扩频通信讲义

便利性。
物联网：利用 直接扩频通信 技术的抗干扰 能力强、抗多 径干扰能力好 的特点，实现 物联网设备的
可靠通信。
智能物流：在 物流领域，直 接扩频通信技 术可以提高信 号的覆盖范围 和穿透能力， 保障物流信息 的实时传输。
智能农业：在 农业领域，直 接扩频通信技 术可以实现农 田的远程监测 和控制，提高 农业生产效率。
性。
发展趋势：未来 高效频谱利用技 术将与人工智能、 物联网等技术融 合，实现更加智 能化的频谱管理
和通信传输。
发展趋势：随着 通信技术的发展， 多载波直接扩频 通信技术正逐渐 成为研究的热点， 具有广阔的应用 前景。
技术特点：多载 波直接扩频通信 技术具有抗干扰 能力强、抗多径 干扰能力强、抗 截获能力强等优 点，能够提供高 速、可靠、安全 的通信服务。
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CONTENTS
PART ONE
定义：直接扩频通信技术是一种无线通信技术，通过将信息信号扩展到更宽的频带中，实现信息的 传输和通信。
原理：直接扩频通信技术利用伪随机序列将信息信号扩展到宽频带上，通过发送宽频带信号 实现信息的传输。接收端使用相同的伪随机序列进行解扩频，还原出原始的信息信号。
高效频谱利用技 术是直接扩频通 信技术的重要发 展方向，通过更 高效的频谱利用， 提高通信系统的 传输速率和容量。
未来展望：随着 5G、6G等通信 技术的不断发展， 高效频谱利用技 术将得到更广泛 的应用，为各种 无线通信场景提 供更好的服务。
技术挑战：高效 频谱利用技术需 要克服多径干扰、 频谱碎片化等问 题，提高频谱利 用率和通信可靠
评估方法：通过 实验测试、仿真 模拟等方式对直 接扩频通信系统 的误码率和可靠 性进行评估。

——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
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频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集

抗多径干扰能力强 ，应用扩频意味着多径效果的减小 能够实现精确的定时和高分辨率的测距和测速
解放军理工大学通信工程学院
2024/3/10
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扩频通信概述
四、扩展频谱通信系统的特点
缺点
复杂、成本高 对宽带干扰没有抵抗能力 对信道要求高，带宽效率低（某些场合）
解放军理工大学通信工程学院
2024/3/10
解放军理工大学通信工程学院
2024/3/10
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扩频通信概述
八、扩频通信技术的发展趋势
扩频带宽和处理增益进一步提高； 跳频和跳时的跳速向更高的方向发展； 扩频码的复杂性进一步提高； 采用混合扩频技术； 采用多进制扩频技术； 采用多载波扩频技术； 扩频通信技术实现的数字化、 软件化；
扩频通信技术和自适应技术如自适应选频、 自适应天线和自适应干扰抑制滤波技术结合 使用。
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扩频通信概述
五、扩频通信的发展简史
跳频和跳时的概念出现于1940年代的早期
1942年由在奥地利出生的女演员Hedy Lamarr 和美国作曲家George Antheil发明。
直接序列的概念晚几年出现
相关检测出现在1940年代后期 瑞克接收机出现在1952年
早期绝大多数应用于军事和情报目的
扩频通信概述
扩频通信概述
一、扩频通信的理论基础
二、扩频通信的概念
三、扩频通信的分类
四、扩频通信系统的特点
五、扩频通信的发展简史
六、扩频通信系统的主要技术指标
七、扩频通信的应用
八、扩频通信技术的发展趋势
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扩频通信概述
一、扩频通信的理论基础

当伪随机序列码速率增大为原来一倍时，系统的 处理增益：
Rc 2 80106 ' GP 10103 40 dB Ra 16103
'

信息速率降为2.4kb/s时系统对应的处理增益:
Rc 80106 100 " 3 GP ' 10 45.228 dB 3 3 Ra 2.4 10
可得信号的分量为：
s (t ) a(t ) cosit cos j t
' '
1 ' ' a(t ) cos( j i )t cos( j i )t 2
经混频后：


1 ' s (t ) a (t ) cos( j i )t 2 1 a (t ) cos I t 2
对信号分量:
s (t ) s(t ) cos j t a(t ) cosi t cos j t
' ' '
已知收发两端的频率合成器产生频率一一 对应，且受相同的伪随机码控制，由收发两端 的伪随机码码型相同完全同步，则收发的频率 合成器产生的频率同步，收端频率合成器产生 的频率正好比发端的频率高出一个中频，混频 取下边带。
§2.3 跳频扩频系统（FH–SS）
一.引言 通常我们所接触到的无线通信系统都是载波频 率固定的通信系统，如无线对讲机，汽车移动电话 等，都是在指定的频率上进行通信，所以也称作定 频通信。这种定频通信系统，一旦受到干扰就将使 通信质量下降，严重时甚至使通信中断。
例如：电台的广播节目，一般是一个发射频率发 送一套节目，不同的节目占用不同的发射频率。 有时为了让听众能很好地收听一套节目，电台同 时用几个发射频率发送同一套节目。这样，如果 在某个频率上受到了严重干扰，听众还可以选择 最清晰的频道来收听节目，从而起到了抗干扰的 效果。但是这样做的代价是需要很多额谱资源才 能传送一套节目。如果在不断变换的几个载波频 率上传送一套广播节目，而听众的收音机也跟随 着不断地在这几个频率上调谐接收，这样，即使 某个频率上受到了干扰，也能很好地收听到这套 节目。这就变成了一个跳频系统。