第2章无线传输技术基础(3)

跳频扩频FHSS直接用输入数据流调制射频载波， 扩频函数用来在一定的频隙范围内控制载波的特 定频隙，从而扩展传输频带的宽度。
跳时扩频THSS
也是直接用输入数据流调制射频载波的技术，载 波通过脉冲传输，扩频函数控制每个数据脉冲的 传输时间。
脉冲调频系统
输入数据流直接调制射频载波，采用调频脉冲进 行传输，扩频函数控制调频模式，例如频率扫描 下降或上升的线性扫频（chirp）信号。
扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的 好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
频谱的扩展的实现
频谱的扩展是用数字化方式实现的。
➢ 在一个二进制码位的时段内用一组新的多位长的码型予 以置换，新码型的码速率远远高出原码的码速率，由傅 立叶分析可知新码型的带宽远远高出原码的带宽，从而 将信号的带宽进行了扩展。
➢ 这些新的码型被称为扩频函数，通常是一些伪随机（PN） 码，也叫片码，码位越长系统性能越高。通常，商用扩 频系统PN码码长应不低于12位，一般取32位，军用系 统可达千位。
目前常见的码型：
（1）M序列，即最长线性伪随机系列；
（2）GOLD序列；
（3） WALSH函数正交码。
选取某一序列后，如M序列，将其中正交码两两组合， 并划分为若干组，各组分别代表不同用户，组内两个 码型分别表示原始信息"1"和"0"。
在发送端，信息码经码率较高的 PN 码调制以后，频 谱被扩展了。在收端，扩频信号经同样的PN码解调 以后，信息码被恢复；信息码经调制、扩频传输、解 调然后恢复的过程，类似与PN码进行了二次"模二相 加"的过程。
待传扩信频息通的频信谱中被频扩谱展宽了度以与后，功能率量谱被密均度匀示地意分布在
较宽的频带上，功率谱密度下降；
扩频信号解扩以后，宽带信号恢复成窄带信息，功率谱密 度上升；窄带干扰解扩后频谱扩展，功率谱密度下降，从 而使有用信息在噪声干扰中被提取出来。
补码键控
除了使用单个片码对输入数据流的每个比特进行扩展外， 还可以使用一组扩码，并依据输入数据比特组的数值从这 组扩码中选择一个码。这种机制称为补码键控 （Complementary Code Keying，CCK）。
第2章 无线传输技术基础
2.4 扩频传输
扩展频谱是一种无线电传输技术，简称扩频。 最初在二战的军事应用中提出，目的是使无线传
输更加安全，不易截取和阻塞。 这些技术在20世纪80年代开始进入商用领域。 与通常的调频或调幅无线传输相比，扩频最主要
的优点是：在同样的频带内可以减少甚至是消除 与窄带传输之间的干扰，因此可以显著提高射频 数据链路的可靠性。
扩频通信的特征
扩频通信的理论基础
香农（C.E.Shannon）公式： C = W×Log2(1+S/N)
C--信息的传输速率、 S--有用信号、功率 W--频带宽度、 N--噪声功率
可以看出：提高信息传输速率C可以从两种途径实 现，即加大带宽W或提高信噪比S/N。
当信号传输速率C一定时，增加信号带宽可以降 低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允 许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功 率甚至淹没在噪声之下也是可能的。
CCK是朗讯科技和Harris半导体公司在1998年向IEEE提出 的，目的在于将802.11b的数据率提高至11Mbps。
CCK用基于奥尔什/阿达马变换的补码序列替代巴克码。在 CCK中，片码从一组64个8位码字的集合中选取，选取时 依据每6比特的输入数据的数值大小。每个码字都代表6比 特的输入数据。
CCK调制的方式之一，其工作原理是指 收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行 离散变化的通信方式，也就是说，通信中使用的 载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。
从通信技术的实现方式来说，“跳频”是一种用 码序列进行多频频移键控的通信方式，也是一种 码控载频跳变的通信系统。
混合系统
将几种扩频技术相组合，在设计中充分发挥每个 单一系统的特点优势。
➢ 如调频扩频FHSS和跳时扩频THSS相组合，形成混 合频分/时分多址接入（FDMA/TDMA）技术。
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。
扩频通信的定义
扩频通信（Spread Spectrum Communication） 术是一种信息传输方式，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；频带的扩展 是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制 的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收 端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复 所传信息数据。
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。
这里的扩频码也被称为片码或伪随机（Pseudo Noise，PN）码，与输入比特流进行异或运算产 生的速率更高的“码片流”，用来对射频载波进 行调制。
在IEEE802.b的1M和2Mbps速率标准中采用的 PN码是11比特的巴克码。巴克码具有低自相关性， 即巴克码序列与自身时移后的序列不具有相关性。 目前已知的巴克码组如下：
对原始信息进行编码、传送，接收端利用相关处理器 对接收信号与本地码型进行相关运算，解出原始信息 实现解扩，从而区分出不同用户的不同信息。
扩频技术的分类
直接序列扩频DSSS 跳频扩频FHSS 跳时扩频THSS 脉冲调频系统 混合系统
直接序列扩频DSSS
直接序列扩频(Direct Scquency Spread Spectrum，DSSS)，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。