आवृत्ति उछाल वृद्धि तरंग

फ्रीक्वेंसी-होपिंग स्प्रेड स्पेक्ट्रम (FHSS) एक बड़े स्पेक्ट्रल बैंड पर कब्जा करने वाली कई अलग-अलग आवृत्तियों के बीच वाहक आवृत्ति को तेजी से बदलकर रेडियो सिग्नल प्रसारित करने की एक विधि है। परिवर्तनों को ट्रांसमीटर और रिसीवर (रेडियो) दोनों के लिए ज्ञात कोड द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एफएचएसएस का उपयोग हस्तक्षेप से बचने, छिपकर बातें सुनने से रोकने और कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस (सीडीएमए) संचार को सक्षम करने के लिए किया जाता है।

उपलब्ध आवृत्ति बैंड को छोटे उप-बैंडों में बांटा गया है। पूर्व निर्धारित क्रम में इन उप-बैंडों की केंद्र आवृत्तियों के बीच सिग्नल (हॉप) तेजी से अपनी वाहक आवृत्तियों को बदलते हैं। एक विशिष्ट आवृत्ति पर हस्तक्षेप केवल थोड़े अंतराल के दौरान सिग्नल को प्रभावित करेगा। फिक्स्ड फ्रीक्वेंसी ट्रांसमिशन की तुलना में एफएचएसएस चार मुख्य लाभ प्रदान करता है:


 * 1) एफएचएसएस सिग्नल नैरोबैंड इंटरफेरेंस (संचार) के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं क्योंकि सिग्नल एक अलग आवृत्ति बैंड के लिए हॉप करता है।
 * 2) अगर फ्रीक्वेंसी-हॉपिंग पैटर्न की जानकारी नहीं है तो सिग्नल को इंटरसेप्ट करना मुश्किल है।
 * 3) पैटर्न अज्ञात होने पर जैमिंग भी मुश्किल है; प्रसार अनुक्रम अज्ञात होने पर सिग्नल को केवल एक ही हॉपिंग अवधि के लिए अवरूद्ध किया जा सकता है।
 * 4) एफएचएसएस प्रसारण न्यूनतम पारस्परिक हस्तक्षेप के साथ कई प्रकार के पारंपरिक प्रसारणों के साथ एक आवृत्ति बैंड साझा कर सकता है। इसके विपरीत एफएचएसएस सिग्नल नैरोबैंड संचार में न्यूनतम हस्तक्षेप संयोजित करते हैं।

सैन्य
स्प्रेड-स्पेक्ट्रम सिग्नल जानबूझकर रेडियो जैमिंग के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी होते हैं जब तक कि विरोधी को आवृत्ति-होपिंग पैटर्न का ज्ञान न हो। मिलिट्री रेडियो एक गुप्त ट्रान्सेक (ट्रान्सेक) के नियंत्रण में फ्रीक्वेंसी-होपिंग पैटर्न उत्पन्न करते हैं जिसे प्रेषक और रिसीवर पहले से साझा करते हैं। यह कुंजी केवाई-57 वाक् सुरक्षा उपकरण जैसे उपकरणों द्वारा उत्पन्न की जाती है। यूनाइटेड स्टेट्स मिलिट्री रेडियो जो फ्रीक्वेंसी होपिंग का उपयोग करते हैं उनमें JTIDS/MIDS परिवार, हैव क्विक एरोनॉटिकल मोबाइल कम्युनिकेशन सिस्टम और सिंकगार्स(SINCGARS) कॉम्बैट नेट रेडियो, लिंक-16 सम्मिलित हैं।

असैनिक नागरिक
यूएस में, चूंकि संघीय संचार आयोग (FCC) ने अनियमित 2.4 GHz बैंड में एफएचएसएस सिस्टम को अनुमति देने के लिए नियमों में संशोधन किया, उस बैंड के कई उपभोक्ता उपकरणों ने विभिन्न एफएचएसएस मोड्स को नियोजित किया है। ईएफसीसी सीएफआर47 भाग 15.247 अमेरिका में 902–928 मेगाहर्ट्ज, 2400–2483.5 मेगाहर्ट्ज, और 5725–5850 मेगाहर्ट्ज बैंड आवृत्ति होपिंग के लिए आवश्यकताओं को कवर करता है। कुछ वॉकी-टॉकीज जो एफएचएसएस तकनीक का उपयोग करते हैं, 900 मेगाहर्ट्ज बैंड पर बिना लाइसेंस के उपयोग के लिए विकसित किए गए हैं। एफएचएसएस तकनीक का उपयोग रेडियो-नियंत्रित मॉडल कारों, हवाई जहाजों और ड्रोन के लिए उपयोग किए जाने वाले कई हॉबी ट्रांसमीटर और रिसीवर में भी किया जाता है। पिछले एफएम या एएम रेडियो-नियंत्रित सिस्टम के विपरीत एक ही बैंड पर सैकड़ों ट्रांसमीटर/रिसीवर जोड़े को एक साथ संचालित करने की अनुमति देने वाली एक प्रकार की एकाधिक पहुंच हासिल की जाती है, जिसमें एक साथ चैनल सीमित होते हैं।

