扩频通信技术的应用
【摘要】
扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频技术最大的特点是利用宽频带来传输信号。由于扩频系统具有许多优点，如抗干扰能力强、截获概率低和保密性强以及良好的码分多址通信能力，所以扩频技术已被广泛应用。CDMA就是利用扩频技术发展起来的一种扩频通信方式，它具有容量大，通信质量好，节约发射功率等优点。文章试就一些扩频通信的原理及中CDMA采用的扩频技术作些讨论，此外也简单介绍了一些扩频通信在其他方面的应用。 Spread Spectrum Communication, namely the Spread Spectrum Communicati on (Communication), it Spread with such optical fiber Communication, satellite com munications with the information era is known as into three high technology transmi ssion mode. Spread spectrum technology's biggest characteristics is to use broadban d bring transmission signal. Because of spread spectrum system has many advantage s, such as strong anti-jamming capability, intercept probability and low confidentiality strong and good communication ability, so the code division multiple access (cdma) has been widely spread spectrum technology application. CDMA is using the spread s pectrum technology developed a kind of spread spectrum communication mode, it h as a large capacity, good quality and saving communication transmission power, etc. This article tries to some spread spectrum communication principle and CDMA adopt ed in the spread spectrum technology make some discussionIn addition also introduc ed simply some spread spectrum communication in other applications
关键词扩频通信码分多址（CDMA）本地接入网电力系统
一、扩频通信的理论基础
扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，利用比原始信号（信源产生的信号）本身频带宽得多的射频信号的通信，扩展频谱通信在扩频通信系统中，发信端用一种特定的调制方法将原始信号的带宽加以扩展，得到扩频信号。收信端再对接收到的扩频信号加以处理，把它恢复为原来带宽的所要信号。扩频信号带宽与原始信号带宽的比值，称为扩频通信系统的处理增益GP，它是扩频通信系统的重要参数。多数扩频通信系统的GP值远大于10。
根据仙农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式：
C = W×Log2(1+S/N)
式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率由式中可以看出：
为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪
比S/N。换句话说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱，在接收端解扩还原了信息，这样的系统带来的好处是大大提高了抗干扰容限。理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。一般把扩频信号带宽W与信息带宽△F之比称为处理增益GP，即：
它表明了扩频系统信噪比改善的程度。除此之外，扩频系统的其他一些性能也大都与GP有关。因此，处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。
系统的抗干扰容限MJ定义如下：式中：（S/N）。= 输出端的信噪比， LS = 系统损耗
由此可见，抗干扰容限MJ与扩频处理增益GP成正比，扩频处理增益提高后，抗干扰容限大大提高，甚至信号在一定的噪声湮没下也能正常通信。通常的扩频设备总是将用户信息(待传输信息)的带宽扩展到数十倍、上百倍甚至千倍，以尽可能地提高处理增益。
其中，扩频包括以下几种类型：（1）直接序列扩频
简称直扩（DS）。所传送的信息符号经伪随机序列（或称伪噪声码）编码后对载波进行调制。伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。（2）载波频率跳变扩频
简称跳频（FH）。载荷信息的载波信号频率受伪随机序列的控制，快速地在给定的频段中跳变，此跳变的频带宽度远大于所传送信息的频谱宽度。
（3）跳时（TH）
将时间轴分成周期性的时帧，每帧内分成许多时片。在一帧内哪个时片发送信号由伪码控制，由于时片宽度远小于信号持续时间从而实现信号频谱的扩展。（4）脉冲调频
发信端发出射频脉冲信号，在每一脉冲周期中频率按某种方式变化。在收信端用色散滤波器解调信号，使进入滤波器的宽脉冲前后经过不同时延而同时到达输出端，这样就把每个脉冲信号压缩为瞬时功率高、但脉宽窄得多的脉冲，因而提高了信扰比。这种调制主要用于雷达，但在通信中也有应用。（5）混合扩频
几种不同的扩频方式混合应用，例如：直扩和跳频的结合（DS/FH），跳频和跳时的结合（FH/TH），以及直扩、跳频与跳时的结合（DS/FH/TH）等。
扩频通信占用的信道频带要比其他通信方式宽得多。采用扩频通信是因为它具有以下特点：河南理工大学课程论文
①抑制干扰能力很强，经过接收机对信号的处理，可把信道中加进的并与扩频信号频带重叠的各种干扰信号强度减弱到原有的1/GP左右,因而使信扰比值提高了近GP倍。扩频通信并不能抑制自噪声的干扰，但能够有效地减弱各种窄带信号的干扰；
②信号的功率谱密度很低；③信号便于隐蔽和保密；
④可用以实现具有随意选址能力的码分多址通信（见多址通信）；⑤用扩频信号通信的同时可进行高分辨率的测距。二、扩频通信在CDMA中的应用
鉴于扩频通信技术具有以上的特点和优点，而其中的直接序列扩频系统有具有抗截获性，潜在抗多径干扰能力，可用于测距定时系统等优点，被广泛应用在了IS95中来实现CDMA通信。
