扩频通信技术的特点教案.
《扩频通信》教材
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（差错控制），载波调制与解调，扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。
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。
差错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。
调制部分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还原技术。
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优点。
特点：1)抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力。
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)频谱利用率高，容量大（可有效利用纠错技术、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，现在也开始民用和商用。
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，提高频谱利用率）3)无线本地环路4)GPS（选址，抗干扰，保密，测距）5)测试仪，干扰仪测时延，无码测试仪`````主要缺点：技术复杂，但是随着数字处理技术的发展，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，扩频技术在这些年发展非常迅速，由军用到民用，商用，范围很广。
理论基础：扩展频谱技术的理论基础是信息论中的香农定理[1]其中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：在无差错传输的信息速率C 不变时，如N/S 很大，则必须使用足够大的带宽W 来传输信号。
无线扩频通信技术
北外英语本科专业北外英语本科专业是一个备受推崇的选择，它致力于培养具有深厚英语语言功底、广泛文化知识、扎实专业技能和优秀思维能力的人才。
本专业强调英语语言和文学的结合，同时注重培养学生的跨文化交际能力和国际视野。
专业课程是英语本科专业学生的核心部分，包括语言技能、语言理论、文学导论、文化交流和翻译理论与实践等。
学生将通过广泛而深入的课程学习，全面掌握英语语言和文学知识，同时培养批判性思维和独立思考的能力。
此外，学生还将参加各种实践活动，如课堂讨论、项目合作和模拟考试等，以增强其实践能力和团队合作能力。
此外，英语专业的学生也有机会参与各种文化活动和社团，如英语演讲俱乐部、戏剧社和国际文化交流协会等。
这些社团和活动为学生提供了跨文化交流和国际视野的机会，有助于培养学生的国际视野和跨文化交际能力。
在就业方面，英语专业的学生具有广泛的就业前景。
他们可以在教育、翻译、出版、外企和政府机构等领域找到工作。
许多学生选择从事英语教学工作，他们可以到国际学校或培训机构担任英语教师，或者自己开设辅导班。
此外，翻译工作也是一个热门的选择，学生可以从事商务谈判、合同签订和文件校对等工作。
出版行业也是英语专业学生就业的重要领域，他们可以在出版社或杂志社担任编辑或助理编辑。
对于想要报考该专业的学生，我们建议他们做好充分的准备，包括努力学习专业知识、积极参加课外活动、培养良好的人际交往能力等。
此外，学生还应该注重发展自己的兴趣爱好，如写作、演讲和团队合作等，这些能力将在未来的学习和工作中发挥重要作用。
总的来说，北外英语本科专业是一个高质量的教育选择，它注重培养学生的英语语言和文学知识，同时注重培养学生的跨文化交际能力和国际视野。
通过系统的课程学习和丰富的实践活动，学生将获得全面的发展，为未来的学习和职业生涯做好准备。
直接扩频通信技术精讲
物联网：利用 直接扩频通信 技术的抗干扰 能力强、抗多 径干扰能力好 的特点，实现 物联网设备的
可靠通信。
智能物流：在 物流领域，直 接扩频通信技 术可以提高信 号的覆盖范围 和穿透能力， 保障物流信息 的实时传输。
智能农业：在 农业领域，直 接扩频通信技 术可以实现农 田的远程监测 和控制，提高 农业生产效率。
性。
发展趋势：未来 高效频谱利用技 术将与人工智能、 物联网等技术融 合，实现更加智 能化的频谱管理
和通信传输。
发展趋势：随着 通信技术的发展， 多载波直接扩频 通信技术正逐渐 成为研究的热点， 具有广阔的应用 前景。
技术特点：多载 波直接扩频通信 技术具有抗干扰 能力强、抗多径 干扰能力强、抗 截获能力强等优 点，能够提供高 速、可靠、安全 的通信服务。
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CONTENTS
PART ONE
定义：直接扩频通信技术是一种无线通信技术，通过将信息信号扩展到更宽的频带中，实现信息的 传输和通信。
原理：直接扩频通信技术利用伪随机序列将信息信号扩展到宽频带上，通过发送宽频带信号 实现信息的传输。接收端使用相同的伪随机序列进行解扩频，还原出原始的信息信号。
高效频谱利用技 术是直接扩频通 信技术的重要发 展方向，通过更 高效的频谱利用， 提高通信系统的 传输速率和容量。
未来展望：随着 5G、6G等通信 技术的不断发展， 高效频谱利用技 术将得到更广泛 的应用，为各种 无线通信场景提 供更好的服务。
