स्पेक्ट्रम विस्तार

दूरसंचार और रेडियो संचार में, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम तकनीकें ऐसी विधियाँ हैं जिनके द्वारा एक विशेष बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) के साथ उत्पन्न एक सिग्नल (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग) (जैसे, एक विद्युत, विद्युत चुम्बकीय, या ध्वनिक संकेत) जानबूझकर आवृत्ति डोमेन में फैलाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक व्यापक बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) के साथ एक सिग्नल में। इन तकनीकों का उपयोग विभिन्न कारणों से किया जाता है, जिसमें सुरक्षित संचार की स्थापना, प्राकृतिक हस्तक्षेप (संचार) के बढ़ते प्रतिरोध, शोर (इलेक्ट्रॉनिक्स) और रेडियो जैमिंग, पता लगाने से रोकने के लिएवर्णक्रमीय प्रवाह घनत्व घनत्व को सीमित करने के लिए (उदाहरण के लिए, उपग्रह डाउनलिंक्स में) शामिल हैं। ), और बहु-एक्सेस संचार को सक्षम करने के लिए।

दूरसंचार
स्प्रेड स्पेक्ट्रम आम तौर पर आवृत्तियों के अपेक्षाकृत वाइडबैंड (रेडियो) बैंड पर सामान्य रूप से संकीर्ण बैंड सूचना सिग्नल फैलाने के लिए अनुक्रमिक शोर जैसी सिग्नल संरचना का उपयोग करता है। रिसीवर 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 (FHSS), प्रत्यक्ष क्रम प्रसार स्पेक्ट्रम (DSSS), टाइम-होपिंग स्प्रेड स्पेक्ट्रम (THSS), चिर स्प्रेड स्पेक्ट्रम (CSS), और इन तकनीकों के संयोजन स्प्रेड स्पेक्ट्रम के रूप हैं। आवंटित बैंडविड्थ में सिग्नल 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 गए। वायरलेस मानक IEEE 802.11 अपने रेडियो इंटरफ़ेस में या तो FHSS या DSSS का उपयोग करता है।


 * 1940 के दशक से जानी जाने वाली तकनीक और 1950 के दशक से सैन्य संचार प्रणालियों में उपयोग की जाने वाली तकनीकों ने न्यूनतम आवश्यकता से कई गुना अधिक व्यापक आवृत्ति रेंज पर एक रेडियो सिग्नल फैलाया। प्रसार स्पेक्ट्रम का मूल सिद्धांत शोर जैसी वाहक तरंगों का उपयोग है, और, 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 (हस्तक्षेप) का प्रतिरोध। डायरेक्ट सीक्वेंस (DS) निरंतर-समय के नैरोबैंड जैमिंग का विरोध करने में अच्छा है, जबकि पल्स जैमिंग का विरोध करने के लिए फ़्रीक्वेंसी होपिंग (FH) बेहतर है। डीएस सिस्टम में, नैरोबैंड जैमिंग डिटेक्शन परफॉर्मेंस को उतना ही प्रभावित करता है, जितना कि जैमिंग पावर की मात्रा पूरे सिग्नल बैंडविड्थ पर फैली हुई है, जहां यह अक्सर बैकग्राउंड शोर से ज्यादा मजबूत नहीं होगा। इसके विपरीत, नैरोबैंड सिस्टम में जहां सिग्नल बैंडविड्थ कम है, सिग्नल बैंडविड्थ पर जैमिंग पावर केंद्रित होने पर प्राप्त सिग्नल गुणवत्ता गंभीर रूप से कम हो जाएगी।
 * गपशप का विरोध। प्रसार अनुक्रम (डीएस सिस्टम में) या फ़्रीक्वेंसी-होपिंग पैटर्न (एफएच सिस्टम में) अक्सर किसी के द्वारा अज्ञात होता है जिसके लिए संकेत अनायास ही होता है, इस मामले में यह सिग्नल को अस्पष्ट करता है और एक विरोधी को इसके बारे में समझने का मौका कम कर देता है। इसके अलावा, किसी दिए गए नॉइज़ बिजली की वर्णक्रमीय घनत्व (PSD) के लिए, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम सिस्टम को नैरोबैंड सिस्टम 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 सिग्नल के बाद से समान मात्रा में बिजली की आवश्यकता होती है। शक्ति एक बड़े बैंडविड्थ पर फैली हुई है, संकेत PSD बहुत कम है - अक्सर शोर PSD से काफी कम है - ताकि विरोधी यह निर्धारित करने में असमर्थ हो सके कि संकेत बिल्कुल मौजूद है या नहीं। हालांकि, मिशन-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध रेडियो को नियोजित करते हैं, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम 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।
 * लुप्त होने का प्रतिरोध। स्प्रेड-स्पेक्ट्रम संकेतों द्वारा कब्जा कर लिया गया उच्च बैंडविड्थ कुछ आवृत्ति विविधता प्रदान करता है; यानी, यह संभावना नहीं है कि सिग्नल अपने संपूर्ण बैंडविड्थ पर गंभीर बहुपथ प्रसार लुप्त होती का सामना करेगा। डायरेक्ट-सीक्वेंस सिस्टम में, रेक रिसीवर का उपयोग करके सिग्नल का पता लगाया जा सकता है।
 * मल्टीपल एक्सेस क्षमता, जिसे कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (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 एक ही आवृत्ति बैंड में एक साथ संचारित कर सकते हैं।

