扩频技术的应用
扩频通信技术在实际中的应用
扩频通信技术在实际中的应用摘要：通过介绍扩频通信技术的概念及原理来研究它是如何在实际中应用的。
关键词: 扩频分类应用正文：一、扩频技术是近年发展非常迅速的一种技术，它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势，而且广泛地渗透到了通信的各个方面，如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。
扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)川简称“扩频通信”。
是将发送的信息展宽到一个很宽的频带上，这一频带比要发送的信息带宽宽的多，在接收端通过相关接收，从而将信号恢复到信息带宽。
扩频通信按其工作方式的不同，可分为直接序列扩频(DS)，跳频(FH)，跳时(TH)，以及它们的组合方式，如：FH／DS，TH／DS，FH／TH等。
不同的扩频技术，其抗干扰机理和对不同扰的抵抗能力是不同的。
直接序列扩频技术通过相关处理，降低进入解调器的信号功率来达到抗干扰目的；跳频系统依靠载频的随机跳变，以躲避方式对抗通信中的干扰。
直接序列扩频技术是目前应用较为广泛。
三、低轨卫星通信信道模型低轨口星通信信道是一种无线衰落时变信道。
其中，径衰落、阴影衰落及多普勒频移是影响低轨卫星信道的主要因素。
将低轨卫星通信的传播环境分为城市环境、开阔地带环境、农村及郊区环境三种，分别用瑞利信道、莱斯信道和C．I舶信道模璎来近似n-lo]。
2．1城市环境在此情况下，视线分冒可以认为是完全被建筑物阻挡吸收，直射分量：(f)为零，接收的信号为各条路径的散射分量之和，此时只存在多径衰落。
各途径传播的散射信号相互独立，而且散射信号的振幅之和是恒定的，合成信号的包络服从瑞利(Rayleigh)分布，其概率密度函数为，式中，r为接收信号的包络，，为平均多径功率，合成信号的相位服从[0，27r)的均匀分布，此时的信道属于瑞利信道。
当采用SystemVue软件建立其仿真模型时，可由JK信道子系统构成，设其多径数目为5，最大多普勒频移为20kHz。
扩频通信技术及其应用
另外， 在跳频通信系统中，由于用多个频率的 信号传送同一信息．实际上还起到了 频率 分集的作用． 在目 前民用数字蜂窝移动通信及部分军用通信设备中， 经常采用简单的跳频技 术作为抗多径干扰的一种手段。 １ 、保密性好 ． ３ 扩频通信系统可以 在很低的功率谱密度条件下很好地工作， 甚至信号电平在一定噪声的 “ 淹没”下也能 进行通信。同时系统又采用了难以 破译的伪随机码，因 此系统具有很强的隐
当｛ 卜｛ 时，即它们各项相等， ｝ ‘ ｂ 则自 相关函数
ｐ ， ｐ 生 ａ＿ （ 艺ａ ｔ ） ＝
ｍ序列与其移位序列的 ２ 模 和序列仍是一个ｍ序列。 级移位寄存器总共有２ 个可能 而ｒ ＇ 的不同状态， ＇ 这２ 个不同的状态中 包括了 所有由ｒ 个元素构成的不同 组合，其中０ Ｉ 和 等可
越大。
显然，使用不同的伪随机编码可以实现多址通信。
图１
扩频通信系统模型
３ 伪随机码 ， 由 １ 看出， 图 可以 伪随机码发生器是构成扩频通信系统不可缺少的 重要组 成部分。 伪随 机码具有类似白 噪声的性质，随机变化，但又是周期的、有规律的．可以 人为地加以 产生和 复制。 通常由 二进制移位寄存器来产生。伪随机码的 相关函数具有尖锐特性，功率谱占 据很
占有带宽与原始信号带宽 （ 特速率） 或比 无关。 ｃ） ２ 解调过程是由接收信号和一个与发端扩频码同步的信号 进行相关处理来完成的。
即 扩频通信是将 传送的信息数据用 机 Ｐ 调制， 现频 伪随 码（ Ｎ码） 实 谱扩展后再传输： 接收
端则采用同 样的Ｐ Ｎ码进行相关处理及解调， 恢复原始信息数据。 设Ｂ代表系统占 。 有带宽 （ 信号带宽）． 。 Ｂ 代表原始信号带宽 （ 信息带宽），则通常认 Ｂ ． － ＿＿、‘ Ｂ ＿ 二 ， 、 ＿ ， ＿ ， 一‘￣． ， Ｂ ．＿、Ｌ ‘、，‘， ， ＿． ．
扩频技术原理
扩频技术原理扩频技术是一种在无线通信中广泛应用的调制技术，其原理是利用扩频序列将信号进行扩展，从而提高系统的抗干扰能力和安全性。
