ในด้านโทรคมนาคมโดยเฉพาะอย่างยิ่งการสื่อสารทางวิทยุเทคนิคสเปรดสเปกตรัมคือเทคนิคที่จงใจกระจายสัญญาณ (เช่น สัญญาณไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้า หรือเสียง) ที่สร้างขึ้นด้วยแบนด์วิดท์เฉพาะช่วงหนึ่งไปยัง แถบ ความถี่ที่กว้างขึ้นเทคนิคสเปรดสเปกตรัมถูกนำมาใช้เพื่อสร้างการสื่อสารที่ปลอดภัย เพิ่มความต้านทานต่อการรบกวน ตามธรรมชาติ เสียงรบกวนและ การรบกวน สัญญาณเพื่อป้องกันการตรวจจับ เพื่อจำกัดความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงาน (เช่น ในการรับสัญญาณดาวเทียม ) และเพื่อเปิดใช้งานการสื่อสารแบบหลายผู้ใช้

โดยทั่วไปแล้ว สเปกตรัมแบบกระจายจะใช้โครงสร้างสัญญาณแบบลำดับ คล้ายสัญญาณ รบกวนเพื่อกระจายสัญญาณข้อมูลแบบแถบความถี่แคบ ปกติไปบนแถบความถี่ กว้าง (วิทยุ) ตัวรับสัญญาณจะเชื่อมโยงสัญญาณที่ได้รับเพื่อกู้คืนสัญญาณข้อมูลดั้งเดิม เดิมทีมีแรงจูงใจสองประการคือ เพื่อต่อต้านความพยายามของศัตรูในการรบกวนการสื่อสาร (การป้องกันการรบกวน หรือ AJ) หรือเพื่อซ่อนข้อเท็จจริงที่ว่ามีการสื่อสารเกิดขึ้น ซึ่งบางครั้งเรียกว่าความน่าจะเป็นต่ำของการดักฟัง (LPI) ^{[ 1 ]}

สเปกตรัมแบบกระจายความถี่ (FHSS), สเปกตรัมแบบกระจายลำดับโดยตรง (DSSS), สเปกตรัมแบบกระจายเวลา (THSS), สเปกตรัมแบบกระจายสัญญาณแบบชิป (CSS) และการผสมผสานเทคนิคเหล่านี้ ล้วนเป็นรูปแบบหนึ่งของสเปกตรัมแบบกระจาย สองเทคนิคแรกใช้ลำดับตัวเลขสุ่มเทียม—ที่สร้างขึ้นโดยใช้ตัวสร้างตัวเลขสุ่มเทียม —เพื่อกำหนดและควบคุมรูปแบบการกระจายสัญญาณไปทั่วแบนด์วิดท์ที่จัดสรร มาตรฐานไร้สายIEEE 802.11ใช้ FHSS หรือ DSSS ในอินเทอร์เฟซวิทยุ

