Espectro extendido de secuencia directa

En telecomunicaciones, el espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS) es una técnica de modulación de espectro ensanchado que se utiliza principalmente para reducir la interferencia general de la señal. La modulación de secuencia directa hace que la señal transmitida tenga un ancho de banda mayor que el ancho de banda de la información. Después de la reducción o eliminación de la modulación de secuencia directa en el receptor, se restablece el ancho de banda de información, mientras que la interferencia intencional y no intencional se reduce sustancialmente.

El primer esquema conocido para esta técnica fue presentado por un inventor suizo, Gustav Guanella. Con DSSS, los bits del mensaje se modulan mediante una secuencia de bits pseudoaleatoria conocida como secuencia de expansión. Cada bit de secuencia de difusión, que se conoce como chip, tiene una duración mucho más corta (mayor ancho de banda) que los bits del mensaje original. La modulación de los bits del mensaje codifica y propaga los datos y, por lo tanto, da como resultado un tamaño de ancho de banda casi idéntico al de la secuencia de difusión. Cuanto menor sea la duración del chip, mayor será el ancho de banda de la señal DSSS resultante; más ancho de banda multiplexado a la señal del mensaje da como resultado una mejor resistencia contra la interferencia.

Algunos usos prácticos y efectivos de DSSS incluyen el método de acceso múltiple por división de código (CDMA), la especificación IEEE 802.11b utilizada en redes Wi-Fi y el Sistema de posicionamiento global.

Características

1. La fase DSSS cambia una onda sine pseudorandomly con una cadena continua de chips, cada uno de los cuales tiene una duración mucho más corta que un bit de información. Es decir, cada bit de información se modula por una secuencia de chips mucho más rápido. Por lo tanto, la tasa de chips es mucho mayor que la tasa de bits de información.
2. DSSS utiliza una estructura de señal en la que la secuencia de difusión producida por el transmisor ya es conocida por el receptor. El receptor puede entonces utilizar la misma secuencia de difusión para contrarrestar su efecto en la señal recibida para reconstruir la señal de información.

Método de transmisión

Las transmisiones de espectro ensanchado de secuencia directa multiplican los datos que se transmiten por una secuencia de ensanchamiento pseudoaleatorio que tiene una tasa de bits mucho más alta que la tasa de datos original. La señal transmitida resultante se parece al ruido blanco de banda limitada, como una grabación de audio de 'estática'. Sin embargo, esta señal similar al ruido se usa para reconstruir exactamente los datos originales en el extremo receptor, multiplicándolos por la misma secuencia de propagación (porque 1 × 1 = 1, y 1 × 1 = 1, y < abarcan clase="ahora">−1 × −1 = 1). Este proceso, conocido como desensanchamiento, es matemáticamente una correlación de la secuencia de ensanchamiento transmitida con la secuencia de ensanchamiento que el receptor ya sabe que está utilizando el transmisor. Después del desensanchamiento, la relación señal-ruido aumenta aproximadamente por el factor de ensanchamiento, que es la relación entre la tasa de secuencia de ensanchamiento y la tasa de datos.

Si bien una señal DSSS transmitida ocupa un ancho de banda mucho más amplio de lo que requeriría una simple modulación de la señal original, su espectro de frecuencia puede estar un poco restringido para ahorrar espectro mediante un filtro de paso de banda analógico convencional para dar una envolvente con forma de campana centrada en la frecuencia portadora. Por el contrario, el espectro ensanchado por salto de frecuencia vuelve a sintonizar pseudoaleatoriamente la portadora y requiere una respuesta de frecuencia uniforme, ya que cualquier forma de ancho de banda provocaría la modulación de amplitud de la señal por el código de salto.

Si un transmisor no deseado transmite en el mismo canal pero con una secuencia de propagación diferente (o sin ninguna secuencia), el proceso de reducción reduce la potencia de esa señal. Este efecto es la base de la propiedad de acceso múltiple por división de código (CDMA) de DSSS, que permite que múltiples transmisores compartan el mismo canal dentro de los límites de las propiedades de correlación cruzada de sus secuencias de ensanchamiento.

Beneficios

• Resistencia a la interferencia no deseada o destinada
• Compartir un solo canal entre múltiples usuarios
• El nivel de señal/noise subterráneo reducido dificulta la interceptación
• Determinación del tiempo relativo entre transmisor y receptor

Usos

• El GPS de los Estados Unidos, el Galileo europeo y los sistemas de navegación por satélite GLONASS rusos; anteriormente GLONASS utilizó DSSS con una única secuencia de propagación junto con FDMA, mientras que posteriormente GLONASS utilizó DSSS para lograr CDMA con múltiples secuencias de difusión.
• DS-CDMA (Direct-Sequence Code Division Multiple Access) es un esquema de acceso múltiple basado en DSSS, difundiendo las señales de/a diferentes usuarios con diferentes códigos. Es el tipo más utilizado de CDMA.
• Teléfonos inalámbricos que operan en las bandas 900 MHz, 2.4 GHz y 5.8 GHz
• IEEE 802.11b 2.4 GHz Wi-Fi, y su predecesor 802.11-1999. (Su sucesor 802.11g utiliza tanto OFDM como DSSS)
• Lectura del medidor automático
• IEEE 802.15.4 (utilizado, por ejemplo, como capa PHY y MAC para ZigBee, o, como capa física para WirelessHART)
• Modelo automotor controlado por radio, vehículos aeronáuticos y marinos