技术挑战：高效 频谱利用技术需 要克服多径干扰、 频谱碎片化等问 题，提高频谱利 用率和通信可靠
评估方法：通过 实验测试、仿真 模拟等方式对直 接扩频通信系统 的误码率和可靠 性进行评估。
扩展频谱通信第一版课程设计 (2)
扩展频谱通信第一版课程设计一、课程设计背景扩频通信是一种利用扩展频带技术实现的通信方式，因其具有高抗干扰性、低功率密度等优点而得到广泛应用。
其中，扩展频谱通信技术应用于无线传感器网络、军事通信、物联网等领域，成为当前研究的热点。
因此，扩展频谱通信第一版课程设计旨在帮助学生深入了解扩展频谱通信技术原理和应用，提高学生专业素养和实践能力。
二、课程设计目的扩展频谱通信第一版课程设计旨在达到以下目的：1.培养学生对扩频通信技术的理解和应用；2.提高学生的专业素养和实践能力；3.培养学生的独立思考和解决问题的能力。
三、课程设计内容1. 扩展频谱通信技术概述扩展频谱通信技术的概念、特点和发展历程。
2. 扩频调制技术原理扩频调制技术的基本原理、调制方式及其在数字通信中的应用。
3. 扩展频谱信号发生器的设计与实现根据扩频调制技术原理，设计并实现一个扩展频谱信号发生器，包括信号发生器硬件和软件的设计、开发和测试。
4. 扩频接收机的设计与实现采用扩频技术设计并实现一个扩频接收机，包括接收机硬件和软件的设计、开发和测试。
5. 扩展频谱网络通信实验应用已有的扩展频谱通信技术，完成扩展频谱网络通信实验，包括环境搭建、协议设计、应用开发和性能测试等。
四、课程设计步骤1.学生自主学习相关专业基础知识，掌握数字通信技术和扩频调制原理；2.自主设计并实现扩展频谱信号发生器和接收机；3.在指导教师的帮助下，完成扩展频谱网络通信实验；4.撰写设计报告，描述课程设计的过程和设计成果；5.参与展示和交流，分享课程设计的经验和收获。
五、课程设计评估课程设计的评估将考核学生的探索、实践和成果。
1.课程设计报告评估：•设计思路、步骤和方法的合理性和完整性；•相关数据和结果的准确性和完整性；•以及所能反映出的技术实现和应用的能力。
2.作品展示评估：•实验装置和成果的现实性和可行性；•发掘问题的能力以及解决问题的能力；•交流表达能力以及团队合作能力。
直接扩频通信入门课
应用场景：智能 家居中的灯光、 空调、门窗等设 备通过直接扩频 通信技术实现远 程控制和自动化
调节。
优势特点：直接 扩频通信系统具 有抗干扰能力强、 传输距离远、功 耗低等优点，适 用于智能家居中 的各种通信场景。
未来发展：随着 物联网技术的不 断发展和智能家 居市场的不断扩 大，直接扩频通 信系统的应用将
优点：具有抗干扰能力强、抗多径 干扰能力强、低截获概率等优点。
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原理：利用伪随机序列将信息信号 扩展到带宽很宽的频带上，通过频 谱的扩展实现抗干扰和抗多径干扰 的能力。
应用：广泛应用于军事通信、卫星 通信、无线局域网等领域。
信号的调制和解调过程 扩频序列的生成和选择 信号的传输方式和频谱特性 抗干扰性能和保密性
无线数传：直接 扩频通信具有抗 干扰、抗多径干 扰和低截获概率 等特点，因此在 无线数传领域也 得到了广泛应用， 如无线数传电台 等。
物联网通信：随 着物联网技术的 不断发展，直接 扩频通信在物联 网通信领域的应 用也越来越广泛， 如智能家居、智 能交通等领域。
PART TWO
定义：直接扩频通信是一种无线通 信方式，通过将信息扩展到更宽的 频带中进行传输。
技术优势：有效减小多径干扰对 通信系统的影响，提高通信系统 的性能和稳定性。
PART FOUR
扩频调制器：将信息信号转换为扩频信号 伪随机序列发生器：产生扩频所需的伪随机序列 调制器输出信号的放大器：将信号放大到适当的功率水平 天线：将信号发送到接收端
信号解调
信号解扩
信号检测
信号恢复
调制方式：扩频调制解调器采用扩频调制方式，将信息信号扩展到很宽的频带上
实际应用案例：介绍直接扩频通信系统在实际应用中如何运用抗干扰与噪声抑制技术， 实现可靠、稳定的通信传输。
扩频通信技术
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Shannon 还 指 出 ： 在 高 斯 噪 声 的 干 扰 下 ， 在限平均功率的信道上，实现有效和可 靠通信的最佳信号是具有白噪声统计特 性的信号。这是因为高斯白噪声信号具 有理想的自相关特性，白噪声的自相关 函数具有 函数的特点，说明它具有尖 锐的自相关特性。
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2 扩展频谱通信模型
DS－SS中载波调制一般都采用BPSK 或DPSK。PSK调制信号可表示为：
ftm tco 0ts
m
t
1 1
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a k
d t
数据源
编码器
st
发射机
ct
cos0t
序列 发生器
射频 振荡器
可以直接写出发射系统的输出信号的表 达式为：
FH－SS实际上是一个“多频、选码和移频键 控”系统。
在跳频系统中控制频率跳变的指令码的速率， 没有直接序列扩频中的伪码速率高，一般为每 秒几十跳到几万跳。
FH－SS中扩展频带的宽度是由跳变的频率总 数N和频率跳变的最小间隔来决定的。
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跳频扩频
