteuse et de cette manière le signal global global est étalé sur une bande passante beaucoup plus large que si les données avaient été simplement modulées sur la porteuse. En effet, les signaux avec des débits de données élevés occupent des bandes passantes de signaux plus larges que ceux avec des débits de données faibles.

Pour décoder le signal et recevoir les données d'origine, le signal CDMA est d'abord démodulé à partir de la porteuse pour reconstituer le flux de données à grande vitesse. Ceci est multiplié par le code d'étalement pour régénérer les données d'origine. Lorsque cela est fait, seules les données générées avec le même code d'étalement sont régénérées, toutes les autres données générées à partir de différents flux de code d'étalement sont ignorées.

L'utilisation d'un spectre étalé à séquence directe est un principe puissant et présente de nombreux avantages.

Processus de codage / décodage à spectre étalé à séquence directe DSSS

Afin de visualiser le fonctionnement du processus à spectre étalé à séquence directe, la méthode la plus simple consiste à montrer un exemple de la manière dont le système fonctionne réellement en termes de bits de données et de la manière dont les données sont récupérées à partir du signal à spectre étalé à séquence directe DSSS.

La première partie du processus consiste à générer le signal DSSS. Prenons comme exemple que les données à transmettre sont 1001 et que la puce ou le code d'étalement est 0010. Pour chaque bit de données, le code d'étalement complet est utilisé pour multiplier les données, et de cette manière, pour chaque bits de données, l'étalement ou le signal étendu se compose de quatre bits.

1001Données à transmettre
0010001000100010Puce ou code d'épandage
1101001000101101Sortie de données étalée résultante

Avec le signal obtenu et transmis, il doit être décodé dans le récepteur distant:

1101001000101101Signal CDMA entrant
0010001000100010Puce ou code d'épandage
1111000000001111Résultat de la désétalement
1001Sortie intégrée


NB: 1 x 1 = 01 x 0 = 1

De cette manière, on peut voir que les données d'origine sont récupérées exactement en utilisant le même code d'étalement ou de puce. Si un autre code avait été utilisé pour régénérer le signal à spectre étalé CDMA, il aurait alors abouti à une séquence aléatoire après désétalement. Cela serait apparu comme du bruit dans le système.

Le code d'étalement utilisé dans cet exemple ne faisait que quatre bits. Cela a permis de visualiser plus facilement le processus. Les codes d'étalement courants peuvent avoir une longueur de 64 bits, voire 128 bits pour fournir les performances requises.

Gain d'étalement DSSS

La bande passante du signal à spectre étalé sera beaucoup plus large que le flux de données d'origine. Pour quantifier l'augmentation de la bande passante, un terme connu sous le nom de gain d'étalement est utilisé. Si la bande passante du DSSS, le signal à spectre étalé à séquence directe est W et la longueur ou la période en bits des données d'entrée 1 / R alors le gain d'étalement DSSS peut être défini:

On constate que plus le gain d'étalement du signal à spectre étalé à séquence directe est important, plus les performances du système sont efficaces. C'est parce que le signal utile devient plus grand. Dans l'exemple illustré ci-dessus, le gain d'étalement est de quatre, comme le montre le fait que quatre "1" sont générés pour chaque bit de données requis. Les données produites par d'autres codes de désétalement apparaissent sous forme de bruit et peuvent être rejetées car leur valeur serait inférieure.

Applications à spectre étalé à séquence directe

Le DSSS est utilisé dans un certain nombre de domaines où ses propriétés lui ont permis de fournir des avantages uniques par rapport à d'autres techniques.

  • Communications secrètes: Le DSSS a d'abord été utilisé pour fournir des communications sécurisées et secrètes. Les signaux étaient initialement difficiles à détecter car ils sonnaient comme du bruit à large bande et auraient souvent été confondus avec cela. Aussi pour accéder aux données, il est nécessaire de connaître le code utilisé pour générer le signal
  • Technologie de téléphone portable CDMA: La technique DSSS a été utilisée pour fournir un schéma d'accès multiple qui a été utilisé pour la technologie de cellophane 3G. Chaque mobile utilisait un code d'accès ou un code d'étalement différent, ce qui permettait à plusieurs utilisateurs d'accéder à la station de base sur la même fréquence.
  • GNSS: Les systèmes de navigation par satellite utilisent le DSSS car cela donne un gain de signal en étalant le signal sur une large bande passante. Il permet également à différents satellites d'utiliser le même canal sans interférence mutuelle.

Voir la vidéo: Part I: CDMA (Novembre 2020).