扩频通信系统.ppt

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1、扩频通信系统SpreadSpectrumCommunication第一章扩频通信系统概述1.1扩频通信简介扩频通信是当今国际上高新科技的热点之一，它与光纤通信、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。几十年来，通信技术不断发展和演变，从有线（电缆、光纤）到无线（短波、VHF/UHF、微波、卫星）基本上是媒质和信道的变化，而突破性的进展并不多。扩频通信系统的出现，是通信技术的一次重大突破。通常的超短波（VHF/UHF）通信，10W电台能通20-30km远：而扩频设备，10mW能通30-50km。也就是说扩频系统能带来30dB以上的信噪比改善。扩频通信的定义：扩频通信（Spre

2、adSpectrumCommunication）是指用来传输信息的射频信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：SpreadSequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。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。为什么要进行扩频？这是因为它具有一些独特的优点。(1)抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力。(2)具有保密性，功率谱密度低，具有隐蔽性和低

3、的截获概率。(3)具有多址能力，易于实现码分多址(CDMA)技术。(4)可抗多径干扰和多径衰落。(5)可抗频率选择性衰落。(6)频谱利用率高，容量大。(7)具有高精度测距能力。总结：扩频通信系统的优点是四抗，抗噪声、抗干扰、抗衰落、抗多径；二多，多地址通信(CDMA)、多媒体组网(语音、传真、数字、图像、视频)；一小，小功率；一无，无照经营(国外)。总之，伪码扩频通信系统具有一系列其它系统无法比拟的优点，它合理地解决了当代各种无线通信系统存在的干扰、泄密、选址和组网等四大问题，取得了多方面的重大突破，近年来一直受到世界各国的极大关注。1.2.扩频技术发展简介自50年代中期美国军方便开始研究，

4、一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。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

5、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型无线电传机系统。很快，美国海军和空军也开始研究他们自己的扩频系统，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。直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、

6、遥测、监控、报警等系统中。1.3.扩展频谱通信的基本概念1.3.1扩展频谱通信的定义所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术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”。这一定义包含了以下三方面的意思：一、信号的频谱被展宽了我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。例如人类的语音的信息带宽为300Hz---3400Hz，电视图像信息带宽为数百MHz。为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的

7、带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息，其带宽为语音信息带宽的两倍；电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。一般的调频信号，或脉冲编码调制信号，它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100---1000，属于宽带通信。二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱我们知道，在时