• เทคนิคที่รู้จักกันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1940 และถูกนำมาใช้ในระบบสื่อสารทางทหารตั้งแต่ทศวรรษ 1950 นั้น "กระจาย" สัญญาณวิทยุไปทั่วช่วงความถี่กว้างหลายเท่าตัว ซึ่งสูงกว่าความต้องการขั้นต่ำหลายเท่า หลักการสำคัญของสเปรดสเปกตรัมคือการใช้คลื่นพาหะที่มีลักษณะคล้ายสัญญาณรบกวน และดังที่ชื่อบ่งบอก แบนด์วิดท์ที่กว้างกว่าที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารแบบจุดต่อจุดธรรมดาที่อัตราข้อมูลเดียวกันมาก
• ความต้านทานต่อการรบกวน (การแทรกแซง) ระบบลำดับตรง (DS) มีความต้านทานต่อการรบกวนแบบแถบความถี่แคบต่อเนื่องได้ดี ในขณะที่ระบบการกระโดดความถี่ (FH) มีความต้านทานต่อการรบกวนแบบพัลส์ได้ดีกว่า ในระบบ DS การรบกวนแบบแถบความถี่แคบส่งผลต่อประสิทธิภาพการตรวจจับมากพอๆ กับกรณีที่พลังงานการรบกวนกระจายไปทั่วแถบความถี่ของสัญญาณ ซึ่งมักจะไม่แรงไปกว่าสัญญาณรบกวนพื้นหลังมากนัก ในทางตรงกันข้าม ในระบบแถบความถี่แคบที่มีแถบความถี่ของสัญญาณต่ำ คุณภาพของสัญญาณที่ได้รับจะลดลงอย่างมากหากพลังงานการรบกวนกระจุกตัวอยู่ในแถบความถี่ของสัญญาณ
• ความต้านทานต่อการดักฟังลำดับการกระจายสัญญาณ (ในระบบ DS) หรือรูปแบบการกระโดดความถี่ (ในระบบ FH) มักจะไม่เป็นที่รู้จักของบุคคลใดๆ ที่ไม่ได้มีเป้าหมายในการรับสัญญาณ ซึ่งในกรณีนี้จะทำให้สัญญาณไม่ชัดเจนและลดโอกาสที่ฝ่ายตรงข้ามจะเข้าใจสัญญาณได้ ยิ่งไปกว่านั้น สำหรับความหนาแน่นสเปกตรัมกำลังของ สัญญาณ รบกวน (PSD) ที่กำหนด ระบบสเปรดสเปกตรัมต้องการพลังงานต่อบิตก่อนการกระจายสัญญาณเท่ากับระบบแถบความถี่แคบ และดังนั้นจึงต้องการพลังงานเท่ากันหากอัตราบิตก่อนการกระจายสัญญาณเท่ากัน แต่เนื่องจากกำลังของสัญญาณถูกกระจายไปทั่วแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ PSD ของสัญญาณจึงต่ำกว่ามาก — บ่อยครั้งต่ำกว่า PSD ของสัญญาณรบกวนอย่างมีนัยสำคัญ — ดังนั้นฝ่ายตรงข้ามอาจไม่สามารถระบุได้ว่าสัญญาณมีอยู่หรือไม่ อย่างไรก็ตาม สำหรับแอปพลิเคชันที่สำคัญยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอปพลิเคชันที่ใช้เครื่องรับส่งวิทยุที่มีจำหน่ายทั่วไป วิทยุสเปรดสเปกตรัมไม่ให้ความปลอดภัยที่เพียงพอ เว้นแต่จะใช้ลำดับการกระจายสัญญาณแบบไม่เชิงเส้นที่ยาวและเข้ารหัสข้อความอย่างน้อยที่สุด
• ความต้านทานต่อการลดทอน สัญญาณ แบน ด์วิดท์สูงที่สัญญาณสเปรดสเปกตรัมใช้ทำให้เกิดความหลากหลายทางความถี่ในระดับหนึ่ง กล่าวคือ โอกาสที่สัญญาณจะประสบกับ การลดทอนสัญญาณ แบบมัลติพาธ อย่างรุนแรง ตลอดทั้งแบนด์วิดท์นั้นมีน้อย ในระบบลำดับตรง สัญญาณสามารถตรวจจับได้โดยใช้ตัวรับสัญญาณแบบเรค (rake receiver )
• ความสามารถในการเข้าถึงหลายผู้ใช้พร้อมกัน หรือที่รู้จักกันในชื่อการเข้าถึงหลายผู้ใช้แบบแบ่งรหัส (CDMA) หรือการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งรหัส (CDM) ช่วยให้ผู้ใช้หลายรายสามารถส่งสัญญาณพร้อมกันในย่านความถี่เดียวกันได้ ตราบใดที่พวกเขาใช้ลำดับการกระจายสัญญาณที่แตกต่างกัน

