Расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты FHSS

Идея метода расширения спектра скачкообразной перестройкой частоты(Fre­
quency Hopping Spread Spectrum, FHSS) возникла во время Второй мировой
войны, когда радио широко использовалось для секретных переговоров и для
управления военными объектами, например торпедами. Для того чтобы радио­
обмен нельзя было перехватить или подавить узкополосным шумом, было пред­ложено вести передачу с постоянной сменой несущей в пределах широкого
диапазона частот. В результате мощность сигнала распределялась по всему диапазону, и прослушивание какой-то определенной частоты давало только небольшой шум. Последовательность несущих частот выбиралась псевдослучайной, известной только передатчику и приемнику. Попытка подавления сигнала в
каком-то узком диапазоне также не слишком ухудшала сигнал, так как подавля­лась только небольшая часть информации. Идею этого метода иллюстрирует рис. 10.12.

Рис. 10.12. Расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты

Последовательность перестройки частот:F₇-F₃-F₄-F₁-F₁₀-F₆-F2-F₈-F₅-F₉

В течение определенного небольшого интервала времени передача ведется на неизменной несущей частоте, а затем меняется. Для того чтобы приемник синхронизировался с передатчиком, для обозначения начала каждого периода передачи передаются синхробиты. Так что полезная скорость этого метода кодирования оказывается меньше из-за постоянных накладных расходов на синхронизацию.

Псевдослучайная после­довательность зависит от некоторого параметра, который называют начальнымчислом. Если приемнику и передатчику известны алгоритм и значение начального числа, то они меняют частоты в одинаковой последовательности, называе­мой последовательностью псевдослучайной перестройки частоты.

Если на одной частоте передаются несколько битов данных , то такой режим называют медленным расширением спектра; если же один бит передается на нескольких частотах - это быстрое расширение спектра

Метод быстрого расширения спектра более устойчив к помехам, поскольку помеха на одной частоте не при­водит к потере бита, так как его значение повторяется несколько раз в различных частотных подканалах и, следователльно, не проявляется эффект межсимвольной интерференции.

Метод медленного расширения спектра таким свойством не обладает, но зато он проще в реализации и имеет меньшие накладные расходы.

Методы FHSS используются в беспроводных технологиях IEEE 802.11 и Blue­tooth.

FHSS позволяет организовать одновременную работу нескольких каналов путем выбора для каж­дого канала таких псевдослучайных последовательностей, чтобы в каждый мо­мент времени каждый канал работал на своей частоте.