扩频通信技术V2.0.pptVIP

扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。 扩频通信系统概述 扩频通信，即扩展频谱通信，是将待传送的信息数据被伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。　 扩频通信方式与常规的窄道通信方式的区别： 一是信息的频谱扩展后形成宽带传输； 二是相关处理后恢复成窄带信息数据。 正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点： ??????抗干扰 ????? 抗多径衰落 ?????? 具有必威体育官网网址性 ?????? 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率 ????? 可多址复用和任意选址 扩频通信的基本概念 扩频通信的含义： 扩频通信技术是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。 这一定义包含以下三方面意思： 信号的频谱被展宽了 采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱 在接受端用相关解调（或相干解调）来解扩 通过信号理论知道： 在时间上是有限的信号，其频谱是无限的； 脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽，近似成反比。 因此，如很窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。CDMA蜂窝网移动通信系统就是采用直扩方式获得扩频信号的。这种很窄的脉冲码序列（其码速率很高）称为扩频码序列。所采用的扩频码序列与所传的信息数据无关（它与一般的正弦载波信号类似），不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 扩频通信的理论基础 要用宽频带信号来传输窄带信息，主要是为了通信的安全可靠。扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。 1. 信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为： ? （1） 式中，C——信道容量(用传输速率度量) ，b/s； W——信号频带宽度，Hz； S——信号平均功率，W； N——噪声平均功率，W。 结 论 在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比S／N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比情况下，传输信息。 扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础扩展频谱就是为了在强干扰条件下保证可靠安全通信。 扩频通信的主要性能指标 处理增益：各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频系统的处理增益Gp成正比，Gp表示了扩频系统信噪比改善的程度。即有 式中， B为扩频信号带宽， Bm为信息带宽；W为伪随机码的信息速率，Rb为基带信号的信息速率。 2. 抗干扰容限：通信系统要正常工作，还需保证输出端有一定的信噪比，并扣除系统内部的信噪比的损耗，因此就引入抗干扰容限Mj，其定义如下： 式中，(S/N)o中为输出端的信噪比；LS为系统损耗。 Mj＝10log(100)－(6+3)＝11dB 三、?扩展频谱通信的主要特点 易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率 抗干扰性强，误码率低 隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小 可以实现码分多址 抗多径干扰 能精确地定时和测距 适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务 四、扩频通信的工作原理 典型扩频通信的一般工作原理如图2所示。 信源编码的目的是减小信息的冗余度，提高信道的传输效率。 信道编码（差错控制）的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错的能力，以提高信道的传输质量。 调制部分的目的是使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，通常使用的数字信号调制方式分为振幅键控ASK、频移键控FSK、移相键控PSK。 扩频调制和解调是为了提高系统的抗干扰能力而进行的信号频谱展宽和还原。 扩频通信系统的分类 直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)，简称直扩(DS－SS)。 所谓直扩，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。稍后将详细介绍直扩原理。 跳频扩频(Frequency Hop