แนวคิดในการพยายามปกป้องและหลีกเลี่ยงการรบกวนในการส่งสัญญาณวิทยุมีมาตั้งแต่เริ่มต้นของการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ ในปี 1899 กูกลิเอลโม มาร์โคนีได้ทดลองการรับสัญญาณแบบเลือกความถี่เพื่อพยายามลดการรบกวนให้น้อยที่สุด^{[ 2 ]}แนวคิดของการกระโดดความถี่ได้รับการนำไปใช้โดยบริษัทวิทยุเยอรมันTelefunkenและยังได้รับการอธิบายไว้ในส่วนหนึ่งของสิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาในปี 1903 โดยนิโคลา เทสลา [ ^{3 ] [ 4 ] หนังสือ} วิทยุภาษาเยอรมัน เรื่อง Wireless Telegraphyปี 1908 ของโจนาธาน เซนเน็คผู้บุกเบิกวิทยุได้อธิบายกระบวนการนี้และระบุว่าTelefunkenเคยใช้มาก่อน^{[ 2 ]}กองทัพเยอรมันใช้ระบบนี้อย่างจำกัดในช่วง^{สงครามโลก}ครั้งที่ 1 [ ^{5 ]}วิศวกรชาวโปแลนด์Leonard Danilewiczเป็นผู้เสนอ ระบบ นี้ในปี พ.ศ. 2462 ^{[ 6 ]}ปรากฏในสิทธิบัตรในช่วงปี พ.ศ. 2473 โดย Willem Broertjes ( สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 1,869,659ออกเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2475) และในระบบสื่อสารลับของกองทัพบกสหรัฐฯในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2ที่ ชื่อSIGSALY

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง เฮดี ลามา ร์ นักแสดงหญิงจากยุคทองของฮอลลีวูด และ จอร์จ แอนไทล์นักแต่งเพลง แนวหน้าได้พัฒนาระบบนำทางวิทยุที่ทนต่อการรบกวนเพื่อใช้ในตอร์ปิโด ของฝ่ายสัมพันธมิตร โดยจดสิทธิบัตรอุปกรณ์ดังกล่าวภายใต้สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกาหมายเลข 2,292,387 "ระบบสื่อสารลับ" เมื่อวันที่ 11 สิงหาคม พ.ศ. 2485 แนวทางของพวกเขาเป็นเอกลักษณ์ตรงที่การประสานความถี่ทำได้โดยใช้กระดาษม้วนเปียโนเล่นอัตโนมัติ ซึ่งเป็นแนวทางใหม่ที่ไม่เคยนำไปใช้จริง^{[ 7 ]}

การสร้างสัญญาณนาฬิกาแบบสเปรดสเปกตรัม (SSCG) ถูกนำมาใช้ในระบบดิจิทัลแบบซิงโครนัส บางระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบที่มีไมโครโปรเซสเซอร์ เพื่อลดความหนาแน่นของสเปกตรัมของสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) ที่ระบบเหล่านี้สร้างขึ้น ระบบดิจิทัลแบบซิงโครนัสคือระบบที่ขับเคลื่อนด้วยสัญญาณนาฬิกาและเนื่องจากลักษณะที่เป็นคาบ จึงมีสเปกตรัมความถี่ที่แคบอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ในความเป็นจริง สัญญาณนาฬิกาที่สมบูรณ์แบบจะมีพลังงานทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ที่ความถี่เดียว (ความถี่นาฬิกาที่ต้องการ) และฮาร์โมนิกของมัน

ระบบดิจิทัลแบบซิงโครนัสในทางปฏิบัติจะแผ่พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาในช่วงความถี่แคบๆ หลายช่วง ซึ่งกระจายอยู่บนความถี่สัญญาณนาฬิกาและฮาร์โมนิกของความถี่นั้น ส่งผลให้สเปกตรัมความถี่ในบางความถี่อาจเกินขีดจำกัดตามข้อกำหนดด้านการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (เช่น ข้อกำหนดของFCCในสหรัฐอเมริกา, JEITAในญี่ปุ่น และIECในยุโรป)

