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

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

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# Sistemas Computacionais #Aula 11 – FHSS e DSSS

(Espalhamento de Espectro)Prof. Leinylson Fontinele Pereira

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Na aula anterior...

Sistema Telefônico Fixo

Sistema Telefônico Celular

TDMA, CDMA, GSM...

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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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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?

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É possível que dois sistemas de FH utilizem uma mesma banda de

frequência?

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Frequency Hopping no GSM

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Frequency Hopping (FH)

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GSM tem 8 time slots

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Base Transceiver Station (BTS)

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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (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 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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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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Frequency Hopping (FH)

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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.

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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".

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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.

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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

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Na próxima aula veremos...

MMDS# Multipoint Microwave Distribution System

LMDS# Local Multipoint Distribut

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Alguma Dúvida?

13:36

Até a próxima aula...

[email protected]