扩频技术论文范例6篇

前言:中文期刊网精心挑选了扩频技术论文范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。

扩频技术论文

扩频技术论文范文1

关键词:无线扩频通信技术带宽

扩频技术就是将所传输信息的带宽扩展很多倍,然后发送出去,这时发送信号所占据的信道带宽远大于信息本身的带宽,例如,传输一个9600bps的数据流,其基带带宽不到10kHZ,但用扩频技术传送时,它所占据的信道带宽可以被扩展到300kHZ或更宽,与此同时,调制到高频的信号发射功率谱也将大大降低。下面简要介绍一下无线扩频系统:

1扩频系统的基本设备组成

(1)扩频电台:

扩频系统的核心设备是扩频电台。PN码扩频以及调制到2.4GHz的高频载波上都是由它来完成的。目前国内经常使用的电台主要是美国的Pcomcylink电台、Utilicom电台、加拿大DTS电台和Comlink电台等。

(2)复用器:

有时在一个地方不仅要传输一路数据,可能还要传输几路数据甚至话音、图象,而电台却只有一部,这时就要用到复用器。它能将几路数据或话音等有机地合成为一路,并将其传送给本地的电台,最后由电台象发射一路数据时那样将其发送出去。而在遥远的接收端则执行与上述相反的过程,同时按发射时的规律便可以将几路话音和数据分开。目前国内经常使用的复用器主要是美国Motorola复用器、以色列RAD公司复用器等。

(3)天线及馈线:

天线和馈线是将高频信号从电台辐射到空间或从空间接收并传输到电台的设备。目前国内经常使用的天、馈线主要是与电台配套的原厂产品。

2扩频系统的组成

(1)点对点方式:

点对点方式实际上是一种一一对应的工作方式,这种方式简便、易行,同时也可以组成多个点对点的系统,其各点之间通过适当的设置可以互不影响。示意图见图1。

(2)点对多点方式:

点对多点方式是一种被称为“一对多”或“多对一”的经济型扩频方式,也有人称之为“一点多址”。它使用轮询的原理,由一台主机对所有从机进行轮询并指定其中的一台从机与通信。这种方式与点对点方式比起来可以节省很多电台,但其传递的数据量比较少,且相对速度较慢。其示意图见图2。

(3)中继方式:

中继方式一般用在通信距离过长(超过50km)或两通信点之间有阻挡(如高山或建筑物等)的较特殊情况下,是一种“接力”或“迂回”的通信方式。其示意图见图3。

图3中继方式无线扩频示意图

3扩频设备性能

其基本配置有1话1数,2话1数,2话2数或更高的配置,最多可以配置到几十路话音或数据。在维修方面,一直困扰着国内同行的复用器维修问题,现已有较大的突破,已能做到芯片级维修。这一突破使用户设备维修周期从原来的5到6个月缩短到7至10天。

扩频技术论文范文2

一、 直接序列扩频技术的应用背景

信息交流是人类社会要进行发展和进步所必不可少的。随着人类社会的发展,信息系统也逐渐发展成了覆盖全球的信息网。从十九世纪人们对电缆通信的初步发明开始,伴随着科学技术的不断发展,通信技术突破了最初的有线通信,发展出了无线通信技术。无线通信靠电磁波来进行信息传递,不用架线,更具灵活性,因而被迅速推广和发展。但无线通信由于其传输环境的复杂性,在传输过程中会遇到各种各样的反射体以及来源于其它无线电波的干扰,会极大的影响甚至改变信号的传输信息,因此,无线通信抗干扰技术便应运而生。

直接序列扩频技术作为主要的抗干扰技术之一,产生于二十世纪五十年代,其发明之初主要被应用于军事领域。在世界格局动荡的那个年代,扩频抗干扰技术主要用来对抗敌方的恶意干扰,维持军事系统安全不被侵入,其作用的重要性由此可见。

二、 直接序列扩频技术简介

直接序列扩频技术是指利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。该技术作为一种信息传输方式,通过编码及调制的方法将频带展宽,使得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,与所传信息数据无关,这样便可以有效提高频率资源的利用率,且使所需要传达的信息安全、准确的传达。

