扩频通信简介

(4) 2024-05-07 20:23

Hi,大家好,我是编程小6,很荣幸遇见你,我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来,今天说一说扩频通信简介,希望能够帮助你!!!。

扩频通信系统是指将待传输信号的频谱用特定的扩频函数扩展频谱后成为宽带信号然后在信道中传输;在接收端再利用相对应的解扩方法将接收信号恢复为原信号带宽,从而达到传输信息目的的系统。在扩频通信系统中,传输同样信号所需要的带宽远远高于常规方式。通常情况下,扩展频谱后传输信号的带宽通常是信息带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。

扩频通信分为五种类型,分别是直接序列扩频、频谱跳变扩频、时间跳变扩频、线性调频脉冲扩频以及混合扩频。

从《扩频通信》图1-1中扩频通信系统模型可以看到,在发射端,数据源经过编码之后产生d(t)信号,之后与扩频码c(t)相乘,再调制到频率为f0的载波信号上,最后通过发射机发射。在接收端,采用同样的扩频码进行解扩。

扩频通信简介_https://bianchenghao6.com/blog__第1张
图片来源于《扩频通信》第二版

 

采用扩频通信的好处是在发射端将待发信号的频谱拓宽,并且频谱被扩展的信号在发射后,功率被分散在更宽的频谱中。在接收端解扩时,分散在宽频谱中的有用信号会由于相关性而被检测出来。信道中的其他干扰会由于无相关性在解扩解调过程中由于功率低而不影响有用信号的解调。从图1-3(a)可以看到,在信道中的有用信号功率低于白噪声信号,窄带干扰信号功率远高于有用信号。在图1-3(b)中,通过扩频码解扩后,窄带干扰信号的功率低于白噪声信号功率,而有用信号的功率最高。

扩频通信简介_https://bianchenghao6.com/blog__第2张
图片来源于《扩频通信》第2版

 

从《扩频通信》图4-6中可以看直接序列扩频信号s(t)=d(t)c(t)cos(2pi*f0*t+phi0)的频谱示意图。其中,可以看到d(t)信号的频率较窄为Rb。c(t)直接序列扩频信号的频谱相对较宽为Rc。d(t)c(t)相乘的信号频谱是两者的卷积,再经过与载波信号相乘之后,频谱的范围是(f0-Rc, f0+Rc)。

扩频通信简介_https://bianchenghao6.com/blog__第3张
图片来源于《扩频通信》第2版

 

扩频通信由于有良好的抗干扰性能而被应用于很多通信系统中,比如卫星通信(GPS、北斗等)、CDMA、WCDMA、LoRa、IEEE 802.11、IEEE 802.15.4、蓝牙等。

参考:

  1. 扩频通信(第2版),田日才,清华大学出版社

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