第1章_扩频通信概述解析
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第1章扩频技术概述
特点
高度的对抗性 极端的机密性 应用的综合性 对实战环境的依赖性 采用新技术的超前性
通信对抗的分类
通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。 通信干扰：使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破 坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。 通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦 察、反干扰措施，是通信对抗的防御手段。本次讲座重 点讨论有关通信抗干扰问题。
历史
3、理论研究紧跟其上，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。 4、1951年后，美国的ASC(Army Signal Corps---陆军通信 兵)要求进一步研究NOMACS，想把它应用于高频无线电传通 信线路，以对抗敌人的干扰。1952年由Lincoln Laboratory研制出P9D型NOMACS 系统，并进行了试验。以 后在1953-1955年Lincoln Lab研制出了F9C型无线电传机系 统。 5、很快，美国海军和空军也开始研究他们自己的扩频系统， 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）。那时设备 庞大，是用电子管装的，设备要装几间屋子，使应用受到 限制。在晶体管出现后，特别是集成电路出现后，才使扩 频系统得到广泛使用。
通信中遇到的干扰 人为干扰和非人为干扰 军事通信中非敌意的人为干扰:
多径干扰、多用户干扰、环境噪声干扰、其它电台的干扰 等。
扩频通信的理论基础
接收解调 可用匹配滤波器来实现。由色散延迟线构成。对低频成分延 迟时间长，对高频成分延迟时间短，于是频率由低到高的调 频信号通过匹配滤波器后，各频率分量几乎同时输出，信号 叠加在一起，形成了脉冲时间的压缩，使输出信号幅度增加， 能量集中，将有用信号检出。而不匹配的信号在时间上没有 压缩，甚至反被扩展。
根据扩频信号的产生方式，分为 ➢ 直接序列系统； ➢ 频率跳变系统； ➢ 时间跳变系统； ➢ 线性脉冲调频系统； ➢ 混合扩频通信系统； (1) 频率跳变-直接序列混合扩频系统； (2) 时间跳变-频率跳变混合扩频系统； (3) 时间跳变-直接序列混合扩频系统；
14
1.2.1 直接序列系统
名称 直接序列调制扩展频谱通信系统（Direct Sequence Spread Spectrum Communication System，DS-SS），简称直接序列 系统或直扩系统。
简单的时间跳变系统抗干扰性不强，故很少单独使用。常 与其他方式结合使用，组成混合扩频方式。
从抑制干扰角度看，该系统得益甚少，其优点在于减少了 工作时间的占空比。系统的伪随机码参数不易被侦破。主 要缺点：对定时要求严格。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
概念 线性脉冲调频系统（Chirp）是指系统的工作频率在一给定的 脉冲时间间隔内线性地扫过一个很宽的频带，形成一带宽很 宽的扫频信号，或者说工作频率在一给定的时间间隔内线性 增大或减小，使发射信号频谱占据很宽的范围。
在语音频段，线性调频听起来类似鸟的“啾啾”叫声，故也 称为鸟声调制。
特点 线性脉冲调频是一种不需要用伪随机码序列调制的扩频调制 技术，由于其信号占用的频带宽度远远大于信息带宽，从而 也可获得较好的抗干扰性能。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
根据扩频信号的产生方式，分为 ➢ 直接序列系统； ➢ 频率跳变系统； ➢ 时间跳变系统； ➢ 线性脉冲调频系统； ➢ 混合扩频通信系统； (1) 频率跳变-直接序列混合扩频系统； (2) 时间跳变-频率跳变混合扩频系统； (3) 时间跳变-直接序列混合扩频系统；
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1.2.1 直接序列系统
名称 直接序列调制扩展频谱通信系统（Direct Sequence Spread Spectrum Communication System，DS-SS），简称直接序列 系统或直扩系统。
简单的时间跳变系统抗干扰性不强，故很少单独使用。常 与其他方式结合使用，组成混合扩频方式。
从抑制干扰角度看，该系统得益甚少，其优点在于减少了 工作时间的占空比。系统的伪随机码参数不易被侦破。主 要缺点：对定时要求严格。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
概念 线性脉冲调频系统（Chirp）是指系统的工作频率在一给定的 脉冲时间间隔内线性地扫过一个很宽的频带，形成一带宽很 宽的扫频信号，或者说工作频率在一给定的时间间隔内线性 增大或减小，使发射信号频谱占据很宽的范围。
在语音频段，线性调频听起来类似鸟的“啾啾”叫声，故也 称为鸟声调制。
特点 线性脉冲调频是一种不需要用伪随机码序列调制的扩频调制 技术，由于其信号占用的频带宽度远远大于信息带宽，从而 也可获得较好的抗干扰性能。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
__扩频通信课后习题解答-完整版
2f 0 max (2n 1)
