扩频通信
扩频通信
扩频通信系统扩展频谱通信技术是一种信息传输方式。
其系统占用的频带宽度远远大于要传输的原始信号带宽（或信息比特率），且与原始信号带宽无关。
在发送端，频带的展宽是通过编码及调制（扩频）的方法来实现的。
在接受端，则用与发送端完全相同的扩频码进行相关解调（解扩）来恢复信息数据。
设W代表系统占用带宽，B代表信息带宽，则一般认为W与B的比值1～2为窄带通信，50以上为宽带通信，100以上为扩频通信。
其基本原理是：信息数据经过信息调制器后输出的是窄带信号，经过扩频调制后频谱被展宽，在接受机的输入信号中加有干扰信号，经过扩频解调（解扩）后有用信号变成窄带信号，而干扰信号变成宽带信号，再经过窄带滤波器，滤掉有用信号带外的干扰信号，从而降低了干扰信号的强度，改善了信噪比。
扩频通信的理论基础来源于信息论和抗干扰理论。
仙农（Shannon)在其信息论中得到如下有关信道容量的有名公式：C=Wlog2(1+S/N)，其中C为信道，W为信道宽度，S/N为信噪比。
从这个公式可以得出一个重要结论：给定的信道容量C可以用不同的带宽W和信噪比S/N的组合来传输。
若减小带宽则必须发送较大的信号功率，若有较大的传输带宽，则同样的信道容量能够由较小的信号功率来传送。
这表明宽带系统表现出较好的抗干扰性。
因此，当信噪比太小，不能保证通信质量时，常用宽带系统，也就是用增加带宽来提高信道容量，以改善通信质量，这就是通常所谓用带宽换功率的措施。
扩频通信就是将信息信号的频谱扩展100倍以上，然后再进行传输，因而提高了通信的抗干扰能力，使之在强干扰情况下（甚至在信号被噪声淹没的情况之下）仍然可以保持可靠的通信。
扩频通信有以下特点：抗干扰能力强保密性好可以实现码分多址抗多径干扰能精确的定时和测距扩频通信有以下种类：直接序列（DS）系统跳频（FH）系统脉冲线性调频（Chirp）系统跳时（TH）系统。
移动通信扩频实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解移动通信扩频技术的原理和基本概念。
2. 掌握扩频通信系统的组成和信号处理过程。
3. 通过实验验证扩频通信的抗干扰性能和频谱利用率。
4. 分析扩频通信在移动通信中的应用优势。
二、实验原理扩频通信是一种通过将信号扩展到较宽的频带上的通信技术，其基本原理是将信息数据通过一个与数据无关的扩频码进行调制，使得原始信号在频谱上扩展，从而提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。
扩频通信的主要特点如下：1. 扩频：通过扩频码将信号扩展到较宽的频带上，提高信号的隐蔽性。
2. 抗干扰：由于信号频谱较宽，抗干扰能力强，可抵抗多径干扰、噪声等影响。
3. 频谱利用率：扩频通信采用码分复用（CDMA）技术，可充分利用频谱资源。
4. 分集：通过扩频码的不同，可实现信号的分集接收，提高通信质量。
三、实验设备1. 移动通信实验平台2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 通信控制器5. 通信终端四、实验内容1. 扩频信号的产生（1）设置信号发生器，产生原始信号。
（2）选择合适的扩频码，进行扩频调制。
（3）观察扩频后的信号频谱，验证扩频效果。
2. 扩频信号的接收（1）设置通信控制器，模拟移动通信环境。
（2）将扩频信号发送到接收端。
（3）接收端对接收到的信号进行解扩频，恢复原始信号。
（4）观察解扩频后的信号，验证解扩频效果。
3. 抗干扰性能测试（1）在接收端加入噪声，观察信号变化。
（2）调整噪声强度，测试扩频信号的抗干扰性能。
4. 频谱利用率测试（1）设置多个扩频信号，进行码分复用。
（2）观察频谱，验证频谱利用率。
五、实验结果与分析1. 扩频信号的产生实验结果表明，通过扩频码调制，原始信号在频谱上得到了有效扩展，验证了扩频通信的基本原理。
2. 扩频信号的接收实验结果表明，接收端能够成功解扩频，恢复原始信号，验证了扩频通信的解扩频效果。
3. 抗干扰性能测试实验结果表明，扩频信号在加入噪声后，信号质量仍然较好，证明了扩频通信的抗干扰性能。
第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术
——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
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频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集
《数字通信原理》第10章 扩频通信
f (x) 1 x x3
n级的移位寄存器的线性反馈电路产生的序列周期不会超过2n – 1， 若序列周期的最大值为2n – 1，那么该序列就是m序列
产生m序列的充要条件是：特征多项式是本原多项式，即满足： 1）f(x)是既约型的，即f(x)是不能分解因子的多项式； 2）f(x)可整除xm + 1，m = 2n – 1 3）f(x)不可整除xq + 1，q < 2n – 1
地面战术移动通信系统、 民用移动通信系统、 全球定位系统（GPS）、 无线局域网（WLAN）、 测距与测速系统等
引言(续) 扩频的三个特点：
1.信号占用的带宽远远大于发送信息所需的最小带宽，而且几乎 与信息比特速率无关； 2.在发送端需要利用扩频码进行扩频，所采用的扩频码通常是伪 随机序列，与所发送信息本身无关； 3.在接收端需要利用与发送端同步的扩频码进行解扩，以恢复原 始信号。
第 10 章 扩展频谱通信技术
本章的基本内容： 基本概念； 伪随机序列； 直接序列扩频技术； 调频技术； 扩频系统的同步； 扩频技术的应用
10.1 基本概念
