Expansión de ancho de banda en codificación por espectro ensanchado

Codificar una señal con espectro ensanchado aumenta significativamente su ancho de banda ocupado—a menudo por órdenes de magnitud—mientras preserva la tasa de datos original. Este ensanchamiento deliberado es la característica definitoria de las técnicas de espectro ensanchado.

Por qué aumenta el ancho de banda

La señal de datos en banda base (ancho de banda B_data) se modula con un código de ensanchamiento de alta velocidad (tasa de chip R_c ≫ tasa de datos). El ancho de banda RF resultante aproxima la tasa de chip: B_SS ≈ R_c. El factor de ensanchamiento (ganancia de procesamiento) es G_p = R_c / R_data = B_SS / B_data.

Dos sabores principales

• Secuencia directa (DSSS): datos multiplicados por un código de ruido pseudoaleatorio (PN). El espectro se ensancha continuamente. Se usa en Wi-Fi (802.11b), GPS, CDMA.
• Salto de frecuencia (FHSS): la portadora salta a través de una banda ancha en una secuencia pseudoaleatoria. El ancho de banda instantáneo es estrecho; el ancho de banda agregado es amplio. Se usa en Bluetooth, radios militares.

Beneficios del ancho de banda expandido

Compromiso clave

La tasa de datos no aumenta. Teorema de Shannon-Hartley: C = B log₂(1+S/N). El ensanchamiento intercambia ancho de banda por mejora de SNR (ganancia de procesamiento), no por capacidad bruta. Permite enlaces confiables en espectros hostiles, no mayor rendimiento por Hz.

Analogía

Piense en un chorro de agua estrecho y de alta presión (banda estrecha) frente a una niebla amplia y de baja presión (espectro ensanchado). Ambos entregan la misma cantidad total de agua (datos), pero la niebla es más difícil de bloquear con un escudo pequeño (inhibidor) y menos propensa a salpicar de forma coherente (trayectos múltiples).