扩频通信技术简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,*,扩展,频,频谱,通,通信,简,简介,2010,年,5,月,我们,知,知道,，,，传,输,输任,何,何信,息,息都,需,需要,一,一定,的,的,带宽,，,，称,为,为信,息,息带,宽,宽。,例,例如,语,语音,信,信息,的,的带,宽,宽,大约,为,为,20Hz,20000Hz,、普,通,通电,视,视图,像,像信,息,息,带宽,大,大约,为,为,6MHz,。为,了,了充,分,分利,用,用频,率,率资,源,源，,通常,都,都是,尽,尽量,压,压缩,传,传输,带,带宽,。,。如,电,电话,是,是基,带,带,传输,，,，人,们,们通,常,常把,带,带宽,限,限制,在,在,3400Hz,左右,。,。,如使,用,用调,幅,幅信,号,号传,输,输，,因,因为,调,调制,过,过程,中,中,将产,生,生上,下,下两,个,个边,带,带，,信,信号,带,带宽,需,需要,达,达到,信,信,息带,宽,宽的,两,两倍,，,，而,在,在实,际,际传,输,输中,，,，人,们,们采,用,用,压缩,限,限幅,技,技术,，,，把,广,广播,语,语音,的,的带,宽,宽限,制,制在,大,大,约为,24500Hz=9KHz,左右,；,；采,用,用边,带,带压,缩,缩,技术,，,，把,普,普通,电,电视,信,信号,包,包括,语,语音,信,信号,一,一起,限,限,制在,1.26.5MHz=8MHz,左右,。,。即,使,使在,普,普通,的调,频,频通,信,信上,，,，人,们,们最,大,大也,只,只把,信,信号,带,带宽,放,放,宽到,信,信息,带,带宽,的,的十,几,几倍,左,左右,，,，这,些,些都,是,是采,用,用,了窄,带,带通,信,信技,术,术。,扩频,通,通信,属,属于,宽,宽带,通,通信,技,技术,，,，通,常,常的,扩,扩,频信,号,号带,宽,宽与,信,信息,带,带宽,之,之比,将,将高,达,达几,百,百甚,至,至,几千,倍,倍。,有,有人,要,要问,为,为什,么,么要,这,这么,做,做？,这,这样,是,是,不是,太,太浪,费,费频,率,率资,源,源了,？,？这,些,些问,题,题可,以,以用,信,信,息论,和,和抗,干,干扰,理,理论,来,来解,释,释。,扩展,频,频谱,通,通信,的,的定,义,义,所谓,扩,扩展,频,频谱,通,通信,（,（,SpreadSpectrum,Communication,），,可,可简,单,单表,述,述如,下,下：,“,“扩,频通,信,信技,术,术是,一,一种,信,信息,传,传输,方,方式,，,，其,信,信号,所,所,占有,的,的频,带,带宽,度,度远,大,大于,所,所传,信,信息,必,必需,的,的最,小,小,带宽,；,；频,带,带的,扩,扩展,是,是通,过,过一,个,个独,立,立的,码,码序,列,列,来完,成,成，,用,用编,码,码及,调,调制,的,的方,法,法来,实,实现,的,的，,与,与,所传,信,信息,数,数据,无,无关,；,；在,接,接收,端,端则,用,用同,样,样的,码,码,进行,相,相关,同,同步,接,接收,、,、解,扩,扩及,恢,恢复,所,所传,信,信息,数,数,据”。,扩频,通,通信,的,的基,本,本特,点,点,扩频,通,通信,，,，即,扩,扩展,频,频谱,通,通信,技,技术,（,SpreadSpectrumCommunication,），,它,它的,基本,特,特点,是,是其,传,传输,信,信息,所,所用,信,信号,的,的带,宽,宽远,大,大,于信,息,息本,身,身的,带,带宽,。,。,扩频,通,通信,的,的特,征,征,扩频,通,通信,具,具有,如,如下,特,特征,:,1.,它是,一,一种,数,数字,传,传输,方,方式,；,；,2.,带宽,的,的展,宽,宽是,利,利用,与,与被,传,传信,息,息无,关,关的,函,函数,(,扩频,函,函数,),对被,传,传信,息,息进,行,行调,制,制实,现,现的,；,；,2.,在接,收,收端,使,使用,相,相同,的,的扩,频,频函,数,数对,扩,扩频,信,信号,进行,相,相关,解,解调,，,，还,原,原出,被,被传,信,信息,。