Sistemas de Telecomunicações - Aula 11 - FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) e DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

Slides da aula de Sistemas de Telecomunicações

1. # Sistemas Computacionais #
Aula 11 –FHSS e DSSS
(Espalhamento de Espectro)
Prof. Leinylson Fontinele Pereira

2. Na aula anterior...
SistemaTelefônicoFixo
SistemaTelefônicoCelular
TDMA,CDMA,GSM...
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3. O que vamos aprender?
FHSS
#FrequencyHoppingSpread Spectrum
DSSS
#DirectSequenceSpread Spectrum
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4. Vamos começar?
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5. FrequencyHopping(FH)
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Umesquemadecomunicaçãoentreumreceptoreumtransmissor
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6. FrequencyHopping(FH)
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Vocêsabequemfoiqueinventouisso?
Váriaspessoasdisputamessetítulo,comooalemãoJohannesZenneck,
em1908,atravésdesuacompanhiaTelefunken.Divideotítulocomo
inventorpolonês,quetambémexposaidéia.
Masparticularmente,existeumaversãomaisexótica,ondeumalinda
atriz(HedyLamar),juntocomseuvizinhocompositor(GeorgeAntheil)
foramtambémresponsáveis,naépocadaSegundaGuerraMundial.
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7. FrequencyHopping(FH)
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Hedyfoicasadacomumfabricantede
armasalemão.Assuntoscomosegurança,
principalmentecomoenviartorpedos
utilizandoumsinalquenãopudesseser
interferidopeloinimigonaturalmente
vinhamàsuamente.
Sevocêenviaumtorpedocontroladopor
umsinalcontínuo,omesmopodeser
identificadopeloinimigo,queporsuavez
podeinserirumforteruído,eabatê-lo.
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8. FrequencyHopping(FH)
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Certavez,aopianocomocompositorGeorge,
eletocavaumanota,eelarepetiaemoutra
escala.Foiaíqueelapercebeuqueerapossível
estabelecerumacomunicaçãomudandoo
canaldecomunicação,bastandoparaisso,que
fizessemamudançaaomesmotempo,ouseja,
seguindoumpadrãoconhecidoporambos.
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9. FrequencyHopping(FH)
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Trazendoessaideiaparaotorpedo,bastariaqueotransmissorno
navioeoreceptornotorpedoalterassem(oupulassem)deuma
frequênciaparaoutradeformasincronizada.Ouseja,bastaqueo
receptordotorpedosaibaquaissãoasposiçõesdefrequênciaspara
ondeotransmissorvaipular!
Esealgumadessasfrequênciasestiversofrendointerferência?
#Aindasobramoutroscanaisnasequênciadesaltos,deondeainformaçãopodeser
recuperada!
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10. FrequencyHopping(FH)
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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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11. FrequencyHopping(FH)
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Essasequênciaépseudo-aleatória,eéoquetornaoFHtambém
seguro,jáquereceptoresnãodesejadosnãoconsegueminterceptaro
sinalumavezqueelesnãoconhecemasequência.
Aúnicacoisaqueelesvêemsãoruídosdecurtaduração.
Paracadaaplicaçãocomseurangetotaldefrequência,definem-se
larguradebanda,númerodesaltos,eomáximotempomédioque
cadafrequênciadeveserocupada.
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12. Gerador de pulsos Pseudo-Aleatórios
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Omesmocódigodeveserusadonotransmissorenoreceptor,de
modoqueosdoissaibamapróximafrequênciaaserusada.Ogerador
decódigodevesersíncrononotransmissorereceptor,oqueéobtido
porumsinalpilotodesincronização.
GeradoresdecódigoPseudoaleatóriosproduzemcódigoscom
aproximadamenteomesmonúmerode"zeros"e"uns",esequência
definida.
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13. FrequencyHopping(FH)
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Eespectrodedifusãoemfrequênciavariávelemtraduçãolivre)éummétododetransmissão
desinaisderádioqueconsistenamudançaconstantedaportadoraatravésdevárioscanaisde
frequência,usandoumasequênciapseudoaleatóriaconhecidaporambostransmissorereceptor.
Umatransmissãodeespectrovariáveloferecetrêsvantagensprincipaissobreumatransmissãode
frequênciafixa:
Altaresistênciaainterferências;
Dificuldadedeintercepção;
Compartilhamentodebandacomdiversostiposdetransmissoresconvencionaisecominterferência
mínima.
Atransmissãodeespectrosecomportadeformaaleatóriadeacordocomofluxodeinterferência
externa,respeitandoumasequênciadeRFestipuladaparaaportadora.Essasequênciacomporta
basicamente5frequênciasdetransmissãoparaumabandanonívelde2.4Ghz,sendoelas:2.449
GHz,2.452GHz,2.448GHz,2.450GHz,2.451GHz.
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14. FrequencyHopping(FH)
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15. FrequencyHopping(FH)
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16. FHSS (Transmitter)
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17. FHSS (Receiver)
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18. FHSS
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19. FHSS
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20. Como garantir a compatibilidade
entre as várias estações do sistema?
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21. É possível que dois sistemas de FH
utilizem uma mesma banda de
frequência?
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22. FrequencyHoppingno GSM
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23. FrequencyHopping(FH)
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GSM tem 8 time slots
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24. FrequencyHopping(FH)
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Base Transceiver Station (BTS)
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25. FrequencyHopping(FH)
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Adeterminaçãodaalocaçãoereuso
dessescanaiséfundamentalparauma
avaliaçãodosistemaàmedidaqueocorra
algumaumentodetráfego,aumentodo
númerodeassinantes,concentraçãoem
determinadasáreas,etc.
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26. FrequencyHopping(FH)
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ReutilizaçãodeFreqüência
#Ascélulasemumamesmaáreadecobertura
possuemdiferentesfreqüências,afimdequeuma
célulanãointerfiranaoutra.
#Porém,épossívelreutilizarafreqüênciadeuma
célulaemoutracélularelativamentedistante,desde
queestasegundacélulanãointerfiranaprimeira.
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27. FrequencyHopping(FH)
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28. FrequencyHopping(FH)
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Adeterminaçãodaalocaçãoereuso
dessescanaiséfundamentalparauma
avaliaçãodosistemaàmedidaqueocorra
algumaumentodetráfego,aumentodo
númerodeassinantes,concentraçãoem
determinadasáreas,etc.
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29. FrequencyHopping(FH)
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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
freqüênciae a existência de outro móvel na mesma célula.
Interferência cocanal
#Ocorre em conseqüênciado 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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30. FrequencyHopping(FH)
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Alocaçãodecélulascomfreqüênciasiguais
#Paraapresentarumatotalcobertura,afreqüênciade
umacélulasesobrepõeàoutracélulavizinha
#Poressemotivonãosedeveutilizarcélulasvizinhas
comamesmafreqüência,issocausaráuma
interferêncianasáreasdesobreposiçãochamadade
interferênciaco-canal.
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31. FrequencyHopping(FH)
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DivisãodeCélulas
#Existemduassoluçõesquandootráfego
deumacélulacresce:
•Adiçãodenovascélulas
•Setorizaçãodeumacélula.
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32. FrequencyHopping(FH)
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Handoff
#Quandoumusuárioemmovimentoatravessadeumacélulaparaoutra,aCCCdeveautomaticamentetransferiro
usuárioparaumnovocanalcomumafreqüênciadiferente.Esteprocessoéchamadodehandoffedeveserimperceptível
aousuário.
#ACCCdevesecertificarqueaquedadesinaldousuárioprovedeumdeslocamentodomesmoenãodeumaqueda
momentâneadosinal,antesderealizarohandoff.
#UmusuáriosedeslocandorapidamenteéumproblemaparaaCCC,jáquenamesmacélulatambémexistemusuários
pedestresoumesmousuáriossedeslocandoembaixavelocidade.Paraestecasoemparticular,existeumatécnica
chamadaumbrellacell,ou“célulaguarda-chuva”,queconsisteemprovidenciarumagrandeáreadecoberturapara
usuáriosdeslocandorapidamenteepequenasáreasparaosusuáriosquesedeslocamembaixavelocidadeounãose
deslocam,comomostradonafigura6
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33. FrequencyHopping(FH)
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34. DirectSequenceSpread Spectrum
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35. DirectSequenceSpread Spectrum (DSSS)
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Eachbitisrepresentedbymultiplebitsusinga
spreadingcode
Thisspreadssignalacrossawiderfrequencyband
HasperformancesimilartoFHSS
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36. DirectSequenceSpread Spectrum (DSSS)
13:36
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37. DirectSequenceSpread Spectrum (DSSS)
13:36
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38. A Sequencia de Barker -DSSS
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39. DirectSequenceSpread Spectrum (DSSS)
13:36
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40. DirectSequenceSpread 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.

