扩频通信(1)
「扩频通信的基本原理」
「扩频通信的基本原理」扩频通信是一种通过在发送和接收信号中引入特定的扩频码来增加信号的带宽的通信方式。
它具有很高的抗干扰能力和隐蔽性，已广泛应用在无线通信领域，如蓝牙、Wi-Fi和CDMA等。
扩频通信的基本原理是利用一种称为扩频码的特定序列来扩展信号。
扩频码是一种伪随机序列，具有良好的自相关和互相关特性，能够在频域上将信号的能量分散到一个宽带范围内。
通过将扩频码与要发送的原始信号进行点乘运算，可以将信号的频率带宽扩充为扩频信号。
在发送端，原始信号经过调制后与扩频码进行点乘运算，得到扩频信号。
扩频码的周期通常远远大于原始信号的周期，因此扩频信号的频率带宽也远远大于原始信号的频率带宽。
这种频率带宽扩展会导致扩频信号的能量变得很弱，但由于扩频码具有良好的互相关特性，接收端可以通过与相同扩频码进行点乘运算来恢复出原始信号。
在接收端，接收到的扩频信号经过与相同扩频码的点乘运算后，可以得到一个扩宽了的信号频谱。
通过对这个频谱进行窄带滤波，可以去除其他频率的干扰信号，最后得到原始信号。
扩频通信的优点之一是抗干扰能力强。
由于扩频信号的能量被分散到宽带范围内，单个频率干扰对整个信号的影响较小，因此扩频信号在传输过程中对于短时干扰和窄带干扰具有较强的抵抗能力。
另一个优点是隐蔽性高。
扩频通信中使用的扩频码具有伪随机的特性，对于未经授权的接收方来说，扩频码看起来像是随机噪声，难以识别和解码原始信号。
然而，扩频通信也有一些限制和挑战。
由于扩频信号的频率带宽较宽，相比于窄频信号，扩频通信需要更大的带宽。
此外，扩频通信在传输过程中需要保持发送和接收端的扩频码同步，否则会导致解码失败。
总之，扩频通信通过引入扩频码来增加信号的带宽，具有高抗干扰性和隐蔽性的特点。
它在无线通信领域得到广泛应用，并且是现代无线通信技术的重要组成部分。
扩频通信原理chapter1
序言一．扩展频谱技术概述概念：所谓扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。
一种典型的扩展频谱系统如图0-1所示：图0-1 典型扩展频谱系统框图它主要由原始信息，信源编译码，信道编译码〔过掉控制〕，载波调制与解调，扩频调制与解扩频和信道六大局部组成。
信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。
过掉控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。
调制局部是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。
扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和复原技术。
框图中各点信号的时域和频域特性如图0-2所示。
与传统通信系统不同的是，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。
为什麽要进行扩频？这是因为它具有一些独特的长处。
特点：1)抗干扰能力强，出格是抗窄带干扰能力。
2)可检性抵，(LPI---Low Probability of Intercept)，不容易被侦破。
3)具有多址能力，易于实现码分多址〔CDMA〕技术。
4)可抗多径干扰。
5)可抗频率选择性衰落。
6)频谱操纵率高，容量大〔可有效操纵纠错技术、正交波形编码技术、话音激活技术等〕。
7)具有测距能力。
8)技术复杂。
应用：基于以上这些特点，扩频技术首先应用于军事通信，此刻也开始民用和商用。
1)卫星通信〔多址，抗干扰，便于保密，降低平均功率谱密度〕2)移动通信〔多址，抗干扰，便于保密，抗多径，提高频谱操纵率〕3)无线当地环路4)G PS〔选址，抗干扰，保密，测距〕5)测试仪，干扰仪测时延，无码测试仪`````主要错误谬误：技术复杂，但是随着数字处置技术的开展，集成工艺进步，使扩频系统的实现变的简单，只需对扩展技术有一般的了解就可以从事扩频系统的设计工作。
因此，扩频技术在这些年开展非常迅速，由军用到民用，商用，范围很广。
理论根底：扩展频谱技术的理论根底是信息论中的香农定理[1]此中C------信道容量〔比特/秒〕N-----噪声功率W----带宽〔赫兹〕S ---------信号功率当S/N 很小时〔≤0.1〕得到：在无过掉传输的信息速率C 不变时，如N/S 很大，那么必需使用足够大的带宽W 来传输信号。
扩频通信的理论基础
根据扩频信号的产生方式，分为 ➢ 直接序列系统； ➢ 频率跳变系统； ➢ 时间跳变系统； ➢ 线性脉冲调频系统； ➢ 混合扩频通信系统； (1) 频率跳变-直接序列混合扩频系统； (2) 时间跳变-频率跳变混合扩频系统； (3) 时间跳变-直接序列混合扩频系统；
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1.2.1 直接序列系统
名称 直接序列调制扩展频谱通信系统（Direct Sequence Spread Spectrum Communication System，DS-SS），简称直接序列 系统或直扩系统。
简单的时间跳变系统抗干扰性不强，故很少单独使用。常 与其他方式结合使用，组成混合扩频方式。
从抑制干扰角度看，该系统得益甚少，其优点在于减少了 工作时间的占空比。系统的伪随机码参数不易被侦破。主 要缺点：对定时要求严格。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
