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扩展频谱通信带来的特性

菜鸟
2003-06-11 16:25:00    评分
扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。   由于扩频通信能大大扩展信号的频谱,发端用扩频码序列进行扩频调制,以及在收端用相关解调技术,使其具有许多窄带通信难于替代的优良性能,能在“军转民”后,迅速推广到各种公用和专用通信网络之中,它主要有以下几项特点。   易于重复使用频率,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得到了开发利用,仍然满足不了社会的需求。在窄带通信中,主要依靠波道划分来防止信道之间发生干扰。为此,世界各国都设立了频率管理机构,用户只能使用申请获准的频率。扩频通信发送功率极低,采用了相关接收这一高技术,且可工作在信道噪声和热噪声背景中,易于在同一地区重复使用同一频率,也可与现今各种窄道通信共享同一频率资源。所以,在美国及世界绝大多数国家,扩频通信不必申请频率,任何个人与单位可以无执照使用。   抗干扰性强,误码率低。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽,而收端又采用相关检测的办法来解扩,使有用宽带信息信号恢复成窄带信号,而把非所需信号扩展成宽带信号,然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这样,对于各种干扰信号,因其在收端的非相关性,解扩后窄带信号中只有很微弱的成分,信噪比很高,因此抗干扰性强。   隐蔽性好,对各种窄带通信系统的干扰很小。由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了,单位频带内的功率很小,信号湮没在噪声里,一般不容易被发现,而想进一步检测信号的参数(如伪随机编码序列)就更加困难,因此说其隐蔽性好。再者,由于扩频信号具有很低的功率谱密度,它对目前使用的各种窄带通信系统的干扰很小。   可以实现码分多址。扩频通信提高了抗干扰性能,但付出了占用频带宽的代价。如果让许多用户共用这一宽频带,则可大为提高频带的利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制,充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性,在接收端利用相关检测技术进行解扩,则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号,提取出有用信号。这样一来,在一宽频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。   抗多径干扰。在无线通信的各个频段,长期以来,多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。在以往的窄带通信中,采用两种方法来提高抗多径干扰的能力:一是把最强的有用信号分离出来,排除其他路径的干扰信号,即采用分集/接收技术;二是设法把不同路径来的不同延迟、不同相位的倍号在接收端从时域上对齐相加,合并成较强的有用信号,即采用梳状滤波器的方法。这两种技术在扩频通信中都易于实现。利用扩频码的自相关特性,在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号,或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成,这相当于梳状滤波器的作用。另外,采用频率跳变扩频调制方式的扩频系统中,由于用多个频率的信号传送同一个信息,实际上起到了频率分集的作用。   能精确地定时和测距。电磁波在空间的传播速度是固定不变的光速。人们自然会想到如果能够精确测量电磁波在两个物体之间传播的时间,也就等于测量两个物体之间的距离。在扩频通信中如果扩展频谱很宽,则意味着所采用的扩频码速率很高,每个码片占用的时间就很短。当发射出去的扩频信号在被测物体反射回来后,在接收端解调出扩频码序列,然后比较收发两个码序列相位之差,就可以精确测出扩频信号往返的时间差,从而算出二者之间的距离。测量的精度决定于码片的宽度,也就是扩展频谱的宽度。码片越窄,扩展的频谱越宽,精度越高。   适合数字话音和数据传输,以及开展多种通信业务。扩频通信一般都采用数字通信、码分多址技术,适用于计算机网络,适合于数据和图像传输。   安装简便,易于维护。扩频通信设备高度集成,采用了现代电子科技的尖端技术,因此,十分可靠、小巧,大量运用后成本低,安装便捷,易于推广应用。   按照扩展频谱的方式不同,现有的扩频通信系统可以分为:直接序列扩频工作方式,简称直扩(DS)方式,就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。而在收端,用相同的扩频码序列去进行解扩,把展宽的扩频信号还原成原始的信息;跳变频率工作方式,简称跳频(FH)方式,用一定码序列进行选择的多频率频移键控,也就是说,用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变;跳变时间工作方式,简称跳时(TH)方式,与跳频相似,跳时是使发射信号在时间轴上跳变,首先把时间轴分成许多时片,在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制,因此可以把跳时理解为:用一定码序列进行选择的多时片的时移键控;宽带线性调频工作方式,简称Chirp方式,如果发射的射频脉冲信号在一个周期内,其载频的频率作线性变化,则称为线性调频,因为其频率在较宽的领带内变化,信号的频带也被展宽了,这种扩频调制方式主要用在雷达中,但在通信中也有应用。   上述几种基本的扩频方式可以组合起来,构成各种混合方式。一般说来,采用混合方式看起来在技术上要复杂一些,实现起来也要困难一些。但是,不同方式结合起来的优点是有时能得到只用其中一种方式得不到的特性。 摘自 人民邮电报



关键词: 扩展     频谱     通信     带来     特性     扩频     方式     信号         

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