本文将从扩频技术的基本原理、应用领域和优势等方面进行阐述。
一、基本原理扩频技术的基本原理是利用宽带扩频信号来传输窄带信息信号。
在传输过程中，通过将窄带信号与扩频序列进行数学运算，使得信号的频谱得到扩展。
这样，原本窄带的信号就变得宽带化，从而提高了信号的抗干扰能力和安全性。
扩频序列是扩频技术的核心之一，它是一种特殊的数字序列，可以看作是一串由0和1组成的比特流。
扩频序列与原始信号进行逐比特运算，将原始信号扩展到更宽的频带上。
常见的扩频序列有伪随机码（PN码）和正交码等。
二、应用领域扩频技术广泛应用于无线通信领域，包括无线局域网（WLAN）、蓝牙、卫星通信、移动通信等。
在这些应用中，扩频技术能够有效提高通信系统的抗干扰能力，提高通信质量和可靠性。
在无线局域网中，扩频技术可以增加多用户同时接入网络的能力，提高网络的吞吐量和稳定性。
蓝牙技术中的扩频技术能够减小信号的功率，降低通信设备的功耗，延长电池寿命。
在卫星通信中，扩频技术可以提高信号的传输距离，扩大通信覆盖范围。
三、优势扩频技术相比于传统的窄带通信技术具有以下优势：1. 抗干扰能力强：扩频技术通过将信号扩展到更宽的频带上，使得信号在传输过程中更加稳定，能够有效抵抗多径干扰、频率选择性衰落等干扰现象。
2. 安全性高：扩频技术利用特殊的扩频序列对信号进行加密，使得信号在传输过程中难以被窃听和破解，提高了通信的安全性。
3. 多用户接入能力强：扩频技术能够在相同的频谱资源下支持多用户接入，提高了系统的容量和资源利用率。
4. 抗多径效应好：扩频技术通过信号的频带扩展，使得信号在多径传播环境中更加稳定，减小了多径效应对信号的影响。
四、发展趋势随着无线通信技术的不断发展，扩频技术也在不断演进和创新。
目前，扩频技术已经被广泛应用于5G通信、物联网、车联网等领域。
移动通信扩频实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解移动通信扩频技术的原理和基本概念。
2. 掌握扩频通信系统的组成和信号处理过程。
3. 通过实验验证扩频通信的抗干扰性能和频谱利用率。
4. 分析扩频通信在移动通信中的应用优势。
二、实验原理扩频通信是一种通过将信号扩展到较宽的频带上的通信技术，其基本原理是将信息数据通过一个与数据无关的扩频码进行调制，使得原始信号在频谱上扩展，从而提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。
扩频通信的主要特点如下：1. 扩频：通过扩频码将信号扩展到较宽的频带上，提高信号的隐蔽性。
2. 抗干扰：由于信号频谱较宽，抗干扰能力强，可抵抗多径干扰、噪声等影响。
3. 频谱利用率：扩频通信采用码分复用（CDMA）技术，可充分利用频谱资源。
4. 分集：通过扩频码的不同，可实现信号的分集接收，提高通信质量。
三、实验设备1. 移动通信实验平台2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 通信控制器5. 通信终端四、实验内容1. 扩频信号的产生（1）设置信号发生器，产生原始信号。
（2）选择合适的扩频码，进行扩频调制。
（3）观察扩频后的信号频谱，验证扩频效果。
2. 扩频信号的接收（1）设置通信控制器，模拟移动通信环境。
（2）将扩频信号发送到接收端。
（3）接收端对接收到的信号进行解扩频，恢复原始信号。
（4）观察解扩频后的信号，验证解扩频效果。
3. 抗干扰性能测试（1）在接收端加入噪声，观察信号变化。
（2）调整噪声强度，测试扩频信号的抗干扰性能。
4. 频谱利用率测试（1）设置多个扩频信号，进行码分复用。
（2）观察频谱，验证频谱利用率。
五、实验结果与分析1. 扩频信号的产生实验结果表明，通过扩频码调制，原始信号在频谱上得到了有效扩展，验证了扩频通信的基本原理。
2. 扩频信号的接收实验结果表明，接收端能够成功解扩频，恢复原始信号，验证了扩频通信的解扩频效果。
3. 抗干扰性能测试实验结果表明，扩频信号在加入噪声后，信号质量仍然较好，证明了扩频通信的抗干扰性能。
跳频扩频的原理和应用
跳频扩频的原理和应用1. 跳频扩频的原理跳频扩频（Frequency Hopping Spread Spectrum）是一种通过在通信中不断改变载波频率来实现抗干扰和安全性的技术。
