无线扩频通信技术及其应用.docx

一、 无线扩频通信技术简介
1、无线扩频通信技术简介
扩展频谱通信 (SPRead munication) 技术 (以下简称扩频通信 ) ,早在第二次
世界大战期间就已提出,其发展也基本上是在军事领域随着电子对抗发展起来的。
随着无线通信的广泛应用, 无线频道变得非常拥挤, 频道资非常源紧张,干扰繁多、严
重。由于扩频通信技术有很多优点可以克服这些问题, 并且可以提供更高的保密技术, 因此,
从 80 年代末, 美国联邦通信委员会 ( FCC )规划了 ISM 波段并批准扩频通信使用该频段来,
扩频通信技术得到了快速的发展和广泛的应用。
2、扩频通信技术基本原理
扩频通信的理论基础是仙农定理: C=W Log 2 (1+S / N )
式中 : C--- 信道容量, W--- 传输带宽, S / N --- 信号功率 /噪声功率
由此可得: 在信息速率一定时, 可以用不同的信号带宽和相应的信噪比来实现传输, 即
信号带宽越宽则传信噪比可以越低,甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。
因此, 将信号的频谱扩展, 则可以实现低信噪比传输, 并且可以保证信号传输有较好的抗扰
干性和较高的保密性。
目 前 常 用 的 扩 频 通 信 实 现 方 法 主 要 有 : 直 接 序 列 扩 频 ( Direct Sequence Spread
Spectrum)、跳频 (Frequency Hopping) 、跳时 (Time Hopping) 、宽带线性调频 (Chip Modulation)
等方式。以上方法中最常用的是直接序列扩频和跳频。
直接序列扩频技术
直序扩频使用伪随机码( PN Code)对信息比特进行模 2 加得到扩频序列,然后扩频序
列去调制载波发射, 由于 PN 码往往比较长, 因此发射信号在比较低的功率上可以占用很宽
的功率谱,即宽带低信噪比传输。 PN 码的长度决定了扩频系统的扩频增益,而扩频增益又
反映了一个扩频系统的性能。
直序扩频系统的解扩采用相关解扩, 这是它与常规无线通信解调方式的根本不同。 在接
收端,接收信号经过放大混频后,经过与发射端相同且同步的 PN 码进行相关解扩,把扩频
信号恢复出窄带信号,再对窄带信号进行相干解调解出原始信息序列。
用 11 位码长的扩频码来说,直接序列扩频与解扩的过程简单说就是,如果采用的信源
发出“ 1”,则扩频调制为一个序列单元,如“ **********”;信 源发出“ 0”,则扩频调制
为一个反相的序列单元,如与上面对应的反相序列“ 00011101101”。在接收端,收到序列
“********** ”则恢复为“ 1”,收到序列“ 00011101101”则恢复为“ 0”。
其原理框图如下:
直序扩频技术的有点在于:
?抗干扰能力强
扩频解调器实际上是一个相关器,扩频信号通过相关器后能有效的恢复,干扰信号 ( 包
括瞄准性干扰和宽带干扰 ),由于与本地 PN 码不相关而被相关器抑制掉。如下图所示:
图 -1 扩频系统的抗瞄准性干扰能力 图 -2 扩频系统的抗宽带干扰能力
具有强的抗多径干扰能力
无线电波在传播的过程中, 除了直接到达接收天线的直射信号外, 还会有各种反射体 ( 如
大气对流