直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在無(wú)線通信中的研究與應(yīng)用論文

　　一、 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用背景

　　信息交流是人類(lèi)社會(huì)要進(jìn)行發(fā)展和進(jìn)步所必不可少的。隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，信息系統(tǒng)也逐漸發(fā)展成了覆蓋全球的信息網(wǎng)。從十九世紀(jì)人們對(duì)電纜通信的初步發(fā)明開(kāi)始，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，通信技術(shù)突破了最初的有線通信，發(fā)展出了無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線通信靠電磁波來(lái)進(jìn)行信息傳遞，不用架線，更具靈活性，因而被迅速推廣和發(fā)展。但無(wú)線通信由于其傳輸環(huán)境的復(fù)雜性，在傳輸過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的反射體以及來(lái)源于其它無(wú)線電波的干擾，會(huì)極大的影響甚至改變信號(hào)的傳輸信息，因此，無(wú)線通信抗干擾技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。

　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)作為主要的抗干擾技術(shù)之一，產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代，其發(fā)明之初主要被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。在世界格局動(dòng)蕩的那個(gè)年代，擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)主要用來(lái)對(duì)抗敵方的惡意干擾，維持軍事系統(tǒng)安全不被侵入，其作用的重要性由此可見(jiàn)。

　　二、 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)簡(jiǎn)介

　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是指利用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開(kāi)的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原來(lái)的信號(hào)。該技術(shù)作為一種信息傳輸方式，通過(guò)編碼及調(diào)制的方法將頻帶展寬，使得其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)，這樣便可以有效提高頻率資源的利用率，且使所需要傳達(dá)的信息安全、準(zhǔn)確的傳達(dá)。

　　該技術(shù)主要是通過(guò)發(fā)端、信道和接收端三部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作原理為：將需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)在發(fā)端輸入以后，首先通過(guò)擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列將輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以擴(kuò)寬其信號(hào)頻譜，擴(kuò)頻碼序列一般采用PN碼。然后將擴(kuò)寬后的信號(hào)調(diào)制到射頻發(fā)生器發(fā)射出去。調(diào)制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。發(fā)出的信號(hào)在接收端的本地射頻發(fā)生器接收到信號(hào)后立即進(jìn)行解調(diào)，此后再由本地的擴(kuò)頻解調(diào)設(shè)備產(chǎn)生與發(fā)端相同的擴(kuò)頻序列進(jìn)行信號(hào)解擴(kuò)，使信號(hào)恢復(fù)到原信號(hào)進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

　　三、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的理論基礎(chǔ)

　　無(wú)線通信技術(shù)自發(fā)展以來(lái)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展也迅速發(fā)展。發(fā)展至今，人們由通用無(wú)線逐漸發(fā)展出了專(zhuān)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線通信傳輸環(huán)境變得日趨復(fù)雜，同時(shí)人們對(duì)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量變得日益嚴(yán)苛，所以如何在保證傳輸質(zhì)量的同時(shí)盡量節(jié)約傳輸信號(hào)所占用的頻譜寬度便成了當(dāng)代無(wú)線技術(shù)不斷探索的領(lǐng)域。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)可以把傳輸信號(hào)在發(fā)射端用擴(kuò)頻碼進(jìn)行調(diào)制，使得其所占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于傳輸信息所必須的帶寬，再在接收端用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，以把信號(hào)進(jìn)行還原。這樣既節(jié)省了頻率資源，又可使信號(hào)安全送達(dá)，保證了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，一次被廣泛應(yīng)用。其理論依據(jù)為：

　　該式是香農(nóng)在長(zhǎng)期的無(wú)線通信研究中總結(jié)出來(lái)的公式，稱(chēng)為香農(nóng)公式。

　　式中，C—信息的傳輸速率(即信道容量，單位b/s)，B—頻帶寬度(單位Hz)，S—信號(hào)平均功率(單位W)，N—噪聲平均功率(單位W)，S/N—信噪比。

　　從公式中可以看出，要提高到信號(hào)的傳輸速率，可以通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)。一種是提高信號(hào)傳輸?shù)念l帶寬度，另一種是提高信噪比。在保證信號(hào)的傳輸速率一定時(shí)，可以通過(guò)提高信號(hào)傳輸?shù)念l帶寬度來(lái)降低對(duì)信噪比的要求，這便是直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的原理，通過(guò)增加帶寬來(lái)降低對(duì)信噪比的要求，從而保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　該式是柯捷爾尼科夫在其長(zhǎng)期研究的潛在抗干擾理論中得出的估算信號(hào)傳輸差錯(cuò)概率的公式。

