扩频技术概述
无线扩频通信技术
北外英语本科专业北外英语本科专业是一个备受推崇的选择，它致力于培养具有深厚英语语言功底、广泛文化知识、扎实专业技能和优秀思维能力的人才。
本专业强调英语语言和文学的结合，同时注重培养学生的跨文化交际能力和国际视野。
专业课程是英语本科专业学生的核心部分，包括语言技能、语言理论、文学导论、文化交流和翻译理论与实践等。
学生将通过广泛而深入的课程学习，全面掌握英语语言和文学知识，同时培养批判性思维和独立思考的能力。
此外，学生还将参加各种实践活动，如课堂讨论、项目合作和模拟考试等，以增强其实践能力和团队合作能力。
此外，英语专业的学生也有机会参与各种文化活动和社团，如英语演讲俱乐部、戏剧社和国际文化交流协会等。
这些社团和活动为学生提供了跨文化交流和国际视野的机会，有助于培养学生的国际视野和跨文化交际能力。
在就业方面，英语专业的学生具有广泛的就业前景。
他们可以在教育、翻译、出版、外企和政府机构等领域找到工作。
许多学生选择从事英语教学工作，他们可以到国际学校或培训机构担任英语教师，或者自己开设辅导班。
此外，翻译工作也是一个热门的选择，学生可以从事商务谈判、合同签订和文件校对等工作。
出版行业也是英语专业学生就业的重要领域，他们可以在出版社或杂志社担任编辑或助理编辑。
对于想要报考该专业的学生，我们建议他们做好充分的准备，包括努力学习专业知识、积极参加课外活动、培养良好的人际交往能力等。
此外，学生还应该注重发展自己的兴趣爱好，如写作、演讲和团队合作等，这些能力将在未来的学习和工作中发挥重要作用。
总的来说，北外英语本科专业是一个高质量的教育选择，它注重培养学生的英语语言和文学知识，同时注重培养学生的跨文化交际能力和国际视野。
通过系统的课程学习和丰富的实践活动，学生将获得全面的发展，为未来的学习和职业生涯做好准备。
扩频技术原理
扩频技术原理扩频技术是一种在无线通信中广泛应用的调制技术，其原理是利用扩频序列将信号进行扩展，从而提高系统的抗干扰能力和安全性。
本文将从扩频技术的基本原理、应用领域和优势等方面进行阐述。
一、基本原理扩频技术的基本原理是利用宽带扩频信号来传输窄带信息信号。
在传输过程中，通过将窄带信号与扩频序列进行数学运算，使得信号的频谱得到扩展。
这样，原本窄带的信号就变得宽带化，从而提高了信号的抗干扰能力和安全性。
扩频序列是扩频技术的核心之一，它是一种特殊的数字序列，可以看作是一串由0和1组成的比特流。
扩频序列与原始信号进行逐比特运算，将原始信号扩展到更宽的频带上。
常见的扩频序列有伪随机码（PN码）和正交码等。
二、应用领域扩频技术广泛应用于无线通信领域，包括无线局域网（WLAN）、蓝牙、卫星通信、移动通信等。
在这些应用中，扩频技术能够有效提高通信系统的抗干扰能力，提高通信质量和可靠性。
在无线局域网中，扩频技术可以增加多用户同时接入网络的能力，提高网络的吞吐量和稳定性。
蓝牙技术中的扩频技术能够减小信号的功率，降低通信设备的功耗，延长电池寿命。
在卫星通信中，扩频技术可以提高信号的传输距离，扩大通信覆盖范围。
三、优势扩频技术相比于传统的窄带通信技术具有以下优势：1. 抗干扰能力强：扩频技术通过将信号扩展到更宽的频带上，使得信号在传输过程中更加稳定，能够有效抵抗多径干扰、频率选择性衰落等干扰现象。
2. 安全性高：扩频技术利用特殊的扩频序列对信号进行加密，使得信号在传输过程中难以被窃听和破解，提高了通信的安全性。
3. 多用户接入能力强：扩频技术能够在相同的频谱资源下支持多用户接入，提高了系统的容量和资源利用率。
4. 抗多径效应好：扩频技术通过信号的频带扩展，使得信号在多径传播环境中更加稳定，减小了多径效应对信号的影响。
四、发展趋势随着无线通信技术的不断发展，扩频技术也在不断演进和创新。
目前，扩频技术已经被广泛应用于5G通信、物联网、车联网等领域。
无线扩频通信技术
扰信号来说基本上不可能捕捉到传输信号，对于固定频率干扰也可以跳变一个频点避开。 当本方截获到地方的跳频序列后，迅速以同样的跳频序列施放干扰，由于跳频序列相同，预先设定的跳频序列就无法实现正常通信，这时只有通 过转换跳频序列才能恢复通信，但是又会被从新跟踪并干扰。 由于跳频通信本身也是属于宽带传输，按照仙农定理，它也可以实现低信噪比传输，即信号可以淹没在噪声里传输。 目前，跳频系统的同步时间基本在几百毫秒的水平，今后也必将越来越短。 现代通信的新领域，数字蜂窝移动通信，专用网络通信，室内无线通信，CDMA移动通信，无线局域网，无线广域网，“蓝牙”（短距离高速、 互通式信息传输）传输技术都是基于扩频通信体制的通信方式。 由于技术原因限制，还不能实现真正的话音点对多点业务，基本上都是依赖系统的叠加来实现。 其中无线调制解调器能够提供透明的数据通道，根据需要配置终端设备，可以支持多种数据业务，如，话音、数据、网络、图象等。 由于扩频通信技术有很多优点可以克服这些问题，并且可以提供更高的保密技术，因此，从80年代末， 联邦通信委员会（FCC）规划了ISM波段 并批准扩频通信使用该频段来，扩频通信技术得到了快速的发展和广泛的应用。 系统兼容性
