Frequency-hopping spread spectrum
周波数ホッピングスペクトラム（frequency-hopping spread spectrum）は、多くの周波数[チャネル（通信）|チャネル間で[キャリア信号|キャリア]を迅速に切り替えることによって無線信号を送信する方法ですreceiverと[receiver（radio）| receiver]の両方に知られているpseudorandomシーケンスを使用して、 （CDMA方式） '周波数ホッピング符号分割多重アクセス' 'FH-CDMA' の[[多重アクセス方式] 。
FHSSは急速に変化する周波数に信号を広げる無線技術です。 利用可能な各周波数帯域は、サブ周波数に分割される。信号は、これらの信号間で所定の順序で急速に変化（「ホップ」）する。特定の周波数での干渉は、その短い間隔の間の信号にのみ影響します。しかし、FHSSは、隣接する[直接シーケンススペクトラム拡散]（DSSS）システムとの干渉を引き起こす可能性がある。 Bluetooth無線データ転送で使用されるFHSSのサブタイプは、適応周波数ホッピングスペクトラム拡散（AFH）です。
拡散スペクトル[編集]
＆lt;！ - このリストをspread-spectrumに移動しますか？ - ＆gt; スペクトラム拡散送信は、固定周波数送信に比べて3つの主な利点を提供します。
＃スペクトラム拡散信号は、狭帯域 干渉に強く耐性があります。拡散信号を再収集するプロセスは、妨害信号を広げ、それをバックグラウンドに後退させる。 ＃スペクトラム拡散信号は傍受するのが難しい。スペクトル拡散信号は、狭帯域受信機への背景雑音の増加として単純に現れることがある。盗聴者は、擬似ランダムシーケンスが分からない場合、リアルタイムで送信を傍受することが困難な場合があります。 ＃スペクトラム拡散送信は、干渉を最小限に抑えて多くのタイプの従来の送信と周波数帯域を共有できます。スペクトラム拡散信号は狭い周波数の通信に最小のノイズを加え、その逆もあります。その結果、帯域幅をより効率的に使用することができます。
軍事利用[編集]
拡散スペクトラム信号は、敵が拡散特性を知っていない限り、意図的な[電波妨害|妨害]に対して非常に強いです。 軍事ラジオは、発信者と受信者が事前に共有する秘密の Transmission Security Key（TRANSEC）の制御下でチャネルシーケンスを生成する暗号技術を使用する。
周波数ホッピングはそれだけで、盗聴や妨害に対する制限された保護を提供します。現代の軍用周波数ホッピング無線のほとんどは、KY-57音声セキュリティ装置などの別個の暗号化装置も採用しています。周波数ホッピングを使用する軍事無線には、JTIDS / MIDSファミリ、航空移動通信（OR）通信システム、および[SINCGARS] Combat Net Radio Link -16。
民間人の使用[編集]
米国では、[FCC（Federal Communications Commission）]（FCC）が規制されていない2.4＆nbsp; GHz帯域の周波数ホッピングスペクトラム拡散システムを許可する規則を改正して以来、その帯域の多くの民生機器は、モード。
周波数ホッピングのスペクトラム拡散技術を採用しているいくつかの[トランシーバートーキー]は、900MHz帯域での無免許使用のために開発されました。そのようなラジオのいくつかは、eXtreme Radio Service（eXRS）という名前で販売されていました。この名前は FRS allocationと類似していますが、公式のFCC割り当てサービスではなく、独自のデザインです。
周波数ホッピングのスペクトラム拡散技術は、RC（ラジオコントロール）車の送信機および受信機にも使用されています。
モトローラは、DTRシリーズ、モデル410,550、および650のFHSSテクノロジーを使用した、ビジネスバンド、ライセンスフリーのデジタルラジオを導入しました。
技術的な考慮点[編集]
周波数ホッピングに必要な全体の帯域幅は、キャリア周波数 1つだけを使用して同じ情報を送信するために必要な帯域幅よりもはるかに広いです。しかし、送信はいつでもこの帯域幅のごく一部でしか起こらないので、実効干渉帯域幅は実際には同じです。広帯域[熱雑音]に対して特別な保護を提供しないが、周波数ホッピングアプローチは、狭帯域干渉源によって引き起こされる劣化を低減する。
周波数ホッピングシステムの課題の1つは、送信機と受信機を同期させることです。 1つのアプローチは、送信機が一定期間内にすべてのチャネルを使用することを保証することである。受信機は、ランダムなチャンネルを選び、そのチャンネルの有効なデータを聞いて、トランスミッタを見つけることができます。トランスミッタのデータは、このチャネルのデータセグメント上で発生する可能性の低い特別なデータシーケンスによって識別され、セグメントは完全性チェックとそれ以上の識別のためにチェックサムを持つこともできます。送信機と受信機は、チャネルシーケンスの固定テーブルを使用することができるので、一度同期すると、テーブルに従うことによって通信を維持することができる。各チャンネルセグメントで、トランスミッタはテーブル内の現在の位置を送信できます。
米国では、902-928＆nbsp; MHz＆2.4＆nbsp; GHz帯域の免許不要スペクトラム拡散システムの FCC part 15は、スペクトラム拡散されていないシステムに許される以上の電力を許容します。周波数ホッピングおよびダイレクト・シーケンス・システムはいずれも、1ワットで、非スペクトラム拡散システムの1ミリワットの制限から1000倍の増加を送信できます。 [連邦通信委員会]（FCC）はまた、各チャネルの最小数のチャネルおよび最大滞留時間を規定している。
