第1章_扩频通信概述解析
第1章扩频技术概述
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。 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。
历史
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。 4、1951年后，美国的ASC(Army Signal Corps---陆军通信 兵)要求进一步研究NOMACS，想把它应用于高频无线电传通 信线路，以对抗敌人的干扰。1952年由Lincoln Laboratory研制出P9D型NOMACS 系统，并进行了试验。以 后在1953-1955年Lincoln Lab研制出了F9C型无线电传机系 统。 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。
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:
多径干扰、多用户干扰、环境噪声干扰、其它电台的干扰 等。
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
__扩频通信课后习题解答-完整版
2f 0 max (2n 1)
f0 (2n 1) 2n 1 1 2n 1 1 Hz 2(2n 1) 10 6 Hz (4n 2) MHz 6 2 max 2 max 2 0.25 10
(n 0,1,2, , N )
1-6、试说明扩频通信系统与传统调制方式通信系统的主要差别。 解： 扩频通信技术是一种具有优良抗干扰性能的技术， 与传统调制方式通信系统相比有以下 优点： （1）抗干扰能力强（2）信号隐蔽性好（3）可以实现码分多址（4）抗衰落和抗干扰 能力强（5）可以实现精确的测距和定时（6）能与传统通信系统共用频段。 第二章 2-1、什么是 m 序列？产生 m 序列的反馈逻辑多项式为什么必须是本征多项式？ 解： m 序列是最长线性移位寄存器序列的简称， 它是由多级移位寄存器或其延迟元件通过线 性反馈产生的最长码序列。 特征多项式需要满足： （1）G(x)是不可约的（2）G(x)可整除 ( x 1) ， m 2 1 （3）
3-2、试解释多径干扰和多址干扰的差别，多径干扰和多址干扰对扩频码的要求一样吗？为 什么？ 解：多径干扰是指单个 UE 与 Node B 之间由于地理环境等导致传输中存在多条路径，在接 收端会造成多径效应。多址干扰是由于 TD-SCDMA 系统中分配给各个 UE 的扩频码无法完 全正交导致 UE 之间存在相互干扰。前者是多个“时间”的干扰，后者是多个“码”的干扰。 多径干扰与多址干扰对扩频码的要求不一样。 抗多址干扰是通过提高扩频码的自相关特
1-5、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为 5Mbit/s，信号速率为 8kbit/s，信号的扩频带宽 和处理增益各为多少？ 解：扩频带宽： B 2 Rc 2*5 10 MHz 信息带宽： Bm 8 KHz
第1章_扩频通信概述解析
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
C.E.Shannon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 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩Байду номын сангаас码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；
处理增益：
Gp
S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
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》3-4讲(1.2-1.4)
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.1 扩频的基本原理 2、有关扩频的三个结论
(2) 如果信号的总能量不变， 则频谱的展宽势必使各频谱成分 的幅度下降， 换句话说， 使信号的功率谱密度降低。 这就是 为什么可以用扩频信号进行隐蔽通信， 及扩频信号具有低的被 截获概率的原因。
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1)调幅系统(AM系统)
调幅信号s(t)的表达式为
s(t)=［A+f(t)］cosω0t
(1-11)
式中，A为信号振幅；f(t)为调制信号，|f(t)|≤A；ω0为调制波
角频率。到达接收机解调器的信号包括有用信号s(t)和噪声n(t)。对
调幅信号，一般采用大信号包络检波的方法，可得包络检波器输
出信噪比So/No的表达式为
。信号的频谱间隔取决于脉冲序列的重复
周期， 即f0＝1/T0。图1-1(a)所示
的5条谱线f0、 2f0、 3f0、 4f0和5f0，
相邻的谱线间隔均为f0。
图1-2 周期性矩形脉冲序列波形及其频谱 (a) 脉冲宽度τ0， 脉冲周期T0=5τ0
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.1 扩频的基本原理 1、矩形脉冲的频谱形状
