《扩频通信及CDMA》PPT课件.ppt

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1、扩频通信及CDMA1扩频通信扩频技术具有抗干扰能力强、保密性好、易于实现多址通信等优点，越来越受到人们的重视。近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要地位，而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一2扩频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。为了扩展发射信号的频谱，可能使用不同技术对所传的信息进行处理，从而产生了不同的扩频调制类型。常见的扩频类型有：直接

2、序列（DS）、跳频（FH）、跳时（TH）和线性调频脉冲（Chirp）等，另外，这些技术也常常组合起来使用，形成组合或混合类型的扩频技术。以下重点讲述直接扩频系统。3扩频技术的理论基础为了将发射信号扩展到一个很宽的频带上，扩频系统需要在频带和技术复杂性方面付出昂贵的代价，这样做能得到什么好处呢?香农定理指出：在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率（信道容量）为：C——信道容量（比特/秒）W——信号带宽（赫兹）N——噪声功率S——信号平均功率4扩频技术的理论基础当S/N很小时（≤0.1）：上式说明：1）要增加信道容

3、量，可以通过增加传输信号的带宽(W)或增加信噪比(S/N)来实现。2）当信道容量C为常数时，可以通过增加带宽(W)来降低系统对信噪比(S/N)的要求。3）当带宽(W)增加到一定程度后，信道容量C不可能无限制地增加。因此在无差错传输的信息速率C不变时，如信噪比很低(N/S很大)，则可以用足够宽的带宽来传输信号。5直接序列扩频原理直接序列调制就是载波直接被伪随机码序列调制，其基本原理图如图所示。在一般情况下调制方式可以是调幅、调频、调相和其它任何形式的振幅或角度调制。最常使用的是差分相移键控（DPSK）方式。6直接序列扩频

4、系统电原理图7在发射机端，要传送的信息先转换成二进制数据或符号，与伪随机码（PN码）进行模2和运算后形成复合码，再用该复合码去直接调制载波。通常为提高发射机的工作效率和发射功率，扩频系统中一般采用平衡调制器。在接收机端，用与发射机端完全同步的PN码对接收信号进行解扩后经解调器还原输出原始数据信息。8扩频信号的传输图解9扩频通信的主要特点扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信，这一过程使其具有诸多优良特性：10(1)抗干扰性强扩频通信的一个重要参数是扩频增益G(SpreadingGain),为

5、扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。11扩频通信对于对抗敌方人为干扰时效果更是突出。比如信号扩频宽度为1000倍，则窄带干扰不起作用，而宽带干扰则其强度降低了1000倍。欲要保持原干扰强度，则需加大1000倍总功率，这实质上是难以实现的。因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩

6、频码的情况下，由于不同扩频编码之间的相关性，干扰也不起作用。12(2)隐蔽性强、干扰小信号被扩展，则单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。信号淹没在白噪声之中，别人难于发现信号的存在，再加之不知扩频编码，就更难拾取有用信号。极低的功率谱密度，也很少对其他电讯设备构成干扰。13(3)易于实现码分多址扩频通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，是否浪费了频段？其实正相反，是提高了频带的利用率。扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码进行相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基

7、础。14利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，使拥挤的频谱得到充分利用。15常规的无线通信是在频率上分配(称为频分)或从时间上分配(称为时分)给通信用户，使之在频段上或时间上互不相同，以使彼此互不干扰共用频谱资源。扩频通信是以各用户使用不同的扩频编码来共用同一频率。美国国家航空和航天管理局(NASA)的技术报告指出：采用扩频通信多址方式的频谱利用率高于采用频分多址方式的频谱利用率。而且扩

8、频码分多址还易于解决增加新用户的问题。16(4)抗多径干扰在无线通信中，抗多径干扰问题一直是难以解决的问题，利用扩频编码之间的相关特性；在接收端可以用相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号，也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强，从而达到有效的抗多径干扰。17扩频码的特性扩频系统的性能同扩频码性能有很大关系,对扩