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《擴(kuò)頻技術(shù)概述.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、擴(kuò)頻技術(shù)概述直序擴(kuò)頻概述摘要：本文介紹了擴(kuò)頻原理，內(nèi)容包括直序擴(kuò)頻和跳頻擴(kuò)頻方式。所提供的理論公式可用于性能評(píng)估。木文還介紹了擴(kuò)頻技術(shù)在CDMA和TDMA中的應(yīng)用，給出了碼序發(fā)生器的結(jié)構(gòu)以及DSSS和FHSS方武的頻譜圖。引言隨著擴(kuò)頻技術(shù)的推廣，許多該領(lǐng)域之外的電子工程師也希望了解這項(xiàng)技術(shù)。許多書籍和網(wǎng)站對(duì)這一專題進(jìn)行了論述，有些文章簡(jiǎn)單的解禪那些復(fù)雜的概念很難被人們接受，有些則專門詳細(xì)地論述了幾個(gè)方血的技術(shù)但又忽略其他的(例如：玄接擴(kuò)頻的重點(diǎn)在PN碼的產(chǎn)生上)。木文將盡可能全面的論述擴(kuò)頻技術(shù)所包括的所有方面。短暫的丿力史有關(guān)擴(kuò)頻通信技術(shù)的觀點(diǎn)是在1941年由好萊塢女演
2、員海蒂.拉瑪HedyLamarr(原名HedwigEvaMariaKiesler)和鋼琴家GeorgeAntheil提出的。基于對(duì)魚雷控制的安全無(wú)線通信的思路他們巾請(qǐng)了美國(guó)專利#2.292.387o不幸的是當(dāng)時(shí)該技術(shù)并沒(méi)有引起美國(guó)軍方的重視，玄到二十世紀(jì)八十年代才引起關(guān)注將它用于敵對(duì)壞境中的無(wú)線通信系統(tǒng)。在解決短距離數(shù)據(jù)收發(fā)信機(jī)小的典型應(yīng)用是衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、3G移動(dòng)通信、WLAN(IEEE802.lla>IEEE802.llb>IEEE802.llg)和藍(lán)牙技術(shù)(IEEE802.15)。擴(kuò)頻技術(shù)也為提高無(wú)線電頻率的利用率提供幫助(無(wú)線電頻譜是有限的，因此也是一?
3、種昂貴的資源)。擴(kuò)頻理論的基礎(chǔ)在Shannon和Hartley信道容量定理屮可以明顯看出頻譜擴(kuò)展的作用：C=BXLog2(1+S/N)式屮，C是信道容量，單位為比特每秒(bps),它是在理論上可接受的謀碼率(BER)下所允許的最人數(shù)據(jù)速率；B是要求的信道帶寬，單位是IIz；S/N是信號(hào)噪聲功率比。C表示通信信道所允許的信息量，也表示了所希望得到的性能。帶寬(B)則是付出的代價(jià)，因?yàn)轭l率是一種有限的資源。S/N表示周囤的環(huán)境或者物理特性(障礙、阻塞和T?擾等)。用于惡劣環(huán)境(噪聲和干擾導(dǎo)致極低的信噪比)時(shí)，從上式可以看出，通過(guò)提高信號(hào)帶寬(B)可以維持或提高通信的性能(0
4、,至信號(hào)的功率可以低于噪底。(公式屮沒(méi)有對(duì)這—條件進(jìn)行限制！)將上式中的對(duì)數(shù)底從2修改為e(自然數(shù))，川Ln=Loge表示：C/B=(1/Ln2)XLn(l+S/N)=1.443XLn(l+S/N)由MacLaurin級(jí)數(shù)展開得：Ln(l+x)=x~x2/2+x3/3~x/4+”+(-1)x/k+”C/B=1.443X(S/N-1/2X(S/N)2+1/3X(S/N)3-，，在擴(kuò)頻技術(shù)丿W?川屮，信噪比S/N通常比較低。(如上面所提到的，侍號(hào)功率密度其至可以低于噪底。)假定較人的噪聲使S/N?1,則Shannon表示式近似為：C/B?1.433XS/N可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：C
