《擴(kuò)頻通信及CDMA》PPT課件.ppt

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1、擴(kuò)頻通信及CDMA1擴(kuò)頻通信擴(kuò)頻技術(shù)具有抗干擾能力強(qiáng)、保密性好、易于實(shí)現(xiàn)多址通信等優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的重視。近年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，以及一些新型元器件的應(yīng)用，擴(kuò)頻通信在技術(shù)上已邁上了一個(gè)新的臺階，不僅在軍事通信中占有重要地位，而且正迅速地滲透到了個(gè)人通信和計(jì)算機(jī)通信等民用領(lǐng)域，成為新世紀(jì)最有潛力的通信技術(shù)之一2擴(kuò)頻技術(shù)一般是指用比信號帶寬寬得多的頻帶寬度來傳輸信息的技術(shù)。為了擴(kuò)展發(fā)射信號的頻譜，可能使用不同技術(shù)對所傳的信息進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生了不同的擴(kuò)頻調(diào)制類型。常見的擴(kuò)頻類型有：直接

2、序列（DS）、跳頻（FH）、跳時(shí)（TH）和線性調(diào)頻脈沖（Chirp）等，另外，這些技術(shù)也常常組合起來使用，形成組合或混合類型的擴(kuò)頻技術(shù)。以下重點(diǎn)講述直接擴(kuò)頻系統(tǒng)。3擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)為了將發(fā)射信號擴(kuò)展到一個(gè)很寬的頻帶上，擴(kuò)頻系統(tǒng)需要在頻帶和技術(shù)復(fù)雜性方面付出昂貴的代價(jià)，這樣做能得到什么好處呢?香農(nóng)定理指出：在高斯白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)的極限傳輸速率（信道容量）為：C——信道容量（比特/秒）W——信號帶寬（赫茲）N——噪聲功率S——信號平均功率4擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)當(dāng)S/N很小時(shí)（≤0.1）：上式說明：1）要增加信道容

3、量，可以通過增加傳輸信號的帶寬(W)或增加信噪比(S/N)來實(shí)現(xiàn)。2）當(dāng)信道容量C為常數(shù)時(shí)，可以通過增加帶寬(W)來降低系統(tǒng)對信噪比(S/N)的要求。3）當(dāng)帶寬(W)增加到一定程度后，信道容量C不可能無限制地增加。因此在無差錯(cuò)傳輸?shù)男畔⑺俾蔆不變時(shí)，如信噪比很低(N/S很大)，則可以用足夠?qū)挼膸拋韨鬏斝盘枴?直接序列擴(kuò)頻原理直接序列調(diào)制就是載波直接被偽隨機(jī)碼序列調(diào)制，其基本原理圖如圖所示。在一般情況下調(diào)制方式可以是調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和其它任何形式的振幅或角度調(diào)制。最常使用的是差分相移鍵控（DPSK）方式。6直接序列擴(kuò)頻

4、系統(tǒng)電原理圖7在發(fā)射機(jī)端，要傳送的信息先轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)或符號，與偽隨機(jī)碼（PN碼）進(jìn)行模2和運(yùn)算后形成復(fù)合碼，再用該復(fù)合碼去直接調(diào)制載波。通常為提高發(fā)射機(jī)的工作效率和發(fā)射功率，擴(kuò)頻系統(tǒng)中一般采用平衡調(diào)制器。在接收機(jī)端，用與發(fā)射機(jī)端完全同步的PN碼對接收信號進(jìn)行解擴(kuò)后經(jīng)解調(diào)器還原輸出原始數(shù)據(jù)信息。8擴(kuò)頻信號的傳輸圖解9擴(kuò)頻通信的主要特點(diǎn)擴(kuò)頻通信技術(shù)在發(fā)端以擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，在收端以相關(guān)解調(diào)技術(shù)收信，這一過程使其具有諸多優(yōu)良特性：10(1)抗干擾性強(qiáng)擴(kuò)頻通信的一個(gè)重要參數(shù)是擴(kuò)頻增益G(SpreadingGain),為

5、擴(kuò)頻前的信號帶寬B1與擴(kuò)頻后的信號帶寬B2之比。G=B2/B1接收端對接收到的信號做擴(kuò)頻解調(diào)，只提取擴(kuò)頻編碼相關(guān)處理后帶寬為B1的信號成份，而排除了擴(kuò)展到寬帶B2中的干擾、噪聲和其他用戶通信的影響，相當(dāng)于把接收信噪比提高了G倍。11擴(kuò)頻通信對于對抗敵方人為干擾時(shí)效果更是突出。比如信號擴(kuò)頻寬度為1000倍，則窄帶干擾不起作用，而寬帶干擾則其強(qiáng)度降低了1000倍。欲要保持原干擾強(qiáng)度，則需加大1000倍總功率，這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。因信號接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到，所以即使以同類型信號進(jìn)行干擾，在不知道信號的擴(kuò)

6、頻碼的情況下，由于不同擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)性，干擾也不起作用。12(2)隱蔽性強(qiáng)、干擾小信號被擴(kuò)展，則單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低。信號淹沒在白噪聲之中，別人難于發(fā)現(xiàn)信號的存在，再加之不知擴(kuò)頻編碼，就更難拾取有用信號。極低的功率譜密度，也很少對其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。13(3)易于實(shí)現(xiàn)碼分多址擴(kuò)頻通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費(fèi)了頻段？其實(shí)正相反，是提高了頻帶的利用率。擴(kuò)頻通信要用擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送，而信號接收需要用相同的擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)才能得到，這就給頻率復(fù)用和多址通信提供了基

7、礎(chǔ)。14利用不同碼型的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴(kuò)頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號，眾多用戶，只要配對使用自己的擴(kuò)頻編碼，就可以互不干擾地同時(shí)使用同一頻率通信，使擁擠的頻譜得到充分利用。15常規(guī)的無線通信是在頻率上分配(稱為頻分)或從時(shí)間上分配(稱為時(shí)分)給通信用戶，使之在頻段上或時(shí)間上互不相同，以使彼此互不干擾共用頻譜資源。擴(kuò)頻通信是以各用戶使用不同的擴(kuò)頻編碼來共用同一頻率。美國國家航空和航天管理局(NASA)的技術(shù)報(bào)告指出：采用擴(kuò)頻通信多址方式的頻譜利用率高于采用頻分多址方式的頻譜利用率。而且擴(kuò)

8、頻碼分多址還易于解決增加新用戶的問題。16(4)抗多徑干擾在無線通信中，抗多徑干擾問題一直是難以解決的問題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性；在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取分離出最強(qiáng)的有用信號，也可把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。17擴(kuò)頻碼的特性擴(kuò)頻系統(tǒng)的性能同擴(kuò)頻碼性能有很大關(guān)系,對擴(kuò)