f0 (2n 1) 2n 1 1 2n 1 1 Hz 2(2n 1) 10 6 Hz (4n 2) MHz 6 2 max 2 max 2 0.25 10
(n 0,1,2, , N )
1-6、试说明扩频通信系统与传统调制方式通信系统的主要差别。 解： 扩频通信技术是一种具有优良抗干扰性能的技术， 与传统调制方式通信系统相比有以下 优点： （1）抗干扰能力强（2）信号隐蔽性好（3）可以实现码分多址（4）抗衰落和抗干扰 能力强（5）可以实现精确的测距和定时（6）能与传统通信系统共用频段。 第二章 2-1、什么是 m 序列？产生 m 序列的反馈逻辑多项式为什么必须是本征多项式？ 解： m 序列是最长线性移位寄存器序列的简称， 它是由多级移位寄存器或其延迟元件通过线 性反馈产生的最长码序列。 特征多项式需要满足： （1）G(x)是不可约的（2）G(x)可整除 ( x 1) ， m 2 1 （3）
3-2、试解释多径干扰和多址干扰的差别，多径干扰和多址干扰对扩频码的要求一样吗？为 什么？ 解：多径干扰是指单个 UE 与 Node B 之间由于地理环境等导致传输中存在多条路径，在接 收端会造成多径效应。多址干扰是由于 TD-SCDMA 系统中分配给各个 UE 的扩频码无法完 全正交导致 UE 之间存在相互干扰。前者是多个“时间”的干扰，后者是多个“码”的干扰。 多径干扰与多址干扰对扩频码的要求不一样。 抗多址干扰是通过提高扩频码的自相关特
1-5、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为 5Mbit/s，信号速率为 8kbit/s，信号的扩频带宽 和处理增益各为多少？ 解：扩频带宽： B 2 Rc 2*5 10 MHz 信息带宽： Bm 8 KHz
第1章_扩频通信概述解析
扩频通信概述
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
C.E.Shannon指出：在高斯噪声的干扰下，在限平 均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩Байду номын сангаас码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；
处理增益：
Gp
S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
C.E.Shannon指出：在高斯噪声的干扰下，在限平 均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩Байду номын сангаас码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；
处理增益：
Gp
S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
扩频通信资料
扩频通信一、简介扩频通信是一种通过同时传输多个频带信号以提高通信效率和抗干扰能力的通信技术。
扩频通信技术在军事通信、卫星通信、移动通信等领域得到广泛应用。
本文将介绍扩频通信的原理、应用和发展趋势。
二、扩频通信原理扩频通信利用码分多址技术，通过同时使用多个频带信号的方式来传输信息。
在发送端，数据会被编码成高频率的扩频码序列，然后与载波信号相乘，形成一个带有更宽频率的信号。
接收端利用相同的扩频码序列进行解码，将多个频带信号分离出来还原成原始数据。
这种方法可以提高数据传输速率和保护通信安全。
三、扩频通信应用1.军事通信：扩频通信技术可以有效保护通信数据的安全性，提高抗干扰能力，广泛应用于军事通信系统中。
2.卫星通信：卫星通信需要长距离传输数据，扩频通信技术可以提高通信质量和覆盖范围，是卫星通信的重要技术支持。
3.移动通信：3G、4G、5G等移动通信标准中都采用了扩频通信技术，以提高数据传输速率、提高通话质量和减少信号干扰。
四、扩频通信发展趋势1.多载波扩频技术：通过同时使用多个载波信号，提高通信吞吐量和频谱利用率。
2.混合码扩频技术：结合不同类型的扩频码序列，进一步提高通信系统的性能和安全性。
3.飞跃式发展：未来扩频通信技术将朝着更高速率、更低功耗和更广覆盖等方向发展，为5G、IoT和智能网联汽车等新兴应用提供支持。
五、总结扩频通信技术作为一种高效的通信方法，已在各个领域得到广泛应用。
随着通信技术的不断进步，扩频通信将继续发挥重要作用，推动通信行业的发展。
希望本文对您对扩频通信有更深入的了解，并对其未来发展趋势有所启示。
(完整word版)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》3-4讲(1.2-1.4)
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.1 扩频的基本原理 2、有关扩频的三个结论
(2) 如果信号的总能量不变， 则频谱的展宽势必使各频谱成分 的幅度下降， 换句话说， 使信号的功率谱密度降低。 这就是 为什么可以用扩频信号进行隐蔽通信， 及扩频信号具有低的被 截获概率的原因。
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1)调幅系统(AM系统)
调幅信号s(t)的表达式为
s(t)=［A+f(t)］cosω0t
(1-11)
式中，A为信号振幅；f(t)为调制信号，|f(t)|≤A；ω0为调制波
角频率。到达接收机解调器的信号包括有用信号s(t)和噪声n(t)。对
调幅信号，一般采用大信号包络检波的方法，可得包络检波器输
出信噪比So/No的表达式为
。信号的频谱间隔取决于脉冲序列的重复
