Napsal: 22/12/2007, 22:30
Hlavním tématem tohoto vánočního času je FH-CDMA.
Jak je vidět, zkratka má dvě části. Začneme od konce.
CDMA – Code Division Multiple Access – volně česky Mnohonásobný Přístup s Kódovým Dělením. Jsou dva základní způsoby, jak rozprostřít spektrum vysílaného signálu. DS-CDMA a FH-CDMA. DS – Direct Spectrum, na které teď není lovná sezóna a FH-CDMA. Na to druhé tedy půjdeme pomalu a postupně. Princip spočívá v přenosu dat založeném na vysílání fázově klíčované nosné frekvence (BPSK, QPSK, 16QAM apod.)
Pro jednoduchost uvažujme modulaci BPSK – Binary Phase Shift Keying – Binární Klíčování Fázového Posunu (nebo tak nějak).
Časové průběhy:
Data – proud jedniček a nul, které chceme odeslat
Fn – nosný kmitočet
Fv – vysílaný signál (výsledek činnosti modulátoru)
Jak vidno, pokud se vysílá „1“, fáze vysílaného signálu se nemění, pokud se vysílá „0“, fáze se otáčí o 180°. Výsledné spektrum vysílaného signálu je následující:
Není větší potěšení pro ortodoxního lumpa, když uvidí takovýto kopeček ve spektru, než vyrobit vlastní a větší a zarušit nám naše vysílání.
Teď uděláme již klasický cimrmanův krok stranou a podíváme se na to FH v názvu. FH znamená Frequency Hopping – Kmitočtové skákání. První nápady na jeho použití přišly již před 1. sv. válkou. Krátce po tom, co nějaká chytrá hlava vymyslela spojitou amplitudovou modulaci, už se našli nějací šťourové, že jim je to málo. „My chceme, aby to bylo odolnější proti rušení, aby to nešlo odposlouchávat a nejlepší, kdyby to nešlo ani zjistit!“ Tak je to vždycky. Lidem se nikdy nezavděčíš. Tak si jiná chytrá hlava řekla, že by bylo možno jednoduše šťouraly uspokojit. Každý odposlech spočívá v tom, že se někdo naladí na naši frekvenci a pak si už jenom vesele poslouchá. Tak začneme přelaďovat naši frekvenci tak rychle, aby to nešlo sledovat. Naše přijímací stanice bude znát posloupnost přelaďování, takže se bude přelaďovat synchronně s vysílací a všechno bude fungovat, jako by se nechumelilo. Jenže ono se chumelilo. Pokud zkusili tuhle stanici postavit na tehdejších součástkách, vzniklo jim monstrum, které se nevešlo do cirkusového stanu. Trochu přeháním, ale pro velikost a nízkou spolehlivost skutečně nebylo vůbec použitelné. Během druhé světové války se také něco zkoušelo, ale většího rozšíření to nedosáhlo. Sériově vyráběné stanice s FH se začaly zavádět až od 70. let 20. století. Takže, jak je vidět, nic nového pod sluncem. Něco novějšího se objevilo až s příchodem CDMA. Kódově dělit se začalo pomocí FH. Každé zařízení v této síti má svůj sled (kód), podle kterého přeskakují jednotlivé frekvence. Prakticky se to realizuje tak, že nosný kmitočet není konstantní, ale přeskakuje mezi několika přesně stanovenými frekvencemi. Zařízení tedy budiž upraveno.
Generátor PNP – generátor pseudonáhodné posloupnosti – zajišťuje vytvoření sledu čísel podle nějakého předem zadaného algoritmu.
Kód – již zmíněný sled čísel. Každé číslo určuje kanál, na který se má oscilátor naladit. Tento kód tvoří vektor, který vypadá jako tažená čísla ve sportce: [8,125,3,6,8,51,211….]. Jenom jich je pár desítek až tisíc. Když se tento kód vyčerpá, použije se buď znovu od začátku, nebo si zařízení vyžádá od řídící stanice data pro zahájení generování nového. Je jasné, že jednotlivé kódy musí být pro jednotlivá zařízení v síti co nejodlišnější, matematici říkají ortogonální, aby docházelo co nejméně ke kolizím (dvě zařízení vysílají současně na stejném kanálu). Těmto kolizím se nelze vyhnout a lze pouze omezit jejich počet správnou volbou kódů používaných v síti. Proto se vysílaná data ještě před vstupem do modulátoru opatřují nějakým samoopravným kódováním nebo alespoň kódováním umožňujícím detekovat chybu při přenosu.
Časový průběh Fn vstupující do modulátoru potom vypadá takhle:
A z modulátoru se nám plíží do antény Fv:
Časový průběh spektra signálu s FH pak bude vypadat nějak takhle:
Čas je na vodorovné ose, frekvence na svislé. Je z toho krásně vidět, jak vysílání skáče z jednoho kanálu na druhý a při troše snahy se dá spočítat, kolik těch kanálů je, jaké mají frekvence a jak dlouho na nich vysílač zůstává.
Ortodoxní lump pak začne vidět rudě:
Neortodoxní lump věnuje svůj analogový analyzátor dětem na hraní a na digitálním analyzátoru přepne režim z „AVG“ na „MAX“ (z „průměrování“ na „detekce maxim“). A ejhle! Copak to tu máme?
Jeden používaný kanál vedle druhého!