CDMA是一种以直接序列扩频技术为基础的多址接入通信方式，这种方式是通过给每个用户分配一个具有良好自相关性和弱互相关性的唯一扩频码片（也叫伪随机序列PN码），并用它对承载信息的信号进行编码而实现的。在接收端，接收机使用相同扩频码片对收到的信号进行解码，并将其转换成原始带宽信号，而其他用户的宽带信号却保持不变。这是因为该用户为随机码序列与其它用户伪随机码序列的互相关性很小。
为了直观说明直接序列扩频通信，假设每个信息比特采用3比特的扩频码片，在直接序列扩频通信中每个信息比特与扩频码片进行异或操作（模2加），然后传送出去。表1给出了采用扩频码片010传送信息比特101的例子，注意使用3比特的扩频码片，三个信息比特就变成了9个连续的比特。表1：
信息比特101
扩频码片（伪随机码）010
传送比特（异或操作后）101010101
也就是说，第一个信息比特“1”与每个扩频码片“010”进行异或，从而产生比特序列“101”，然后代表信息比特“1”传送出去。接着信息比特“0”与每个扩频码片“010”进行异或，得到“010”，然后代表信息比特“0”发送出去。最后第三个信息比特“1”与扩频码片进行异或，得到三个比特“101”，然后代表信息比特“1”发送出去。
由于扩频码片给要传送的信息比特增加了冗余位，这使得接收机能够在一个或多个原始数据遭到破坏后仍能恢复数据。当然数据恢复能力取决于扩频码片长度与被破坏的数据长度。如果能够恢复数据，就可以避免重传。如果接收机不知道扩频码片，那么它就不能正确接受信息，接受信号表现为低功率的宽带噪声，所以直接序列扩频适用于可靠安全的军事通信。
正是由于CDMA使用了这种基于直接序列扩频技术为基础的多址接入方式使得CDMA天生具备了很多扩频技术天生的优点。主要有：
（1）由于使用扩频信号，系统具有很强的抗多种干扰的能力，特别是具有抗多径干扰的能力。
（2）扩频信号的功率谱密度很低，即在单位带宽中的功率很小，对于一般非扩频通信系统几乎不构成干扰因此可以与其共用同一频段从而提高频带利用率。（3）保密性好。这是因为传输的信号只能由知道此信号扩频码片的接收机才能恢复原始信号。
（4）低拦截概率。因为它的功率谱密度低，扩频信号很难被恶意接收者检测和拦截。
而提到CDMA就不得不提到如今最热门的3G移动通信技术，也就是第三代移动通信技术。
第一代移动通信系统通常指提供模拟业务的一些无线系统，如美国的AMPS、英国的TACS。紧接着是几种不同类型的移动通信系统，主要采用不同的接入方式来提高系统的容量，并提供更好的质量以及其他特点。基于TDMA的D-AMPS 1900(北美)、GSM（欧洲）和CDMA都代表着第二代移动通信技术。
第二代系统的一个关键问题是它们仅限于语音、传真和低比特速率的数据传输。因为当前的时代需要Internet、MP3和多媒体，所以第二代系统已经不能满足现
代应用了
现在世界各国都在研究能够提供更高传输速率的宽带CDMA，能提供各种多媒体和网络业务的移动通信方式，也就是第三代（3G）移动通信，并已经取得一
定成果。为了提供比其他接入方式更高的容量和优点，IMT-2000（由国际电信联盟ITU启动的通用移动电信系统/国际移动电信2000计划）在接受了各国对于第三代移动通信方式的提案后，采用CDMA技术，列出了三个标准。即美国的CDMA2000，欧洲的WCDMA和中国的TD-SCDMA。到时使用手机高速上网，进行可视电话将不再是梦想。这也正是CDMA网络相比GSM网络及其下的GPRS 技术所无法取代的优势所在。
而随着CDMA和3G-CDMA技术的不断发展，在其中占据着重要地位的关键技术，直接序列扩频技术（DS）更是会取得长足的进步和发展，逐渐遍布到我们身边的方方面面。
三、扩频通信在其他方面的应用
1、扩频通信在电力系统中的应用（1）点对点电力调度系统
在这种方式中，一对扩频电台起通道作用，在两个远离的地点之间构成
一个无线链路。扩频电台实际上起modem的作用，它负责将要发送的数据进行扩频调制，并经天线发送出去，或将接收信号经相关解调恢复出原始数据码。在变电站，复用器将话音信号数字化后与远动机的数据信号进行时分复用，通过扩频电台传给调度所；相反方向，调度所通过扩频电台将遥控遥调等数据信号传给变电站。
前置机和远动机一般传输异步数据且速率较低，通常采用RS232C接口，
因此扩频电台采用64kb/s的速率即可，扩频电台、复用器均可使用最普遍的RS232C接口。扩频电台的传输距离一般为50km，但实际通信距离与所使用的天线增益、高度以及地理环境有关。如果要延长通信距离，扩频电台也可组成中继方式。
（2）一点多址变电站无人值守系统
在一点多址方式下，中心站的一个扩频电台和远端的多个扩频电台通
信，所有的扩频电台工作在同一频率，远端的扩频电台不启动通信而靠中心的ＤＴＥ设备依次轮询远端的扩频电台，而远端的扩频电台只有在收到与之相连的设备的数据后才进行传输。
中心站一般安装全向天线，远端变电站应安装定向天线对准中心站。图像传输分为静态图像传输和动态图像传输两种，选择哪种方式主要取决于传输图像的信道带宽和实际的图像监控需要。由于变电站的图像变化极其缓慢，采用静态图像传输方式就能够满足变电站远方监视的需要。若采用64kb/s的扩频电台进行组网，可以提供两路话音和两路速率为19.2kb/s的异步数据（RS232C接口）。两路数据通道，一路用来传送远动信息，一路用来传输静态图像信号，实现对变电站的远方监视。如果要求图像画面运动时连续性好、质量优良，则需要采用传输速率不低于384kb/s的扩频设备和图象编、解码器。传输速率384kb/s时，图像15帧／ｓ；传输速率2Mb/s时，图像25帧／ｓ。扩频设备、图像编、解码器和复用器之间采用V．35或G．703接口。（3）无线自动抄表系统
目前，居民用电抄表仍是挨门挨户的人工抄表，实现自动抄表，不但可
大大减少抄表的工作量，而且可及时反映用户的用电情况，对用电进行监督管理，防止窃电。
自动抄表系统由电表、采集器、集中器和扩频电台等设备组成。光电传
感器输出电脉冲，供采集器采集，采集器可采集1-16个用户的用电量。集中器一般安装在变压器（副边220V输出）附近，它通过电力线集中抄录台区内所有采集器的数据进行预处理，然后通过扩频专线送至供电局中央计算机进行集中处理。采集器和集中器均含有电力线调制解调单元，亦可在各开闭站建立低功耗小型无线扩频站点，利用装有无线扩频采集设备的车辆沿路跑一遍，即可将集中器中的用户用电数据收集起来。
2、扩频通信在本地接入网中的应用
接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统，逐步发展、演变和升级而形成的。现代电信网络分为3大部分：传输网、交换网和接入网。由于接入网发展较晚，往往成为电信发展规律的“瓶颈”，各国都很重视接入网的发展，各类接入技术和系统应运而生。例如，有线接入系统，包括铜线接入、光纤接入和光纤同轴混合接入等；无线接入分为移动接入和固定接入系统。其他的接入技术，如电力线、有线电视同轴缆、3G等。由于它们的协议规范还未得到认可，目前还都是在试用阶段，还未大量投入商用，所以光纤接入技术无可替代地担当了当今接入技术的主要角色。
由于ISM（Industry/Scientific/Medical）频段的开放，经营者和用户不需申请授权就可自由地使用这些频段，而无线扩频技术所使用的频段（2.400～2.483 85GHz）正是全世界通用的ISM频段，包括IEEE 802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段。
