DĹĂve neĹž pĹistoupĂme k popisu nÄkterĂ˝ch systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem pouĹžĂvanĂ˝ch v praxi, uvedeme si alespoĹ nejzĂĄkladnÄjĹĄĂ teoretickĂŠ poznatky, na nichĹž je celĂĄ koncepce rozprostĹenĂŠho spektra zaloĹžena. Za tĂm ĂşÄelem uvaĹžujme komunikaÄnĂ kanĂĄl vf se ĹĄĂĹkou pĂĄsma Bvt, v nÄmĹž pĹŻsobĂ uĹžiteÄnĂ˝ signĂĄl a bĂlĂ˝ aditivnĂ gaussovskĂ˝ ĹĄum. V takovĂŠm kanĂĄlu potom nelze bezchybnÄ pĹenĂŠst za jednotku Äasu zcela libovolnĂŠ mnoĹžstvĂ informace, nĂ˝brĹž jen mnoĹžstvĂ nepĹesahujĂcĂ tzv. informaÄnĂ kapacitu C uvaĹžovanĂŠho kanĂĄlu, vyjĂĄdĹenou obvykle v bitech za sekundu. ZmĂnÄnĂĄ skuteÄnost .je dĹŻsledkem toho, Ĺže ĹĄum kanĂĄlu nedovoluje rozliĹĄit na pĹijĂmacĂ stranÄ systĂŠmu jemnÄjĹĄĂ zmÄny zpracovĂĄvanĂŠho signĂĄlu, neĹž je jeho vlastnĂ ĂşroveĹ. OznaÄĂme-li stĹednĂ vĂ˝kon signĂĄlu na vstupu pĹijĂmaÄe P a stĹednĂ vĂ˝kon ĹĄumu (v pĂĄsmu Bj) N, bude kapacita kanĂĄlu urÄena tzv. Shannon-HartleyovĂ˝m vztahem [3], [4]
C = Bvf log 2 (1+P/N) [bitĹŻ/s] (1)
ZdĹŻraznÄme jeĹĄtÄ jednou, Ĺže kapacita C urÄenĂĄ vztahem ( 1 ) udĂĄvĂĄ maximĂĄlnĂ dosaĹžitelnou rychlost pĹenosu s nulovou chybovostĂ v kanĂĄlu, ve kterĂŠm je pouĹžito optimĂĄlnĂho kĂłdovĂĄnĂ, tedy v kanĂĄlu, kterĂ˝ je moĹžnĂŠ povaĹžovat z tohoto hlediska za ideĂĄlnĂ. Kapacita reĂĄlnĂ˝ch kanĂĄlĹŻ C je vĹždy menĹĄĂ neĹž uvedenĂĄ teoretickĂĄ mez, avĹĄak pĹi vhodnĂŠm zpĹŻsobu kĂłdovĂĄnĂ - respektujĂcĂm statistickĂŠ charakteristiky konkrĂŠtnĂho pouĹžitĂŠho kanĂĄlu - je moĹžnĂŠ se danĂŠmu limitu velmi tÄsnÄ pĹiblĂĹžit.
Ze vztahu ( 1 ) vyplĂ˝vĂĄ, Ĺže kapacita kanĂĄlu C je omezovĂĄna tĹemi Äiniteli, a to ĹĄĂĹkou pĂĄsma Bvj, vĂ˝konem signĂĄlu P a vĂ˝konem ĹĄumu N. Zavedeme-li do dalĹĄĂch Ăşvah spektrĂĄlnĂ vĂ˝konovou hustotu ĹĄumu No, mĹŻĹžeme vĂ˝kon ĹĄumu N vyjĂĄdĹit ve tvaru
N = Bvt No (2)
PomocĂ veliÄin P a No lze definovat jeĹĄtÄ dalĹĄĂ pomocnou promÄnnou
Be = P/N (3)
kterĂĄ zĹejmÄ znaÄĂ ĹĄĂĹku pĂĄsma, pĹi nĂĹž by se vĂ˝kon ĹĄumu N rovnal vĂ˝konu signĂĄlu P: PomÄr signĂĄl/ĹĄum je potom moĹžnĂŠ vyjĂĄdĹit vztahem
P/N = BoNo / Bvf No = Bo / Bvf (4)
DosazenĂm relace (4) do (1) a vhodnĂ˝m normovĂĄnĂm pak pĹejde vzorec (1) do tvaru
C/Bo = Bvf / Bo log 2 (1+Bo / Bef) (5)
PĹedchozĂ vztah vyjadĹuje zĂĄvislost normovanĂŠ kapacity kanĂĄlu C/Bo jiĹž jen na jedinĂŠ promÄnnĂŠ, a to normovanĂŠ ĹĄĂĹce pĂĄsma Bvf / Bo. GrafickĂŠ znĂĄzornÄnĂ zĂĄvislosti, jakoĹž i zĂĄvislosti pomÄru signĂĄl/ĹĄum na normovanĂŠ ĹĄĂĹce pĂĄsma je uvedeno na obr. 1.
Z obr. 1 vyplĂ˝vĂĄ, Ĺže pĹi poklesu normovanĂŠ ĹĄĂĹky pĂĄsma Bvf/Bo pod hodnotu 1 klesĂĄ velmi rychle i normovanĂĄ kapacita kanĂĄlu C/Bo. AvĹĄak pomÄr signĂĄl/ĹĄum P/N se v popisovanĂŠ oblasti grafu pĹi zmenĹĄovĂĄnĂ ĹĄĂĹky pĂĄsma rapidnÄ zvÄtĹĄuje. UvaĹžovanĂĄ oblast tedy zĹejmÄ odpovĂdĂĄ "tradiÄnĂm" komunikaÄnĂm systĂŠmĹŻm, kterĂŠ pracujĂ pĹi pomÄrech signĂĄl/ĹĄum -mnohem vÄtĹĄĂch neĹž jedna a jsou typickĂŠ relativnÄ velkĂ˝mi vysĂlanĂ˝mi vĂ˝kony P a malĂ˝mi ĹĄĂĹkami pĂĄsma Bvf.
