Espectro expandido: funcionamiento, ventajas y métodos FHSS y DSSS

La FCC (Federal Communications Commission) regula las bandas de frecuencia de 902 y 928 MHz, entre 2400 y 2485 MHz, y la banda de frecuencia de 5725 GHz a 5850 GHz.

Las bandas IMS (Industrial, Medicina y Científica) también son relevantes en este contexto.

¿Qué es el Espectro Expandido?

El funcionamiento del espectro expandido radica en dispersar la energía de la señal de información sobre una amplia banda de frecuencia, con el objetivo de mitigar el bloqueo, la interferencia y la intercepción de la señal.

Métodos de Transmisión

A continuación, se comparan los métodos de transmisión tradicional y de espectro expandido:

1. Método Tradicional:

   El canal de comunicación permite una velocidad de transmisión de datos para un determinado ancho de banda. Se transmiten un mayor número de bits por segundo disponibles para la transmisión de datos utilizando como señal portadora una señal analógica medida en Hertz. Esto permite concentrar la información en una banda estrecha, lo cual requiere que la relación señal/ruido sea lo más alta posible. Es decir, la señal debe ser mucho mayor que el ruido para reducir las probabilidades de error en la transmisión de los datos.

2. Espectro Expandido:

   El espectro expandido presenta una condición diferente al método tradicional, porque expande el ancho de banda en vez de reducirlo y reduce la relación señal/ruido en vez de aumentarla. Con esto, se logra una capacidad de transmisión mejorada, con una relación señal/ruido bastante menor versus la expansión del ancho de banda, permitiéndose reducir las probabilidades de error en un proceso de transmisión.

¿Cómo se Dispersa la Energía en el Espectro Expandido?

La dispersión de esta energía a través de una banda de frecuencia ampliada presenta como solución el concepto de espectro expandido. Esto significa que la frecuencia de la portadora cambia simultáneamente varias veces durante la transmisión de los datos, o durante la transmisión de la clave, utilizando una frecuencia pseudo aleatoria la cual es conocida solamente por el emisor y el receptor, con quien se ha establecido la comunicación.

Ventajas del Espectro Expandido

• Utiliza una baja densidad de potencia.
• Puede coexistir con otros servicios en la misma banda de frecuencia sin provocar interferencia.
• Ofrece inmunidad a la interferencia y encriptación de la información.
• Aprovecha toda la banda de frecuencia asignada.
• Ofrece un sistema de privacidad.
• Evita el bloqueo de la señal y la interferencia o intercepción de las señales.

Métodos de Dispersión del Espectro Expandido

El espectro expandido se dispersa como energía utilizando dos formas principales:

1. FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum):

   El espectro expandido por saltos de frecuencia permite mover una señal de frecuencia entre una y otra. Es decir, la expansión de la señal se produce transmitiendo ráfagas de frecuencias, saltando posteriormente a otra frecuencia, para generar otra ráfaga de frecuencias produciendo el salto de frecuencia respectivo y así sucesivamente.

2. DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum):

   El espectro expandido por secuencia directa, en vez de una señal portadora, utiliza una señal de pseudo ruido. Es decir, se produce una manipulación de la señal de ruido, como una forma de aprovechar el espectro expandido.