Tecnología Electrónica

Criterios para Definir Técnicas de Transmisión por Espectro Ensanchado

Un método de transmisión califica como Espectro Ensanchado (SS) si cumple con **tres criterios obligatorios** definidos por organismos reguladores (FCC Parte 15.247, ITU-R) y la teoría fundamental:

Los Tres Pilares del Espectro Ensanchado

1. Expansión de Ancho de Banda (Factor de Ensanchamiento >> 1)

BSS >> Binfo
El ancho de banda de la señal transmitida (BSS) es **órdenes de magnitud mayor** que el ancho de banda teórico mínimo requerido para enviar la información (Binfo = Tasa de datos para binario).
Factor de Ensanchamiento (SF) = BSS / Binfo = Tasa de chip / Tasa de datos.
SF típico: 10 → 10,000+ (LoRa SF12 = 4096).

2. Baja Densidad Espectral de Potencia (PSD)

La potencia de transmisión total (Pt) se distribuye sobre BSS.
**PSD = Pt / BSS** (W/Hz).
→ **PSD ≈ Piso de ruido.** La señal se “esconde” en el ruido. Difícil de detectar, interceptar o bloquear. Permite **coexistencia** con sistemas de banda estrecha (subyacente).

3. Código de Ensanchamiento Pseudoaleatorio (PN) (Clave-Dependiente)

El ensanchamiento **no es ruido aleatorio** — es una **secuencia determinista y periódica** generada por un algoritmo conocido (LFSR, Código Gold, Kasami, Chirp).
• **Conocido por el receptor destinado** → Puede **desensanchar** (correlacionar) → Recuperar señal + **Ganancia de Procesamiento (Gp = 10 log₁₀(SF) dB)**.
• **Desconocido para otros** → Aparece como ruido. Proporciona **CDMA (Acceso Múltiple por División de Código)** — múltiples usuarios comparten la misma banda mediante códigos ortogonales/baja correlación cruzada.

Cómo Trabajan Juntos: La Magia de la Ganancia de Procesamiento

SNRsalida = SNRentrada + Gp

  • Interferidor/Bloqueador: Banda estrecha → Energía concentrada en pocos bins. Después de desensanchar → Distribuido sobre BSS → **Potencia reducida por Gp**.
  • Señal deseada: Banda ancha → Correlacionada → **Colapsada a Binfo** → Potencia concentrada → **SNR ↑ por Gp**.

Dos Arquitecturas Canónicas

Secuencia Directa (DSSS)

  • Modula Datos × Código PN (Tasa de chip >> Tasa de datos).
  • Espectro: forma (sen x / x)² centrada en la portadora.
  • Ejemplos: **GPS (Código C/A, 1.023 Mcps)**, **WiFi 802.11b (Barker de 11 chips)**, **CDMA (IS-95, 1.2288 Mcps)**, **Zigbee (802.15.4 O-QPSK, 32 chips)**.

Salto de Frecuencia (FHSS)

  • La frecuencia de la portadora salta pseudoaleatoriamente sobre una banda ancha (por ejemplo, 79 canales × 1 MHz = 79 MHz).
  • Tiempo de permanencia por salto: ~400 ms (Bluetooth Clásico) → Salto rápido.
  • Ejemplos: **Bluetooth (Clásico/BLE)**, **Radios tácticas militares (HAVE QUICK, SINCGARS)**, **LoRa (Espectro Ensanchado por Chirp - CSS, híbrido)**.

Prueba Regulatoria (FCC 15.247)

  • Ancho de banda: Ancho de banda 6 dB ≥ 500 kHz (DSSS) / 20 dB BW medido.
  • PSD máxima: 8 dBm / 3 kHz (conducido).
  • Potencia pico: 1 W (30 dBm) típicamente (Punto a Multipunto mayor).
  • Requisitos de código: > 10 códigos (DSSS) / > 50 canales (FHSS).

No Espectro Ensanchado (Para Contraste)

  • FM/AM de banda estrecha, QPSK/OFDM (sin ensanchamiento) — BW ≈ Tasa de datos.
  • OFDM (WiFi 802.11a/g/n/ac/ax, LTE, 5G) — **Multicartera**, no inherentemente ensanchado (aunque puede combinarse con ensanchamiento).

Lista de Verificación Resumen

✅ BW >> Info BW
✅ Baja PSD (como ruido)
✅ Control de código PN (desensanchable)
→ **Es Espectro Ensanchado.**

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Radios bidireccionales (walkie-talkies)