兼容性是指，跳频通信系统可以与一个不跳频的定频再带通信系统在莫个固定频点上进行通信。 当然通信干扰与反干扰是一对矛盾，互相制约又互相促进发展。 因此，现代的网络技术为话音、数据、图象的综合业务提供了良好的平台。 它们都提供了高速的无线网络连接，可以广泛的应用于点对点或点对多点无线局域网、无线广域网连接或宽带无线接入。 当然通信干扰与反干扰是一对矛盾，互相制约又互相促进发展。 当然通信干扰与反干扰是一对矛盾，互相制约又互相促进发展。 跳频扩频通信技术-优点 由于无线扩频通信技术具有十分显著的优越性，极大的推动了该技术及其产品在军用、民用领域的发展和应用。 IP图象传输系统也由于传输效果比较好，设备简单，使用方便，已经得到了广泛的应用。 目前，应用了扩频通信技术的通用产品主要有两类，一是专门数据传输的扩频无线调制解调器，二是专门提供无线网络连接的无线网桥、无线网 卡、无线路由器。 由于技术原因限制，还不能实现真正的话音点对多点业务，基本上都是依赖系统的叠加来实现。 在此基础上，借助无线网络技术构建移动网络平台，便可以实现一种新的移动话音、数据、图象传输系统。 抗干扰能力强
扩频技术原理
扩频技术原理扩频技术，是一种在通信中广泛应用的调制技术，它通过将信号在频域上进行扩展，使其带宽变宽，从而提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。
扩频技术主要应用于无线通信、卫星通信、雷达系统等领域，成为现代通信技术中不可或缺的一部分。
一、扩频技术的基本原理扩频技术的基本原理是将原始信号通过乘法运算与扩频码相乘，从而实现信号的扩展。
扩频码是一种特殊的序列，通常是伪随机序列。
扩频码序列具有良好的互相关性，可以在接收端实现信号的解扩。
二、扩频技术的信号传输方式扩频技术有两种主要的信号传输方式：直接序列扩频和频率跳变扩频。
1. 直接序列扩频(DSSS)直接序列扩频是最常见的扩频技术之一，它将原始信号与扩频码进行乘法运算，通过改变扩频码的周期来改变信号的传输速率。
在发送端，原始信号被扩展成宽带信号，然后通过信道进行传输。
在接收端，接收到的扩频信号通过与扩频码的相关运算，得到原始信号。
2. 频率跳变扩频(FHSS)频率跳变扩频是另一种常见的扩频技术，它将原始信号通过频率跳变的方式进行扩展。
发送端将原始信号与扩频码进行乘法运算后，将信号的载频按照一定规律进行频率跳变。
接收端根据事先约定好的频率跳变规律，对接收到的信号进行解扩。
三、扩频技术的优点扩频技术具有以下几个优点：1. 抗干扰能力强：扩频技术通过将信号扩展到宽带，使得信号在频域上分散，降低了窄带干扰的影响，提高了通信系统的抗干扰能力。
2. 隐蔽性好：扩频技术将信号扩展到宽带，使得信号的功率密度降低，相对于窄带信号，扩频信号在频谱上更加分散，难以被敌方窃听。
3. 传输容量大：扩频技术通过将信号的带宽扩展，提高了信号的传输速率，可以同时传输多路信号。
4. 高精度定位：扩频技术在卫星导航系统中得到广泛应用，通过对接收到的多个扩频信号进行测距和测角，可以实现高精度的定位。
四、扩频技术的应用领域扩频技术在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域广泛应用。
1. 无线通信：扩频技术在无线局域网(WLAN)、蓝牙、CDMA等无线通信系统中得到广泛应用，提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。
无线局域网的扩频技术
无线局域网的扩频技术(Spread Spectrum)目前设计无线局域网络时，有多种方式，大致可分为三大类：窄带微波(Narrowband Microwave)、扩频(Spread Spectrum)、及红外线(Infrared)技术，每种技术皆有其优缺点。
这里主要分析扩频技术。
扩频技术扩频技术的无线局域网络产品是依据FCC(Federal Communications Committee；美国联邦通讯委员会)规定的ISM(Industrial Scientific, and Medical)频率范围在902M~928MHz及2.4G~2.484GHz 两个频段，并没有授权的限制。
扩频技术主要又分为「跳频」及「直接序列」两种方式。
而此两种技术是军队所使用的技术，其目的是在恶劣的战争环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。
一、跳频技术(FHSS)跳频技术(Frequency-Hopping Spread Spectrum；FHSS)在同步、同时的情况下，接受两端以特定型式的窄带载波来传送讯号，对于一个非特定的接收机，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。
这些讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频点、且跳频至下一个频率的最大时间间隔(Dwell Time)为400ms。
二、直接序列扩频技术(DSSS)直接序列扩频技术(Direct Sequence Spread Spectrum；DSSS)是将原来的讯号「1」或「0」，利用10个以上的码片来代表「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。
基本上，在DSSS的扩频码率是相当少的，例如在几乎所有2.4GHz的无线局域网络产品所使用的扩频码率皆少于20。
而在IEEE802.11的标准内，其扩频码率大约在100左右。
三、FHSS 与DSSS调制差异无线局域网络在性能和能力上的差异，主要是取决于所采用的是FHSS还是DSSS来实现、以及所采用的调制方式。
