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擴(kuò)展頻譜通信的基本概念

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2.1 擴(kuò)展頻譜通信的定義
所謂擴(kuò)展頻譜通信，可簡單表述如下：“擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方
式，其信號所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過一個(gè)獨(dú)立的碼序列來完成，用編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)” 。
這一定義包含了以下三方面的意思：
一、信號的頻譜被展寬了 。
我們知道，傳輸任何信息都需要一定的帶寬，稱為信息帶寬 。
例如人類的語音的信息帶寬為300Hz --- 3400Hz，電視圖像信息帶寬為數(shù)MHz 。為了充分利用頻率資源，通常都是盡量采用大體相當(dāng)?shù)膸挼男盘杹韨鬏斝畔?。在無線電通信中射頻信號的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的 。如用調(diào)幅信號來傳送語音信息，其帶寬為語音信息帶寬的兩倍；電視廣播射頻信號帶寬也只是其視頻信號帶寬的一倍多 。這些都屬于窄帶通信 。
一般的調(diào)頻信號，或脈沖編碼調(diào)制信號，它們的帶寬與信息帶寬之比也只有幾到十幾 。擴(kuò)展頻譜通信信號帶寬與信息帶寬之比則高達(dá)100 --- 1000，屬于寬帶通信 。
為什么要用這樣寬的頻帶的信號來傳輸信息呢? 這樣豈不太浪費(fèi)寶貴的頻率資源了嗎?
二、采用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式來展寬信號頻譜 。
我們知道，在時(shí)間上有限的信號，其頻譜是無限的 。例如很窄的脈沖信號，其頻譜則很寬 。信號的頻帶寬度與其持續(xù)時(shí)間近似成反比 。1微秒的脈沖的帶寬約為1MHz 。因此，假如用限窄的脈沖序列被所傳信息調(diào)制，則可產(chǎn)生很寬頻帶的信號 。
如下面介紹的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)就是采用這種方法獲得擴(kuò)頻信號 。這種很窄的脈沖碼序列，其碼速率是很高的，稱為擴(kuò)頻碼序列 。這里需要說明的一點(diǎn)是所采用的擴(kuò)頻碼序列與所傳信息數(shù)據(jù)是無關(guān)的，也就是說它與一般的正弦載波信號一樣，絲毫不影響信息傳輸?shù)耐该餍?。擴(kuò)頻碼序列僅僅起擴(kuò)展信號頻譜的作用 。
三、在接收端用相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)
正如在一般的窄帶通信中，已調(diào)信號在接收端都要進(jìn)行解調(diào)來恢復(fù)所傳的信息 。在擴(kuò)頻通信中接收端則用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼序列與收到的擴(kuò)頻信號進(jìn)行相關(guān)解調(diào)，恢復(fù)所傳的信息 。換句話說，這種相關(guān)解調(diào)起到解擴(kuò)的作用 。即把擴(kuò)展以后的信號又恢復(fù)成原來所傳的信息 。這種在發(fā)端把窄帶信息擴(kuò)展成寬帶信號，而在收端又將其解擴(kuò)成窄帶信息的處理過程，會帶來一系列好處 。弄清楚擴(kuò)頻和解擴(kuò)處理過程的機(jī)制，是理解擴(kuò)頻通信本質(zhì)的要害所在 。
2.2擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)
長期以來，人們總是想法使信號所占領(lǐng)譜盡量的窄，以充分利用十分寶貴的頻譜資源 。為什么要用這樣寬頻帶的信號來傳送信息呢? 簡單的回答就是主要為了通信的安全可靠 。
擴(kuò)頻通信的基本特點(diǎn)，是傳輸信號所占用的頻帶寬度(W)遠(yuǎn)大于原始信息本身實(shí)際所需的最小(有效)帶寬(DF)，其比值稱為處理增益Gp:
Gp = W/DF......(1)
眾所周知，任何信息的有效傳輸都需要一定的頻率寬度，如話音為1.7 --- 3.1kHz，電視圖像則寬到數(shù)兆赫 。為了充分利用有限的頻率資源，增加通路數(shù)目，人們廣泛選擇不同調(diào)制方式，采用寬頻信道(同軸電纜、微波和光纖等)，和壓縮頻帶等措施，同時(shí)力求使傳輸?shù)拿浇橹袀鬏數(shù)男盘栒加帽M量窄的帶寬 。因現(xiàn)今使用的電話、廣播系統(tǒng)中，無論是采用調(diào)幅、調(diào)頻或脈沖編碼調(diào)制制式，Gp值一般都在十多倍范圍內(nèi)，統(tǒng)稱為“窄帶通信” 。而擴(kuò)頻通信的Gp值，高達(dá)數(shù)百、上千，稱為“寬帶通信” 。

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