Ke komunikaci vĹĄak lze ale vyuĹžĂt i zbĂ˝vajĂcĂ ÄĂĄsti grafu, kde ĹĄĂĹka pĂĄsma Bvf/Bo > 1. OvĹĄem pomÄr signĂĄl/ĹĄum je P/N > 1 a z toho dĹŻvodu nenĂ moĹžnĂŠ na pĹijĂmacĂ stranÄ zĂskat pĹenĂĄĹĄenou informaci prostou detekcĂ pĹijĂmanĂŠho signĂĄlu, jako v prvĂŠm pĹĂpadÄ. Je-li vĹĄak informace na vysĂlacĂ stranÄ vhodnÄ kĂłdovĂĄna a na pĹijĂmacĂ potom dekĂłdovĂĄna, je i za zmĂnÄnĂ˝ch podmĂnek pĹenos nejen moĹžnĂ˝, ale z urÄitĂ˝ch hledisek dokonce velmi vĂ˝hodnĂ˝. PĹi relativnÄ velkĂ˝ch ĹĄĂĹkĂĄch pĂĄsma se totiĹž normovanĂĄ kapacita kanĂĄlu pĹibliĹžuje velice tÄsnÄ k teoreticky dosaĹžitelnĂŠmu maximu. PĹenos navĂc mĹŻĹže bĂ˝t velmi odolnĂ˝ proti poruchĂĄm Äi ĂşmyslnĂŠmu ruĹĄenĂ a v pĹĂpadÄ potĹeby lze pĹenĂĄĹĄenou informaci bez vÄtĹĄĂch potĂŞà tĂŠmÄĹ dokonale utajit. PĹitom zvýťenĂŠ nĂĄroky na ĹĄĂĹku pĂĄsma vf Bvf nejsou nikterak na zĂĄvadu, neboĹĽ pĹi vhodnĂŠm kĂłdovĂĄnĂ lze uvaĹžovanĂŠ pĂĄsmo obsadit souÄasnÄ dalĹĄĂmi zcela nezĂĄvislĂ˝mi informaÄnĂmi kanĂĄly, aniĹž by vznikalo nebezpeÄĂ vzĂĄjemnĂŠho ruĹĄenĂ. SystĂŠmy s rozprostĹenĂ˝m spektrem tudĂĹž umoĹžĹujĂ realizovat multiplexnĂ pĹenos oznaÄovanĂ˝ jako tzv. kĂłdovanĂ˝ multiplex CDMA (code divixion multiple acces); kĂłdovanĂ˝ multiplex tedy pĹedstavuje - vedle jiĹž zcela bÄĹžnĂŠho frekvenÄnĂho multiplexu (FDMA) a ÄasovĂŠho.multiplexu (TDMA) tĹetĂ, vĂ˝vojovÄ nejmladĹĄĂ variantu radiokomunikaÄnĂch systĂŠmĹŻ s mnohonĂĄsobnĂ˝m dostupem [4], [5].
RadiokomunikaÄnĂ systĂŠmy a rozprostĹenĂ˝m spektrem je moĹžnĂŠ realizovat v praxi rĹŻznĂ˝mi zpĹŻsoby. Mezi nejÄasnÄji pouĹžĂvanĂŠ varianty nĂĄleĹžejĂ:
a) systĂŠmy s pĹĂmou modulacĂ kĂłdovou posloupnostĂ
b) systĂŠmy se skokovou zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ vlny
c) systĂŠmy s lineĂĄrnĂ kmitoÄtovou modulacĂ
d) systĂŠmy zaloĹženĂŠ na tzv. metodÄ L ÄasovĂ˝ch skokĹŻ
e) systĂŠmy kombinovanĂŠ, vzniklĂŠ vhodnĂ˝m spojenĂm dvou L i vĂce systĂŠmĹŻ elementĂĄrnĂch [tj. systĂŠmĹŻ a) aĹž d)].
AÄkoliv se uvedenĂŠ systĂŠmy svĂ˝m zapojenĂm i principy Äinnosti vzĂĄjemnÄ liĹĄĂ, majĂ jednu spoleÄnou charakteristickou vlastnost. PoĹžadovanĂŠho rozĹĄĂĹenĂ kmitoÄtovĂŠho spektra signĂĄlu vf na vysĂlacĂ stranÄ se dosahuje pomocĂ urÄitĂŠho kĂłdovacĂho signĂĄlu resp. pĹĂdavnĂŠ modulace kterĂŠ nikterak nesouvisejĂ (tj. majĂ nulovou korelaci) s modulaÄnĂm signĂĄlem nesoucĂm informaci. Na pĹijĂmacĂ stranÄ se potom vzniklĂ˝ ĹĄirokopĂĄsmovĂ˝ signĂĄl nejprve zbavĂ pĹĂdavnĂŠ modulace, ÄĂmĹž se pĹemÄnĂ opÄt na signĂĄl ĂşzkopĂĄsmovĂ˝ a ten se potĂŠ jiĹž bÄĹžnĂ˝mi zpĹŻsoby demoduluje. VlastnĂ proces rozprostĹenĂ kmitoÄtovĂŠho spektra a jeho nĂĄsledujĂcĂ komprese vĹĄak mĹŻĹže nejlĂŠpe objasnit konkrĂŠtnĂ popis nÄkolika výťe zmĂnÄnĂ˝ch systĂŠmĹŻ.
Na obr: 2a je skupinovĂŠ schĂŠma zapojenĂ systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ kĂłdovou posloupnostĂ, kterĂ˝ se vyskytuje nejÄastÄji (direct-sequence systĂŠm). Zde se v primĂĄrnĂm modulĂĄtoru vysĂlaÄe nejprve namoduluje vstupnĂ modulaÄnĂ (informaÄnĂ) signĂĄl - kterĂ˝ byl jiĹž pĹedtĂm digitalizovĂĄn a mĂĄ podobu signĂĄlu PCM - na vysokofrekvenÄnĂ nosnou vlnu o kmitoÄtu f,. V modulĂĄtoru se obvykle uskuteÄĹuje dvojstavovĂŠ klĂÄovĂĄnĂ fĂĄzovĂ˝m posuvem, oznaÄovanĂŠ jako modulace B-PSK; ve funkci modulĂĄtoru je moĹžno vyuĹžĂt bÄĹžnĂŠho analogovĂŠho nĂĄsobiÄe, v nÄmĹž se nĂĄsobĂ nemodulovanĂĄ nosnĂĄ vlna bipolĂĄrnĂm signĂĄlem PCM (tedy "plus" nebo "minus" jednotkou), nĂĄsledkem ÄehoĹž pak dochĂĄzĂ ke zmÄnĂĄm jejĂ fĂĄze mezi dvÄma diskrĂŠtnĂmi stavy, napĹĂklad mezi hodnotami 0o a 180o. VĂ˝stupnĂ signĂĄl primĂĄrnĂho modulĂĄtoru zaujĂmĂĄ urÄitĂŠ pĂĄsmo vf o ĹĄĂĹce Bi rovnajĂcĂ se pĹibliĹžnÄ dvojnĂĄsobku bitovĂŠ rychlosti ri modulaÄnĂho signĂĄlu PCM. SignĂĄl se potĂŠ pĹivĂĄdĂ do dalĹĄĂho modulĂĄtoru B-PSK, kde je znovu modulovĂĄn binĂĄrnĂm signĂĄlem, jenĹž ale mĂĄ v tom pĹĂpadÄ pseudonĂĄhodnĂ˝ charakter (pod pojmem "pseudonĂĄhodnĂ˝" se zde rozumĂ signĂĄl, jeĹž je determinovanĂ˝, avĹĄak jeho statistickĂŠ vlastnosti se blĂŞà vlastnostem signĂĄlu nĂĄhodnĂŠho). PĹitom bitovĂĄ rychlost pseudonĂĄhodnĂŠho signĂĄlu rpn je zĂĄmÄrnÄ volena tak, aby byla o nÄkolik ĹĂĄdĹŻ vyĹĄĹĄĂ, neĹž rychlost modulaÄnĂho signĂĄlu ri . V dĹŻsledku toho je ale takĂŠ ĹĄĂĹka pĂĄsma vĂ˝stupnĂho signĂĄlu druhĂŠho modulĂĄtoru Bvj podstatnÄ vÄtĹĄĂ, neĹž ĹĄĂĹka B;. V praxi se volĂ bitovĂŠ rychlosti v relaci rpn = ( 103 aĹž l05 )ri, takĹže pro ĹĄĂĹky pĂĄsma dostĂĄvĂĄme vztahy
Bi Âť 2ri
Bvf Âť 2rpn = ( 103 aĹž 105 ) Bi.
