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1扩频技术的发展

1.扩频技术的发展

在各种通信技术中,扩频通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力,因此得到了越来越广泛的应用。目前,采用扩频技术的CDMA蜂窝通信系统、CDMA无限用户环等都已

经进入了实用化阶段。直接序列扩频(Direct SequenceSpreadSpectrum,即DSSS)[1-4]通信是扩频通信的一种主要方式。直接序列扩频通信功率谱低,频带宽,伪噪声编码保密能力强,信号的相关处理性能好,因此具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可以同频工作及便于实现多址通信等一系列的优点,在军事通信中应用广泛。但是这些特点也给扩频通信的检测和识别带来新的挑战。因此对直接扩频信号的存在性进行判定、检测,对直接扩频信号进行参数估计,成为当前通信对抗领域的一个重大课题。扩频技术到目前为止,其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统,而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言,跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰,在卫星通信中也用于保密通信,而直扩系统则主要是一种民用技术。对跳频系统的分析,现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面,如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。而直扩系统在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。码捕获同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后,才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段,实现对接收信号中伪码的粗跟踪;然后是跟踪阶段,实现对伪码的精确跟踪。

2 扩频通信的理论基础[1]

扩展频谱通信(Spread SpectrumCommuncation,简称扩频通信),是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式,它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信的可行性,可由信息论中的相关公式中引申而来的。信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为:

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式中,C为信道容量;B为信号频带宽度;S为信号功率;N为白噪声功率。由Shan-non公式可以看出:要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。信道容量C为常数时,带宽B与信噪比S/N可以互换,即可以通过增加带宽B来降低系统对信噪比S/N的要求;也可以通过增加信号功率,降低信号的带宽,这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个减小带宽或降低功率的有效途径。当B增加到一定程度后,信道容量C不可能无限地增加。

3 扩频技术的几种基本工作方式

随着通信技术的发展,扩频通信的方式也在不断更新,按照扩展频谱的方式不同,可以将其归结为直接序列扩频(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)、脉冲调频(chirp调制)及混合扩频等。

3.1直接序列扩频

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)通信系统是以直接扩频方式构成的扩频通信系统,通常简称为(DS)系统,是最典型的扩频通信系统。直接扩频系统的发射机结构和接收机结构分别如下图所示

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