概論07微波與擴頻通信(編輯修改稿)
2025-01-19 07:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 公式 ?C ＝ W log2(1十 S/N) ?C — 信道容量， W — 信道帶寬； ?S — 信號功率， N — 白噪聲功率； ?仙農(nóng)（ Shannon） ?美國數(shù)學(xué)家，信息論的創(chuàng)始人，在 1948年發(fā)表了通信的數(shù)學(xué)理論。 仙農(nóng)定理 ?仙農(nóng)定理 ?在高斯噪聲的干擾下，在限平均功率的信道上，實現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號是具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號。 ?實現(xiàn)難點 ?理想白噪聲信號的產(chǎn)生，加工和復(fù)制一直存在困難。 ?可以用偽隨機序列來代替，它們的統(tǒng)計特性近似于高斯白噪聲。 哈爾凱維奇定理 ?定理 ?克服多徑衰落干擾的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘栃问骄哂邪自肼暯y(tǒng)計特性。 ?推論 ?擴頻函數(shù)（偽隨機序列）逼近白噪聲的統(tǒng)計特性，因而擴頻通信又具有抗多徑干擾能力。 ?哈爾凱維奇 ?50年代，前蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家，證明了定理； 性能指標(biāo)－處理增益 ?基本定義 ?頻帶擴展后的信道帶寬 W與頻譜擴展前的信息帶寬 ?F之比： FWGP ?? 性能指標(biāo)－處理增益 ?增益原理 ?在擴頻通信系統(tǒng)中，接收機作擴頻解調(diào)后，只提取偽隨機編碼相關(guān)處理后的帶寬為 ?F的信息，而排除掉寬頻帶 W中的外部干擾、噪音和其地用戶的通信影響。 ?處理增益 Gp ?反映了擴頻通信系統(tǒng)信噪比改善的程度。 性能指標(biāo)－抗干擾容限 ?基本定義 ?抗干擾容限 是指擴頻通信系統(tǒng)能在多大干擾環(huán)境下正常工作的能力，定義為： ?注意 ?Mj抗干擾容限， Gp處理增益， (S／N)信息數(shù)據(jù)被正確解調(diào)而要求的最小輸出信噪比， Ls接收系統(tǒng)的工作損耗 ???????????????SPJ LNSGM0 性能指標(biāo)－抗干擾容限 ?舉例說明 ?一個擴頻系統(tǒng)的處理增益為 35dB．要求誤碼率小于 l0－ 5的信息數(shù)據(jù)解調(diào)的最小的輸出信噪比 (S/N)out＜ 10 dB，系統(tǒng)損耗 Ls＝ 3dB，則干擾容限 Mj＝ 35－ (10＋ 3)＝ 22dB ?這說明，該系統(tǒng)能在干擾輸入功率電平比擴頻信號功率電平高 22dB的范圍內(nèi)正常工作。也就是說信號在噪聲湮沒下也能夠正常工作。 四、擴頻通信的主要特點 ?易于頻率重用 ?抗干擾性強 ?隱蔽性好 ?實現(xiàn)碼分多址 ?抗多徑干擾 ?能精確地定時和測距 ?適合多種業(yè)務(wù) ?安裝簡便易于維護 易于頻率重用 ?頻率重用 ?擴頻通信發(fā)送功率極低，采用了相關(guān)接收技術(shù)，易于在同一地區(qū)重復(fù)使用同一頻率 ,由于可工作在信道噪聲和熱噪聲背景中，也可與現(xiàn)今各種窄道通信共享同一頻率資源。所以，擴頻通信不需申請頻率，任何個人與單位可以無執(zhí)照使用。 ?綠色手機 ?發(fā)射功率的對于移動通信意味著節(jié)省電源以及對人體的影響也很小。 抗干擾性強，誤碼率低 ?擴頻通信 ?在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關(guān)檢測的辦法來解擴，使有用寬帶信息信號恢復(fù)成窄帶信號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。 ?抗干擾原理 ?對于各種干擾信號，因其在收端的非相關(guān)性，解擴后窄帶信號中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干擾性強。 窄帶信號窄帶干擾擴頻信號振幅頻率因為擴頻在更寬的頻率范圍內(nèi)傳遞信號，所在以普通的窄帶干擾對擴頻信號的影響要比窄帶信號小 抗干擾性強，誤碼率低 ?誤碼率 ?由于擴頻系統(tǒng)這一優(yōu)良性能，誤碼率很低，正常條件下可低到 1010, 最差條件下約 106，完全能滿足國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)對通道傳輸質(zhì)量的要求。 隱蔽性好 ?隱蔽性 ?由于擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了，單位頻帶內(nèi)的功率很小，信號湮沒在噪聲里，一般不容易被發(fā)現(xiàn)，因此說其隱蔽性好。 ?無干擾性 ?由于擴頻信號具有很低的功率譜密度，它對目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。 可以實現(xiàn)碼分多址 ?多用戶共享 ?許多用戶共用寬頻帶，提高頻帶的利用率。 ?碼分多址 ?由于在擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調(diào)制，利用各種不同碼型的擴頻碼序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測技術(shù)進行解擴，則在分配給不同用戶碼型的情況下可以區(qū)分不同用戶的信號，提取出有用信號。 抗多徑干擾 利用擴頻碼的自相關(guān)特性，在 接收端從多徑信號中提取和分 離出最強的有用信號，或把多 個路徑來的同一碼序列的波形 相加合成，都可以起到抗多徑 干擾的作用。 能精確地定時和測距 ?測距原理 ?當(dāng)發(fā)射出去的擴頻信號在被測物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴頻碼序列，然后比較收發(fā)兩個碼序列相位之差，就可以精確測出擴頻信號往返的時間差，從而算出二者之間的距離。 ?測量精度 ?決定于碼片的寬度，碼片越窄，擴展的頻譜越寬，精度越高。 適合多種業(yè)務(wù) ?多種業(yè)務(wù) ?擴頻通信一般都采用數(shù)字通信、碼分多址技術(shù)，適用于計算機網(wǎng)絡(luò)，適合于數(shù)據(jù)和圖象傳輸。 安裝簡便，易于維護 ?體積較小 ?擴頻通信設(shè)備是高度集成，采用了現(xiàn)代電子科技的尖端技術(shù)，因此，十分可靠、小巧，大量運用后成本低，安裝便捷，易于推廣應(yīng)用。 ?安裝方便 ?由于抗干擾能力強，比常規(guī)微波通信設(shè)備來說，安裝起來相對簡單。 五、擴頻通信的工作原理 ?工作原理 ?直接序列擴頻 ?直序列擴頻的特點 ?跳頻擴頻通信 ?跳頻擴頻的特點 工作原理 信息調(diào)制擴頻調(diào)制射頻調(diào)制變頻擴頻調(diào)制信息調(diào)制擴頻碼發(fā)生器射 頻發(fā)生器本 地射頻碼發(fā)生器本 地擴頻碼發(fā)生器信息 信息 擴頻通信工作原理圖 擴頻通信的一般工作原理如圖所示。 解調(diào) 解調(diào) 射頻
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