PĹŻsobenĂm pseudonĂĄhodnĂŠho signĂĄlu tedy zĹejmÄ dochĂĄzĂ k vĂ˝raznĂŠmu rozprostĹenĂ spektra kmitoÄtĹŻ vysĂlanĂŠho signĂĄlu. Na pĹijĂmacĂ stranÄ pĹichĂĄzĂ signĂĄl a rozprostĹenĂ˝m spektrem do nĂĄsobiÄe, kterĂ˝ s nĂĄsledujĂcĂ pĂĄsmovou propustĂ plnĂ vlastnÄ Ăşlohu korelĂĄtoru. Na druhĂ˝ vstup nĂĄsobiÄe se pĹivĂĄdĂ kĂłdovacĂ signĂĄl z generĂĄtoru peeudonĂĄhodnĂŠho signĂĄlu (oznaÄovanĂŠho takĂŠ jako generĂĄtor pseudonĂĄhodnĂŠ posloupnosti), kterĂ˝ je identickĂ˝ a obdobnĂ˝m generĂĄtorem na vysĂlacĂ stranÄ a je s nĂm dokonale synchronizovĂĄn. Vlivem toho se ale na vĂ˝stupu nĂĄsobiÄe objevuje signĂĄl, z nÄhoĹž je zcela eliminovĂĄna pomocnĂĄ modulace pseudonĂĄhodnou posloupnostĂ. Proto mĂĄ signĂĄl opÄt jiĹž ĂşzkopĂĄsmovĂ˝ charakter a mĹŻĹže bĂ˝t po kmitoÄtovĂŠ filtraci v bÄĹžnĂŠm demodulĂĄtoru B-PSK demodulovĂĄn. TĂm se zĂskĂĄ signĂĄl PCM v zĂĄkladnĂm pĂĄsmu, kterĂ˝ se aĹž na urÄitĂŠ zkreslenĂ a ĹĄum shoduje s modulaÄnĂm signĂĄlem pĹichĂĄzejĂcĂm do vysĂlaÄe.
Äinnost systĂŠmu nĂĄzornÄ dokreslujĂ jeho signĂĄly, znĂĄzornÄnĂŠ v ÄasovĂŠ a kmitoÄtovĂŠ oblasti na obr. 2b. PrĹŻbÄh 1 pĹedstavuje signĂĄl na vĂ˝stupu primĂĄrnĂho modulĂĄtoru vysĂlaÄe; vzhledem k podstatnÄ niŞťà bitovĂŠ rychlosti v porovnĂĄnĂ se signĂĄlem pseudonĂĄhodnĂ˝m se signĂĄl zobrazĂ v relativnÄ krĂĄtkĂŠm uvaĹžovanĂŠm ÄasovĂŠm Ăşseku jako sinusovĂ˝ prĹŻbÄh, ve spektrĂĄlnĂ oblasti potom jako ĂşzkĂŠ okolĂ nosnĂŠho kmitoÄtu fs, .PrĹŻbÄh 2 znĂĄzorĹuje pseudonĂĄhodnĂ˝ signĂĄl vysĂlaÄe prĹŻbÄhy 3 a 4 vĂ˝slednĂ˝ vĂ˝stupnĂ signĂĄl vysĂlaÄe resp. vstupnĂ signĂĄl pĹijĂmaÄe (ĹĄĂĹky pĂĄsma 2rpn hlavnĂho laloku spektra vymezuje oblasti v nĂĹž je soustĹedÄno asi 90 % energie vf a proto ji uvaĹžujeme jako vĂ˝slednou ĹĄĂĹku pĂĄsma kanĂĄlu vf Bvf ). PrĹŻbÄh 5 odpovĂdĂĄ signĂĄlu zasynchronizovanĂŠho generĂĄtoru pseudonĂĄhodnĂŠ posloupnosti pĹijĂmaÄe a koneÄnÄ prĹŻbÄh 6 vĂ˝stupu nĂĄsobiÄe pĹijĂmaÄe, z nÄhoĹž je jiĹž odstranÄna pomocnĂĄ pseudonĂĄhodnĂĄ modulace [5].
GenerĂĄtor pseudonĂĄhodnĂŠ posloupnosti ve vysĂlaÄi Äi pĹijĂmaÄi musĂ generovat signĂĄl, kterĂ˝ mĂĄ v celĂŠm rozprostĹenĂŠm pĂĄsmu konstantnĂ vĂ˝konovou spektrĂĄlnĂ hustotu a kromÄ toho mĂĄ jeĹĄtÄ nÄkterĂŠ dalĹĄĂ speciĂĄlnĂ vlastnosti [1]. TakovĂ˝ generĂĄtor lze realizovat pomocĂ posuvnĂŠho registru s lineĂĄrnĂ zpÄtnou vazbou, sloĹženĂŠho z n klopnĂ˝ch obvodĹŻ, jejichĹž urÄitĂŠ zvolenĂŠ vĂ˝stupy se sÄĂtajĂ modulo 2 a potĂŠ zavĂĄdÄjĂ na vstup celĂŠho obvodu. Podle uspoĹĂĄdĂĄnĂ zpÄtnĂŠ vazby se mÄnĂ perioda a dalĹĄĂ vlastnosti generovanĂŠ posloupnosti pĹiÄemĹž jejĂ maximĂĄlnĂ dosaĹžitelnĂĄ dĂŠlka je u n-stupĹovĂŠho binĂĄrnĂho registru L = (2nâ l); posloupnost s uvedenou periodou se oznaÄuje jako lineĂĄrnĂ pseudonĂĄhodnĂĄ posloupnost maximĂĄlnĂ dĂŠlky. KonkrĂŠtnĂ zapojenĂ ÄtyĹstupĹovĂŠho registru uvaĹžovanĂŠho typu je na obr. 3 (v praxi ovĹĄem bude poÄet stupĹĹŻ registru obvykle znatelnÄ vÄtĹĄĂ). JednotlivĂŠ stupnÄ mohou bĂ˝t ve stavu buÄ logickĂŠ nuly nebo jednotky. NastavĂ-li se nejprve vĹĄechny do poÄĂĄteÄnĂho stavu log. l, bude danĂŠ zapojenĂ generovat zĹejmÄ nĂĄhodnou posloupnost, kterĂĄ bude mĂt (24 -1) = 15 symbolĹŻ, a to
1111 0001 0011 010. (7)
Po ukonÄenĂ Ĺady se budou vĹĄechny stupnÄ nachĂĄzet opÄt v poÄĂĄteÄnĂm stavu log. 1 a celĂ˝ cyklus se tedy bude opakovat. SignĂĄl (7) mĂĄ unipolĂĄrnĂ charakter, avĹĄak dalĹĄĂ obvody vysĂlaÄe resp. pĹijĂmaÄe vyĹžadujĂ zpravidla signĂĄl bipolĂĄrnĂ. Proto je za posuvnĂ˝m registrem zaĹazen bipolĂĄrnĂ komparĂĄtor, na jehoĹž vĂ˝stupu se jiĹž zĂskĂĄ bipolĂĄrnĂ forma posloupnosti (7)
â1â1â1â1 111â1 11â1â1 1â11.