它主要通过以下原理来实现：1.频率跳变：跳频扩频系统在通信过程中会周期性地改变使用的载波频率。
频率跳变可以将信号在不同频率上进行传输，以减少信号在特定频率上的干扰。
2.扩频技术：跳频扩频系统还会使用扩频技术，将原始信号进行扩频。
扩频技术会在发送端对原始信号进行调制，将其扩展到较宽的频带上。
接收端会利用和发送端相同的扩频码对信号进行解码，还原出原始信号。
3.码片序列：扩频技术中使用的扩频码片序列是跳频扩频系统中的核心要素。
这些码片序列在发送端与接收端之间必须保持同步。
扩频码片序列的特点是具有良好的相关性，使得接收端可以通过将收到的信号与预期的码片序列进行比较，从而检测出有效的信号。
跳频扩频技术的原理在一定程度上提高了系统的抗干扰能力和安全性，常用于无线通信、军事通信、无线局域网等领域。
2. 跳频扩频的应用跳频扩频技术在现代通信领域得到广泛应用，以下是几个常见的应用场景：2.1 无线局域网（WLAN）跳频扩频技术在无线局域网中使用，可以提供更可靠、稳定的数据传输。
由于跳频扩频技术能够在不同的频率上进行传输，可以避免单一频率上的干扰，从而提高无线网络的抗干扰能力和传输质量。
2.2 蓝牙技术蓝牙技术中的传输方式就是基于跳频扩频技术的。
蓝牙设备会在跳频序列中选择一段频率范围，然后进行频率跳变进行数据传输。
这种方式不仅提高了蓝牙设备之间的通信质量，也增强了蓝牙设备的抗干扰能力。
2.3 军事通信由于跳频扩频技术能够有效抵御敌人的频率干扰和窃听，因此在军事通信中得到广泛应用。
军方可以利用跳频扩频技术提供安全可靠的通信，保障敏感信息的传输。
2.4 移动通信跳频扩频技术在移动通信中也有广泛的应用，尤其是在CDMA（Code Division Multiple Access）系统中。
浅析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理
胡
煜
ＨＵ Ｙｕ
（ 桂林 电子科技大学 信 息与通信 学院 ，桂林 ５ １ ０ ） ４ ０ ４
摘
要 ： 由于扩频技术 具有很强的抗 干扰性 能、低功 率密度隐蔽传 输 、信息保 密传输、任意选 址等 特 点 ，在通信 、测 距 、定位 、控 制等诸多领域 使用时都有 其独特优点 ，因而在国际上受到普遍 关注而迅猛发展 。目前 ，各个 国家纷纷提 出了在数字蜂 窝移动通信 、卫星移 动通信和未来 的 个人 通信中采用 扩频技术 ，扩频技术 已广泛 应用于蜂 窝电话、无绳 电话、微 波通信 、无线数 据通信 、遥测 、报警等各种 系统中。本文 首先分析 了扩频通信技术 的应 用情况 ，然后介绍 了 直接序列 扩频通信 系统 的工作原理 。
务ｌ 勺 化 秒
浅 析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理
Ｂｒｅｆａｎ ｙｓ ｓ ｆ ｉ ａｌ ｉ ｏｒａｐｐｌ ｉ ｃａｔｏｎｓ ａｎｄ ｙ ｅｍ ｅｒ ｉ ｉ ｓ ｓｔ ｏｐ ａｔｎｇ ｉ ｐｌ ｐｒｎｃｉ ｅｓ ｏｆｓｐｒ ｅａｄ
ｓｐｅｃ ｒ ｔ ｕｍ ｃｏｍ ｍ ｕｎｉ ｔｏｎ ｃａ ｉ ｓ
关键词 ： 扩频 通信技术 ；系统 ；工作原理 中图分类号 ：Ｔ ９ ４ Ｎ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０－０ ３ （ ０ ２ ２下 ） ０ ５ —０ ９ １４２１）（ 一 ０９ ３ ０
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊ ｉ ｎ １ ０－０ ３ ．０ ２ ２下 ） １ ｏ： ３ ６ ／ ． ｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ．（ ．９ ０ ｓ
信 用 户 ，彼 此 互 不 干 扰 的 分 别 使 用 。而 扩 频 通 信 用 伪 随机 编 码 把 基 带 信 号 的 频 谱 进 行 扩 展 ，形 成
扩频技术原理
扩频技术原理扩频技术，是一种在通信中广泛应用的调制技术，它通过将信号在频域上进行扩展，使其带宽变宽，从而提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。