5、/B心S/NOr：N/S心B/C在信道屮對(duì)于給定的信噪比要無(wú)差鉛發(fā)射信息，我們只需要執(zhí)行基本的信號(hào)擴(kuò)頻操作：提高發(fā)射帶寬。這個(gè)原理似乎簡(jiǎn)單、明了，但是具體實(shí)現(xiàn)菲常復(fù)雜。因?yàn)榛鶐U(kuò)頻(可能擴(kuò)展幾個(gè)數(shù)暈級(jí))會(huì)導(dǎo)致電子器件相互作用，從而產(chǎn)生擴(kuò)頻和解擴(kuò)操作。4k+lk定義擴(kuò)頻技術(shù)在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)有多種方案，但思路相同：把索引(也稱為碼或序列)加入到通信信道，插入碼的方式正好定義了所討論的擴(kuò)頻技術(shù)。術(shù)語(yǔ)“擴(kuò)頻”指將信號(hào)帶寬擴(kuò)展幾個(gè)數(shù)量級(jí)，在信道中加入索引即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻。擴(kuò)頻技術(shù)更加精確的定義是：通過(guò)注入一個(gè)更高頻信號(hào)將基帶信號(hào)擴(kuò)展到更寬的頻帶內(nèi)的射頻通倍系統(tǒng)，即發(fā)射信號(hào)的能量被擴(kuò)展到一
6、個(gè)更寬的頻帶內(nèi)，使其看起來(lái)如同噪聲一樣。擴(kuò)展帶寬與初始信號(hào)之比稱為處理增益(dB)0典型的擴(kuò)頻處理增益可以從10迪到60dBo采川擴(kuò)頻技術(shù)，即在天線之前發(fā)射鏈路的某處簡(jiǎn)單引入相丿應(yīng)的擴(kuò)頻碼(這個(gè)過(guò)程稱為擴(kuò)頻處理)，結(jié)果將信息擴(kuò)散到一個(gè)史寬的頻帶內(nèi)。相反地，在接收鏈路屮數(shù)據(jù)恢復(fù)之前移去擴(kuò)頻碼，稱為解擴(kuò)。解擴(kuò)是在信號(hào)的原始帶寬上重新構(gòu)建信息。顯然，在信息傳輸通路的兩端需要預(yù)先知道擴(kuò)頻碼(在某些情況下，它應(yīng)該只被傳輸信息的雙方知道)。圖1.擴(kuò)頻帶寬▲Energy下圖對(duì)通信鏈路小信號(hào)帶寬進(jìn)行了評(píng)估O八EnergySpreading&modulationoperationsDat
7、a-In(D;itadn)?(SSCode)
8、frequency.Data-inBBData-inBBX:ProcessingGainRFCarrier.圖2.擴(kuò)頻調(diào)制作用于通用調(diào)制器如BPSK的前端或玄接轉(zhuǎn)換。沒(méi)有接受擴(kuò)頻碼的信號(hào)保持不變，不擴(kuò)頻。解擴(kuò)處理的帶寬同樣，解擴(kuò)過(guò)釋如下圖所示：圖3.解擴(kuò)通常在解調(diào)之前進(jìn)行。在傳輸過(guò)程屮加入的信號(hào)(例如T?擾或阻塞)將在解擴(kuò)處理屮擴(kuò)頻。由于擴(kuò)頻浪費(fèi)的帶寬通過(guò)多川戶彌補(bǔ)擴(kuò)頻的肓接結(jié)果是占川更寬的頻帶（擴(kuò)頻因子與前面提到的“處理增益”有關(guān)），因此浪費(fèi)了有限的頻率資源。然而，所占用的頻帶可以通過(guò)多用門