Äinnost registru je ĹĂzena taktovacĂm signĂĄlem; s typickĂ˝m kmitoÄtem 106 aĹž l08 Hz; pĹitom okamĹžiky zmÄn pseudonĂĄhodnĂŠho signĂĄlu jsou obvykle v koincidenci s okamĹžiky zmÄn modulaÄnĂho signĂĄlu PCM.
Techniky rozprostĹenĂŠho spektra se uĹžĂvĂĄ takĂŠ u systĂŠmĹŻ se skokovou zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ (frequency-hopping systems), kterĂŠ vlastnÄ pĹedstavujĂ variantu modulace M-FSK, tj. vĂcestavovĂŠho klĂÄovĂĄnĂ kmitoÄtovĂ˝m posuvem. VysĂlaÄ a pĹijĂmaÄ zmĂnÄnĂ˝ch systĂŠmĹŻ je znĂĄzornÄn na obr. 4. VysĂlaÄ obsahuje rychlĂ˝ ĹĄirokopĂĄsmovĂ˝ syntezĂĄtor kmitoÄtĹŻ, s kmitoÄtem neustĂĄle se mÄnĂcĂm v ekvidistantnĂch okamĹžicĂch mezi N diskrĂŠtnĂmi ekvidistantnĂmi hodnotami leĹžĂcĂmi v urÄitĂŠm pĂĄsmu Bvf soumÄrnÄ okolo stĹednĂho kmitoÄtu fh. ZmÄny jsou opÄt ĹĂzeny urÄitĂ˝m pseudonĂĄhodnĂ˝m kĂłdovacĂm signĂĄlem, pĹiÄemĹž se uskuteÄĹujĂ rychlostĂ rh, kterĂĄ je z technickĂ˝ch dĹŻvodĹŻ nejvýťe jen asi o jeden ĹĂĄd vyĹĄĹĄĂ neĹž je bitovĂĄ rychlost informaÄnĂho signĂĄlu ri. Aby vĹĄak byl systĂŠm v porovnĂĄnĂ se systĂŠmy ĂşzkopĂĄsmovĂ˝mi ĂşÄinnĂ˝, musĂ syntezĂĄtor obsĂĄhnout velkĂ˝ poÄet diskrĂŠtnĂch kmitoÄtĹŻ, ĹĂĄdu 103 aĹž 105. Tak zĂskanĂ˝ "pĹeskakujĂcĂ" kmitoÄet se ve smÄĹĄovaÄi vysĂlaÄe smÄĹĄuje s pomocnou nosnou vlnou o kmitoÄtu fm, na kterou byl jiĹž pĹedtĂm v primĂĄrnĂm modulĂĄtoru namodulovĂĄn vhodnĂ˝m zpĹŻsobem - napĹĂklad dvojstavovĂ˝m klĂÄovĂĄnĂm kmitoÄtovĂ˝m posuvem B-FSK - pĹenĂĄĹĄenĂ˝ modulaÄnĂ signĂĄl. SouÄtovĂ˝ smÄĹĄovacĂ produkt o stĹednĂm kmitoÄtu (fh + fm) se potom jiĹž vysĂlĂĄ.
I na pĹijĂmacĂ stranÄ je identickĂ˝ syntezĂĄtor kmitoÄtĹŻ a generĂĄtor pseudonĂĄhodnĂŠho kĂłdu, kterĂ˝ je kmitoÄtovÄ i fĂĄzovÄ synchronizovĂĄn s pĹijĂmanĂ˝m kanĂĄlem. VstupnĂ signĂĄl pĹijĂmaÄe je pak ve smÄĹĄovaÄi pĹeveden smÄĹĄovĂĄnĂ se signĂĄlem zmĂnÄnĂŠho syntezĂĄtoru do mezifrekvenÄnĂho pĂĄsma fm, kde uĹž je z nÄho odstranÄna pomocnĂĄ modulace pseudonĂĄhodnĂ˝m signĂĄlem a zbĂ˝vĂĄ tedy na nÄm pouze uzkopĂĄsmovĂĄ modulace B-FSK s uĹžiteÄnĂ˝m informaÄnĂm signĂĄlem. Po filtraci ĂşzkopĂĄsmovou propustĂ lze signĂĄl v bÄĹžnĂŠm demodulĂĄtoru demodulovat a tĂm zĂskat modulaÄnĂ signĂĄl PCM v zĂĄkladnĂm pĂĄsmu.
Ke generaci pseudonĂĄhodnĂŠho kĂłdovacĂho signĂĄlu lze rovnÄĹž vyuĹžĂt n-stupĹovĂŠho posuvnĂŠho registru. Tak napĹĂklad u 4-stupĹovĂŠho registru z obr. 3 vĂ˝stupy vĹĄech ÄtyĹ klopnĂ˝ch obvodĹŻ urÄujĂ svĂ˝mi stavy vĹždy ÄtyĹbitovou kĂłdovou skupinu. BÄhem jednĂŠ periody se tedy zĂskĂĄ posloupnost celkem patnĂĄcti takovĂ˝ch kĂłdovĂ˝ch skupin, kterĂŠ po pĹevodu do desĂtkovĂŠ soustavy poskytujĂ ÄĂsla (v poĹadĂ odpovĂdajĂcĂm relaci (7) nebo (8))
15 7 3 1 8 4 2 912 6 11 5 10 13 14 15. (9)
KaĹždĂŠmu z ÄĂsel je potom pĹiĹazen urÄitĂ˝ vĂ˝stupnĂ kmitoÄet syntezĂĄtoru. Vedle výťe popsanĂ˝ch dvou zĂĄkladnĂch komunikaÄnĂch systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem se v praxi obÄma uplatĹujĂ jeĹĄtÄ nÄkterĂŠ dalĹĄĂ. Je to pĹedevĹĄĂm systĂŠm s lineĂĄrnĂ kmitoÄtovou modulacĂ (linear frequency modulation system). Tady se pĹenos uskuteÄĹuje pomocĂ signĂĄlĹŻ v podobÄ impulsĹŻ vf, jejichĹž kmitoÄet bÄhem jejich trvĂĄnĂ lineĂĄrnÄ roste nebo klesĂĄ, ÄĂmĹž dochĂĄzĂ k poĹžadovanĂŠmu rozprostĹenĂ spektra (v zĂĄsadÄ tedy nenĂ zapotĹebĂ urÄitĂ˝ pseudonĂĄhodnĂ˝ pomocnĂ˝ signĂĄl). TakovĂŠ systĂŠmy se pĹŻvodnÄ uplatĹovaly pĹedevĹĄĂm v radiolokaci [1], avĹĄak modernĂ zpĹŻsoby zpracovĂĄnĂ signĂĄlĹŻ pomocĂ filtrĹŻ SAW jim otevĂrajĂ cestu i do oblasti sdÄlovacĂ techniky [7].
