1 第1章 扩频通信的理论基础
1.1扩频通信的基本概念
通信技术和通信理论的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题开展的。所以，有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。由于信息在传输过程中受到干扰，收到的与发出的信息并不完全相同。可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，决定于通信系统的抗干扰性。在模拟通信系统中，传输可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。在数字通信系统中，传输可靠性是用差错率来衡量的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。我们知道，频谱是电信号的频域描述。承载各种信息(如语音、图象、数据等)的信号一般都是以时域来表示的，即表示为一个时间的函数)(tf。信号的时域表示式)(tf可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(fF。频域和时域的关系由(1-1)确定：
dtetffFftjπ2)()(
dfefFtfftjπ2)()( (1-1)
函数)(tf的傅立叶变换存在的充分条件是)(tf满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)绝对可积，即dttf)(必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息码无关）扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，再利用相应的手段将其压缩，从而获取传输信息的通信系统。也就是说在传输同样信息时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息所必需的最小的带宽。扩频后射频信号的带宽至少是信息带宽的几十倍、几百倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。
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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
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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。
1 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，扩频技术信源 信源编码 信道编码 载波调制 扩频
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。
第二讲 扩展频谱通信的基本概念
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。