　　式中，Pe—信號(hào)差錯(cuò)概率，S/N—信噪比，B/Bm—信號(hào)帶寬比。

　　由此可以看出，信號(hào)差錯(cuò)概率與信噪比和信號(hào)帶寬比兩個(gè)因素有關(guān)。降低信噪比或信號(hào)帶寬比均可使信號(hào)傳輸?shù)牟铄e(cuò)概率減小。因此，在信噪比一定的情況下其差錯(cuò)概率可通過(guò)信號(hào)帶寬比的調(diào)整來(lái)減小。由這一公式也可以得出直接序列擴(kuò)頻技術(shù)抗干擾的原理。

　　四、 直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的特點(diǎn)

　　4.1抗干擾性強(qiáng)

　　抗干擾性是直接序列擴(kuò)頻技術(shù)之所以發(fā)展的本質(zhì)屬性。該技術(shù)通過(guò)擴(kuò)頻序列將要傳輸?shù)男盘?hào)的頻帶進(jìn)行擴(kuò)寬，使得窄帶干擾基本不起作用，而寬帶干擾要想達(dá)到干擾目的必須提高相應(yīng)倍數(shù)的總功率，從而避免了無(wú)論是來(lái)自窄帶還是寬帶的干擾，保證了傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于在發(fā)射端對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行了擴(kuò)頻處理，要還原信號(hào)必須要在接收端用同樣的擴(kuò)頻序列進(jìn)行解擴(kuò)，在不知道信號(hào)擴(kuò)頻碼的情況下是不能進(jìn)行信號(hào)還原的，因此這類(lèi)干擾在擴(kuò)頻技術(shù)下是起不到作用，從而保證了傳輸信號(hào)的安全性。

　　43.2隱蔽性好

　　由于擴(kuò)頻技術(shù)是把傳輸信號(hào)在很寬的頻帶上進(jìn)行擴(kuò)寬，所以單位頻帶上的信號(hào)功率很低，幾乎淹沒(méi)在了白噪聲之中，很難進(jìn)行捕捉。加之，由于不知道擴(kuò)頻碼序列，很難獲取有用信息，所以這一技術(shù)很好的把信號(hào)隱藏了起來(lái)，使得別人很難對(duì)信號(hào)進(jìn)行破壞及獲取。

　　4.3易于實(shí)現(xiàn)碼分多址

　　由于擴(kuò)頻技術(shù)對(duì)不同傳輸信號(hào)進(jìn)行了不同的擴(kuò)頻碼序列擴(kuò)，在擴(kuò)寬信號(hào)頻帶的同時(shí)，由于不同擴(kuò)頻碼之間互不干擾，可以極大地提高頻帶的重復(fù)利用率。同時(shí)，發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，接收者也可用不同的擴(kuò)頻編碼，接收不同的發(fā)送者送來(lái)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)多址通信。

　　五、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的發(fā)展前景

　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)從發(fā)展之初便不斷進(jìn)行改進(jìn)以適應(yīng)不斷變化的需求環(huán)境。但是，其發(fā)展至今仍存在一定的技術(shù)缺陷，如由于信號(hào)的帶寬增大使得接收端的信號(hào)干擾增多、傳輸速率在一定程度上受限等。對(duì)此，必須對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)與完善，以適應(yīng)社會(huì)的不斷發(fā)展需求。同時(shí)，伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是近幾年投入使用的4G無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)也必須進(jìn)行不斷地改進(jìn)，如朝著網(wǎng)絡(luò)抗干擾技術(shù)、與其他抗干擾技術(shù)組合應(yīng)用等方向發(fā)展，才能不斷使用當(dāng)代社會(huì)對(duì)無(wú)線通信安全性、及時(shí)性、穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求，保持其在無(wú)線通信抗干擾技術(shù)中的地位而不被淘汰。

　　結(jié)語(yǔ)：

　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。日漸復(fù)雜的無(wú)線技術(shù)通信環(huán)境和人們?nèi)找鎳?yán)苛的無(wú)線通信要求使得無(wú)線抗干擾技術(shù)也不斷發(fā)展，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)作為一種主要的無(wú)線通信抗干擾技術(shù)之一，從發(fā)展之初起便不斷進(jìn)行發(fā)展與改進(jìn)，從起初的軍事領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到更為廣泛的民用通信領(lǐng)域，并不斷進(jìn)行著改進(jìn)與完善，以適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸穩(wěn)定性、及時(shí)性及安全性的要求�？梢灶A(yù)見(jiàn)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)代社會(huì)，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)必然也會(huì)進(jìn)行不斷發(fā)展、不斷突破，從而更好地適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展需求。

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