扩频通信技术的特点教案.
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序言一.扩展频谱技术概述概念:所谓扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。
一种典型的扩展频谱系统如图0-1所示:图0-1 典型扩展频谱系统框图它主要由原始信息,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。
框图中各点信号的时域和频域特性如图0-2所示。
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。
为什麽要进行扩频?这是因为它具有一些独特的优点。
特点:1)抗干扰能力强,特别是抗窄带干扰能力。
2)可检性抵,(LPI---Low Probability of Intercept),不容易被侦破。
3)具有多址能力,易于实现码分多址(CDMA)技术。
4)可抗多径干扰。
5)可抗频率选择性衰落。
6)频谱利用率高,容量大(可有效利用纠错技术、正交波形编码技术、话音激活技术等)。
7)具有测距能力。
8)技术复杂。
应用:基于以上这些特点,扩频技术首先应用于军事通信,现在也开始民用和商用。
1)卫星通信(多址,抗干扰,便于保密,降低平均功率谱密度)2)移动通信(多址,抗干扰,便于保密,抗多径,提高频谱利用率)3)无线本地环路4)GPS(选址,抗干扰,保密,测距)5)测试仪,干扰仪测时延,无码测试仪`````主要缺点:技术复杂,但是随着数字处理技术的发展,集成工艺进步,使扩频系统的实现变的简单,只需对扩展技术有一般的了解就可以从事扩频系统的设计工作。
因此,扩频技术在这些年发展非常迅速,由军用到民用,商用,范围很广。
理论基础:扩展频谱技术的理论基础是信息论中的香农定理[1]其中C------信道容量(比特/秒) N-----噪声功率 W----带宽(赫兹) S ---------信号功率当S/N 很小时(≤0.1)得到:在无差错传输的信息速率C 不变时,如N/S 很大,则必须使用足够大的带宽W 来传输信号。
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扩展频谱通信第一版课程设计一、课程设计背景扩频通信是一种利用扩展频带技术实现的通信方式,因其具有高抗干扰性、低功率密度等优点而得到广泛应用。
其中,扩展频谱通信技术应用于无线传感器网络、军事通信、物联网等领域,成为当前研究的热点。
因此,扩展频谱通信第一版课程设计旨在帮助学生深入了解扩展频谱通信技术原理和应用,提高学生专业素养和实践能力。
二、课程设计目的扩展频谱通信第一版课程设计旨在达到以下目的:1.培养学生对扩频通信技术的理解和应用;2.提高学生的专业素养和实践能力;3.培养学生的独立思考和解决问题的能力。
三、课程设计内容1. 扩展频谱通信技术概述扩展频谱通信技术的概念、特点和发展历程。
2. 扩频调制技术原理扩频调制技术的基本原理、调制方式及其在数字通信中的应用。
3. 扩展频谱信号发生器的设计与实现根据扩频调制技术原理,设计并实现一个扩展频谱信号发生器,包括信号发生器硬件和软件的设计、开发和测试。
4. 扩频接收机的设计与实现采用扩频技术设计并实现一个扩频接收机,包括接收机硬件和软件的设计、开发和测试。
5. 扩展频谱网络通信实验应用已有的扩展频谱通信技术,完成扩展频谱网络通信实验,包括环境搭建、协议设计、应用开发和性能测试等。
四、课程设计步骤1.学生自主学习相关专业基础知识,掌握数字通信技术和扩频调制原理;2.自主设计并实现扩展频谱信号发生器和接收机;3.在指导教师的帮助下,完成扩展频谱网络通信实验;4.撰写设计报告,描述课程设计的过程和设计成果;5.参与展示和交流,分享课程设计的经验和收获。
五、课程设计评估课程设计的评估将考核学生的探索、实践和成果。
1.课程设计报告评估:•设计思路、步骤和方法的合理性和完整性;•相关数据和结果的准确性和完整性;•以及所能反映出的技术实现和应用的能力。
2.作品展示评估:•实验装置和成果的现实性和可行性;•发掘问题的能力以及解决问题的能力;•交流表达能力以及团队合作能力。
扩频通讯特色及应用一、扩频通讯的工作原理在发端输人的信息先调制形成数字信号,而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,而后由当地产生的与发端同样的扩频码序列去有关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。
可见,一般的扩频通讯系统都要进行3次调制和相对应的解调。
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,以及相对应的信息解调、解扩和射频解调。
与一般通讯系统比较,多了扩频调制和解扩部分。
扩频通讯应具备以下特色:(1)数字传输方式;传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息没关的函数(扩频函数)对被传信息的信元从头进行调制实现的;(4)接收端用同样的扩频函数进行有关解调(解扩),求解出被传信息的数据。
用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号有关办理是扩频通讯有别于其余通讯的两大特色。
二、扩频通讯技术的特色扩频信号是不行展望的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中一定有与宽带载波同步的副本。
扩频系统拥有以下特色。
.抗扰乱性强扩频信号的不行展望性,使扩频系统拥有很强的抗扰乱能力。
扰乱者很难经过察看进行扰乱,扰乱起不了太大作用。
扩频通讯系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即便信噪比很低,甚至在实用信号功率低于扰乱信号功率的状况下,还能不受扰乱、高质量地进行通讯,扩展的频谱越宽,其抗扰乱性越强。
低截获性扩频信号的功率平均散布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦探接收机很难监测到,所以扩频通讯系统截获概率很低。
抗多路径扰乱性能好多路径扰乱是电波流传过程中因碰到各样非希望反射体(如电离层、高峰、建筑物等)惹起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直抵路径信号相互干预而造成的扰乱。
多路径扰乱会严重影响通讯。
扩频通讯系统中增添了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的有关特征,在接收端解扩时,从多径信号中分别出最强的实用信号,或将多径信号中的同样码序列信号叠加,这样便可有效除去无线通讯中因多径扰乱造成的信号衰败现象,使扩频通讯系统拥有优秀的抗多径衰败特征。
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。