तकनीकी विचार
फ़्रीक्वेंसी होपिंग के लिए आवश्यक समग्र बैंडविड्थ केवल एक वाहक आवृत्ति का उपयोग करके समान जानकारी प्रसारित करने के लिए आवश्यक बैंडविड्थ से कहीं अधिक व्यापक है। लेकिन क्योंकि संचरण किसी भी समय इस बैंडविड्थ के एक छोटे से हिस्से पर ही होता है, तात्कालिक हस्तक्षेप बैंडविड्थ वास्तव में समान होता है। वाइडबैंड थर्मल नॉइज़ के खिलाफ कोई अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान नहीं करते हुए फ़्रीक्वेंसी-हॉपिंग दृष्टिकोण नैरोबैंड हस्तक्षेप स्रोतों के कारण होने वाली गिरावट को कम करता है।

फ़्रीक्वेंसी-होपिंग सिस्टम की चुनौतियों में से एक ट्रांसमीटर और रिसीवर को सिंक्रोनाइज़ करना है। एक तरीका यह आश्वासन देना है कि ट्रांसमीटर एक निश्चित अवधि में सभी चैनलों का उपयोग करेगा। रिसीवर तब एक यादृच्छिक चैनल चुनकर और उस चैनल पर वैध डेटा सुनकर ट्रांसमीटर ढूंढ सकता है। ट्रांसमीटर के डेटा को डेटा के एक विशेष अनुक्रम द्वारा पहचाना जाता है जो इस चैनल के लिए डेटा के खंड पर होने की संभावना नहीं है, और खंड में अखंडता की जाँच और आगे की पहचान के लिए एक अंततः, भी हो सकता है। ट्रांसमीटर और रिसीवर फ़्रीक्वेंसी-हॉपिंग पैटर्न की निश्चित तालिकाओं का उपयोग कर सकते हैं, ताकि एक बार सिंक्रनाइज़ होने पर वे तालिका का पालन करके संचार बनाए रख सकें।

यूएस में, 902-928 मेगाहर्ट्ज और 2.4 गीगाहर्ट्ज बैंड में बिना लाइसेंस वाले स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिस्टम पर शीर्षक 47 सीएफआर भाग 15 गैर-स्प्रेड-स्पेक्ट्रम सिस्टम के लिए अनुमति से अधिक शक्ति की अनुमति देता है। एफएचएसएस और डायरेक्ट-सीक्वेंस स्प्रेड-स्पेक्ट्रम (डीएसएसएस) दोनों सिस्टम 1 वाट पर संचारित हो सकते हैं, गैर-स्प्रेड-स्पेक्ट्रम सिस्टम पर 1 मिलीवाट की सीमा से एक हजार गुना वृद्धि एफसीसी प्रत्येक चैनल के लिए न्यूनतम संख्या में आवृत्ति चैनल और अधिकतम ठहराव समय भी निर्धारित करता है।