周期， 即f0＝1/T0。图1-1(a)所示
的5条谱线f0、 2f0、 3f0、 4f0和5f0，
相邻的谱线间隔均为f0。
图1-2 周期性矩形脉冲序列波形及其频谱 (a) 脉冲宽度τ0， 脉冲周期T0=5τ0
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.1 扩频的基本原理 1、矩形脉冲的频谱形状
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.2 主要的扩频方式 1、直接序列(DS)扩频
直接序列(DS， Direct Sequence)扩频就是直接用具有高码率的 扩频码序列在发端扩展信号 的频谱。 而在收端， 用相 同的扩频码序列进行解扩， 把展宽的扩频信号还原成 原始的信息。 直接序列扩 频的原理如图1-4所示。
扩频系统的组成和工作原理及 抗干扰性能等问题，将在第2、4章作较为详细的介绍。
扩频通信概述.ppt
1717
扩频通信概述
五、扩频通信的发展简史
跳频和跳时的概念出现于1940年代的早期
1942年由在奥地利出生的女演员Hedy Lamarr 和美国作曲家George Antheil发明。
直接序列的概念晚几年出现
相关检测出现在1940年代后期 瑞克接收机出现在1952年
早期绝大多数应用于军事和情报目的
FH/DS、DS/TH、 FH/TH、TH/FH、 DS/FH/TH
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2020/5/3
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频通信概述
三、扩频通信的分类
f
f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
0T f
f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
0T
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
2.4GHz or 5.8GHz 的ISM (Industrial, Scientific and Medical) 频带。 今天我们有 IS-95、WCDMA (3G)、Wireless LAN、…
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扩频通信概述
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
f
f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
0T
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
跳频信号 干扰信号 跳频信号被压制
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扩频通信概述
四、扩展频谱通信系统的特点
与传统窄带通信相比
优点
好的抗干扰能力（AJ）
扩频技术使用比最小需要带宽大成百上千倍的带 宽
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什么是扩频通信资料
的传输带宽比实际信息带宽越宽，信息传输差错概率就越低。
含义3：在接收端用C相D关M解调A来如解扩何利用扩频通信来实现码分多址技术的。
重点：理解扩频通信的基本原理；
难点：信息容量的香农公式所揭示的本质内容。
信号在接收端解扩前后信噪比情况
S为信号平均功率，N为噪声功率（w）。
含义1：信号频谱被展宽
内容2：扩频通信的理论基础
内容3：扩频通信的特点
学习目标
扩频通信发送功率极低（1—650mW），又采用了相关接收
-1+1-1-1+1-1
信号的带宽须远大于原有信息的最小带宽；
功率很小，信号被淹没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一
码可分以多 通址过技对术信（息传C掌D输M带A握）宽—的扩—扩频基展本来通原提理高信通工信的作抗干原扰理能力及，保特证点强干；
扩频通信的三层含义
1) 信号的频谱被展宽； 2) 采用扩频序列调制的方式来展宽信号频谱； 3）在接收端用相关解调来解扩。
含义1：信号频谱被展宽
➢ 传输任何信息都需要一定的频带,称为信息带宽或基带信号频带 宽度。例如,人类语音的信息带宽为300～3400Hz,电视图像信 息带宽为6.5MHz。
设W代表系统占用带宽或信号带宽,B代表信息带宽,则一般认为: W/B=1～2 窄带通信 W/B≥50 宽带通信 W/B≥100 扩频通信 扩频通信系统用100倍以上的信号带宽来传输信息,最主要的目 的是为了提高通信的抗干扰能力,即在强干扰条件下保证安全可 靠地通信。
扩频通信的特点
3) 抗干扰性强，误码率低 其抗干扰能力与其频带扩展的倍数成正比，频谱扩展的越
宽，抗干扰能力就越强。
信号
干扰
信号
解扩后
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。
《扩频通信技术及应用》课件第1章
可得
S
lim C
B
Rmax
1.44
n0
Eb S 1 n0 n0Rmax 1.44
(1-5)
由此可得信道要求的最小信噪比为
Eb n0
min
1 1.44
0.694
1.6dB
用扩展频谱的方法换取通信系统接收机输入端对C/N (载噪比)或S/N(信噪比)的要求， 这对通信设备小型化、 低功率化、 减少通信环境电磁干扰来说是十分重要的。
图1-3 直接序列扩展频谱原理图
