Espectro ensanchado por salto de frecuencia en redes inalámbricas

El espectro ensanchado por salto de frecuencia está diseñado para un funcionamiento robusto en entornos ruidosos mediante la transmisión de paquetes cortos a diferentes frecuencias a través de amplias porciones del ancho de banda del canal. El receptor correlaciona estas señales «cercanas» entre sí y selecciona la mejor señal para la demodulación, lo que generalmente brinda un mejor rendimiento en comparación con los receptores sin salto de frecuencia que funcionan en condiciones similares.

En el espectro ensanchado, la información se transmite en breves intervalos de datos en diferentes frecuencias portadoras. En el espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS), cada componente se transmite a una frecuencia portadora diferente. Por el contrario, los sistemas multiportadora (como OFDM) transmiten múltiples señales en una única frecuencia portadora. El espectro ensanchado se puede utilizar para enviar flujos de datos digitales independientes a través de un canal ruidoso asignando diferentes «ranuras» a cada señal.

En los sistemas FHSS, la potencia transmitida se concentra en una o unas pocas portadoras a la vez. Las frecuencias portadoras se eligen de acuerdo con una secuencia pseudoaleatoria o secuencia de saltos que cambia periódicamente, para evitar la previsibilidad a largo plazo de las frecuencias portadoras utilizadas. El receptor correlaciona las señales recibidas con la secuencia de las señales recibidas para determinar cuál no interfiere con el ruido y la interferencia.

La forma exacta y la implementación de la secuencia de salto de frecuencia son diferentes para cada sistema de radio. La secuencia más utilizada es el código de desplazamiento binario, que se utiliza en Bluetooth e IEEE 802.15.4. Se han propuesto varios tipos de secuencias, todos los cuales implementan el mismo concepto: una secuencia pseudoaleatoria que cambia con el tiempo, lo que dificulta la predicción de la siguiente frecuencia. Algunos sistemas utilizan múltiples secuencias paralelas de modo que incluso si una secuencia se ve comprometida, otras pueden usarse para comunicarse.

La salida del generador de números pseudoaleatorios (PRNG) se alimenta a un contador que cuenta secuencialmente hasta el número total de frecuencias en un conjunto de saltos (N). El PRNG y el contador están sincronizados con un reloj que coincide exactamente tanto en el lado del emisor como en el del receptor.

Problemas relacionados con el espectro ensanchado por salto de frecuencia en redes inalámbricas:

• El espectro ensanchado por salto de frecuencia utiliza fórmulas matemáticas complejas que cambian con el tiempo y cambian simultáneamente tanto en el lado del emisor como en el del receptor. La complejidad de calcular la fórmula usando un procesador o microprocesador es difícil de entender.
• La precisión del espectro ensanchado por salto de frecuencia es demasiado alta (complejidad) para algunos escenarios del mundo real, como la comunicación militar, porque la cantidad de secuencias diferentes disponibles está limitada por la memoria y el poder computacional tanto en el lado del remitente como en el del receptor, lo que restringe su flexibilidad. en la asignación de ciertos espacios a ciertos usuarios.
• El espectro ensanchado por salto de frecuencia es demasiado complejo para algunos escenarios del mundo real, ya que puede causar interferencias entre algunos canales, lo que provoca un conflicto y una falta de comprensión mutua entre los usuarios.
• El rendimiento del espectro ensanchado por salto de frecuencia puede verse influenciado por la temperatura (la temperatura afecta la velocidad del cambio de frecuencia); también puede verse afectado por interferencias entre canales.

Conclusión: 

En muchas redes inalámbricas, utilizamos el espectro ensanchado por salto de frecuencia con el fin de mejorar la calidad y confiabilidad de la comunicación. Al usar FHSS, es posible hacer que la comunicación sea más resistente al ruido que causa interferencias. La forma más común de implementar FHSS es a través de una secuencia de salto de frecuencia pseudoaleatoria que cambia con el tiempo.