Jak je vidět, zkratka má dvě části. Začneme od konce.
CDMA – Code Division Multiple Access – volně česky Mnohonásobný Přístup s Kódovým Dělením. Jsou dva základní způsoby, jak rozprostřít spektrum vysílaného signálu. DS-CDMA a FH-CDMA. DS – Direct Spectrum, na které teď není lovná sezóna a FH-CDMA. Na to druhé tedy půjdeme pomalu a postupně. Princip spočívá v přenosu dat založeném na vysílání fázově klíčované nosné frekvence (BPSK, QPSK, 16QAM apod.)
Pro jednoduchost uvažujme modulaci BPSK – Binary Phase Shift Keying – Binární Klíčování Fázového Posunu (nebo tak nějak).
Časové průběhy:
Data – proud jedniček a nul, které chceme odeslat
Fn – nosný kmitočet
Fv – vysílaný signál (výsledek činnosti modulátoru)
Jak vidno, pokud se vysílá „1“, fáze vysílaného signálu se nemění, pokud se vysílá „0“, fáze se otáčí o 180°. Výsledné spektrum vysílaného signálu je následující:
Není větší potěšení pro ortodoxního lumpa, když uvidí takovýto kopeček ve spektru, než vyrobit vlastní a větší a zarušit nám naše vysílání.
Teď uděláme již klasický cimrmanův krok stranou a podíváme se na to FH v názvu. FH znamená Frequency Hopping – Kmitočtové skákání. První nápady na jeho použití přišly již před 1. sv. válkou. Krátce po tom, co nějaká chytrá hlava vymyslela spojitou amplitudovou modulaci, už se našli nějací šťourové, že jim je to málo. „My chceme, aby to bylo odolnější proti rušení, aby to nešlo odposlouchávat a nejlepší, kdyby to nešlo ani zjistit!“ Tak je to vždycky. Lidem se nikdy nezavděčíš. Tak si jiná chytrá hlava řekla, že by bylo možno jednoduše šťouraly uspokojit. Každý odposlech spočívá v tom, že se někdo naladí na naši frekvenci a pak si už jenom vesele poslouchá. Tak začneme přelaďovat naši frekvenci tak rychle, aby to nešlo sledovat. Naše přijímací stanice bude znát posloupnost přelaďování, takže se bude přelaďovat synchronně s vysílací a všechno bude fungovat, jako by se nechumelilo. Jenže ono se chumelilo. Pokud zkusili tuhle stanici postavit na tehdejších součástkách, vzniklo jim monstrum, které se nevešlo do cirkusového stanu. Trochu přeháním, ale pro velikost a nízkou spolehlivost skutečně nebylo vůbec použitelné. Během druhé světové války se také něco zkoušelo, ale většího rozšíření to nedosáhlo. Sériově vyráběné stanice s FH se začaly zavádět až od 70. let 20. století. Takže, jak je vidět, nic nového pod sluncem. Něco novějšího se objevilo až s příchodem CDMA. Kódově dělit se začalo pomocí FH. Každé zařízení v této síti má svůj sled (kód), podle kterého přeskakují jednotlivé frekvence. Prakticky se to realizuje tak, že nosný kmitočet není konstantní, ale přeskakuje mezi několika přesně stanovenými frekvencemi. Zařízení tedy budiž upraveno.
Generátor PNP – generátor pseudonáhodné posloupnosti – zajišťuje vytvoření sledu čísel podle nějakého předem zadaného algoritmu.
Kód – již zmíněný sled čísel. Každé číslo určuje kanál, na který se má oscilátor naladit. Tento kód tvoří vektor, který vypadá jako tažená čísla ve sportce: [8,125,3,6,8,51,211….]. Jenom jich je pár desítek až tisíc. Když se tento kód vyčerpá, použije se buď znovu od začátku, nebo si zařízení vyžádá od řídící stanice data pro zahájení generování nového. Je jasné, že jednotlivé kódy musí být pro jednotlivá zařízení v síti co nejodlišnější, matematici říkají ortogonální, aby docházelo co nejméně ke kolizím (dvě zařízení vysílají současně na stejném kanálu). Těmto kolizím se nelze vyhnout a lze pouze omezit jejich počet správnou volbou kódů používaných v síti. Proto se vysílaná data ještě před vstupem do modulátoru opatřují nějakým samoopravným kódováním nebo alespoň kódováním umožňujícím detekovat chybu při přenosu.
Časový průběh Fn vstupující do modulátoru potom vypadá takhle:
A z modulátoru se nám plíží do antény Fv:
Časový průběh spektra signálu s FH pak bude vypadat nějak takhle:
Čas je na vodorovné ose, frekvence na svislé. Je z toho krásně vidět, jak vysílání skáče z jednoho kanálu na druhý a při troše snahy se dá spočítat, kolik těch kanálů je, jaké mají frekvence a jak dlouho na nich vysílač zůstává.
Ortodoxní lump pak začne vidět rudě:
Neortodoxní lump věnuje svůj analogový analyzátor dětem na hraní a na digitálním analyzátoru přepne režim z „AVG“ na „MAX“ (z „průměrování“ na „detekce maxim“). A ejhle! Copak to tu máme?
Jeden používaný kanál vedle druhého!
) tak nějak nejde zjistit, teda pokud je aspoň trochu maskovaný a svou činností se neprozrazuje. Takže nikdo neví co a jak sleduje. 
