擴(kuò)展頻譜通信,簡稱擴(kuò)頻通信,是一種信息傳輸方式,其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬;頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列(一般是偽隨機(jī)碼)來完成,用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的,與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān);在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。
擴(kuò)頻通信的特點(diǎn)
1、抗干擾能力強(qiáng)
擴(kuò)頻信號(hào)的不可預(yù)測性,使擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)在傳輸過程中擴(kuò)展了信號(hào)帶寬,所以使信噪比很低,甚至在有用信號(hào)功率低于干擾信號(hào)功率的情況下,仍然能不受外界干擾。信號(hào)的頻譜被擴(kuò)展的越寬,處理增益越高,抗干擾能力就越強(qiáng)。此外,對于單頻及多載波信號(hào)的干擾,其他偽隨機(jī)調(diào)制信號(hào)的干擾,以及脈沖正弦信號(hào)的的干擾等,擴(kuò)頻系統(tǒng)都有抑制干擾提高信噪比的作用。簡單的說,若將頻帶展寬10倍,在總功率不變的情況下,其干擾強(qiáng)度只是原來的1/10。而一般頻譜帶寬至少是信息帶寬的幾十倍甚至更高。另外,由于接受端采用了偽隨機(jī)序列進(jìn)行相關(guān)檢測,即使采用同類型信號(hào)進(jìn)行干擾,如果不能檢測出有用信號(hào)的偽隨機(jī)序列,干擾也起不了太大作用??垢蓴_性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信最突出的優(yōu)點(diǎn)。
2、隱蔽性好、低截獲性
由于擴(kuò)頻信號(hào)的頻譜被展寬到很寬的頻帶上,單位帶寬的功率也隨之降低,信號(hào)功率密度很低,信號(hào)被淹沒在噪聲中、難以被發(fā)現(xiàn),因而不易被敵方截獲;加之?dāng)U頻編碼,就更難獲取有用信號(hào),而且擴(kuò)頻信號(hào)的功率密度極低,對周圍的電信設(shè)備產(chǎn)生干擾的可能性極小。
3、保密性好
在一定的發(fā)射功率下,擴(kuò)頻信號(hào)分布在很寬的頻帶內(nèi),無線信道中有用信號(hào)功率譜密度很低,有用信號(hào)被淹沒在噪聲下,而且不同的通信在發(fā)射時(shí)采用不同的擴(kuò)頻序列,只有接受方知道擴(kuò)頻序列的具體內(nèi)容,其他不知道地接受方幾乎不可能破譯,因此擴(kuò)頻技術(shù)能很好的保證通信的可靠性。
4、抗多路徑干擾性能好
多路徑干擾是電波傳輸過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射,在接受端的這些反射或散射信號(hào)與直接路徑信號(hào)相互干擾。多路徑干擾會(huì)嚴(yán)重影響通信。擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中增加了擴(kuò)頻調(diào)制和解擴(kuò)過程,從多徑信號(hào)中分離出最強(qiáng)的有用信號(hào),或者將多徑信號(hào)中的相同碼序列信號(hào)疊加,這樣就可以有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號(hào)衰落現(xiàn)象,是擴(kuò)頻通信系統(tǒng)具有良好的抗多徑衰落特性。
5、易于實(shí)現(xiàn)碼分多址
由于擴(kuò)頻通信要用偽隨機(jī)序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送,而信號(hào)接收需要用相同的偽隨機(jī)序列做相關(guān)的解擴(kuò)才能恢復(fù)出信號(hào),這就給頻分復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ)。充分利用不同碼型的偽隨機(jī)序列之間的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性,分配給不同用戶不同的偽隨機(jī)序列,就可以區(qū)別不同用戶的信號(hào),眾多用戶,只要配隨使用自己的偽隨機(jī)序列,就可以互不干擾的同時(shí)使用同一頻率通信,從而實(shí)現(xiàn)了頻分復(fù)用,使擁擠的頻譜得到充分利用。發(fā)送者可用不同的偽隨機(jī)序列,分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣,接收者用不同的偽隨機(jī)序列,就可以接收到不同發(fā)送方送來的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了多址通信。
