www.wikidata.de-de.nina.az
Mit Frequenzspreizung englisch spread spectrum bezeichnet man in der Nachrichtentechnik ein Verfahren bei dem ein schmalbandiges Signal in ein Signal mit einer grosseren Bandbreite als fur die Informationsubertragung notig umgewandelt wird Die Sendeenergie die zuvor in einem kleineren Frequenzbereich konzentriert war wird dabei auf einen grosseren Frequenzbereich verteilt Eine weitere neuere Bedeutung die mit dem oben genannten Ubertragungsverfahren nichts zu tun hat hat der Begriff Frequenzspreizung in der Digitaltechnik erhalten Hier geht es darum die spektrale Dichte der Taktsignale zu verringern um Funkstorungen oder Funktionsstorungen benachbarter elektrischer Gerate zu verhindern Dadurch wird zwar die Einhaltung von Normen der elektromagnetischen Vertraglichkeit fur Storsignale bei diskreten Frequenzen erreicht andererseits wird aber die storende Energie uber einen ganzen Frequenzbereich verschmiert Inhaltsverzeichnis 1 Vorteile und Nachteile des Verfahrens zur Informationsubertragung 2 Einsatz 3 Verfahren 3 1 Direct Sequence Spread Spectrum DSSS 3 2 Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS 3 2 1 Adaptive Frequency Hopping Spread Spectrum 3 3 Chirp Spread Spectrum CSS 3 4 Time Hopping Spread Spectrum THSS 3 5 Spread Spectrum in der EMV 4 Literatur 5 Weblinks 6 EinzelnachweiseVorteile und Nachteile des Verfahrens zur Informationsubertragung BearbeitenVorteile grossere Robustheit gegenuber schmalbandigen Storungen Vertraulichkeit ein Mithorer kann nicht unbefugt Nachrichteninhalte erlauschen er kann nur schwer erkennen dass uberhaupt eine Ubertragung stattfindetNachteile hohere Komplexitat beim Empfang grossere Bandbreite bei niederen Sendefrequenzen unter Umstanden aus frequenztechnischen Grunden nicht anwendbarEinsatz BearbeitenFrequenzspreizung wird einerseits zur Nachrichtenubertragung verwendet Beispiele sind die militarische Nachrichtentechnik aber auch im zivilen Bereich bei der Datenubertragung uber Wireless LAN oder Wireless USB Die zweite Generation GSM sowie die dritte Generation des Mobilfunks UMTS verwendet ebenfalls die in CDMA enthaltene Frequenzspreizung Ein weiterer Einsatzbereich ist die Storminimierung So wird zur Reduzierung von elektromagnetischen Storungen bei Taktsignalen in digitalen Schaltungen das sogenannte Spread Spectrum Clocking SSC eingesetzt Bei einer Gruppe von Klasse D Verstarkern den Spread Spectrum Klasse D Verstarkern erlaubt die Frequenzspreizung es ohne eine aufwendige Filterung der Schaltfrequenz nach der Verstarkerstufe auszukommen Verfahren BearbeitenDirect Sequence Spread Spectrum DSSS Bearbeiten Beim Direct Sequence Spread Spectrum DSSS genannten Verfahren werden die Nutzdaten in direkter Folge direct sequence per Exklusiv Oder XOR mit einem Spreizcode verknupft und anschliessend auf einen Trager aufmoduliert Ohne Kenntnis des Spreizcodes ist eine Ruckgewinnung der Nutzinformation auf der Empfangerseite nicht moglich Der Spreizcode hat dadurch bei geschickter Wahl die Funktion eines Kryptoschlussels 1 Das Direktsequenz Spreizspektrumverfahren wird allgemein in Kombination mit der CDMA Technik verwendet Es kommt unter anderem bei Wireless LANs nach dem IEEE 802 11 Standard und UMTS zum Einsatz sowie auch im RC Modellbau bei Fernsteueranlagen im 2 4 GHz Band Spektrum DSM DSM2 Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS Bearbeiten Beim Frequency Hopping Spread Spectrum FHSS deutsch Frequenzsprungverfahren wird die zu ubertragende Information nacheinander auf viele Kanale verteilt zu einem Zeitpunkt wird immer nur ein Frequenzkanal genutzt Dadurch ergibt sich obwohl jeder Kanal eine kleinere Bandbreite besitzt fur das Gesamtsignal eine grossere Bandbreite Der Empfanger muss synchron mit dem Sender dieselben Kanale anspringen Bei geschickter Wahl der Sprungsequenz erscheint diese als pseudozufallig und hat die Funktion eines Kryptoschlussels Das Patent fur dieses Verfahren wurde im Jahr 1942 Hedy Lamarr und George Antheil erteilt es sollte zur Steuerung von Torpedos verwendet werden 2 Der