扩频技术主要应用于无线通信、卫星通信、雷达系统等领域，成为现代通信技术中不可或缺的一部分。
一、扩频技术的基本原理扩频技术的基本原理是将原始信号通过乘法运算与扩频码相乘，从而实现信号的扩展。
扩频码是一种特殊的序列，通常是伪随机序列。
扩频码序列具有良好的互相关性，可以在接收端实现信号的解扩。
二、扩频技术的信号传输方式扩频技术有两种主要的信号传输方式：直接序列扩频和频率跳变扩频。
1. 直接序列扩频(DSSS)直接序列扩频是最常见的扩频技术之一，它将原始信号与扩频码进行乘法运算，通过改变扩频码的周期来改变信号的传输速率。
在发送端，原始信号被扩展成宽带信号，然后通过信道进行传输。
在接收端，接收到的扩频信号通过与扩频码的相关运算，得到原始信号。
2. 频率跳变扩频(FHSS)频率跳变扩频是另一种常见的扩频技术，它将原始信号通过频率跳变的方式进行扩展。
发送端将原始信号与扩频码进行乘法运算后，将信号的载频按照一定规律进行频率跳变。
接收端根据事先约定好的频率跳变规律，对接收到的信号进行解扩。
三、扩频技术的优点扩频技术具有以下几个优点：1. 抗干扰能力强：扩频技术通过将信号扩展到宽带，使得信号在频域上分散，降低了窄带干扰的影响，提高了通信系统的抗干扰能力。
2. 隐蔽性好：扩频技术将信号扩展到宽带，使得信号的功率密度降低，相对于窄带信号，扩频信号在频谱上更加分散，难以被敌方窃听。
3. 传输容量大：扩频技术通过将信号的带宽扩展，提高了信号的传输速率，可以同时传输多路信号。
4. 高精度定位：扩频技术在卫星导航系统中得到广泛应用，通过对接收到的多个扩频信号进行测距和测角，可以实现高精度的定位。
四、扩频技术的应用领域扩频技术在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域广泛应用。
1. 无线通信：扩频技术在无线局域网(WLAN)、蓝牙、CDMA等无线通信系统中得到广泛应用，提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。
无线扩频技术在城域网建设中的应用
毛钹纱颊技术在碱礅网建设中的应用 北京Leabharlann 通大学摘许强
要 ：本 文 阐述 了无 线扩 频通 信原 理 、技 术特 点及发 展优
势 ， 介绍 了其在 城域 网建设 中的灵 活运 用方式 。 并
关 键 词 ：无 线 扩 频 城域网
随 着 电 信 市 场 竞 争 的 日趋 激
设 备 ， 可 实现 点 对 多点 的语 音 通 便
讯。
在 不 具 备 有 线 通 信线 路 条 件 ， 又需 要 传 输 数 据／ 图像／ 音 时 ， 话 最
简 便 快 捷 的 方 法 就 是 选 用 无 线 扩
（） 筑 物 之 间 的远 程 无 线 传 １建
输 组 网示 意 图如 图３ 所示 ：
无 线扩 频技 术在 城 域 网建设 中的应 用
１ ． 不 同接 入方 式 的 比较 ４
用
不 同接 人方 式 的 比较 表 １ 所示 ：
类 型 灵活性 移动性 安全性 投 资费用 维护难度 可靠性
误 码 率 优于 １ 信 质 量 ０ 。达 纤通 ， 到 光
无 线 网桥 连 接 中 心 接 人 点 和
烈 ， 何 经 济 而 又快 速 地 开 展城 域 如 网建 设 ， 张 网络 覆 盖 ， 为 运 营 扩 成 商 面 临的现 实 问题 。特别 是铁 通这
力 、 行 、 安 、 田等行 业 。扩 频 银 公 油 通 信可 简 单 表述 如 下 ： 它是 一 种 信 息传 输 方 式 ， 信 号所 占有 的频 带 其 宽 度 远 大 于 所 传 信 息 必 需 的 最 小
带 宽 ； 带 的展 宽 是通 过 编码 及 调 频
１ ． 扩 频技 术的 特点 ２
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如果接收信号相位与第k个相位 基准信号同相，则第k个相位解
调器输出为正，可得时延；
如果第k个相位解调器后的第i 至
个窄带滤波器（相当于积分器） 检
有最大输出，由于各窄带滤波
波 器
器具有不同的中心频率，可得
接收频率fi（多普勒频移），由 此可计算速度；
射频 振荡器 窄滤1_1
窄滤1_2
窄滤1_3
