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无线扩频通信技术及其应用

[06-11 18:24:46]   来源:http://www.xxk123.com  无线网络   阅读:8576

导读:对其它电台干扰小,抗截获能力强由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展,使信号的功率谱密度大大降低, 接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低,即信号完全淹没在噪声中,这样对其它 同频段电台的接收不会形成干扰,信号也就不容易被发现,进一步检测出信号就更难,所以有非常高的隐蔽性,非常适合保密通信,特别适合应用于军事领域的通信。正因为有此特点,FCC规定使用扩频通信机不必申请专用频率。可以同频工作由于采用相关解调,只要每部通信机的扩频码(PN)不同,几部通信机就可以使用同一载频而不会有相互干扰,只是增加多一点背景噪声而已。…便于实现多址通信由于不同的扩频码是正交或接近正交的,彼此相互影响很小,所以可以把不同的 扩频码作为用户的地址码,则很容易实现码分多址(CDMA)通信。移动通信系统采用 CDMA方式,理论上可以使通信容量比目前的蜂窝式通信容量提20倍。跳频扩频通信技术另一种常用的扩频技术是跳频扩频,其实现方法是载频信号以一定的速度和顺序,在多个频率点上跳变传递,接收端以相应的速度和顺序接收并解调。这个预先设定的频率跳变的序列就是PN码。在PN码的控制下,收发双方按照设定

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  对其它电台干扰小,抗截获能力强

  由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展,使信号的功率谱密度大大降低, 接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低,即信号完全淹没在噪声中,这样对其它 同频段电台的接收不会形成干扰,信号也就不容易被发现,进一步检测出信号就更难,所以有非常高的隐蔽性,非常适合保密通信,特别适合应用于军事领域的通信。正因为有此特点,FCC规定使用扩频通信机不必申请专用频率。

  可以同频工作

  由于采用相关解调,只要每部通信机的扩频码(PN)不同,几部通信机就可以使用同一载频而不会有相互干扰,只是增加多一点背景噪声而已。

…便于实现多址通信

  由于不同的扩频码是正交或接近正交的,彼此相互影响很小,所以可以把不同的 扩频码作为用户的地址码,则很容易实现码分多址(CDMA)通信。移动通信系统采用 CDMA方式,理论上可以使通信容量比目前的蜂窝式通信容量提20倍。

  跳频扩频通信技术

  另一种常用的扩频技术是跳频扩频,其实现方法是载频信号以一定的速度和顺序,在多个频率点上跳变传递,接收端以相应的速度和顺序接收并解调。这个预先设定的频率跳变的序列就是PN码。在PN码的控制下,收发双方按照设定的序列在不同的频点上进行通信。由于系统的工作频率在不停的跳变,在每个频率点上停留的时间仅为毫秒或微秒级,因此在一个相对的时间段内,就可以看作在一个宽的频段内分布了传输信号,也就是宽带传输。

  跳频通信系统的频率跳频速度反映了系统的性能,好的跳频系统每秒的跳频次数可以达到上万跳。

  跳频通信系统在每个跳频点上的瞬时通信实际上还是窄带通信。

参见原理框图如下所示:



  其中,跳频通信的关键部件是跳频器,它又频率合成器和跳频指令发生器两部分组成。频率合成器受跳频指令发生器的控制产生跳变的载频信号去调制信号或解调信号。跳频序列的同步是跳频通信的核心技术。

  跳频扩频技术的有点在于:

  ?抗干扰能力强

  由于在实际通信中,通信频率一直是变化不定的,控制跳频的PN码序列其周期可以长达数年,跳变的频率可以达到成千上万个,因此对于干扰信号来说基本上不可能捕捉到传输信号,对于固定频率干扰也可以跳变一个频点避开。相对于直序扩频,跳频技术具有更好的保密性和抗干扰性能。

  由于跳频通信本身也是属于宽带传输,按照仙农定理,它也可以实现低信噪比传输,即信号可以淹没在噪声里传输。

  系统兼容性

  兼容性是指,跳频通信系统可以与一个不跳频的定频再带通信系统在莫个固定频点上进行通信。也可以在定频通信电台上增加跳频模块使其具有跳频通信能力而与跳频电台进行通信。

  便于实现多址通信

  应用跳频通信可以很容易地组建一个多址网络,网络内的各个用户都被分配了一个互不相同的地址码,就象电话号码一样。每个用户只能接收其他用户针对其地址码发送来的信息,对发送给其他用户的信息,则不会解调出来。

  直序扩频技术与跳频扩频技术的简单比较



  扩频技术 直序扩频 跳频扩频

  应用 同样发射功率通信距离远,较低输出功率就可以达到几十公里,民用产品比较丰富。 同样发射功率时传输距离相对较近,提高输出功率可以获得比较远的传输距离。

  优点 抗多径能力强,可以保证长距离通信,传输数据速率高。抗截获能力强,保密性好,通常不会对其他通信设备造成干扰。 抗干扰能力最强。频谱利用率稍高。

  缺点 占用频率资比较多。可以频率复用,但是相邻系统的背景噪声提高。 在近距离时,对其他窄带和直序扩频通信设备有干扰。数据速率相对低。跳速低时容易被跟踪并干扰。

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