扩频技术在无线通信系统抗干扰性能提升上的拓展框架解读
扩频技术在无线通信系统抗干扰性能提升上的拓展框架解读无线通信系统的发展和普及带来了无线通信频谱资源的竞争和干扰问题，为了提高系统的抗干扰性能，扩频技术成为一种有效的解决方法。
本文将从理论和实际应用两个方面对扩频技术在无线通信系统抗干扰性能提升上的拓展框架进行解读。
一、扩频技术概述扩频技术是一种通过在发送端将原始信号进行调制，使其占用较宽带宽的方法。
经过调制后的信号在传输过程中能够充分利用频率间的冗余资源，提高系统的抗干扰性能。
扩频技术有多种实现方式，包括直接序列扩频（DSSS）、频率跳变扩频（FHSS）和时隙跳变扩频（THSS）等。
二、扩频技术提升抗干扰性能的原理1. 抗窄带干扰能力提升：在窄带干扰的干扰频带内，扩频技术通过将原始信号调制到更宽的带宽，降低了干扰的功率密度，从而提高了系统接收性能。
2. 抗多径干扰能力提升：多径干扰是无线通信系统中常见的问题，扩频技术通过在信号传输过程中引入冗余数据，可以有效抵消多径干扰信号，提高系统的传输质量。
3. 抗频谱干扰能力提升：由于扩频技术的采用，信号在频域上的能量分布更加均匀，降低了频谱干扰的影响，提高了系统的抗干扰能力。
三、扩频技术提升抗干扰性能的拓展框架1. 多址技术与扩频技术的结合：在无线通信系统中，多址技术用于实现多用户之间的并行传输，而扩频技术能够降低多址干扰对系统性能的影响。
将多址技术与扩频技术结合，可以进一步提升系统的抗干扰性能。
2. 自适应传输技术与扩频技术的结合：自适应传输技术能够根据信道条件的变化动态调整传输参数，而扩频技术能够提高系统的抗干扰性能。
将自适应传输技术与扩频技术结合，可以在不同信道条件下灵活地选择合适的传输参数，进一步提高系统的性能。
3. 正交频分复用（OFDM）与扩频技术的结合：OFDM技术能够提高系统的频谱利用效率和抗多径干扰能力，而扩频技术能够提高系统的抗干扰性能。
将OFDM技术与扩频技术结合，在保证频谱利用效率和抗多径干扰能力的同时，进一步提高系统的抗干扰性能。
扩频通信技术概述
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扩频通信技术概述
直接序列扩频
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直扩系统组成框图(a) 发射 (b) 接收
扩频通信技术概述
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•直扩系统各点的波 形
扩频通信技术概述
直扩系统的特点和用途
n (1) 具有较强的抗干扰能力。 n (2) 具有很强的隐蔽性和抗侦察、抗窃听、抗测向
的能力。 n (3)具有选址能力，可实现码分多址。 n (4) 抗衰落，特别是抗频率选择性能好。 n (5).抗多径干扰。 n (6).可进行高分辨率的测向、定位。 n 直扩技术主要用于通信抗干扰、卫星通信、导航、
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扩频通信技术概述
n 1952年由林肯实验室研制出P9D型NOMACS 系 统，并进行了试验。
n 1955年生产成功并通过了测试。之后，美国 海军和空军开始验证各自的扩频系统，空军 使 用 名 称 为 “ Phatom” （ 鬼 怪 ， 幻 影 ） 和 “ Hush-Up” （ 遮 掩 ） ， 海 军 使 用 名 称 为 “Blades”（浆叶），美国海军采用跳频扩 频方案。
n 香农（Shannon）公式
n 信道容量是信道在无差错传输下所能达到的最大传 输速率。
n 信道容量具有如下的意义：
n 当传输速率不大于信道容量时，总可以找到一种方 法，实现无差错的传输。
n 但如果想要达到的传输速率大于信道容量，则无论 用什么方法，都不可能实现无差错传输。
n Shannon公式给出了信道容量与带宽和信噪比之间的 关系。
扩频通信技术概述
n 干扰与抗干扰技术的发展
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扩频通信技术概述
通信抗干扰技术
n 当前采用的抗干扰技术主要有以下几种。 n 1) 扩展频谱技术
直接扩频通信技术分析
03
促进物联网应用创新
直接扩频通信技术的灵活性和可扩展 性为物联网应用带来了更多的创新机 会，有助于推动物联网技术的发展和 应用。
THANKS
感谢观看
适用于高速无线局域网、城域 网、卫星通信等场景。
06
直接扩频通信技术对现代社会的 影响与价值
对信息社会的推动作用
提升信息传输安全性
直接扩频通信技术通过将信号扩展到更宽的 频带，使得信号难以被侦听和干扰，从而提 高了信息传输的安全性。
增强抗干扰能力
由于扩频通信技术使用了比原始信号更宽的频带， 因此可以更好地抵抗各种形式的干扰，提高了通信 的可靠性。
动通信。
缺点
对非对称和不对称加性噪声较为 敏感，实现高速数据传输较为困
难。
窄带与宽带调制比较
窄带调制
窄带调制信号的带宽相对较窄，信号的 传输速率较低，适用于调制信号的带宽较宽，信号的传输速 率较高，适用于高速数据传输和大容量通 信。
03
直接扩频通信性能分析
2023-12-02
直接扩频通信技术分析
汇报人：刘老师
目录
• 直接扩频通信技术概述 • 扩频调制技术 • 直接扩频通信性能分析 • 直接扩频通信应用场景 • 直接扩频通信技术发展趋势与挑战 • 直接扩频通信技术对现代社会的影响与价
