扩频通信技术及其应用

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1、扩频通信技术及其应用江四电力第肚眷1998年第3期扩频通信技术及其应用11江西省电力试验研究所(33ooo)摘要介绍了扩频通信的原理，特点，应用及儿种扩频通信产品.关键词墅堕.通谴电口羊通{毫.前言扩频通信，即扩展频谱通(SpreadSMect-LnlCommunication),是一种先进的信息传输方式,属于宽带通信•它能够建立高质量的无线信道，具有传输质量高，成本低，抗干扰能力强，安装简单，使用频率方便等优点•过去，扩频通信主要应用于军事保密通信和电子对抗系统，直到八十年代随着超大规模集成技术和数字信号处理技术的发展，才使得扩频技术民用化变得经济，

2、可行•国外扩频通信的工作频段为902-92£MHz,2.4〜24835GHz及5.725〜5.850GHz,属工业频段，无需申请许可证•我国于1994年左右开始引进扩频技术，中国国家无线电管理委员会在1996年12月规定，中国扩频使用的频段为2.4〜24835GH乙1扩频通信技术介绍信息TA/{f11扩频通信的基本原理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（有效）带宽（△，）・其比值为处理W增益G】，=11;频带的展宽通过编码及调制的方法来实现，与传递的信息数据无关.发端输入的信息，先调制成数字信号，然后用扩

3、频码发生器产生的高速率扩频码序列去调制此数字信号，由于信号的频率宽度与脉冲持续时间近似成反比,WS的脉冲，带宽为1MH,用很窄的脉冲序列被所传信息调制，即可获得很宽频带的信号，最后将此频谱展宽的信号调制到射频发射出去，在接收端用与发送端相同的扩频码序列•与收到的扩频信号进行相关解调（解扩），恢复所传信息.1.2扩频通信的理论基础图1扩频通信工作原理示意图信息江西电力第22卷1998年第3期扩频通信技术是基于香农信息理论为基础的，香农在其信息理论的研究屮得出了信遭容量的基本公式为：C=Wxlog2（l+P/N）（1）式（1）中:C——信道容量（用传输速度

4、度量）w——信号频带宽度P——信号功率N-白噪声功率式（1）说明•如果信息传输速率c不变.则频带宽度W和信噪比P/N是可以互换的•若増加带宽•就可在P/N较低的情况下以相同的速率来可靠地传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然能够保持可靠地通信.也就是说，可以用扩展频谱方法以宽带传输信息换取信噪比上的好处.扩频通信的另一理论基础是柯捷尼可夫关于信息传输差错概率的公式：Pom=f(E/No)……(2)式⑵中:Pore-差错概率E——信号能量一原有窄带信号No-噪声功率谱密度因为信号功率P=E/T(T为信息持续时间)噪声功率N=

5、WNo(W为信号频带宽度)信息带宽AF=1/T则式(2)可以化为：Pom二f(TwXP/N)二f[(P/N)X(w/AF)]……(3)式(3)说明,差错概率是输入信号与噪声功率比P/N和信号带宽与信息带宽比w/AF两者乘积的函数.也就是说，对于传输一定带宽AF的信息来说，信噪比P/N与带宽w是可以互换的，即用增加带宽的方法可以换取信噪比的好处.1.3扩频调制方式扩频调制方式一般分为两种，即直接序列扩频(DS/SS)和跳频扩频(F｝王/SS),前者较为常用.直接扩频序列(DS—DirectSequence)常用相移键控(BPsK,OQPSK),最小频移键

6、控(MSK)等调制方式.信源输出的毎一个…「1扩为竟带信号c干扰信号d解扩后的有用信号部分e解扩后的干扰信号e窄带滤波后的干扰信号图2扩频系统抗干扰原理示意国江西电力第22眷1998年第3期与…(T都用其特定的伪随机序列去代替，例如:T用T1100010010”,而”0”用”000111(X101”去代替，这个过程就实现了扩频编码;而在接收端只要收到的序列是”1ItOOOtOO10就恢复出T.反之,若收到的是”00(X1101101”就恢复出…0,这个过程就是解扩.跳额扩频(FrequencyHopping一FH)是根据扩频码跳频序列控制载频随时间跳变

7、.让多个信道在多个频率上轮流发送，每个信道分时轮流占用这些频率，即可提高频谱利用率，又达到抗干扰的效果.1.4抗干扰原理扩频通信为了提高通信的抗干扰能力，用信息带宽的100倍，甚至tooo倍以上的带宽信号來传输信息，使得在强干扰条件下保证可靠安全地通信.2扩额通信技术的应用用扩频系统组成的点对点，一点多址系统可以提供话咅，数据，传真及图像通信,对各种数据协议透明，可支持各种接口,由于它具有扩额通信的优点，因此是解决诸如地形较复杂，干扰较多,无电力线到达，有线铺设成本过高，临时性通信需要，无权铺设线路等情况下通信的最佳方案.它能快速建立通讯，话音，数据，

8、图像信号的无线传输,并与现有通讯系统共享频带，互不干扰•因此，在电九铁路，邮电，公安，金融，海