拓展:直接序列扩频(DSSS)
基本概念:
所谓直接序列扩频, 就是在发送端直接用具有高码率的扩频码序列对信息比特流进行调制, 从而扩展信号的频谱, 在接收端, 用与发送端相同的扩频码序列进行相关解扩, 把展宽的扩频信号恢复成原始信息。一种直接序列扩频技术是使用异或运算将数字信息流与扩展码位流结合起来.
例如说在发射端将"1"用11000100110,而将"0"用00110010110去代替,这个过程就实现了扩频,而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1", 00110010110就恢复成"0",这就是解扩。这样信源速率就被提高了11倍,同时也使处理增益达到10dB以上,从而有效地提高了整机倍噪比。
扩频通讯之 — 直扩、跳频大概四十年以前,不论军用还是民用的电台还都是手调收发频率的,双方要约定好使用的频率点才能传送信号。对无线电尤其是短波的管理是非常严格的。
这种传播方式存在几个问题——
容易被监听
容易被干扰
发射机功率大,容易暴露
虽然分配给每个用户的频率固定,频带很窄,但是用户多了还是严重不够用
1942年,扩频通讯技术被发明出来,这项技术采用的方法是把原来在很窄频带上传送的信号通过一定技术手段扩展到很宽的频带上传送,以解决上面说到的几个问题
但是这项技术在军方沉睡了几十年,直到20世纪80年代,扩频技术才在民用通讯领域兴起,而军方到这时候才终于发现了这种方法的优势
扩频通讯的实现方法有这么几种——
直接序列扩频
按照香农公式C=W×Log2(1+S/N),信号速率C与信道带宽和信噪比S/N都有关系。
如果带宽很窄,需要的信噪比就很高;
反过来如果带宽很大,需要的信噪比就可以非常低。
直接序列扩频就是把这个原理发挥到极致的应用,真正信号的功率谱密度甚至比噪声还低,信号完全淹没在噪声里,然后还能还原回来。为人类的才智喝彩吧。
跳频
跳频的原理就是在传送信号的时候快速调整载波频率,在若干个频率点之间切换。接收方再按照约定的跳频码从各个频率上接收有用的信号还原。当然也有办法采用随机的跳频码。
跳频的优势非常明显。但是还有诸多需改进之处。
如果某个信道已经被占用,最好能够自动避开
跳得快了难免出错,对错误的处理很重要
跳频网络的用户容量比较小
跳频技术当前的应用非常广泛。战场通讯、GSM手机(每秒217跳)、Wifi(跳速不定)、蓝牙(每秒1600跳)。这些应用中都有跳频技术隐含其中。这些技术里面大多是包含直接序列扩频和跳频的组合应用,以提高综合性能。
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