在无线接入系统中，扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点：抗干扰性强；频点问题容易处理；价格比较便宜。而且，扩频微波接入技术相比较有线接入技术来说，以其低成本、建设灵活、快捷的优势在接入网中起着不可替代的作用。
3、扩频通信在煤矿井下通信和安全中的应用
目前，矿井移动通信中的主要形式有动力线载波通信，泄露无线通信和感应通信等，但因为煤矿井下的特殊环境影响，上述几种井下移动通信系统存在的问题较多，抗干扰性能不好，背景噪声大，且系统对使用环境的适应性很差，几十年的实践表明，煤矿井下的通信技术应有所突破和创新。
而若采用扩频技术，将漏泄电缆和中频感应通信相结合的扩频通信方案，即利用扩频通信抗干扰能力强，易于实现码分多址等优点，在主巷道等主干线使用漏泄电缆，而在其他巷道或能够出现瓦斯爆炸，易塌方的地点采用中频感应通信，使全矿形成一个可靠灵活的新型无线信息通信系统，这样既保证了主干线安全可靠通信，又可利用中频感应通信保证特殊场合的通信联络。
其中的泄漏扩频通信技术是一项关键技术，它配备语言编码部分，将音频信号变成数字信号，进入专用扩频芯片STEL-2000A，再配备泄漏通信的一些设备，完成新产品样机和通信质量的测试。
若在此项技术上有所突破，则上述方案将在未来的煤矿通信和安全发挥巨大的作用，意义重大。四、结束语
随着未来科技的不断发展和进步，扩频通信技术因其各方面的优点和优势，势必也将取得长足的发展，它的光阔的应用前景，也将使它逐步融入到我们生活的方方面面，但我们也应认识到我国目前的扩频技术发展还是相对落后的，因此，在感叹扩频技术具有种种优势的同时，我们也应在这方面投入更多的人力和物力来发展我国的扩频技术，以期带动整个移动通信行业乃至其它行业的新发展。
班级：通信八班
姓名：刘先盛刘猛
学号：13031220 13031219
ＭＡＴＬＡＢ仿真直接序列扩频通信 1.摘要 直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。针对频通信广泛的应用，本文用MATLAB工具箱中的SIMULINK通信仿真模块和MATLAB函数对直接序列扩频通信系统进行了分析和仿真，使其更加形象和具体。 关键字：扩频通信m序列gold正交序列matlab仿真 2.引言 直接序列扩频(DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。 它是二战期间开发的，最初的用途是为军事通信提供安全保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。 直序扩频解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、3G移动通信系统、WLAN (IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等应用的关键问题。扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。 3.直接序列扩频DS-SS是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信 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。
?２００３天津ｒｒ、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议 无线扩频通信技术基本原理及应用 晏小乔 （天津港通信导航公司３００４５６２５７０２９６５） 摘要本文重点介绍了扩频通信技术的基本原理和应用，并阐述了扩频通信技术为现代信息技术的发展提供了优 质的无线传输手段，解决了抗干扰性，保密性，可靠性，频率占用、传输带宽等多方面的问题。 关键词 长期以来，扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束，该项技术才逐步转向”商业化”。我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽。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，干扰多且很严重。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，下面我们先来了解一下该技术的基本原理。 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＝ｗ【ｏｇ２（１＋Ｓ／Ｎ） 式中：Ｃ一一一信道容量，ｗ一一一传输带宽，ｓ／Ｎ一一一信号功率／噪声功率 由上式可以看出： 为了提高信息的传输速率Ｃ，可以从两种途径实现，既加大带宽ｗ或提高信噪比Ｓ／Ｎ。换句话说，当信号的传输速率Ｃ一定时，信号带宽ｗ和信噪比Ｓ／Ｎ是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。 目前常用的扩频通信实现方法主要有：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频等方式。其中最常用的是直接序列扩频和跳频。 １直接序列扩频技术 所谓直接序列扩频（ｏｓ—ＤｉｒｅｃｔＳｃｑｕｅｎｃｙ），就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱，在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始的信息。 其原理框图如下： 直序扩频使用伪随机码（ＰＮｃｏａｅ）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关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’。 直序扩频技术的优点在于： １．１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】０ｌ 本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２００９，版权所有，仅供试用。
扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx
目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)
摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，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，扩频技术现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。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。
数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力；