值
01
直接扩频通信技术概述
定义与特点
定义
直接扩频通信技术是一种利用高速率 扩频序列直接对信息数据进行调制传 输的通信技术。
调制方式分类
直接序列扩频（DSSS）、跳频扩频（FHSS）是扩频通信中 两种主要的调制方式。
DSSS与FHSS比较
DSSS在抗多径干扰和抗窄带干扰方面性能较好，而FHSS在 抗频率选择性衰落和抗多普勒效应方面具有优势。
扩频技术
FH-SS可分为快跳频和慢跳频系统。所谓快跳频是指跳频发生的速率比消息比特率高的跳频系统。
跳时扩频
跳时扩频系统(Time Hopping，简称TH-SS)。跳时是用伪码序列来启闭信号的发射时刻和持续时间，发射信 号的“有”、“无”同伪码序列一样是伪随机的。在这种方式中，将传输时间划分成称为帧的时间段，每个帧的 时间段再划分成时隙，如图7所示。在每帧内，一个时隙调制一个信息。帧的所有信息比特累积发送。
研究的次最优多用户检测器主要可分为两大类：线性检测器和反馈检测器。前者包括解相关检测器、最小均 方误差序列检测器等；后者则包括多级检测器、判决反馈检测器、顺序干扰撤销和并行干扰撤销检测器等。考虑 信道编码的多用户接收机又可以分为非迭代接收机和迭代接收机。这些检测器的实现都需要知道预期用户的扩频 码、定时信息以及信道冲击响应，有时还需要知道多用户干扰。这些信息可以通过发送导频序列获得，但使用导 频序列就降低了系统的频谱利用效率，因此不使用导频序列的多用户检测方法，又称为盲多用户检测器，也正在 得到深入的研究。
跳时扩频技术一般与跳频结合起来使用，可以一起构成一种称为“时频跳变”的系统。
线性调频
在线性调频中，射频脉冲信号在一个周期内，其载频的频率作线性变化。
扩频技术的分类
扩频技术的分类
扩频技术是一种将信号在频域上进行扩展的技术，主要用于增加信号的带宽，提高信号的抗干扰能力，以及实现多用户同时进行通信等。
根据扩频信号的产生方式和基带信号的调制方式，可以将扩频技术分为以下几类：
1. 直接序列扩频技术：直接将基带信号通过加扰序列进行扩频，扩频后的信号与加扰序列进行相关运算，得到被扩频的信号。
该技术简单易实现，但由于扩频信号与噪声的相关性较高，信号抗干扰能力相对较弱。
2. 分组扩频技术：将基带信号分成多个数据块，对每个数据块
进行扩频处理，然后将多个扩频信号组合起来形成一个大的扩频信号。
该技术能够提高信号的抗干扰能力和安全性，但需要多个扩频信号的同步控制。
3. 混沌扩频技术：利用混沌系统生成的非线性随机序列进行扩频，使得扩频信号具有更高的随机性和复杂性，提高了信号的抗干扰能力和安全性。
同时，混沌扩频技术还具有多用户接入的优势。
4. 频率跳变技术：将基带信号进行频率跳变，使得信号在不同
的频率上进行传输，从而增加信号的带宽和抗干扰能力。
该技术适用于高速移动通信和军事通信等领域。
5. 扩频多址技术：将多个用户的信号进行扩频后，将它们叠加
在同一个频带上进行传输，从而实现多用户同时进行通信。
该技术应用广泛，如CDMA、WCDMA等。
扩频通信技术简介
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。
扩展频谱通信的定义
所谓扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication），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”。
所谓直接序列扩频(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。
图2：信息的频谱扩展过程
图3：扩频信号的解扩过程
在图上我们可以看出：在发端，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。
扩频增益和抗干扰容限
一般把扩频信号带宽W与信息带宽△F 之比称为处理增益GP，即：
它表明了扩频系统信噪比改善的程度。 除此之外，扩频系统的其他一些性能也大都 与GP有关。因此，处理增益是扩频系统的一 个重要性能指标。
扩频增益和抗干扰容限
系统的抗干扰容限MJ定义如下：
式中：（S/N）= 输出端的信噪比， LS = 系统损耗
扩频通信的主要特点
图4：扩频通信中，频谱宽度与功率谱密度示意
从图4中我们还可以用能量面积图示概 念看出：
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。
扩频通信技术概述课件
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•Hedy Lamarr 扩频通信技术概述
n 1949年美国的国家电话电报公司的子公司的联 邦电信实验室，Derosa和Rogoff提出设想并生 成出伪噪声信号和相干检测的通信系统，成功 地工作在 New Jersey 和 California 之间的 线路上。
n 1950年Basore首先提出把这种扩频系统称作 NOMACS （ Noise Modulation and Correlation Detection System）这个名称被使用相当长的时间。
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扩频通信技术概述
n 1952 年由林肯实验室研制出 P9D 型 NOMACS 系 统，并进行了试验。