फ़्रीक्वेंसी होपिंग का आविष्कार
रेडियो प्रसारण में हस्तक्षेप से बचाने और उससे बचने की कोशिश करने का विचार रेडियो तरंग सिग्नलिंग की शुरुआत में वापस आता है। 1899 में, गुग्लिल्मो मार्कोनी ने हस्तक्षेप को कम करने के प्रयास में आवृत्ति-चयनात्मक रिसेप्शन के साथ प्रयोग किया। फ़ीक्वेंसी हॉपिंग की अवधारणा को जर्मन रेडियो कंपनी telefunken 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 डंडे इंजीनियर लियोनार्ड डेनिलेविक्ज़ द्वारा प्रतिपादित किया गया था, 1930 के दशक में विलेम ब्रोर्टजेस द्वारा एक पेटेंट में दिखाया गया (, 2 अगस्त, 1932 को जारी किया गया), और शीर्ष-गुप्त अमेरिकी सेना सिग्नल कोर द्वितीय विश्व युद्ध संचार प्रणाली में SIGSALY नाम दिया गया।

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

क्लॉक सिग्नल जनरेशन
स्प्रेड-स्पेक्ट्रम 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 सिस्टम उत्पन्न करते हैं। एक तुल्यकालिक डिजिटल प्रणाली वह है जो एक घड़ी संकेत द्वारा संचालित होती है और, इसकी आवधिक प्रकृति के कारण, एक अनिवार्य रूप से संकीर्ण आवृत्ति स्पेक्ट्रम होता है। वास्तव में, एक पूर्ण घड़ी संकेत में इसकी सारी ऊर्जा एक आवृत्ति (वांछित घड़ी आवृत्ति) और उसके हार्मोनिक्स पर केंद्रित होगी। प्रैक्टिकल सिंक्रोनस डिजिटल सिस्टम घड़ी आवृत्ति और उसके हार्मोनिक्स पर फैले कई संकीर्ण बैंडों पर विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को विकीर्ण करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप आवृत्ति स्पेक्ट्रम होता है, जो कुछ आवृत्तियों पर विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए नियामक सीमा से अधिक हो सकता है (उदाहरण के लिए संघीय संचार आयोग के संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान में JEITA और यूरोप में अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन)।

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

विनियामक अनुमोदन प्राप्त करने के लिए यह एक 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 हल्का और सस्ता होने के लिए डिज़ाइन किया गया है, ईएमआई को कम करने के लिए पारंपरिक निष्क्रिय, इलेक्ट्रॉनिक उपाय, जैसे कैपेसिटर या मेटल शील्डिंग, व्यवहार्य नहीं हैं। इन मामलों में सक्रिय ईएमआई कटौती तकनीक जैसे स्प्रेड-स्पेक्ट्रम क्लॉकिंग की आवश्यकता होती है।

