扩频通信技术原理及其应用.pdf

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1、MilitaryWorld军队园地扩频通信技术原理及其应用■中国人民解放军73691部队于江王春岭中国人民解放军73681部队沈刘平解放军理工大学通信工程学院张磊摘要文中阐述了扩频通信技术的理论依据和基本概念，并结合扩频通信技术的分类及原理，重点分析了直接序列扩频和跳频扩频两种通信模式的技术特点，最后介绍了扩频通信在三个领域中的应用，可为从事无线电通信和电磁频谱管理等相关行业的技术人员提供参考。关键词：扩频通信直接序列扩频跳频扩频军用跳频电台微波扩频通信系统和信噪比S/N是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对0引言信噪比的要求。由此可以理解，当带宽增加到一定程度时，允许信噪

2、比进一步降低，有用信号功率接近噪声功扩频通信技术是上世纪40年代发展起来的一种通信率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽技术，起初主要是用来为战争环境下的军队提供安全可带传输技术换取信噪比降低来实现可靠性传输的，这就靠的通信服务，其独特的信号传输原理从根本上克服了是扩频通信的基本思想。可以采用频谱宽度与功率谱密传统通信体制易受干扰的致命缺陷，所以一直以来都是度的关系示意图来理解扩频通信，如图1所示。世界各国通信专家关注的焦点。后来，扩频通信的应用功率频密度功率频密度范围从原先的军事用途逐渐扩展到民用通信以及网络构建等多个领域，围绕扩频通信技术研发的产品也层出不穷。

3、正是由于扩频通信长期以来在通信领域所处的特殊地位，就更加值得我们去深入研究和探讨，以便在原有基础上寻求更大的突破。1扩频通信的理论依据功率频密度功率频密度根据香农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出来的信道容量公式，即香农公式：C=W×log2(SN),单位：bs。式中C为信道容量，它是信道可能传输的最大信息速率，W为信道带宽，S为有用信号的平均功率，N为白噪声的平均功率，S/[1]N就是信噪比。由该公式可以看出：为了提高信道容量C，可以从两种途径实现，即加大信道带宽W或提高信噪比S/N。换句话说，当信道容量C一定时，信号的带宽W图1扩频系统频谱变换关系示意图44

4、中国无线电2010年第3期军队园地MilitaryWorld2扩频通信的基本原理所谓扩频通信是指用来传输信息的信号带宽远远大于信息本身的带宽的一种通信模式。扩频系统具有如下图3跳频系统模型特点：(1)系统占有的频带宽度B远远大于要传输的原始比如，平时使用的GSM手机，其每秒变换217次频c信号的带宽Bm（Bc一般为Bm的100～1000倍），且系统占率就是用户亲身体验跳频通信服务的铁证。另外，还有有带宽与原始信号带宽无关。(2)解调过程是由接收信蓝牙技术，其跳频速率更是达到1600跳／秒，这些都是号和一个与发端扩频码同步的信号进行相关处理来完成跳频技术在民用领域的应用。[2

5、]的。3)跳时扩频(THSS，Time-HoppingSpreadSpectrum)：与跳频扩频类似，区别在于一个是控制频2.1扩频通信的分类率，一个是控制时间，即跳时扩频是用扩频码片启闭键目前扩频通信有以下三种实现方式，分别是直接序控发射机，将一个信码的持续时间分割成若干时隙，由[3]列扩频、跳频扩频和跳时扩频。扩频码片来控制在哪一个时隙中发射一个信码。1)直接序列扩频（DSSS，DirectSequenceSpread在实际使用的扩频通信系统中，普遍采用前两种扩Spectrum）：用高速数字编码序列直接调制发射机载频模式。此外，根据特定需要，上述三种模式的不同组波，由于

6、编码序列的带宽远远大于原始信号带宽，从而合形成的混合系统也常被采用。扩展了发射波的频谱。高速数字编码序列的码比特是直接序列扩频的一种比特冗余模式，这种冗余比特也叫码2.2直接序列扩频与跳频扩频的比较片，码片越长，接收机越能很好地接收原始信号，但是1)抗衰落。直扩系统射频带宽很宽，小部分频谱衰由于每个信息比特要被编码成一串比特，所以需要更多落不会使信号频谱产生严重畸变。对于跳频系统，频率的带宽。直接序列扩频系统模型，如图2所示。选择性衰落将会使若干个频率受到影响，进而导致整个系统性能恶化。2)抗定频干扰。直扩抗干扰通过相关解扩取得处理增益达到抗干扰的目的，但如果超过干扰容限的

7、定频干扰也会导致直扩系统的通信中断。跳频系统靠载波的随图2直接序列扩频系统模型机跳变躲避干扰，将干扰排斥在接收通道以外，达到抗IEEE802.11b是我们所熟悉的无线局域网标准，基于干扰的目的，若跳频系统的可用频道很多，在某一个频[5]该标准的设备工作在2.4GHz的ISM（Industrial,Scientific,点停留时间很短，效果还会更好。andMedical）频段，主要用于在难于布线的场地或移3)抗多径干扰。多径干扰是由于电波传播过程中动环境中实现计算机的无线接入，而直接序列扩频正遇到各种反射体（如高山或