该技术主要是通过发端、信道和接收端三部分来实现的。其工作原理为:将需要传输的数字信号在发端输入以后,首先通过扩频码发生器产生的扩频序列将输入的数字信号进行调制,以扩宽其信号频谱,扩频码序列一般采用PN码。然后将扩宽后的信号调制到射频发生器发射出去。调制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。发出的信号在接收端的本地射频发生器接收到信号后立即进行解调,此后再由本地的扩频解调设备产生与发端相同的扩频序列进行信号解扩,使信号恢复到原信号进行输出,从而实现信息的传输。

三、直接序列扩频技术的理论基础

无线通信技术自发展以来,伴随着科学技术的飞速发展也迅速发展。发展至今,人们由通用无线逐渐发展出了专用无线网络,无线通信传输环境变得日趋复杂,同时人们对无线传输网络的传输质量变得日益严苛,所以如何在保证传输质量的同时尽量节约传输信号所占用的频谱宽度便成了当代无线技术不断探索的领域。直接序列扩频技术可以把传输信号在发射端用扩频码进行调制,使得其所占用的频带宽度远大于传输信息所必须的带宽,再在接收端用相同的扩频码进行解扩,以把信号进行还原。这样既节省了频率资源,又可使信号安全送达,保证了信号传输的质量,一次被广泛应用。其理论依据为:

该式是香农在长期的无线通信研究中总结出来的公式,称为香农公式。

式中,C―信息的传输速率(即信道容量,单位b/s),B―频带宽度(单位Hz),S―信号平均功率(单位W),N―噪声平均功率(单位W),S/N―信噪比。

从公式中可以看出,要提高到信号的传输速率,可以通过两种途径实现。一种是提高信号传输的频带宽度,另一种是提高信噪比。在保证信号的传输速率一定时,可以通过提高信号传输的频带宽度来降低对信噪比的要求,这便是直接序列扩频技术的原理,通过增加带宽来降低对信噪比的要求,从而保证信号传输的质量。

该式是柯捷尔尼科夫在其长期研究的潜在抗干扰理论中得出的估算信号传输差错概率的公式。

式中,Pe―信号差错概率,S/N―信噪比,B/Bm―信号带宽比。

由此可以看出,信号差错概率与信噪比和信号带宽比两个因素有关。降低信噪比或信号带宽比均可使信号传输的差错概率减小。因此,在信噪比一定的情况下其差错概率可通过信号带宽比的调整来减小。由这一公式也可以得出直接序列扩频技术抗干扰的原理。

四、 直接序列扩频技术的特点

4.1抗干扰性强

抗干扰性是直接序列扩频技术之所以发展的本质属性。该技术通过扩频序列将要传输的信号的频带进行扩宽,使得窄带干扰基本不起作用,而宽带干扰要想达到干扰目的必须提高相应倍数的总功率,从而避免了无论是来自窄带还是宽带的干扰,保证了传输信号的稳定性。同时,由于在发射端对传输信号进行了扩频处理,要还原信号必须要在接收端用同样的扩频序列进行解扩,在不知道信号扩频码的情况下是不能进行信号还原的,因此这类干扰在扩频技术下是起不到作用,从而保证了传输信号的安全性。

43.2隐蔽性好

由于扩频技术是把传输信号在很宽的频带上进行扩宽,所以单位频带上的信号功率很低,几乎淹没在了白噪声之中,很难进行捕捉。加之,由于不知道扩频码序列,很难获取有用信息,所以这一技术很好的把信号隐藏了起来,使得别人很难对信号进行破坏及获取。

4.3易于实现码分多址

由于扩频技术对不同传输信号进行了不同的扩频码序列扩,在扩宽信号频带的同时,由于不同扩频码之间互不干扰,可以极大地提高频带的重复利用率。同时,发送者可用不同的扩频编码分别向不同的接收者发送数据,接收者也可用不同的扩频编码,接收不同的发送者送来的数据,从而实现多址通信。

