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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA
UNEFA
NÚCLEO SUCRE – SEDE CUMANÁ
ESPECTROENSANCHADO
Catedra: Comunicación II
Carrera: Ing. Telecomunicaciones
Cumaná, enero de 2013
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Espectro ensanchado
El espectro ensanchado (también llamado espectro esparcido, espectro disperso,
spread spectrum o SS) es una técnica de modulación empleada en
telecomunicaciones para la transmisión de datos digitales y por radiofrecuencia.
El fundamento básico es el "ensanchamiento" de la señal a transmitir a lo largo de
una banda muy ancha de frecuencias, mucho más amplia, de hecho, que el ancho
de banda mínimo requerido para transmitir la información que se quiere enviar. No
se puede decir que las comunicaciones mediante espectro ensanchado son
medios eficientes de utilización del ancho de banda. Sin embargo, rinden al
máximo cuando se los combina con sistemas existentes que hacen uso de la
frecuencia. La señal de espectro ensanchado, una vez ensanchada puede
coexistir con señales en banda estrecha, ya que sólo les aportan un pequeño
incremento en el ruido. En lo que se refiere al receptor de espectro ensanchado, él
no ve las señales de banda estrecha, ya que está escuchando un ancho de banda
mucho más amplio gracias a una secuencia de código preestablecido.
La mayoría de los estudios y desarrollo de sistemas de comunicación digital, se
han realizado tratando de emplear el ancho de banda del canal de comunicación
disponible en forma óptima y con la menor potencia posible, teniendo en
consideración la exigencia de calidad para un determinado servicio. Sin embargo
otras consideraciones de calidad de comunicación como la inmunidad frente a
interferencias o confidencialidad de las comunicaciones han sido menos
consideradas. En la actualidad estos dos últimos aspectos han cobrado mucha
importancia, los cuales pueden ser alcanzados por medio de la técnica conocida
como "Spread Spectrum Modulation" (modulación de espectro ensanchado).
La mayor ventaja de la modulación de espectro ensanchado es la alta inmunidad
obtenida frente a interferencias casuales (usuarios que emplean en mismo canal)
o frente a interferencias intencionales por parte de alguien que desea bloquear
intencionadamente una comunicación en curso. Las principales características de
esta técnica son las siguientes:
• La modulación de espectro ensanchado ocupa un ancho de banda mucho
mayor que el mínimo requerido para que los datos sean transmitidos.
• El ensanchamiento de la señal transmitida se consigue con la suma binaria
de esta, con otra señal seudoaleatoria (código de Gold ) que es independiente de
la señal a transmitir.
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• La recepción se realiza mediante el proceso de desensanche, el cual
consiste en la suma binaria de la señal recibida con una señal local que es la
réplica de la señal (código PN ) empleada en la transmisión.
Tipos de sistemas de espectro ensanchado
A continuación figuran las definiciones de distintos tipos de técnicas/estructura de
señal de espectro ensanchado:
Espectro ensanchado por secuencia directa (DS):
Técnica de estructuración de la señal que utiliza una frecuencia digital de
código con una velocidad de datos codificados 1/ T muy superior a la
velocidad sin binaria de la señal de información 1/ T . Cada bit de
información de la señal digital se transmite como unas secuenciaseudoaleatoria de datos codificados, que produce un espectro semejante a
ruido ancho con una anchura de banda (distancia entre primeros nulos) de
2 B = 2/ T . El receptor correlaciona la señal des si n i n entrada RF
con un a copia local de la secuencia ensanchadora para restituir la
información de datos de banda estrecha a una velocidad 1/T.s
Espectro ensanchado por saltos de frecuencia (FH):
Técnica de estructuración de la señal que emplea una conmutación
automática de la frecuencia transmitida. La selección de la frecuencia que
se ha de transmitirse realiza generalmente de forma seudoaleatoria a partir
de un juego de frecuencias que cubre una banda más ancha que la anchura
de banda de información. El receptor correspondiente realizará un salto de
frecuencia en sincronismo con el código del transmisor para recuperar la
información deseada.
Espectro ensanchado híbrido (FH/DS):
Combinación de las dos técnicas de espectro ensanchado por salto defrecuencia y de espectro ensanchado por secuencia directa.
Velocidad de datos codificados:
Velocidad a la cual los bits sucesivos de la secuencia ensanchadora se
aplican a la información de la señal. Existen otros dos tipos de modulación
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de espectro ensanchado. El primero utiliza la modulación por impulsos de
frecuencia («chirped modulation») donde una portadora barre toda una
banda de frecuencias. Los sistemas de radar, en particular, pueden tener
una velocidad de barrido que sea una función lineal de tiempo. El otro
segundo tipo de espectro ensanchado emplea una portadora no sinusoidal
para conseguir una ganancia de tratamiento adicional. En la información
que se incluye a continuación no se examina en detalle los tipos de
espectro ensanchado híbrido o de modulación por impulsos de frecuencia.
Ventajas y desventajas de los sistemas de espectro ensanchado
El espectro ensanchado tiene muchas propiedades únicas y diferentes que no se
pueden encontrar en ninguna otra técnica de modulación. Para mostrar las
ventajas de la modulación de espectro ensanchado frente a interferencias, vamosa considerar, como G(f) la densidad espectral de potencia de la señal a transmitir
antes del proceso de ensanche y Gss(f) después de este. Para verlo mejor, se
listan debajo algunas ventajas y desventajas que existen en los sistemas típicos
de espectro ensanchado:
Ventajas:
Las ventajas más importantes de los sistemas de modulación de espectro
ensanchado son:
• Baja probabilidad de ser interceptada (LPI) debido al ensanchamiento del
espectro, hace dificultosa la captación de las señales transmitidas por parte de un
receptor ajeno a la comunicación.
• Alta inmunidad frente a interferencia intencionada.
• Alta inmunidad frente a interferencia de señales multitrayecto y uso de un
mismo canal por dos o más usuarios.
• Posibilidad de acceso múltiple aleatorio (CDMA), con lo cual es posibletener varios usuarios cursando comunicaciones independientes en el mismo canal.
• Privacidad de comunicaciones.
Resiste todo tipo de interferencias, tanto las no intencionadas como las
malintencionadas (más conocidas con el nombre de jamming), siendo más
efectivo con las de banda estrecha.
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Tiene la habilidad de eliminar o aliviar el efecto de las interferencias
multitrayecto.
Se puede compartir la misma banda de frecuencia con otros usuarios.
Confidencialidad de la información transmitida gracias a los códigos
pseudoaleatorios (multiplexación por división de código).
Desventajas:
Ineficiencia del ancho de banda.
La implementación de los circuitos es en algunos casos muy compleja.