29 ene. 2020

Teleco in a nutshell v9.0: Espectro ensanchado

Por el 29 ene. 2020 con 0 comentarios
¡Muy buenas!

Imaginemos la situación: estamos en medio de la Segunda Guerra Mundial y los nazis nos interceptan todas las comunicaciones por radio, e incluso pueden generar interferencias en el mismo canal, dejándonos sin comunicaciones. ¿Quién en su sano juicio inventaría un misil teledirigido?

El 11 de agosto de 1942 se publica una patente que podría solucionar este problema. Sus inventores fueron el músico George Antheil y la famosísima actriz e ingeniera Hedy Lamarr.

Lamarr había sufrido un matrimonio de conveniencia con un proveedor de municiones y aviación de Hitler y Mussolini, quien la mantuvo secuestrada durante años, que ella aprovechó para estudiar ingeniería. Tras escapar y volver a Estados Unidos diseñó junto a Antheil esta patente, con la cual se podría controlar un torpedo teledirigido (si bien es cierto que nunca llegó a aplicarse dada la complejidad de su uso en un entorno bélico durante la Segunda Guerra Mundial).

La idea residía en el uso de una técnica más o menos conocida en aquella época (las primeras menciones a esta técnica las realizó Nikola Tesla en 1903) denominada salto en frecuencia. Consistía en ir modificando la frecuencia de transmisión de la señal siguiendo un patrón conocido por emisor y receptor. De este modo, cualquier tercero que intente interceptar esta comunicación no podrá obtener el mensaje, ya que su receptor no podrá seguir el patrón de saltos ni abarcar todo el ancho de banda posible, que pasaba a ser mucho más ancho (de ahí el nombre de espectro ensanchado).

Espectro ensanchado por salto en frecuencia. Observad como aumenta el ancho de banda del ancho de una cajita (banda estrecha) a la banda F1-F4 (banda ensanchada) [ResearchGate]

Pese a que no se llegó a usar, la idea era revolucionaria y se pudo aplicar años después (al caducar la patente, qué sorpresa...) en la crisis de los misiles de Cuba en 1962. En los años 80 comenzó a usarse en el mundo civil, siendo su primer gran éxito su uso en las primeras versiones del estándar IEEE 802.11 (Wi-Fi), aunque fue posteriormente sustituido por otras modulaciones que ofrecían un mayor ancho de banda. Actualmente, su uso más conocido es en Bluetooth [nuestro compañero Francisco nos habla más en detalle sobre ello aquí].

Existe otro tipo de técnica de espectro ensanchado llamada secuencia directa el cual es bastante engorroso de entender, salvo que se realice un "acto de fe". La idea es que se multiplique la señal digital con otra señal pseudoaleatoria de mucha mayor frecuencia. De este modo, se obtiene una señal con un ancho de banda mucho mayor y de menor amplitud, que podrá ser devuelta a su estado original volviendo a multiplicarla por la señal pseudoaleatoria. De este modo, si apareciese una interferencia de banda estrecha no afectaría, ya que (aquí llega el acto de fe) al multiplicar por la señal pseudoaleatoria, la señal de banda ancha se vuelve estrecha y viceversa, por lo que el ruido queda atenuado.

Espectro ensanchado por secuencia directa. ¿Veis cómo se "desparrama" el espectro?  [Medium]


Si una interferencia afecta a la señal ensanchada, al recuperarse, la interferencia es la que se "desparrama", perdiendo efecto [Wikipedia]

Esta técnica también fue utilizada en las primeras versiones del estándar IEEE 802.11, siendo sustituida por otras modulaciones y teniendo poco uso en nuestros días.

¡Y hasta aquí por hoy! En el siguiente (y último...) post de Teleco in a Nutshell os hablaremos de algo (que seguramente conoceréis) en lo que podréis aplicar todos los conocimientos que hemos aprendido en estos posts: el HackRF. Con él podremos hacer auténticas peripecias telequiles (o al menos escuchar la radio de una manera muy pro).

¡Gracias por leernos!

Y ya sabéis ;)

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