実際のマルチポイントスペクトラム拡散無線システムでは、空間は、地理的エリア内の複数の無線機を使用して同じ周波数で複数の送信を行う可能性を可能にする。これにより、単一チャンネルのシャノン限界よりも高いシステムデータレートの可能性が生じる。スペクトラム拡散システムはシャノン限界に違反しない。スペクトル拡散システムは、スペクトルを共有するために余分な信号対雑音比に依存する。このプロパティは、MIMOおよびDSSSシステムでも見られます。また、[ビームステアリング]と指向性アンテナは、遠隔無線間を隔離することで、システム性能の向上を促進します。
複数の発明者[編集]
1899年に[Guglielmo Marconi]は干渉を最小限に抑えるために周波数選択受信を実験しました。
公開されている文献での周波数ホッピングについての最初の言及は、1903年3月17日にNikola Teslaに授与された[1]とラジオパイオニア[Jonathan Zenneck自身の書物である「Wireless Telegraphy」（ドイツ語、1908、英語の翻訳「McGraw Hill」、1915年）が、Zenneck自身が[Telefunken]がすでにそれを試みたと述べている。 Nikola Teslaは「周波数ホッピング」というフレーズは直接言及していませんが、確かにそれを暗示しています。 「信号の方法」と題されたこの特許は、信号やメッセージのいかなる危険もなく妨げられ、傍受され、妨害されることなく無線通信を可能にするシステムを記述している。
ドイツ軍は、シーケンスに従う技術を持っていない英国軍による盗聴を防ぐため、[第一次世界大戦]の固定指令地点間の通信に周波数ホッピングを制限して使用しました。
Willem Broertjes（1932年8月2日発行）をはじめとするいくつかの他の特許が1930年代に持ち出された[19世紀には、[ポーランド|ポーランド語]の技術者と発明者である[Leonard Danilewicz] ）。
第2次世界大戦中、[US Army Signal Corps]はSIGSALYと呼ばれる通信システムを発明していました。しかし、SIGSALYは機密通信システムであり、その存在は1980年代まで知られていませんでした。
周波数ホッピングの最も有名な使用は1942年に彼らの "秘密通信システム"で受け取った女優Hedy Lamarrと作曲家George Antheilに与えられた特許でした。この意図された周波数ホッピングの初期のバージョンは、88の周波数の間で変更するために piano-rollを使用することになっていて、敵が検出するか、しかし、これまで生産されている作業装置の記録はありません。この特許は、民間企業が独立してスペクトル拡散多重方式（Code Division Multiple Access）を開発して以来、数多く引用されている特許検索の際に、1950年代に再発見されました。
マイクレル社（Micrel Corporation）の共同設立者である[レイ・チン（Ray Zinn）]によって、周波数ホッピングの実用的なアプリケーションが開発されました。 Zinnは、受信機を送信機と同期させる必要なく無線機器を動作させる方法を開発しました。周波数ホッピングおよびスイープモードを使用して、Zinnの方法は、ユーティリティ計量、機械および装置の監視および計量、および遠隔制御などの低データレート無線アプリケーションに主に適用されます。 2006年、Zinnは彼の「周波数ホッピングと掃引モードを使用したワイヤレスデバイスと方法」で受信しました。
FHSSのバリエーション[編集]
Bluetoothで使用されているように、[Adaptive Frequency-Hopping Spread Spectrum（AFH）] 'はホッピングシーケンスで混雑した周波数を避けることで無線周波数干渉に対する耐性を向上させます。この種の適応型伝送は、DSSSよりFHSSで実装する方が簡単です。
AFHの背後にある重要なアイデアは、「悪い」周波数チャネルを避けることによって、「良い」周波数だけを使用することです。おそらく「悪い」周波数チャネルが経験しているかもしれません。またはそれらのバンドが積極的に詰まっている可能性があります。したがって、AFHは良好/不良チャネルを検出するためのメカニズムによって補完されるべきである。
しかし、無線周波数干渉がそれ自体動的である場合、AFHに適用される「不良チャネル除去」の戦略はうまくいかない可能性があります。たとえば、いくつかのコロケートされた周波数ホッピングネットワーク（Bluetooth Piconet）がある場合、それらは相互干渉し、AFHの戦略はこの干渉を回避できません。
動的干渉の問題、利用可能なホッピングチャネルの漸減、レガシーBluetoothデバイスとの下位互換性の問題は、Bluetooth Standard（2003）のバージョン1.2で解決されました。周波数ホッピングパターンの動的適応のための他の戦略が文献に報告されている。このような状況は、ライセンスされていないスペクトルを使用するシナリオでよく起こります。
さらに、ネットワークとデバイスが周波数アジャイル動作を示すはずの[コグニティブ無線]に関するシナリオでは、動的な無線周波数干渉が発生することが予想されます。
Chirp modulationは、連続して利用可能な周波数をスキャンして通信する周波数ホッピングの一形態と見ることができます。