概念 线性脉冲调频系统（Chirp）是指系统的工作频率在一给定的 脉冲时间间隔内线性地扫过一个很宽的频带，形成一带宽很 宽的扫频信号，或者说工作频率在一给定的时间间隔内线性 增大或减小，使发射信号频谱占据很宽的范围。
在语音频段，线性调频听起来类似鸟的“啾啾”叫声，故也 称为鸟声调制。
特点 线性脉冲调频是一种不需要用伪随机码序列调制的扩频调制 技术，由于其信号占用的频带宽度远远大于信息带宽，从而 也可获得较好的抗干扰性能。
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1.2.4 线性脉冲调频系统
扩频通信原理
扩频通信原理
扩频通信原理是一种通过将信号扩展到较宽的频带上来实现传输的通信技术。
它在信号传输过程中引入了一个称为扩频码的伪随机序列，在发送端和接收端之间进行同步和解扩，从而实现高速、抗干扰的通信。
扩频通信原理的基本思想是将待发送的数据信号与一个伪随机序列进行逐位运算，将数据信号“扩展”到一个较宽的频带上。
在发送端，通过调制将扩频信号转换为高频信号，然后经过通道传输到接收端。
在接收端，通过解调将接收到的高频信号转换回扩频信号，然后与接收到的伪随机序列进行逐位运算，得到原始的数据信号。
扩频码是扩频通信的核心技术之一。
它是一个具有良好相关性和随机性质的序列，它的周期非常长，一般比数据信号的周期长几倍甚至几十倍以上。
在发送端，通过将每个数据位与扩频码的对应位进行逻辑运算，实现数据信号的扩展。
在接收端，通过将接收到的扩频信号与扩频码进行逻辑运算，将信号恢复为原始的数据信号。
扩频通信原理具有以下几个重要特点。
首先，采用扩频码来扩展信号，增加了信号传输的抗干扰能力，有效抑制了窄带干扰。
其次，扩频信号在频谱上呈现宽带信号的特性，使得信号在传输过程中具有较好的传播性能。
再次，多用户之间可以共享同一频率资源进行通信，从而提高了频率资源的利用率。
最后，扩频通信还具有高安全性的特点，由于扩频码的随机性质，非法窃听者很难获取到有效的信息。
总之，扩频通信原理通过引入扩频码，将信号扩展到较宽的频带上，具有高速、抗干扰、多用户共享和高安全性等特点。
这种通信技术在无线通信、卫星通信、局域网和军事通信等领域得到了广泛的应用。
扩频通信的特点和优势
扩频通信的特点和优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020扩频通信的特点和优势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的核心技术之一。
扩频通信具有以下几个特点• 1、抗干扰能力强扩频信号的不可预测性，使扩频通信系统具有很强的抗干扰能力。
扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍然能不受外界干扰。
信号的频谱被扩展的越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。
此外，对于单频及多载波信号的干扰，其他伪随机调制信号的干扰，以及脉冲正弦信号的的干扰等，扩频系统都有抑制干扰提高信噪比的作用。
简单的说，若将频带展宽10 倍，在总功率不变的情况下，其干扰强度只是原来的 1/10。
而一般频谱带宽至少是信息带宽的几十倍甚至更高。
另外，由于接受端采用了伪随机序列进行相关检测，即使采用同类型信号进行干扰，如果不能检测出有用信号的伪随机序列，干扰也起不了太大作用。
抗干扰性能强是扩频通信最突出的优点。
2、隐蔽性好、低截获性由于扩频信号的频谱被展宽到很宽的频带上，单位带宽的功率也随之降低，信号功率密度很低，信号被淹没在噪声中、难以被发现，因而不易被敌方截获；加之扩频编码，就更难获取有用信号，而且扩频信号的功率密度极低，对周围的电信设备产生干扰的可能性极小。
3、保密性好在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度很低，有用信号被淹没在噪声下，而且不同的通信在发射时采用不同的扩频序列，只有接受方知道扩频序列的具体内容，其他不知道地接受方几乎不可能破译，因此扩频技术能很好的保证通信的可靠性。
扩频通信资料
扩频通信一、简介扩频通信是一种通过同时传输多个频带信号以提高通信效率和抗干扰能力的通信技术。
扩频通信技术在军事通信、卫星通信、移动通信等领域得到广泛应用。
本文将介绍扩频通信的原理、应用和发展趋势。
二、扩频通信原理扩频通信利用码分多址技术，通过同时使用多个频带信号的方式来传输信息。
在发送端，数据会被编码成高频率的扩频码序列，然后与载波信号相乘，形成一个带有更宽频率的信号。
接收端利用相同的扩频码序列进行解码，将多个频带信号分离出来还原成原始数据。
这种方法可以提高数据传输速率和保护通信安全。
三、扩频通信应用1.军事通信：扩频通信技术可以有效保护通信数据的安全性，提高抗干扰能力，广泛应用于军事通信系统中。
2.卫星通信：卫星通信需要长距离传输数据，扩频通信技术可以提高通信质量和覆盖范围，是卫星通信的重要技术支持。
3.移动通信：3G、4G、5G等移动通信标准中都采用了扩频通信技术，以提高数据传输速率、提高通话质量和减少信号干扰。
四、扩频通信发展趋势1.多载波扩频技术：通过同时使用多个载波信号，提高通信吞吐量和频谱利用率。
2.混合码扩频技术：结合不同类型的扩频码序列，进一步提高通信系统的性能和安全性。
