स्पेक्ट्रम विस्तार

दूरसंचार और रेडियो संचार में, स्प्रेड-तरंग तकनीकें ऐसी विधियाँ हैं जिनके द्वारा विशेष बैंडविड्थ (संकेत प्रोसेसिंग) के साथ उत्पन्न संकेत (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) (जैसे, विद्युत, विद्युत चुम्बकीय, या ध्वनिक संकेत) जानबूझकर आवृत्ति डोमेन में फैलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप व्यापक बैंडविड्थ (संकेत प्रोसेसिंग) के साथ संकेत मिलता है। इन तकनीकों का उपयोग कई कारणों से किया जाता है, जिसमें सुरक्षित संचार की स्थापना, प्राकृतिक व्यवधान (संचार), शोर (इलेक्ट्रॉनिक्स) और रेडियो जैमिंग, के प्रतिरोध में वृद्धि पहचान को रोकने के लिए पावर फ्लक्स घनत्व को सीमित करने के लिए (उदाहरण के लिए, उपग्रह डाउनलिंक्स में सम्मिलित हैं।), और बहु-एक्सेस संचार को सक्षम करने के लिए उपयोग किया जाता है।

दूरसंचार
स्प्रेड तरंग सामान्यतः आवृत्तियों के अपेक्षाकृत वाइडबैंड (रेडियो) बैंड पर सामान्य रूप से संकीर्ण बैंड सूचना संकेत फैलाने के लिए अनुक्रमिक शोर जैसी संकेत संरचना का उपयोग करता है। ग्राहक मूल सूचना संकेत को पुनः प्राप्त करने के लिए प्राप्त संकेतों को सहसंबंधित करता है। मूल रूप से दो प्रेरणाएँ थीं: या तो संचार को जाम करने के लिए दुश्मन के प्रयासों का विरोध करना (एंटी-जैम, या एजे), या इस तथ्य को छिपाने के लिए कि संचार हो रहा था, जिसे कभी-कभी अवरोधन (एलपीआई) की कम संभावना कहा जाता है।

आवृत्ति उछाल वृद्धि तरंग (एफएचएसएस), प्रत्यक्ष क्रम प्रसार तरंग (डीएसएसएस), टाइम-होपिंग स्प्रेड तरंग (टीएचएसएस), चिर स्प्रेड तरंग (सीएसएस), और इन तकनीकों के संयोजन स्प्रेड तरंग के रूप हैं। आवंटित बैंडविड्थ में संकेत के प्रसार पैटर्न को निर्धारित करने और नियंत्रित करने के लिए इन तकनीकों में से पहले दो छद्म यादृच्छिक संख्या अनुक्रमों को नियोजित करते हैं - छद्म यादृच्छिक संख्या जेनरेटर का उपयोग करके बनाए गये है। वायरलेस मानक IEEE 802.11 अपने रेडियो इंटरफ़ेस में या तो एफएचएसएस या डीएसएसएस का उपयोग करता है।