การใช้สัญญาณนาฬิกาแบบสเปรดสเปกตรัมช่วยหลีกเลี่ยงปัญหานี้โดยการลดพลังงานการแผ่รังสีสูงสุด และด้วยเหตุนี้จึงลดการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และเป็นไปตาม ข้อกำหนด ด้านความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC) เทคนิคนี้ได้รับความนิยมในการขออนุมัติจากหน่วยงานกำกับดูแล เนื่องจากต้องการการดัดแปลงอุปกรณ์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น และได้รับความนิยมมากขึ้นในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา เนื่องจากความเร็วของสัญญาณนาฬิกาที่สูงขึ้นและการรวมจอแสดงผล LCD ความละเอียดสูงเข้ากับอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้ได้รับการออกแบบให้มีน้ำหนักเบาและราคาไม่แพง มาตรการทางอิเล็กทรอนิกส์แบบดั้งเดิม เช่น ตัวเก็บประจุหรือแผ่นโลหะ จึงไม่เหมาะสม ในกรณีเหล่านี้จึงจำเป็นต้องใช้เทคนิค การลด EMI แบบแอคทีฟเช่น การใช้สัญญาณนาฬิกาแบบสเปรดสเปกตรัม

ในระบบ PCIe, USB 3.0 และ SATA เทคนิคที่พบได้บ่อยที่สุดคือการกระจายความถี่ลงผ่านการปรับความถี่ด้วยแหล่งกำเนิดความถี่ต่ำ^{[ 8 ]}การกำหนดเวลาแบบสเปกตรัมกระจาย เช่นเดียวกับการเปลี่ยนแปลงความถี่แบบไดนามิก ประเภทอื่นๆ ก็สามารถสร้างความท้าทายให้กับนักออกแบบได้เช่นกัน ความท้าทายหลักๆ คือการไม่ตรงกันของนาฬิกา/ข้อมูล หรือความคลาดเคลื่อนของนาฬิกาวงจรล็อกเฟสที่ฝั่งรับจำเป็นต้องมีแบนด์วิดท์สูงพอที่จะติดตามนาฬิกาสเปกตรัมกระจายได้อย่างถูกต้อง^{[ 9 ]}

แม้ว่าความเข้ากันได้ของ SSC จะเป็นข้อบังคับสำหรับตัวรับสัญญาณ SATA ^{[ 10 ]}แต่ก็ไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบว่าชิปขยายมีปัญหาในการจัดการกับนาฬิกาดังกล่าว ดังนั้น ความสามารถในการปิดใช้งานการกำหนดเวลาแบบสเปรดสเปกตรัมในระบบคอมพิวเตอร์จึงถือว่ามีประโยชน์^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}

โปรดทราบว่าวิธีนี้ไม่ได้ลด พลังงาน ที่แผ่รังสี ทั้งหมด ดังนั้นระบบจึงไม่จำเป็นต้องมีโอกาสน้อยลงที่จะก่อให้เกิดการรบกวน การกระจายพลังงานไปทั่วแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้นจะช่วยลดการอ่านค่าทางไฟฟ้าและแม่เหล็กภายในแบนด์วิดท์แคบๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพเครื่องรับสัญญาณวัด ทั่วไป ที่ใช้โดยห้องปฏิบัติการทดสอบ EMC จะแบ่งสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าออกเป็นแถบความถี่กว้างประมาณ 120 kHz ^{[ 14 ]}หากระบบที่กำลังทดสอบแผ่พลังงานทั้งหมดในแบนด์วิดท์แคบๆ ระบบจะบันทึกค่าสูงสุดขนาดใหญ่ การกระจายพลังงานเดียวกันนี้ไปในแบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้นจะป้องกันไม่ให้ระบบส่งพลังงานไปยังแบนด์วิดท์แคบๆ ใดๆ มากพอที่จะเกินขีดจำกัดตามกฎหมาย ประโยชน์ของวิธีนี้ในฐานะวิธีการลดปัญหาการรบกวนในชีวิตจริงมักถูกถกเถียงกัน^{[ 9 ]}เนื่องจากมีการมองว่าการใช้สัญญาณนาฬิกาแบบสเปรดสเปกตรัมเป็นการซ่อนปัญหาพลังงานที่แผ่รังสีสูงขึ้นมากกว่าที่จะแก้ไขปัญหาโดยการใช้ช่องโหว่ในกฎหมาย EMC หรือขั้นตอนการรับรองอย่างง่ายๆ สถานการณ์นี้ส่งผลให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อแถบความถี่แคบๆ ประสบกับการรบกวนน้อยลง ในขณะที่อุปกรณ์ที่ไวต่อแถบความถี่กว้าง หรือแม้แต่อุปกรณ์ที่ทำงานที่ความถี่สูงกว่า (เช่น เครื่องรับวิทยุที่ปรับคลื่นไปยังสถานีอื่น) จะประสบกับการรบกวนมากขึ้น