五、直接序列扩频技术的发展前景

直接序列扩频技术从发展之初便不断进行改进以适应不断变化的需求环境。但是,其发展至今仍存在一定的技术缺陷,如由于信号的带宽增大使得接收端的信号干扰增多、传输速率在一定程度上受限等。对此,必须对这一技术进行不断地改进与完善,以适应社会的不断发展需求。同时,伴随着无线通信技术的发展,尤其是近几年投入使用的4G无线移动通信技术的发展,直接序列扩频技术也必须进行不断地改进,如朝着网络抗干扰技术、与其他抗干扰技术组合应用等方向发展,才能不断使用当代社会对无线通信安全性、及时性、稳定性的严苛要求,保持其在无线通信抗干扰技术中的地位而不被淘汰。

扩频技术论文范文3

关键词:扩展频谱,抗干扰通信,跳频电台

 

1 引言

扩展频谱技术是抗干扰通信中的主要应用技术。目前,该技术已在战术抗干扰通信、卫星通信、数据信息分发以及卫星导航等系统和设备中得到了广泛应用。在战术抗干扰通信中,基于跳频抗干扰体制的跳频电台和基于直扩抗干扰体制的直扩电台等是主要抗干扰通信设备。

本文分析了外军抗干扰通信设备的应用现状和抗干扰通信技术的发展动态。

2 外军抗干扰通信设备的应用现状

外军跳频抗干扰技术及其设备的发展可以归结为三代产品。20世纪70年代中后期至80年代初期,外军开始推出第一代跳频通信设备,即模拟跳频电台,以较低跳速、较窄带宽为特征;80至90年代,开始推出第二代跳频通信设备,即数字跳频电台和数字跳频接力机等,以较高跳速、数字话音、数据通信为特征;目前正在发展的是第三代跳频通信设备,以多频段、多模式、多功能自适应数字跳频技术以及有关特殊的跳频技术为特征。

在应用上,外军现役通信抗干扰设备有以下一些基本特点:

(1)大部分无线电台(短波电台、超短波电台等)采用纯跳频体制,少部分超短波电台采用窄带直扩/跳频组合的体制;

(2)短波跳频电台跳速的实用水平一般为数跳~100跳/秒(以下简写为hop/s),大部分在50hop/s以下,很少为1000hop/s以上的高速跳频;受天调技术的限制,其跳频带宽通常为数百kHz的窄带跳频,只有极少数采用新体制的短波跳频电台才达到了较大的跳频带宽;

(3)超短波跳频电台跳速的实用水平一般为100~500hop/s,多为中速跳频;

(4)微波接力机既采用了跳频体制,也采用了直扩体制,;设备已数字化、系统化、固态化,可靠性高,但其综合抗干扰性能还有待于进—步提高;

(5)大部分现役通信抗干扰装备采用单频段,少数采用多频段;

(6)一些国家,特别是军事强国,通信抗干扰装备已形成了较大的装备规模。

3 抗干扰通信技术发展动态分析

20世纪90年代以来,扩展频谱技术趋于完善,在应用上取得了突破性的进展。外军相继推出的数10种新型通信抗干扰设备,代表了当今抗干扰通信技术的发展趋势,主要有以下几个方面:

(1)提高抗跟踪干扰能力是现阶段跳频通信的重点问题之一

提高跳频通信抗跟踪干扰能力的技术动态主要有两个方面,一是适当提高跳速,二是采用变速跳频。目前,外军具有跳频网分选能力的实用跟踪干扰机的跳速短波为几十hop/s,超短波为几百hop/s。由于技术和成本等原因,目前还未见可以对付信号密集条件下的较高跳速的实用跟踪干扰机的报导。外军较新的跳频通信设备,如美国的HF—2000,瑞典的TRC—350,法国的ALCATEL111等,均采用了中高跳速跳频,以提高其抗跟踪干扰能力。值得注意的是,外军有些跳频通信设备大幅度提高跳速,并不是以提高抗跟踪干扰能力为出发点的,其主要目的是利用相应的技术体制,由高跳速提高数据传输速率。提高跳速还便于纠错处理。当然,提高跳速也会引起其它问题,需要综合考虑。