引言 扩展频谱技术是数字通信的一个重要发展方向之一 最初应用于军事通信中，具有抗干扰能力强和低检测概率等优
点，以实现战场抗干扰和保密通信 随着技术的发展，已广泛应用于军事通信和民用通信中
10.3 直接序列扩频技术
直接序列扩频技术 发送端：直接利用扩频序列进行扩频处理； 接收端：则需要利用与发送端同步的扩频序列进行解扩处理 BPSK 直接序列扩频是直扩中最简单的形式 假设待发送的数字信号d(t) 为二进制双极性脉冲信号，载波功率 为P，角频率为 0 ，初始相位为零，则载波信号s(t)可以表示为
10(1)扩频通信
扩频系统的工作方式
扩频通信系统包括以下几种工作方式：直接序列扩展
频谱（简称直扩DS）、跳变频率扩频（FH）、跳变 时间扩频（TH）、宽带线性调频（Chirp ）。在这4 种工作方式中，最常用的是直扩方式和跳频方式。在 实际应用上，经常把上述扩频方式进行简单的组合， 形成混合式扩频的工作方式，如FH/DS、TH/DS、 FH/TH等，在通信中应用较多的主要是DS、FH和 FH/DS。
通常，通信系统带宽W与基带信号带宽B的比值W/B为1~2
时，称为窄带通信系统；W/B为50以上时，称为宽带通信 系统；而W/B为100以上时，称为扩频通信系统。 扩展频谱技术是一种宽带通信系统，其理论基础是香农信 道容量公式。对于加性白高斯噪声的连续信道，其信道容 量C与信道传输带宽W及信噪比S/N之间的关系可以用以下 方式表示 （10-1-1） 式中，C为信道容量； W为信道宽度； S/N为信噪比。
扩频系统主要特点
扩展信号的频谱，发送端用扩频码序列进行扩频调制，以
及在接收端用相关解调技术，使其具有许多窄带通信难以 替代的优良性能，能在民用后，迅速推广到各种公用和专 用通信网络之中，主要有以下几项特点： （1）易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率 （2）抗干扰Байду номын сангаас强，误码率低 （3）安全保密，干扰性小 （4）易于实现多址通信 （5）适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务 （6）安装简便，易于维护
扩频系统的主要性能指标
2．干扰容限 干扰容限是指在保证扩频通信系统正常工作（保证输出信噪比 不低于某一给定值）的条件下，接收 机输入端能够允许的干扰信号功率高于有用信号功率的分贝数，即为 （10-1-5） 式中， 表示干扰容限； 表示处理增益； 表示系统损耗； 表示接收机输出信噪比。 干扰容限直接反映了扩频通信系统接收机所能承受的极限干扰强度，它准确地表征了系统的抗干扰 能力，反映了扩频通信系统在干扰环境中正常工作的极限能力。例如，若假定某扩频通信系统的处 理增益为 =33dB，系统损耗为 =3 dB，为确保系统误码率小于所给定的要求值时，接收机输出信噪比 必须保证 ，则该系统的干扰容限 （100倍），即只要加到接收机输入端的干扰信号功率不超过有用 信号功率20dB，该系统就能正常工作了。 2．干扰容限 干扰容限是指在保证扩频通信系统正常工作（保证输出信噪比 不低于某一给定值）的条件下，接收 机输入端能够允许的干扰信号功率高于有用信号功率的分贝数，即为 （10-1-5） 式中， 表示干扰容限； 表示处理增益； 表示系统损耗； 表示接收机输出信噪比。 干扰容限直接反映了扩频通信系统接收机所能承受的极限干扰强度，它准确地表征了系统的抗干扰 能力，反映了扩频通信系统在干扰环境中正常工作的极限能力。例如，若假定某扩频通信系统的处 理增益为 =33dB，系统损耗为 =3 dB，为确保系统误码率小于所给定的要求值时，接收机输出信噪比 必须保证 ，则该系统的干扰容限 （100倍），即只要加到接收机输入端的干扰信号功率不超过有用 信号功率20dB，该系统就能正常工作了。
什么是扩频通信技术_扩频通信技术的优缺点
什么是扩频通信技术_扩频通信技术的优缺点什么是扩频通信技术？扩展频谱通信（Spread Spectrum CommunicaTIon）简称扩频通信，其特点是传输信息所用的带宽远大于信息本身带宽。
扩频通信技术在发端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信息，这一过程使其具有诸多优良特性。
扩频通信技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。
扩频通信技术在发送端以扩频编码进行扩频调制，在收端以相关解调技术收信。
由于扩频通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码之间的相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。
充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，可以区别不同的用户的信号，并且不受其他用户的干扰，实现频率复用。
扩频通信技术是一种信息处理传输技术。
扩频通信技术是利用同域传输数据（信息）无关的码对被传输信号扩展频谱，将信号调制到多个载波频率的技术。
使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽。
扩频通信技术可以提供更安全的传输，并可降低干扰，提高频带的利用率。
利用扩频技术对时钟频率加入抖动处理，使发射频率不再集中在一个频点，还可以降低电磁干扰。
常用的扩频技术主要有三种方法，即直序扩频、跳频扩频、跳时扩频以及线性调制。
但是在实际使用的过程中，常采用它们的混合。