एकाधिक आविष्कारक
1899 में गुग्लिल्मो मार्कोनी ने हस्तक्षेप को कम करने के प्रयास में आवृत्ति-चयनात्मक रिसेप्शन के साथ प्रयोग किया। खुले साहित्य में फ़्रीक्वेंसी होपिंग का सबसे पहला उल्लेख यूएस पेटेंट 725,605 में है, जो 17 मार्च, 1903 को निकोला टेस्ला को दिया गया था, और रेडियो अग्रणी जोनाथन जेनेक की पुस्तक वायरलेस टेलीग्राफी (जर्मन, 1908, अंग्रेजी अनुवाद मैकग्रा हिल, 1915), हालांकि जेनेक लिखता है कि टेलीफनकेन ने पहले ही इसे परीक्षण कर लिया था। निकोला टेस्ला सीधे तौर पर वाक्यांश फ़्रीक्वेंसी होपिंग का उल्लेख नहीं करते हैं, लेकिन निश्चित रूप से इसका संकेत देते हैं। सिगनलिंग की एंटाइटल्ड विधि, पेटेंट एक ऐसी प्रणाली का वर्णन करता है जो सिग्नल या संदेशों के किसी भी खतरे के बिना रेडियो संचार को सक्षम करेगा, इंटरसेप्टेड, किसी भी तरह से हस्तक्षेप करेगा। जर्मन सेना ने प्रथम विश्व युद्ध में निश्चित कमांड बिंदुओं के बीच संचार के लिए आवृत्ति होपिंग का सीमित उपयोग किया ताकि ब्रिटिश सेना द्वारा छिपकर बातें सुनने से रोका जा सके, जिनके पास अनुक्रम का पालन करने की तकनीक नहीं थी। जोनाथन जेनेक की पुस्तक वायरलेस टेलीग्राफी मूल रूप से 1908 में जर्मन में प्रकाशित हुई थी, लेकिन 1915 में इसका अंग्रेजी में अनुवाद किया गया क्योंकि दुश्मन ने फ्रंट लाइन पर फ्रीक्वेंसी होपिंग का उपयोग करना प्रारम्भ कर दिया था। ज़ेनेक एक जर्मन भौतिक विज्ञानी और इलेक्ट्रिकल इंजीनियर थे, जो वायरलेस विज्ञान पर टेस्ला के व्याख्यान में भाग लेकर रेडियो में रुचि रखते थे। वायरलेस टेलीग्राफी में फ़्रीक्वेंसी होपिंग पर एक खंड सम्मिलित है, और, जैसा कि यह कई वर्षों के लिए एक मानक पाठ बन गया, इसने संभावित इंजीनियरों की एक पीढ़ी के लिए तकनीक पेश की।

एक शिष्ट इंजीनियर और आविष्कारक, लियोनार्ड डेनिलेविक्ज़, 1929 में इस विचार के साथ आए। 1930 के दशक में कई अन्य पेटेंट निकाले गए, जिनमें से एक विलेम ब्रोएर्टजेस (, 2 अगस्त, 1932 को जारी) भी संम्मिलित थे।

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, अमेरिकी सेना सिग्नल कोर सिगसैली नामक एक संचार प्रणाली का आविष्कार कर रही थी, जिसमें एकल आवृत्ति संदर्भ में स्प्रेड स्पेक्ट्रम सम्मिलित था। लेकिन सिगसैली एक शीर्ष-गुप्त संचार प्रणाली थी, इसलिए इसका अस्तित्व 1980 के दशक तक ज्ञात नहीं था।

1942 में, अभिनेत्री हेडी लैमर और संगीतकार की उपलब्धि जॉर्ज शेयर ने प्राप्त की, उनकी गुप्त संचार प्रणाली के लिए, एक पियानो रोल का उपयोग करके फ्रीक्वेंसी होपिंग का एक प्रारंभिक संस्करण रेडियो-निर्देशित टारपीडो को दुश्मनों का पता लगाने या अवरूद्ध करने के लिए कठिन बनाने के लिए 88 आवृत्तियों के बीच स्विच करने के लिए पियानो-रोल अमेरिकी नौसेना ने इस विचार को अमान्य कर दिया, फिर 1942 में इसे विदेशी संपत्ति के रूप में अधिग्रहण कर लिया (लैमर ऑस्ट्रियाई था) लेकिन इसे एक काम करने वाले उपकरण के उत्पादन का कोई रिकॉर्ड नहीं दिया। 1950 के दशक में पेटेंट खोजों के दौरान लेमर और एंथिल के विचार को फिर से खोजा गया था जब निजी कंपनियां स्वतंत्र रूप से डायरेक्ट-सीक्वेंस कोड डिवीजन मल्टीपल एक्सेस, स्प्रेड-स्पेक्ट्रम का एक गैर-आवृत्ति-होपिंग रूप विकसित कर रही थीं, और तब से इसे कई बार उद्धृत किया गया है। 1957 में, सिल्वेनिया इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम डिवीजन के इंजीनियरों ने हाल ही में आविष्कृत ट्रांजिस्टर के साथ मिलकर पेटेंट अवधारणा को अपनाया।  1962 में, अमेरिकी नौसेना ने अंततः क्यूबा मिसाइल संकट के दौरान प्रौद्योगिकी का उपयोग किया; लैमर्स और एंथिल का पेटेंट समाप्त हो गया था। मैक्रेल कारपोरेशन के सह-संस्थापक रे ज़िन द्वारा फ़्रीक्वेंसी होपिंग का एक व्यावहारिक अनुप्रयोग विकसित किया गया था। ज़िन ने एक ऐसी विधि विकसित की जो रेडियो उपकरणों को एक ट्रांसमीटर के साथ एक रिसीवर को सिंक्रनाइज़ करने की आवश्यकता के बिना संचालित करने की अनुमति देती है। फ़्रीक्वेंसी होपिंग और स्वीप मोड का उपयोग करते हुए, ज़िन की विधि मुख्य रूप से कम डेटा दर वाले वायरलेस अनुप्रयोगों जैसे यूटिलिटी मीटरिंग, मशीन और उपकरण की निगरानी और मीटरिंग और रिमोट कंट्रोल में लागू होती है। 2006 में जिन्न ने प्राप्त किया उनके वायरलेस डिवाइस और फ्रीक्वेंसी होपिंग और स्वीप मोड का उपयोग करने की विधि के लिए उपयोग में लायी गयी।