41. FHSS vsDSSS
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42. FHSS vsDSSS
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43. FHSS vsDSSS
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Sistemas de Telecomunicações : Aula 11 –FHSS e DSSS (Espalhamento de Espectro)
Oprimeiroéchamadode"SaltodeFrequência"(FrequencyHopping-
FH)eosegundoéa"SequênciaDireta"(DirectSequence-DS).
NoFHainformaçãosimplesmente"pula"deumcanaldefrequência
paraoutro,deformacodificadanotempo.
Sealgumasfrequênciasestiveremsofrendointerferênciaporsinais
espúrios,ainformaçãoaindapodeserrecuperadapeloprocessamento
dosoutroscanaisdasequênciados"pulos".

44. 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.

45. Concluindo...
13:36 48
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46. Material: https://sites.google.com/site/leinylsonuespi
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Aula baseada no material de:
TecnologiasdeRedeemTelefoniaMóvel,
RedeGSMI:TelefoniaCelular,Teleco
TutoriaisBandaLarga,Teleco
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47. Nesta aula aprendemos...
13:36
Sistemas de Telecomunicações : Aula 11 –FHSS e DSSS (Espalhamento de Espectro)
FHSS
#FrequencyHoppingSpread Spectrum
DSSS
#DirectSequenceSpread Spectrum

48. Na próxima aula veremos...
MMDS
#MultipointMicrowaveDistributionSystem
LMDS
#Local MultipointDistribut
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49. Alguma Dúvida?
13:36
Até a próxima aula...
[email protected]