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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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ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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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.
ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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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.
ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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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$"ono"ida %or el re"e%!or$
ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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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
*$LA+ seguras robustas.
ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
*) SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)*) SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)La secuencia directa es uno de los
sistemas de espectro ensanchado másutilizados relati"amente sencillo.
!n ingles (Direct Sequence Spread
Spectrum o DSSS ), tambi'n conocidoen comunicaciones mó"iles como DS-CDMA *Acceso multiple por di"ision decodigo en se"uen"ia dire"!a)$
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
Estructura de los Shift Register, generadores de PN.Estructura de los Shift Register, generadores de PN.
COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)
• %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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)COD*5OS PSE+DO A;EATOR*OS (PN)
• %ambien tenemos la%ambien tenemos la Se"uen"ias de .als#
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spectro nsanchado –
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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spectro nsanchado –
spectro nsanchado –
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
SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)SEC+ENC*A D*RECTA (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$
ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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 #$.
• !n el receptor, la información serecupera al multiplicar la señal con una
r'plica generada localmente *similar al
emisor de la secuencia de código.
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)SEC+ENC*A D*RECTA (DSSS)
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
AP;*CAC*N EN E; CDMAAP;*CAC*N EN E; CDMA• !l )/1A utiliza el espectro ensanchado.• -tiliza una Sx. datos, con una tasa de =/> bits.
• Se conmuta cada bit en =?> chips de acuerdo conuna estructura fi0a, espec@fica para cada usuario.• +ue"o ) de datos tiene ?/ chips de datosBseg.• or e0em., si C2D p. 6E usuarios *A, #, ) la
comunicación con la base receptora sera&
• )ódigo de A 2 F5, 75, 75,5, 75,5G• )ódigo& # 2 F5,5, 75, 75,5,5G
• )ódigo para ) 2 F5,5, 75,5,5, 75G
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
AP;*CAC*N EN E; CDMAAP;*CAC*N EN E; CDMA
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Regula"iones *n!erna"ionalesRegula"iones *n!erna"ionales%ara Es%e"!ro Ensan"#ado%ara Es%e"!ro Ensan"#ado
!n !uropa muchos otros pa@ses no están autorizadaslas bandas a ;66 1z para SS debido al uso del HS1.
ero si, pueden utilizar IJ a
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
**) S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A**) S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A(3HSS)(3HSS)
!n estos sistemas, la frecuencia portadora deltransmisor cambia *o salta abruptamente deacuerdo con una Se"uen"ia Pseudoalea!oria (PN)$
!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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)
Nuevo 0.
%iempo
Jrecuencia
' #
is!a en ?F dimensiones
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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
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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TECN*CAS DE ESPECTROTECN*CAS DE ESPECTROENSANCHADOENSANCHADO
S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)S*STEMA DE SA;TO 3REC+ENC*A (3HSS)
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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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ESPECTRO ENSANCHADOESPECTRO ENSANCHADO
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