हालाँकि, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम 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 कालद विचलन नतीजतन, कंप्यूटर सिस्टम में स्प्रेड-स्पेक्ट्रम 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 सिस्टम में हस्तक्षेप होने की संभावना कम हो। एक बड़े बैंडविड्थ पर ऊर्जा फैलाने से संकीर्ण बैंडविथ के भीतर विद्युत और चुंबकीय रीडिंग प्रभावी ढंग से कम हो जाती है। EMC परीक्षण प्रयोगशालाओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले विशिष्ट मापने वाले रिसीवर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम को फ़्रीक्वेंसी बैंड में लगभग 120 kHz चौड़े में विभाजित करते हैं। यदि परीक्षण के तहत प्रणाली अपनी सभी ऊर्जा को एक संकीर्ण बैंडविड्थ में विकीर्ण करती है, तो यह एक बड़ी चोटी दर्ज करेगी। इसी ऊर्जा को एक बड़े बैंडविड्थ में वितरित करने से सिस्टम वैधानिक सीमाओं को पार करने के लिए किसी एक संकीर्ण बैंड में पर्याप्त ऊर्जा डालने से रोकता है। वास्तविक जीवन की हस्तक्षेप समस्याओं को कम करने के साधन के रूप में इस पद्धति की उपयोगिता पर अक्सर बहस होती है, क्योंकि यह माना जाता है कि स्प्रेड-स्पेक्ट्रम क्लॉकिंग EMC कानून या प्रमाणन प्रक्रियाओं में खामियों के सरल शोषण द्वारा उच्च विकीर्ण ऊर्जा मुद्दों को हल करने के बजाय छुपाता है। इस स्थिति के परिणामस्वरूप संकीर्ण बैंडविड्थ (ओं) के प्रति संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बहुत कम हस्तक्षेप का अनुभव करते हैं, जबकि ब्रॉडबैंड संवेदनशीलता वाले, या यहां तक ​​कि अन्य उच्च आवृत्तियों पर संचालित (जैसे कि एक अलग स्टेशन पर ट्यून किया गया रेडियो रिसीवर), अधिक हस्तक्षेप का अनुभव करेंगे।

स्वीकार्य कानूनी सीमाओं के भीतर मापा उत्सर्जन को कम करने के लिए FCC प्रमाणन परीक्षण अक्सर स्प्रेड-स्पेक्ट्रम फ़ंक्शन सक्षम के साथ पूरा किया जाता है। हालाँकि, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम कार्यक्षमता कुछ मामलों में उपयोगकर्ता द्वारा अक्षम की जा सकती है। एक उदाहरण के रूप में, व्यक्तिगत कंप्यूटर के क्षेत्र में, कुछ BIOS लेखकों में उपयोगकर्ता सेटिंग के रूप में स्प्रेड-स्पेक्ट्रम क्लॉक जेनरेशन को अक्षम करने की क्षमता शामिल है, जिससे ईएमआई नियमों का उद्देश्य विफल हो जाता है। इसे एक बचाव का रास्ता माना जा सकता है, लेकिन आमतौर पर इसे तब तक अनदेखा किया जाता है जब तक स्प्रेड-स्पेक्ट्रम डिफ़ॉल्ट रूप से सक्षम होता है।

यह भी देखें

 * प्रत्यक्ष क्रम प्रसार स्पेक्ट्रम
 * विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (EMC)
 * विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई)
 * आवृत्ति आवंटन
 * आवृत्ति उछाल वृद्धि तरंग
 * जॉर्ज एंथिल
 * त्वरित सैन्य आवृत्ति-hopping UHF रेडियो आवाज संचार प्रणाली है
 * हेडी लैमर
 * खुला स्पेक्ट्रम
 * ऑर्थोगोनल वेरिएबल स्प्रेडिंग फैक्टर (OVSF)
 * स्प्रेड-स्पेक्ट्रम टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री
 * टाइम-होपिंग स्प्रेड स्पेक्ट्रम
 * 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 स्पेक्ट्रम 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, कंप्यूटर नेटवर्क्स, पांचवां संस्करण।
 * एंड्रू एस. तनेनबौम और डेविड जे. वेदरेल, कंप्यूटर नेटवर्क्स, पांचवां संस्करण।

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 * सक्रिय ईएमआई में कमी
 * इंटरनेशनल इलेक्ट्रोटेक्नीकल कमीशन
 * घड़ी का संकेत
 * मापने वाला रिसीवर
 * जल्दी करो

बाहरी संबंध

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