# Sistemas Computacionais #Aula 11 – FHSS e DSSS
(Espalhamento de Espectro)Prof. Leinylson Fontinele Pereira
Na aula anterior...
Sistema Telefônico Fixo
Sistema Telefônico Celular
TDMA, CDMA, GSM...
13:36 Sistemas de Telecomunicações: Aula 11 – FHSS e DSSS (Espalhamento de Espectro)
O que vamos aprender?
FHSS# Frequency Hopping Spread Spectrum
DSSS# Direct Sequence Spread Spectrum
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Vamos começar?
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Frequency Hopping (FH)
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Um esquema de comunicação entre um receptor e um transmissor
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Frequency Hopping (FH)
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Você sabe quem foi que inventou isso?
Várias pessoas disputam esse título, como o alemão Johannes Zenneck,em 1908, através de sua companhia Telefunken. Divide o título com oinventor polonês, que também expos a idéia.
Mas particularmente, existe uma versão mais exótica, onde uma lindaatriz (Hedy Lamar), junto com seu vizinho compositor (George Antheil)foram também responsáveis, na época da Segunda Guerra Mundial.
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Frequency Hopping (FH)
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Hedy foi casada com um fabricante dearmas alemão. Assuntos como segurança,principalmente como enviar torpedosutilizando um sinal que não pudesse serinterferido pelo inimigo naturalmentevinham à sua mente.
Se você envia um torpedo controlado porum sinal contínuo, o mesmo pode seridentificado pelo inimigo, que por sua vezpode inserir um forte ruído, e abatê-lo.
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Certa vez, ao piano com o compositor George,ele tocava uma nota, e ela repetia em outraescala. Foi aí que ela percebeu que era possívelestabelecer uma comunicação mudando ocanal de comunicação, bastando para isso, quefizessem a mudança ao mesmo tempo, ou seja,seguindo um padrão conhecido por ambos.
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Trazendo essa ideia para o torpedo, bastaria que o transmissor nonavio e o receptor no torpedo alterassem (ou pulassem) de umafrequência para outra de forma sincronizada. Ou seja, basta que oreceptor do torpedo saiba quais são as posições de frequências paraonde o transmissor vai pular!
E se alguma dessas frequências estiver sofrendo interferência?# Ainda sobram outros canais na sequência de saltos, de onde a informação pode ser
recuperada!
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No FH, a informação é espalhada em uma largura de banda bem maior que a realmente necessária para sua transmissão. Para isso, a mesma é dividida em diversos canais de largura de banda menor.
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Essa sequência é pseudo-aleatória, e é o que torna o FH tambémseguro, já que receptores não desejados não conseguem interceptar osinal uma vez que eles não conhecem a sequência.
A única coisa que eles vêem são ruídos de curta duração.
Para cada aplicação com seu range total de frequência, definem-selargura de banda, número de saltos, e o máximo tempo médio quecada frequência deve ser ocupada.
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Gerador de pulsos Pseudo-Aleatórios
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O mesmo código deve ser usado no transmissor e no receptor, demodo que os dois saibam a próxima frequência a ser usada. O geradorde código deve ser síncrono no transmissor e receptor, o que é obtidopor um sinal piloto de sincronização.
Geradores de código Pseudoaleatórios produzem códigos comaproximadamente o mesmo número de "zeros" e "uns", e sequênciadefinida.
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Eespectro de difusão em frequência variável em tradução livre) é um método de transmissãode sinais de rádio que consiste na mudança constante da portadora através de vários canais defrequência, usando uma sequência pseudoaleatória conhecida por ambos transmissor e receptor.
Uma transmissão de espectro variável oferece três vantagens principais sobre uma transmissão defrequência fixa:
Alta resistência a interferências; Dificuldade de intercepção; Compartilhamento de banda com diversos tipos de transmissores convencionais e com interferência
mínima. A transmissão de espectro se comporta de forma aleatória de acordo com o fluxo de interferência
externa, respeitando uma sequência de RF estipulada para a portadora. Essa sequência comportabasicamente 5 frequências de transmissão para uma banda no nível de 2.4Ghz, sendo elas: 2.449GHz, 2.452 GHz, 2.448 GHz, 2.450 GHz, 2.451 GHz.
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FHSS (Transmitter)
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FHSS (Receiver)
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FHSS
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FHSS
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Como garantir a compatibilidade entre as várias estações do sistema?
13:36 20Sistemas de Telecomunicações: Aula 11 – FHSS e DSSS (Espalhamento de Espectro)
É possível que dois sistemas de FH utilizem uma mesma banda de
frequência?