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1.3 数字信号的波形与频谱
1.3.2 主要的扩频方式 1、直接序列(DS)扩频
直接序列(DS， Direct Sequence)扩频就是直接用具有高码率的 扩频码序列在发端扩展信号 的频谱。 而在收端， 用相 同的扩频码序列进行解扩， 把展宽的扩频信号还原成 原始的信息。 直接序列扩 频的原理如图1-4所示。
扩频系统的组成和工作原理及 抗干扰性能等问题，将在第2、4章作较为详细的介绍。
扩频通信概述.ppt
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扩频通信概述
五、扩频通信的发展简史
跳频和跳时的概念出现于1940年代的早期
1942年由在奥地利出生的女演员Hedy Lamarr 和美国作曲家George Antheil发明。
直接序列的概念晚几年出现
相关检测出现在1940年代后期 瑞克接收机出现在1952年
早期绝大多数应用于军事和情报目的
FH/DS、DS/TH、 FH/TH、TH/FH、 DS/FH/TH
解放军理工大学通信工程学院
2020/5/3
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频通信概述
三、扩频通信的分类
f
f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
0T f
f8 f7 f6 f5 f4 f3 f2 f1
0T
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
2.4GHz or 5.8GHz 的ISM (Industrial, Scientific and Medical) 频带。 今天我们有 IS-95、WCDMA (3G)、Wireless LAN、…
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扩频通信概述
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
f
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0T
t 2T 3T 4T 5T 6T 7T 8T 9T
跳频信号 干扰信号 跳频信号被压制
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扩频通信概述
四、扩展频谱通信系统的特点
与传统窄带通信相比
优点
好的抗干扰能力（AJ）
扩频技术使用比最小需要带宽大成百上千倍的带 宽
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S / N out S / N in
Bss Rc Tb Bb Rb Tc
干扰容限：
S M j G p Lsys N out
dB
干扰门限（实际）： M J M j 1 dB
六、扩频通信系统性能指标
[ 例 1] ：某扩频系统的处理增益为 35dB ，要求进入基带 解调器的最小输出信噪功率比为10dB，系统损耗3dB， 求干扰容限Mj和干扰门限MJ。 [例2]：AM系统
st A f t cosc t
2 f 2 (t ) S S 2 2 N out A f (t ) N in
[例3]：FM系统
s t A cos c t k f
t
0
f d
S S 2 3m f (1 m f ) N in N out m f / f B / B m m f
七、扩频技术的应用
扩频通信概述
一、扩频通信的基本概念
传输带宽至少是信息带宽的百倍以上； 传输带宽主要由扩展函数（扩展码）决定；
二、扩频通信的主要特点
信息隐蔽性好； 抗高斯噪声干扰能力强； 抗多径干扰能力强；
三、扩频通信的理论依据
C.E.Shannon信道容量公式
S C B log2 1 , bps N
测距 军用扩频系统组网 快速跳频电台 精确制导 移动通信 电子对抗中的扩频技术 超声多普勒血流成像 CDMA扩频通信 无线局域网 蓝牙(BlueTooth)技术
思考题
1、一个DS-SS系统在干扰是信号的250倍条件下工作，若基带滤 波器输出的信噪功率比为10dB，系统内部信噪比损失为 3.5dB， 求系统的处理增益最少应为多少？干扰容限是多少？ 2、一个伪码速率为 1Mbps而信息速率为100kbps的DS-SS系统， 试评述其有无使用价值？一般伪码速率至少为多少系统才能 有实用价值？
伪随机序列、伪随机码、伪随机信号
伪噪声序列（PN序列） 、伪噪声码、伪噪声信号
五、扩频通信系统分类
直接序列扩频系统（DS-SS）； 调频扩频系统（FH-SS）； 跳时扩频系统（TH-SS），一般不单独使用； 混合扩频系统（FH/DS、DS/TH、FH/TH）；
六、扩频通信系统性能指标
C.E.Shannon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 具有白高斯噪声统计特性的信号； 哈尔凯维奇从理论上证明：要克服多径衰落干扰的影 响，信道中传输的最佳信号形式是具有白高斯噪声统 计特性的信号；
四、扩展码的确定
具有白高斯噪声统计特性； 易于产生、加工和复制；