扩频通信技术概述.ppt

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1、第一章扩频通信概述1.1产生背景及历史回顾扩频通信产生的背景—通信中的抗干扰通信中的干扰类型1）自然干扰：大气噪声热噪声多址干扰多径干扰工业干扰其他通信设备的同频干扰等2）人为干扰在军事应用中，敌对的双方为了降低对方的通信效能而人为释放的强干扰。人为干扰主要有:单频干扰,或称为固频干扰。这种干扰的干扰频率fJ正好对准对方的通信频率fs,即fJ=fs,形成同频干扰。窄带干扰。这种干扰的干扰频率fJ对准对方的通信频率fs,干扰信号的频带很窄,可以与有用信号频带相比拟。(3)正弦脉冲干扰。这种干扰类似于单频干扰,不同点在于其发送是以脉冲形式发送的,其峰值功率较强。(

2、4)跟踪式干扰。由一个频率跟踪系统和干扰机组成,先测定通信频率,然后将干扰机干扰信号频率对准通信频率进行干扰。(5)转发式干扰。这种干扰首先把有用信号接收下来,再经放大和噪声污染后发送出去,对有用信号实施干扰。(6)宽带阻塞式干扰。这种干扰是在整个信号的通信频带内施放很强的干扰信号，其干扰功率与带宽成正比，使通信一方在整个通信频带内都无法保证正常的通信。干扰与抗干扰技术的发展通信抗干扰技术当前采用的抗干扰技术主要有以下几种。1)扩展频谱技术扩展频谱技术具有很强的抗干扰能力,可以抗击多种人为干扰,是发展非常迅速的一种抗干扰技术。2)开发强方向性的毫米波频段在毫米

3、波波段，频段很宽，采用视距传播，方向性很强，有利于增加抗干扰性能。3)加密技术加密技术用于防止传送的信息被敌方截获、窃听,它在保密通信中是一个重要的技术手段。4)猝发通信技术这种通信方式在通信的时间上有很大的随机性,在非常短的时间内,将要发送的信号发送出去,其它时间处于静止状态,使干扰机很难捕捉到这种猝发信号,因此具有很强的抗干扰的能力。5)天线零相技术这种技术是将天线方向图的零点对准干扰机,而将主瓣对准发信机,这样,对接收机而言,既能接收到有用信号,又可将干扰信号大大地衰减,从而达到抗干扰的目的。6)分集技术分集技术包括空间分集、频率分集、角度分集、极化分集

4、等。其中扩频通信是其中发展较快应用广泛的一种技术。什么是扩频通信发送端将原信号展成带宽为原信号的成百上千倍的低功率谱密度的宽带信号，在接收端对接收信号进行解扩，恢复出原来的窄带信号。信号带宽是信息带宽的几百倍至几千倍。发送端扩频，接收端解扩，在做无用功吗？扩频通信的发展经历有关扩频通信技术的观点最早是在1941年由好莱坞女演员海蒂.拉玛(HedyLamarr)和钢琴家GeorgeAntheil提出的，并申请了美国专利#2.292.387。不过，当时该技术并没有引起美国军方的重视。HedyLamarr1949年美国的国家电话电报公司的子公司的联邦电信实验室，De

5、rosa和Rogoff提出设想并生成出伪噪声信号和相干检测的通信系统，成功地工作在NewJersey和California之间的通信线路上。1950年Basore首先提出把这种扩频系统称作NOMACS（NoiseModulationandCorrelationDetectionSystem）这个名称被使用相当长的时间。1952年由林肯实验室研制出P9D型NOMACS系统，并进行了试验。1955年生产成功并通过了测试。之后，美国海军和空军开始验证各自的扩频系统，空军使用名称为“Phatom”（鬼怪，幻影）和“Hush-Up”（遮掩），海军使用名称为“Blades

6、”（浆叶），美国海军采用跳频扩频方案。1976年第一部扩频通信的概述性专著：SpreadSpectrumSystems发表。1978年在日本举行的国际无线通信咨询委员会(CCIR)全会对扩频通信进行专门研究。1982年美国第一次军事通信会议展示了扩频通信在军事通信中的主导作用，报告了扩频通信在军事通信各领域的应用，并开始民用扩频通信的调查。同年第一部扩频通信的理论性专著CoherentSpreadSpectrum问世。1985年之后民用扩频通信系统发展。最近的二十几年扩频技术的应用：GPS卫星通信系统CDMA1.2扩频通信的理论基础香农（Shannon）公式信

7、道容量是信道在无差错传输下所能达到的最大传输速率。信道容量具有如下的意义：当传输速率不大于信道容量时，总可以找到一种方法，实现无差错的传输。但如果想要达到的传输速率大于信道容量，则无论用什么方法，都不可能实现无差错传输。Shannon公式给出了信道容量与带宽和信噪比之间的关系。1948年6月到10月，香农在《贝尔系统技术杂志》上连载发表了《通讯的数学原理》。1949年，香农又在该杂志上发表了《噪声下的通信》。这两篇论文为信息论奠定了基础。人们通常将香农于1948年10月发表的论文《通信的数学原理》作为现代信息论研究的开端。由于在信息科学领域的卓越贡献，香农被称

8、为“信息论之父”。克劳德.艾尔伍德.香