 * 1940 के दशक से जानी जाने वाली तकनीकों और 1950 के दशक से सैन्य संचार प्रणालियों में उपयोग की जाने वाली तकनीकों ने व्यापक आवृत्ति रेंज पर रेडियो सिग्नल को "फैल" दिया, जो न्यूनतम आवश्यकता से कई गुना अधिक है। प्रसार तरंग का मूल सिद्धांत शोर जैसी वाहक तरंगों का उपयोग है, जैसा कि नाम से पता चलता है, समान डेटा दर पर सरल बिंदु-से-बिंदु संचार के लिए आवश्यक बैंडविड्थ की तुलना में बहुत व्यापक है।
 * रेडियो जैमिंग (व्यवधान) का प्रतिरोध। डायरेक्ट सीक्वेंस (डीएस) निरंतर-समय के नैरोबैंड जैमिंग का विरोध करने में अच्छा है, जबकि पल्स जैमिंग का विरोध करने के लिए आवृत्ति होपिंग (एफएच) बेहतर है। डीएस प्रणाली में, नैरोबैंड जैमिंग डिटेक्शन परफॉर्मेंस को उतना ही प्रभावित करता है, जितना कि जैमिंग पावर की मात्रा पूरे संकेत बैंडविड्थ पर फैली हुई है, जहां यह अधिकांश बैकग्राउंड शोर से ज्यादा मजबूत नहीं होगा। इसके विपरीत, नैरोबैंड प्रणाली में जहां संकेत बैंडविड्थ कम है, संकेत बैंडविड्थ पर जैमिंग पावर केंद्रित होने पर प्राप्त संकेत गुणवत्ता गंभीर रूप से कम हो जाएगी।
 * जासूसी का प्रतिरोध। प्रसार अनुक्रम (डीएस प्रणाली में) या आवृत्ति-होपिंग पैटर्न (एफएच प्रणाली में) अधिकांश किसी के द्वारा अज्ञात होता है जिसके लिए संकेत अनायास ही होता है, इस स्थिति में यह संकेत को अस्पष्ट करता है और विरोधी को इसके बारे में समझने का मौका कम कर देता है। इसके अतिरिक्त, किसी दिए गए नॉइज़ बिजली की वर्णक्रमीय घनत्व (PSD) के लिए, स्प्रेड-तरंग प्रणाली को नैरोबैंड प्रणाली के रूप में फैलने से पहले प्रति बिट ऊर्जा की समान मात्रा की आवश्यकता होती है और इसलिए यदि बिटरेट फैलने से पहले समान है, लेकिन संकेत के बाद से समान मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है। शक्ति बड़े बैंडविड्थ पर फैली हुई है, संकेत PSD बहुत कम होता है - अधिकांश शोर PSD से काफी कम होता है - ताकि विरोधी यह निर्धारित करने में असमर्थ हो सके कि संकेत बिल्कुल उपस्थित है या नहीं। चूंकि, मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रेडियो को नियोजित करते हैं, स्प्रेड-तरंग रेडियो पर्याप्त सुरक्षा प्रदान नहीं करते हैं, जब तक कि कम से कम लंबे गैर-रैखिक प्रसार अनुक्रमों का उपयोग नहीं किया जाता है और संदेश एन्क्रिप्ट किए जाते हैं।
 * ध्वनि का मद्धिम होने का प्रतिरोध। स्प्रेड-तरंग संकेतों द्वारा कब्जा कर लिया गया उच्च बैंडविड्थ कुछ आवृत्ति विविधता प्रदान करता है; अर्थात्, यह संभावना नहीं है कि संकेत अपने संपूर्ण बैंडविड्थ पर गंभीर बहुपथ प्रसार ध्वनि का मद्धिम होने का सामना करेगा। डायरेक्ट-सीक्वेंस प्रणाली में, रेक रिसीवर का उपयोग करके संकेत का पता लगाया जा सकता है।
 * विविध अभिगम क्षमता, जिसे कोड विभाजन विविध अभिगम (सीडीएमए) या कोड-डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (सीडीएम) के रूप में जाना जाता है। जब तक वे अलग-अलग प्रसार अनुक्रमों का उपयोग करते हैं, तब तक एकाधिक उपयोगकर्ता ही आवृत्ति बैंड में साथ संचारित कर सकते हैं।

आवृत्ति होपिंग का आविष्कार
रेडियो प्रसारण में व्यवधान से बचाने और उससे बचने की कोशिश करने का विचार रेडियो तरंग संकेतिंग की शुरुआत में वापस आता है। 1899 में, गुग्लिल्मो मार्कोनी ने व्यवधान को कम करने के प्रयास में आवृत्ति-चयनात्मक रिसेप्शन के साथ प्रयोग किया। फ़ीक्वेंसी हॉपिंग की अवधारणा को जर्मन रेडियो कंपनी टेलीफंकन द्वारा अपनाया गया था और निकोला टेस्ला द्वारा 1903 के अमेरिकी पेटेंट के हिस्से में भी वर्णित किया गया था। रेडियो अग्रणी जोनाथन जेनेक की 1908 की जर्मन पुस्तक वायरलेस टेलीग्राफी उस प्रक्रिया का वर्णन करती है और नोट करती है कि टेलीफंकन पहले इसका उपयोग कर रहा था। प्रथम विश्व युद्ध में जर्मन सेना द्वारा इसका सीमित उपयोग देखा गया, 1929 में पोलिश इंजीनियर लियोनार्ड डेनिलेविक्ज़ द्वारा प्रतिपादित किया गया था, 1930 के दशक में विलेम ब्रोर्टजेस (, 2 अगस्त, 1932 को जारी किया गया) द्वारा पेटेंट में दिखाया गया था, और शीर्ष-गुप्त अमेरिकी सेना संकेत कोर द्वितीय विश्व युद्ध संचार प्रणाली में SIGSALY नाम दिया गया है।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, हॉलीवुड अभिनेत्री हेडी लैमर और अवांट-गार्डे संगीतकार जॉर्ज एंथिल के स्वर्ण युग ने एलाइड टारपीडो में उपयोग के लिए इरादा जैमिंग-प्रतिरोधी रेडियो मार्गदर्शन प्रणाली विकसित की, 11 अगस्त 1942 को "गुप्त संचार प्रणाली" के तहत डिवाइस को पेटेंट कराया गया। उनका दृष्टिकोण इस अभिप्राय में अद्वितीय था कि पेपर प्लेयर पियानो रोल के साथ आवृत्ति समन्वय किया जाता था - उपन्यास दृष्टिकोण जिसे कभी भी व्यवहार में नहीं लाया गया था।