变速跳频是抵抗跟踪干扰的有效措施之一,外军现役跳频电台中也有所采用,但多是半自动变速或有限种跳速随机变速,还没有实现真正意义上的变速跳频,通常将其称为准变速跳频。论文大全。

(2)提高跳频通信抗阻塞干扰的技术措施日趋成熟

最初提出跳频抗干扰体制实际上是以抗阻塞干扰为出发点的。长期以来很多国家和不少学者都致力于跳频通信抗阻塞干扰技术的研究,目前已取得了较好的进展,有些技术已得到了成功的应用,有些还处于研究之中。

跳频通信抗阻塞干扰技术的实用化研究成果主要有:在短波波段采用自适应选频与跳频相结合的体制,即将经过LQA(链路质量分析)选出的最佳或准最佳频率作为跳频频率表生成的基准;在超短波波段采用具有FCS(频率控制系统)功能的跳频体制,即在一般的窄带干扰情况下,使用常规跳频,在遇到宽带阻塞干扰时,自动转到FCS功能,在当前最佳频点上定频工作,一旦宽带干扰消失,又可回到跳频方式上工作;在UHF波段采用了频率自适应与跳频相结合的体制,即在跳频通信过程中自动检测和删除受干扰频率,使系统在无干扰或干扰较弱的频点上跳频。另外,扩展频段和跳频带宽也是提高跳频通信抗阻塞干扰的有效途径之一,如下所述。

(3)拓宽现有频段、发展多频段是通信抗干扰装备的重要发展趋势

拓宽现有频段、发展多频段除了有利于协同通信和全频谱作战以外,也为提高通信装备的战场适应能力提供了选择的余地,对于提高跳频通信抗阻塞干扰能力更为重要。在外军新一代通信抗干扰装备中,包含HF/VHF、VHF/UHF和HF/VHF/UHF多频段的跳频电台或定频电台就多达数十种之多,这是外军新一代通信抗干扰装备的重要发展趋势。

在拓宽频段方面,少数短波电台的频段范围已拓宽到1.6~50MHz,如美国的RF—500短波电台等;少数超短波电台的频段范围拓宽到30~108MHz,如比利时的BAMS超短波电台等,增加了20MHz的带宽。

在研制多频段通信抗干扰装备方面更是如火如荼,电台以HF/VHF/UHF三个频段的为典型特征,如:美国的AM—7177A/ARC—182(V),加拿大的AN/GRC—512(V)多频段电台等。

随着软件技术和高速处理芯片的发展,多频段、多功能(MBMFR)抗干扰通信装备是目前的重要发展方向之一。

(4)提高短波跳频数据传输速率取得了突破性进展

自从短波通信出现以来,由于通信体制、器件以及空中信道等原因,使其数据传输速率一直限制在2.4kbit/s以下。在跳频体制下,由于需要数据压缩,实现短波高速数据传输更为困难,其有效数据速率一般还达不到2.4kbit/s。

近年来,对这一难题的研究取得了突破性进展,如美国休斯公司研制的HF2000,跳速为2560hop/s,在不采用信道均衡技术的情况下,数据速率为2.4kbit/s;美国Sanders公司推出的CHESS系统,以差分高跳速(5000hop/s)体制实现了4.8~19.2kbit/s的高数据率,首次突破了2.4kbit/s的限制,较好地解决了短波高速数据传输的难题。

(5)直扩体制的发展与应用

直扩体制目前还是主要用于微波及卫星通信系统,少数国家也将直扩体制在低频段尝试应用,但由于直扩体制固有的弱点,使其在战术电台中仍然没有得到实际的应用。为了增强其实用性,直扩体制是伴随着自适应滤波、自适应调零天线以及可变直扩带宽等技术的应用而发展的。尽管这几项技术在直扩通信装备中被广泛采用,但是近些年还几乎未见有突破性的报导。比如自适应滤波的收敛速度、抗窄带干扰的个数、陷波深度及其能量损失、自适应天线的调零增益等,并且对于窄带直扩与宽带直扩利弊的争论也未见分晓。不过,对于多进制直扩的优势已基本达成共识,并在外军直扩通信装备中得到了广泛应用。论文大全。

