跳頻技術(FHSS)及直接序列(DSSS)展頻技術
 

展頻技術主要分為「跳頻技術」及「直接序列」兩種方式。此兩種技術是在第二次世界大戰中軍隊所使用的技術,其目的是希望在惡劣的戰爭環境中,依然能保持通信信號的穩定性及保密性。展頻技術在無線區域網路的應用是依據FCC(Federal Communications Committee; 美國聯邦通訊委員會 )規定的ISM(Industrial Scientific, and Medical),頻率範圍開放在 902M~ 928MHz及 2.4G~ 2.484GHz兩個頻段,所以並沒有所謂使用授權的限制。
一、跳頻技術 (FHSS)
跳頻技術 (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)是在2.4GHz頻帶以1MHz的頻寬將其劃分為75-81個無線電頻率通道(Radio Frequency Channel;RFC),並且以使用接收和發送兩端一樣的頻率跳躍模式(Frequency Hopping)來接發訊號及防止資料擷取(跳躍頻率的最大時間間隔為250ms,也就是每秒跳頻至少4次)來。
二、直接序列展頻技術 (DSSS)
直接序列展頻技術 (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是將原本”0”與”1”的高功率、窄頻寬的位元訊號,透過虛擬隨機序列(Pseudo Random Sequence)和相位移轉技術(PSK;Phase Shift Keying),轉變成低功率、寬頻帶(在2.4Ghz頻帶,分以13個頻道,每個頻道頻寬為5MHz)的載波訊號,這些轉變後的載波訊號被稱為Spreading Chips,Chips數愈多可以增加資料安全性,愈低則增加使用者數目。一般普遍使用10-20 Chips。
三、FHSS vs DSSS調變差異
無線區域網路在性能和能力上的差異,主要是取決於所採用的是FHSS還是DSSS來實現、以及所採用的調變方式。然而,調變方式的選擇並不完全是隨意的,像FHSS並不強求某種特定的調變方式,而且,大部分既有的FHSS都是使用某些不同形式的高斯頻移鍵控(Gaussian Frequency Shift Keying, GFSK)的調變方式。至於DSSS則通過使用可變相位調變如PSK、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、DQPSK(Differential Quadrature Phase Shift Keying)等, 可以得到最高的可靠性以及表現高數據速率性能 。
在抗噪聲能力方面,採用QPSK調變方式的DSSS與採用FSK調變方式的FHSS相比,可以發現這兩種不同技術的無線區域網路各自擁有的優勢。FHSS系統之所以選用FSK調變方式的原因是因為FHSS和FSK內在架構的簡單性,FSK無線訊號可使用非線性功率放大器,但這卻犧牲了傳輸距離和抗噪聲能力。而DSSS系統需要稍為貴一些的線性放大器,但卻可以獲得更多的回饋。
四、DSSS vs FHSS 孰優孰勝
由於FHSS在抗干擾性上(FHSS需不斷切換頻道,而DSSS則需等待所有Chips都接收完成後才轉換訊號),和使用材料彈性度上較為優良(FHSS可以使用線性或非線性材料當功率放大器、DSSS則只能使用線性材料),所以大多數廠商選擇以FHSS為出發。但由於FHSS在1Mhz的窄頻寬上無法傳遞大量的資料(傳輸率約為1-2Mbps)和必須提供高功率輸出才能維持較長傳輸距離,並且WLAN早期在市場規劃上,趨向應用於企業用戶而可以忽略因材料限制所可能引發的價格過高、和避開在家庭市場中易與其他無線傳輸間(Bluetooth、HomeRF)發生干擾等諸多問題,所以在接下的IEEE 802.11b中,廠商都以DSSS為設計範疇(傳輸率為11Mbps)。但近來WLAN因技術規格成熟而吸引大量廠商進入競爭所導致的價格下降,卻無意間促成WLAN重新走回家庭市場。這樣的結果,對於DSSS所容易造成的干擾問題,又成為廠商們最傷腦筋的事。

 

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