直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在無(wú)線通信中的研究與應(yīng)用

直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在無(wú)線通信中的研究與應(yīng)用直接序列擴(kuò)頻技術(shù)在無(wú)線通信中的研究與應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN914.42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-914X〔2022〕13-0189-01

一、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的應(yīng)用背景

信息交流是人類社會(huì)要進(jìn)行開(kāi)展和進(jìn)步所必不可少的。隨著人類社會(huì)的開(kāi)展，信息系統(tǒng)也逐漸開(kāi)展成了覆蓋全球的信息網(wǎng)。從十九世紀(jì)人們對(duì)電纜通信的初步創(chuàng)造開(kāi)始，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開(kāi)展，通信技術(shù)突破了最初的有線通信，開(kāi)展出了無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線通信靠電磁波來(lái)進(jìn)行信息傳遞，不用架線，更具靈活性，因而被迅速推廣和開(kāi)展。但無(wú)線通信由于其傳輸環(huán)境的復(fù)雜性，在傳輸過(guò)程中會(huì)遇到各種各樣的反射體以及來(lái)源于其它無(wú)線電波的干擾，會(huì)極大的影響甚至改變信號(hào)的傳輸信息，因此，無(wú)線通信抗干擾技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生。

直接序列擴(kuò)頻技術(shù)作為主要的抗干擾技術(shù)之一，產(chǎn)生于二十世紀(jì)五十年代，其創(chuàng)造之初主要被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。在世界格局動(dòng)亂的那個(gè)年代，擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)主要用來(lái)反抗敵方的歹意干擾，維持軍事系統(tǒng)平安不被侵入，其作用的重要性由此可見(jiàn)。

二、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)簡(jiǎn)介

直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是指利用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開(kāi)的擴(kuò)頻信號(hào)復(fù)原成原來(lái)的信號(hào)。該技術(shù)作為一種信息傳輸方式，通過(guò)編碼及調(diào)制的辦法將頻帶展寬，使得其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)，這樣便可以有效提高頻率資源的利用率，且使所需要傳達(dá)的信息平安、準(zhǔn)確的傳達(dá)。

該技術(shù)主要是通過(guò)發(fā)端、信道和接收端三局部來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其工作原理為：將需要傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)在發(fā)端輸入以后，首先通過(guò)擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列將輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以擴(kuò)寬其信號(hào)頻譜，擴(kuò)頻碼序列一般采用PN碼。然后將擴(kuò)寬后的信號(hào)調(diào)制到射頻發(fā)生器發(fā)射出去。調(diào)制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。發(fā)出的信號(hào)在接收端的本地射頻發(fā)生器接收到信號(hào)后立即進(jìn)行解調(diào)，爾后再由本地的擴(kuò)頻解調(diào)設(shè)備產(chǎn)生與發(fā)端相同的擴(kuò)頻序列進(jìn)行信號(hào)解擴(kuò)，使信號(hào)恢復(fù)到原信號(hào)進(jìn)行輸出，從而實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。

三、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的理論根底

無(wú)線通信技術(shù)自開(kāi)展以來(lái)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速開(kāi)展也迅速開(kāi)展。開(kāi)展至今，人們由通用無(wú)線逐漸開(kāi)展出了專用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線通信傳輸環(huán)境變得日趨復(fù)雜，同時(shí)人們對(duì)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量變得日益嚴(yán)苛，所以如何在保證傳輸質(zhì)量的同時(shí)盡量節(jié)約傳輸信號(hào)所占用的頻譜寬度便成了當(dāng)代無(wú)線技術(shù)不斷探索的領(lǐng)域。直接序列擴(kuò)頻技術(shù)可以把傳輸信號(hào)在發(fā)射端用擴(kuò)頻碼進(jìn)行調(diào)制，使得其所占用的頻帶寬度遠(yuǎn)大于傳輸信息所必須的帶寬，再在接收端用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，以把信號(hào)進(jìn)行復(fù)原。這樣既節(jié)省了頻率資源，又可使信號(hào)平安送達(dá)，保證了信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，一次被廣泛應(yīng)用。其理論依據(jù)為：

該式是香農(nóng)在長(zhǎng)期的無(wú)線通信研究中總結(jié)出來(lái)的公式，稱為香農(nóng)公式。

式中，C―信息的傳輸速率〔即信道容量，單位b/s〕，B―頻帶寬度〔單位Hz〕，S―信號(hào)平均功率〔單位W〕，N―噪聲平均功率〔單位W〕，S/N―信噪比。

從公式中可以看出，要提高到信號(hào)的傳輸速率，可以通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)。一種是提高信號(hào)傳輸?shù)念l帶寬度，另一種是提高信噪比。在保證信號(hào)的傳輸速率一定時(shí)，可以通過(guò)提高信號(hào)傳輸?shù)念l帶寬度來(lái)降低對(duì)信噪比的要求，這便是直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的原理，通過(guò)增加帶寬來(lái)降低對(duì)信噪比的要求，從而保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