(6)综合抗干扰体制及技术的应用

目前,采用综合抗干扰体制的典型标志之一是跳频、直扩和跳时三种基本抗干扰体制的组合应用,特别是在VHF/UHF及其以上频段更是如此。

除此之外,很多通信抗干扰设备采用了频率自适应、窄带干扰自适应滤波器、跳频滤波器、交织纠错、猝发传输、变速跳频、变带宽直扩以及自适应天线调零增益等增效措施。有些通信抗干扰设备,特别是短波跳频电台,具备了猝发数据传输的能力,提高了抗干扰、抗截获和抗测向能力;有些通信抗干扰装备增加了GPS定位功能,可与跳频同步相结合,提高了综合应用能力。论文大全。从总体上看,外军通信抗干扰设备体现了频率域、时间域、空间域、调制域、速度域等多维空间抗干扰技术的综合以及扩谱抗干扰技术与非扩谱抗干扰技术的结合。

4 结束语

本文基于所收集的国外战术抗干扰通信设备技术资料,对抗干扰通信的技术发展动态进行了综述。近年来,尽管我国抗干扰通信技术和装备得到了长足的发展,在有些方面已达到国际先进水平,但总体上与国际先进水平还存在一定差距。希望本文能对我国抗干扰通信技术和装备的发展起到一定指导作用。

参 考 文献

1 张传庆,罗蓉媛,陶香云等.外军抗干扰电台汇集.信息产业部电子7所,2006.7

2 罗蓉媛,陶香云.外军抗干扰电台技术的进展. 1999军事通信抗干扰研讨会论文集,南京,1999.10

3 姚富强.扩展频谱处理增益算法修正[J].现代军事通信,2003(1)

扩频技术论文范文4

关键词:窄带干扰抑制 抗干扰性能分析 仿真

中图分类号:TN974 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0032-01直接序列扩频通信因本身所固有的扩频增益可以提供较强的抗干扰能力,因而在军事通信中被广泛运用;然而随着现代干扰技术的发展,干扰手段是越来越多。在存在强窄带干扰的情况下,扩频通信系统性能会严重恶化,此时可用信号处理技术来弥补扩频处理增益的不足,通过信号处理的技术在不提高系统处理增益的情况下增强系统的干扰抑制能力。本文主要讨论在解扩前采用时域自适应窄带干扰抑制技术进行抗强窄带干扰。

1 时域窄带干扰抑制技术基本原理

时域窄带干扰抑制技术主要是利用自适应的算法来调整一个横向滤波器的系数,以达到抑制干扰的目的。窄带干扰是非高斯的,样值间有很强的相关性,可以从过去取样值来估计当前样值;而扩频信号和噪声频谱平坦,以切普率取样的样值之间几乎不相关。当接收信号同时包含宽带成分和窄带成分时,如果产生一个接收信号的预测值,那么预测值中将主要是窄带信号的预测值。利用窄带信号和宽带信号在可预测性上的差异,得到一个窄带干扰的精确复制,然后在接收信号中消除复制出的信号,从而达到抑制窄带干扰的目的。

时域窄带干扰抑制技术的优点是不需要很多干扰信号的先验知识,就可以有效地抑制窄带干扰,且基于时域的抑制技术能更彻底的抑制干扰,但自适应算法需要迭代运算,需要收敛时间,使得实时性比较差,同时其收敛速度慢,往往只能处理平稳的窄带干扰。

基于最速下降法的LMS算法的迭代公式如下:

(1)

(2)

其中μ为步长因子。

设x(k)包含正弦干扰信号和扩频信号b(k),以同频率的正弦信号作为理想参考信号,系统框图如图1所示。

2 时域自适应窄带干扰抑制技术在扩频通信系统中仿真及分析

对于采用时域窄带干扰抑制方法进行仿真,系统仿真参数设置如下,码元速率256kbps,比特速率512kbps,调制方式采用BPSK,扩频序列采用m序列,序列阶数为3阶,扩频因子31,信干比-35dB,窄带干扰信号采用正弦信号,FIR滤波器的阶数N(即滤波器抽头个数)为128,自适应步长u=0.0002,输入信号抽样点数(即数据长度)为1024,采用LMS时域自适应算法进行滤波,滤波前后信号频谱图如图3、图4所示。