图1-3中输入载波信号的频率为fc， 窄脉冲序列的频谱 函数为G(f)， 它具有很宽的频带， 平衡调制器的输出则为 两倍脉冲频谱宽度， 而fc被抑制的双边带展宽了扩频信号， 其频谱函数为fc+G(f)。
1985年5月美国联邦通信委员会（FCC）制定了民用公 共安全、 工业、 科学与医疗和业余无线电采用扩频通信的 标准和规范， 从此扩频技术获得了更加广泛的应用。 1995 年美国Qualcomm公司推出了IS 95 CDMA系统， 首次将直 扩技术用于民用的蜂窝移动通信中， 获得了巨大的成功。
2000年， 国际电信联盟（ITU）接纳扩频技术的CDMA 为第三代移动通信的三大主流标准的核心技术， 表明扩频 技术已经处于其发展的鼎盛时期。 目前除了应用于军事安 全保密通信外， 扩频技术正广泛应用于卫星通信、 第三代 和未来的第四代移动通信、 定位、 无线局域网、 蓝牙及最 新的超宽带（UWB）系统中， 显示出其强大的生命力。
由图1-1(c)可见， 频谱线间隔不变， 但信号的频带宽度 增加一倍。 此外， 由图1-1还可以看出， 无论是脉冲重复 周期的增大还是脉冲宽度的减小， 都使频谱函数的幅度降 低了。
图1-1 (a) 脉冲宽度τ0， 脉冲周期T0=5τ0; (b) 脉冲宽度τ0， 脉冲周期为2T0
扩频通信讲义
1.1 扩频通信旳基本概念
特点（判断扩频通信系统旳准则）
（1）传播信号旳带宽远远不小于被传播旳原始信息 信号旳带宽；
（2）传播信号旳带宽主要由扩频函数决定，此扩频 函数一般是伪随机（伪噪声）编码信号。
取得旳好处 具有很强旳抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干 扰旳能力。
9
1.1 扩频通信旳基本概念
扩频系统具有抗干扰能力旳理论基础
自有关函数：
S( f ) N0 2
f
R(τ ) S( f )e j2πfτdf N0 δ(τ )
2
对白噪声信号处理困难。使用伪噪声码序列替代白噪声，它们
旳统计特征相近。伪噪声序列是接近于高斯信道要求旳最佳信
号形式。
R(τ)
1 N
N
ci ci
i 1
1
1 N
τ 0 τ 0
N
1
R(τ
可供随机选用旳载波频率数一般是几千~几万个离散频率， 在如此多旳离散频率中，每次输出哪一种由伪随机码决定。
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1.2.2 频率跳变系统
25
频率跳变系统
工作原理 频率跳变系统中
发信机旳发射载波频率，在一种预定旳频率集内由伪随机码 序列控制频率合成器(伪)随机旳由一种跳到另一种。
收信机中旳频率合成器也按摄影同旳顺序跳变，产生一种和 接受信号频率相差 fIF(中频频率)旳参照本振信号，经混频后 得到频率固定旳中频信号，此过程称为对跳频信号旳解跳。 解跳后旳中频信号经放大后送到解调器解调，恢复出传播旳 信息。
➢也就是说对于任意给定旳信息传播速率C，当信号噪声功率
比S/N下降时，能够用增大系统旳传播带宽B来取得较低旳信
息差错率。
11
1.1 扩频通信旳基本概念
扩频通信章分解课件
与分析等过程。
扩频通信案例的分析与讨论
案例一
某型雷达扩频通信系统的设计与实现
案例三
基于扩频技术的数据加密通信系统
案例二
某型无线通信网络中扩频通信技术的应用
案例四
基于扩频技术的无线遥控系统
扩频通信实验的结果与讨论
数据处理与分析
对实验采集的数据进行处 理与分析，验证扩频通信 系统的性能。
结果展示
以图表、曲线等形式展示 实验结果，并进行对比分 析。
防护措施来保护数据的安全。
扩频通信技术面临的挑战
多径干扰
在复杂的通信环境中，多径干扰是一个常见的问题，它会影响扩 频通信的可靠性和稳定性。
频率资源
随着通信技术的发展，频率资源变得越来越紧张，如何有效地利用 频率资源是扩频通信技术面临的一个重要问题。
实现复杂度
扩频通信技术的实现复杂度较高，需要大量的计算和存储资源，这 会增加硬件成本和能耗。
误码率低
由于扩频通信的信号带宽较宽 ，因此其信噪比相对较高，误
码率较低。
扩频通信的应用场景
无线通信
扩频通信在无线通信中得到了广 泛应用，如无线局域网（WLAN ）、无线广域网（WWAN）、卫
星通信等。
抗干扰通信
由于扩频通信具有高抗干扰性，因 此它被广泛应用于军事和安全通信 中，以确保通信的安全性和可靠性 。
05
扩频通信的发展趋势与挑战
扩频通信技术的发展趋势
高速率
扩频通信技术正在向更高的数据 传输速率方向发展，以满足日益
增长的数据需求。
低功耗
随着物联网、嵌入式系统等应用 的增多，对扩频通信技术的功耗
要求越来越低。
安全性
随着通信技术的发展，对扩频通 信技术的安全性要求也越来越高 ，需要采取更先进的加密算法和
扩频通信案例的分析与讨论
案例一
某型雷达扩频通信系统的设计与实现
案例三
基于扩频技术的数据加密通信系统
案例二
某型无线通信网络中扩频通信技术的应用
案例四
基于扩频技术的无线遥控系统
扩频通信实验的结果与讨论
数据处理与分析
对实验采集的数据进行处 理与分析，验证扩频通信 系统的性能。
结果展示
以图表、曲线等形式展示 实验结果，并进行对比分 析。
防护措施来保护数据的安全。
扩频通信技术面临的挑战
多径干扰
在复杂的通信环境中，多径干扰是一个常见的问题，它会影响扩 频通信的可靠性和稳定性。
频率资源
随着通信技术的发展，频率资源变得越来越紧张，如何有效地利用 频率资源是扩频通信技术面临的一个重要问题。
实现复杂度
扩频通信技术的实现复杂度较高，需要大量的计算和存储资源，这 会增加硬件成本和能耗。
误码率低
由于扩频通信的信号带宽较宽 ，因此其信噪比相对较高，误
码率较低。
扩频通信的应用场景
无线通信