扩频通信技术特点扩频通信系统有以下两个特点：（1）传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽；（2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机（伪噪声）编码信号。
以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。
扩频通信
扩展频谱通信，简称扩频通信，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（一般是伪随机码）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。
中文名扩频通信外文名spread sprectrum communications定义扩展频谱通信与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
理论基础根据香农（C.E.Shannon）在信息论研究中总结出的信道容量公式，即香农公式：C=W×Log2（1+S/N）式中：C--信息的传输速率S--有用信号功率W--频带宽度N--噪声功率由式中可以看出：为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪比S/N。
换句话说，当信号的传输速率C一定时，信号带宽W和信噪比S/N是可以互换的，即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。
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。
工作原理在扩频发信机中，射频载波通常经过两次调制过程：一次同常规调制一样，被信息信号所调制；另一次由码序列进行扩频调制，相应地在收信机中先用约定的码序列做相关处理（解扩），然后再进行信息信号的解调。
在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号，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。
由此可见，—般的扩频通信系统都要进行三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。
扩频通信技术
扩频通信技术长期以来，扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束，该项技术才逐步转向"商业化"。
数年前扩频通信在我国通信领域仍鲜为人知，有关资料介绍也比较少，一九九三年开始, 吉隆公司即致力于向我国引进扩频产品, 已经在电力、金融、公安、交通等行业收到了明显的社会、经济效益，引起国内通信界人士的广泛注意。
第一章扩展频谱通信简介第二章扩频通信的定义第三章扩频通信的理论基础第四章扩频增益和抗干扰容限第五章频谱的扩展的实现和直接序列扩频第六章扩频通信的主要特点我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。
例如语音信息的带宽大约为20Hz~20000Hz、普通电视图像信息带宽大约为6MHz。
为了充分利用频率资源，通常都是尽量压缩传输带宽。
如电话是基带传输，人们通常把带宽限制在3400Hz左右。
如使用调幅信号传输，因为调制过程中将产生上下两个边带，信号带宽需要达到信息带宽的两倍，而在实际传输中，人们采用压缩限幅技术，把广播语音的带宽限制在大约为2×4500Hz=9KHz左右；采用边带压缩技术，把普通电视信号包括语音信号一起限制在1.2×6.5MHz=8MHz左右。
即使在普通的调频通信上，人们最大也只把信号带宽放宽到信息带宽的十几倍左右，这些都是采用了窄带通信技术。
扩频通信属于宽带通信技术，通常的扩频信号带宽与信息带宽之比将高达几百甚至几千倍。
有人要问为什么要这么做？这样是不是太浪费频率资源了？这些问题可以用信息论和抗干扰理论来解释。
扩频通信，即扩展频谱通信技术（Spread Spectrum Communication），它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。
除此以外，扩频通信还具有如下特征:2.1 是一种数字传输方式；2.2 带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息进行调制实现的； 2.3 在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。
移动通信 扩频通信
移动通信扩频通信移动通信是指利用移动网络技术进行数据通信的方式。
扩频通信是一种常见的移动通信技术之一，它通过将信号进行频率扩展来实现数据传输。
我们将介绍移动通信和扩频通信的基本原理和应用。
1. 移动通信基本原理移动通信是指利用无线电技术将信息传输到移动设备之间的通信方式。
它的基本原理是将信息转换为无线信号进行传输，然后在接收端将无线信号转换为可读的信息。
移动通信使用的无线技术包括扩频通信、时分多址通信和频分多址通信等。
其中，扩频通信是一种广泛应用于移动通信领域的技术，它通过将信号进行频率扩展来增加传输的带宽和抗干扰能力。
2. 扩频通信基本原理扩频通信是一种通过在发送端将信号的带宽展宽，然后在接收端进行窄带滤波来实现数据传输的技术。
具体来说，扩频通信将原始信号乘以一个称为扩频码的序列，从而将信号的频带拉宽。
扩频码可以是一个短周期序列或一个长周期序列，它是通过一个称为扩频器的电路产生的。
发送端和接收端的扩频码必须一致才能正确解调信号。
扩频通信具有抗干扰能力强、传输带宽大和信号保真度高等特点，被广泛应用于移动通信领域。
3. 扩频通信的应用扩频通信在移动通信领域具有广泛的应用。