Podstata systĂŠmu zaloĹženĂŠho na metodÄ ÄasovĂ˝ch skokĹŻ - oznaÄovanĂŠho takĂŠ jako systĂŠm s impulsovÄ ÄĂĄpovou modulacĂ - spoÄĂvĂĄ v tom, Ĺže se do modulĂĄtoru vysilaÄe realizujĂcĂho urÄitĂ˝ typ diskrĂŠtnĂ (impulsovĂŠ) modulace pĹivĂĄdĂ modulaÄnĂ signĂĄl. ModulĂĄtor ale nepracuje spojitÄ v Äase, nĂ˝brĹž je zapĂnĂĄn a vypĂnĂĄn jistĂ˝m pseudonĂĄhodnĂ˝m kĂłdovacĂm signĂĄlem. TĂm vznikĂĄ zdĂĄnlivÄ nepravidelnĂŠ vysĂlĂĄnĂ po krĂĄtkĂ˝ch ÄasovĂ˝ch ĂşsecĂch, mezi nimiĹž je vysĂlaÄe umlÄen.
SmĂĹĄenĂŠ systĂŠmy s rozprostĹenĂ˝m spektrem vznikajĂ vhodnĂ˝m spojenĂm dvou systĂŠmĹŻ zĂĄkladnĂch. V praxi se nejvĂce uplatĹuje kombinace systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ kĂłdovou posloupnostĂ a systĂŠmu se zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ, dĂĄle systĂŠmu s impulsovÄ Äasovou modulacĂ a systĂŠmu se zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ a koneÄnÄ systĂŠmu s impulsovÄ Äasovou modulacĂ a systĂŠmu a pĹĂmou modulacĂ. KombinovanĂŠ systĂŠmy majĂ tu vĂ˝hodu Ĺže mohou vykazovat vlastnosti, kterĂŠ jsou u elementĂĄrnĂch systĂŠmĹŻ nedosaĹžitelnĂŠ.
VelkĂ˝m problĂŠmem u systĂŠmĹŻ a rozprostĹenĂ˝m spektrem je nastavenĂ a poslĂŠze plynulĂŠ udrĹžovĂĄnĂ synchronnĂho reĹžimu pĹijĂmaje vĹŻÄi vysĂlaÄi, kterĂŠ je nezbytnou podmĂnkou sprĂĄvnĂŠ Äinnosti.
Velmi obtĂĹžnĂŠ je pĹedevĹĄĂm poÄĂĄteÄnĂ uvedenĂ pĹijĂmaje do synchronnĂho chodu. Jedna z moĹžnostĂ spoÄĂvĂĄ v pouĹžitĂ tzv. "klouzajĂcĂho korelĂĄtoru" [1]. Tzn. Ĺže se u kĂłdovĂŠ posloupnosti generovanĂŠ v pĹijĂmali plynule mÄnĂ je i kmitoÄet a tak zĂskanĂ˝ signĂĄl se koreluje s pĹijĂmanĂ˝m kĂłdovĂ˝m signĂĄlem. SpeciĂĄlnĂmi obvody se pak zaregistruje okamĹžik pĹesnĂŠ fĂĄzovĂŠ shody obou prĹŻbÄhĹŻ, kterĂ˝ signalizuje dosaĹženĂ stavu synchronizace. Je-li znĂĄm navĂc i ÄasovĂ˝ program vysĂlĂĄnĂ, je moĹžnĂŠ "zavÄsit" vysĂlaÄ i pĹijĂmaÄ na stejnĂ˝ ÄasovĂ˝ normĂĄl (napĹ. vysĂlaÄ Droitwich) a tĂm si nastavenĂ synchronizace usnadnit.
PonÄkud jednoduĹĄĹĄĂ je nĂĄsledujĂcĂ udrĹženĂ pĹijĂmaÄe v synchronismu. ProblĂŠm ĹeĹĄĂ u systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ napĹ. obvod z obr. 5 [1], oznaÄovanĂ˝ jako "smyÄka sledujĂcĂ zpoĹždÄnĂ" (delay-lock-loop). ZĂĄkladem obvodu jsou dva nĂĄsobiÄe, na jejichĹž jeden vstup se pĹivĂĄdĂ pĹijĂmanĂĄ kĂłdovĂĄ posloupnost, kterĂĄ se zĂskĂĄ koherentnĂ demodulacĂ vstupnĂho signĂĄlu pĹijĂmaÄe. Na druhĂ˝ vstup nĂĄsobiÄĹŻ pĹichĂĄzejĂ repliky posloupnosti generovanĂŠ v pĹijĂmaÄi z nichĹž jedna je vĹŻÄi nĂ o urÄitou dobu t zpoĹždÄna a druhĂĄ ji o tutĂŠĹž dobu pĹedbĂhĂĄ (doba t je obvykle rovna dobÄ trvĂĄnĂ jednoho nebo dvou bitĹŻ kĂłdovĂŠ posloupnosti). Oba vĂ˝stupy nĂĄsobiÄĹŻ se potom v diferenÄnĂm zesilovaÄi odeÄtou, v dolnĂ propusti vyfiltrujĂ a tak zĂskanĂ˝m signĂĄlem se ĹĂdĂ kmitoÄet oscilĂĄtoru VCO, kterĂ˝ je zdrojem hodinovĂ˝ch impulsĹŻ pro generĂĄtor pseudonĂĄhodnĂŠ posloupnosti. RegulaÄnĂ smyÄka uspoĹĂĄdanĂĄ popsanĂ˝m zpĹŻsobem potom nedovolĂ, aby se fĂĄze pĹijĂmanĂŠ kĂłdovĂŠ posloupnosti a posloupnosti vytvĂĄĹenĂŠ v pĹijĂmaÄi vzĂĄjemnÄ znatelnÄji rozchĂĄzely (smyÄka je tedy zĹejmÄ obdobou smyÄky fĂĄzovĂŠho zĂĄvÄsu PLL).
V pĹedchozĂm odstavci se popisujĂ urÄitĂŠ systĂŠmy s rozprostĹenĂ˝m spektrem. V praxi se vĹĄak vyskytujĂ i jejich varianty, kterĂŠ jsou sice zaloĹženy na stejnĂŠm principu avĹĄak z hlediska obvodovĂŠho a nebo dokonce i systĂŠmovĂŠho uspoĹĂĄdĂĄnĂ se ponÄkud liĹĄĂ.
