NT NT T T T 2 2 = =

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4. SINCRONIZACIÓN DE SISTEMAS DE ESPECTRO DISPERSO
4.1. SINCRONIZACIÓN DE SISTEMAS DE ESPECTRO DISPERSO DE
SECUENCIA DIRECTA Y SALTO EN FRECUENCIA (DSSS Y FHSS)
Un receptor de espectro disperso debe generar una secuencia de pseudo ruido
que este en sincronía con la secuencia recibida, eso significa que los chips o los
intervalos de detención (dwell intervals) deben coincidir de manera precisa o
muy cercana. Ya que cualquier desalineamiento imposibilitara recuperar la señal
mensaje. La sincronización en tiempo del receptor con la señal de espectro
ensanchado esta formada por las fases de adquisición y seguimiento de la
misma.
4.1.1.
Adquisición.
Para establecer la sincronización inicial, el transmisor envía una secuencia de
pseudo ruido aleatoria conocida por el receptor, el cual se encuentra
continuamente buscándola. Siempre existe un periodo inicial de incertidumbre
Tu para la adquisición y si Tc es la duración de un chip, es necesario que exista
un tiempo TD=NTc para realizar una prueba de sincronismo en cada instante de
tiempo, sobre todo si el sistema está en un ambiente de ruido o interferencia. Si
la búsqueda de sincronización se realiza en pasos de Tc/2, el tiempo requerido
para establecer la sincronización inicial es:
Ti sin cr =
Tu
NTc = 2 NTU
Tc
2
Como se observa, la longitud de la secuencia transmitida debe tener una
longitud de al menos 2NTu para dar al receptor suficiente tiempo para su
detección.
Un sistema empleado para adquisición de una señal de espectro disperso de
secuencia directa es el sistema de adquisición serial (Serial-search acquisition
system) mostrado en la Figura 1. Este sistema de adquisición correlaciona la
señal recibida con la secuencia de sincronización conocida y la salida se
compara con un nivel por medio de un detector de umbral para determinar si la
secuencia esta presente. Si no lo está, la secuencia avanza un tiempo Tc/2 y el
proceso de correlación se repite.
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Nota:
Las técnicas de adquisición
más
efectivas
para
establecer la sincronización
son: adquisición por filtro de
emparejamiento (matchedfilter
acquisition)
y
adquisición serial (serial –
search acquisition); ya que
son altamente eficientes
para rechazar altos niveles
de interferencia.
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Figura #.1. Sistema Serial de Adquisición (Serial–Search Acquisition).
Para los sistemas de espectro disperso por salto en frecuencia (FHSS), se
busca sincronizar el código PN que controla el patrón de salto en frecuencia. El
transmisor envía una señal de salto en frecuencia conocida hacia el receptor
quien busca este patrón. Se puede emplear para esto un banco de filtros
sintonizados al patrón de secuencias conocidos y la salida de los mismos se
detecta con un detector de envolvente por ejemplo, estas señales se comparan
con un umbral. Si el umbral es excedido, una señal esta presente. El sistema
para adquisición de una señal de espectro disperso por salto en frecuencia se
muestra en la Figura 2:
Figura #.2. Sistema por Emparejamiento de Filtro (Matched-Filter Acquisition).
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4.1.2.
Seguimiento (Tracking)
El circuito mas empleado para esta operación es el DLL (Delay-Loked Loop), en
donde la señal recibida es aplicada a dos multiplicadores donde se combina con
dos salidas de un generador de pseudo ruido con retardo, produciendo un
retardo entre ambas señales de 2δ ≤ Tc . Las señales producto constituyen la
correlación cruzada entre la señal recibida y la secuencia de pseudo ruido con
los dos valores de retardo. Estos productos atraviesan por filtros pasa banda y
detectores ya sean de envolventes o de ley cuadrática, luego se restan. La
señal de diferencia se aplica a un filtro de lazo que controla el reloj de la señal
de pseudo ruido (VCC). En caso que el sincronismo no sea exacto, la salida
filtrada de un correlacionador excederá al otro y el VCC avanzara o retrocederá
convenientemente. En el punto de equilibrio, las salidas filtradas de los
correlacionadores estarán igualmente desplazadas del valor máximo y la salida
del generador de pseudo ruido estará exactamente sincronizada con la señal
recibida y alimentara al demodulador.
Figura #.3. Diagrama de Bloques DLL
Otro circuito utilizado en este proceso es el TDL (Tau-Dither Loop), en el cual la
correlación cruzada es muestreada regularmente a dos valores de retardo por
pasos del reloj de código de pseudo ruido hacia atrás o adelante en el tiempo en
cantidades de valor δ. La envolvente de la correlación cruzada que es
muestreada a ± δ tiene una amplitud modulada cuya fase relativa con el
modulador tau-dither determina el signo del error de seguimiento (tracking)
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Figura #.4. Diagrama de Bloques TDL.
Para el caso de señales FH, se acepta que exista un pequeño error de tiempo
entre la señal recibida y el reloj del receptor. El filtro pasabanda esta sintonizado
a un frecuencia intermedia y su ancho de banda es del orden de 1/Tc Su salida
es detectada y luego multiplicada por la señal reloj produciendo una señal de
tres niveles la cual conduce al filtro de lazo. Si las transiciones de los chips
generados localmente no ocurren al mismo tiempo que las transiciones de la
señal recibida, la salida del filtro de lazo puede ser negativa o positiva
dependiendo del atraso o adelanto relativo del VCC con la señal de entrada.
Esta señal de error del filtro de lazo provee la señal de control para ajustar la
señal VCC y así conducir la frecuencia sintetizada al sincronismo con la señal
recibida. El diagrama de bloques del sistema utilizado para el seguimiento de
las señales de FHSS es el que se muestra en la Figura 5.
Figura #.4. Diagrama de Bloques Para el Sistema de Seguimiento (tracking) de Señales de FHSS.
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Bibliografía
[HAY 02] HAYKIN, Simon. Sistemas de Comunicación. 1ª ED. México DF, Editorial Limusa S.A. de
CV - Willey & Sons, 2002. ISBN 968-18-6307-0
[TOR 05] TORRIERI, Don. Principles of Spread-Spectrum Communication Systems. 1ª ED. Boston
USA, Editorial Springer Science + Business Media, Inc. 2005. eBook ISBN: 0-387-22783-0
[SIM_OMU_SCH_LEV 02] SIMON Marvin, OMURA Jim, SCHOLTZ Robert, LEVIT Barry, SPREAD
SPECTRUM COMMUNICATIONS HANDBOOK, Electronic Edition USA, Editorial McGraw-Hill, Inc.
2002 ISBN 0-07-138215-1
[DI_C__] DI CHIARA, Armando. DISEÑO DE UN TRANSCEPTOR DE BANDA EXPANDIDA, Escuela
de postgrado INSTITUTO TECNOLOGICO DE BUENOS AIRES (ITBA) Buenos Aires Argentina.
Disponible en: www.itba.edu.ar/capis/epg-tesis-y-tf/dichiara-trabajofinaldeespecialidad.pdf
[GON__] GONZALEZ SERNA, Gabriel, CENTRO NACIONAL DE INVESTIGACION Y DESARROLLO
TECNOLOGICO (CENIDET), Cuernavaca – México, Presentación Redes Inalámbricas disponible en
http://www.cenidet.edu.mx
[QUIL__] DEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE
QUILMES, Teoría de las Telecomunicaciones - Spread Spectrum. Disponible en www.unq.edu.ar
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