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Grundlagen moderner Netzwerktechnologien im Überblick – Teil 58

Wireless Basics – Kanalaufteilung und Spreiztechnologien

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Spread Spectrum Technologie

Normalerweise ist man in der drahtlosen Übertragungstechnik bemüht, mit Bandbreite möglichst sparsam umzugehen. Allerdings kann es hierbei auch Ausnahmen geben. So kann man z.B. versuchen, die Störfestigkeit eines Signals dadurch zu erhöhen, dass man dem Signal mehr Bandbreite gibt und ggf. zusätzliche Information hinzufügt. Beides kann man auch kombinieren.

Bei militärischen Übertragungssystemen wäre es im Ernstfall völlig gleichgültig, ob sie einen zivilen Radiosender oder eine Funkfernsteuerung stören. Andererseits ist es besonders wichtig, dass das Signal gut durchkommt und einen hohen Grad von Störung verträgt. Gleichermaßen kennen wir aus der Rechnertechnik die Fehler erkennenden und korrigierenden Codes. Diese Codes bilden einfach das eigentlich darzustellende Wort in ein wesentlich längeres Codewort ab, als dies eigentlich nötig wäre.

Wählt man dann diese „verlängerten“ Codeworde geschickt, haben sie alle eine möglichst große sog. Hamming-Distanz untereinander. Diese Hamming-Distanz gibt die Anzahl der in den Codeworten vorhandenen in jedem Fall unterschiedlichen Codesymbole an. Eine Hamming-Distanz von drei bedeutet z.B., dass zwischen zwei Codewörtern immer mindestens drei Symbole anders sein müssen. Wird jetzt während der Übertragung ein Bit verfälscht, so erhält man ein Codewort, welches keinem ursprünglichen Wort zugeordnet ist. Man kann dann aber mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf das Wort schließen, was eigentlich „gemeint“ war.

Eine andere Absicherungsmöglichkeit für die Übertragung besteht in der Möglichkeit, das Frequenzspektrum gegenüber einem einfachen Kanal wesentlich zu verbreitern und es damit unempfindlich gegen einzelne Impulsstörungen zu machen.

Die zwei Arten von Störungen

Es gibt im Grunde genommen nur zwei wesentliche Arten von Störungen: ein immer vorhandenes und über den Frequenzbereich einigermaßen gleich verteiltes Grundrauschen und wahrscheinlichkeitstheoretisch schlecht erfassbare Impulsstörungen.

Das Grundrauschen hat eine gewisse maximale Signalstärke und man muss daher das Nutzsignal einfach so groß machen, dass es aus dem Grundrauschen hervorragt. Das Grundrauschen begrenzt auch die Möglichkeit, Empfänger immer empfindlicher zu machen: werden sie zu empfindlich, ist für die Empfänger das Grundrauschen das dominante Signal. Also sollte die Empfindlichkeit des Empfängers so sein, dass er nur unwesentliche Teile des Grundrauschens mitnimmt, die dann in einer ZF-Stufe ausgefiltert werden können.

Impulsstörungen sind wesentlich ärgerlicher, weil man weniger über sie weiß. Sie können durch Dinge entstehen, die gar nichts mit dem Funknetz oder dem Funkverkehr insgesamt zu tun haben, wie z.B. dem Ein- und Ausschalten von Leuchtstoffröhren, Kühlschränken und Kaffeemaschinen, um nur einige wirklich wichtige in Büroumgebungen zu findende Gerätegruppen zu nennen.

Sie treten zu unabhängigen Zeitpunkten und in unvorhersehbarer Stärke und Frequenz auf. In der Fertigung hat man es übrigens oftmals besser als in einer Büroumgebung, da man die störenden, z.B. von schweren Maschinen ausgehenden Impulse besser kennt.

Ein normaler Kanal würde von der eingezeichneten Impulsstörung empfindlich betroffen, wenn sie genau auf seiner Wellenlänge oder in enger Nachbarschaft stattfinden würde. Das Spread Spectrum Signal ist jedoch so breit, dass ihm die einzelne Störung wenig anhaben kann.

weiter mit: Das Spread Spectrum

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