[理学]扩频通信2010-2011扩频通信第一章.ppt

琴岛学院计算机工程系 扩 频 通 信 田日才 编著 清华大学出版社 主讲：杨云杰 本书目录 第一章 扩频通信的理论基础 1.1 扩频通信基本概念 1.2 扩频通信系统的分类 1.3 扩频通信系统的模型 1.4 扩频通信系统的处理增益与主要特点 第一章 扩频通信的理论基础 第一章 扩频通信的理论基础 1.1基本概念 1、扩频通信： 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 。 扩频通信（Spread Spectrum Communication),与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。 2、扩频通信方式与常规的窄带通信方式的区别： 一、传输信号的带宽远大于被传输的原始信号带宽； 二、传输信号带宽由扩频函数决定（此扩频函数伪随机或者伪噪声）。 第一章 扩频通信的理论基础 扩频通信的理论依据 香农公式 C------信道容量（系统无差错传输信息的速率）（比特/秒） N------噪声功率 B------信号带宽（赫兹） S------信号功率 第一章 扩频通信的理论基础 第一章 扩频通信的理论基础 例子：N/S=100(20dB) C=3kb/S 那么 B=0.7*C*（N/S） =0.7*3*100=210KHz 这就说明在噪声比信号功率大100倍的情况下信息速率=3kb/s的信号在210KHz的信道上仍然可以保证可靠通信。 扩频通信正好是利用这一原理。 用高速的扩频码来扩展待传输信号带宽的手段，达到系统抗干扰能力的目的。 第一章 扩频通信的理论基础 扩频码： 1）扩频码就是伪噪声序列。比如m序列。 2）香农指出： 在高斯白噪声干扰下，在平均功率受限的信道，实现有效和可靠传输的最佳信号形式是具有白噪声统计特性的信号。因为白噪声具有理想的自相关特性。 第一章 扩频通信的理论基础 扩频通信系统的基本原理： 1）系统框图与波形示意图 第一章 扩频通信的理论基础 2）原理图说明： 在发送端，输入的信息先经过信息调制形成数字信号， 由扩频码序列调制数字信号展宽信号的频谱， 展宽后的信号再调制到射频发送出去。 在接收端，将收到的信号变频至中频，然后由本地产生 的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，在经 解调、恢复成原始信息输出。 总之，扩频通信系统要经过三次调制和相应的解调。 ① 调制为信息调制（信息解调） ② 调制为扩频调制（信息解扩） ③ 调制为射频调制（射频解调） 相比一般的通信系统来说，多的部分就是② 第一章 扩频通信的理论基础 3）扩频接收点的频谱示意图 第一章 扩频通信的理论基础 1.2 扩频通信系统的分类 1）直接序列系统 2）频率跳变系统 3）时间跳变系统 4）线性脉冲调频系统 5）混合扩频通信系统 1.3 扩频通信系统的模型 1）直接序列系统的模型 2）频率跳变系统的模型 第一章 扩频通信的理论基础 1、直接序列系统(DS-SS） 1）、方框图： 第一章 扩频通信的理论基础 1、直接序列系统（DS-SS） 2）、数学模型： 第一章 扩频通信的理论基础 1、直接序列系统（DS-SS） 3)、 系统原理： 发射机输出PSK信号的时域表达式： 式中： 计算中假设 。 规定二元序列中的“+1”对应于 “-1”对应于 即： 第一章 扩频通信的理论基础 这种调制信号等效为幅度调制： 当二