n 1955年生产成功并通过了测试。之后，美国 海军和空军开始验证各自的扩频系统，空军 使用名称为 “Phatom” （鬼怪，幻影）和 “Hush-Up”（遮掩），海军使用名称为 “Blades”（浆叶），美国海军采用跳频扩 频方案。
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扩频通信技术概述
n 1948年6月到10月，香农在《贝尔 系统技术杂志》上连载发表了《通 讯的数学原理》。1949年，香农又 在该杂志上发表了《噪声下的通信 》。这两篇论文为信息论奠定了基 础。
n 人们通常将香农于1948年10月发表 的论文《通信的数学原理》作为现 代信息论研究的开端。
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扩频通信技术概述
n (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。
n (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。
扩频技术
发送的信号：
⊕
发送的信号：C 本地产生的与B相同的PN比特流
发送的信号：
⊕
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2.6 扩频技术 2.6.3 直接序列扩频技术
在发送端，原始信息码与 PN码进行模2加，然后对载 波进行BPSK调制。
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2.6 扩频技术 2.6.4 跳频扩频技术
所谓跳频扩频(Frequency Hopping Spread Spectrum， 简称FHSS)，是指调制数据信号的载波频率不是一个常 数，而是随扩频码变化的一种扩频技术。
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Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2.6 扩频技术 2.6.4 跳频扩频技术
64
Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
2.6 扩频技术 2.6.4 跳时扩频技术
• 图2.14和图2.16分别是PSK/DPSK调制的框图。如果要输出PSK 已调信号，请说明码变换器的作用。如果要输出DPSK已调信 号，则码变换器又有什么作用？
66
Wireless and Mobile Networks Technology
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
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Wireless and Mobile Networks Technology
什么是扩频技术
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，这一过程使其具有诸多优良特性。
1.什么是扩频技术扩频技术，它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；频带的展宽是通过编码及调制的方法实现的，并与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关解调来解扩及恢复所传信息数据。
扩频技术包括以下几种方式：直接序列扩展频谱，简称直扩（DS），跳频（FH），跳时（TH），线性调频（Chirp）。
此外，还有这些扩频方式的组合方式，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。
2.扩频技术分类1、直扩系统（DS）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。
2、跳频系统（ＦＨ）就是采用跳频（FrequencyHopping）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。
3、跳时系统（ＴＨ）就是采用跳时（TimeHopping）方式进行扩频，形象地说是采用特定的伪码控制的多时片的时移键控。
4、混合系统就是直扩，跳频和跳时的相应组合即DS/FH/TH混合系统。
3.扩频技术的优缺点优点(1)抗干扰性能好，它具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力，有利于电子反对抗。
如果再采用自适应对消、自适应天线、自适应滤波，可以使多径干扰消除，这对军用和民用移动通信是很有利的。
(2)隐蔽性强、干扰小，因信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低。
信号淹没在白噪声之中，难以发现信号的存在，再加上扩频编码，就更难拾取有用信号。
扩频通信技术把被传送的信号带宽展宽，从而降低了系统在单位频宽内的电波“通量密度”，这对空间通信大有好处。
无线通信技术第六章扩频技术.pdf