विविधताएं
अनुकूली आवृत्ति-हॉपिंग स्प्रेड स्पेक्ट्रम (AFH) जैसा कि ब्लूटूथ में उपयोग किया जाता है, हॉपिंग क्रम में भीड़ वाली आवृत्तियों से बचकर सह-चैनल हस्तक्षेप के प्रतिरोध में सुधार करता है। डीएसएसएस की तुलना में एफएचएसएस के साथ इस तरह के अनुकूली संचरण को लागू करना आसान है।

AFH के पीछे मुख्य विचार केवल अच्छी आवृत्तियों का उपयोग करना और खराब आवृत्तियों से बचना है - वे आवृत्ति चयनात्मक लुप्त संक्रियाओं का अनुभव कर रहे हैं, जिन पर कोई तीसरा पक्ष संचार करने का प्रयास कर रहा है, या जिन्हें सक्रिय रूप से अवरूद्ध किया जा रहा है। इसलिए अच्छे और बुरे चैनलों का पता लगाने के लिए एएफएच को एक तंत्र द्वारा पूरक होना चाहिए।

लेकिन अगर रेडियो आवृत्ति चुस्त हस्तक्षेप स्वयं गतिशील है, तो एएफएच की खराब चैनल हटाने की रणनीति अच्छी तरह से काम नहीं कर सकती है। उदाहरण के लिए, यदि कई कोलोकेटेड फ़्रीक्वेंसी-होपिंग नेटवर्क (ब्लूटूथ पिकोनेट के रूप में) हैं, तो वे पारस्परिक रूप से हस्तक्षेप कर रहे हैं और AFH की रणनीति इस हस्तक्षेप से बचने में विफल रहती है।

ब्लूटूथ मानक (2003) के संस्करण 1.2 में गतिशील हस्तक्षेप, उपलब्ध होपिंग चैनलों की क्रमिक कमी और लीगेसी ब्लूटूथ उपकरणों के साथ पिछड़े संगतता की समस्या का समाधान किया गया था। ऐसी स्थिति प्रायः उन परिदृश्यों में हो सकती है जो बिना लाइसेंस वाले स्पेक्ट्रम का उपयोग करते हैं।

इसके अलावा, संज्ञानात्मक रेडियो से संबंधित परिदृश्यों में गतिशील रेडियो आवृत्ति हस्तक्षेप होने की उम्मीद है, जहां नेटवर्क और उपकरणों को आवृत्ति-फुर्तीला संचालन प्रदर्शित करना चाहिए।

चिर्प मॉडुलन को फ्रीक्वेंसी-होपिंग के एक रूप के रूप में देखा जा सकता है जो संचार करने के लिए लगातार क्रम में उपलब्ध आवृत्तियों के माध्यम से स्कैन करता है।

सिस्टम के प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए फ्रीक्वेंसी होपिंग को अन्य मॉड्यूलेशन या वेवफॉर्म पर आरोपित किया जा सकता है।

यह भी देखें

 * गतिशील आवृत्ति होपिंग
 * कई खोजों की सूची 20वीं सदी
 * अधिकतम लंबाई अनुक्रम
 * समकोणकार आवृति विभाजन बहुसंकेतन
 * रेडियो फ्रीक्वेंसी स्वीप

ग्रन्थसूची

 * Władysław Kozaczuk, Enigma: How the German Machine Cipher Was Broken, and How It Was Read by the Allies in World War Two, edited and translated by Christopher Kasparek, Frederick, MD, University Publications of America, 1984, ISBN 0-89093-547-5.

स्प्रेड स्पेक्ट्रम