扩频通信理论基础.pdfVIP

直接序列的扩频通信 第七小组 张恒、李兴东、肖建亚、原心 徐超、刘聪、王鑫、李晓莹、 黄俊、 2008年7月3 日 昆明理工大学电子信息工程专业 扩频通信的短暂的历史 有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员 Hedy Lamarr和钢琴家George Antheil提出的。基于 对鱼雷控制的安全无线通信的思路他们申请了美国专 利。不幸的是当时该技术并没有引起美国军方的重 视，直到二十世纪八十年代才引起关注将它用于敌对 环境中的无线通信系统。 扩频技术在解决短距离数据收发信机中的典型应用是 卫星定位系统(GPS)、3G移动通信、WLAN (Wireless Local Area Network )和蓝牙技术。扩频技 术也为提高无线电频率的利用率提供帮助(无线电频谱 是有限的，因此也是一种昂贵的资源)。 昆明理工大学电子信息工程专业 2008年7月3 日 扩频通信概念 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)， 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。扩频通信是将待传送的信息数据被伪 随机 编码(扩频序列：Spread Sequence)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。 扩频信号具有以下三个特征： 1) 扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号； 2) 传输带宽远大于被传送信息的原始带宽； 3) 接收机中必须有与宽带载波同步的副本。 2008年7月3 日 昆明理工大学电子信息工程专业 扩频技术的种类 直接序列（DS）系统：用一高速数字编码序列 直接调制发射机载波，由于编码序列的带宽应 远大于原始信号带宽，从而扩展了信号频谱； 跳频（FH）系统：使发射机频率在一组预先指 定的频率上按照编码序列所规定的顺序离散的 跳变，从而扩展发射波的频谱； 此外扩频通信还有跳时（TH ）扩频和线性调频 扩频。 2008年7月3 日 昆明理工大学电子信息工程专业 扩频通信的优点 1）干扰抑制 扩频系统的抗干扰思想是基于通信链路中有许多正交信 号可供选择，而在任一时段只选用其中的一个子集，干 扰者无法确定当前使用的信号子集。 2）降低能量密度 扩频通信系统中信号被展宽到很宽的频带上，信号功率 分布较为稀疏并接近均匀。 3）提高时间分辨率 扩频信号可以用于测距和定位，根据脉冲在信道中的传 输时延可以测出传播距离,时延测量的误差与脉冲信号 带宽成反比。 4）多址接入 扩频技术用于多址接入以实现用户共享信道资源的目的。 昆明理工大学电子信息工程专业 2008年7月3 日 扩频通信的理论基础 扩频的基本理论是根据信息论中的香农（shannon ） 公式：在加性高斯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 W ：信道带宽 N：噪声功率 S：信 号功率 含义：一个信道无误差的传输信息的能力取决于信 道中的信噪比以及用于传输信息的信道带宽。 2008年7月3 日 昆明理工大学电子信息工程专业 对香农公式的几点说明: 1）要增加信道容量（即增加系统的信息传输速 率），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，带宽B与信噪比S/N之间 可以互换，即可以通过增加带宽(W)来降低系统对信 噪比(S/N)的要求，也可以通过增加信号功率来降低信 号的带宽。 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/