Frequency Hopping Spread Spectrum

Diagramm Frequenzsprungverfahren

Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) ist ein von George Antheil und Hedy Lamarr erfundenes Frequenzspreizverfahren für die drahtlose Datenübertragung. Es wird unterteilt in Fast- und Slow Hopping.

Generell wechselt hier die Trägerfrequenz frequentiv und diskret. Die Sequenz der Frequenzwechsel wird durch Pseudozufallszahlen bestimmt (siehe Bild).

Die Nutzdaten werden erst schmalbandig moduliert, und dann in einem zweiten Modulator durch einen Frequenz-Synthesizer gespreizt. Auf der Gegenseite wird an den Empfangsmodulator wieder ein Frequenz-Synthesizer angeschlossen, der die Spreizung rückgängig macht und dann konventionell demoduliert.

Diese Technik wird zivil beispielsweise bei Bluetooth und im Ur-WLAN Standard 802.11 und optional in speziellen Betriebsmodi im Rahmen von GSM verwendet. Beim Militär heißen sie SINCGARS.

Bandbreite und Störanfälligkeit

Der Unterschied des Spektrums im Vergleich zu DSSS äußert sich darin, dass das Spektrum des modulierten Signals genauso breit ist wie das Ursprungssignal selbst. Die spektrale Spreizung erfolgt praktisch nur auf zeitlicher Basis, da die Trägerfrequenz immer nur für einen kleinen Moment konstant bleibt.

Ähnlich wie bei DSSS lassen sich auch FH-SS Nachrichten vor "Mithörern" verstecken. Anders als beim DSSS wird das Signal aber nicht im Rauschen versteckt, sondern es lässt sich deswegen nicht abhören, weil ein Außenstehender nie weiß auf welcher Trägerfrequenz sich nach dem nächsten Hop das Signal befindet. Weiterhin kann auch noch die Hopdauer T_h variiert werden (slow FH (= SFH) bzw. fast FH (= FFH)).

FHSS zeichnet sich auch besonders durch die geringe Störanfälligkeit aus. Das liegt daran, dass immer nur für eine kurze Dauer die gleiche Trägerfrequenz verwendet wird. Ist beispielsweise die Frequenz f_t1 durch einen anderen Sender gestört, so wird nur ein kleiner Teil der Datenfolge dieser Störung unterliegen, welche sich meist durch entsprechende Fehlerkorrekturverfahren korrigieren bzw. erkennen lassen.

Slow Hopping

Hierbei wird minimal 1 bit pro Frequenzsprung übertragen, also z. B. 3 Bits, bevor die Frequenz wechselt.

Fast Hopping

Hier wird maximal 1 bit pro Frequenzsprung übertragen, es können aber durchaus auch 3 Frequenzsprünge innerhalb eines Bits stattfinden.

FHSS ist leicht implementierbar, nutzt aber nur einen schmalen Bereich des Spektrums zu einem Zeitpunkt, und ist nicht so abhörsicher wie DSSS.

Siehe auch

• Time Hopping

Technische Modulationsverfahren

Übersicht: Modulator 

Analoge Modulationsverfahren: AM | FM | PM | VM | SSB | SSBSC | DSBSC 

Digitale Modulationsverfahren: ASK | FSK | GFSK | QPSK | QAM | OFDM | DMT | TCM | VSB 

Pulsmodulationsverfahren: PWM | PAM | PFM | PPM (1) | PPM (2) | PCM 

Frequenzspreizende Modulationsverfahren: FHSS | DSSS | THSS | CSS