U systĂŠmĹŻ a pĹĂmou modulacĂ se Äasto pouĹžĂvĂĄ alternativa vysĂlaÄe znĂĄzornÄnĂĄ na obr. 6a. HlavnĂ rozdĂl od zapojenĂ z obr. 2a je v tom, Ĺže se zde nejprve seÄte modulo 2 binĂĄrnĂ modulaÄnĂ signĂĄl s pseudonĂĄhodnou binĂĄrnĂ posloupnostĂ a tak vzniklĂ˝m (stĂĄle jeĹĄtÄ binĂĄrnĂm) signĂĄlem se v modulĂĄtoru B-PSK fĂĄzovÄ klĂÄuje nosnĂĄ vlna. NehledÄ na odliĹĄnost zapojenĂ, poskytuje vysĂlaÄ z obr. 6a za jinak stejnĂ˝ch podmĂnek stejnĂ˝ vĂ˝stupnĂ signĂĄl, jako vysilaÄ z obr. 2a.
PodobnĂ˝m zpĹŻsobem je vytvoĹena i varianta vysĂlaÄe systĂŠmu se skokovou zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ, zobrazenĂĄ na obr. 6b. TakĂŠ v tom pĹĂpadÄ se nejprve seÄte modulaÄnĂ signĂĄl PCM s posloupnostĂ pseudonĂĄhodnĂ˝ch kĂłdovĂ˝ch skupin a teprve vĂ˝hlednĂ˝m signĂĄlem se ĹĂdĂ vĂ˝stupnĂ kmitoÄet syntezĂĄtoru. PĹi takovĂŠ koncepci zĹejmÄ odpadĂĄ na vysĂlacĂ stranÄ primĂĄrnĂ modulĂĄtor stejnÄ tak jako u zapojenĂ podle obr. 6a.
Varianta pĹijĂmaÄe systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ kĂłdovou posloupnostĂ je na obr. 7; zde nejprve pseudonĂĄhodnĂ˝ binĂĄrnĂ signĂĄl fĂĄzovÄ klĂÄuje pomocnou nosnou vlnu o kmitoÄtu fo, generovanou v mĂstnĂm oscilĂĄtoru pĹijĂmaÄe. ZĂskanĂ˝ pseudonĂĄhodnĂ˝ signĂĄl vf se v nĂĄsobiÄi (pĹŻsobĂcĂm jako multiplikativnĂ smÄĹĄovaÄ) smÄĹĄuje se vstupnĂm ĹĄirokopĂĄsmovĂ˝m signĂĄlem pĹenĂĄĹĄejĂcĂm informaci. Na vĂ˝stupu smÄĹĄovaÄe se kromÄ Ĺady neŞådoucĂch produktĹŻ smÄĹĄovĂĄnĂ objevuje i informaÄnĂ signĂĄl, kterĂ˝ je pĹeloĹžen jiĹž do mezifrekvenÄnĂho pĂĄsma a navĂc je zbaven pseudonĂĄhodnĂŠ modulace takĹže mĂĄ opÄt ĂşzkopĂĄsmovĂ˝ charakter. ZmĂnÄnĂ˝m zpĹŻsobem vstupnĂ dĂl tedy vykonĂĄvĂĄ nejen komparaci spektra vstupnĂho signĂĄlu, ale takĂŠ transpozici vstupnĂho kmitoÄtu do mezifrekvenÄnĂho pĂĄsma, coĹž je vĂ˝hodnĂŠ pĹi dalĹĄĂm zpracovĂĄnĂ informaÄnĂho signĂĄlu. UvaĹžovanĂŠ zapojenĂ mĂĄ vĹĄak jeĹĄtÄ jednu zcela zĂĄsadnĂ pĹednost, a sice schopnost potlaÄovat veĹmi ĂşÄinnÄ nÄkterĂŠ druhy ruĹĄivĂ˝ch signĂĄlĹŻ, kterĂŠ naopak u zapojenĂ z obr. 2a bez transpozice kmitoÄtu vstupnĂho signĂĄlu mohou pĹŻsobit velkĂŠ potĂĹže (viz dĂĄle).
Mnoho dalĹĄĂch obmÄn systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem by teoreticky bylo moĹžnĂŠ vytvoĹit tĂm zpĹŻsobem, Ĺže by se napĹ. v primĂĄrnĂch modulĂĄtorech vysĂlaÄĹŻ z obr. 2a nebo z obr. 4 pouĹžilo mĂsto modulacĂ B-PSK Äi B-FSK jinĂ˝ch modulaÄnĂch zpĹŻsobĹŻ, a to nejen ÄĂslicovĂ˝ch ale tĹeba i analogovĂ˝ch (AM, FM, PM). UvaĹžovanĂŠ systĂŠmy jsou totiĹž invariantnĂ v tom smyslu, Ĺže libovolnĂĄ modulace aplikovanĂĄ na nosnou vlnu jeĹĄtÄ pĹed procesem rozprostĹenĂ spektra zĹŻstĂĄvĂĄ i po jeho nĂĄsledujĂcĂ kompresi zachovĂĄna [1]. V praxi se vĹĄak uplatĹujĂ prĂĄvÄ jen zmĂnÄnĂŠ modulace PSK a FSK, pĹedevĹĄĂm proto, Ĺže jiĹž informaÄnĂ signĂĄly v zĂĄkladnĂm pĂĄsmu jsou vÄtĹĄinou digitalizovĂĄny, ale Äasto i z celĂŠ Ĺady dalĹĄĂch dĹŻvodĹŻ. Tak napĹĂklad u systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ kĂłdovou posloupnostĂ se uplatĹuje modulace B-PSK i proto, Ĺže vysokofrekvenÄnĂ modulovanĂ˝ signĂĄl mĂĄ potlaÄenou nosnou vlnu, coĹž je vĂ˝hodnĂŠ jednak z hlediska energetickĂŠho, ale i z hlediska snazĹĄĂho utajenĂ vysĂlaÄe pĹed nepovolanĂ˝m pĹĂjemcem; velkou roli pak hraje i skuteÄnost, Ĺže jako modulĂĄtorĹŻ vysĂlaÄĹŻ a nĂĄsobiÄĹŻ (korelĂĄtorĹŻ) pĹijĂmaÄĹŻ se mĹŻĹže pouĹžĂt technicky dokonale propracovanĂ˝ch a levnĂ˝ch dvojitĂ˝ch diodovĂ˝ch Äi tranzistorovĂ˝ch vyvĂĄĹženĂ˝ch smÄĹĄovaÄĹŻ.
RozliÄnĂ˝mi zpĹŻsoby potom mohou bĂ˝t ĹeĹĄeny i dalĹĄĂ bloky systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem. Velkou variabilitu nabĂzejĂ pĹedevĹĄĂm obvody pro synchronizaci pĹijĂmaÄe s vysĂlaÄem. V tĂŠto souvislosti zdĹŻraznÄme, Ĺže otĂĄzka synchronizace aÄkoliv velmi dĹŻleĹžitĂĄ - nenĂ zatĂm v bÄĹžnÄ dostupnĂ˝ch odbornĂ˝ch pramenech dostateÄnÄ podrobnÄ zpracovĂĄna. Proti tomu demodulĂĄtory PSK a FSK, urÄenĂŠ v pĹijĂmaÄi k demodulovĂĄnĂ jiĹž ĂşzkopĂĄsmovĂŠho signĂĄlu (s eliminovanou pomocnou modulacĂ) se podrobnÄ zkoumajĂ v [1], [3] a poÄetnĂŠ jinĂŠ literatuĹe.
