直接序列擴頻技術(shù)在無(wú)線(xiàn)通信中的研究與應用論文
一、 直接序列擴頻技術(shù)的應用背景
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(zhù)人類(lèi)社會(huì )的發(fā)展，信息系統也逐漸發(fā)展成了覆蓋全球的信息網(wǎng)。從十九世紀人們對電纜通信的初步發(fā)明開(kāi)始，伴隨著(zhù)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(xiàn)通信，發(fā)展出了無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。無(wú)線(xiàn)通信靠電磁波來(lái)進(jìn)行信息傳遞，不用架線(xiàn)，更具靈活性，因而被迅速推廣和發(fā)展。但無(wú)線(xiàn)通信由于其傳輸環(huán)境的復雜性，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(xiàn)電波的干擾，會(huì )極大的影響甚至改變信號的傳輸信息，因此，無(wú)線(xiàn)通信抗干擾技術(shù)便應運而生。
直接序列擴頻技術(shù)作為主要的抗干擾技術(shù)之一，產(chǎn)生于二十世紀五十年代，其發(fā)明之初主要被應用于軍事領(lǐng)域。在世界格局動(dòng)蕩的那個(gè)年代，擴頻抗干擾技術(shù)主要用來(lái)對抗敵方的惡意干擾，維持軍事系統安全不被侵入，其作用的重要性由此可見(jiàn)。
二、 直接序列擴頻技術(shù)簡(jiǎn)介
直接序列擴頻技術(shù)是指利用高速率的擴頻序列在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進(jìn)行解擴，把展開(kāi)的擴頻信號還原成原來(lái)的信號。該技術(shù)作為一種信息傳輸方式，通過(guò)編碼及調制的方法將頻帶展寬，使得其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬，與所傳信息數據無(wú)關(guān)，這樣便可以有效提高頻率資源的利用率，且使所需要傳達的信息安全、準確的傳達。
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)現的。其工作原理為：將需要傳輸的數字信號在發(fā)端輸入以后，首先通過(guò)擴頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴頻序列將輸入的數字信號進(jìn)行調制，以擴寬其信號頻譜，擴頻碼序列一般采用PN碼。然后將擴寬后的信號調制到射頻發(fā)生器發(fā)射出去。調制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。發(fā)出的信號在接收端的本地射頻發(fā)生器接收到信號后立即進(jìn)行解調，此后再由本地的擴頻解調設備產(chǎn)生與發(fā)端相同的擴頻序列進(jìn)行信號解擴，使信號恢復到原信號進(jìn)行輸出，從而實(shí)現信息的傳輸。
三、直接序列擴頻技術(shù)的理論基礎
無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)自發(fā)展以來(lái)，伴隨著(zhù)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(xiàn)逐漸發(fā)展出了專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，無(wú)線(xiàn)通信傳輸環(huán)境變得日趨復雜，同時(shí)人們對無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )的傳輸質(zhì)量變得日益嚴苛，所以如何在保證傳輸質(zhì)量的同時(shí)盡量節約傳輸信號所占用的頻譜寬度便成了當代無(wú)線(xiàn)技術(shù)不斷探索的領(lǐng)域。直接序列擴頻技術(shù)可以把傳輸信號在發(fā)射端用擴頻碼進(jìn)行調制，使得其所占用的頻帶寬度遠大于傳輸信息所必須的帶寬，再在接收端用相同的擴頻碼進(jìn)行解擴，以把信號進(jìn)行還原。這樣既節省了頻率資源，又可使信號安全送達，保證了信號傳輸的質(zhì)量，一次被廣泛應用。其理論依據為：
該式是香農在長(cháng)期的無(wú)線(xiàn)通信研究中總結出來(lái)的公式，稱(chēng)為香農公式。