其中，最常见的应用是在CDMA（码分多址）系统中，包括CDMA2000和WCDMA等。
CDMA2000是一种3G移动通信标准，它使用了扩频通信技术来实现多用户之间的通信。
它利用不同的扩频码将用户的信号区分开来，从而实现多用户之间的互相干扰不同。
WCDMA是一种广泛应用于3G移动通信的技术，也采用了扩频通信技术。
它通过将信号的带宽展宽，从而实现高速数据传输和较长的通信距离。
，扩频通信还广泛应用于无线局域网（WLAN）和卫星通信等领域，为人们提供了高速、稳定的无线通信服务。
4.移动通信是一种利用移动网络技术进行数据通信的方式，扩频通信是移动通信中的一种重要技术。
它通过将信号进行频率扩展来增加传输的带宽和抗干扰能力。
扩频通信广泛应用于CDMA和WCDMA等系统中，为人们提供了高速、稳定的移动通信服务。
扩频通信介绍
扩频通信介绍
扩展频谱通信，简称扩频通信，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（一般是伪随机码）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。
扩频通信系统，扩频处理的带宽
扩频通信抗干扰的原理
扩频通信，是扩展频谱通信的简称。
它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式。
扩频技术的基本理论根据是信息论中的香农（Shannon）公式，它可以表示为：
C＝Wlog21＋S／N （1）。
扩频通信知识点总结
扩频通信知识点总结一、扩频通信概述扩频通信是一种通过在信号中加入噪声或码元序列，使得信号带宽大于信息带宽的通信方式。
与窄带通信相比，扩频通信在抗干扰、抗截获、抗多径等方面具有很大的优势。
扩频通信主要应用于军事通信、卫星通信、无线宽带接入等领域。
二、扩频通信的原理1. 扩频技术扩频技术通过在传输信号中引入宽带扩频信号，使得信号的带宽远大于原始信号带宽。
扩频技术的好处是可以增强信号的抗干扰性能。
常见的扩频技术包括直接序列扩频、频率跳变扩频和混合扩频等。
2. 扩频信号的产生扩频信号的产生可以采用伪随机序列（PN序列）或正交码。
PN序列是一种特殊的二进制序列，具有良好的自相关性和互相关性，可以用来实现扩频。
正交码是一组互相正交的码元序列，也可以用来实现扩频。
3. 扩频信号的调制扩频信号的调制方式有较多种，常见的有BPSK、QPSK、DSSS、FHSS等。
其中，直接序列扩频（DSSS）和频率跳变扩频（FHSS）是应用最广泛的两种方式。
三、扩频通信的技术特点1. 高抗干扰性能扩频通信能够对抗窄带干扰、宽带干扰等多种干扰形式，具有很高的抗干扰性能。
2. 低信噪比下的通信扩频通信允许在低信噪比环境下进行通信，这对于一些特殊环境下的通信，比如地下、水下通信具有重要意义。
3. 码分多址扩频通信可以实现码分多址通信，多个用户可以共享同一频段进行通信，提高信道的利用率。
4. 低发射功率扩频通信可以通过改变扩频系数的大小来控制发射功率，实现低发射功率通信。
5. 导频和载波同步扩频通信需要高精度的导频和载波同步技术，这是扩频通信技术的难点之一。
四、扩频通信的应用1. 军事通信扩频通信在军事通信领域得到了广泛的应用，其抗干扰、抗截获等优势使得其成为军事通信的主流技术。
2. 卫星通信卫星通信需要具有很强的抗多径干扰能力，扩频通信正好满足了这一需求，因此在卫星通信中也得到了广泛的应用。
3. 无线宽带接入无线宽带接入需要具有较高的抗干扰、抗多径等能力，扩频通信可以满足这一需求，因此在无线宽带接入中得到了广泛的应用。
扩频通信技术概述
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直接序列-跳频混合扩频（DS/FH）
直接序列-跳频混合扩频系统可以看成是一个载波频率 作随机跳变的直接序列扩频系统，通信隐蔽性更好。
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(4)“远—近”效应。“远—近”效应对直扩 系统影响很大，而对跳频系统的影响就小得多。
(5)同步。由于直扩系统的伪随机码速率比跳 频的伪随机码速率要高得多，因此直扩系统的 同步精度要求高，因而同步时间也长，入网慢。 直扩同步时间一般在秒级，而跳频可以在毫秒 级完成，因此在同步方面，跳频优于直扩。
保密通信、测距和定位等方面。
30
跳频扩频（frequency hopping spread spectrum, FHSS）
跳频扩频系统方框图
31
跳频扩频示意图
32
慢跳频系统跳频图案
33
快跳频系统跳频图案 34
跳频系统可根据跳频速率分为快速跳频 (FFH)、中速频跳(MFH)和慢速跳频 (SFH)。
14
1976年第一部扩频通信的概述性专著： Spread Spectrum Systems发表。
1978年在日本举行的国际无线通信咨询 委员会(CCIR)全会对扩频通信进行专门 研究。
15
1982年美国第一次军事通信会议展示了 扩频通信在军事通信中的主导作用，报 告了扩频通信在军事通信各领域的应用， 并开始民用扩频通信的调查。
8
5) 天线零相技术 这种技术是将天线方向图的零点对准干扰机, 而将
主瓣对准发信机, 这样, 对接收机而言, 既能接收 到有用信号, 又可将干扰信号大大地衰减, 从而达 到抗干扰的目的。 6) 分集技术 分集技术包括空间分集、 频率分集、 角度分集、 极化分集等。 其中扩频通信是其中发展较快应用广泛的一种技术。
扩频通信
处理增益：系统输出信噪比与输入信噪比的比值，表达式为p G =i i N S N S 00+ii N S N S 00lg 10 dB 也可用扩频信号带宽B 与信息带宽m B 之比表示，工程上常用分贝表示，即m p B B G lg10=，它表示了扩频系统信噪比的改善程度，处理增益越大，抗干扰能力越强。
