チャープ拡散スペクトル
時間領域における線形周波数変調アップチャープ。他の種類のアップチャープは、時間の経過とともに指数関数的に増加する場合があります。

デジタル通信において、チャープ拡散スペクトル（CSS）は、広帯域線形周波数変調チャープパルスを使用して情報を符号化する拡散スペクトル技術である。[ 1 ]チャープは、時間の経過と共に周波数が増加または減少する正弦波信号である（多くの場合、時間と周波数の関係は 多項式で表される）。

概要

他のスペクトラム拡散方式と同様に、チャープスペクトラム拡散方式は割り当てられた帯域幅全体を使用して信号をブロードキャストするため、チャネルノイズに対して耐性があります。さらに、チャープはスペクトルの広帯域を利用するため、チャープスペクトラム拡散方式は、非常に低い電力で動作している場合でも、マルチパスフェージングに対する耐性も備えています。しかし、直接拡散スペクトラム拡散（DSSS）や周波数ホッピング拡散スペクトラム拡散（FHSS）とは異なり、チャネル上のノイズと区別するために信号に疑似ランダム要素を追加せず、チャープパルスの線形特性に依存しています。さらに、チャープスペクトラム拡散方式は、移動無線アプリケーションで一般的に見られるドップラー効果に対して耐性があります。[ 2 ]

用途

チャープ拡散スペクトルは、もともと2.45GHz帯における高精度測距および低速無線ネットワークにおいて、超広帯域（UWB）に対抗するために設計されました。しかし、 IEEE 802.15.4a（IEEE 802.15.4a-2007とも呼ばれる）のリリース以降、IEEEは高精度測距分野における標準化を積極的に検討しなくなりました。

チャープ拡散スペクトルは、消費電力が少なく、比較的低いデータレート（1 Mbit/s以下）を必要とするアプリケーションに最適です。特に、IEEE 802.15.4aは、CSSを低速ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク（LR-WPAN）で使用する技術として規定しています。ただし、IEEE 802.15.4-2006規格ではWPANが10メートル以下のエリアをカバーすると規定されているのに対し、IEEE 802.15.4a-2007では、より長い範囲と高速で移動するデバイスがネットワークの一部である場合に使用する物理層としてCSSを規定しています。ナノトロンのCSS実装は、実際にデバイス間の範囲570メートルで動作することが確認されています。[ 3 ]さらに、ナノトロンの実装は、802.15.4aで規定されているよりも高い、最大2 Mbit/sのデータレートで動作できます。[ 4 ]最後に、IEEE 802.15.4a PHY規格では、CSS符号化技術と差動位相シフトキーイング変調（DPSK）を組み合わせて、より良いデータレートを実現しています。

チャープ拡散スペクトルは、低電力で動作している場合には検出や傍受が非常に困難であるため、将来的には軍事用途にも使用される可能性があります。[ 5 ]

周波数変調連続波レーダーでは、距離測定に非常によく似た周波数掃引波形が用いられます。一方、変調されていない連続波​​ドップラーレーダーは、レンジレート（視線に沿った相対速度）のみを測定できます。FM-CWレーダーは、航空機の電波高度計として広く利用されています。

チャープ拡散スペクトルの応用例の一つにLoRaがある。[ 6 ] [ 7 ]

参照

参考文献

  1. ^ IEEEコンピュータ協会（2007年8月31日）. IEEE規格802.​​15.4a-2007. ニューヨーク：IEEE.
  2. ^ Berni, AJ, & Gregg, WD (1973年6月). デジタル信号におけるチャープ変調の有用性について, IEEE Transactions on Communications . Volume COM-21, 748-751
  3. ^ http://www.autoid.org/SC31/wg5/06/WG5_200603_010_InfoCSS.ppt Archived 2007-10-21 at the Wayback Machine、ナノトロン鉱山試験：スライド22
  4. ^ Nanotron Technologies (2007). nanoNET チャープベース無線ネットワーク. http://www.nanotron.com/EN/docs/WP/WP_CSS.pdfより取得
  5. ^チャープ拡散スペクトルの逆襲、軍事用途Archived 2008-05-15 at the Wayback Machine
  6. ^ 「RF変調：ハッカー向け速習講座」 2020年1月28日。
  7. ^ Ikpehai, Augustine; Adebisi, Bamidele; Rabie, Khaled M.; Anoh, Kelvin; Ande, Ruth E.; Hammoudeh, Mohammad; Gacanin, Haris; Mbanaso, Uche M. (2019年4月). 「モノのインターネット（IoT）のための低電力広域ネットワーク技術：比較レビュー」. IEEE Internet of Things Journal . 6 (2): 2225– 2240. Bibcode : 2019IITJ....6.2225I . doi : 10.1109/JIOT.2018.2883728 . ISSN 2327-4662 . S2CID 69444615 .  
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chirp_spread_spectrum&oldid=1307410080」から取得