3.飞跃式发展：未来扩频通信技术将朝着更高速率、更低功耗和更广覆盖等方向发展，为5G、IoT和智能网联汽车等新兴应用提供支持。
五、总结扩频通信技术作为一种高效的通信方法，已在各个领域得到广泛应用。
随着通信技术的不断进步，扩频通信将继续发挥重要作用，推动通信行业的发展。
希望本文对您对扩频通信有更深入的了解，并对其未来发展趋势有所启示。
(完整word版)扩频通信
扩频通信第一讲扩频通信系统概述扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication），它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码（扩频序列：Spread Sequence）调制，实现频谱扩展后再传输;接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据.这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。
正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点：抗干扰抗噪音抗多径衰落具有保密性功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率可多址复用和任意选址高精度测量等正是由于扩频通信技术具有上述优点,自50年代中期美国军方便开始研究,一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。
直到80年代初才被应用于民用通信领域。
为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、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、监控、报警等系统中第二讲扩展频谱通信的基本概念2.1 扩展频谱通信的定义所谓扩展频谱通信，可简单表述如下：“扩频通信技术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；频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成，用编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。
这一定义包含了以下三方面的意思：一、信号的频谱被展宽了。
我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。
例如人类的语音的信息带宽为300Hz --— 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。
为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。
在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。
扩频通信(1)PPT课件
历史
7、最近的二十几年扩频技术得到越来越广泛的使用。比 如美国的全球定位系统(GPS)设备简单，定位精度高，全 球使用。通信数据转发卫星系统(TDESS),码分多址 (CDMA)卫星通信系统，特别是NASA和军用卫星通信系 统几乎都使用扩频技术，码分多址移动通信系统，这些都 是DS系统。FH系统如多种跳频电台，如SINCGARS（3080Mhz）。跳时-跳频混合型如JTIDS系统（Joint Tactical Information Distribution System)。我国正式 把扩频技术作为国家主要项目进行研究是在70年代。
2021
第1章 扩频技术概述
历史
1、开始于19世纪20年代雷达的发明，为了提高分辨率， 注重扩频思想。二次世界大战（WWII）中，军队对抗干 扰也有此思想。
真正有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女 演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。 基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国 专利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美 国军方的重视。1962年古巴导弹危机时到期。1998年6 月, 她将此专利卖给Wi-频技术概述 2、扩频通信系统 3、扩频系统的伪随机码 4、扩频系统的相关接收 5、扩频系统的同步 6、扩频系统的应用
2021
第1章 扩频技术概述
信息时代的三大高技术通信传输方式：
扩（展）频（谱）通信(Spread Spectrum Communication)
光纤通信 卫星通信
❖ 通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
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6、第一本有关扩频系统的专著是R.C.Dixon于1976年出 版，是一本IEEE专利，1977年出版。1978年在日本京都 召开国际无线通信咨询委员会公布研究成果。1982年在美 国召开第一次军事通信会议，两次报告在军事中的应用。 1985年美国提出CDMA(码分多址)的概念同年美国联邦通 信委员会(FCC)制定扩频通信的标准和规范，逐步转入民用 的商业化研究。20世纪90年代，美国国家航空和航天管理 局提出CDMA方式的频谱利用率高于FDMA方式，对扩频 通信的研究产生深远影响，其后各公司逐步生产商业产品。