无线通信技术翟旭平zhaixp@2013-5-15扩频技术✓扩频技术概述✓直接序列扩频与扩频码✓跳频扩频扩频技术✓6.1 扩频技术概述---扩频通信的发展史扩频通信，即扩展频谱通信（Spread SpectrumComunication）,它与光纤通信、卫星通信，一同并誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
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。
扩频通信是将把传送的信息数据用伪随机编码(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。
扩频通信与常规的窄带通信方式的区别：1.信息的频谱扩展后形成宽带传输2.相关处理后恢复成窄带信息数据扩频技术✓扩频通信的发展史扩频通信的独特优点：（1）抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力，是有效的电子对抗的手段之一，对于民用和军用移动通信都是很有利的（2）由于扩频系统使用码周期很长的扩频码，可检测性低(LPI 一Low Probability of Intercept)，不容易被侦破（3）具有多址能力，易于实现码分多址(CDMA)技术，组成多址通信网时便于采用计算机进行信息的控制和交换（4）可抗多径干扰、可抗频率选择性衰落（5）频谱利用率高、容量大(可有效利用纠错技术、正交波形编码技术、话音激活技术等)（6）具有测距与测速能力（7）扩频系统为数字系统，可以做到低功耗，小体积扩频技术扩频通信的发展史发展简史：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。
（a）当时的MIT林肯实验室开发的F9C-A/Rake系统被公认为第一个成功的扩频通信系统，其中首次提出了RAKE接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。
（b）第一个跳频扩频通信系统BLADES也在这段时期研制成功，在该系统中第一次利用移位寄存序列实现纠错编码（c）扩频通信最初是在无绳电话中获得成功应用，而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是CDMA的应用。
扩频技术
扩频技术扩频技术是一种无线通信技术，它可以提高信号的带宽，为数据传输提供更大的容量和可靠性。
扩频技术最早应用于军事通信领域，后来逐渐推广到商业和个人通信领域。
本文将介绍扩频技术的原理、应用和未来发展趋势。
扩频技术是一种通过在发送端和接收端同时采用相同的扩频码进行信号的调制与解调，以增加带宽的技术。
在传统的窄带通信中，数据只能以较低的速率进行传输，而扩频技术则可以将数据流分散到更大的频带上，提高数据传输速率。
这是因为扩频技术采用了一种称为扩频码的序列，将原始数据进行扩展，然后与载波信号相乘，从而实现带宽的扩展。
扩频技术具有许多优点。
首先，它具有抗干扰的能力。
由于数据被扩展到更大的频带上，单个窄带干扰对整个信号的影响较小，因此扩频信号更加稳定可靠。
其次，扩频技术能够提供更高的传输速率。
通过将数据分散到更大的频带上，扩频技术可以实现更高的数据传输速率，满足现代通信对高速数据传输的需求。
此外，扩频技术还具有较低的功率谱密度，能够更好地满足无线通信的频谱资源管理。
扩频技术在许多领域得到了广泛的应用。
首先是无线通信领域。
移动通信技术中的CDMA（Code Division Multiple Access）就是一种典型的扩频技术。
CDMA技术通过采用不同的扩频码将多个用户的数据流分离，从而实现多用户同时传输的能力。
此外，扩频技术还在无线局域网（WLAN）和蓝牙等应用中得到了广泛应用。
其次，扩频技术也广泛应用于定位与导航系统。
全球定位系统（GPS）就是一种利用扩频技术实现高精度定位的系统。
通过在卫星信号中嵌入扩频码，GPS可以实现对接收机位置的准确测量。
另外，扩频技术还在无线传感器网络、雷达和军事通信等领域有着重要的应用。
随着移动通信、物联网和人工智能等领域的迅速发展，扩频技术也在不断演进和发展。
未来，扩频技术将继续向更高的频段和更高的速率发展。
随着5G时代的到来，扩频技术将为新一代无线通信提供更高的容量和更可靠的连接。
扩频技术与应用
扩频技术与应用随着现代科技的不断发展，人们对于通讯技术的需求越来越高。
扩频技术因其高速率、强鲁棒性、低发射功率以及密度伪随机序列等优点，被广泛应用于数据传输、卫星通讯、无线通讯等领域。
本文将系统地介绍扩频技术的定义、分类、原理和应用等相关知识。
一、扩频技术的定义扩频技术是指在传递数据时，将低频率信号（称为基带信号）通过编码技术扩大频带宽度，从而提高传输速率和降低误码率的一种通信技术。
扩频技术有两种形式，分别是直接序列扩频和频率跳变扩频。
二、扩频技术的分类1.直接序列扩频：直接序列扩频是指在低速码上乘以高速大码，从而扩宽带宽的一种技术。
在发送端，将需要传输的数字信号进行调制并转换为基带信号，再通过伪随机序列生成器产生伪随机码，并将基带信号和伪随机码进行加权叠加，形成扩频信号，最后通过扩频发射机进行调制后发射。
2.频率跳变扩频：频率跳变扩频是指将数字信号转化成一个频带宽度为β 的频率脉冲序列，经过改变脉冲的频率进行扩频通信的一种技术。
其发送端中，以信息信号为变量，计算出跳频序列，然后将信息信号与跳频序列乘积后，将得到的频率跳变信号送入接收端。
