扩频通信-直接序列扩频概.docx

扩频通信-直接序列扩频概述一、扩频通信简介工作近期接触到扩频通信，所以看了很多论文和资料，有了一些初步的认识,在这里用自己的理解方式介绍一下扩频通信中的一小局部一直接序列扩频概述。首先介绍一下什么是扩频通信，扩频通信采用扩频通信是为了提高信息传输的可靠性，扩频通信是指将原有信号扩展频谱后成为宽带信号，然后送入信道中传输，在接收端在利用响应的技术手段将扩展后的频谱进行压缩恢复为原来待传输信息的信号带宽，从而到达传输信息的目的。例如，一个带宽为几KHz的话音信号，采用振幅调制时，占用带宽仅为话音信号带宽的两倍，而在扩频通信系统中，可能占用几MHz的带宽。扩频通信可以分为三种：直接序列扩频(DSS),频率跳频(FH)和时间跳频(TH)o二、直接扩频系统的主要特点现在以直接序列扩频系统举例，直接扩频系统因为具有抗干扰、抗噪声、抗多径衰落、保密性强、可多地址复用和高精度测量等优点，被广泛运用。在实际应用中，经过扩频处理后高速率的扩频码频谱带宽通常是原始低速信息的几十倍或那么几千倍。这样处理后，使得发射的扩频信号的功率谱密度低。这种特性使得扩频信号被淹没在背景噪声中传输，使得直接序列扩频系统具有隐蔽性的低截获概率的优势。利用具有正交性的扩频码，通过给每个通道的基站分配一个地址码，实现码分多址，提高频谱利用率，增大传输速率。因为直接序列扩频信号还可以用来实现精准的测距定位，广泛应用于导航系统。扩频信号抗干扰的理论依据那么就有一个疑问，为什么将信号的频谱展宽就会提高信号的抗干扰能力呢，下面就开始讨论一下扩频通信的理论依据：扩频通信的理论是香农的信道容量公式，根据香农公式指出：对存在高斯白噪声干扰的情况下中，通信系统的信道容量，也就是极限传输速率为sC=Blog2(l+-)式中：C-信道容量，单位为b/s(系统无过失传输的信息速率)B-信道带宽，单位为HzS-信号功率，单位为WN-噪声功率，单位为W香农公式说明了信道无过失传输信息的能力，同时也可以说明信噪比和传输信息的信道带宽之间的关系。整理公式得：—(1+—)BN根据换底公式得：NB=0.7C—S可以看出，当信噪比*下降时，可以增大系统的传输带宽B来获得较低的信N息过失率。也可以说增加信道带宽后，在低的信噪比的情况下，信道仍可在相同的容量下传递信息。甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要响应的增加传输信号的带宽，就可以保证正常的通信。直扩的抗干扰原理根据香农公式，我们可以得出结论：扩展信号的频谱会增加系统的抗干扰能力，那么扩频后的信号时怎么抗干扰的呢。下面以直接序列扩频系统中抗窄带信号为例，简单进行描述：5z（f）Z⑺2⑺现在假设接收机接收端的信号为ZQ),其表达式为:ZQ)=SQ)+/(t)+N⑺其中：S⑺表示经过信道传送的发射信号(有用信号)/⑴表示信道存在的干扰信号N⑺表示加性高斯白噪声接收端对接收的信号进行混频并且滤波，并将混频后的信号设为5⑺，将解扩码c⑺和7⑺相乘得到解扩信号z(t),得解扩信号：z(t)=s(t)c(l)+i(t)c(t)+n(t)c(t)其中：S⑺表示接收端混频并且滤波有用信号l(t)表示接收端混频并且滤波干扰信号〃⑺表示接收端混频并且滤波加性高斯白噪声s«)c⑺中因为有用信号发送的扩频码与接收时相乘的解扩码相关，也就是说,扩频码和解扩码相乘为1,此时有用信号可以恢复原有的比特信息。一般来说,例如扩频码速率为5Mb/s,扩展后的频谱宽扩频后的带宽是扩频码速率的2倍,度为lOMhzo和对于接收信号中的干扰信号和噪声信号，由于与扩频码不相关，因此解扩时会将干扰信号乘上解扩码,相当于对干扰信号进行扩频,干扰信号的能量会被扩展到整个传输频带内，降低了干扰信号的电平，单位频段内的信号功率变得很小，几乎淹没在信道的噪声中。只有有用信号带宽内的一小局部信号被保存，这样就大大的提高的系统输出的信噪比，系统的抗干扰性能得以提升。直接扩频序列在接收端会对接受到的信号进行扩频处理，以便将信号功率扩展到整个接受带宽内，这样就可以降低单位频段内的信号功率，但是因为有用信号在解扩前进行了扩频处理，而且扩频码和解扩码相关，乘积为1,所以，接收端的扩频处理对有用频谱没有扩展。因为中频滤波器的的通频带宽很窄，所以绝大局部的干扰信号的功率被滤掉，这样就改善系统输出的信噪比。扩频通信的指标之前说了直扩的理论依据和抗干扰通信原理，那么又有一个疑问，那就是用什么对直扩的指标进行量化，有两个量化指标：扩频通信的处理增益和抗干扰容限，现在一起讨论一下这两个指标。扩频系统的处理增益输出信号信噪比在衡量扩频通信系统抗干扰能力是用〈处理增益》进行描述的。输入信号信噪比处理增益的定义是：接收机的输出信号的信噪比和接收机的输出信号的信噪比的比值二输出信号的信噪比Gp一出入信号的信噪比二输出信号的信噪比Gp一出入信号的信