通信原理

目录

前言

一、扩频通信是什么？

二、理论依据

1. 香农定理

2. 直接扩频通信模型

  大家好，我是三🐎！

好久不见，这一年忙于考研，也没怎么更新。前一段时间呢，正好学院安排的课程设计与专业课所学内容相一致，考完试想通过发文章的形式分享我个人的一些学习小心得，感谢大家的阅读！欢迎评论指错！

今天呢，分享一下通信原理专业课中的扩频通信。

扩频通信———扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)

简单来说，扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽，具有较强的抗干扰能力和较好的保密性能，20世纪70年代以来扩频通信的理论和应用方法得到了很大的发展，近年来随着移动通信技术发展，扩频通信已经成为第三代移动通信系统的核心技术之一。

扩频系统主要工作流程是将发送信息通过扩频调制将其从窄带带宽扩展至宽带带宽，通过采用相应的的扩频解调技术来对从接收端受到扩频信号进行有效处理。考虑到干扰信号与扩频系统中采用的伪随机序列存在着正交关系，这就使得大大降低扩频信号中的干扰信号功率，从而提高系统的对于信道干扰的抗干扰能力。 在通信系统中描述系统信息容量的香农定理表述如下：       

              （1）

式中：C为通信系统的信道容量(bit/s)，W为通信系统的信道带宽(Hz)，S为通信系统的发送信号信号功率(W)，N为通信系统中信道的噪声功率(W)。

信道容量C一定时, 带宽B与信噪比S/N可以互相转换, 即通过增加信号的带宽可以使得信噪比要求降低。扩频通信的理论基础和基本思想就是以牺牲带宽来换取信噪比好处。 通过对 (1) 式左右两边除以带宽W可得:         

           （2）

当 S/N

则该序列表示为：                                                        

其中，为伪随机码码元。

将此扩频码与码率较低的原始信号相乘，即可得到频谱扩展后的信号:

对扩展后的序列进行载波调制可得到：

其中为载波频率。

调制后的信号被发往接收端， 经过信道后， 接收端的接收信号可表示为：

其中为噪声和干扰。

为将信号频带恢复至原始宽度，利用同一扩频码序列与接收信号相乘进行解扩，可得到：

由上式中的第一项可以看出， 已恢复出原始信号。

接收信号所包含的噪声分量和干扰分量在与扩频码相乘后， 频带变宽， 使得处于信号频带内的功率降低， 而原信号功率不变，由此提高了信噪比。

直接序列扩频通信系统在发送端直接用高码率的扩频码去展宽数据信号的频谱，而在接收端则用同样的扩频序列进行解扩频，把扩频信号还原为原始的窄带信号。

扩频后的信号带宽扩展为原来的N倍，功率谱密度则下降到 1/N 。其中，扩频码与传输的信息数据无关，和一般的正弦载波信号一样，不影响信息传输的透明性，扩频码仅仅起到扩展信号频谱带宽的作用。