การทดสอบเพื่อรับรองมาตรฐาน FCC มักดำเนินการโดยเปิดใช้งานฟังก์ชันสเปรดสเปกตรัม เพื่อลดการปล่อยคลื่นที่วัดได้ให้อยู่ในขอบเขตที่กฎหมายกำหนด อย่างไรก็ตาม ในบางกรณี ผู้ใช้อาจปิดใช้งานฟังก์ชันสเปรดสเปกตรัมได้ ตัวอย่างเช่น ในด้านคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล ผู้เขียน BIOS บางราย รวมความสามารถในการปิดใช้งานการสร้างสัญญาณนาฬิกาสเปรดสเปกตรัมไว้ในตัวเลือกการตั้งค่าของผู้ใช้ ซึ่งเป็นการขัดกับวัตถุประสงค์ของกฎระเบียบ EMI นี่อาจถือเป็นช่องโหว่แต่โดยทั่วไปแล้วมักถูกมองข้ามไป ตราบใดที่สเปรดสเปกตรัมถูกเปิดใช้งานโดยค่าเริ่มต้น

• สเปกตรัมกระจายลำดับโดยตรง
• ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMC)
• การรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI)
• การจัดสรรความถี่
• สเปกตรัมกระจายแบบกระโดดความถี่
• จอร์จ แอนไทล์
• ระบบสื่อสารด้วยเสียงวิทยุ UHF แบบกระโดดความถี่สำหรับใช้ในกองทัพที่รวดเร็วทันใจ
• เฮดี้ ลามาร์
• สเปกตรัมเปิด
• ปัจจัยการกระจายตัวแปรเชิงตั้งฉาก (OVSF)
• การสะท้อนแสงแบบโดเมนเวลาสเปกตรัมแบบกระจาย
• สเปกตรัมกระจายแบบกระโดดเวลา
• อัลตร้าไวด์แบนด์

•  บทความนี้ได้นำเนื้อหาที่เป็นสาธารณสมบัติจากมาตรฐานของรัฐบาลกลาง 1037Cมา ใช้ สำนักงานบริหารบริการทั่วไปเก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 22 มกราคม 2022 (เพื่อสนับสนุนมาตรฐานMIL-STD-188 )
• คู่มือข้อบังคับและขั้นตอนการจัดการคลื่นความถี่วิทยุของรัฐบาลกลางของ NTIA
• คำศัพท์ด้านความปลอดภัยของระบบสารสนเทศแห่งชาติ
• ประวัติความเป็นมาของสเปกตรัมแบบกระจาย ตามที่ปรากฏในหนังสือ "Smart Mobs, The Next Social Revolution" โดยHoward Rheingold , ISBN 0-7382-0608-3
• Władysław Kozaczuk , Enigma: How the German Machine Cipher Was Broken, and How It Was Read by the Allies in World War Two , เรียบเรียงและแปลโดย Christopher Kasparek, Frederick, MD, University Publications of America, 1984, ISBN 0-89093-547-5.
• Andrew S. Tanenbaum และ David J. Wetherall, เครือข่ายคอมพิวเตอร์ , ฉบับพิมพ์ครั้งที่ห้า

• ประวัติโดยย่อของสเปกตรัมแบบกระจาย
• CDMA และสเปรดสเปกตรัมเก็บถาวรเมื่อ 2009-04-16 ที่Wayback Machine
• จดหมายข่าว Spread Spectrum Scene