图2为扩频信号频谱,图3为加有点频干扰的接收到的扩频信号频谱,从图中可以看出有明显的干扰,图4为经过滤波后的信号频谱,从图中可以看出在干扰信号频点附近频谱明显下陷,即干扰信号得到了抑制,当然接收信号能量也受到了一定程度的损失,小部分的频谱损失对接收的影响非常有限,不影响后面的解扩处理。

3 通信系统抗干扰性能分析

衡量一个通信系统的抗干扰能力的指标就是抗干扰容限,本系统中采用扩频技术和自适应干扰抑制技术:扩频倍数31,处理增益为10log31=14.9dB,解调所需Eb/n0为10dB,抗干扰容限=14.9-10=4.9dB,采用自适应窄带干扰抑制技术后,从仿真结果可看出,窄带干扰抑制能力提高了近20dB。因此,在系统遇到强窄带干扰的情况下,采用在解扩前将窄带干扰抑制掉,再进行解扩,是一种很好的抗强窄带干扰的方法。

4 结语

文章针对扩频通信中在抗强窄带干扰方面存在的局限性,提出在扩频通信系统中采用自适应干扰抑制技术,并进行了仿真,仿真结果表明,系统抗干扰效果显著增强,为提高通信系统的抗干扰性能的工程实现奠定了基础,具有一定的现实意义。

参考文献

[1] 胡广书.数字信号处理理论、算法与实现[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2] 张贤达.现代信号处理[M].北京:清华大学出版社,1995.

扩频技术论文范文5

关键词:扩频通信;变换域抗干扰;理论基础

中图分类号:TN914.42文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2012) 05-0000-02

一、扩频通信系统的基本概念

扩频通信系统实际上是一种信息传输的主要方式,这种信息传输的主要方式是通过特殊的手段来实现的。这种特殊的手段就是指扩频手段。通过接受端与发送端进行一定的操作来实现相关的功能和目的。在接收端,采用与发端扩频码相同并且同步的码字使接收信号恢复成频谱扩展前的窄带信号。一般扩频码是自相关性非常强,互相关性比较弱的周期性伪随机序列(PN 码)。

整个过程按照如下的方式进行:首先是在发出端,要对所要发送的信息进行适当的处理和加工,要将这些发送的信息事先进行调制,使他们成为一定规则的数字信号。其次,是通过一定的方式来对这些数字信号的频谱进行展宽,展宽的工具就是扩频码发生器。最后再通过信道将这些经过展宽的一系列数字信号有目的的发送出去,这就完成了整个发送的过程。而接收过程与发送过程正好相反,它是将接收到的数字信号进行“翻译”和“解码”, 而“翻译”和“解码”的工具就是发送前所用到的“扩频码序列”,这样“翻译”和“解码”后就得到了最初的原始信息。通过以上的详细分析我们可以清晰的得出以下结论:作为扩频系统本身来说,它与一般系统的不同之处就在于整个过程中增加了一个“扩频调制与解调”的过程。

二、扩频系统分类

扩频系统的主要可以分成以下四个类别。这四个类别主要有:直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,简称直扩方式(DSSS)、跳频扩频(Frequency Hopping Spread Spectrum)、线性调频(Linear FM)等。这里仅针对这三类具体分类进行详细的分析与阐释。

(一)直接序列扩频(DSSS)

要传送的信息经数字化后变成二元数字序列,用伪随机序列编码后对载波进行调制。直接序列扩频方式能够获得更低的信号功率谱和更大的信号吞吐量,具有抗白噪声、单频干扰、窄带干扰和多径干扰能力,己广泛应用于军事卫星通信抗干扰系统。伪随机码的速率(切谱率)直接决定了直接序列扩频信号频谱的宽度,而带宽决定了直接序列扩频信号频谱的宽度,切谱率增加,频谱更宽,而带宽决定了直扩系统的抗干扰能力。