Jednou z nejzĂĄvaĹžnÄjĹĄĂch pĹednostĂ systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem je jejich schopnost velmi ĂşÄinnÄ potlaÄovat poruchy. VĹĄimnÄme si z toho hlediska hlavnÄ systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ. Jeho dĹŻleĹžitĂ˝m parametrem je tzv. systĂŠmovĂ˝ zisk Go, charakterizujĂcĂ zlepĹĄenĂ pomÄru signĂĄl/ĹĄum, k nÄmuĹž dochĂĄzĂ v korelĂĄtoru pĹijĂmaÄe pĹi pĹemÄnÄ ĹĄirokopĂĄsmovĂŠho signĂĄlu na ĂşzkopĂĄsmovĂ˝. UvedenĂĄ veliÄina je urÄena vztahem [1]
Go = Bvf / Bi Âť rpn / ri
pĹiÄemĹž vĂ˝znam jednotlivĂ˝ch symbolĹŻ je definovĂĄn relacĂ (6). Jsou-li tedy napĹĂklad bitovĂŠ rychlosti kĂłdovacĂho signĂĄlu rpn = 107 bitĹŻ/s a informaÄnĂho signĂĄlu ri = 103 bitĹŻ/s, bude zisk Go = 10 , tj. 40 dB (souÄasnĂŠ systĂŠmy majĂ typickĂŠ hodnoty zisku asi 20 aĹž 60 dB).
PĹivĂĄdĂ-li se k pĹijĂmaÄi uvaĹžovanĂŠho typu urÄitĂ˝ uĹžiteÄnĂ˝ vstupnĂ signĂĄl, dochĂĄzĂ v korelĂĄtoru k jeho nĂĄsobenĂ se synchronnĂm referenÄnĂm signĂĄlem, ÄĂmĹž se zuĹžuje jeho pĂĄsmo z hodnoty Bvf na hodnotu Bi odpovĂdajĂcĂ ĹĄĂĹce pĂĄsma nĂĄsledujĂcĂho pĂĄsmovĂŠho filtru (viz obr. 8a). PĹichĂĄzĂ-li k pĹijĂmaÄi navĂc jeĹĄtÄ intenzĂvnĂ ruĹĄivĂ˝ signĂĄl, o nÄmĹž pĹedpoklĂĄdejme, Ĺže je ÄistÄ sinusovĂ˝, bude v korelĂĄtoru v dĹŻsledku "asynchronnĂho" nĂĄsobenĂ referenÄnĂm signĂĄlem jeho spektrum naopak rozĹĄĂĹeno, a to prĂĄvÄ na hodnotu Bvf (obr. 8b); nĂĄsledujĂcĂ propust vĹĄak z nÄho dĂĄle propustĂ opÄt jen ĂşzkĂ˝ Ăşsek Bi), takĹže na vĂ˝stupu propusti je ruĹĄivĂ˝ signĂĄl potlaÄen v pomÄru Bo / Bi, tj. v pomÄru systĂŠmovĂŠho zisku Go. Je-li na vstupu pĹijĂmaÄe pĹĂtomen ĹĄirokopĂĄsmovĂ˝ ruĹĄivĂ˝ signĂĄl, s ĹĄĂĹkou pĂĄsma Br srovnatelnou s ĹĄĂĹkou Bvf, a nenĂ-li korelovĂĄn se signĹlem pĹijĂmanĂ˝m (uĹžiteÄnĂ˝m), bude korelĂĄtorem rovnÄĹž rozprostĹen, a to do pĂĄsma (Bvf + Br). ZmĂnÄnĂŠ pĂĄsmo je ale ĹĄirĹĄĂ neĹž v pĹĂpadÄ ĂşzkopĂĄsmovĂŠho ruĹĄenĂ a tudĂĹž spektrĂĄlnĂ hustota ĹĄirokopĂĄsmovĂŠ poruchy bude menĹĄĂ neĹž poruchy ĂşzkopĂĄsmovĂŠ. V dĹŻsledku toho se bude i po ĂşzkopĂĄsmovĂŠ filtraci ĹĄirokopĂĄsmovĂŠ ruĹĄenĂ projevovat slabÄji neĹž ĂşzkopĂĄsmovĂŠ s bude tedy mĂŠnÄ nebezpeÄnĂĄ(ovĹĄem pĹi stejnĂ˝ch ruĹĄivĂ˝ch vĂ˝konech v obou pĹĂpadech), obr. 8c.
V pĹedchozĂch ĂşvahĂĄch se pĹedpoklĂĄdĂĄ, Ĺže uĹžiteÄnĂ˝ i ruĹĄivĂ˝ signĂĄl prochĂĄzĂ v pĹijĂmaÄi korelĂĄtorem. U pĹijĂmaÄĹŻ koncipovanĂ˝ch podle obr. 2a se vĹĄak mĹŻĹže stĂĄt, Ĺže silnĂ˝ ĂşzkopĂĄsmovĂ˝ ruĹĄivĂ˝ signĂĄl "obchĂĄzĂ" po parazitnĂch cestĂĄch korelĂĄtor a potĂŠ nepotlaÄen vstupuje do dalĹĄĂch stupĹĹŻ pĹijĂmaÄe a intenzĂvnÄ ruĹĄĂ. Z tohoto dĹŻvodu se v praxi dĂĄvĂĄ pĹednost pĹijĂmaÄĹŻm podle obr. 6a, kde tento jev nenastĂĄvĂĄ.
U systĂŠmĹŻ se skokovou zmÄnou kmitoÄtu nosnĂŠ s dalĹĄĂch výťe zmĂnÄnĂ˝ch dochĂĄzĂ rovnÄĹž k potlaÄenĂ ruĹĄenĂ, i kdyĹž ne v takovĂŠ mĂĹe jako u systĂŠmu s pĹĂmou modulacĂ. K dosaĹženĂ malĂŠ chybovosti pĹenosu je proto nutnĂŠ u takovĂ˝ch variant leckdy zavĂĄdÄt do pĹenĂĄĹĄenĂŠho signĂĄlu urÄitou nadbyteÄnou informaci (redundanci).
