Spectre étalé à séquence directe - Direct-sequence spread spectrum

Dans les télécommunications , l' étalement de spectre à séquence directe ( DSSS ) est une technique de modulation à étalement de spectre principalement utilisée pour réduire l' interférence globale du signal . La modulation à séquence directe rend le signal transmis plus large en bande passante que la bande passante d'information. Après le désétalement ou la suppression de la modulation à séquence directe dans le récepteur, la bande passante d'information est restaurée, tandis que les interférences non intentionnelles et intentionnelles sont considérablement réduites.

Le premier schéma connu pour cette technique a été introduit par un inventeur suisse , Gustav Guanella . Avec DSSS, les bits du message sont modulés par une séquence de bits pseudo - aléatoire connue sous le nom de séquence d'étalement. Chaque bit de séquence d'étalement, appelé puce, a une durée beaucoup plus courte (bande passante plus large) que les bits du message d'origine. La modulation des bits du message brouille et étale les éléments de données, et conduit ainsi à une taille de bande passante presque identique à celle de la séquence d'étalement. Plus la durée de la puce est petite, plus la bande passante du signal DSSS résultant est grande ; plus de bande passante multiplexée au signal de message se traduit par une meilleure résistance aux interférences.

Certaines utilisations pratiques et efficaces de DSSS incluent la méthode d' accès multiple par division de code (CDMA), la spécification IEEE 802.11b utilisée dans les réseaux Wi-Fi et le système de positionnement global .

Caractéristiques

DSSS déphase une onde sinusoïdale de manière pseudo - aléatoire avec une chaîne continue de puces, dont chacune a une durée beaucoup plus courte qu'un bit d' information . C'est-à-dire que chaque bit d'information est modulé par une séquence de puces beaucoup plus rapides. Par conséquent, le débit de puce est beaucoup plus élevé que le débit binaire d' information .
DSSS utilise une structure de signal dans laquelle la séquence d'étalement produite par l'émetteur est déjà connue par le récepteur. Le récepteur peut alors utiliser la même séquence d'étalement pour contrecarrer son effet sur le signal reçu afin de reconstituer le signal d'information.

Mode de transmission

Les transmissions à spectre étalé en séquence directe multiplient les données transmises par une séquence d'étalement pseudo-aléatoire qui a un débit binaire beaucoup plus élevé que le débit de données d'origine. Le signal transmis résultant ressemble à un bruit blanc à bande limitée , comme un enregistrement audio de « statique ». Cependant, ce signal de type bruit est utilisé pour reconstruire exactement les données d'origine à l'extrémité de réception, en les multipliant par la même séquence d'étalement (car 1 × 1 = 1 et -1 × -1 = 1). Ce processus, appelé désétalement, est mathématiquement une corrélation de la séquence d'étalement transmise avec la séquence d'étalement que le récepteur sait déjà que l'émetteur utilise. Après le désétalement, le rapport signal sur bruit est approximativement augmenté du facteur d'étalement, qui est le rapport du taux de séquence d'étalement au débit de données.

Alors qu'un signal DSSS transmis occupe une bande passante beaucoup plus large qu'une simple modulation du signal d'origine ne nécessiterait, son spectre de fréquences peut être quelque peu restreint pour une économie de spectre par un filtre passe-bande analogique conventionnel pour donner une enveloppe à peu près en forme de cloche centrée sur la fréquence porteuse . En revanche, le spectre étalé à sauts de fréquence réaccorde de manière pseudo-aléatoire la porteuse et nécessite une réponse en fréquence uniforme puisque toute mise en forme de bande passante entraînerait une modulation d'amplitude du signal par le code de saut.

Si un émetteur indésirable émet sur le même canal mais avec une séquence d'étalement différente (ou aucune séquence du tout), le processus de désétalement réduit la puissance de ce signal. Cet effet est à la base de la propriété d' accès multiple par répartition en code (CDMA) du DSSS, qui permet à plusieurs émetteurs de partager le même canal dans les limites des propriétés de corrélation croisée de leurs séquences d'étalement.

Avantages

Résistance au brouillage involontaire ou intentionnel
Partage d'un seul canal entre plusieurs utilisateurs
Le niveau de signal/bruit de fond réduit entrave l' interception
Détermination de la synchronisation relative entre l'émetteur et le récepteur

Les usages

Les systèmes de navigation par satellite américain GPS , Galileo européen et russe GLONASS ; plus tôt GLONASS utilisait DSSS avec une seule séquence d'étalement en conjonction avec FDMA , tandis que plus tard GLONASS utilisait DSSS pour réaliser CDMA avec plusieurs séquences d'étalement.
DS-CDMA (Direct-Sequence Code Division Multiple Access) est un schéma d' accès multiple basé sur DSSS, en diffusant les signaux de/vers différents utilisateurs avec des codes différents. C'est le type de CDMA le plus utilisé .
Les téléphones sans fil fonctionnant dans la bande 900 MHz, 2,4 GHz et 5,8 GHz bandes
Wi-Fi IEEE 802.11b 2,4 GHz et son prédécesseur 802.11-1999 . (Leur successeur 802.11g utilise à la fois OFDM et DSSS)
Relevé de compteur automatique
IEEE 802.15.4 (utilisé, par exemple, comme couche PHY et MAC pour ZigBee , ou comme couche physique pour WirelessHART )
Modèles radiocommandés Véhicules Automobile, Aéronautique et Marine

Voir également

Les références

Liens externes

Histoire du spectre d'étalement civil

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