无线扩频通信技术

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1、无线扩频通信技术无线扩频通信技术简介1、无线扩频通信技术简介扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication)技术(以下简称扩频通信)，早在第二次世界大战期间就已提出，其发展也基本上是在军事领域随着电子对抗发展起来的。随着无线通信的广泛应用，无线频道变得非常拥挤，频道资源非常紧张，干扰繁多、严重。由于扩频通信技术有很多优点可以克服这些问题，并且可以提供更高的保密技术，因此，从80年代末，美国联邦通信委员会（FCC）规划了ISM波段并批准扩频通信使用该频段来，扩频通信技术得到了快速的发展和广泛的应用

2、。2、扩频通信技术基本原理扩频通信的理论基础是仙农定理：C=WLog2(1+S/N)式中:C---信道容量，W---传输带宽，S/N---信号功率/噪声功率由此可得：在信息速率一定时，可以用不同的信号带宽和相应的信噪比来实现传输，即信号带宽越宽则传信噪比可以越低，甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。因此，将信号的频谱扩展，则可以实现低信噪比传输，并且可以保证信号传输有较好的抗扰干性和较高的保密性。目前常用的扩频通信实现方法主要有:直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum)、跳

3、频(FrequencyHopping)、跳时(TimeHopping)、宽带线性调频(ChipModulation)等方式。以上方法中最常用的是直接序列扩频和跳频。直接序列扩频技术（DS）直序扩频使用伪随机码（PNCode）对信息比特进行模2加得到扩频序列，然后扩频序列去调制载波发射，由于PN码往往比较长，因此发射信号在比较低的功率上可以占用很宽的功率谱，即宽带低信噪比传输。PN码的长度决定了扩频系统的扩频增益，而扩频增益又反映了一个扩频系统的性能。直序扩频系统的解扩采用相关解扩，这是它与常规无线通信解调方式的根本不

4、同。在接收端，接收信号经过放大混频后，经过与发射端相同且同步的PN码进行相关解扩，把扩频信号恢复出窄带信号，再对窄带信号进行相干解调解出原始信息序列。用11位码长的扩频码来说，直接序列扩频与解扩的过程简单说就是，如果采用的信源发出“1”，则扩频调制为一个序列单元，如“11100010010”；信源发出“0”，则扩频调制为一个反相的序列单元，如与上面对应的反相序列“00011101101”。在接收端，收到序列“11100010010”则恢复为“1”，收到序列“00011101101”则恢复为“0”。“one”datab

5、it“zero”databit11-chipcodeWordforeach“one”databitSamechipcodewordbutinvertedfor”zero”databit直序扩频直接序列扩频技术-原理框图直接序列扩频技术-优点抗干扰能力强扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效的恢复，干扰信号(包括瞄准性干扰和宽带干扰)，由于与本地PN码不相关而被相关器抑制掉。具有强的抗多径干扰能力无线电波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体(如大气对流层、建筑物、高山、树

6、木、水面、地面)等引起的反射和折射信号被接收天线接收。反射和折射信号的传播时间比直射信号长，它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。由扩频序列的自相关函数的特性知道，当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度的抑制掉。直序扩频技术还一有一种更先进的接收技术，叫RAKE接收技术，它可以实现多径分集接收。即将各种路径来的信号，包括直接、折射、反射绕射信号解扩后在相位上根据峰值校齐并进行叠加，使信号强度更高，不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强

7、度。但是RAKE接收技术的实现比较复杂且昂贵。直接序列扩频技术-优点对其它电台干扰小，抗截获能力强由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展，使信号的功率谱密度大大降低,接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低，即信号完全淹没在噪声中，这样对其它同频段电台的接收不会形成干扰，信号也就不容易被发现，进一步检测出信号就更难，所以有非常高的隐蔽性，非常适合保密通信，特别适合应用于军事领域的通信。正因为有此特点，FCC规定使用扩频通信机不必申请专用频率。可以同频工作由于采用相关解调，只要每部通信机的扩频码(PN)不同，几部通信机

8、就可以使用同一载频而不会有相互干扰，只是增加多一点背景噪声而已。便于实现多址通信由于不同的扩频码是正交或接近正交的，彼此相互影响很小，所以可以把不同的扩频码作为用户的地址码，则很容易实现码分多址(CDMA)通信。移动通信系统采用CDMA方式，理论上可以使通信容量比目前的蜂窝式通信容量提20倍。跳频扩频通信技术（FH）另一种常用的扩频技术是跳频扩