6第六章扩频通信.pptx

第六章 扩频通信技术是通信工程中的一个重要章节，它涉及到无线传输的主流技术，特别是在第三代移动通信系统中。扩频通信技术起源于20世纪40年代，由Hedy Lamarr和George Antheil提出，最初用于军事通信，以增强安全性并抵抗干扰。然而，这一创新在当时并未得到广泛认可。直到冷战结束后，这项技术才被解除军事管制，进入民用领域，特别是在1985年高通公司开发的CDMA系统中得到广泛应用，成为WCDMA和CDMA2000等3G技术的基础。 扩频通信的基本概念是利用信号带宽远大于信息本身带宽的特性，通过扩频码来实现频带的扩展。这使得通信信号的功率谱密度降低，提高了抗干扰能力和隐蔽性。扩频通信的理论基础是香农定理，它指出信道容量与信道带宽和信噪比有关，但并非无限制增加带宽就能无限提高信道容量。 扩频通信主要有三种方法：直接序列扩频（DS）、跳频扩频（FH）和跳时扩频（TH）。DS是通过直接将信息与伪随机码相乘来扩展信号带宽；FH是通过快速改变载波频率来分散信号；TH则是通过改变信号发射的时间来达到扩频目的。另外，宽带线性调频（Chirp Modulation）也是一种扩频技术。 伪随机码在扩频通信中扮演关键角色，它们是具有类似随机噪声统计特性的确定序列。这些伪码用于扩展信号带宽，同时也提供了良好的加密特性，增强了系统的安全性和抗干扰性。其中，m序列是一种常见的伪随机码，由线性反馈移位寄存器生成，具有较长的周期和理想的自相关特性。正交码，如Walsh码，是一组二值非正弦型正交函数，适用于码分多址复用（CDMA）系统，要求地址码具有特定的特性，如满足特定比特率、尖锐的自相关和互相关特性，以及近似噪声的频谱特性。 扩频通信系统的优点包括：低功率谱密度带来的隐蔽性、数字加密能力、强抗干扰性、抗衰落能力以及码分多址能力。这些特点使得扩频通信在现代无线通信系统中占据了核心地位，尤其在对抗多径干扰和实现高效无线资源管理方面，如RAKE接收机的应用，能有效地解决信号在多径传播环境下的衰落问题。 扩频通信技术是现代通信系统中的关键技术之一，它结合了频率和时间分集的优势，通过伪随机码和正交码实现信号的扩展和复用，从而提升了通信的稳定性和安全性。随着技术的发展，扩频通信将在未来5G和6G网络中继续发挥重要作用。