1.4 扩频通信的主要特点
⑴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。这祥,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份,信噪比很高,因此抗干扰性强。扩频通信的抗干扰如图1。
图1 扩频系统抗干扰频谱示意图
从图1可以看出,对于脉冲干扰, 由于在信号的接收过程中,它是一个被一次“模二相加”过程,可以看成是一个被扩频过程,
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其带宽将被扩展[4],而有用信号却是一个被二次\模二相加\过程,是一个解扩过程,其信号被恢复(压缩)后,保证高于干扰。由于扩频系统这一优良性能,其误码率很低,正常条件下可达10?10,最差条件下也可达10?6,抗干扰性能强是扩频通信的最突出的优点。
⑵易于同频使用,提高了无线频谱利用率
用户只能使用申请获得的频率,依靠频道划分来防止信道之间发生干扰。由于扩频通信采用了相关接收这一高技术,信号发送功率极低,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,也可以与现今各种窄带通信共享同一频率资源。
⑶抗多径干扰
在无线通信中,抗多径干扰问题一直是难以解决的问题,利用扩频编码之间的相关特性,在接收端可以用淹没中提取出来,在目前商用的通信系统中,扩频通信是唯一能够工作于负信噪相关技术从多径信号中提取分离出最强的有用信号,也可把多个路径来的同一码序列的波形相加使之得到加强,从而达到有效的抗多径干扰。
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⑷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。
⑸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。
⑹扩频通信是数字通信,特别适合数字话音和数据同时传输,扩频通信自身具有加密功能,保密性强,便于开展各种通信业务。扩频通信容易采用码分多址、语音压缩等多项新技术,更加适用于计算机网络以及数字化的话音、图像信息传输。
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⑺扩频通信绝大部分是数字电路,设备高度集成,安装简便,易于维护,也十分小巧可靠,便于安装,便于扩展,平均无故障率时间也很长。
⑻扩频设备一般采用积木式结构,组网方式灵活,方便统一规划,分期实施,利于扩容。
1.5 频谱扩展的实现和直接序列扩频
微波无线扩频通信的原理见图2。
图2 扩频通信原理
由图2可见,一般的无线扩频通信系统都要进行三次调制。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。接收端有相应的射频解调,扩频解调和信息解调。根据扩展
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频谱的方式不同,扩频通信系统可分为:直接序列扩频(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)、线性调频以及以上几种方法的组合。
图3 信息的频谱扩展过程(1源信号,2PN码,3扩展后的信号)
直接序列扩频(DS-Direct Scquency),就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱,在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调,还原出原始的信息。直接序列扩频的频谱扩展和解扩过程见图3和图4所示。
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