直接序列擴頻技術在無線通信中的研究與應用論文
一、 直接序列擴頻技術的應用背景
信息交流是人類社會要進行發(fā)展和進步所必不可少的。隨著人類社會的發(fā)展，信息系統(tǒng)也逐漸發(fā)展成了覆蓋全球的信息網。從十九世紀人們對電纜通信的初步發(fā)明開始，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，通信技術突破了最初的有線通信，發(fā)展出了無線通信技術。無線通信靠電磁波來進行信息傳遞，不用架線，更具靈活性，因而被迅速推廣和發(fā)展。但無線通信由于其傳輸環(huán)境的復雜性，在傳輸過程中會遇到各種各樣的反射體以及來源于其它無線電波的干擾，會極大的影響甚至改變信號的傳輸信息，因此，無線通信抗干擾技術便應運而生。
直接序列擴頻技術作為主要的抗干擾技術之一，產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域。在世界格局動蕩的那個年代，擴頻抗干擾技術主要用來對抗敵方的惡意干擾，維持軍事系統(tǒng)安全不被侵入，其作用的重要性由此可見。
二、 直接序列擴頻技術簡介
直接序列擴頻技術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行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。該技術作為一種信息傳輸方式，通過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(shù)據(jù)無關，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。
該技術主要是通過發(fā)端、信道和接收端三部分來實現(xiàn)的。其工作原理為：將需要傳輸?shù)臄?shù)字信號在發(fā)端輸入以后，首先通過擴頻碼發(fā)生器產生的擴頻序列將輸入的數(shù)字信號進行調制，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行解調，此后再由本地的擴頻解調設備產生與發(fā)端相同的擴頻序列進行信號解擴，使信號恢復到原信號進行輸出，從而實現(xiàn)信息的傳輸。
三、直接序列擴頻技術的理論基礎
無線通信技術自發(fā)展以來，伴隨著科學技術的飛速發(fā)展也迅速發(fā)展。發(fā)展至今，人們由通用無線逐漸發(fā)展出了專用無線網絡，無線通信傳輸環(huán)境變得日趨復雜，同時人們對無線傳輸網絡的傳輸質量變得日益嚴苛，所以如何在保證傳輸質量的同時盡量節(jié)約傳輸信號所占用的頻譜寬度便成了當代無線技術不斷探索的領域。直接序列擴頻技術可以把傳輸信號在發(fā)射端用擴頻碼進行調制，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行解擴，以把信號進行還原。這樣既節(jié)省了頻率資源，又可使信號安全送達，保證了信號傳輸?shù)馁|量，一次被廣泛應用。其理論依據(jù)為：
該式是香農在長期的無線通信研究中總結出來的公式，稱為香農公式。
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，可以通過兩種途徑實現(xiàn)。一種是提高信號傳輸?shù)念l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，可以通過提高信號傳輸?shù)念l帶寬度來降低對信噪比的要求，這便是直接序列擴頻技術的原理，通過增加帶寬來降低對信噪比的要求，從而保證信號傳輸?shù)馁|量。
該式是柯捷爾尼科夫在其長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因素有關。降低信噪比或信號帶寬比均可使信號傳輸?shù)牟铄e概率減小。因此，在信噪比一定的情況下其差錯概率可通過信號帶寬比的調整來減小。由這一公式也可以得出直接序列擴頻技術抗干擾的原理。
四、 直接序列擴頻技術的特點
4.1抗干擾性強
抗干擾性是直接序列擴頻技術之所以發(fā)展的本質屬性。該技術通過擴頻序列將要傳輸?shù)男盘柕念l帶進行擴寬，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(shù)的總功率，從而避免了無論是來自窄帶還是寬帶的干擾，保證了傳輸信號的穩(wěn)定性。同時，由于在發(fā)射端對傳輸信號進行了擴頻處理，要還原信號必須要在接收端用同樣的擴頻序列進行解擴，在不知道信號擴頻碼的情況下是不能進行信號還原的，因此這類干擾在擴頻技術下是起不到作用，從而保證了傳輸信號的安全性。
43.2隱蔽性好
由于擴頻技術是把傳輸信號在很寬的頻帶上進行擴寬，所以單位頻帶上的信號功率很低，幾乎淹沒在了白噪聲之中，很難進行捕捉。加之，由于不知道擴頻碼序列，很難獲取有用信息，所以這一技術很好的把信號隱藏了起來，使得別人很難對信號進行破壞及獲取。
4.3易于實現(xiàn)碼分多址
由于擴頻技術對不同傳輸信號進行了不同的擴頻碼序列擴，在擴寬信號頻帶的同時，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，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(shù)據(jù)，接收者也可用不同的擴頻編碼，接收不同的發(fā)送者送來的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)多址通信。
五、直接序列擴頻技術的發(fā)展前景
直接序列擴頻技術從發(fā)展之初便不斷進行改進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，必須對這一技術進行不斷地改進與完善，以適應社會的不斷發(fā)展需求。同時，伴隨著無線通信技術的發(fā)展，尤其是近幾年投入使用的4G無線移動通信技術的發(fā)展，直接序列擴頻技術也必須進行不斷地改進，如朝著網絡抗干擾技術、與其他抗干擾技術組合應用等方向發(fā)展，才能不斷使用當代社會對無線通信安全性、及時性、穩(wěn)定性的嚴苛要求，保持其在無線通信抗干擾技術中的地位而不被淘汰。
結語：
直接序列擴頻技術是伴隨著無線通信技術的發(fā)展而產生和發(fā)展的。日漸復雜的無線技術通信環(huán)境和人們日益嚴苛的無線通信要求使得無線抗干擾技術也不斷發(fā)展，直接序列擴頻技術作為一種主要的無線通信抗干擾技術之一，從發(fā)展之初起便不斷進行發(fā)展與改進，從起初的軍事領域逐步擴展到更為廣泛的民用通信領域，并不斷進行著改進與完善，以適應現(xiàn)代社會對信號傳輸穩(wěn)定性、及時性及安全性的要求�？梢灶A見，在科學技術不斷發(fā)展的當代社會，直接序列擴頻技術必然也會進行不斷發(fā)展、不斷突破，從而更好地適應社會的發(fā)展需求。
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