,。,扩频,通,通信,的,的理,论,论基,础,础,根据,仙,仙农,(C.E.Shannon),在信,息,息论,研,研究,中,中,总结,出,出的,信,信道,容,容量,公,公式,，,，即,仙,仙农,公,公式,：,：,C=WLog2(1+S/N),式中,：,：,C-,信息,的,的传,输,输速,率,率、,S-,有用,信,信,号、,功,功率,W-,频带,宽,宽度,、,、,N-,噪声,功,功率,扩频,通,通信,的,的理,论,论基,础,础,由式,中,中可,以,以看,出,出：,为,为了,提,提高,信,信息,的,的传,输,输,速率,C,，可,以,以从,两,两种,途,途径,实,实现,，,，既,加,加大,带,带宽,W,或提,高,高信,噪,噪比,S/N,。换,句,句话,说,说，,当,当信,号,号的,传,传输,速率,C,一定,时,时，,信,信号,带,带宽,W,和信,噪,噪比,S/N,是可,以互,换,换的,，,，即,增,增加,信,信号,带,带宽,可,可以,降,降低,对,对信,噪,噪,比的,要,要求,，,，当,带,带宽,增,增加,到,到一,定,定程,度,度，,允,允许,信,信,噪比,进,进一,步,步降,低,低，,有,有用,信,信号,功,功率,接,接近,噪,噪声,功,功,率甚,至,至淹,没,没在,噪,噪声,之,之下,也,也是,可,可能,的,的。,扩频,通,通信,的,的理,论,论基,础,础,扩,频,频,通,通,信,信,就,就,是,是,用,用,宽,宽,带,带,传,传,输,输,技,技,术,术,来,来,换,换,取,取,信,信,噪,比,比,上,上,的,的,好,好,处,处,，,，,这,这,就,就,是,是,扩,扩,频,频,通,通,信,信,的,的,基,基,本,本,思,思,想,想,和,理,理,论,论,依,依,据,据,。,。,扩,频,频,增,增,益,益,和,和,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,扩,频,频,通,通,信,信,系,系,统,统,由,由,于,于,在,在,发,发,送,送,端,端,扩,扩,展,展,了,了,信,信,号,号,频,谱,谱,，,，,在,在,接,接,收,收,端,端,解,解,扩,扩,还,还,原,原,了,了,信,信,息,息,，,，,这,这,样,样,的,的,系,系,统,带,带,来,来,的,的,好,好,处,处,是,是,大,大,大,大,提,提,高,高,了,了,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,。,。,理,理,论,分,分,析,析,表,表,明,明,，,，,各,各,种,种,扩,扩,频,频,系,系,统,统,的,的,抗,抗,干,干,扰,扰,性,性,能,能,与,与,信,息,息,频,频,谱,谱,扩,扩,展,展,后,后,的,的,扩,扩,频,频,信,信,号,号,带,带,宽,宽,比,比,例,例,有,有,关,关,。,。,扩,频,频,增,增,益,益,和,和,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,一,般,般,把,把,扩,扩,频,频,信,信,号,号,带,带,宽,宽,W,与,信,信,息,息,带,带,宽,宽,F,之,比,比,称,称,为,为,处,处,理,理,增,增,益,益,G,P,，,即,即,：,：,它,表,表,明,明,了,了,扩,扩,频,频,系,系,统,统,信,信,噪,噪,比,比,改,改,善,善,的,的,程,程,度,度,。,。,除,此,此,之,之,外,外,，,，,扩,扩,频,频,系,系,统,统,的,的,其,其,他,他,一,一,些,些,性,性,能,能,也,也,大,大,都,都,与,G,P,有,关,关,。,。,因,因,此,此,，,，,处,处,理,理,增,增,益,益,是,是,扩,扩,频,频,系,系,统,统,的,的,一,一,个,重,重,要,要,性,性,能,能,指,指,标,标,。,。