扩频通信 扩频通讯技术(2)

处理增益越高。信号的覆盖距离越远。系统的抗干扰容限MJ定义如下：式中：。= 输出端的信噪比。LS = 系统损耗由此可见。抗干扰容限MJ与扩频处理增益GP成正比。扩频处理增益提高后。抗干扰容限大大提高。甚至信号在一定的噪声湮没下也能正常通信。通常的扩频设备总是将用户信息的带宽扩展到数十倍。上百倍甚至千倍。以尽可能地提高处理增益。

第五章 频谱的扩展的实现和直接序列扩频。

频谱的扩展是用数字化方式实现的。在一个二进制码位的时段内用一组新的多位长的码型予以置换。新码型的码速率远远高出原码的码速率。由傅立叶分析可知新码型的带宽远远高出原码的带宽。从而将信号的带宽进行了扩展。这些新的码型也叫伪随机码。码位越长系统性能越高。通常。商用扩频系统PN码码长应不低于12位。一般取32位。军用系统可达千位。目前常见的码型有以下三种：l M序列。

即最长线性伪随机系列；l GOLD序列；l WALSH函数正交码。当选取上述任意一个序列后。如M序列。将其中可用的编码。即正交码。两两组合。并划分为若干组。各组分别代表不同用户。组内两个码型分别表示原始信息"1"和"0"。系统对原始信息进行编码。传送。接收端利用相关处理器对接收信号与本地码型相关进行相关运算。解出基带信号实现解扩。从而区分出不同用户的不同信息。微波无线扩频通信的原理见图1：图1：扩频通信原理由图可见。

一般的无线扩频通信系统都要进行三次调制。一次调制为信息调制。二次调制为扩频调制。三次调制为射频调制。接收端有相应的射频解调。扩频解调和信息解调。根据扩展频谱的方式不同。扩频通信系统可分为：直接序列扩频。跳频。跳时。线性调频以及以上几种方法的组合。所谓直接序列扩频。就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱。在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调。还原出原始的信息。直接序列扩频的频谱扩展和解扩过程见图2和图3所示：图2：信息的频谱扩展过程图3：扩频信号的解扩过程在图上我们可以看出：在发端。

信息码经码率较高的PN码调制以后。频谱被扩展了。在收端。扩频信号经同样的PN码解调以后。信息码被恢复；信息码经调制。扩频传输。解调然后恢复的过程。类似与PN码进行了二次"模二相加"的过程。在以下的图4中我们还可以用能量面积图示概念看出：待传信息的频谱被扩展了以后。能量被均匀地分布在较宽的频带上。功率谱密度下降；扩频信号解扩以后。宽带信号恢复成窄带信息。功率谱密度上升；相对与信息信号。脉冲干扰只经过了一次被模二相加的调制过程。

频谱被扩展。功率谱密度下降。从而使有用信息在噪声干扰中被提取出来.。

第六章 扩频通信的主要特点。图4：扩频通信中。

频谱宽度与功率谱密度示意扩频通信具有许多窄带通信难以替代的优良性能。 使得它能迅速推广到各种公用和专用通信网络之中。简单来说主要有以下几项优点:6.1 抗干扰性强。误码率低如上所述。扩频通信系统由于在发送端扩展信号频谱。在接收端解扩还原信息。产生了扩频增益。从而大大地提高了抗干扰容限。根据扩频增益不同。甚至在负的信噪比条件下。也可以将信号从噪声的淹没中提取出来。

在目前商用的通信系统中。扩频通信是唯一能够工作于负信噪比条件下的通信方式。各种形式人为的干扰或其他窄带或宽带系统的干扰。只要波形。时间和码元稍有差异。解扩后仍然保持其宽带性。而有用信号将被压缩。从图4可以看出。对于脉冲干扰。 由于在信号的接收过程中。它是一个被一次"模二相加"过程。可以看成是一个被扩频过程。其带宽将被扩展。而有用信号却是一个被二次"模二相加"过程。是一个解扩过程。其信号被恢复后。扩频通信保证高于干扰。

由于扩频系统这一优良性能。其误码率很低。正常条件下可达10-10。扩频通信最差条件下也可达10-6。远高于普通的微波通信的效果。完全能满足目前国内SCADA系统对通信传输质量的要求。应该说。抗干扰性能强是扩频通信的最突出的优点；6.2 易于同频使用。提高了无线频谱利用率无线频谱十分宝贵。虽然从长波到微波都已得到开发利用。仍然满足不了社会的需求。为此。世界各地都设计了频谱管理机构。用户只能使用申请获得的频率。

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