FHSS

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

FHSS z ang. Frequency-hopping spread spectrum, jest metodą rozpraszania widma w systemach szerokopasmowych. W tłumaczeniu wprost jest to skakanie sygnału po częstotliwościach w kolejnych odstępach czasu, w dostępnym widmie (paśmie).

Można wyróżnić dwie podstawowe odmiany: F-FHSS (fast-) i S-FHSS (slow-FHSS). W wersji F-FHSS zmiana częstotliwości następuje kilkukrotnie w czasie trwania bitu. W wersji S-FHSS czas trwania bitu jest krótszy (lub równy) czasowi przebywania na danej częstotliwości.

Przykładem może być tutaj sieć GSM, która może wykorzystywać FHSS do zmniejszenia ryzyka zakłócania sygnału transmitowanego pomiędzy nadawcą a stacją bazową (BTS).

Zasada działania FHSS[edytuj | edytuj kod]

Mechanizm FHSS umożliwia w prosty sposób jednoczesna pracę wielu systemów w tym samym paśmie częstotliwości. Jednocześnie zapewnia równomierne rozłożenie obciążenia w nośniku. Zasada działania przeskoku częstotliwości (frequency hopping) polega na tym, że zarówno nadajnik jak i odbiornik zmieniają w określonych cyklach częstotliwość nośną.

Specyfikacja IEEE802.11 przewiduje dla FHSS do 79 niepokrywających się pasm częstotliwości, każde o szerokości 1MHz. Pasma te zgromadzone są w trzy grupy, każda o 26 wzorach. Kolejność częstotliwości wynika z pewnej sekwencji bazowej, która odpowiada pseudolosowemu łańcuchowi w przedziale 0-78.

Minimalny przeskok częstotliwości wynosi sześć kanałów. Jeżeli sekwencja bazowa wynosi np.:

b[i]=0,1,2,\dots,54,\dots,78

częstotliwość transmisji sekwencji bazowej wynosi wówczas:

f_0(i)=2402+b[i]\;

Częstotliwość transmisji k-tego wzoru obliczono na podstawie tej sekwencji bazowej ma postać:

f_k(i) = 2402 + (b[i] + k) \mod 79\;

W krajach o ograniczonej szerokości pasm ISM (Japonia, Francja, Hiszpania) możliwa gęstość pracujących urządzeń spada wraz z liczbą dostępnych pasm częstotliwości .

Format ramki[edytuj | edytuj kod]

Ramka składa się z preambuły, nagłówka i właściwych danych użytecznych.

  • Preambuła – składa się z następujących ciągów bitowych:
    • pierwsze 80 bitów służy głównie do rozpoznania sygnału,
    • kolejne 16 bitów – frame delimiter – do synchronizacji.
  • Nagłówek (header):
    • rozpoczyna się 12-bitowym słowem length (PLW), które zawiera informacje o długości pakietów w bitach,
    • Kolejny element to 4-bitowy singnaling fidel (PSF), który zawiera informacje o pożądanej szybkości transmisji,
    • Nagłówek zamyka header error check o długości 16 bitów, obliczonych na podstawie CRC.
  • Właściwe dane użyteczne.

Preambuła i nagłówek przesyłane są zasadniczo z szybkością 1Mb/s, podczas gdy szybkość transmisji pakietów danych może wynosić 1 lub 2 Mb/s. Pierwotny standard 802.11 z 1997 roku przewidywał szybkość 1 Mb/s dla wszystkich urządzeń. Dopiero później dopisano 2 Mb/s jako opcje. Zwiększenie szybkości transmisji wynika z wielopoziomowej modyfikacji pierwotnej modulacji GFSK. Podwaja ona szybkość do dwóch bitów na symbol.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Pierwszy patent[1] dotyczący systemu komunikacji szerokopasmowej należy do aktorki austriackiej Hedy Lamarr i kompozytora Georga Antheila. Mąż aktorki był producentem broni i słuchała ona częstych dyskusji na temat jak łatwo jest zakłócić sterowanie torped. Wymyśliła, że można użyć systemu analogicznego do sterowania pianina kartami dziurkowanymi. Nasunęło jej to pomysł, że sygnał sterujący torpedami można nadawać nie na jednej częstotliwości, lecz na kilku częstotliwościach przełączając częstotliwości w regularnych odstępnych zarówno w odbiorniku jak i w nadajniku. Synchronizacja miała być robiona za pomocą kart perforowanych. Uzyskała na to patent US 2,292,387 w 1942. Patent ten został utajniony i był niedostępny przez kilkadziesiąt lat. Pomysł był wtedy za trudny do zrealizowania. Dopiero w połowie lat 50. XX wieku armia amerykańska zaczęła praktyczną realizację tego pomysłu[2].

Przypisy

  1. US Patent 2,292,387
  2. Dave Mock, The Qualcomm Equation, 2005, ISBN 0-8144-0818-4, Amacom, New York

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]