三、扩频技术的原理扩频技术的原理可概括为在一定的频带宽度中传输信号，通过增加“无效信息”即扰码，从而减轻外界干扰，提高了信号的抗干扰能力。
直接序列扩频和频率跳变扩频的原理是不同的。
在直接序列扩频中，原始数据通过伪随机序列编码，将码元传送到接收端。
接收端通过同样的伪随机序列将码元进行解码恢复原始数据。
在频率跳变扩频中，原始数据按照一定的顺序进行跳频，接收端同样按照该顺序进行跳频对应解码。
四、扩频技术的应用1.军事领域：扩频技术被广泛应用于军事通信领域。
因为其强大的抗干扰能力以及低发射功率，可以保障信息传递的机密性和安全性。
2.民用领域：扩频技术在民用领域中也有着广泛的应用。
例如GPS就是一种典型的扩频技术，通过多颗卫星向地球接收站发射扩频GPS信号，实现全球精确定位。
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
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扩频技术概述许多文献和书籍已对扩频通信这一专题进行了论述，但是仍有许多工程师仍然对它存在一些疑问。
实际上，如果不通过公式推导，一些复杂的概念只是用简单的解释很难被人们接受。
本文将尽可能全面的论述扩频技术所包括的所有方面。
有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。
基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387。
不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。
解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统、移动通信系统、WLAN和蓝牙技术等应用的关键问题。
扩频技术也为提高无线电频率的利用率提供帮助。
扩频理论的基础在Shannon和Hartley信道容量定理中可以明显看出频谱扩展的作用：式中：C是信道容量、单位为比特每秒（bps），它是在理论上可接受的误码率（BER）下所允许的最大数据速率；B是要求的信道带宽，单位是Hz；S/N是信噪比。
C表示通信信道所允许的信息量，也表示了所希望得到的性能，带宽（B）则是付出的代价，因为频率是一种有限的资源，S/N表示周围的环境或者物理的特性。
用于恶劣环境（噪声和干扰导致极低的信噪比）时，从上式可以看出：需要提高信号带宽（B）来维持或提高通信的性能。
修改上面的公式得：C/B = (1/Ln2)*Ln(1+S/N) = 1.443*Ln(1+S/N)由MacLaurin级数：Ln(1+x) = x - x2/2 + x3/3 - x4/4 + … + (-1)k+1xk/k + …:得： C/B = 1.443[S/N – 1/2 *(S/N)2 + 1/3 *(S/N)3 - …]在扩频技术应用中，信噪比较低。
假定较大的噪声使信噪比远远小于1（S/N<<1），则Shannon表示式近似为：C/B ≈ 1.433 * S/N可进一步简化为：C/B ≈ S/N 或N/S ≈ B/C在信道中对于给定的信噪比要无差错发射信息，我们仅仅需要提高发射的带宽。
这个原理似乎简单、明了，但是具体实施非常复杂。
定义扩频技术在具体实施时由多种方案，但思路相同：把索引（也称为码或序列）加入到通信信道，插入码的方式正好定义了所讨论的扩频技术。
术语"扩频"指将信号带宽扩展几个数量级，在信道中加入索引即可实现扩频。
扩频技术更加精确的定义是：扩频是通过注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内的射频通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。
扩展带宽与初始信号之比称为处理增益（dB），典型的扩频处理增益可以从20dB到60dB。
采用扩频技术，在天线之前发射链路的某处简单的引入相应的扩频码，这个过程称为扩频处理，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。
在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。
解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。
显然，在信息传输通路的两端需要预先知道扩频码。
扩频与解扩处理下图对通信链路中信号带宽进行了评估，扩频调制作用于通用调制器（如BPSK）的前端或直接转换，没有接受扩频的代码保持不变，没有扩频。
解扩过程如下图所示：解扩通常在解调之前进行，在传输过程中加入的信号（例如干扰或阻塞）将在解扩处理中被扩频。
与规则的窄带技术相比，扩频过程是一种宽带技术。
例如，W-CDMA和UMTS属于需要更宽频带（相对于这窄带无线电设备）的宽带技术。
由于扩频占用更宽的频带，浪费了有限的频率资源。
然而，所占用的频带可以通过多用户共享同一扩大了的频带得到补偿。
扩频对系统性能的改善抗干扰和抗阻塞性能：通过扩频可以获得较高的抗干扰和抗阻塞特性，这也正是扩频的优势。
因为干扰和阻塞信号不带有扩频因子，所以被抑制掉。
解扩处理后只有包含括频因子的、所希望的信号出现在接收器内。
干扰信号可能是窄带的、也可能是宽带的；如果干扰信号不包括扩频因子，解扩后可忽略其影响。
