Um
das Prinzip zu erklären, hat Ende der 40er Jahre ein Ingenieur von
ITT 1440 Telefonnummern zufällig aus dem New Yorker Telefonbuch ausgewählt,
und anhand der zwei vorletzten Zahlenwerte die Länge von Strichen
festgelegt. Diese Striche wurden auf einem Rad aus Filmmaterial aufgetragen.
Das Rad lief zwischen einer Lampe und einer Fotozelle, sodaß die
unterschiedlich langen Striche, entsprechend dem durchgelassenen Licht,
jeweils eine andere Spannung erzeugten. Mit zwei gleichen Rädern wurde
einerseits ein Sender und andererseits ein Empfänger gesteuert, sodaß
beide zur gleichen Zeit jeweils auf der gleichen Frequenz arbeiteten. Das
folgende Bild zeigt das Rad.
Beim Springen zwischen verschiedenen festgelegten Funkkanälen wird
jeder Kanal für eine gleich lange Zeit und mit gleicher Sendestärke
benutzt, auch wenn die Kanäle sehr schnell und in unterschiedlicher
Reihenfolge gewechselt werden. Das veranschaulicht folgendes Bild, in dem
jeder Strich einen einzelnen Kanal und die auf ihm übertragene Energiemenge
darstellt. Dieses Verfahren nennt man Frequenzspringen (Frequency Hopping).
Die folgenden 4 Bilder sind dem Buch "Spread Spectrum Systems" von Robert
C. Dixon, New York 1984, entnommen, in dem diese Technik sehr ausführlich
beschrieben wird.
Energie
Das am häufigsten angewendete Verfahren bezeichnet man als Direct
Sequence. Bei diesem Verfahren benutzen Sender und Empfänger nicht
vorgegebene Kanäle, sondern werden direkt von einem Signalgenerator
angesteuert, der unterschiedliche Frequenzen unterschiedlich schnell auf
und ab durchläuft. Dabei ergibt sich dann folgendes Bild der Verteilung
von Frequenz und übertragener Energie.
Energie
Die folgenden 2 Bilder zeigen jeweils ein Direct Sequence Signal im
Vergleich zu dem Signal eines normalen Senders, dessen Energieverteilung
der Zacken in der Mitte darstellt.. Bei Bild a wurde das Signal über
2 MHz gespreizt und bei Bild b über 10 MHz. Die geringere Energiedichte
bei dem breiter gespreizten Sender ist deutlich zu erkennen, sodaß
die Wahrscheinlichkeit des zufälligen Auffangens des Signals unwahrscheinlicher
wird.
Energie
Energie
Ein weiteres Spreizspektrumverfahren nennt man Chirp Modulation ("Zwitschermodulation").
Dieses Verfahren wird bei gepulsten Sendern eingesetzt. Während jedes
einzelnen Pulses wird der gesamte Frequenzbereich gleichmäßig
durchlaufen. Durch diese Modulationsart können Radargeräte sicherer
gemacht werden, denn es wird nicht nur eine einzige Frequenz benutzt, die
gestört werden kann. Dieses Verfahren wurde bereits zu Beginn der
Radartechnik vor 60 Jahren angewendet.
Angewendet werden auch Kombinationen aus den vorher beschriebenen Einzelverfahren.
Spreizspektrumtechnik wird inzwischen auch zur Datenübertragung
im zivilen Bereich angeboten und kann von jedermann ohne Genehmigung betrieben
werden, da sie im Frequenzbereich der Mikrowellenherde (2450 MHz) arbeitet.
Damit werden vor allem Computer drahtlos vernetzt.
Um den schnellen Frequenzwechsel durchzuführen benutzt man einen
Sender, bei dem das Kodierungssignal in eine entsprechende Spannung übertragen
und damit die Frequenz des Senders gesteuert wird. Diese Sender heißen
im englischen Voltage Controlled Oszillator (VCO). Die Schaltung eines
solchen spannungsgesteuerten Senders findet sich in dem Buch "Minispione-Schaltungstechnik"
Band 3 von Günther Wahl, Baden Baden 1996 auf Seite 35.
Um der schnellen Frequenzänderung eines solchen Senders folgen
zu können benötigt man einen computergesteuerten Empfänger
wie z.B. Winradio
Aus: "Digital Communications" von Bernard Sklar, Englewood Cliffs,
1988, Seite 545
Frequenz
Seite 31
Frequenz
Seite 22
Frequenz
Seite 8
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