(二)跳频扩频

用扩频序列码进行频移键控调制,使载波频率不断跳变,跳变频率范围远大于要传送信息所占的频谱宽度,所以跳频也属于扩频技术的一种。在 FHSS 系统中,频率跳变速率越高,抗干扰能力越强。但频率跳变速率的提高要受很多因素(频率合成器和同步等)的制约,因此目前还不能达到很高的跳速。

(三)线性调频

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。线性调频是一种不需要用伪码序列调制的扩频调制技术。由于线性调频信号占用的频带宽度远大于信息带宽,从而也可获得很大的处理增益。

三、扩频通信主要特点

(一)抗干扰能力强

扩频通信的最主要特点之一就是其强大的抗干扰能力。这种能力主要是得益于其可以扩展的频谱。通过以下简单的对比我们就可以看出其抗干扰能力。一般情况下,将频谱扩展十倍,其在原来基础上承受的干扰就被缩小了十倍,而如果我们将频谱扩展到10000倍,那么其在原来基础上承受的干扰就被缩小了10000倍。

(二)隐蔽性、可靠性好,安全可靠

由于扩频信号的频谱被扩展到很宽的频带,单位带宽的功率也随之降低,信号的功率密度很低,信号被淹没在噪声中,难以被发现,因而不易被敌方截获,再加之扩频编码,就更难获取有用信号,而且扩频信号的功率密度极低,对周围的通信设备产生干扰的可能性极小。

(三)可实现码分多址

DS 扩频信号是通过相关处理时信号频谱获得压缩的。多个用户同时通信时,他们可以在相同时间内处于同一频带。不同地址间信号干扰非常小,因而大量用户可以同时在同一或邻近的地方共享共同的频带,实现码分多址通信。

四、变换域干扰抑制技术

变换域处理实际分为两个部分,一是如何选择一个合适的变换,二是如何对变换后的数据进行抗干扰处理。变换域干扰抑制最初是由 Milstein 等人首先提出的, 他们利用快速傅立叶变换来抑制连续扩频接收机中的干扰。后来这种思想进一步发展为基于离散傅立叶变换(DFT)的变换域抗干扰技术。

随着小波变换的日渐成熟,一些学者提出了快速傅立叶变换之外的另一种选择,即采用小波变换及相应的滤波器组来实现变换域滤波。一种抑制噪声的方法是利用正交镜像滤波器(QMF:Quadrature Mirror Filter)组所构成的二进子带分解树型结构来实现离散小波变换或离散小波包变换。整个树型结构的分析部分是由级联的双通道滤波器单元构成,从而形成一个完整的、二进的、非正则的子带树。

参考文献:

[1]沙学军,郭佩,徐玉滨.一种分数傅里叶变换域的切普信号扩频通信方式[J].哈尔滨工程大学学报,2009,30(8):944-947,951

[2]潘波,宋雪桦.采用变换域自适应技术抑制DS扩频通信中的窄带干扰[J].微计算机信息,2006,22(15):100-102.

[3]Men K,Quan H, Yang P, et al. [Frequency-domain quantification based on the singular value decomposition andfrequency-selection for magnetic resonance spectra]. Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi, 2010,27(2):249-52.

[4]张春海,卢树军,张尔扬.变换域LMS自适应算法在扩频通信抗干扰中的应用及性能分析[J].信号处理,2005,21(z1):73-76

扩频技术论文范文6

在发端输人的信息先调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱,展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号,变频至中频,然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩,再经信息解调,恢复成原始信息输出。可见,一般的扩频通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与一般通信系统比较,多了扩频调制和解扩部分。扩频通信应具备如下特征:(1)数字传输方式;(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽;(3)带宽的展宽,是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的;(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩),求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。

二、扩频通信技术的特点

扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号,其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽,同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。扩频系统具有以下特点。

1.抗干扰性强

扩频信号的不可预测性,使扩频系统具有很强的抗干扰能力。干扰者很难通过观察进行干扰,干扰起不了太大作用。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽,所以即使信噪比很低,甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下,仍能不受干扰、高质量地进行通信,扩展的频谱越宽,其抗干扰性越强。