信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7e122352.html, 浅谈扩频通信技术的特点及其应用 作者：赵莉 来源：《硅谷》2009年第05期 [摘要]扩展频谱通信是一种将信息的带宽扩展很多倍进行通信的技术，近年来在现代科技的许多领域中，得到了非常广泛的应用，着重叙述扩频技术的特点及其应用。 [关键词]扩频通信技术特点应用 中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310022－01 扩展频谱通信（SpreadSpectrum Communications）简称“扩频通信”，是一种信息传输方式，它是将信息的带宽扩展很多倍（通常为100～1000倍）进行通信的技术。传输的信号带宽远大于信息信号本身的带宽。频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关的解调来解扩及恢复所传信息数据。 一、扩频通信的理论基础及实现方法 （一）扩频通信的理论基础 信息论的创始人美国科学家仙农（Shannon）在其信息论专著中有信道容量的公式： Ｃ＝Wlog2（１＋Ｐ／Ｎ） 式中，C为信道容量，W为频带宽度，P为信号功率，N为白噪声功率。在保持信息容量C不变的条件下，可以用不同频带宽度W和信噪功率比P／N来传输信息。如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率保持可靠地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。这一公式指明了采用扩展频谱信号进行通信的优越性，即提高了通信的抗干扰能力，在强干扰条件下保证可靠安全地通信。 （二）扩频通信的实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比有很大差别，图1为扩频通信的一般原理框图。由方框图可以看出，一般的扩频通信系统都要进行信息调制、扩频调制、射频调制，以及相应的信息解调、扩频解调和射频解调，构成上更加复杂，技术上也更为先进。特别是采用了扩频码序列的
水声扩频通信中OFDM技术应用 作者：郭中源， 陈岩， 陈庚， 贾宁 作者单位：中国科学院声学研究所 相似文献(10条) 1.学位论文黄晓萍水声扩频通信技术研究2006 水声信道是一个时变、空变的随机信道，是一个非理想信道。使用扩频信号可以在一定程度上对付信道传输中的多途性；利用扩频信号做相关获得的增益可以使得在负信噪比的条件下进行信号的恢复。扩频通信的抗干扰、抗衰落能力也很强，这确实是对复杂多变的水声信道的一个很好的解决方案，它不仅可以解决长距离移动目标的通信问题，还能进行敌我识别、导航和定位等。 要想进一步提高水下扩频通信系统的抗多普勒、抗多途能力，就要在接收端采取额外措施——多普勒频率搜索和多途分量的提取，再加上同步信号搜索和信号的解扩，这将会带来很大量的相关运算。没有一个快速算法，将不能实时的完成对采集信号的处理。 将H序Walsh快速变换应用到水声扩频通信系统中接收信号的上述相关处理中，可很大程度地提高算法的执行速度，从而可以实现数据的实时采集和实时处理。 本论文以克服水下多途干扰、补偿多普勒频移、实现低信噪比(甚至负信噪比)下高可靠性的水声通信为目标，研究了直接序列扩频在水声通信中应用的有关问题，并通过仿真和试验验证了这种通信技术的良好性能和可行性。 本文所作的工作主要有以下几个方面： 1.构建了一个基于快速Walsh变换，以m序列作为扩频码、RS纠错方式、带有多普勒补偿和多途时延补偿的水下直接序列扩频通信系统框架。用MATLAB仿真，验证了其可行性。 2.以PC机为平台，计算机声卡作为A/D和D/A，Windows操作系统下将算法和声卡的播放、录音联合编程，完成了该水下扩频通信系统的物理实现。 3.在基于PC104硬件平台，嵌入式系统VxWorks下，实现了此通信系统。 4.对这两种计算机操作系统下的扩频通信分别进行了电调试、水池调试、松花湖实验、青岛海试，并实现了两者之间的半双工通信。在发射功率≤30w，传输距离为7～25km，接收信噪比0dB左右，实现了误码率低于10-6的数据传输。 2.会议论文黄建波.韩梅.黄海水声扩频通信系统误码率研究2007 误码率模型是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,扩频技术在水声通信中的应用给我们带来了新的问题.本文首先介绍了扩频技术在水声通信方面的应用;然后,从声纳方程出发,运用平滑平均场理论,研究信嗓比在水声扩频通信系统中的变化情况,得到误码率模型;最后运用该模型研究典型浅海负跃层环境下误码率的规律.从仿真的结果来看,该模型在原理上基本符合水声扩频通信系统,结果具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果。 3.学位论文顾建松伪时反水声通信技术研究2005 水声数字通信近年来在国际上发展迅速，时间反转法处理是一项新颖的技术，受到国际水声界的很大关注。 本论文结合国家863课题“水下仪器水声数据传输技术研究”和中船重工集团公司支撑课题“水声网络节点技术研究”，通过对水声信道特点的比较、分析，选定伪时反处理技术和扩频通信技术，作为本课题的研究重点。 水声信道存在多径效应和多卜勒频偏；相对于水声信号的传输、接收，水声信道等效为一个滤波器。并由此推导出发射信号、接收信号的时域和频域的计算公式。发送编码信号之前，先发射探针信号(Probe)进行信道估计，结合扩频通信技术，进行255码元的信息编码和BPSK信号调制，再将编码信号和探针信号进行卷积并发射。在接收端，将包含信道响应的探针信号和卷积信号进行共轭处理，以消除信道响应在相位上对编码信号的影响。信道估计和系统帧同步信号采用线性调频信号。通过m序列的拷贝相关检测发射的信息。 在理论研究的基础上，建立了水声信道模拟器。用MATLAB进行计算机仿真，验证伪时反处理技术和扩频通信技术的性能，用各种图表曲线比对了几种处理方法的差异。由仿真结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术从理论上可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应，但对于多卜勒频偏造成的干扰其效果一般。 最后，进行海洋试验验证，对海试采集的水声数据进行计算机处理，用图表比对二种处理方法的差异。由海试数据处理结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应。 4.会议论文熊省军.张宏滔.周士弘水声扩频通信中的RAKE接收机2006 水声信道的衰变多径特性一直以来是水声通信中难以解决的问题,扩频技术近年来在水声通信中得到广泛关注.本文研究水声扩频通信中的RAKE接收机.介绍了直接序列扩频系统的基本原理,分析了RAKE接收机实现多径分集的过程,给出了其抗多径干扰的仿真结果. 5.学位论文高风波基于扩频技术的远程声遥控系统研究2004 随着海洋开发和国防发展的需要,远程水声遥控系统受到了广泛的重视,遥控距离越来越远.但随着遥控距离的加大(>100km),传送遥控信息的水声信道变得更加复杂,声遥控系统要达到高可靠传输的技术难度也越来越大.