第4.1-4.3章 无线通信案例实例.ppt

*;第4章 无线通信基础;4.1 RF频谱;4.1.1 RF频谱概述;无线电频谱的划分;*;4.1.1 RF频谱概述;固定通信;隐藏节点问题;暴露节点问题;4.2 扩频传输; 传输任何信息都需要一定的频带，称为信息带宽或基带信号频带宽度。例如： 人类语音的信息带宽为300～3400Hz； 电视图像信息带宽为6.5MHz。 在通常通信系统中，为了提高频带利用率，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。而扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信。;发送端将原信号展成带宽为原信号的成百上千倍的低功率谱密度的宽带信号，在接收端对接收信号进行解扩，恢复出原来的窄带信号。 信号带宽是信息带宽的几百倍至几千倍。 发送端扩频，接收端解扩，在做无用功吗？;有关扩频通信技术的观点最早是在1941年由好莱坞女演员海蒂.拉玛(Hedy Lamarr)和钢琴家George Antheil提出的，并申请了???国专利#2.292.387。不过，当时该技术并没有引起美国军方的重视。 ;;1949年美国的国家电话电报公司的子公司的联邦电信实验室，Derosa和Rogoff提出设想并生成出伪噪声信号和相干检测的通信系统，成功地工作在New Jersey和California之间的通信线路上。 1950年Basore首先提出把这种扩频系统称作NOMACS（Noise Modulation and Correlation Detection System）这个名称被使用相当长的时间。;4.2.1 扩频传输的概述;4.2.1 扩频传输的概述;4.2.1 扩频传输的概述;4.2.1 扩频传输的概述;扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究，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。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、遥测、监控、报警等系统中。 ;4.2.1 扩频传输的概述;4.2.1 扩频传输的概述;4.2.1 扩频传输的概述;例：某一系统的信号带宽为8kHz，信噪比为7，求信道容量C。在C不变的情况下，信号带宽分别增加一倍和减小一半，求此信号功率的相对变化为多少？;4.2.1 扩频传输的概述;总结： 综上所述，将信息带宽扩展100～1000以上的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。;扩频通信系统的数学模型： 扩频系统可以认为是扩频和解扩的变换对。要传输的信号s(t)经过扩频变换，将频带较窄的信号s(t)扩展到一很宽的频带B上去，发射的信号为Ss[s(t)]。 ;扩频系统物理模型：(a) 发射； (b) 接收;信源产生的信号经过第一次调制——信息调制（如信源编码）成为一数字信号； 再进行第二次调制——扩频调制，即用一扩频码将数字信号扩展到很宽的频带上； 然后进行第三次调制，把经扩频调制的信号搬移到射频上发送出去。;4.2.1 扩频传输的分类;直接序列扩频DSSS 所谓直扩，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。;基带信号;直扩系统组成框图：(a) 发射；(b) 接收 ;扩频系统波形图 ;直接序列扩频系统的特点主要有： (1) 具有较强的抗干扰能力。 (2) 具有很强的隐蔽性和抗侦察、 抗窃听、 抗测向的能力。 (3) 具有选址能力，可实现码分多址。 (4) 抗衰落，特别是抗频率选择性能好。 (5) 抗多径干扰。 (6) 可进行高分辨率的测向、定位。 ;跳频扩频FHSS 跳频是指采用一定码序列进行选择的多频率频移键控。也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。系统有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。所以，跳频系统也占用了比信息带宽要宽得多的频带。 ;频率;跳频系统的主要特点如下: (1) 具有较强的抗干扰能力。 (2) 易于组网, 实现码分多址, 频谱率利用高。 (3) 易兼容。 (4) 解决了“远-近”问题。 (5) 采用快跳频和纠错编码系统用的伪随机码速率比直扩系统的低得多, 同步要求比直扩系统的低, 因而时间短、入网快。 ;跳时扩频THSS 跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内