1.1　擴頻通信的定義

所謂擴展頻譜通信,可簡單表述如下:“擴頻通信技術是一種信息傳輸方式,其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬;頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成,用編碼及調制的方法來實現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關;在接收端則用同樣的碼進行相關同步接收、解擴及恢復所傳信息數(shù)據(jù)”。

這一定義包含了以下三方面的意思:

1)信號的頻譜被展寬了。

我們知道,傳輸任何信息都需要一定的帶寬,稱為信息帶寬。例如人類的語音的信息帶寬為300Hz—3400Hz,為了充分利用頻率資源,通常都是盡量采用大體相當?shù)膸挼男盘杹韨鬏斝畔ⅰＴ跓o線電通信中射頻信號的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。如用調幅信號來傳送語音信息,其帶寬為語音信息帶寬的兩倍;電視廣播射頻信號帶寬也只是其視頻信號帶寬的一倍多。這些都屬于窄帶通信。一般的調頻信號,或脈沖編碼調制信號,它們的帶寬與信息帶寬之比也只有幾到十幾。擴展頻譜通信信號帶寬與信息帶寬之比則高達100—1000,屬于寬帶通信。為什么要用這樣寬的頻帶的信號來傳輸信息呢?這樣豈不太浪費寶貴的頻率資源了嗎?

2)采用擴頻碼序列調制的方式來展寬信號頻譜。

我們知道,在時間上有限的信號,其頻譜是無限的。例如很窄的脈沖信號,其頻譜則很寬。信號的頻帶寬度與其持續(xù)時間近似成反比。1微秒的脈沖的帶寬約為1MHz。因此,如果用限窄的脈沖序列被所傳信息調制,則可產生很寬頻帶的信號。如下面介紹的直接序列擴頻系統(tǒng)就是采用這種方法獲得擴頻信號。這種很窄的脈沖碼序列,其碼速率是很高的,稱為擴頻碼序列。這里需要說明的一點是所采用的擴頻碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無關的,也就是說它與一般的正弦載波信號一樣,絲毫不影響信息傳輸?shù)耐该餍浴U頻碼序列僅僅起擴展信號頻譜的作用。

3)在接收端用相關解調來解擴。

正如在一般的窄帶通信中,已調信號在接收端都要進行解調來恢復所傳的信息。在擴頻通信中接收端則用與發(fā)送端相同的擴頻碼序列與收到的擴頻信號進行相關解調,恢復所傳的信息。換句話說,這種相關解調起到解擴的作用。即把擴展以后的信號又恢復成原來所傳的信息。這種在發(fā)端把窄帶信息擴展成寬帶信號,而在收端又將其解擴成窄帶信息的處理過程,會帶來一系列好處。弄清楚擴頻和解擴處理過程的機制,是理解擴頻通信本質的關鍵所在。

1.2　擴頻通信的理論基礎

長期以來,人們總是想法使信號所占頻譜盡量的窄,以充分利用十分寶貴的頻譜資源。為什么要用這樣寬頻帶的信號來傳送信息呢?簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠[2]。

擴頻通信的基本特點是傳輸信號所占用的頻帶寬度(W)遠大于原始信息本身實際所需的最小(有效)帶寬(DF),其比值稱為處理增益G p:

G

=W/△F(1)

p

眾所周知,任何信息的有效傳輸都需要一定的頻率寬度,如話音為1.7kH z～3.1kHz,電視圖像則寬到數(shù)兆赫。為了充分利用有限的頻率資源,增加通路數(shù)目,人們廣泛選擇不同調制方式,采用寬頻信道(同軸電纜、微波和光纖等),和壓縮頻帶等措施,同時力求使傳輸?shù)拿浇橹袀鬏數(shù)男盘栒加帽M量窄的帶寬。因現(xiàn)今使用的電話、廣播系統(tǒng)中,無論是采用調幅、調頻或脈沖編碼調制制式,G p值一般都在十多倍范圍內,統(tǒng)稱為“窄帶通信”。而擴頻通信的Gp值,高達數(shù)百、上千,稱為“寬帶通信”。擴頻通信的可行性,是從信息論和抗干擾理論的基本公式中引伸而來的。

信息論中關于信息容量的香農(Shannon)公式為:

(1+P/N)(2) C=W log

2

其中:

———信道容量(用傳輸速率度量),W———信號頻帶寬度,———信號功率,N———白噪聲功

C P

率1

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結

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