针对上述问题,该文在水声信道分析的基础上,设计了一种基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统,系统着重考虑了系统的调制方式和自主应答的方式.近年来扩频技术在水声通信特别是远程水声通信中的使用越来越多.由于它具有很好的抗多径、抗衰落和低的截获概率的优点,特别适合于处于低信噪比环境且保密性要求比较高的远程声遥控系统,所以我们采用扩频技术作为遥控系统的通信方式.远程声遥控系统的遥控方式有直接遥控和中继遥控.我们分别比较了两种方式的接收端信噪比,并考虑了保密性要求,采用中继遥控作为远程声遥控系统的遥控方式.论文首先分析了远程声遥控信道传输特性,分别利用Kraken简正波和射线跟踪模型对深海和浅海水声信道的传输特性进行分析,对信道的多径结构、衰落和环境噪声进行了计算,并在此基础上设计了基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统方案.论文还对扩频通信的关键技术进行了仿真研究,针对远程声遥控系统的特点,讨论了扩频码、扩频方式、相关接收和同步问题,同时讨论了适合远程声遥控系统的纠错编码技术.最后给出了远程声遥控系统的发射平台的组成和各部分设计.相信该论文的研究结果和方法能为远程水声遥控系统提供重要的研究和设计参考. 6.期刊论文韩梅.黄建波.黄海.HAN Mei.HUANG Jian-bo.HUANG Hai水声扩频通信系统通信距离模型的改进与仿真 -计算机仿真2008,""(4) 通信距离是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,在水声通信中的应用带来了新的问题.首先对传统的声纳优质因子距离模型进行了阐述;然后介绍并分析了扩频通信技术在水声通信中的应用,依靠平滑平均场理论,对传统的声纳优质因子通信距离预报模型进行改进,首次提出了适合水声扩频通信的距离模型;最后进行仿真计算,从仿真的结果来看,该模型无论在原理上,还是仿真结果都符合水声扩频通信系统的实际,具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果,可以为各种水声扩频通信系统提供通信距离预报. 7.期刊论文宋新见.殷冬梅.惠俊英基于矢量信号处理的水声定位系统-海洋工程2003,21(3) 将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合,设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统.介绍了系统的组成和工作原理,并结合近年来出现的矢量信号处理技术,设计了新的实时信号处理软件.经湖试和海试,系统的可行性得到了初步的验证. 8.期刊论文王晋兴.朱敏.王季煜.WANG Jinxing.ZHU Min.WANG Jiyu水声扩频通信中多假设反馈自适应均衡算法 研究-微计算机应用2009,30(11) 研究了复杂多变的水声信道条件下直接序列扩频-码分复用(DS/SS-CDMA)通信技术.本文将空间分集-多普勒频移补偿-自最佳自适应判决反馈均衡算法应用到水声DS/SS-CDMA通信,提出了基于码片速率的多假设反馈自适应均衡算法.应用该均衡算法可以恢复经过水声信道传输后扩频信号的相关特性.对
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)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。 这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的： 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 抗噪音 抗多径衰落 具有保密性 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 高精度测量等 正是由于扩频通信技术具有上述优点，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。 2.1 扩展频谱通信的定义 所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“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”。
这一定义包含了以下三方面的意思： 一、信号的频谱被展宽了。 我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息，其带宽为语音信息带宽的两倍；电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号，或脉冲编码调制信号，它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000，属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫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。 三、在接收端用相关解调来解扩 正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。换句话说，这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键所在。
探析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理 发表时间：2016-08-01T15:16:36.387Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：招锐光 [导读] 扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。 广东省电信规划设计院有限公司 528000 摘要：扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。扩频通信技术在定位、通信、测距方面有着诸多的优点，扩频通信技术不断地完善发展形成了扩频通信系统，扩频通信系统产生无疑的通信技术领域飞速发展的成果。本文将分析扩频通信技术的优缺点，探析扩频通信技术系统的工作原理。 关键词：扩频通信技术；应用；工作原理 一、扩频通信技术及系统的介绍 （一）扩频通信技术的介绍 扩频通信技术简称扩频谱通信，它是一种传输信息的射频信号，带宽强度大于信息本身带宽的通信方式。它有一个显著的特征，就是利用伪随机码发送信息数据，其速率高并扩展载有信息数据基带的信号。间接的形成一种低功率的带宽频谱密度信号来发射，信号容易被嘈杂的环境被淹没，即使被信号被淹没，但只要增加带宽信号，就可以使信号恢复正常，保持正常通信，使用扩频的方法让宽带传输信更加强烈，以获取在通信上的优势。 （二）扩频通信系统 扩频通信系统是属于一种信息处理传输系统，扩频通信系统（sPREAD SPEcTRuM c0MMuNlCA，110NsYsTEM）简称sscs。在特殊的通讯环境中，扩频函数对待传输信号频谱进行相关处理，然后扩展成宽频带信号。信号在信道中传输时，会对信号进行压制收缩，信号最终流入通讯系统的信息接收端。在扩频通信系统中，扩频系统的函数决定了传输信号时调整信号的带宽，并不是由发送时的信息来决定。 扩频通信系统中信号的传输需要扩展频谱，使信号在被传输的过程中，必须超过承载信息的最小带宽。系统中的接收机接受达发射码的副本时，就会对信号进行相关处理，然后由接收机恢复原来的信息。直接序列码在扩频通信系统中有广泛的应用，它的基本应用原理是：利用高数率运作的正交假地址码，通过适当的调解，制作出基带信息。按照不同的操作方式，一般扩频通行可以分为四种，直接序列扩频工作方式、跳变频率工作方式、跳变时间工作方式、宽带线性调频工作方式。其序列数m，序列相关峰值n，与序列峰值之间的关系，详见表一。 2.跳变频率法 跳变频率法是把序列码在过个频率进行移动，适时的对序列码进行调整，促使频率不断的发生变化，如图二。
