Definire i Criteri per le Tecniche di Trasmissione a Spettro Spread

Un metodo di trasmissione si qualifica come Spread Spectrum (SS) se soddisfa tre criteri obbligatori definiti da enti di regolamentazione (FCC Parte 15.247, ITU-R) e dalla teoria fondamentale:

I Tre Pilastri dello Spettro Spread

1. Espansione di Banda (Fattore di Spreading >> 1)

B_SS >> B_info
La larghezza di banda del segnale trasmesso (B_SS) è **ordini di grandezza maggiore** della larghezza di banda teorica minima richiesta per inviare l'informazione (B_info = Velocità di dati per binario).
Fattore di Spreading (SF) = B_SS / B_info = Velocità di chip / Velocità di dati.
SF tipico: 10 → 10.000+ (LoRa SF12 = 4096).

2. Bassa Densità Spettrale di Potenza (PSD)

La Potenza Totale Trasmessa (P_t) è distribuita su B_SS.
**PSD = P_t / B_SS** (Watt/Hz).
→ **PSD ≈ Rumore di fondo.** Il segnale "si nasconde" nel rumore. Difficile da rilevare, intercettare o disturbare. Consente la **coesistenza** con sistemi a banda stretta (sottoporteante).

3. Codice di Spreading Pseudo-Casuale (PN) (Dipendente dalla Chiave)

Lo spreading non è rumore casuale — è una **sequenza deterministica periodica** generata da un algoritmo noto (LFSR, Codice Gold, Kasami, Chirp).
• **Noto al Ricevitore Previsto** → Può **De-spreading (Correlare)** → Recuperare Segnale + **Guadagno di Elaborazione (G_p = 10 log₁₀(SF) dB)**.
• **Sconosciuto agli Altri** → Appare come Rumore. Fornisce **CDMA (Accesso Multiplo a Divisione di Codice)** — più utenti condividono la stessa banda tramite codici ortogonali/bassa correlazione incrociata.

Come Lavorano Insieme: La Magia del Guadagno di Elaborazione

SNR_out = SNR_in + G_p

• Interferente/Disturbatore: Banda stretta → Energia concentrata in pochi bin. Dopo De-spread → Distribuito su B_SS → **Potenza ridotta di G_p**.
• Segnale Desiderato: Banda larga → Correlato → **Collassato su B_info** → Potenza concentrata → **SNR ↑ di G_p**.

Due Architetture Canoniche

Sequenza Diretta (DSSS)

• Modula Dati × Codice PN (Velocità di chip >> Velocità di dati).
• Spettro: forma (sin x / x)² centrata sulla portante.
• Esempi: **GPS (Codice C/A, 1,023 Mcps)**, **WiFi 802.11b (Barker 11-chip)**, **CDMA (IS-95, 1,2288 Mcps)**, **Zigbee (802.15.4 O-QPSK, 32-chip)**.

Salto di Frequenza (FHSS)

• La frequenza della portante salta pseudo-casualmente su una banda larga (es. 79 canali × 1 MHz = 79 MHz).
• Tempo di permanenza per salto: ~400 ms (Bluetooth Classic) → Salto veloce.
• Esempi: **Bluetooth (Classic/BLE)**, **Radio Tattiche Militari (HAVE QUICK, SINCGARS)**, **LoRa (Chirp Spread Spectrum - CSS, ibrido)**.

Test Regolamentare (FCC 15.247)

• Larghezza di banda: BW a 6 dB ≥ 500 kHz (DSSS) / BW a 20 dB misurato.
• PSD massima: 8 dBm / 3 kHz (condotto).
• Potenza di picco: 1 W (30 dBm) tipicamente (Punto-Multipunto superiore).
• Requisiti di codice: > 10 codici (DSSS) / > 50 canali (FHSS).

Non Spettro Spread (Per Contrasto)

• FM/AM a banda stretta, QPSK/OFDM (senza spreading) — BW ≈ Velocità di dati.
• OFDM (WiFi 802.11a/g/n/ac/ax, LTE, 5G) — **Multicanale**, non intrinsecamente spread (sebbene possa combinarsi con spreading).

Checklist Riassuntiva

✅ BW >> Info BW
✅ Bassa PSD (simile al rumore)
✅ Controllo del Codice PN (De-spreadabile)
→ **È Spettro Spread.**