擴(kuò)頻通信技術(shù)概述.ppt

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1、第一章擴(kuò)頻通信概述1.1產(chǎn)生背景及歷史回顧擴(kuò)頻通信產(chǎn)生的背景—通信中的抗干擾通信中的干擾類型1）自然干擾：大氣噪聲熱噪聲多址干擾多徑干擾工業(yè)干擾其他通信設(shè)備的同頻干擾等2）人為干擾在軍事應(yīng)用中，敵對的雙方為了降低對方的通信效能而人為釋放的強(qiáng)干擾。人為干擾主要有:單頻干擾,或稱為固頻干擾。這種干擾的干擾頻率fJ正好對準(zhǔn)對方的通信頻率fs,即fJ=fs,形成同頻干擾。窄帶干擾。這種干擾的干擾頻率fJ對準(zhǔn)對方的通信頻率fs,干擾信號的頻帶很窄,可以與有用信號頻帶相比擬。(3)正弦脈沖干擾。這種干擾類似于單頻干擾,不同點在于其發(fā)送是以脈沖形式發(fā)送的,其峰值功率較強(qiáng)。(

2、4)跟蹤式干擾。由一個頻率跟蹤系統(tǒng)和干擾機(jī)組成,先測定通信頻率,然后將干擾機(jī)干擾信號頻率對準(zhǔn)通信頻率進(jìn)行干擾。(5)轉(zhuǎn)發(fā)式干擾。這種干擾首先把有用信號接收下來,再經(jīng)放大和噪聲污染后發(fā)送出去,對有用信號實施干擾。(6)寬帶阻塞式干擾。這種干擾是在整個信號的通信頻帶內(nèi)施放很強(qiáng)的干擾信號，其干擾功率與帶寬成正比，使通信一方在整個通信頻帶內(nèi)都無法保證正常的通信。干擾與抗干擾技術(shù)的發(fā)展通信抗干擾技術(shù)當(dāng)前采用的抗干擾技術(shù)主要有以下幾種。1)擴(kuò)展頻譜技術(shù)擴(kuò)展頻譜技術(shù)具有很強(qiáng)的抗干擾能力,可以抗擊多種人為干擾,是發(fā)展非常迅速的一種抗干擾技術(shù)。2)開發(fā)強(qiáng)方向性的毫米波頻段在毫米

3、波波段，頻段很寬，采用視距傳播，方向性很強(qiáng)，有利于增加抗干擾性能。3)加密技術(shù)加密技術(shù)用于防止傳送的信息被敵方截獲、竊聽,它在保密通信中是一個重要的技術(shù)手段。4)猝發(fā)通信技術(shù)這種通信方式在通信的時間上有很大的隨機(jī)性,在非常短的時間內(nèi),將要發(fā)送的信號發(fā)送出去,其它時間處于靜止?fàn)顟B(tài),使干擾機(jī)很難捕捉到這種猝發(fā)信號,因此具有很強(qiáng)的抗干擾的能力。5)天線零相技術(shù)這種技術(shù)是將天線方向圖的零點對準(zhǔn)干擾機(jī),而將主瓣對準(zhǔn)發(fā)信機(jī),這樣,對接收機(jī)而言,既能接收到有用信號,又可將干擾信號大大地衰減,從而達(dá)到抗干擾的目的。6)分集技術(shù)分集技術(shù)包括空間分集、頻率分集、角度分集、極化分集

4、等。其中擴(kuò)頻通信是其中發(fā)展較快應(yīng)用廣泛的一種技術(shù)。什么是擴(kuò)頻通信發(fā)送端將原信號展成帶寬為原信號的成百上千倍的低功率譜密度的寬帶信號，在接收端對接收信號進(jìn)行解擴(kuò)，恢復(fù)出原來的窄帶信號。信號帶寬是信息帶寬的幾百倍至幾千倍。發(fā)送端擴(kuò)頻，接收端解擴(kuò)，在做無用功嗎？擴(kuò)頻通信的發(fā)展經(jīng)歷有關(guān)擴(kuò)頻通信技術(shù)的觀點最早是在1941年由好萊塢女演員海蒂.拉瑪(HedyLamarr)和鋼琴家GeorgeAntheil提出的，并申請了美國專利#2.292.387。不過，當(dāng)時該技術(shù)并沒有引起美國軍方的重視。HedyLamarr1949年美國的國家電話電報公司的子公司的聯(lián)邦電信實驗室，De

5、rosa和Rogoff提出設(shè)想并生成出偽噪聲信號和相干檢測的通信系統(tǒng)，成功地工作在NewJersey和California之間的通信線路上。1950年Basore首先提出把這種擴(kuò)頻系統(tǒng)稱作NOMACS（NoiseModulationandCorrelationDetectionSystem）這個名稱被使用相當(dāng)長的時間。1952年由林肯實驗室研制出P9D型NOMACS系統(tǒng)，并進(jìn)行了試驗。1955年生產(chǎn)成功并通過了測試。之后，美國海軍和空軍開始驗證各自的擴(kuò)頻系統(tǒng)，空軍使用名稱為“Phatom”（鬼怪，幻影）和“Hush-Up”（遮掩），海軍使用名稱為“Blades

6、”（漿葉），美國海軍采用跳頻擴(kuò)頻方案。1976年第一部擴(kuò)頻通信的概述性專著：SpreadSpectrumSystems發(fā)表。1978年在日本舉行的國際無線通信咨詢委員會(CCIR)全會對擴(kuò)頻通信進(jìn)行專門研究。1982年美國第一次軍事通信會議展示了擴(kuò)頻通信在軍事通信中的主導(dǎo)作用，報告了擴(kuò)頻通信在軍事通信各領(lǐng)域的應(yīng)用，并開始民用擴(kuò)頻通信的調(diào)查。同年第一部擴(kuò)頻通信的理論性專著CoherentSpreadSpectrum問世。1985年之后民用擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)展。最近的二十幾年擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用：GPS衛(wèi)星通信系統(tǒng)CDMA1.2擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)香農(nóng)（Shannon）公式信

7、道容量是信道在無差錯傳輸下所能達(dá)到的最大傳輸速率。信道容量具有如下的意義：當(dāng)傳輸速率不大于信道容量時，總可以找到一種方法，實現(xiàn)無差錯的傳輸。但如果想要達(dá)到的傳輸速率大于信道容量，則無論用什么方法，都不可能實現(xiàn)無差錯傳輸。Shannon公式給出了信道容量與帶寬和信噪比之間的關(guān)系。1948年6月到10月，香農(nóng)在《貝爾系統(tǒng)技術(shù)雜志》上連載發(fā)表了《通訊的數(shù)學(xué)原理》。1949年，香農(nóng)又在該雜志上發(fā)表了《噪聲下的通信》。這兩篇論文為信息論奠定了基礎(chǔ)。人們通常將香農(nóng)于1948年10月發(fā)表的論文《通信的數(shù)學(xué)原理》作為現(xiàn)代信息論研究的開端。由于在信息科學(xué)領(lǐng)域的卓越貢獻(xiàn)，香農(nóng)被稱

8、為“信息論之父”?？藙诘?艾爾伍德.香