Unterschied von FHSS zum klassischen Frequenzmultiplex besteht darin dass beim FHSS die Kanalbelegung sequentiell erfolgt und beim klassischen Frequenzmultiplex die Signalanteile in den Einzelkanalen gleichzeitig vorhanden sind Dieses Verfahren wurde unter anderem bei Bluetooth eingesetzt sowie auch im RC Modellbau bei Fernsteueranlagen im 2 4 GHz Band Sanwa FHSS Futaba FASST Adaptive Frequency Hopping Spread Spectrum Bearbeiten Das adaptive Frequenzsprungverfahren das z B seit Bluetooth 1 2 dort zum Einsatz kommt bietet einen besseren Schutz gegen Storungen indem bereits genutzte oder gestorte Frequenzkanale in der Sprungsequenz vorubergehend vermieden werden Chirp Spread Spectrum CSS Bearbeiten Chirp Spread Spectrum bzw Zirpenfrequenzspreizung nutzt zur Frequenzspreizung sogenannte Chirp Impulse Zirpen Dieses spezielle Modulationsverfahren wird unter anderem zu drahtlosen Datenubertragungen auf kurzen Distanzen im Rahmen des Wireless Personal Area Network nach Standard IEEE 802 15 4a eingesetzt Time Hopping Spread Spectrum THSS Bearbeiten Das Zeitsprungverfahren setzt das Vorhandensein von Zeitschlitzen voraus Die zeitliche Lage des ausgesendeten Tragersignals springt innerhalb der Zeitschlitze pseudozufallig Obwohl das Verfahren oft zusammen mit Frequenzspreizverfahren wie z B DSSS verwendet wird stellt es selbst streng genommen kein Frequenzspreizverfahren dar da die Bandbreite des Signals nicht vergrossert wird Nachteil dieser Technik ist die schwierige Synchronisierung Spread Spectrum in der EMV Bearbeiten nbsp Spread Spectrum eines Schaltnetzteils in der Aufwarmphase inkl Wasserfalldarstellung des zeitlichen VerlaufsUm storende hohe Peaks eines reinen Taktsignals in der Elektronik zu vermeiden wird die Taktfrequenz innerhalb eines kleinen Frequenzbereichs moduliert Spread Spectrum Clocking Durch diese Frequenzmodulation kann eine einzelne Storfrequenz in Abhangigkeit von gewissen Parametern wie der Modulationsfrequenz der Kurvenform des Modulationssignals und dem Frequenzbereich auf mehrere Peaks aufgeweitet werden So wird die Stordichte verringert und sensible umliegende Gerate sind niedrigeren Storgrossen ausgesetzt Die Einhaltung von Normen der elektromagnetischen Vertraglichkeit EMV kann somit sichergestellt werden Da die Storleistung auf ein breiteres Frequenzspektrum aufgeteilt wird sinkt in Anwesenheit solcher Storer der Vorteil adaptiven Frequenzhoppings Literatur BearbeitenO Zinke H Brunswig Hochfrequenztechnik Elektronik und Signalverarbeitung 5 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 1999 ISBN 3 642 63678 0 Herbert Bernstein Informations und Kommunikationselektronik De Gruyter Verlag Oldenburg 2015 ISBN 978 3 11 036029 5 Jens Ohm Hans Dieter Luke Signalubertragung Grundlagen der digitalen und analogen Nachrichtenubertragungssysteme 12 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 2014 ISBN 978 3 642 53900 8 Hans Heinrich Meinke Friedrich Wilhelm Gundlach Taschenbuch der Hochfrequenztechnik 4 Auflage Springer Verlag Berlin Heidelberg 1986 ISBN 3 642 96895 3 Reinhard Langmann Hrsg Taschenbuch der Automatisierung 3 Auflage Carl Hanser Verlag Munchen 2017 ISBN 978 3 446 44664 9 Christoph Meinel Harald Sack Internetworking Technische Grundlagen und Anwendungen Springer Verlag Berlin Heidelberg 2012 ISBN 978 3 540 92940 6 Weblinks BearbeitenSpread Spectrum Grundlagen im RC Network Magazin Implementierung und Analyse eines PSSS PHYs als Codemultiplexverfahren abgerufen am 4 September 2017 Wireless Automatisieren Moglichkeiten und Grenzen abgerufen am 4 September 2017 WLAN Wireless LAN Ubertragungsmedien abgerufen am 4 September 2017 Ultra Wideband abgerufen am 4 September 2017 Einzelnachweise Bearbeiten Marvin K Simon Jim K Omura Robert A Scholtz Barry K Levitt Spread Spectrum Communications Handbook Electronic Edition McGraw Hill Prof Med Tech 2001 ISBN 0 07 138215 1 US patent 2 292 387 of Aug 11 1942 Kiesler Markey Hedy George Antheil Anmeldenummer US19410397412 19410610 Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Frequenzspreizung amp oldid 230910505