知识点扩频通信技术的特点 一、教学目标： 了解扩频通信技术的基本概念。 掌握扩频通信的种类及特点。 二、教学重点、难点： 重点掌握扩频通信技术的种类和特点。 三、教学过程设计： 1.知识点说明 扩频通信的种类可以分为直接序列系统和跳频系统。 特点：功率谱密度低，抗侦察，抗截获，具有较好的保密性。 2.知识点内容 扩频通信的基本概念：所谓扩频通信，即扩展频谱通信，是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术。 种类：直接序列系统和跳频系统。 直接序列系统：是指用一高速伪随机序列与信息数据相乘，由于伪随机序列的带宽远远大于数据信息的带宽，从而扩展了发射信息的频谱。 跳频系统：是指在一伪随机序列的控制下，发射频率在一组预先制定的频率上按照规定的顺序离散的跳变，扩展了发射信号的频谱。 特点：功率谱密度低，抗侦察，抗截获，具有较好的保密性。 3.知识点讲解 1）从最基本的概念讲起，先文字叙述让学生大致了解一下学习的内容。 2）插入图片，通过图片加深印象，了解扩频通信系统的基本概念。 3）通过视频与图片的交替放映，让学生了解并掌握扩频通信的种类及特点。 四、课后作业或思考题： 1、CDMA扩频通信系统可以分为（）和（）两种 答案：基本CDMA 、复合CDMA 2、基本CDMA包括（）、（）、（）、（）等几种方法的组合。 答案：直接序列扩频、跳频扩频、跳时扩频、线性跳频
3、扩频通信技术的分为哪几类？ 答案：分为3类：直接扩频、频率跳变技术和各自混合方式。 4、写出直接扩频的原理。 答案：在发送端输入的信息先经过信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽的信号再经过射频调制，调制到较高频率上再发送出去。在接收端收到的宽带射频信号经过射频调制，恢复到中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息调制，即恢复出原始信息。 五、本节小结： 直接扩频方式优点：直扩信号的功率谱密度低，保密性强，容易识别，具有抗宽带干扰。抗多频干扰及单频干扰能力。 直接扩频方式缺点：虽然能与窄带系统电磁兼容，但不能与其建立通信。 直接扩展频谱系统的接收机存在明显远近效应。 受限于码片速率和信源的比特率，即码片速率的提高和信源比特率的下降存在困难。
扩频通信技术的应用 【摘要】 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频技术最大的特点是利用宽频带来传输信号。由于扩频系统具有许多优点，如抗干扰能力强、截获概率低和保密性强以及良好的码分多址通信能力，所以扩频技术已被广泛应用。CDMA就是利用扩频技术发展起来的一种扩频通信方式，它具有容量大，通信质量好，节约发射功率等优点。文章试就一些扩频通信的原理及中CDMA采用的扩频技术作些讨论，此外也简单介绍了一些扩频通信在其他方面的应用。 Spread Spectrum Communication, namely the Spread Spectrum Communicati on (Communication), it Spread with such optical fiber Communication, satellite com munications with the information era is known as into three high technology transmi ssion mode. Spread spectrum technology's biggest characteristics is to use broadban d bring transmission signal. Because of spread spectrum system has many advantage s, such as strong anti-jamming capability, intercept probability and low confidentiality strong and good communication ability, so the code division multiple access (cdma) has been widely spread spectrum technology application. CDMA is using the spread s pectrum technology developed a kind of spread spectrum communication mode, it h as a large capacity, good quality and saving communication transmission power, etc. This article tries to some spread spectrum communication principle and CDMA adopt ed in the spread spectrum technology make some discussionIn addition also introduc ed simply some spread spectrum communication in other applications 关键词扩频通信码分多址（CDMA）本地接入网电力系统 一、扩频通信的理论基础 扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，利用比原始信号（信源产生的信号）本身频带宽得多的射频信号的通信，扩展频谱通信在扩频通信系统中，发信端用一种特定的调制方法将原始信号的带宽加以扩展，得到扩频信号。收信端再对接收到的扩频信号加以处理，把它恢复为原来带宽的所要信号。扩频信号带宽与原始信号带宽的比值，称为扩频通信系统的处理增益GP，它是扩频通信系统的重要参数。多数扩频通信系统的GP值远大于10。 根据仙农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式： C = W×Log2(1+S/N) 式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率由式中可以看出： 为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪
扩频通信的基本原理 所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“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”。 扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）： 总之，我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。 一、扩频通信系统的主要优点 ●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。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而接收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。 ●保密性好，对各种窄带通信系统的干扰很小。由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一步检测信号的参数(如伪随机编码序列)就更加困难，因此说其保密性好。 ●可以实现码分多址。扩频通信提高了抗干扰性能，代价是占用频带宽。但是如果许多用户共用这一宽频带，则可提高频带的利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。这样在这一频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。 ●抗多径干扰。在无线通信中，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。在扩频通信中利用扩频码的自相关特性，在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，都可以起到抗多径干扰的作用。 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为以下几种：
扩频通信技术特点及应用 摘要扩频通信技术(简称扩频通信)是一种新兴的高科技通信技术，具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点，在军事和民用通信系统中都得到了广泛的应用，并成为下一代移动通信的技术基础。对扩频通信技术的抗干扰性能、抗多径干扰、多址能力等特点作了说明，并对扩频CDMA数字蜂窝系统的关键技术和容量优势做了阐述。关键词扩频通信，CDMA，多径干扰，多址，容量 一、序论 人类社会进入到了信息社会，通信现代化是人类社会进入信息时代的重要标志。怎样在恶劣的环境条件下保证通信有效地、准确地、迅速地进行，是当今通信工作者所面临的一大课题。扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新兴的通信方式，其较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点越来越多的为人们所认识，并被广泛的应用于军事通信和民用通信的各个领域，从而推动了通信事业的迅速发展。 扩频通信，即(Spread Spectrum Communication)扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。 扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)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。这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：首先，信息在频谱扩展后形成宽带传输；其次，相关处理后恢复成窄带信息数据。 在扩展频谱系统中，伪随机序列起着很重要的作用。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力；伪随机序列性能的好坏直接关系到整个系统性能的好坏，是一个至关重要的问题。 扩频信号的接收一般分为两步进行，即解扩与解调，这是关系到系统性能优劣的关键。解扩是在伪随机码同步的情况下，通过对接收信号的相关处理从而获得处理增益，提高解跳器输入端的信噪比，使系统的误码性能得以改善。 解扩与解调的顺序一般是不能颠倒的，通常是先进行解扩后再进行解调，这
扩频通信技术最初是在军事抗干扰通信中发展起来的［3］，后来又在移动通信中得到广泛的应用［4］，因此扩频技术的历史经历了两个发展阶段，而目前它在这两个领域仍占据重要的地位。 1. 在军事通信中的应用 扩频通信系统是在50年代中期产生的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面［5］。 扩频技术的最初构想是在第二次世界大战期间形成的。在战争后期，干扰和抗干扰技术成为决定胜负的重要因素。战后得出了“最好的抗干扰措施就是好的工程设计和扩展工作频率”的结论。跳频通信的思路就是在这段时期出现的：如果对窄带信号使用编码的频率控制，则可以使其在任何时间占据宽频段中的任何一部分，这样敌人要进行干扰就必须维持很宽的频段。另一方面，直序扩频则起源于导航系统中高精度测距。 真正实用的扩频通信系统是在50年代中期发展起来的。麻省理工学院林肯实验室开发的扩频通信系统F9C-A/Rake系统被公认为第一个成功的扩频通信系统，在该系统的研制过程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。第一个跳频扩频通信系统BLADES也在这段时期研制成功，在该系统中第一次利用移位寄存序列实现纠错编码。在此期间，喷气实验室（JPL）在其空间任务中完成了伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。 自从扩频通信的概念在50年代开始成熟以后，此后的二十多年扩频通信技术仍得到很大的发展，但都只是局部的发展，如硬件的改进和应用领域的拓展。而个人通信业务（PCS）的发展终于使扩频技术迎来了另一次大发展的机遇。 2. 在民用通信中的应用 一直到80年代初期，扩频通信的概念都只是在军事通信系统中得到应用，这种状况到了80年代中期才得到改变。美国联邦通信委员会（FCC）于1985年5月发布了一份关于将扩频技术应用到民用通信的报告［6］。从此，扩频通信技术获得了更加广阔的应用空间。 扩频技术最初在无绳电话中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳电话使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳电话的通信系统中获得了其在民用通信系统中应用的第一次成功经历。而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是码分多址（CDMA）的应用。 90年代初，在第一代模拟蜂窝通信系统的基础上，出现了PCS研究的热潮。要实现PCS并考虑其长期发展，需要FCC为其分配100~200 MHz的带宽，而与频谱分配相关的