2.低截获性

扩频信号的功率均匀分布在很宽的频带上,传输信号的功率密度很低,侦察接收机很难监测到,因此扩频通信系统截获概率很低。

3.抗多路径干扰性能好

多路径干扰是电波传播过程中因遇到各种非期望反射体(如电离层、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接收端的这些反射或散射信号与直达路径信号相互干涉而造成的干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程,利用扩频码序列间的相关特性,在接收端解扩时,从多径信号中分离出最强的有用信号,或将多径信号中的相同码序列信号叠加,这样就可有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象,使扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

4.保密性好

在一定的发射功率下,扩频信号分布在很宽的频带内,无线信道中有用信号功率谱密度极低,这样信号可以在强噪声背景下,甚至在有用信号被噪声淹没的情况下进行可靠通信,使外界很难截获传送的信息,要想进一步检测出信号的特征参数就更难了.所以扩频系统可实现隐蔽通信。同时,对不同用户使用不同码,旁人无法窃听通信,因而扩频系统具有高保密性。

5.易于实现码分多址

在通信系统中,可充分利用在扩频调制中使用的扩频码序列之间良好的自相关特性和互相关特性,接收端利用相关检测技术进行解扩,在分配给不同用户不同码型的情况下,系统可以区分不同用户的信号,这样同一频带上许多用户可以同时通话而互不干扰。

三、扩频技术的发展与应用

在过去由于技术的限制,人们一直在走增加信号功率,减少噪声,提高信噪比的道路。即使到了70年代,伪码技术已经出现,但作为相关器的“码环”的钟频只能做到几千赫兹也无助于事.近几年,由于大规模集成电路的发展,几十兆赫兹,甚至几百兆赫兹的伪码发生器及其相关部件都已成为现实,扩频通信获得极其迅速的发展.通信的发展史又到了一个转折点,由用信噪比换带宽的年代进入了用宽带换信噪比的年代.从最佳通信系统的角度看扩频通信.最佳通信系统一最佳发射机+最佳接收机.几十年来,最佳接收理论已经很成熟,但最佳发射问题一直没有很好解决,伪码扩频是一种最佳的信号形式和调制制度,构成了最佳发射机.因此,有了最佳通信系统一伪码扩频+相关接收这种认识,人们就不难预测扩频通信的未来前景.从9O年代无线通信开始步人扩频通信和自适应通信的年代.扩频通信的热浪已经波及短波、超微波、微波通信和卫星通信,码分多址(CDMA)已开始广泛用于未来的峰窝通信、无绳通信和个人通信以及各种无线本地环路,发挥越来越大的作用.接入网是由传统的用户线、用户环路和用户接入系统,逐步发展、演变和升级而形成的.现代电信网络分为3部分:传输网、交换网和接入网.由于接入网发展较晚,往往成为电信发展的“瓶颈”,各国都很重视接入网的发展,因此各类接人技术和系统应运而生.由于ISM(IndustryScientificMedica1)频段的开放性,经营者和用户不需申请授权就可以自由地使用这些频段,而无线扩频技术所使用的频段(2.400~2.483)正是全世界通用的ISM频段,包括IEEE802.11协议架构的无线局域网也大部分选用此频段.在无线接人系统中,扩频微波与常规微波相比有着3个显著的优点:抗干扰性强、频点问题容易处理、价格比较便宜.而且,扩频微波接入技术相对有线接入技术来说,有成本低、使用灵活、建设快捷的优势,在接入网中起着不可替代的作用.

扩频微波主要应用在以下几个方面.语音接入(点对点);数据接入;视频接入;多媒体接入;因特网(Internet)接入。

四、结语

扩频通信是通信的一个重要分支和发展方向,是扩频技术与通信相结合的产物。本文主要论述了扩频通信的特点、理论可行性及典型的工作方式。扩频通信的强抗干扰性、低截获性、良好的抗多路径干扰性和安全性等特点,使它的应用迅速从军用扩展到民用通信中,它的易于实现码分多址的特点,使它能与第三代移动通信系统完美结合,发展前景极为广阔。

参考文献:

[1]曾兴雯等.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004.