这种抑制能力同样也作用于其它不具有正确扩频因子的扩频信号，正是由于这一点，扩频通信允许不同用户共享同一频带（比如CDMA）。
交叉抑制：交叉抑制是通过扩频获得的第二个优势。
因为没有授权的用户不知道扩展原始信号的扩频因子，所以他们无法解码。
当然，如果扩频因子很短，则可利用扫描方法破解。
更加可喜的是，扩频通信允许信号低于噪声基底，因为扩频处理降低了频谱密度（总能量相同，但被展宽到整个频域内）。
这样，可以将信息隐藏起来，这一效果是直序扩频的显著特点。
衰落（多径影响）抑制：无线信道通常具有多径传播效应，从发射端到接收端存在不止一条路径。
这些路径是由于空气的反射或折射以及从地面或物体（如建筑物等）的反射产生的。
反射路径（R）对直接路径（D）产生干扰被称为衰落现象。
因为解扩过程与信号D同步，所以，即使信号R包含有相同的扩频因子，也同样会被抑制掉。
可以对反射路径的信号进行解扩、并将其均方根值叠加到主信号上。
扩频技术在CDMA中的应用值得注意的是：扩频不是一种调制方式，不应该同其他类型的调制相混淆。
例如，我们能够利用扩频技术发射一个经过FSK或BPSK调制的信号。
从编码基本理论来看，扩频也能作为实现多址通信的一种方法，至今为止，主要有三种方式：FDMA: 频分多址频分多址（FDMA）给每个通信信道分配一个特定的载波频率，用户数受频谱的频段数限制。
FDMA的频带利用率最低，典型应用包括：无线广播、TV、AMPS和TETRAPLOE.TDMA: 时分多址TDMA中，不同用户之间的通信基于被分配的时隙。
这样，在一个载波频率上可以建立不同的通信信道。
TDMA被应用于GSM、DECT、TETRA和IS-136。
CDMA: 码分多址CDMA的空间接入取决于扩频因子或码。
从某种角度上讲，扩频是CDMA的一种方式。
典型应用包括：IS-95（DS）、IS-98、蓝牙技术和WLAN。
实际应用中可以综合利用上述多址方式，例如：GSM组合了TDMA和FDMA，利用不同的载波频率定义了拓扑区域（蜂窝cells），并在每一个蜂窝内设置时隙。
扩频和编解码因子扩频的主要特点就是发射机和接收机必须预先知道一个预置的扩频码或因子。
扩频码必须足够长，尽量接近类似于噪声的随机数字序列。
但是，在任何情况下，他们必须保持可恢复性。
否则，接收机将不能提取发射信息。
因此，这序列是近似随机的，扩频码通常称为伪随机码（PRN）或伪随机序列。
通常采用反馈型移位寄存器产生伪随机序列：扩频技术的不同调制方式根据伪随机码插入通信信道的位置不同可以得到以下几种扩频调制方式：如果在数据上直接加入伪随机序列码，则可得到直序扩频（DSSS），在实际应用中，伪随机序列与通信信号相乘，产生完全被伪随机码"打乱"了的数据。
如果伪随机码作用在载波频率上，我们得到跳频扩频（FHSS）。
如果伪随机码作用于本振端，FHSS伪随机码迫使载波按照伪随机序列改变或跳变。
如果用伪随机序列控制发射信号的开或关，则可得到时间跳变的扩频技术（THSS）。
也可以综合上述技术形成混合扩频技术。
比如象DSSS+FHSS。
DSSS和FHSS是现在最常用的两种技术。
直序扩频（DSSS）在这种技术中，伪随机码直接加入载波调制器的数据上。
调制器似乎具有更大的比特率，由伪随机序列的码片速率有关。
用这样一个码序列调制射频载波的结果是产生一个中心在载波频率、频谱为((sin x)/x)2的直序调制扩展频谱。
频谱主瓣（零点至零点）的带宽是调制码时钟速率的两倍，旁瓣带宽等于调制码时钟速率。
下图是直序扩频信号的典型范例。
直序扩频频谱形状上发生一些改变，与实际采用的载波和数字调制方法有关。
下面是一个二相移键控信号，是直序扩频系统中常用的调制类型。
下图是直序扩频信号的频谱分析图，注意：原始信号（未扩频）仅占中心主瓣的一半。
跳频扩频技术（FHSS）顾名思义，FHSS中载波在一个很宽的频带上按照伪随机码的定义从一个频率跳变到另一个频率。
跳变速率由原始信息的数据速率决定，我们能够识别出快速跳频（FFHSS）和慢速跳频（LFHSS）。
后者（最通用）允许几个连续的数据位调制同一频率。
另一方面，FFHSS是在每个数字位内多次跳频。
跳频信号的发射频谱同直序扩频有很大差别，跳频输出在整个频带上是平坦的（如下图）。
跳频信号的带宽是频率间隙的N倍，N是每个跳变信道的带宽。
时跳变扩频技术（THSS）时跳变扩频技术利用伪随机序列控制PA的通/断，该项技术到目前为止没有大的突破。
结论构成一个完整的扩频通信链路需要运用各种先进的技术和工艺：射频天线，大功率、高效率的功放，低噪声、高线性的LNA，高集成度收发信机，高分辨率的ADC和DAC，高速、低功耗数字信号处理器(DSP)等。
设计者和制造商之间即相互竞争、又精诚合作，最终使扩频系统得以实现。
最难以实现的电路是接收通道，特别是对DSSS的解扩，因为接收端必须能够重新恢复原始信息，并且做到实时同步。
码的识别也称为相关运算，它是以数字域实现的，需要进行快速的、大量的二进制加法和乘法运算。
到目前为止，接收机设计中最复杂的问题是同步问题。
与扩频通信的其它技术相比，发展同步技术花费了更多的时间、金钱，也消耗了更多的人力、物力。
目前，能够解决同步问题的方法有许多种，大多数方案需要大量的分立元件。
DSP与ASIC的出现为其带来了重大突破。
DSP提供高速的数学运算能力，在对扩频信号划分后进行分析、同步和去相关运算。
借助于超大规模集成电路技术，ASIC降低了系统成本，并通过创建基本模块架构使其适合于多种应用。