Schopnost systĂŠmĹŻ a rozprostĹenĂ˝m spektrem vylepĹĄovat vĂ˝raznÄ na pĹijĂmacĂ stranÄ pomÄr signĂĄl/ĹĄum a potlaÄovat poruchy je pĹĂmo pĹedurÄuje pro ty aplikace, kde jsou uvedenĂŠ parametry kritickĂŠ. Tak napĹĂklad pĹi spojenĂ se vzdĂĄlenĂ˝mi kosmickĂ˝mi sondami je vĂ˝hodnĂŠ, Ĺže poĹžadovanĂŠ pĹenosovĂŠ kapacity kanĂĄlu lze pĹi omezenĂ˝ch vĂ˝konech vysĂlaÄĹŻ sondy dosĂĄhnout nĂĄleĹžitĂ˝m rozĹĄĂĹenĂm kmitoÄtovĂŠho pĂĄsma (viz vztah (1)). SamozĹejmÄ se pĹĂznivÄ uplatĹuje i vysokĂĄ odolnost proti ruĹĄenĂ, aĹĽ jiĹž je pĹirozenĂŠho pĹŻvodu, Äi zĂĄmÄrnÄ vyvolanĂŠ. ZmĂnÄnĂŠ vlastnosti jsou ovĹĄem vĂtanĂŠ i v nÄkterĂ˝ch pozemnĂch radiokomunikaÄnĂch sluĹžbĂĄch, napĹĂklad v systĂŠmech pro spojenĂ a mobilnĂmi objekty; ve zmĂnÄnĂŠ aplikaci majĂ uvaĹžovanĂŠ systĂŠmy navĂc jeĹĄtÄ vĂ˝hodu velkĂŠho potlaÄenĂ Ăşniku, vyvolanĂŠho ĹĄĂĹenĂm po vĂcenĂĄsobnĂ˝ch hranĂĄch [8] (odraĹženĂŠ signĂĄly totiĹž pĹichĂĄzejĂ do pĹijĂmaÄe ponÄkud pozdÄji, neĹž signĂĄl pĹĂmĂ˝, takĹže jsou korelĂĄtorem vyhodnocovĂĄny jako poruchy a tedy jsou potlaÄovĂĄny.) V oblasti leteckĂŠ radiokomunikace jsou zmĂnÄnĂŠ pĹednosti rovnÄĹž cennĂŠ, avĹĄak pouĹžitelnost systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem leckdy omezuje dopplerovskĂ˝ posun kmitoÄtu; ten je u modernĂch rychlĂ˝ch letadel relativnÄ velkĂ˝ a nelze ho - nejsou-li znĂĄmy parametry drĂĄhy letu - v pĹijĂmaÄi kompenzovat.
V ĹadÄ speciĂĄlnĂch aplikacĂ se ĂşspÄĹĄnÄ vyuĹžĂvĂĄ schopnosti systĂŠmĹŻ a rozprostĹenĂ˝m spektrem utajit pĹenĂĄĹĄenou informaci. PĹipomeĹme si, Ĺže chce-li neŞådoucĂ stanice pĹijĂmat aĹĽ kĂłdovanĂ˝ ĹĄirokopĂĄsmovĂ˝ signĂĄl, musĂ bĂ˝t pĹedevĹĄĂm vybavena stejnĂ˝m pĹijĂmaÄem jako stanice ŞådoucĂ, avĹĄak navĂc jeĹĄtÄ musĂ znĂĄt strukturu kĂłdovĂŠ posloupnosti, pomoci kterĂŠ se uskuteÄĹuje rozprostĹenĂ spektra. I kdyĹž modernĂ metody zpracovĂĄnĂ signĂĄlĹŻ umoĹžĹujĂ "nepĹĂteli" tuto strukturu po urÄitĂŠ dobÄ pĹĂjmu zjistit - takĹže utajenĂ nenĂ stoprocentnĂ - pĹece jen jsou systĂŠmy s rozprostĹenĂ˝m spektrem proti dosavadnĂm technikĂĄm utajenĂ velkĂ˝m pokrokem. Jejich hodnotu z tohoto hlediska jeĹĄtÄ zvyĹĄuje skuteÄnost Ĺže signĂĄl s rozprostĹenĂ˝m spektrem leŞà obvykle hluboko pod ĂşrovnĂ ĹĄumĹŻ, takĹže nelze klasickĂ˝mi mÄĹĂcĂmi metodami (napĹ. panoramatickĂ˝m pĹijĂmaÄem ap.) dost dobĹe zjistit ani jeho pĹĂtomnost [6].
UrÄitou nevĂ˝hodou systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem jsou prĂĄvÄ jejich velkĂŠ nĂĄroky na ĹĄĂĹku pĂĄsma vf zabĂranou jedinĂ˝m kanĂĄlem. Slabinu vĹĄak lze znaÄnÄ potlaÄit tĂm, Ĺže se do danĂŠho pĂĄsma umĂstĂ vĂce kanĂĄlĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem. Pokud jsou jejich kĂłdovĂŠ posloupnosti nekorelovanĂŠ, kanĂĄly se neruĹĄĂ a mohou pĹenĂĄĹĄet nezĂĄvislĂŠ informace. Takto je tedy moĹžnĂŠ uskuteÄnit kĂłdovanĂ˝ multiplexnĂ pĹenos (CDMA), resp. selektivnĂ volbu pĹijĂmacĂch stanic.
Jednou z vĹŻbec nejdĹŻleĹžitÄjĹĄĂch aplikacĂ systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem je radiovĂĄ navigace, zejmĂŠna pak systĂŠmy pro mÄĹenĂ dĂĄlky. Jejich vĂ˝hodou v porovnĂĄnĂ s klasickĂ˝mi radiolokĂĄtory pouĹžĂvajĂcĂmi nemodulovanĂŠ impulsy, je podstatnÄ vÄtĹĄĂ rozliĹĄovacĂ schopnost. Ta je totiĹž dĂĄna jako pomÄr rychlosti svÄtla c a bitovĂŠ rychlosti kĂłdovĂŠ posloupnosti rpn, takĹže napĹĂklad pĹi bÄĹžnÄ uĹžĂvanĂ˝ch hodnotĂĄch rpn = 3.107 bitĹŻ/s a rychlosti c = 3. 108 m/s se dosĂĄhne rozliĹĄovacĂ schopnosti 10 metrĹŻ, kterou lze povaĹžovat za velmi dobrou.
KomunikaÄnĂ systĂŠmy s rozprostĹenĂ˝m spektrem majĂ Ĺadu specifickĂ˝ch vĂ˝hod, kterĂŠ leŞà za hranicemi moĹžnostĂ klasickĂ˝ch zpĹŻsobĹŻ radiovĂŠ komunikace. UmoĹžĹujĂ realizovat spolehlivĂŠ spojenĂ v kanĂĄlech s vysokou ĂşrovnĂ poruch a pĹi velmi ĹĄpatnĂŠm pomÄru signĂĄl ĹĄum, dovolujĂ pĹenĂĄĹĄenou informaci utajit, nabĂzejĂ i moĹžnost uskuteÄnit kĂłdovanĂ˝ multiplexnĂ provoz; s vyuĹžitĂm jejich principĹŻ lze realizovat takĂŠ velmi pĹesnĂŠ navigaÄnĂ systĂŠmy. V nÄkterĂ˝ch aplikacĂch jsou pĹednosti tak zĂĄvaĹžnĂŠ, Ĺže jednoznaÄnÄ opravĹujĂ preferenci systĂŠmĹŻ s rozprostĹenĂ˝m spektrem pĹed klasickĂ˝mi, pĹestoĹže technika rozprostĹenĂŠho spektra je po obvodovĂŠ strĂĄnce sloĹžitÄjĹĄĂ. OtĂĄzku obvodovĂŠ nĂĄroÄnosti vĹĄak velmi efektivnÄ ĹeĹĄĂ vhodnĂŠ monolitickĂŠ obvody s velkĂ˝m stupnÄm integrace.
Doc. ing. Våclav Žalud, CSc.
Literatura: