扩频通信原理chapter1VIP专享VIP免费

第1页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共20页序言一．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---LowProbabilityofIntercept)，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信源信源编码信道编码载波调制扩频调制信息输出信源译码信道译码符号解调解扩频信道第2页共20页第1页共20页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共20页单，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。扩展频谱的方式主要有直接序列(DS)，跳频(FH)，跳时(TH)及其的混合。直接序列扩频就是用比信息速率高很多倍的伪随机噪声码(PN)与信号相乘来达到扩展信号的带宽。跳频是使原信号随机的用不同载波传输发送，跳时是使用伪随机码序列来开通或关断发射机，即信号的发射时刻和持续时间是随机的。历史：世界上第一个直接序列扩频系统是在美国的联邦通信实验室(FTL)于1949年由Derosa和Rogoff完成的，成功的工作在NewJersey和California之间的通信线路上。理论研究紧跟其上，1950年Basore首先提出把这种扩频系统称作NOMACS（NoiseModulationAndCorrelationDetectionSystem）这个名称被使用相当长的时间。1951年后，美国的ASC(ArmySignalCorps---陆军通信兵)要求进一步研究NOMACS，想把它应用于高频无线电传通信线路，以对抗敌人的干扰。1952年由LincolnLaboratory研制出P9D型NOMACS系统，并进行了试验。以后在1953-1955年LincolnLab研制出了F9C型无限电传机系统。很快，美国海军和空军也开始研究他们自己的扩频系统，空军使用名称为“Phatom”（鬼怪，幻影）和“Hush-Up”（遮掩），海军使用名称为“Blades”（浆叶）。那时设备庞大，是用电子管装的，设备要装几间屋子，使应用受到限制。在晶体管出现后，特别是集成电路出现后，才使扩频系统得到广泛使用。第一本有关扩频系统的专著是R.C.Dixon于1976年出版，是一本IEEE专利，1977年出版。最近的二十几年扩频技术得到越来越广泛的使用。比如美国的全球定位系统(GPS)设备简单，定位精度高，全球使用。通信数据转发卫星系统(TDESS),码分多址(CDMA)卫星通信系统，特别是NASA和军用卫星通信系统几乎都使...