窄滤N_1
织的安全阈值，所以应用广泛理
f0
et
人体
r t
rd t 窄滤b1 rb t
rb' t 频滤b2 r0 t
f0
fd
ct
ct k
PN1
PN2
k
设超声波扩频信号为：
et Re cte j0t
五．超声多普勒血流成像
经人体内运动的红血球细胞散射，其回波：
d m in
1 2
c min
1 2
cTc
d m a x
1 2
c
max
1 2
cNTc
三．同时测距与测速
1、原理 （1）利用比较收/发码的相差测距； （2）利用运动物体产生的多普勒频移测速； 2、m序列扩频雷达系统 （1）系统框图
三．同时测距与测速
（2）工作过程
N个相位分配器作为接收机相 位解调的基准信号；
1 N
n ik
Ai
e
j
0
di
t
i
Re
A e j0 dk t k k
五．超声多普勒血流成像
通过相干检测去除载频后得：
rb' t
Re
A e jdk t k k
再经多普勒频移滤波器b2，从而获得li处的多普勒频移信号；
最后用di调制彩色监视器的色度，就可以显示出不同速度的
彩色象素。
可由下式计算：
i
2li c'
五．超声多普勒血流成像
r(t)与c(t-k)相乘后得：
rd t Re n Aic t i c t k e j0 di ti
i1
为了提取li为处的血流，令k = i ；
经中心频率为f0的窄带滤波器b1滤波后，
rb t
Re Ak e j0 dk t k
fi f0 n 1 i, i 1,2, ,2n 1
利用多普勒频移计算速度
fd
fd
f0 f0
fi vr c
n 1 i
vr
c
fd f0
c
f0 f0
fi
cn 1 i
f0
vr<0，目标离去； vr>0目标靠近。
四．测量天线方向图
1、原理 （1）不用扩频技术时，易受测试场地反射波和外来干扰； （2）利用扩频技术抗多径干扰特性；
扩频技术的应用
一、引言
1. 扩频技术采用PN序列作为扩频调制的基本信号； 2. PN序列具有许多优点 （1）抗干扰能力强； （2）功率谱密度低，保密不易截获、不易发现； （3）能实现码分多址； （4）容易产生、复制、处理等； 3. 应用广泛
（1）测距（2）同时测距与测速（3）测量天线方向图 （4）超声多普勒血流成像
窄滤N_2
窄滤N_3
至目标
目标来
直扩 发射机
双工器
直扩 接收机
m序列 发生器
相位解 相1 调器1
N个相位的
m序列分配
器
相位解 相N 调器N
三．同时测距与测速
（3）距离机算公式
d 1 c
2
NTc k 1Tc , k 1,2, N
三．同时测距与测速
（4）速度计算公式
各相关解调器输出端的窄带滤波器的中心频率选为
其中：
r t Re n Aic t i e j0 di ti
i1
➢ di为第i个红血球细胞产生的多普勒频移，其对应的血流速率
为vi，则
di
2f0
vi c'
c 是人体内声音速度。
五．超声多普勒血流成像
➢ Ai是人体衰减系数， Ai <1;
➢ c(t-i)是延迟了的m序列回波信号； ➢ i 是换能器至第i点红血球细胞的距离li所决定的时延，
二．测距
1. 原理
发射电波，然后测量反射信号与发射信号的时延。
至目标
目标来
发钟 m序列 发生器
直扩 发射机
双工器
直扩 接收机
相关 判决器
d 1 c
2
时差 比较器
本地码 发生器
相位 调整器
二．测距
2. 讨论 （1）距离大，反射信号弱，接收困难； （2）测距精度dmin取决于码片周期Tc； （3）可测的最大距离dmax取决于m序列的周期N；
KA cos0t
四．测量天线方向图
（2）反射波解调输出均值
ECmt
cos0
t
Bmt
CB
1 N
cos0
t
KC cos0 t
（3）直射波和反射波解调输出均值比较
KC
BC N
BAN KA
五．超声多普勒血流成像
1、概述 超声功率过大，对人体组织安全造成威胁；过小，测量不准； 利用扩频码作为超声信号，功率谱密度低，不易超过人体组
四．测量天线方向图
2、分析
cos0t
扩频
mt
m序列 发生器
mt cos 0t
发射机
Cmt cos0 t Amt cos0 t
解调 K A cos0 t 接收机 KC cos0 t
可变延时器
Bmt
（1）直射波解调输出均值
EAmt cos0t Bmt ABNcos0t