移动通信 扩频通信.ppt

移动通信---第四课
扩频通信
内容
扩频通信技术
直接扩频技术
扩频调制
码分多址
扩频码序列
同步与跟踪
RAKE 接收
跳频和跳时技术
多载波技术
正交频分复用
多载波CDMA
扩频通信
扩频通信是将待传送的信息数据用伪随机编码(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。
与常规的窄带通信方式的区别:
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。
扩频通信的历史及应用
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。
扩展频谱技术的理论基础
信息论中的香农定理
􀂄其中C-----信道容量(比特/秒)
􀂄 N-----噪声功率
􀂄 W----带宽(赫兹)
􀂄 S-----信号功率
􀂄当S/N 很小时(≤)得到:
􀂄在无差错传输的信息速率C 不变时,使用大的带宽W,只需小的S/N 就可以了。可以用带宽换取信噪比的好处。
扩频通信可行性的另一理论基础
柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式:
Pe≈ f(Eb/N0)
式中:Pe --- 差错概率,Eb --- 信号能量,N0--- 噪声功率谱密度
因为,信号功率:P=Eb/T(T为信息持续时间)
噪声功率:N=WN0(W为信号频带宽度)
信息带宽: ΔF=l/T
则:Pe ≈ f(TW · P/N) = f(P/N · W/ΔF)=f(P/N · G)
此式说明,对于一定带宽ΔF 的信息而言,用G值较大的宽带信号来传输,可以提高通信抗干扰能力,保证强干扰条件下通信的安全可靠。亦说明信噪比和带宽是可以互换的。
扩频通信的主要性能指标
处理增益G 也称扩频增益(Spreading Gain):定义为频谱扩展前的信息带宽ΔF 与频带扩展后的信号带宽W 之比: G=W/ΔF
在扩频通信系统中,接收机作扩频解调后,只提取带宽为ΔF 的信息,而排除掉宽频带W 中的外部干扰、噪音和其地用户的通信影响。因此,处理增益G 反映了扩频通信系统信噪比改善的程度。
扩频通信的主要性能指标
抗干扰容限:是指扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力,定义为:
Mj = G - [(S/N)out + Ls]
其中:Mj --- 抗干扰容限;
G --- 处理增益;
(S/N)out --- 信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比;
Ls --- 接收系统的工作损耗。
扩频通信的基本原理
扩频:用一个带宽比信息带宽宽得多的伪随机码(PN码)对信息数据进行调制。
解扩:将接收到的扩展频谱信号与一个和发端PN完全相同的本地码相关检测。
收到的信号与本地PN相匹配时,信号恢复到其扩展前的原始带宽
不匹配的输入信号被扩展到本地码的带宽或更宽频带
扩频通信原理框图
扩频通信的基本原理