扩频通信在无线通信中得到了广 泛应用，如无线局域网（WLAN ）、无线广域网（WWAN）、卫
星通信等。
抗干扰通信
由于扩频通信具有高抗干扰性，因 此它被广泛应用于军事和安全通信 中，以确保通信的安全性和可靠性 。
05
扩频通信的发展趋势与挑战
扩频通信技术的发展趋势
高速率
扩频通信技术正在向更高的数据 传输速率方向发展，以满足日益
增长的数据需求。
低功耗
随着物联网、嵌入式系统等应用 的增多，对扩频通信技术的功耗
要求越来越低。
安全性
随着通信技术的发展，对扩频通 信技术的安全性要求也越来越高 ，需要采取更先进的加密算法和
扩频通信1章
令x = S/(N0B)，代入公式(1-5)式得
N0 B S S S S lim C lim log 2 (1 ) log 2 e 1.44 B B S N0 N0 B N0 N0
（1-7）
公式（1-7）表明，保持S／N0一定，即使增加信号带宽B， 信道容量C也是有限的。原因是当信号带宽B时，噪声功率N 也趋于无穷大。 5
2)
1.3 扩展频谱通信的基本性能参数
1. 扩频处理增益
在一个信息处理系统中，系统的输入信噪比、输出信噪比分别为 (S／N)in，和(S／N)out，由系统的扩频处理增益Gp表示了信噪比 的改善程度，即
GP ( S / N ) out S S 或GP (dB) 10 lg( ) out 10 lg( ) in (dB) ( S / N ) in N N
香农定理给出了通信系统所能达到的极限信息传输速率， 达到极限速率的通信系统称为理想通信系统。在一定的信道容 量条件下，信号带宽B、信号噪声功率比S／N是可以互换的， 即可通过增加信号带宽B来减小发送信号功率，也可以通过增 加发送功率来减小信号的带宽。那么，信号功率与信号带宽相 对变化的速率如何呢？
（1-9）
由于高斯白噪声的功率谱近似均匀分布，因此也常用扩频前后 带宽的比值来近似估算系统的扩频处理增益，
B GP F
（1-10）
9
例1-2 一个扩频系统的处理增益为35dB，要求进入基
带解调器的最小输出信噪比 (S／N)out =18dB，则系 统的输入信噪比(S／N)in＝(S／N)out -Gp＝-17 (dB)。
8
S/N (dB)
6
4
2
0
-2 0 4 8 12 16 20 24 28 32
N0 B S S S S lim C lim log 2 (1 ) log 2 e 1.44 B B S N0 N0 B N0 N0
（1-7）
公式（1-7）表明，保持S／N0一定，即使增加信号带宽B， 信道容量C也是有限的。原因是当信号带宽B时，噪声功率N 也趋于无穷大。 5
2)
1.3 扩展频谱通信的基本性能参数
1. 扩频处理增益
在一个信息处理系统中，系统的输入信噪比、输出信噪比分别为 (S／N)in，和(S／N)out，由系统的扩频处理增益Gp表示了信噪比 的改善程度，即
GP ( S / N ) out S S 或GP (dB) 10 lg( ) out 10 lg( ) in (dB) ( S / N ) in N N
香农定理给出了通信系统所能达到的极限信息传输速率， 达到极限速率的通信系统称为理想通信系统。在一定的信道容 量条件下，信号带宽B、信号噪声功率比S／N是可以互换的， 即可通过增加信号带宽B来减小发送信号功率，也可以通过增 加发送功率来减小信号的带宽。那么，信号功率与信号带宽相 对变化的速率如何呢？
（1-9）
由于高斯白噪声的功率谱近似均匀分布，因此也常用扩频前后 带宽的比值来近似估算系统的扩频处理增益，
B GP F
（1-10）
9
例1-2 一个扩频系统的处理增益为35dB，要求进入基
带解调器的最小输出信噪比 (S／N)out =18dB，则系 统的输入信噪比(S／N)in＝(S／N)out -Gp＝-17 (dB)。
8
S/N (dB)
6
4
2
0
-2 0 4 8 12 16 20 24 28 32
通信系统学习-扩频的基本原理和扩频方式
图1-7 DS/FH混合扩频示意图
第1章 扩频通信技术原理
一个DS扩频信号在一个更宽的频带范围内进行跳变。 DS/FH系统的处理增益为DS和FH处理增益之和。 因此， 有 时采用DS/FH反而比单独采用DS或FH可获得更宽的频谱扩 展和更大的处理增益。
第1章 扩频通信技术原理
对于DS/TH方式， 相当于在DS扩频方式中加上时间复 用。 采用这种方式可以容纳更多的用户。 在实现上， DS 本身已有严格的收发两端扩频码的同步， 加上跳时， 只不 过增加了一个通—断开关， 并不增加太多技术上的复杂度。
直接序列(DS， Direct Sequence)扩频就是直接用具有高 码率的扩频码序列在发端扩展信号的频谱。 而在收端， 用 相成原 始的信息。
第1章 扩频通信技术原理 例如，我们用窄脉冲序列对某一载波进行二进制相移键 控调制
图1-3 直接序列扩展频谱原理图
第1章 扩频通信技术原理
图1-4 跳频(FS)系统
跳频系统也占用了比信息
(a) 原理方框图； (b) 频率跳变图例 带宽要宽得多的频带。
第1章 扩频通信技术原理 3. 跳时(TH) 跳时：使发射信号在时间轴上跳变。用码序列进行选择的多 时片的时移键控。
图1-5 跳时系统 (a) 原理方框图； (b) 跳时图例
第1章 扩频通信技术原理 (2) 如果信号的总能量不变， 则频谱的展宽势必使各 频谱成分的幅度下降， 换句话说， 使信号的功率谱密度降 低。 这就是为什么可以用扩频信号进行隐蔽通信， 及扩频 信号具有低的被截获概率的原因。 (3) 在较宽的信息周期内， 如果载送信息的符号波形 是一个窄脉冲， 那么其信号的频谱要比所传信息的带宽要 宽， 跳时系统利用的正是这个原理。
由图1-1(b)可知， 脉冲重复周期增加一倍， 基频降低 一半， 谱线间隔也减小一半， 谱线密度增加一倍。