多径干扰、多用户干扰、环境噪声干扰、其它电台的干扰
等。
军事通信中敌意的人为干扰: 1．单频干扰(固频干扰)、窄带干扰
2．脉冲干扰、梳状干扰 3．跟踪式干扰、瞄准式干扰 4．转发式干扰 5．宽带阻塞式干扰、压制干扰 6．升空干扰、智能化干扰
通信抗干扰性能
信号隐蔽性
信号鲁棒性
➢ 无线信号的隐蔽性
➢ 用干扰容限
本课程主要内容
1、扩频技术概述 2、扩频通信系统 3、扩频系统的伪随机码 4、扩频系统的相关接收 5、扩频系统的同步 6、扩频系统的应用
第1章 扩频技术概述
信息时代的三大高技术通信传输方式：
扩（展）频（谱）通信(Spread Spectrum Communication)
光纤通信 卫星通信
第1章 扩频技术概述
历史
5、很快，美国海军和空军也开始研究他们自己的扩频系 统，空军使用名称为“Phatom”（鬼怪，幻影）和 “Hush-Up”（遮掩），海军使用名称为“Blades”（浆 叶）。那时设备庞大，是用电子管装的，设备要装几间屋 子，使应用受到限制。在晶体管出现后，特别是集成电路 出现后，才使扩频系统得到广泛使用。
历史
1、开始于19世纪20年代雷达的发明，为了提高分辨率， 注重扩频思想。二次世界大战（WWII）中，军队对抗干 扰也有此思想。
真正有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女 演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。基 于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专 利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国 军方的重视。1962年古巴导弹危机时到期。1998年6月, 她将此专利卖给Wi-LAN公司。
8、以后在卫星通信，数据传输，定位，授时系统中都有 使用。今后，在卫星通信，移动通信系统，定位系统等领 域将会得到进一步广泛使用。
SC-CDMA、MC-CDMA，单天线系统，多天线系统。
历史总结
产生与发展基于两方面： •信息战－信息对抗－电子对抗－通信对抗 •提高频带利用率
信息战的内容及特点
信息战的内容
历史
7、最近的二十几年扩频技术得到越来越广泛的使用。比 如美国的全球定位系统(GPS)设备简单，定位精度高，全球 使用。通信数据转发卫星系统(TDESS),码分多址(CDMA) 卫星通信系统，特别是NASA和军用卫星通信系统几乎都 使用扩频技术，码分多址移动通信系统，这些都是DS系统。 FH系统如多种跳频电台，如SINCGARS（30-80Mhz）。 跳时-跳频混合型如JTIDS系统（Joint Tactical Information Distribution System)。我国正式把扩频技 术作为国家主个层次的条件，即：
中所能截获的信号功率
a、设备性能。如：比特差错率、语
➢ 信号方式的隐蔽性
音质量、同步及信令性能、网络性能
双工方式、调制方式、多路 方式、编码方式、同步方式
电子对抗。如：电磁波 的侦测与隐蔽、通信干 扰与抗干扰、雷达干扰 与抗干扰等。
网络对抗。如：计算机 病毒、软件攻击等。
消息对抗。如：加密与 解密、消息的收集与欺 骗等。
特点
▪ 高度的对抗性 ▪ 极端的机密性 ▪ 应用的综合性 ▪ 对实战环境的依赖性 ▪ 采用新技术的超前性
通信对抗的分类
❖ 通信侦察：使用通信侦察设备来探测、搜索、截获敌方 的无线通信信号，对信号进行测量、分析、识别、监视 以及测向和定位，以获取信号频率、电平、调制方式等 技术参数以及电台位置、通信方式、通信特点、网络结 构和属性等情报。
西安电子科技大学 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室
扩展频谱技术（1）
刘乃安
教材与参考书
教材： 扩展频谱通信及其多址技术 西电 参考书： 扩谱技术 沈允春 国防 扩频通信手册（英文） 人邮 课件网址： http://202.117.112.49/ss
考核方式
研究报告（论文）： 参考题目见课件，也可自拟 要求： 与扩频技术有关 不少于１万字，要能体现自己的工作 论文或研究报告格式（占分数） 不能是学习心得或读书笔记 不能是抄袭或网上下载
❖ 通信干扰：使用通信干扰设备发射专门的干扰信号，破 坏或扰乱敌方的无线通信，是通信对抗的进攻手段。
❖ 通信抗干扰：在军事通信设备及系统中采用的通信反侦 察、反干扰措施，是通信对抗的防御手段。本次讲座重 点讨论有关通信抗干扰问题。
通信中遇到的干扰 人为干扰和非人为干扰 军事通信中非敌意的人为干扰:
第1章 扩频技术概述
历史
2、世界上第一个直接序列扩频系统是在美国的联邦通信 实验室(FTL)于1949年由Derosa和Rogoff完成的，成功 的工作在New Jersey和California之间的通信线路上。
3、理论研究紧跟其上，1950年Basore首先提出把这种 扩频系统称作NOMACS（Noise Modulation And Correlation Detection System）这个名称被使用相当 长的时间。