1。3 本文研究的主要内容
作为信息时代的三大通信传输方式之一,扩频通信的原理是占用的信号带宽要比用于信息传输所需的最小带宽要大得多;而要想完成扩频需要用到一个特殊的扩频码序列,并加以编码和调制可达到目的。而不管传输的信息数据;在接收端用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。本文首先探讨了扩频技术的概况与发展史,回顾过去的同时后又展望了扩频技术会在将来产生的进步和给人类生活带来的便利。然后简单阐述了扩频通信的工作原理和几个实现方法,最后用专门的仿真软件MATLAB自带的Simulink工具进行程序设计,建模测试,仿真,分析结果并得出结论。
2 扩频通信技术
2。1 扩频通信基本概念
2。1。1 扩频通信技术简介
扩频通信,也就是扩展频谱通信。根据其定义所述,传输信息要用到的带宽必须大于扩频信号的带宽。为了完成扩频通信,要求用一个指定的扩频函数,拓宽要传输的信号频谱,待拓宽后的信号传输成功后,用专业的技术工具还原至拓宽前的信号频谱。这样传输信息,既保证了信息的保密性,也有效防止了传输过程中的干扰。
扩频通信系统是采用了扩频技术的系统,在进行扩频的过程中之中,扩展频谱后所传输的信号的带宽可能是原先的几百几千,更甚的可以达到原先带宽的几万倍。所以影响传输信号带宽的主要原因已经不是信号自己本身了,而是扩频函数。从上述内容可以得出两个判断扩频通信系统的标准,分别是:
(1)如果信号的带宽成倍于原始信号的带宽,可认为是扩频通信系统。文献综述
(2)如果信号的带宽受到扩频函数影响,且这个扩频函数在一般情况下,通常会采用伪随机编码信号。
凭借上述的两个观点,可以轻松判别是否用到的是扩频通信系统。
2。1。2 扩频通信理论基础
1、香农公式
香农定理是所有通信制式最基本的原理,它指出了在高斯白噪声信道中,通信系统的信道容量应为:
bit/s (2-1)
式2-1中,C即信道容量,B是信号带宽,S是信号的平均功率,N是噪声功率,S/N即信噪比。
若白噪声的功率谱密度是n0,噪声功率N=n0B,那么信道容量C则可表示为:
bit/s (2-2)
从式2-2可以知道,一旦信号带宽,平均功率和噪声功率确定,那么信道容量也有了一个定值。又因为根据定理可知,若想要让信息顺利的通过信道传输出去,那么在进行编码前,要让信息的传输速率不能大于信道容量。所以,为了让信息能以更高的速率完成传输,信道容量需要被加强。
既然信道容量的大小影响着信息传输速率,为了提高信道容量,我们可以通过改变影响信道容量的几个数据,也就是信号带宽B,信噪比S/N,增加这两者的值可以有效提高信道容量,达到加快信息传输速率的目的。从式2-2中又可以看出,相比于增加信噪比S/N,提高信号带宽B起到的效果更为明显。
若信道容量C是一个常数,那么对于信道带宽B和信噪比S/N,就可以互相调整,若是增加了信道带宽B,信噪比S/N的要求能得到降低;若是提高信号功率S,则可以降低信号的带宽。这就为一些对信道带宽或信噪比控制比较严格的系统找到了可靠的改进办法。