第1章 扩频通信技术原理
一个DS扩频信号在一个更宽的频带范围内进行跳变。 DS/FH系统的处理增益为DS和FH处理增益之和。 因此， 有 时采用DS/FH反而比单独采用DS或FH可获得更宽的频谱扩 展和更大的处理增益。
第1章 扩频通信技术原理
对于DS/TH方式， 相当于在DS扩频方式中加上时间复 用。 采用这种方式可以容纳更多的用户。 在实现上， DS 本身已有严格的收发两端扩频码的同步， 加上跳时， 只不 过增加了一个通—断开关， 并不增加太多技术上的复杂度。
直接序列(DS， Direct Sequence)扩频就是直接用具有高 码率的扩频码序列在发端扩展信号的频谱。 而在收端， 用 相成原 始的信息。
第1章 扩频通信技术原理 例如，我们用窄脉冲序列对某一载波进行二进制相移键 控调制
图1-3 直接序列扩展频谱原理图
第1章 扩频通信技术原理
图1-4 跳频(FS)系统
跳频系统也占用了比信息
(a) 原理方框图； (b) 频率跳变图例 带宽要宽得多的频带。
第1章 扩频通信技术原理 3. 跳时(TH) 跳时：使发射信号在时间轴上跳变。用码序列进行选择的多 时片的时移键控。
图1-5 跳时系统 (a) 原理方框图； (b) 跳时图例
第1章 扩频通信技术原理 (2) 如果信号的总能量不变， 则频谱的展宽势必使各 频谱成分的幅度下降， 换句话说， 使信号的功率谱密度降 低。 这就是为什么可以用扩频信号进行隐蔽通信， 及扩频 信号具有低的被截获概率的原因。 (3) 在较宽的信息周期内， 如果载送信息的符号波形 是一个窄脉冲， 那么其信号的频谱要比所传信息的带宽要 宽， 跳时系统利用的正是这个原理。
由图1-1(b)可知， 脉冲重复周期增加一倍， 基频降低 一半， 谱线间隔也减小一半， 谱线密度增加一倍。
第01讲-扩频通信原理
一、 扩频通信原理
扩频系统的基石
C.E.Shannon的信道公式确定了任意通信信道的理 论容量，如下式： C=BwLog2[1+S/N]
由上式可以看出， 在给定SNR和没有误码的情况
下，一个发送信息的信道的理论容量与该信道的带宽 是成正比的，信道容量随着信道带宽的增加而增加， 只要Bw足够宽，尽管SNR非常低,容量也可以非常大。
CDMA扩频工作原理(一)
CDMA扩频工作原理(二)
扩频通信系统的特点
扩频通信系统利用扩频和解扩，使其有如下特点：
具有抗干扰和抗多径衰落能力。
解扩处理把有用信号频谱恢复为窄带谱，而干扰信号频谱 不能被解扩，呈无用宽带谱，借助滤波器就可以去除带外 的无抑制多径时延的干扰。
扩频的实现方法
实现扩频系统一般有三种方法： 1、直接序列扩频(DSSS),也叫伪噪声(PN)系统。 2、跳频扩频(FHSS)。 3、跳时(FH)系统。 DSSS实现了时间和频率分集，减少了衰落和干 扰的影响， CDMA就是采用了这种方法。
DSSS简要介绍
直接序列扩频是将一个窄带的原始信号与一个宽带扩 频码相乘，使其能量在很宽频带内扩展，然后进行传 输。 扩频和解扩运算并不影响信号，也不影响噪声的频谱 和概率密度性能。
扩频通信系统的特点（续）
系统容量大。系统容量取决于干扰大小，而扩频的实现大 大提高了信噪比，所以容量得以提高。 不需要复杂的频率分配和管理。 保密性好。 存在多址干扰和远近效应。信道地址码的互相关特性导致 了多址干扰，而地址的正交性导致了远近效应。
扩频系统的基石
C.E.Shannon的信道公式确定了任意通信信道的理 论容量，如下式： C=BwLog2[1+S/N]
由上式可以看出， 在给定SNR和没有误码的情况
下，一个发送信息的信道的理论容量与该信道的带宽 是成正比的，信道容量随着信道带宽的增加而增加， 只要Bw足够宽，尽管SNR非常低,容量也可以非常大。
CDMA扩频工作原理(一)
CDMA扩频工作原理(二)
扩频通信系统的特点
扩频通信系统利用扩频和解扩，使其有如下特点：
具有抗干扰和抗多径衰落能力。
解扩处理把有用信号频谱恢复为窄带谱，而干扰信号频谱 不能被解扩，呈无用宽带谱，借助滤波器就可以去除带外 的无抑制多径时延的干扰。
扩频的实现方法
实现扩频系统一般有三种方法： 1、直接序列扩频(DSSS),也叫伪噪声(PN)系统。 2、跳频扩频(FHSS)。 3、跳时(FH)系统。 DSSS实现了时间和频率分集，减少了衰落和干 扰的影响， CDMA就是采用了这种方法。
DSSS简要介绍
直接序列扩频是将一个窄带的原始信号与一个宽带扩 频码相乘，使其能量在很宽频带内扩展，然后进行传 输。 扩频和解扩运算并不影响信号，也不影响噪声的频谱 和概率密度性能。
扩频通信系统的特点（续）
系统容量大。系统容量取决于干扰大小，而扩频的实现大 大提高了信噪比，所以容量得以提高。 不需要复杂的频率分配和管理。 保密性好。 存在多址干扰和远近效应。信道地址码的互相关特性导致 了多址干扰，而地址的正交性导致了远近效应。
扩频通信技术第1章
•2、工作原理 待传信息信号与高速率的伪噪声（伪随机）码波形相 乘后，去直接控制载波信号的某个参量，来扩展传输信号的 带宽。用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。
•3、调制方式的选取 • 在直接序列系统中，通常进行PSK调制。由于PSK信号 可以等效为抑制载波的双边带调幅波，因此直接序列系统常 采用平衡调制方式。抑制载波的平衡调制节约了发射功率， 提高了发射机的工作效率，而且对提高扩频信号的抗侦破能 力也有利。
•2020/7/15
•哈尔滨工业大学通信技术研究所
•假设有用信号的功率为P1＝P0，码分多址干扰信号的功率 P2＝P0，多径干扰信号的功率P3=P0，其他进入接收机的干 扰和噪声信号功率N=P0。再假设所有信号的功率谱是均匀 分布在BRF=2Rc带宽之内。