,扩,频,频,增,增,益,益,和,和,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,系,统,统,的,的,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,M,J,定,义,义,如,如,下,下,：,：,式,中,中,：,：,（,（,S/N,）,=,输,出,出,端,端,的,的,信,信,噪,噪,比,比,，,，,L,S,=,系,统,统,损,损,耗,耗,扩,频,频,增,增,益,益,和,和,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,由,此,此,可,可,见,见,，,，,抗,抗,干,干,扰,扰,容,容,限,限,M,J,与,扩,扩,频,频,处,处,理,理,增,增,益,G,P,成,正,正,比,比,，,，,扩,扩,频,频,处,处,理,理,增,增,益,益,提,提,高,高,后,后,，,，,抗,抗,干,干,扰,扰,容,限,限,大,大,大,大,提,提,高,高,，,，,甚,甚,至,至,信,信,号,号,在,在,一,一,定,定,的,的,噪,噪,声,声,湮,湮,没,没,下,也,也,能,能,正,正,常,常,通,通,信,信,。,。,通,通,常,常,的,的,扩,扩,频,频,设,设,备,备,总,总,是,是,将,将,用,用,户,信,信,息,息,(,待,传,传,输,输,信,信,息,息,),的,带,带,宽,宽,扩,扩,展,展,到,到,数,数,十,十,倍,倍,、,、,上,上,百,倍,倍,甚,甚,至,至,千,千,倍,倍,，,，,以,以,尽,尽,可,可,能,能,地,地,提,提,高,高,处,处,理,理,增,增,益,益,。,。,频,谱,谱,的,的,扩,扩,展,展,的,的,实,实,现,现,和,和,直,直,接,接,序,序,列,列,扩,扩,频,频,频,谱,谱,的,的,扩,扩,展,展,是,是,用,用,数,数,字,字,化,化,方,方,式,式,实,实,现,现,的,的,。,。,在,在,一,个,个,二,二,进,进,制,制,码,码,位,位,的,的,时,时,段,段,内,内,用,用,一,一,组,组,新,新,的,的,多,多,位,位,长,长,的,码,码,型,型,予,予,以,以,置,置,换,换,，,，,新,新,码,码,型,型,的,的,码,码,速,速,率,率,远,远,远,远,高,高,出,出,原,码,码,的,的,码,码,速,速,率,率,，,，,由,由,傅,傅,立,立,叶,叶,分,分,析,析,可,可,知,知,新,新,码,码,型,型,的,的,带,宽,宽,远,远,远,远,高,高,出,出,原,原,码,码,的,的,带,带,宽,宽,，,，,从,从,而,而,将,将,信,信,号,号,的,的,带,带,宽进行,了,了扩展,。,。这些,新,新的码,型,型也叫,伪,伪随机,（,（,PN,）码，,码,码位越,长,长系统,性,性能越,高,高。通,常,常，商,用扩频,系,系统,PN,码码长,应,应不低,于,于,12,位，一,般,般取,32,位，军,用,用系统,可,可达千,位,位。,频谱的,扩,扩展的,实,实现和,直,直接序,列,列扩频,目前常,见,见的码,型,型有以,下,下三种,：,：,（,1,）,M,序列，,即,即最长,线,线性伪,随,随机系,列,列；,（,2,）,GOLD,序列；,（,3,）,WALSH,函数正,交,交码。,频谱的,扩,扩展的,实,实现和,直,直接序,列,列扩频,当选取,上,上述任,意,意一个,序,序列后,，,，如,M,序列，,将其中,可,可用的,编,编码，,即,即正交,码,码，两,两,两组合,，,，并,划分为,若,若干组,，,，各组,分,分别代,表,表不同,用,用户，,组,组内,两个码,型,型分别,表,表示原,始,始信息,1,和,0,。系统,对原始,信,信息进,行,行编码,、,、传送,，,，接收,端,端利用,相,相关,处理器,对,对接收,信,信号与,本,本地码,型,型相关,进,进行相,关,关运,算，解,出,出基带,信,信号,(,即原始,信,信息,),实现解,扩,扩，从,而区分,出,出不同,用,用户的,不,不同信,息,息。,无线扩,频,频通信,原,原理图,由图可见,，,，一般的,无,无线扩频,