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跳频扩频图案
（2） 传输带宽主要由扩频函数决定，扩 频函数常用伪随机编码信号。
我们已熟知的各种调制方式，如调幅、 调频，数字调制中FSK、PSK、QAM和 MSK等都不属于扩展频谱系统的范畴。
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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。
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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
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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。
任务2 扩频通信的特点和主要技术指标
1 扩频通信的主要特点
5）抗衰落、抗多径干扰 扩频信号的频带扩展，信号分布在很宽的频带内，信号的功率 谱密度降低，而多径效应产生的频率选择性衰落只会造成传输的 小部分频谱衰落，不会造成信号严重变形，扩频系统具有抗频率 选择性衰落的能力。
1 扩频通信的主要特点
在抗多径干扰方面，扩频通信系统也非常易于实现。在移动通 信中，多径干扰是一个是很严重的、非解决不可的问题。系统常 采用以下两种方法来提高抗多径干扰的能力：
1 扩频通信的主要特点
呼吸功能是CDMA系统中特有的改善用户相互干扰、合理分配 基站容量的功能。
它是指相邻基站间，如果某基站覆盖区正在通话的用户数量较 多时，该基站的用户之间会产生较大的干扰，这时，该基站可通 过降低该基站的导频信道的发射功率使部分用户通过软切换切换 到负荷较轻相邻基站中去，从而降低该基站的负荷，减轻该基站 的干扰，这是所谓的“呼”功能；
3G技术及设备开通维护
模块二 CDMA技术基础
任务1 扩频通信概念 任务2 扩频通信的特点和主要技术指标
任务3 CDMA码序列 任务4 CDMA编码技术 任务5 CDMA切换技术 任务6 CDMA功率控制技术 任务7 CDMA接收和检测技术
问题引入
1. 扩频技术作为CDMA的核心技术，那么扩频通信的 特点有哪些？ 2. 主要技术指标有哪些？ 3. 有怎样的实用含义？
1 扩频通信的主要特点
3）保密性好 由于扩频信号在很宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很 小，即信号功率谱密度很低。所以，在信道噪声和热噪声的背景 下，使信号被淹没在噪声之中，敌方一般很难发现有信号存在， 再加上不知道扩频编码，就很难进一步检测出有用信号。所以说 它的隐蔽性好。因此，扩频信号具有很低的被截获概率。如图2-9 所示。
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知识点扩频通信技术的特点
一、教学目标：
了解扩频通信技术的基本概念。
掌握扩频通信的种类及特点。
二、教学重点、难点：
重点掌握扩频通信技术的种类和特点。
三、教学过程设计：
1.知识点说明
扩频通信的种类可以分为直接序列系统和跳频系统。
特点：功率谱密度低，抗侦察，抗截获，具有较好的保密性。
2.知识点内容
扩频通信的基本概念：所谓扩频通信，即扩展频谱通信，是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术。
种类：直接序列系统和跳频系统。
直接序列系统：是指用一高速伪随机序列与信息数据相乘，由于伪随机序列的带宽远远大于数据信息的带宽，从而扩展了发射信息的频谱。
跳频系统：是指在一伪随机序列的控制下，发射频率在一组预先制定的频率上按照规定的顺序离散的跳变，扩展了发射信号的频谱。
特点：功率谱密度低，抗侦察，抗截获，具有较好的保密性。
3.知识点讲解
1）从最基本的概念讲起，先文字叙述让学生大致了解一下学习的内容。
2）插入图片，通过图片加深印象，了解扩频通信系统的基本概念。
3）通过视频与图片的交替放映，让学生了解并掌握扩频通信的种类及特点。
四、课后作业或思考题：
1、CDMA扩频通信系统可以分为（）和（）两种
答案：基本CDMA 、复合CDMA
2、基本CDMA包括（）、（）、（）、（）等几种方法的组合。
答案：直接序列扩频、跳频扩频、跳时扩频、线性跳频
3、扩频通信技术的分为哪几类？
答案：分为3类：直接扩频、频率跳变技术和各自混合方式。
4、写出直接扩频的原理。
答案：在发送端输入的信息先经过信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。
展宽的信号再经过射频调制，调制到较高频率上再发送出去。
在接收端收到的宽带射频信号经过射频调制，恢复到中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。
再经信息调制，即恢复出原始信息。
五、本节小结：
直接扩频方式优点：直扩信号的功率谱密度低，保密性强，容易识别，具有抗宽带干扰。
抗多频干扰及单频干扰能力。
直接扩频方式缺点：虽然能与窄带系统电磁兼容，但不能与其建立通信。
直接扩展频谱系统的接收机存在明显远近效应。
受限于码片速率和信源的比特率，即码片速率的提高和信源比特率的下降存在困难。