•哈尔滨工业大学通信技术研究所
• 相关解扩后，有用信号的频带变窄，无失真地通过带
•(1) 频率跳变-直接序列混合扩频系统； • (2) 时间跳变-频率跳变混合扩频系统； • (3) 时间跳变-直接序列混合扩频系统；
1.2.1 直接序列系 统
1、概念 直接序列调制扩展频谱通信系统（Direct Sequence
Spread Spectrum Communication System，DS-SS），简称 直接序列系统或直扩系统。
，1993年 5 M·K·Simon.Spread Spectrum Communications Handbook
人民邮电出版社，2002
6(美)J·K·霍姆斯.相干扩展频谱系统，梁振兴译，国防工业 出版社，1991
•4
1.1 扩频通信的基本概念
设计和评价通信系统性能的主要指标 ※ 有效性； ※ 可靠性；
假设数据调制采用二进制频移键控调制，Tb是一个信息 码元比特宽度，每Tb秒数据调制器输出两个频率中的一个。每 隔 Tc秒系统输出信号的射频频率跳变到一个新的频率上。 若Tc＞Tb，则称为频率慢跳变系统。
•3、调制方式的选取 • 在直接序列系统中，通常进行PSK调制。由于PSK信号 可以等效为抑制载波的双边带调幅波，因此直接序列系统常 采用平衡调制方式。抑制载波的平衡调制节约了发射功率， 提高了发射机的工作效率，而且对提高扩频信号的抗侦破能 力也有利。
•2020/7/15
•哈尔滨工业大学通信技术研究所
•假设有用信号的功率为P1＝P0，码分多址干扰信号的功率 P2＝P0，多径干扰信号的功率P3=P0，其他进入接收机的干 扰和噪声信号功率N=P0。再假设所有信号的功率谱是均匀 分布在BRF=2Rc带宽之内。
•哈尔滨工业大学通信技术研究所
• 相关解扩后，有用信号的频带变窄，无失真地通过带
•(1) 频率跳变-直接序列混合扩频系统； • (2) 时间跳变-频率跳变混合扩频系统； • (3) 时间跳变-直接序列混合扩频系统；
1.2.1 直接序列系 统
1、概念 直接序列调制扩展频谱通信系统（Direct Sequence
Spread Spectrum Communication System，DS-SS），简称 直接序列系统或直扩系统。
，1993年 5 M·K·Simon.Spread Spectrum Communications Handbook
人民邮电出版社，2002
6(美)J·K·霍姆斯.相干扩展频谱系统，梁振兴译，国防工业 出版社，1991
•4
1.1 扩频通信的基本概念
设计和评价通信系统性能的主要指标 ※ 有效性； ※ 可靠性；
假设数据调制采用二进制频移键控调制，Tb是一个信息 码元比特宽度，每Tb秒数据调制器输出两个频率中的一个。每 隔 Tc秒系统输出信号的射频频率跳变到一个新的频率上。 若Tc＞Tb，则称为频率慢跳变系统。
扩频通信技术简介
高可靠性
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
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
扩频通信课件(精品资料)PPT
2，干扰门限 实际设计时往往比干扰容限要再严格一
些留出冗余量，例如1dB
§1.4干扰容限与扩频系统主要特点
三，扩频通信技术的主要优点 〔1〕抗干扰性能好； 〔2〕保密性好，不易被侦破； 〔3) 易于实现多址； 〔4〕降低了通量密度； 〔5〕扩频系统本身为数字系统，易于实 现。
第二章
各种扩频信号及其 调制技术
图2-1 (a),(b)详细的Block
§2.1 直序扩频系统(DS-SS)
二，伪随机信号的调制与混频 1，2PSK调制
f(t)=±coswct 属于平衡调制信号 信号中无直流成份，无载波能量
§1.2 扩频系统的数学模型
一，DS-SS-PSK数学模型 1，射频： s(t)=m(t)coswct
m(t)=d(t)c(t) PSK调制：m(t)上下电平 2，经信道后进入接收机天线的信号为
r(t)=s1(t-τ1)+n(t)+si(t- τi)
§1.2 扩频系统的数学模型3, 经射频滤波器，相关，基带滤波后：
干扰信号能量被扩展到整个扩频带宽内， 通过基带滤波器输出很小。 二，FH-SS模型
图1-5
§1.3 扩频系统的抗干扰性能分析
一，干扰信号. 1, 多址干扰: 同一扩频系统中其他台站的 信号。
2, 人为敌方干扰: 窄带瞄准式和宽带阻塞 式, 以及转发干扰。 3, 随机自然干扰：雷电,飞行体,汽车的火 花干扰等。
2，扩频通信 将待传输信息的频谱通过在编码使之
扩大许多倍，送入信道中传输，在接收 端解码将信息复原。
由于在信道中实际传输的信号比原始 信号频谱扩展了许多倍，因此称之为扩 频通信。
§1.1扩频通信系统根本概念
3，CDMA 现代高端通信系统均采用伪随机码
些留出冗余量，例如1dB
§1.4干扰容限与扩频系统主要特点
三，扩频通信技术的主要优点 〔1〕抗干扰性能好； 〔2〕保密性好，不易被侦破； 〔3) 易于实现多址； 〔4〕降低了通量密度； 〔5〕扩频系统本身为数字系统，易于实 现。
第二章
各种扩频信号及其 调制技术
图2-1 (a),(b)详细的Block
§2.1 直序扩频系统(DS-SS)
二，伪随机信号的调制与混频 1，2PSK调制
f(t)=±coswct 属于平衡调制信号 信号中无直流成份，无载波能量
§1.2 扩频系统的数学模型
一，DS-SS-PSK数学模型 1，射频： s(t)=m(t)coswct
m(t)=d(t)c(t) PSK调制：m(t)上下电平 2，经信道后进入接收机天线的信号为
r(t)=s1(t-τ1)+n(t)+si(t- τi)