干扰容限：在保证系统正常工作的条件下，接收机能够承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用j M 表示，有j M =p G -[s L +)(NS ] dB 式中s L 为系统内部损耗；0)(N S 为系统正常工作时要求的最小输出信噪比，即相关器的输出信噪比或解调器偶的最大信噪比；p G 为系统的处理增益。
伪随机码：逼近或接近高斯白噪声统计特性的序列，信号的自相关函数具有二值特性。
游程：在一个序列周期内，相连的相同的码元串。
相关解扩：通过用本地产生的与发端伪随机序列同步的伪随机序列对接收到的信号进行相关处理并使之恢复成窄带信号。
相关解跳：利用本地的伪随机序列控制本地的频率合成器，使之产生的跳变频率与发端频率合成器产生的跳变频率合成，将接收到的跳频信号转化成一固定的中频信号。
跳频图案：用来表征调频系统载波频率跳变的规律时频图。
调频序列：用来表征调频系统载波频率跳变规律的数字序列。
远近效应：当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动台功率相同，则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。
1、什么是扩频通信？它有哪些特点（含义）？答：扩频通信技术是一种信息传输方式，在发送端采用扩频码调制，是信号所占的频带宽度远大于所传的信息所需的带宽；在接收端采用相同的扩频码进行相关处理来解扩以恢复所创的信息数据。
含义：（1）、信号的频谱被展宽；（2）、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱；（3）在接收端用相关处理来解扩。
2、扩频通信的理论基础是什么？答：（1）扩频通信的理论基础是香农公式：C =Blb (1+NS ) ，香农公式暗示频带B 和信噪比是可以互换的。
扩频通信技术简介
卫星通信系统对通信的可靠性要求较高，扩频通信技术可 以通过提高信号的抗干扰能力和抗多径效应能力，保证通 信的可靠性。
大容量传输
卫星通信系统需要实现大容量的数据传输，扩频通信技术 可以通过采用高效的调制方式和多址接入技术，提高系统 的传输容量。
无线局域网（WLAN）中的应用
01
高数据传输速率
扩频通信基本原理
在发送端，扩频通信使用特定的扩频码对原始信号进行调制，将其频谱扩展至 更宽的频带范围内。在接收端，通过相同的扩频码对接收信号进行解扩，恢复 出原始信号。
发展历程及现状
发展历程
扩频通信技术经历了从直接序列扩频、跳频扩频到混合扩频 等多个发展阶段。随着无线通信技术的不断进步，扩频通信 技术也在不断发展和完善。
现状
目前，扩频通信技术已广泛应用于军事、民用等各个领域。 在军事领域，扩频通信技术主要用于提高抗干扰能力和保密 性；在民用领域，扩频通信技术则主要用于提高无线通信的 可靠性和数据术可应用于无线通信、卫星通信、移动通信、物联网等领域。其中， 在无线通信领域，扩频通信技术可用于提高抗干扰能力和数据传输速率；在卫星 通信领域，则可提高信号传输的抗干扰性和保密性。
高速移动环境下的性能问题
在高速移动环境下，由于多普勒效应等因素的影 响，扩频通信系统的性能会受到一定影响。解决 方法包括采用抗多普勒效应的技术、设计适用于 高速移动环境的扩频通信系统等。
05
扩频通信技术在现代通信系 统中的应用
移动通信系统中的应用
抗干扰能力强
扩频通信技术通过扩展信号的频谱，使得信号在传输过程中具有较 强的抗干扰能力，能够在复杂的电磁环境中保证通信质量。
混合扩频技术
原理
混合扩频技术是将直接序列扩频、跳频扩频和跳时扩频等多种扩频方式相结合，形成一 种综合的扩频通信技术。通过混合使用不同的扩频方式，可以进一步提高通信系统的抗
移动通信 扩频通信
移动通信扩频通信移动通信扩频通信移动通信是指在移动环境中进行的无线通信，包括移动方式、移动互联网和移动广播等。
在移动通信中，扩频通信是一种常用的通信技术。
扩频通信的概念扩频通信是一种通过扩大信号频带宽度来传输信息的通信技术。
在传统的窄带通信中，信号的带宽较窄，容量有限。
而扩频通信则采用更宽的频带宽度，通过在发射端对信号进行扩频处理，使得信号的频谱分布更宽，从而增加了信号的容量。
扩频通信的原理扩频通信的原理可以简单地说明为将原始信号与一个高带宽随机序列进行乘积运算，然后通过传送带宽较宽的信号来传输数据。
在接收端，对接收到的信号进行解扩，恢复原始信号。
扩频通信的本质是在发送端和接收端之间加入了一个扩频码，在连续的时间内，将原始数据乘以扩频码，使得信号的带宽增加，即扩宽了带宽，从而使信号更容易传输，并有更好的抗干扰能力。
扩频通信的优点1. 抗干扰能力强：扩频通信采用了更宽的频带宽度，使得信号在频谱上分布更广，从而对窄带干扰有较强的抵抗能力。
2. 保密性较好：扩频通信中采用了扩频码进行信号传输，只有知道扩频码的接收方才能将信号解扩还原为原始信号。
扩频通信具有一定的保密性。
3. 抗多径效应：因为扩频通信的信号带宽增加，对多径传播的干扰也有一定的补偿作用，抗多径效应较好。
扩频通信的应用领域扩频通信技术广泛应用于移动通信领域，特别是在CDMA技术中得到了大规模的应用。
CDMA是一种采用扩频通信技术的数字无线通信系统，具有高容量、高速率和高质量的优点，适用于移动方式、移动互联网和移动广播等应用。
扩频通信技术还被应用于无线局域网、卫星通信、军事通信等领域，可以提高通信系统的容量和抗干扰能力。
扩频通信是一种通过扩大信号频带宽度来传输信息的通信技术，具有抗干扰能力强、保密性好、抗多径效应等优点，在移动通信和其他领域都有广泛的应用。