क्लॉक संकेत जनरेशन
स्प्रेड-तरंग क्लॉक जेनरेशन (SSCG) का उपयोग कुछ तुल्यकालिक सर्किट में किया जाता है, विशेष रूप से माइक्रोप्रोसेसर वाले, विद्युतचुंबकीय व्यवधान (EMI) के वर्णक्रमीय घनत्व को कम करने के लिए जो ये प्रणाली उत्पन्न करते हैं। तुल्यकालिक डिजिटल प्रणाली वह है जो घड़ी संकेत द्वारा संचालित होती है और, इसकी आवधिक प्रकृति के कारण, अनिवार्य रूप से संकीर्ण आवृत्ति तरंग होता है। वास्तविक में, पूर्ण घड़ी संकेत में इसकी सारी ऊर्जा आवृत्ति (वांछित घड़ी आवृत्ति) और उसके हार्मोनिक्स पर केंद्रित होगी। प्रैक्टिकल सिंक्रोनस डिजिटल प्रणाली घड़ी आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर फैले कई संकीर्ण बैंडों पर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को विकीर्ण करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति तरंग होता है, जो कुछ आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय व्यवधान के लिए नियामक सीमा से अधिक हो सकता है (उदाहरण के लिए संयुक्त राज्य अमेरिका में संघीय संचार आयोग(एफसीसी) के राज्य, जापान में जेईआईटीऐ और यूरोप में अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन(आईईसी) )।

स्प्रेड-तरंग क्लॉकिंग चोटी से निकलने वाली ऊर्जा को कम करने के लिए पहले बताए गए विधियों में से का उपयोग करके इस समस्या से बचा जाता है और इसलिए, इसके विद्युत चुम्बकीय उत्सर्जन और विद्युत चुम्बकीय संगतता (EMC) नियमों का पालन करता है।

विनियामक अनुमोदन प्राप्त करने के लिए यह लोकप्रिय तकनीक बन गई है क्योंकि इसके लिए केवल सरल उपकरण संशोधन की आवश्यकता होती है। यह पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में और भी अधिक लोकप्रिय है क्योंकि तेज घड़ी की गति और उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले एलसीडी डिस्प्ले का कभी भी छोटे उपकरणों में एकीकरण बढ़ रहा है। चूंकि इन उपकरणों को इस प्रकार से डिज़ाइन किया है की यह हल्के हो और इसके साथ ही साथ वह सस्ते भी हो, ईएमआई को कम करने के लिए पारंपरिक निष्क्रिय, इलेक्ट्रॉनिक उपाय, जैसे कैपेसिटर या मेटल शील्डिंग, व्यवहार्य नहीं हैं। इन स्थितियों में सक्रिय ईएमआई कटौती तकनीक जैसे स्प्रेड-तरंग क्लॉकिंग की आवश्यकता होती है।

चूँकि, स्प्रेड-तरंग क्लॉकिंग, अन्य प्रकार के गतिशील आवृत्ति परिवर्तन की तरह, डिजाइनरों के लिए भी चुनौतियाँ पैदा कर सकता है। इनमें से प्रमुख है क्लॉक/डेटा मिसलिग्न्मेंट, या क्लॉक विचलन परिणामस्वरूप, संगणक प्रणाली में स्प्रेड-तरंग क्लॉकिंग को अक्षम करने की क्षमता को उपयोगी माना जाता है।