§1.2 扩频系统的数学模型3, 经射频滤波器，相关，基带滤波后：
干扰信号能量被扩展到整个扩频带宽内， 通过基带滤波器输出很小。 二，FH-SS模型
图1-5
§1.3 扩频系统的抗干扰性能分析
一，干扰信号. 1, 多址干扰: 同一扩频系统中其他台站的 信号。
2, 人为敌方干扰: 窄带瞄准式和宽带阻塞 式, 以及转发干扰。 3, 随机自然干扰：雷电,飞行体,汽车的火 花干扰等。
2，扩频通信 将待传输信息的频谱通过在编码使之
扩大许多倍，送入信道中传输，在接收 端解码将信息复原。
由于在信道中实际传输的信号比原始 信号频谱扩展了许多倍，因此称之为扩 频通信。
§1.1扩频通信系统根本概念
3，CDMA 现代高端通信系统均采用伪随机码
第一章 扩频通信概述
慢跳频系统跳频图案
快跳频系统跳频图案
跳频系统以躲避干扰的方式抗干扰，可 以认为是一种主动式抗干扰方式。而直 扩系统用把干扰功率分散的方法来降低 干扰功率，提高解调器的输入信干比， 以此来达到抗干扰的目的，是一种被动 式的抗干扰方式。
跳频系统的主要特点
(1)具有较强的抗干扰能力。跳频系统采用躲 避干扰的方法来抗干扰，只有当干扰信号频率 与跳频信号频率相同时，才能形成干扰，因而 抗干扰能力较强。跳频频率数N越大，跳频速 率越高，抗干扰性能越强。 (2)易于组网，实现码分多址，频谱利用率高。 不同的码，可以得到不同的跳频图案，从而组 成不同的网，频谱利用率比直扩系统略高。
(6)信号处理。直扩系统一般采用相干检 测，而跳频系统由于频率不断变化，频 率的跳变需要一定的时间，因而多采用 非相干检测。因此从性能上看，直扩系 统性能优于跳频；但从实现来看，相干 检测需要恢复载波，必然增加系统的复 杂程度，恢复载波的频率和相位的偏差， 又会降低系统性能，因此跳频系统的信 号接收和处理更易实现。
Hedy Lamarr（1913-2000）
五十年代初，纽约州的Sylvania公司开始 以海蒂和乔治的专利为出发点作相关的 研发。后来在六十年代，相关的扩频 （Spread Spectrum）技术出现了，美国 军方也开始在军事通讯系统中使用扩频 技术。
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。
(5) 转发式干扰。 这种干扰首先把有用 信号接收下来, 再经放大和噪声污染后 发送出去, 对有用信号实施干扰。 (6) 宽带阻塞式干扰。这种干扰是在整 个信号的通信频带内施放很强的干扰信 号，其干扰功率与带宽成正比，使通信 一方在整个通信频带内都无法保证正常 的通信。
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处Fra bibliotek增益：Gp
S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
[ 例 1] ：某扩频系统的处理增益为 35dB ，要求进入基带 解调器的最小输出信噪功率比为10dB，系统损耗3dB， 求干扰容限Mj和干扰门限MJ。 [例2]：AM系统
st A f t cosc t
2 f 2 (t ) S S 2 2 N out A f (t ) N in
[例3]：FM系统
s t A cos c t k f
t
0
f d
S S 2 3m f (1 m f ) N in N out m f / f B / B m m f
七、扩频技术的应用
扩频通信概述
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
伪随机序列、伪随机码、伪随机信号
伪噪声序列（PN序列） 、伪噪声码、伪噪声信号
五、扩频通信系统分类
直接序列扩频系统（DS-SS）； 调频扩频系统（FH-SS）； 跳时扩频系统（TH-SS），一般不单独使用； 混合扩频系统（FH/DS、DS/TH、FH/TH）；
六、扩频通信系统性能指标
C.E.Shannon指出：在高斯噪声的干扰下，在限平 均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩展码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；
S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
[ 例 1] ：某扩频系统的处理增益为 35dB ，要求进入基带 解调器的最小输出信噪功率比为10dB，系统损耗3dB， 求干扰容限Mj和干扰门限MJ。 [例2]：AM系统
st A f t cosc t
2 f 2 (t ) S S 2 2 N out A f (t ) N in
[例3]：FM系统
s t A cos c t k f
t
0
f d
S S 2 3m f (1 m f ) N in N out m f / f B / B m m f
七、扩频技术的应用
扩频通信概述
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
伪随机序列、伪随机码、伪随机信号
伪噪声序列（PN序列） 、伪噪声码、伪噪声信号
五、扩频通信系统分类
直接序列扩频系统（DS-SS）； 调频扩频系统（FH-SS）； 跳时扩频系统（TH-SS），一般不单独使用； 混合扩频系统（FH/DS、DS/TH、FH/TH）；
六、扩频通信系统性能指标
C.E.Shannon指出：在高斯噪声的干扰下，在限平 均功率的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩展码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；