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扩频通信的原理

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发表于 2017-2-4 13:26:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
扩频通信的原理

在发端输入的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。

在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。

扩频通信工作方式

1. 直接序列扩频

直接序列扩频(DS-SS)是直接利用具有高码率的扩频码序列采用各种调制方式在发端扩展信号的频谱,而在收端用相同的扩频码序列去进行解码,把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。

2. 跳频扩频

跳频扩频技术是通过伪随机码的调制,使载波工作的中心频率不断跳跃改变,而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样,只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码,就可以达到同步,排除噪音和其他干扰信号。

3. 跳时扩频

跳时是使发射信号在时间轴上跳变。先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列进行控制。可把跳时理解为:用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。由于采用窄得很多的时片去发送信号,相对说来,信号的频谱也就展宽了。

在发端,输入的数据先存储起来,由扩频码发生器的扩频码序列去控制通) 断开关,经二相或四相调制后再经射频调制后发射。在收端,由射频接收机输出的中频信号经本地产生的与发端相同的扩频码序列控制通-断开关,再经二相或四相解调器,送到数据存储器和再定时后输出数据。只要收、发两端在时间上严格同步进行,就能正确地恢复原始数据。

跳时也可看成是一种时分系统,所不同的地方在于它不是在一帧中固定分配一定位置的时片,而是由扩频码序列控制的按一定规律跳变位置的时片。跳时系统的处理增益等于一帧中所分的时片数。由于简单的跳时抗干扰性不强,很少单独使用。

4. 脉冲线性扩频

发射的射频脉冲信号,在一个周期内,其载频的频率作线性变化。因其频率在较宽的频带内变化,信号的带宽也被展宽了。由于这种线性调频信号占用的频带宽度远大于信息带宽,所以也是一种扩频调制技术。

扩频通信的特点

1. 抗干扰性强

扩频通信系统扩展的频谱越宽,处理增益越高,抗干扰能力就越强。另外,由于接收端采用扩频码序列进行相关检测,空中即使有同类信号进行干扰,如果不能检测出有用信号的码序列,干扰也起不了太大作用,因此抗干扰性能强是扩频通信的最突出的优点。

2. 信息保密性好

由于扩频信号在很宽的频带上被扩展了,单位频带内的功率就很小,即信号的功率谱密度很低,所以应用扩频码序列扩展频谱的直接序列扩频系统,可在信道噪声和热噪声的背景下,在很低的信号功率谱密度上进行通信。信号被湮没在噪声里,很不容易被发现,想进一步检测出信号的参数就更加困难了。

3. 易于实现码分多址

由于扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制,可充分利用各种不同码型扩频序列之间优良的自相关特性和互相关特性,在接收端利用相关检测技术进行解扩,则在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样在同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

4. 抗多径干扰

在无线电通信的各个频段,短波、超短波、微波和光波中存在大量的多径干扰。一般方法是采用分集接收技术,或设法把不同路径的不同延迟信号在接收端从时间上对齐相加,合并成较强的有用信号,这两种基本方法在扩频通信中都是很容易实现的。


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