ध्यान दें कि यह विधि कुल विकिरण ऊर्जा को कम नहीं करती है, और इसलिए यह जरूरी नहीं है कि प्रणाली में व्यवधान उत्पन्न होने की संभावना कम हो। बड़े बैंडविड्थ पर ऊर्जा फैलाने से संकीर्ण बैंडविथ के अन्दर विद्युत और चुंबकीय रीडिंग प्रभावी ढंग से कम हो जाती है। ईएमसी परीक्षण प्रयोगशालाओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट मापने वाले रिसीवर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंग को आवृत्ति बैंड में लगभग 120 किलोहर्ट्ज़ चौड़े में विभाजित करते हैं। यदि परीक्षण के तहत प्रणाली अपनी सभी ऊर्जा को संकीर्ण बैंडविड्थ में विकीर्ण करती है, तो यह बड़ी चोटी दर्ज करेगी। इसी ऊर्जा को बड़े बैंडविड्थ में वितरित करने से प्रणाली वैधानिक सीमाओं को पार करने के लिए किसी संकीर्ण बैंड में पर्याप्त ऊर्जा डालने से रोकता है। वास्तविक जीवन की व्यवधान समस्याओं को कम करने के साधन के रूप में इस पद्धति की उपयोगिता पर अधिकांश वाद-विविद होती है, क्योंकि यह माना जाता है कि स्प्रेड-तरंग क्लॉकिंग EMC कानून या प्रमाणन प्रक्रियाओं में खामियों के सरल शोषण द्वारा उच्च विकीर्ण ऊर्जा मुद्दों को हल करने के अतिरिक्त छुपाता है। इस स्थिति के परिणामस्वरूप संकीर्ण बैंडविड्थ (ओं) के प्रति संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बहुत कम व्यवधान का अनुभव करते हैं, जबकि ब्रॉडबैंड संवेदनशीलता वाले, या यहां तक ​​कि अन्य उच्च आवृत्तियों पर संचालित (जैसे कि अलग स्टेशन पर ट्यून किया गया रेडियो रिसीवर), अधिक व्यवधान का अनुभव करेंगे।

स्वीकार्य कानूनी सीमाओं के अन्दर मापा उत्सर्जन को कम करने के लिए FCC प्रमाणन परीक्षण अधिकांश स्प्रेड-तरंग फ़ंक्शन सक्षम के साथ पूरा किया जाता है। चूँकि, स्प्रेड-तरंग कार्यक्षमता कुछ स्थितियों में उपयोगकर्ता द्वारा अक्षम की जा सकती है। उदाहरण के रूप में, व्यक्तिगत संगणक के क्षेत्र में, कुछ BIOS लेखकों में उपयोगकर्ता सेटिंग के रूप में स्प्रेड-तरंग क्लॉक जेनरेशन को अक्षम करने की क्षमता सम्मिलित है, जिससे ईएमआई नियमों का उद्देश्य विफल हो जाता है। इसे बचाव का रास्ता माना जा सकता है, लेकिन सामान्यतः इसे तब तक अनदेखा किया जाता है जब तक स्प्रेड-तरंग डिफ़ॉल्ट रूप से सक्षम होता है।

यह भी देखें

 * प्रत्यक्ष क्रम प्रसार तरंग
 * विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (EMC)
 * विद्युत चुम्बकीय व्यवधान (ईएमआई)
 * आवृत्ति आवंटन
 * आवृत्ति उछाल वृद्धि तरंग
 * जॉर्ज एंथिल
 * त्वरित सैन्य आवृत्ति-hopping UHF रेडियो आवाज संचार प्रणाली है
 * हेडी लैमर
 * खुला तरंग
 * ऑर्थोगोनल वेरिएबल स्प्रेडिंग फैक्टर (OVSF)
 * स्प्रेड-तरंग टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री
 * टाइम-होपिंग स्प्रेड तरंग
 * अल्ट्रा वाइड बैंड

स्रोत

 * फेडरल रेडियो फ्रीक्वेंसी मैनेजमेंट के लिए नियमों और प्रक्रियाओं का एनटीआईए मैनुअल
 * राष्ट्रीय सूचना प्रणाली सुरक्षा शब्दावली
 * स्मार्ट मॉब, द नेक्स्ट सोशल रेवोल्यूशन, हावर्ड रेनगोल्ड में दिए गए तरंग के प्रसार पर इतिहास, ISBN 0-7382-0608-3
 * व्लाडिसलाव कोज़ाज़ुक, एनिग्मा: हाउ द जर्मन मशीन सिफर वाज़ ब्रोकन, एंड हाउ इट वाज़ रीड बाय द एलाइज़ इन द वर्ल्ड वॉर टू, क्रिस्टोफर कास्परेक द्वारा संपादित और अनुवादित, फ्रेडरिक, एमडी, यूनिवर्सिटी पब्लिकेशन ऑफ़ अमेरिका, 1984, ISBN 0-89093-547-5.
 * एंड्रू एस. तनेनबौम और डेविड जे. वेदरेल, संगणक नेटवर्क्स, पांचवां संस्करण।
 * एंड्रू एस. तनेनबौम और डेविड जे. वेदरेल, संगणक नेटवर्क्स, पांचवां संस्करण।

बाहरी संबंध

 * A short history of spread spectrum
 * CDMA and spread spectrum
 * Spread Spectrum Scene newsletter