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無(wú)線(xiàn)擴(kuò)頻技術(shù)

云知道


概述
在MAC層以下，802.11規(guī)定了三種發(fā)送及接收技術(shù)：擴(kuò)頻(Spread Spectrum)技術(shù)；紅外(Infared)技術(shù)；窄帶(Narrow Band)技術(shù) 。而擴(kuò)頻又分為直接序列(Direct Sequence,DS)擴(kuò)頻技術(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)直擴(kuò))和跳頻(Frequency Hopping,FH)擴(kuò)頻技術(shù) 。
擴(kuò)頻系統(tǒng)可以看作是兩個(gè)調(diào)制過(guò)程，第一步，使用傳統(tǒng)的調(diào)制方式調(diào)制有效信號(hào)；第二步，使用擴(kuò)頻編碼調(diào)制載波，使其擴(kuò)展到一個(gè)非常大的帶寬內(nèi)，實(shí)現(xiàn)頻譜展寬 。
　常用擴(kuò)頻編碼方式：
（1）直序擴(kuò)頻技術(shù) 直序擴(kuò)頻技術(shù)的原理是使用快速變化的二進(jìn)制比特流調(diào)制射頻載波信號(hào)，這種二進(jìn)制比特流看上去是隨機(jī)的，實(shí)際上是按照特定的算法由數(shù)字電路產(chǎn)生的，稱(chēng)為偽隨機(jī)碼（Pseudo? noise） 。在偽隨機(jī)碼的調(diào)制下，載波的相位在 0度～180度之間跳躍變化，被調(diào)制后的載波又同有效信息進(jìn)行混合，通過(guò)發(fā)射機(jī)發(fā)射 。相應(yīng)的接收機(jī)內(nèi)能夠產(chǎn)生相同的偽隨機(jī)碼，按照發(fā)射的逆過(guò)程解調(diào)，解析出有效信息信號(hào) 。
（2）跳頻擴(kuò)頻技術(shù) 跳頻擴(kuò)頻技術(shù)是通過(guò)偽隨機(jī)碼的調(diào)制，使載波工作的中心頻率不斷跳躍改變，而噪音和干擾信號(hào)的中心頻率卻不會(huì)改變 。這樣，只要收、發(fā)信機(jī)之間按照固定的數(shù)字算法產(chǎn)生相同的偽隨機(jī)碼，就可以達(dá)到同步，排除噪音和其他干擾信號(hào) 。
我們知道，擴(kuò)頻技術(shù)是利用開(kāi)放的ISM 2.4GHz頻段 。也正是由于這個(gè)2.4～2.484GHz頻段無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證(但發(fā)射功率受限制)，因而此頻段很擁擠，微波噪聲最大，采取何種發(fā)送及接收技術(shù)，都將直接影響到微波傳輸?shù)乃俾屎唾|(zhì)量 。
比較而言，直擴(kuò)采取主動(dòng)占有方式，跳頻是被動(dòng)適應(yīng) 。直擴(kuò)技術(shù)同時(shí)使用整個(gè)子頻段，信號(hào)被擴(kuò)展多次而無(wú)損耗；跳頻技術(shù)是連續(xù)間斷跳躍使用多個(gè)頻點(diǎn)，當(dāng)跳躍至某個(gè)頻點(diǎn)時(shí)，判定該頻點(diǎn)是否有噪聲干擾，若無(wú)則傳輸信號(hào)，若有則依據(jù)算法跳至下一頻點(diǎn)繼續(xù)判定 。
直擴(kuò)技術(shù)數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生11位隨機(jī)碼，這種隨機(jī)碼元提供了直擴(kuò)產(chǎn)品的"三強(qiáng)"：
1.抗干擾能力強(qiáng) 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擴(kuò)展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強(qiáng) 。簡(jiǎn)單地說(shuō)，假如信號(hào)頻譜展寬10倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進(jìn)行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其干擾強(qiáng)度只有原來(lái)的1／10 。另外，由于接收端采用擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，空中即使有同類(lèi)信號(hào)進(jìn)行干擾，假如不能檢測(cè)出有用信號(hào)的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強(qiáng)是擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn) 。
2.碼分多址能力強(qiáng) -由于擴(kuò)頻通信中存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制，充分利用各種不同碼型擴(kuò)頻序列之間優(yōu)良的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性，在接收端利用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，則在分配給不同用戶(hù)不同碼型的情況下，系統(tǒng)可以區(qū)分不同用戶(hù)的信號(hào)，這樣在同一頻帶上許多對(duì)用戶(hù)可以同時(shí)通話(huà)而互不干擾 。
3.高速可擴(kuò)展能力強(qiáng) 由于獨(dú)占信道且碼分多址，所以速率很高 。由于在IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中，11位隨機(jī)碼元中只有1位用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，因此吞吐量的擴(kuò)展能力強(qiáng) 。相對(duì)于通用標(biāo)準(zhǔn)采用的相位變化DQPSK/DPSK調(diào)制技術(shù)，增強(qiáng)型采用了直序/脈沖位置調(diào)制（DS/PPM）技術(shù) 。PPM技術(shù)使用了預(yù)置的8位碼元中的3位傳輸數(shù)據(jù)，這就使傳輸率產(chǎn)生了飛躍 。
擴(kuò)頻技術(shù)的信道使用
擴(kuò)頻信號(hào)是用擴(kuò)展隨機(jī)序列--偽隨機(jī)碼調(diào)制射頻信號(hào)或不斷跳躍的載波信號(hào)頻率而得到的，這樣，擴(kuò)頻系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，它可以極大限度地共享相同的頻道資源 。每套系統(tǒng)都具有與眾不同的擴(kuò)展序列來(lái)減少來(lái)自其他設(shè)備的干擾，只有具有與發(fā)射者相同擴(kuò)展序列的接收者才可以重組或壓縮擴(kuò)頻傳輸信號(hào)來(lái)獲得其中加載的有效信息 。即使是多套擴(kuò)頻設(shè)備使用同一個(gè)頻道在同一地區(qū)進(jìn)行信號(hào)傳輸，只要采用不同的擴(kuò)頻序列，就不會(huì)相互干擾 。擴(kuò)頻系統(tǒng)這一頻道復(fù)用的優(yōu)勢(shì)，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環(huán)境下最理想的選擇 。

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