扩频通信原理研究论文 论文关键词：扩频通信原理特点发展应用 论文摘要：扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。本文介绍了扩频通信的工作原理、特点、及其发展应用。 一、扩频通信的工作原理 在发端输人的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。可见，一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。 二、扩频通信技术的特点 扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。 1．抗干扰性强 扩频信号的不可预测性，使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰，干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以即使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍能不受干扰、高质量地进行通信，扩展的频谱越宽，其抗干扰性越强。 2.低截获性 扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上，传输信号的功率密度很低，侦察
扩频通信系统干扰及其仿真技术 1、引言 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication) ，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输 方式。 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，扩频技术现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。 2、直接序列扩频系统的组成 直接序列扩频系统( DS，DirectSequence )又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统)，简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。人们对直扩系统的研究最早，如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28、全球定位系统 (GPS、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统( TDRSS 等都是直扩技术应用的实例。 直扩系统是将要发送的信息用伪随机(PN序列扩展到一个 很宽的频带上去，在接收端，用与发送端扩展用的相同的伪随机 序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。干扰信号由 于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号
功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪（干）比，达到抗干扰的目的。一种典型的扩展频谱系统如图1 所示。 它主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。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能力，提高信道传输质量。调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。与传统通信系统不同的是，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。 3、数字信号的频带传输 与模拟通信相似，要使某一数字信号在带限信道中传输，就必须用数字信号对载波进行调制。对于大多数的数字传输系统来说，由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际的通信信道又具有带通特性，因此，必须用数字信号来调制某一较高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过带限信道传输。这种用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。那么，已调信号通过信道传输到接收端，在接受端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调。通常，我们把数字调制与解调合起来称为数字调制，把包括调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。 3.1数字相位调制 数字相位调制又称相移键控（PSK，Phase Shift Keying ）。 二进制相移键控记作2PSK多进制相移键控记作MPSK它们是利用载波振荡
最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰，手留余香。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告 题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现 系（部）应用电子与通信技术 专业通信工程 学生薛光宇 学号 24 班号 0992222 指导教师周凯 开题报告日期 2012.10,22
哈工大华德学院
说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求 2．进度计划是否切实可行； 3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。 4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 5．主要参考文献。 二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。 三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备 检查。 指导教师评语：
指导教师签字：检查日期： 一、课题题目和课题研究现状 课题题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现。 研究现状：目前扩频技术中研究最多的对象是CDMA技术，其中又以码捕获技术和多用户检测（MUD）技术代表了目前扩频技术研究的现状。 1．码捕获 同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。目前的研究主要集中在码捕获过程。 2, 多用户检测CDMA系统容量受到来自其他用户的多址干扰的限制，多用户检测能够利用