直接拡散スペクトル

電気通信において、直接拡散スペクトル（DSSS）は、主に信号干渉全体を低減するために使用される拡散スペクトル 変調技術です。直接拡散変調により、送信信号の帯域幅は情報帯域幅よりも広くなります。受信機で直接拡散変調を逆拡散または除去すると、情報帯域幅が復元され、意図的および非意図的な干渉が大幅に低減されます。^[1]

スイスの発明家、グスタフ・グアネラは「秘密信号の手段と方法」を提案した。^{[2] DSSSでは、メッセージシンボルは}拡散シーケンスと呼ばれる一連の複素数値によって変調される。拡散シーケンスの各要素、いわゆるチップは、元のメッセージシンボルよりも短い持続時間を持つ。メッセージシンボルの変調により、信号がスペクトル内でスクランブルされ拡散され、拡散シーケンスの帯域幅がもたらされる。チップ持続時間が短いほど、結果として得られるDSSS信号の帯域幅は大きくなり、メッセージ信号に多重化される帯域幅が広いほど、狭帯域干渉に対する耐性が向上する。^{[1] [3]}

DSSSの実用的かつ効果的な用途としては、符号分割多重接続（CDMA）方式、Wi-Fiネットワークで使用されるIEEE 802.11b仕様、全地球測位システム（GPS）などがある。^{[4] [5]}

直接拡散スペクトル送信では、送信するシンボル シーケンスを、元のメッセージ レートよりも高いレートの拡散シーケンスで乗算します。通常、シーケンスは、結果として得られるスペクトルがスペクトル的に白色になるように選択されます。同じシーケンスの知識を使用して、受信側で元のデータを再構築します。これは通常、拡散シーケンスとの要素ごとの乗算と、それに続くメッセージ シンボル期間にわたる合計によって実装されます。このプロセス(逆拡散)は、数学的には、送信された拡散シーケンスと拡散シーケンスとの相関です。AWGN チャネルでは、逆拡散された信号の信号対雑音比は、拡散シーケンス レートとデータ レートの比である拡散係数によって増加します。

送信された DSSS 信号は、元の信号の直接変調に必要な帯域幅よりも広い帯域幅を占有しますが、そのスペクトルは従来のパルス形状フィルタリングによって制限できます。

望ましくない送信機が同じチャネルで異なる拡散シーケンスを使用して送信する場合、逆拡散プロセスによってその信号の電力が低下します。この効果は、マルチユーザー メディア アクセスのコード分割多重アクセス(CDMA) 方式の基礎であり、これにより、複数の送信機が、拡散シーケンスの相互相関特性の制限内で同じチャネルを共有できるようになります。

• 意図しない妨害や意図的な妨害に対する耐性
• 複数のユーザー間での単一チャンネルの共有
• 信号/背景ノイズレベルの低下により傍受が困難になる
• 送信機と受信機の相対タイミングの決定

• 米国のGPS、欧州のGalileoおよびロシアのGLONASS 衛星ナビゲーションシステム。初期の GLONASS は単一の拡散シーケンスによる DSSS をFDMAと組み合わせて使用​​していましたが、後の GLONASS は DSSS を使用して複数の拡散シーケンスによるCDMA を実現しました。
• DS-CDMA (直接拡散符号分割多重アクセス) は、異なるコードを使用して異なるユーザー間で信号を拡散する DSSS に基づく多重アクセス方式です。これは、最も広く使用されているタイプのCDMAです。
• 900 MHz、2.4 GHz、5.8 GHz帯域で動作するコードレス電話
• IEEE 802.11b 2.4 GHz Wi-Fiおよびその前身である802.11-1999 (後継の802.11gはOFDMと DSSS の両方を使用します)
• 自動メーター読み取り
• IEEE 802.15.4 (例えば、Zigbeeの PHY および MAC 層として、または、 WirelessHARTの物理層として使用)
• ラジコン模型自動車、航空機、船舶
• 隠蔽性と妨害やスプーフィングに対する耐性を備えたスペクトル拡散レーダー

• 補完コード入力
• 周波数ホッピングスペクトラム拡散
• 線形フィードバックシフトレジスタ
• 直交周波数分割多重

• スペクトラム拡散通信の起源
•  この記事には、連邦規格 1037Cのパブリック ドメイン コンテンツが組み込まれています。一般調達局。2022 年 1 月 22 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
• NTIA 連邦無線周波数管理に関する規制および手順のマニュアル

• 民生用スペクトラム拡散の歴史