6、能精確的定時(shí)和測距
我們知道電磁波在空間傳播速度是固定不變的。人們自然會(huì)想到如果能夠精確測量電磁波在兩個(gè)物體之間傳播的時(shí)間,也就等于測量兩個(gè)物體之間的距離。在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬,則意味著所采用的偽隨機(jī)序列速率很高,每個(gè)碼片所占用的時(shí)間就很短。當(dāng)發(fā)射出去的擴(kuò)頻信號(hào)在被測物體反射回來,在接受端接跳出偽隨機(jī)序列,然后比較收發(fā)兩個(gè)碼序列相位之差,就可以精確測出擴(kuò)頻信號(hào)往返的時(shí)間差,從而算出兩者之間的距離。測量精度取決于碼片的寬度,碼片越窄,精度越高。
擴(kuò)頻通信的作用
1.擴(kuò)頻通信為接入網(wǎng)增添光彩:接入網(wǎng)是個(gè)新的技術(shù)概念,它是由傳統(tǒng)的用戶線,用戶環(huán)路和用戶接入系統(tǒng)逐步發(fā)展、演變和升級(jí)而形成的。現(xiàn)代電信網(wǎng)絡(luò)分為3大部分:傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)和接入網(wǎng)。由于接入網(wǎng)發(fā)展較晚,往往成為電信發(fā)展規(guī)律的“瓶頸”,各國都很重視,接入網(wǎng)一天天變“熱“,各類接入技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。例如,有線接入系統(tǒng),包括銅線接入、光纖接入和光纖同軸混合接入等;無線接入分為移動(dòng)接入和固定接入系統(tǒng)。其中光纖接入和無線固定接入成為“熱網(wǎng)”中的兩個(gè)“熱點(diǎn)”。擴(kuò)頻通信的出現(xiàn),使得無線通信舊貌換新顏。擴(kuò)頻微波與常規(guī)微波相比有三個(gè)優(yōu)點(diǎn):抗干擾強(qiáng);頻點(diǎn)問題好處理;價(jià)格比較便宜。因此,擴(kuò)頻微波接入系統(tǒng)將成為無線接入的一支新軍,為接入網(wǎng)增添光彩。
2.語音接入(點(diǎn)對點(diǎn)):現(xiàn)有的擴(kuò)頻微波,速率從64kb/s~8Mb/s,可傳1~120路(PCM)語音。特別是E1、2*E1和4*E1可取代常規(guī)的30路、60路和120路中小容量微波,抗干擾極強(qiáng),誤碼率可低到1E-10量級(jí),準(zhǔn)光纖水平。時(shí)分雙工(TDD)E1,距離近些;頻分雙工(FDD)E1,距離還可遠(yuǎn)些,在視距通信范圍,擴(kuò)頻微波可取代超短波(VHF/UHF),常規(guī)小微波,以及電纜和光纖(如沒有,可不架設(shè))。它可以單獨(dú)或與各種復(fù)用設(shè)備結(jié)合,用于衛(wèi)星通信最后“一公里”,局間中繼,GMS系統(tǒng)基站到交換機(jī)間通信等很多場合。
3.數(shù)據(jù)接入:采用擴(kuò)頻Modem和復(fù)用器,可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信,再逐級(jí)匯集,也可組成很大的專用數(shù)據(jù)網(wǎng),例如銀行的同城結(jié)算網(wǎng);可應(yīng)用于ISDN網(wǎng)和DDN網(wǎng);
4.視頻接入:采用N*64kb/s或2Mb/s的擴(kuò)頻Modem加上會(huì)議電視終端可傳會(huì)議電視信息。若將多個(gè)點(diǎn)對點(diǎn)擴(kuò)頻信道和MCU相連,可以組成良好的多點(diǎn)擴(kuò)頻會(huì)議電視系統(tǒng)。采用每秒可輸出22~25幀的圖像編解碼器(CODEC),利用擴(kuò)頻E1,就可傳送實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)電視圖像。
5.多媒體接入:采用復(fù)用器,可在擴(kuò)頻信道上同時(shí)傳送語音、數(shù)據(jù)和視頻圖像等多媒體信息?,F(xiàn)在已有的擴(kuò)頻Modem與當(dāng)前的多媒體通信發(fā)展水平相適應(yīng),設(shè)備輕巧,易安裝,是較好的無線多媒體接入手段。
6.國際互聯(lián)網(wǎng)(Internet)接入:利用64kb/s~8Mb/s的擴(kuò)頻Modem直接接入Internet網(wǎng)已有很多實(shí)例了,它是專線而不是租用線,費(fèi)用會(huì)省些。
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