Spread Spectrum, Frequenzspreizung
Spread Spectrum oder Frequenzspreizung, manchmal auch Wechselspektrum genannt, ist eine Form von drahtloser Kommunikation, bei der die Frequenz des übertragenen Signals absichtlich variiert. Daraus ergibt sich eine größere Bandbreite im Vergleich zu dem Fall, bei dem das Signal immer über die gleiche Frequenz übertragen wird.
Ein herkömmliches Funksignal besitzt eine Frequenz, die in der Regel in der Größenordnung von Megahertz (MHz) oder Gigahertz (GHz) liegt. Sie ändert sich normalerweise nicht im Laufe der Zeit. Natürlich gibt es kleine und schnelle Fluktuationen, die wegen der Modulation auftreten. Hören Sie zum Beispiel mit einem FM-Stereo-Empfänger einem Signal auf 103,1 MHz zu, dann bleibt das Signal auf dieser Frequenz. Es springt nicht auf 105,1 MHz oder auf 99,1 MHz. Die Zahlen für die Frequenz auf der Anzeige des Radios bleiben immerzu gleich. Die Frequenz eines herkömmlichen Funksignals bleibt in einem konstanten Zustand, sofern das möglich ist. Damit bleibt auch die Bandbreite innerhalb bestimmter Limits. Das Signal lässt sich außerdem einfach von jemandem lokalisieren, der die jeweiligen Informationen erhalten möchte.
Bei herkömmlicher drahtloser Kommunikation treten unter Umständen mindestens zwei Probleme auf. Wird das Signal mit einer konstanten Frequenz ausgesendet, dann kann es katastrophale Interferenzen geben. Das ist dann der Fall, wenn ein anderes Signal mit der gleichen oder einer ähnlichen Frequenz wie das gewünschte gesendet wird. Katastrophale Interferenzen können aus Versehen passieren. Zum Beispiel sind Amateurfunker dafür verantwortlich. In Kriegszeiten könnte ein Störsignal aber beispielsweise auch absichtlich eingesetzt werden. Ein weiteres Problem ist, dass sich Signale mit einer konstanten Frequenz einfach abfangen lassen. Somit eignet sich diese Technologie nicht für Anwendungen, bei denen die Informationen vertraulich zwischen Quelle (Sender) und Ziel (Empfänger) bleiben sollen oder müssen.
Um die oben genannten Probleme und potenziellen Schwachstellen bei herkömmlichen Kommunikationsleitungen zu minimieren, kann die Frequenz des übertragenen Signals absichtlich verändert werden. Dabei lässt sich ein vergleichsweise großes Segment des elektromagnetischen Strahlungsspektrums verwenden. Diese Variation unterliegt einer speziellen und komplizierten mathematischen Funktion. Will jemand das Signal abfangen, dann muss er sich auf die Frequenzen einstellen, die anhand der komplexen mathematischen Funktion benutzt werden. Der Empfänger muss wissen, welche Frequenz der Sender zu welchem Zeitpunkt verwendet und darüber hinaus den Startpunkt kennen, wann die Funktion beginnt. Will jemand ein Spread-Spectrum-Signal blockieren, dann muss die Person einen Transmitter besitzen, der sowohl die Funktion als auch den Startpunkt kennt. Die Spread-Spectrum-Funktion darf nicht in die Hände unautorisierter Personen oder Instanzen gelangen.
Die meisten Spread-Spectrum-Signale setzen auf ein digitales Schema, das sich Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping) nennt. Die Frequenz des Senders ändert sich abrupt und das viele Male pro Sekunde. Zwischen den Sprüngen ist die Frequenz des Transmitters stabil. Die Dauer, bei der ein Sender zwischen den Sprüngen eine bestimmte Frequenz benutzt, ist auch als Verweilzeit (Dwell Time) bekannt. Einige Spread-Spectrum-Lösungen setzen auf eine kontinuierliche Änderung der Frequenz. Das ist ein analoges Schema.
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