6.5. Radiokomunikační systémy s rozprostřeným spektrem
Klasická radiová komunikace využívající nejčistěji amplitudové nebo kmitočtové modulace, je charakterizována tím, že jednotlivé vysokofrekvenční kanály jsou vzájemně separovány na základě kmitočtového dělení. Každý z kanálů tedy zaujímá pouze "své" vyhražené vysokofrekvenční pásmo o šířce Bvt, jež je obvykle nejvýše několikanásobkem šířky pásma modulačního signálu v základním pásmu Bvt. (tak například u amplitudové modulace je vysokofrekvenční pásmo rovno dvojnásobku pásma modulačního, u kmitočtových modulací bývá pásmo vf nejvýše pěti až desetinásobkem modulačního atd.). Ke spolehlivé činnosti uvedených "úzkopásmových" systémů jsou potom zapotřebí na vysílací straně dostatečně stabilní generátory vf, které musejí poskytovat i poměrně velké výstupní výkony, nezbytné k dosažení spolehlivého spojení. K zamezeni vzájemných interferencí mezi sousedními kanály pak musí být vysílače (jakož i přijímače) vybaveny jakostními selektivními obvody. Při takové koncepci radiové komunikace je však možné uspokojovat neustále narůstající požadavky na počet vysokofrekvenčních kanálů - při daném celkovém kmitočtovém prostoru - jedině zmenšováním jejich šířky pásma, doprovázené případně ještě dalším zvyšováním vysílaného výkonu.
Teoretické práce z posledních asi třiceti let - důkladně ověřené i v praxi - však ukazují, že je možné uskutečnit spolehlivé spojení také pomocí systémů "širokopásmových", u nichž je šířka pásma vysokofrekvenčního kanálu Boj o několik řádů větší než šířka pásma modulačního signálu B" a současně výkon vysílače leckdy menší, než v prvém případě. Princip zmíněných systémů, označovaných rovněž jako komunikační systémy s rozprostřeným spektrem, byl poprvé formulován Shannonem [1]. Jejich podstata spočívá v úmyslném a velmi výrazném rozšíření vysokofrekvenčního pásma informačního signálu na vysílací straně, následujícím přenosu širokopásmového signálu komunikačním kanálem a konečně jeho opětovné kmitočtové kompresi na přijímací straně. Dvojí transformace spektra je sice po obvodové stránce náročná, na druhou stranu však a sebou nese řadu unikátních předností, které jsou u klasických úzkopásmových přenosů nedosažitelné. Mezi největší výhody systémů s rozprostřeným spektrem patří především velká odolnost proti poruchám či úmyslnému rušení a šumu, možnost kódovaného multiplexního přenosu mnoha informačních kanálů ve stejném vysokofrekvenčním kmitočtovém pásmu a s tím související možnost selektivního adresování a možnost téměř dokonalého utajení přenášené informace resp. utajení samotné přítomnosti "rozprostřené" nosné vlny; u radionavigačních systémů, které rovněž mohou využívat principy rozprostřeného spektra, je velmi vítaná velká rozlišovací schopnost.
Základní principy komunikačních systémů s rozprostřeným spektrem jsou známé již dlouhou dobu. S určitou dávkou fantazie lze dokonce říci, že vůbec první přenos toho druhu vlastně uskutečnili dva radiooperátoři, kteří - ve snaze dokonale utajit svou relaci před nepovolanými - se předem dohodli na zdánlivě náhodných změnách kmitočtu nosné vlny, probíhajících ovšem .ve skutečnosti podle přesně specifikovaného a jen jim známého frekvenčního a časového plánu. A podíváme-li se podrobně na jednu z nejmodernějších variant systémů s rozprostřeným spektrem (dále popisovaný systém se skokovou změnou kmitočtu nosné), zjišťujeme, že pracuje vlastně na stejném principu; jediný rozdíl je v podstatě jenom v tom, že změny kmitočtu nosné probíhají podstatně rychleji a jsou řízeny čistě elektronicky, bez jakékoliv přímé účasti operátorů.
K důkladnému teoretickému propracování systémů s rozprostřeným spektrem začíná docházet na sklonku padesátých let. Tehdy totiž už bylo zřejmé, že ".. .v přeplněných kmitočtových pásmech představují širokopásmové systém kvalitativně zcela nový přistup k problému zvětšení přenosové kapacity stávajících radiokomunikačních kanálů" (výrok Johna Costase z r.1959, který byl jedním z průkopníků nové techniky). Tehdy začínají systémy s rozprostřeným spektrem také pronikat do praxe, a to nejprve do různých speciálních odvětví a později i do odvětví civilních. V počáteční éře diskrétních polovodičových součástek je ovšem popisovaný způsob radiové komunikace realizačně velmi náročný a také drahý. Tak například ke stavbě generátorů pseudonáhodné posloupnosti, který je jedním z hlavních funkčních bloků uvažovaných zařízení, bylo v roce 1967 zapotřebí nejméně jednoho sta diskrétních spínacích tranzistorů a několika stovek dalších pasivních součástek. V současné době však je možné celý generátor řešit ve formě jediného monolitického integrovaného obvodu, který je navíc podstatně levnější a spolehlivější než diskrétní provedení. Monolitická technologie s vyšším stupněm integrace je tedy zřejmě klíčem, který otevírá systémům s rozprostřeným spektrem cestu do nejrůznějších oblastí radiokomunikační techniky a činí je atraktivními nejen z hlediska jejich činnosti, ale i z hlediska cenového.
Systémy s rozprostřeným spektrem jsou kvalitativně nové a poměrně složité (rozumí se systémy ve smyslu článku, tj. systémy s širokopásmovými pseudonáhodnými kódovacími signály). K exaktnímu objasnění jejich podstaty, předností, ale také i nedostatků, jsou zapotřebí náročné teoretické rozbory, které ovšem daleko vybočují z rámce této práce. Omezme se z toho důvodu jen na jejich všeobecný popis a naznačme si hlavní oblasti jejich použití. Podrobnější poučení potom je možné nalézt v odborné literatuře uvedené v závěru článku, zejména ve snadno dostupných pramenech [1] a [2].
