技術(shù)背景:擴頻電臺:傳統(tǒng)的模擬無線通信一般采用調(diào)頻(FM)和調(diào)幅(AM)兩種方式,不能適應高速數(shù)據(jù)通信的要求。進入八十年代后,數(shù)字無線數(shù)據(jù)通信方式成為主流,其調(diào)制方式有振幅鍵控(ASK)、移頻鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK),其優(yōu)勢是便于采用先進的數(shù)字信號處理技術(shù),如均衡技術(shù)、編碼技術(shù)等等,提高了數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸?shù)目煽啃浴嶋H的系統(tǒng)如GSM、IS-54等。但是這些系統(tǒng)也存在一些缺陷。一方面,由于無線通信信道的開放性,通信環(huán)境不可避免地存在各種各樣的突發(fā)干擾,使得信號傳輸?shù)目煽啃越档停瑫r,信道的時域和頻域選擇性衰落,使得數(shù)據(jù)傳輸速率的提高受到限制;另一方面,隨著無線業(yè)務(wù)的快速增長,要求無線網(wǎng)絡(luò)具備相當?shù)撵`活性,以適應業(yè)務(wù)的發(fā)展變化。這些都是常規(guī)的無線數(shù)字通信難以解決的。這些因素促成了對采用新技術(shù)的需求,以提高數(shù)據(jù)傳輸速率并進一步提高傳輸?shù)目煽啃浴?br />
擴頻通信的基本原理和優(yōu)勢:擴頻通信就其調(diào)制方式而言,與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信沒有什么差別,也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速發(fā)展的QAM,不同之處是在調(diào)制之前增加了一個擴頻處理環(huán)節(jié),把待傳送符號用特征碼進行擴展,擴展后的符號稱為碼片;在接收端同樣增加了一個解擴處理的環(huán)節(jié),將N個碼片恢復為一個符號。這即是擴頻通信的基本原理。擴頻通信的優(yōu)勢是由擴頻操作所使用的特征碼-偽隨機序列(PN CODE)帶來的。偽隨機碼具有雙值自相關(guān)特性,它保證了同步相關(guān)操作獲得的輸出遠大于非同步相關(guān)的輸出值。這樣就大大降低了當兩條傳播路徑的時差在一個碼片以上時彼此之間的干擾。這即是通常所說的擴頻抗多徑原理。同時,相關(guān)解擴處理還能夠大大降低窄帶脈沖干擾,如一般的工業(yè)噪聲、環(huán)境噪聲等等。特別值得一提的是,由于解擴處理是對N個碼片的能量進行累加,因此,可以允許接收的信號電平在噪聲以下,只要保證累加獲得的能量滿足信號判決的要求即可。這一性能使得擴頻通信技術(shù)首先在軍隊保密通信系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。擴頻通信抗多徑的性能使得移動通信信道的相關(guān)帶寬不再成為限制通信速率的障礙,因此在擴頻通信方式下可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。傳輸速率的限制取決于信號處理的速度?梢,擴頻技術(shù)在提高數(shù)據(jù)通信速率和改善數(shù)據(jù)通信的可靠性方面,大大優(yōu)于常規(guī)數(shù)字通信。同時,由于所有用戶可以共用同一頻帶,大大簡化了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的規(guī)劃,使得系統(tǒng)在適應不斷增長變化的業(yè)務(wù)方面,具有很高的靈活性。
擴頻通信是傳輸信息使用的射頻帶寬是信息帶寬的10倍至100倍以上的通信體制。信息本身不再是決定傳輸帶寬的決定因素,傳輸帶寬主要由發(fā)信機和對應收信機預先制定的擴頻碼(又稱地址碼)序列確定。
擴頻通信的特點是具有常規(guī)通信體制所不具備的許多優(yōu)勢:
(1)擴頻通信具有消息隱蔽性、低截獲概率和抗干擾等能,對軍事通信有很大應用潛力。國外軍事通信已經(jīng)裝備使用 HF、VHF和UHF頻段的跳頻電臺,直接序列擴頻電臺也開始進入實用階段。
(2)利用不同的預定擴頻碼(地址碼)序列,可以在相同頻段實現(xiàn)碼分多址(CDMA)和選址通信,在衛(wèi)星通信和室內(nèi)有線、無線通信中得到使用。
(3)直接序列擴頻信號具有同距離無關(guān)的高分辨率測距能力,在全球定位系統(tǒng)(GPS)和深空探測中得到應用。
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