擴(kuò)頻通信概述課件.ppt

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1、擴(kuò)頻通信概述無(wú)線通信抗干擾技術(shù)擴(kuò)頻通信概述一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)二、擴(kuò)頻通信的概念三、擴(kuò)頻通信的分類四、擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)五、擴(kuò)頻通信的發(fā)展簡(jiǎn)史六、擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)七、擴(kuò)頻通信的應(yīng)用八、擴(kuò)頻通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)2021/10/5一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)1948年，香農(nóng)提出了著名的香農(nóng)公式。C=B·log2(1+S/N)比特/秒其中C－－信道容量（比特/秒）B－－信道帶寬（Hz）S－－信號(hào)平均功率（W）N－－噪聲功率（W）2021/10/5一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)由香農(nóng)公式可以看出：1、增加信道容量的方法有兩種，增加傳輸信號(hào)帶寬B

2、或增加信噪比S/N。2、信道容量C一定時(shí)，帶寬B與信噪比S/N可以互換。2021/10/5一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)3、當(dāng)B增加到一定程度后，信道容量C將增加緩慢，并趨于有限值。2021/10/5一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)信號(hào)帶寬與信噪比的互換關(guān)系例：某系統(tǒng)信號(hào)帶寬為8kHz，信噪比為7，求信道容量C。在C不變的情況下，信號(hào)帶寬分別增加一倍和減小一半，求此時(shí)信號(hào)功率的相對(duì)變化為多少？2021/10/5一、擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)2021/10/5二、擴(kuò)頻通信的概念定義：擴(kuò)頻通信：全稱為擴(kuò)展頻譜通信，一類信息傳輸方式，在發(fā)端利用特定的偽隨機(jī)編碼序列

3、(也稱偽噪聲編碼序列)將待傳信息信號(hào)的頻譜展寬，使傳輸信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息信號(hào)本身的帶寬，送入信道中傳輸，在接收端用相同的擴(kuò)頻編碼序列對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理，使有用信號(hào)的頻譜壓縮，從而獲取傳輸信息。2021/10/5二、擴(kuò)頻通信的概念擴(kuò)頻技術(shù)是使用一個(gè)比理論所需要大的帶寬來(lái)傳輸并使用一個(gè)獨(dú)立的擴(kuò)頻碼來(lái)控制帶寬擴(kuò)展的技術(shù)。傳統(tǒng)通信技術(shù)致力于節(jié)省帶寬在傳統(tǒng)調(diào)制方法中，調(diào)制信號(hào)的總體帶寬被最小化，使更多的信道能同時(shí)傳輸。而擴(kuò)展頻譜將已調(diào)制的信號(hào)擴(kuò)展成寬帶信號(hào)擴(kuò)頻技術(shù)使用比最小需要帶寬大成百上千倍的帶寬2021/10/5二、擴(kuò)頻通信的概

4、念2021/10/5二、擴(kuò)頻通信的概念擴(kuò)頻通信的兩個(gè)準(zhǔn)則射頻帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬必須用特殊的信號(hào)（通常是具有偽隨特性的編碼信號(hào)），來(lái)擴(kuò)展發(fā)送信號(hào)的頻譜。擴(kuò)頻信號(hào)的特點(diǎn)寬帶偽隨機(jī)相關(guān)接收2021/10/5二、擴(kuò)頻通信的概念擴(kuò)頻通信應(yīng)用的三個(gè)主要目的AJ（軍事通信）LPI、LPE（軍事通信）CDMA（軍事、民用通信）2021/10/5三、擴(kuò)頻通信的分類存在不同的擴(kuò)展信號(hào)的技術(shù)：直接序列擴(kuò)頻（DS，DirectSequence）跳頻（FH,FrequencyHopping）跳時(shí)（TH：TimeHopping）線性調(diào)頻(chirp)Multi

5、-CarrierCDMA(MC-CDMA).混合擴(kuò)頻FH/DS、DS/TH、FH/TH、TH/FH、DS/FH/TH2021/10/5三、擴(kuò)頻通信的分類跳頻信號(hào)干擾信號(hào)跳頻信號(hào)被壓制2021/10/5四、擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)窄帶通信相比優(yōu)點(diǎn)好的抗干擾能力（AJ）2021/10/5四、擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)窄帶通信相比優(yōu)點(diǎn)低的功率譜密度，由于不知偽隨機(jī)碼而實(shí)現(xiàn)保密，信號(hào)具有隱蔽性、保密性，安全可靠（LPI）具有選址能力，可實(shí)現(xiàn)碼分多址通信（CDMA），能與其它用戶共享同一頻帶（頻譜重疊覆蓋），頻譜利用率高抗多徑干擾能力強(qiáng)

6、，應(yīng)用擴(kuò)頻意味著多徑效果的減小能夠?qū)崿F(xiàn)精確的定時(shí)和高分辨率的測(cè)距和測(cè)速2021/10/5四、擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)復(fù)雜、成本高對(duì)寬帶干擾沒(méi)有抵抗能力對(duì)信道要求高，帶寬效率低（某些場(chǎng)合）2021/10/5五、擴(kuò)頻通信的發(fā)展簡(jiǎn)史跳頻和跳時(shí)的概念出現(xiàn)于1940年代的早期1942年由在奧地利出生的女演員HedyLamarr和美國(guó)作曲家GeorgeAntheil發(fā)明。直接序列的概念晚幾年出現(xiàn)相關(guān)檢測(cè)出現(xiàn)在1940年代后期瑞克接收機(jī)出現(xiàn)在1952年早期絕大多數(shù)應(yīng)用于軍事和情報(bào)目的第二次世界大戰(zhàn)中被嘗試和應(yīng)用于抗干擾和導(dǎo)航擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)始

7、于約20世紀(jì)50年代中期，在1960年代早期被軍方開(kāi)發(fā)作一種對(duì)有意干擾較少敏感的通信方法。擴(kuò)頻在1980年代被首次用于商業(yè)目的在1985年為無(wú)需執(zhí)照商業(yè)業(yè)務(wù)開(kāi)放了三個(gè)頻段今天，大多數(shù)無(wú)線數(shù)據(jù)系統(tǒng)采用擴(kuò)頻調(diào)制，運(yùn)行在900MHz、2.4GHzor5.8GHz的ISM(Industrial,ScientificandMedical)頻帶。今天我們有IS-95、WCDMA(3G)、WirelessLAN、…2021/10/5六、擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)一、處理增益對(duì)擴(kuò)頻通信的處理增益的兩種主要定義信噪比增益定義偽隨機(jī)碼與信息速率比定

8、義二、干擾容限三、門限效應(yīng)2021/10/5六、擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)一、擴(kuò)頻通信的處理增益對(duì)擴(kuò)頻通信的處理增益的兩種主要定義定義1：解擴(kuò)器輸出端與輸入端的信噪比的比值：(S/N)i和(S/N)o分別為擴(kuò)頻處理器的輸入和輸出信