扩展频谱通信_2
- 格式:ppt
- 大小:2.01 MB
- 文档页数:49


扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),简称扩频通信,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(一般是伪随机码)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。
扩展通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数(与待传输的信息信号无关)扩展频谱后成为宽频带信号,然后送入到信道中传输;在接收端再利用相应的技术或手段将扩展了的频谱进行压缩,恢复为原来的待传输信息信号的带宽,从而达到传输信息目的通信系统。
在传输同样的信息信号时所需要的传输带宽,远远超过常规通信系统中各种调制方式所要求的带宽。
扩展频谱后传输信号的带宽至少是信息信号的带宽的几百倍、几千倍..扩频通信系统的特点:第一:传输信号的带宽必须远远大于被传输原始信号的带宽;第二:传输信号的带宽主要由扩频函数决定,与原信号无关,此扩频函数通常为伪随机编码信号。
含义:第一,信号的频谱被展宽。
一般的调频信号,或脉冲编码调制信号,他们的带宽与信息带宽之比为几到十几。
扩频通信信号带宽与信息带宽之比达到100-1000属于宽带通信。
第二,采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。
信号的频带宽度与其持续的时间近似成反比。
因此,很窄的脉冲序列【码速率很高,称为扩频码序列,其仅仅起到扩展信号频谱的作用】被所传信息调制,则可产生很宽频带的信号。
所采用的扩频码序列与所传的信息数据无关,即与一般的正弦载波一样不影响信号的传输的透明性。
第三,在接收端用相关解调来实现解扩【即把扩展以后的信号又恢复成原来的所传的信息】。
在窄带通信中,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。
接收端是采用与发送端相同的扩频码序列与接收到的扩频信号进行相关解调,恢复所传信息。
扩展频谱通信与光纤通信、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。
扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究,是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的,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。
通信系统的有效性,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。
通信系统的可靠性,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,收到的信息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,通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中,传输的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,传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
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,在民用通信系统中也得到了广泛的应用。
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,即信息信号可表示为一个时间的函数。
信号的时域表示式可以用傅立叶变换得到其频域表示式。
频域和时域的关系由式(1-1)确定:(1-1)函数的傅立叶变换存在的充分条件是满足狄里赫莱(Dirichlet)条件,或在区间(-∞,+∞)内绝对可积,即必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数(与待传输的信息信号无关)扩展后成为宽频带信号,然后送入信道中传输;在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩,恢复为原来待传输信息信号的带宽,从而到达传输信息目的的通信系统。
也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽,远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。
1.扩频技术的发展在各种通信技术中,扩频通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力,因此得到了越来越广泛的应用。
目前,采用扩频技术的CDMA蜂窝通信系统、CDMA无限用户环等都已经进入了实用化阶段。
直接序列扩频(Direct SequenceSpreadSpectrum,即DSSS)[1-4]通信是扩频通信的一种主要方式。
直接序列扩频通信功率谱低,频带宽,伪噪声编码保密能力强,信号的相关处理性能好,因此具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可以同频工作及便于实现多址通信等一系列的优点,在军事通信中应用广泛。
但是这些特点也给扩频通信的检测和识别带来新的挑战。
因此对直接扩频信号的存在性进行判定、检测,对直接扩频信号进行参数估计,成为当前通信对抗领域的一个重大课题。
扩频技术到目前为止,其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统,而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。
一般而言,跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰,在卫星通信中也用于保密通信,而直扩系统则主要是一种民用技术。
对跳频系统的分析,现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面,如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。
而直扩系统在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。
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。
2 扩频通信的理论基础[1]扩展频谱通信(Spread SpectrumCommuncation,简称扩频通信),是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式,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。
扩频通信的可行性,可由信息论中的相关公式中引申而来的。
信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为:式中,C为信道容量;B为信号频带宽度;S为信号功率;N为白噪声功率。