13:36 21Sistemas de Telecomunicações: Aula 11 – FHSS e DSSS (Espalhamento de Espectro)
Frequency Hopping no GSM
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GSM tem 8 time slots
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Base Transceiver Station (BTS)
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A determinação da alocação e reusodesses canais é fundamental para umaavaliação do sistema à medida que ocorraalgum aumento de tráfego, aumento donúmero de assinantes, concentração emdeterminadas áreas, etc.
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Reutilização de Freqüência# As células em uma mesma área de cobertura
possuem diferentes freqüências, a fim de que umacélula não interfira na outra.
# Porém, é possível reutilizar a freqüência de umacélula em outra célula relativamente distante, desdeque esta segunda célula não interfira na primeira.
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A determinação da alocação e reusodesses canais é fundamental para umaavaliação do sistema à medida que ocorraalgum aumento de tráfego, aumento donúmero de assinantes, concentração emdeterminadas áreas, etc.
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Interferência # É o principal fator limitante de sistemas de telefonia móvel. Suas causas incluem, por exemplo,
chamada em andamento na célula vizinha, operação de outra estação base na mesma faixa de freqüência e a existência de outro móvel na mesma célula.
Interferência cocanal# Ocorre em conseqüência do reuso, por parte das células, de um mesmo conjunto de freqüências
em uma determinada cobertura..
Interferência de canal adjacente # Causada por sinais presentes em uma faixa de frequência adjacente a faixa do sinal desejado e
provoca imperfeições no filtro do receptor, permitindo que frequências em faixas próximas à faixa requerida sejam recebidas.
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Alocação de células com freqüências iguais# Para apresentar uma total cobertura, a freqüência de
uma célula se sobrepõe à outra célula vizinha
# Por esse motivo não se deve utilizar células vizinhascom a mesma freqüência, isso causará umainterferência nas áreas de sobreposição chamada deinterferência co-canal.
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Divisão de Células
# Existem duas soluções quando o tráfegode uma célula cresce:
• Adição de novas células
• Setorização de uma célula.
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Handoff# Quando um usuário em movimento atravessa de uma célula para outra, a CCC deve automaticamente transferir o
usuário para um novo canal com uma freqüência diferente. Este processo é chamado dehandoff e deve ser imperceptívelao usuário.
# A CCC deve se certificar que a queda de sinal do usuário prove de um deslocamento do mesmo e não de uma quedamomentânea do sinal, antes de realizar o handoff.
# Um usuário se deslocando rapidamente é um problema para a CCC, já que na mesma célula também existem usuáriospedestres ou mesmo usuários se deslocando em baixa velocidade. Para este caso em particular, existe uma técnicachamada umbrella cell, ou “célula guarda-chuva”, que consiste em providenciar uma grande área de cobertura parausuários deslocando rapidamente e pequenas áreas para os usuários que se deslocam em baixa velocidade ou não sedeslocam, como mostrado na figura 6
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Direct Sequence Spread Spectrum
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Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
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Each bit is represented by multiple bits using aspreading code
This spreads signal across a wider frequency band
Has performance similar to FHSS
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Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
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Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
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A Sequencia de Barker - DSSS
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Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
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Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)
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A codificação em Espalhamento Espectral é implementada pela mistura da informação com um sinal de código de alta taxa de bits.
FHSS vs DSSS
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FHSS vs DSSS
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FHSS vs DSSS
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O primeiro é chamado de "Salto de Frequência" (Frequency Hopping -FH) e o segundo é a "Sequência Direta" (Direct Sequence - DS).
No FH a informação simplesmente "pula" de um canal de frequênciapara outro, de forma codificada no tempo.
Se algumas frequências estiverem sofrendo interferência por sinaisespúrios, a informação ainda pode ser recuperada pelo processamentodos outros canais da sequência dos "pulos".
Em resumo...
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Imunidade com relação a ruídos e interferências;
Imunidade a distorções devido a multipercursos;
Imunidade a interferências e de desvanecimentos de banda estreita.
Diversos usuários podem compartilhar a mesma banda de frequência, com baixa interferência;
Podem ser usados para a criptografia dos sinais.
Concluindo...
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Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi
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Aula baseada no material de:
Tecnologias de Rede em Telefonia Móvel,
Rede GSM I: Telefonia Celular, Teleco
Tutoriais Banda Larga, Teleco
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Nesta aula aprendemos...
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FHSS# Frequency Hopping Spread Spectrum
DSSS# Direct Sequence Spread Spectrum
Na próxima aula veremos...
MMDS# Multipoint Microwave Distribution System
LMDS# Local Multipoint Distribut
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