随着移动通信技术的发展，扩频通信将会继续发挥重要作用，在提高通信系统性能和用户体验方面发挥重要作用。
扩频通信
扩频通信第一讲扩频通信系统概述扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。
这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。
正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点：抗干扰抗噪音抗多径衰落具有保密性功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率可多址复用和任意选址高精度测量等正是由于扩频通信技术具有上述优点，自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。
直到80年代初才被应用于民用通信领域。
为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中第二讲扩展频谱通信的基本概念2.1 扩展频谱通信的定义所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技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”。
这一定义包含了以下三方面的意思：一、信号的频谱被展宽了。
我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。
例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。
为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。
在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。
扩频通信的基本概念
扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息与发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数。
信号的时域表示式可以用傅立叶变换得到其频域表示式。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：(1-1)函数的傅立叶变换存在的充分条件是满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。
扩频通信
扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication），简称扩频通信，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（一般是伪随机码）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。
扩展频谱技术具有以下特点：l、很强的抗干扰能力由于将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。
对干扰信号而言，由于与扩频用的伪随机码不相关，则被扩展到一很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应的增加了相关器的输出信号/干扰比，因此具有很强的抗干扰能力。
其抗干扰能力与其频带的扩展倍数成正比，频谱扩展得越宽，抗干扰的能力越强。
2、可进行多址通信扩展频谱通信本身就是一种多址通信方式，称为扩频多址（SSMA-Spread Specrum Multiple Access），实际上是码分多址（CDMA）的一种，用不同的扩频码组成不同的网。
虽然扩展频谱系统占用了很宽的频带，但由于各网在同一时刻共同一频段，其频段利用率甚至比单路单载波系统还要高。
CDMA是未来全球各人通信的一种主要的多址通信方式。
3、安全保密由于扩频系统将传送的信息扩展到很宽的频带上去，其功率密度随频谱的展宽而降低，甚至可以将通信信号淹没在噪声中。
因此，其保密性很强，要截获或窃听、侦察这样的信号是非常困难的，除非采用与发送端所用的扩频码且与之同步后进行相关的检测，否则对扩频信号是无能为力的。
由于扩频信号功率谱密度很低，在许多国家，如美、日、欧洲等国家对专用频段，如ISM频段，只要功率谱密度满足一定的要求，就可以不经批准使用该频段。
4、抗多径干扰在移动通信、室内通信等通信环境下，多径干扰是非常严重的，系统必须具有很强的抗干扰的能力，才能保证通信的畅通。
扩展频谱技术具有很强的抗多径能力，它是利用利用扩频所用的扩频码的相关特性来达到抗多径干扰，甚至可以利用多径能量来提高系统的性能。
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目录一．扩频通信系统工作原理 (1)二．扩频通信的分类及优缺点 (3)1、直扩系统（DS） (3)2、跳频系统 (6)3、跳时系统 (9)三．扩频通信在移动通信中的应用 (10)四．扩频系统在其他领域中的应用 (11)五．参考文献 (13)一．扩频通信系统工作原理长期以来，人们总是想法使信号所占领谱尽量的窄，以充分利用十分宝贵的频谱资源。
为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢？简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。
扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小（有效）带宽（DF），其比值称为处理增益Gp:Gp = W/DF (1)众所周知，任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度，如话音为1.7 --- 3.1kHz，电视图像则宽到数兆赫。
为了充分利用有限的频率资源，增加通路数目，人们广泛选择不同调制方式，采用宽频信道（同轴电缆、微波和光纤等），和压缩频带等措施，同时力求使传输的媒介中传输的信号占用尽量窄的带宽。
因现今使用的电话、广播系统中，无论是采用调幅、调频或脉冲编码调制制式，Gp值一般都在十多倍范围内，统称为“窄带通信”。
而扩频通信的Gp值，高达数百、上千，称为“宽带通信”。
扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。
信息论中关于信息容量的仙农（Shannon）公式为：C ＝WLog2（1十P/N） (2)式中：C --- 信道容量（用传输速率度量）W --- 信号频带宽度P --- 信号功率N --- 白噪声功率式（2）说明，在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比P／N是可以互换的。
即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比P／N（S／N）情况下，传输信息。
扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。
扩频通信可行性的另一理论基础，为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式：Powj = f（E/N。
） (3)式中：Powj --- 差错概率E --- 信号能量N。
--- 噪声功率谱密度因为，信号功率P＝E／T （T为信息持续时间）噪声功率N＝WN。
（W为信号频带宽度）信息带宽 D F＝l／T则式（3）可化为：Powj ? f（TW.P/N）= f（P/N.W/D F ） (4)式（4）说明，对于一定带宽DF的信息而言，用Gp值较大的宽带信号来传输，可以提高通信抗干扰能力，保证强干扰条件下，通信的安全可靠。
亦即式（4）与式（2）一样，说明信噪比和带宽是可以互换的。
总之，我们用信息带宽的100倍，甚至1000倍以上的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。
这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。
扩频通信，的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。
除此以外，扩频通信还具有如下特征：是一种数字传输方式；带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数）对被传信息进行调制实现的；在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。
扩频通信就其调制方式而言，与传统的数据通信没有什么差别，也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM，不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号称为码片；在接收端同样增加了一个解扩处理的环节，将N个码片恢复为一个符号二．扩频通信的分类及优缺点1、直扩系统（DS）直扩系统就是采用高码速率的直接序列（Direct Sequence）伪随机码在发端进行扩频，在收端采用相同的伪码（ＰＮ）进行相关解扩。
DSSS - 工作原理直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）技术是一种常用的扩频通信物理层技术。
通信时，发送端利用高速率的扩频序列与发送信号序列进行模2加后生成的复合序列去调制载波，从而扩展信号频谱。
接收端在收到发射信号后，首先进行同步，然后利用与发送端相同的扩频序列对信号进行解扩，从而恢复出数据。
图1是DSSS 通信系统的系统框图。
在发射机端，待传输的数据信号与伪随机码（扩频码）波形相乘（或与伪随机码序列模2加），形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。
在收信机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进行相关处理，这一相关处理过程通常称为解扩。
解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。
A．抗干扰能力强扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效地恢复，干扰信号（包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰）由于与本地PN码不想关而被相关器抑制掉。
表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。
G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。
考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比——系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。
在第四章的系统仿真中，我们可以更直观的观察到系统的抗干扰性能。
