Viestitekniikkaa lyhyesti: Taajuushyppely (FHSS)

 

Taajuushyppelyä COTS-tekniikalla 2012 

Viestitekniikka lyhyesti ja toivottavasti myös kansantajuisesti taajuushyppelyn osalta olisi tarkoitus hieman raottaa. Uusia viestiteknisiä termejähän tulee mediassa esille jos ei ihan päivittäin niin lähes viikoittain kun eri maiden puolustusvoimat päivittävät sotilaallista kalustoa. Taajuushyppely tuli esille myös Suomen tekemien viestikalustopäivityksien myötä, kun hankitaan uutta kalustoa viestitekniikan alalta. Itse kalustoon en ota kantaa, vaan tuohon mielenkiintoiseen asiaan eli taajuushyppelyyn.

Taajuushyppelyllähän on ensisijaisesti tarkoitus parantaa hyötysignaalin etenemistä häiriöisessäkin sähkömagneettisessa ympäristössä. Ja siinä samalla tuo hyötysignaali saadaan jo salattuakin ainakin perinteisten viestitiedustelumenetelmien osalta. Toki taajuushyppely ei ole ainoastaan sotilastekniikassa käytössä, vaan sitä on mukana nykyään meidän jokapäiväisessä arjessa: taajuushyppytekniikka johti nykyisen  hallitun hajaspektritekniikan käyttöönottoon mm. matkapuhelimissa, tutkassa, laajakaistatekniikassa ja kodin WiFi-verkoissa.

Teknisesti tuossa taajuushyppelyssä lähettäjä vaihtaa lähetystaajuuttaan tietyn "algoritmin" mukaisesti. Taajuushyppelyssä käytettävä algoritmi voi olla täysin satunnainen tai etukäteen sovittu. Tärkeintähän tässä on, että viestittävät osapuolet tietävät käytettävän algoritmin. Itse hyppelyä voidaan suorittaa joko hitaalla tai nopealla hyppelyllä: hitaassa versiossa lähetetään useita bittejä yhdellä aikavälillä ja nopeassa versiossa taas yksi bitti usealla aikavälillä.

Taajuushyppelyssä on käytössä laaja taajuusalue, jopa useiden megahertsien kokoinen. Käytettävä taajuusalue jaetaan suureen määrään kapeita kanavia. Lähetettävä signaalitieto pilkotaan pienempiin osiin ja jokainen osa lähetetään omin aikavälein kullakin kapealla kanavalla. Taajuushyppelyä kutsutaan myös laajakaistaiseksi tekniikaksi.

Taajuushyppely on itse asiassa jo melkoisen vanha keksintö, vaikka sen arvo viestiliikenteessä onkin tullut esille vasta Kylmänsodan ja Kuuban kriisin vuosina. 

1942 USA:ssa Itävaltalais syntyinen Hedy Kiesler Markey - näyttelijänimeltään Hedy Lamarr - keksi pianistiystävänsä George Antheilin kanssa radiotaajuisen taajuushyppelyn, jolle he saivat patentin. Taajuushyppelyllä oli tarkoitus väistää torpedojen kauko-ohjaukseen kohdistunutta natsien suorittamaa häirintää.

Hedy Lamarr koki ahaa-elämyksen: jos soittimet oli mahdollista synkronoida keskenään ja siirtymään nuotista toiseen, voisiko radiosignaali hypähdellä samalla tavoin? Näin Yhdysvaltojen armeija voisi viestiä vailla pelkoa siitä, että vastapuoli pystyisi kaappaamaan signaalin. 

USA:n armeijassa ei ymmärretty silloin vielä keksinnön merkitystä, vaan  siihen suhtauduttiin halveksien "pianistin pianohömpötyksenä", koska idea perustui kauko-ohjattujen useiden piano-orkesterin pianojen keskinäiseen synkronointitekniikkaan.

Kuuban kriisin yhteydessä patenttia kuitenkin alettiin hyödyntää ja keksijät saivatkin myöhemmin korkean kunniamaininnan. Hyppytaajuuslähetteitä ihmeteltiin signaalitiedustelupiireissä 1960 luvulla, kun liittoutuneiden ”pili-dili-dali-duli-puli”- taajuushyppelevää radioliikennettä kuunneltiin Saksassa olevien valvontajoukkojen käytössä.

Ohessa linkki Iltalehden artikkeliin Hedy Lamarrin osalta: Linkki - Iltalehti

Itse "leikin" aikoinaan myös samalla tekniikalla toteutetulla eräänlaisella "komentoradioverkolla"; piti hieman testata ja hämätä skannerikuuntelijoita. Tuolloin harjoituskäyttöön viritetty, hidasta taajuushyppelyä, suorittanut viestiverkko rakennettiin ns. COTS (Commercial off-the-self) välineillä eli sillä mitä edullisesti kaupanhyllystä julkisilta markkinoilta oli saatavilla. Pidetty harjoitus dokumentoitiin tuolloin tarkasti, olihan siinä paljon uusia, innovatiivisia asioita. No, harjoituksen ja testien jälkeen asia ja dokumentit katosivat organisaation hampaisiin 😎

@ri