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，要提高到信號的傳輸速率，可以通過(guò)兩種途徑實(shí)現。一種是提高信號傳輸的頻帶寬度，另一種是提高信噪比。在保證信號的傳輸速率一定時(shí)，可以通過(guò)提高信號傳輸的頻帶寬度來(lái)降低對信噪比的要求，這便是直接序列擴頻技術(shù)的原理，通過(guò)增加帶寬來(lái)降低對信噪比的要求，從而保證信號傳輸的質(zhì)量。
該式是柯捷爾尼科夫在其長(cháng)期研究的潛在抗干擾理論中得出的估算信號傳輸差錯概率的公式。
式中，Pe—信號差錯概率，S/N—信噪比，B/Bm—信號帶寬比。
由此可以看出，信號差錯概率與信噪比和信號帶寬比兩個(gè)因素有關(guān)。降低信噪比或信號帶寬比均可使信號傳輸的差錯概率減小。因此，在信噪比一定的情況下其差錯概率可通過(guò)信號帶寬比的調整來(lái)減小。由這一公式也可以得出直接序列擴頻技術(shù)抗干擾的原理。
四、 直接序列擴頻技術(shù)的特點(diǎn)
4.1抗干擾性強
抗干擾性是直接序列擴頻技術(shù)之所以發(fā)展的本質(zhì)屬性。該技術(shù)通過(guò)擴頻序列將要傳輸的信號的頻帶進(jìn)行擴寬，使得窄帶干擾基本不起作用，而寬帶干擾要想達到干擾目的必須提高相應倍數的總功率，從而避免了無(wú)論是來(lái)自窄帶還是寬帶的干擾，保證了傳輸信號的穩定性。同時(shí)，由于在發(fā)射端對傳輸信號進(jìn)行了擴頻處理，要還原信號必須要在接收端用同樣的擴頻序列進(jìn)行解擴，在不知道信號擴頻碼的情況下是不能進(jìn)行信號還原的，因此這類(lèi)干擾在擴頻技術(shù)下是起不到作用，從而保證了傳輸信號的安全性。
43.2隱蔽性好
由于擴頻技術(shù)是把傳輸信號在很寬的頻帶上進(jìn)行擴寬，所以單位頻帶上的信號功率很低，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)很好的把信號隱藏了起來(lái)，使得別人很難對信號進(jìn)行破壞及獲取。
4.3易于實(shí)現碼分多址
由于擴頻技術(shù)對不同傳輸信號進(jìn)行了不同的擴頻碼序列擴，在擴寬信號頻帶的同時(shí)，由于不同擴頻碼之間互不干擾，可以極大地提高頻帶的重復利用率。同時(shí)，發(fā)送者可用不同的擴頻編碼分別向不同的接收者發(fā)送數據，接收者也可用不同的擴頻編碼，接收不同的發(fā)送者送來(lái)的數據，從而實(shí)現多址通信。
五、直接序列擴頻技術(shù)的發(fā)展前景
直接序列擴頻技術(shù)從發(fā)展之初便不斷進(jìn)行改進(jìn)以適應不斷變化的需求環(huán)境。但是，其發(fā)展至今仍存在一定的技術(shù)缺陷，如由于信號的帶寬增大使得接收端的信號干擾增多、傳輸速率在一定程度上受限等。對此，必須對這一技術(shù)進(jìn)行不斷地改進(jìn)與完善，以適應社會(huì )的不斷發(fā)展需求。同時(shí)，伴隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，尤其是近幾年投入使用的4G無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，直接序列擴頻技術(shù)也必須進(jìn)行不斷地改進(jìn)，如朝著(zhù)網(wǎng)絡(luò )抗干擾技術(shù)、與其他抗干擾技術(shù)組合應用等方向發(fā)展，才能不斷使用當代社會(huì )對無(wú)線(xiàn)通信安全性、及時(shí)性、穩定性的嚴苛要求，保持其在無(wú)線(xiàn)通信抗干擾技術(shù)中的地位而不被淘汰。
結語(yǔ)：
直接序列擴頻技術(shù)是伴隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生和發(fā)展的。日漸復雜的無(wú)線(xiàn)技術(shù)通信環(huán)境和人們日益嚴苛的無(wú)線(xiàn)通信要求使得無(wú)線(xiàn)抗干擾技術(shù)也不斷發(fā)展，直接序列擴頻技術(shù)作為一種主要的無(wú)線(xiàn)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)域逐步擴展到更為廣泛的民用通信領(lǐng)域，并不斷進(jìn)行著(zhù)改進(jìn)與完善，以適應現代社會(huì )對信號傳輸穩定性、及時(shí)性及安全性的要求�？梢灶A見(jiàn)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的當代社會(huì )，直接序列擴頻技術(shù)必然也會(huì )進(jìn)行不斷發(fā)展、不斷突破，從而更好地適應社會(huì )的發(fā)展需求。
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