B．具有强的抗多径干扰能力无线电波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体（如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面）等引起的反射和折射信号被接收天线接收。
反射和折射信号的传播时间比直射信号长，它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。
多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。
由扩频序列的自相关函数的特性知道。
当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度地抑制掉。
直序扩频技术还有一种更先进的接收技术，叫RAKE接收技术，它可以实现多径分集接收，即将各种路径来的信号，包括直接、折射、反射绕射信号解扩后在相位上根据峰值校齐并进行叠加，使信号强度更高，不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强度。
但是RAKE接收技术的实现比较复杂且昂贵。
C．对其他电台干扰小，抗截获能力强理论分析表明，信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比，与信号的频带宽度成反比。
直扩信号正好具有这两方面的优势，它的功率谱密度很低，单位时间内的能量就很小，同时它的频带很宽。
因此，它具有很强的抗截获性。
简单的说：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，这样对其他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。
D．可以同频工作由于采用相关解扩，所以只要每部通信的解扩码（PN）不同，几部通信机就可以使用同一载频而不会有互相干扰，只是多增加一点背景噪声而已。
E．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大。
直接序列扩频在实际应用中往往会遇到以下几个问题：A．频道数减少当采用跳频／扩频体制时，为获得足够大的处理增益，系统占用带宽太大，这就减少了可供跳频的信道数。
B．带宽增大系统带宽太大，进入接收机前端的干扰信号增多。
C．信息量增大要得到有效的抗多径和利用多径的能力，扩频码片必须足够窄，信息比特必须足够宽，而后者又限制了信息传输速率的提高。
为了解决系统占用频带过宽、外部干扰增多和传输速率受限的矛盾，当前各国大多采用多进制扩频技术，相对有效的解决这些问题。
2、跳频系统调频系统（ＦＨ）就是采用跳频（Frequency Hopping）方式进行扩频，形象地说是采用特定的伪码控制的多频率移频键控。
FHSS跳频技术，英文全称“Frequency-Hopping Spread Spectrum”，缩写为FHSS，是无线通讯最常用的扩频方式之一。
跳频技术是通过收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线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，“跳频技术”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。
从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。
其中：跳频控制器为核心部件，包括跳频图案产生、同步、自适应控制等功能；频合器在跳频控制器的控制下合成所需频率；数据终端包含对数据进行差错控制。
与定频通信相比，跳频通信比较隐蔽也难以被截获。
只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获我方的通信内容。
同时，跳频通信也具有良好的抗干扰能力，即使有部分频点被干扰，仍能在其他未被干扰的频点上进行正常的通信。
由于跳频通信系统是瞬时窄带系统，它易于与其他的窄带通信系统兼容，也就是说，跳频电台可以与常规的窄带电台互通，有利于设备的更新。
因为这些优点，跳频技术被广泛适用于对通讯安全或者通讯干扰具有较高要求的无线领域，低端的应用产品包括无声电话、蓝牙设备、数字宝护神、婴儿监视器、无线摄像枪、移动电话等，中高端应用产品例如手军用电台、卫星电话等FHSS在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。
FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One-to-Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。
跳频扩频就是用扩频的码序列去进行移频键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变。
跳频系统的跳变频率有多个，多达几十各甚至上千个。
传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中不断跳变。
在接收端，由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。
所谓跳频，比较确切的意思是：用一定码序列进行选择的多频率频移键控。
也就是说，用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变，所以称为跳频。
简单的频移键控如2FSK，只有两个频率，分别代表传号和空号。
而跳频系统则有几个、几十个、甚至上千个频率、由所传信息与扩频码的组合去进行选择控制，不断跳变。