Élargissement de bande passante en codage à étalement de spectre
Le codage d'un signal par étalement de spectre augmente significativement sa bande passante occupée — souvent de plusieurs ordres de grandeur — tout en préservant le débit de données original. Cet étalement délibéré est la caractéristique définissante des techniques à étalement de spectre.
Pourquoi la bande passante augmente
Le signal de données de bande de base (bande passante Bdonnées) est modulé par un code d'étalement à haut débit (taux de puces Rc ≫ débit données). La bande passante RF résultante approxime le taux de puces : BSS ≈ Rc. Le facteur d'étalement (gain de traitement) est Gp = Rc / Rdonnées = BSS / Bdonnées.
Deux saveurs principales
- Séquence directe (DSSS) : Données multipliées par code pseudo-aléatoire (PN). Spectre étalé en continu. Utilisé dans Wi-Fi (802.11b), GPS, CDMA.
- Saut de fréquence (FHSS) : La porteuse saute sur une large bande selon séquence pseudo-aléatoire. Bande passante instantanée étroite ; bande agrégée large. Utilisé dans Bluetooth, radios militaires.
Avantages de la bande passante élargie
| Avantage | Mécanisme |
|---|---|
| Rejet interférences | Interférateurs à bande étroite n'affectent qu'une faible fraction de l'énergie étalée ; le désétalement les supprime par Gp. |
| Sécurité / Faible probabilité interception | Densité spectrale de puissance du signal tombe sous le plancher de bruit sans le code de désétalement. |
| Résistance multi-trajets | Répliques retardées (multi-trajets) se décorrèlent du code PN ; récepteurs RAKE peuvent les combiner. |
| Accès multiple (CDMA) | Codes orthogonaux/uniques permettent à de nombreux utilisateurs de partager la même bande simultanément. |
Compromis clé
Le débit de données n'augmente pas. Théorème Shannon-Hartley : C = B log₂(1+S/N). L'étalement échange bande passante contre amélioration SNR (gain de traitement), pas capacité brute. Il permet liaisons fiables en spectre hostile, pas débit plus élevé par Hz.
Analogie
Imaginez un jet d'eau étroit à haute pression (bande étroite) vs une brume large à basse pression (étalement spectre). Les deux délivrent la même eau totale (données), mais la brume est plus dure à bloquer avec un petit bouclier (brouilleur) et moins susceptible de rejaillir cohéremment (multi-trajets).