該式是柯捷爾尼科夫在其長(zhǎng)期研究的潛在抗干擾理論中得出的估算信號(hào)傳輸過(guò)失概率的公式。

式中，Pe―信號(hào)過(guò)失概率，S/N―信噪比，B/Bm―信號(hào)帶寬比。

由此可以看出，信號(hào)過(guò)失概率與信噪比和信號(hào)帶寬比兩個(gè)因素有關(guān)。降低信噪比或信號(hào)帶寬比均可使信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)失概率減小。因此，在信噪比一定的情況下其過(guò)失概率可通過(guò)信號(hào)帶寬比的調(diào)整來(lái)減小。由這一公式也可以得出直接序列擴(kuò)頻技術(shù)抗干擾的原理。

四、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的特點(diǎn)

4.1抗干擾性強(qiáng)

抗干擾性是直接序列擴(kuò)頻技術(shù)之所以開(kāi)展的本質(zhì)屬性。該技術(shù)通過(guò)擴(kuò)頻序列將要傳輸?shù)男盘?hào)的頻帶進(jìn)行擴(kuò)寬，使得窄帶干擾根本不起作用，而寬帶干擾要想到達(dá)干擾目的必須提高相應(yīng)倍數(shù)的總功率，從而防止了無(wú)論是來(lái)自窄帶還是寬帶的干擾，保證了傳輸信號(hào)的穩(wěn)定性。同時(shí)，由于在發(fā)射端對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行了擴(kuò)頻處理，要復(fù)原信號(hào)必須要在接收端用同樣的擴(kuò)頻序列進(jìn)行解擴(kuò)，在不知道信號(hào)擴(kuò)頻碼的情況下是不能進(jìn)行信號(hào)復(fù)原的，因此這類干擾在擴(kuò)頻技術(shù)下是起不到作用，從而保證了傳輸信號(hào)的平安性。

43.2隱蔽性好

由于擴(kuò)頻技術(shù)是把傳輸信號(hào)在很寬的頻帶上進(jìn)行擴(kuò)寬，所以單位頻帶上的信號(hào)功率很低，幾乎淹沒(méi)在了白噪聲之中，很難進(jìn)行捕捉。加之，由于不知道擴(kuò)頻碼序列，很難獲取有用信息，所以這一技術(shù)很好的把信號(hào)隱藏了起來(lái)，使得別人很難對(duì)信號(hào)進(jìn)行破壞及獲取。

4.3易于實(shí)現(xiàn)碼分多址

由于擴(kuò)頻技術(shù)對(duì)不同傳輸信號(hào)進(jìn)行了不同的擴(kuò)頻碼序列擴(kuò)，在擴(kuò)寬信號(hào)頻帶的同時(shí)，由于不同擴(kuò)頻碼之間互不干擾，可以極大地提高頻帶的重復(fù)利用率。同時(shí)，發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)，接收者也可用不同的擴(kuò)頻編碼，接收不同的發(fā)送者送來(lái)的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)多址通信。

五、直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的開(kāi)展前景

直接序列擴(kuò)頻技術(shù)從開(kāi)展之初便不斷進(jìn)行改良以適應(yīng)不斷變化的需求環(huán)境。但是，其開(kāi)展至今仍存在一定的技術(shù)缺陷，如由于信號(hào)的帶寬增大使得接收端的信號(hào)干擾增多、傳輸速率在一定程度上受限等。對(duì)此，必須對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行不斷地改良與完善，以適應(yīng)社會(huì)的不斷開(kāi)展需求。同時(shí)，伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的開(kāi)展，尤其是近幾年投入使用的4G無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的開(kāi)展，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)也必須進(jìn)行不斷地改良，如朝著網(wǎng)絡(luò)抗干擾技術(shù)、與其他抗干擾技術(shù)組合應(yīng)用等方向開(kāi)展，才能不斷使用當(dāng)代社會(huì)對(duì)無(wú)線通信平安性、及時(shí)性、穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求，保持其在無(wú)線通信抗干擾技術(shù)中的地位而不被淘汰。

結(jié)語(yǔ)：

直接序列擴(kuò)頻技術(shù)是伴隨著無(wú)線通信技術(shù)的開(kāi)展而產(chǎn)生和開(kāi)展的。日漸復(fù)雜的無(wú)線技術(shù)通信環(huán)境和人們?nèi)找鎳?yán)苛的無(wú)線通信要求使得無(wú)線抗干擾技術(shù)也不斷開(kāi)展，直接序列擴(kuò)頻技術(shù)作為一種主要的無(wú)線通信抗干擾技術(shù)之一，從開(kāi)展之初起便不