直接序列扩频通信系统(DS)
直接序列扩频通信基本原理是将要发送的信息用伪随机码序列扩展到很宽的频带上发射出去,在接收端用与发射端相同的伪随机序列码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出原来的传输信息,从而达到通信的目的。其系统组成见图1。
先讨论对扩频通信系统的监测问题:关于扩频通信系统可以在噪声下传输的理论基础是shannon定理。shannon定理指出在高斯白噪声干扰的条件下通信系统的极限传输速率为:
C=Blog2(1+S/N)bit/s(1)
这里C为信道容量,B为信号带宽,S为信号平均功率,N为噪声功率。
从上式可以看出,在保持信道容量不变的前提下,通过增加带宽来降低对传输系统S/N的要求,由此公式可以看出当S/N<1时,上式仍然可以成立。因此提出信号可以在噪声下传输。据此并提出了无线电管理部门不能监测到扩频信号的说法。实际上现有的扩频通信设备都有一个主要技术指标即对应于一定误码率的接收系统的灵敏度。如果接收信号电平小于此值,该通信系统将不能正常工作。而此接收系统的灵敏度电平一般在-85~-100dBm之间。这个电平值是完全在无线电管理部门的仪器仪表监测的范围内。如采用21dBi增益天线,40dB增益低噪声放大器,HP系列频率分析仪,系统的接收灵敏度可达到-140dB左右,完全可以监测到扩频信号。因此说无线电管理部门监测不到扩频通信信号的说法是完全错误的。事实上各级无线电管理部门已经通过对扩频信号进行监测的方法查找了不少非法设立的扩频通信系统。
关于扩频通信系统不怕干扰的问题:由直接序列扩频通信系统的原理可知,当无线电干扰信号进入接收机后,在解扩单元被接收机的伪随机码展宽,频率展宽的过程在频域表达式表示为卷积。进行卷积的结果是将干扰信号的带宽展宽为干扰信号加上PN码的带宽,从而导致干扰信号功率谱密度的降低,经过窄带滤波器后进入接收机的解扩单元进行解码。由于干扰信号被卷积(扩频)后相对较宽,被窄带滤波器滤波,因此只有一小部分干扰信号的能量进入接收机形成干扰;而有用信号由于发送端的扩频码和接收端的解扩码的相关则恢复成扩频前的窄带信号,通过窄带滤波器时有用信号的能量没有损失,因此提高了系统的抗干扰性能。扩频通信系统的抗干扰能力可以用干扰容限来衡量,见公式(2)。
M=Gp-[Lsys+S/N](2)
这里M为干扰容限,GP为扩频系统的增益,Gp=B射频/B信息,Lsys为设备的恶化量,(S/N)为解调前要求的对应于一定误码率的S/N。一旦C/I小于此值,系统将受到干扰。从已经查处的扩频通信系统干扰实例来看,扩频通信系统的抗干扰能力是有一定限度的。
对于干扰问题人们还有一个错误的认识:宽带信号对于扩频系统的干扰比窄带信号更严重。这个认识在干扰功率相同的情况下是错误的。因为在相同的功率前提下,带宽信号与PN码的卷积比窄带信号与PN码的卷积带宽要宽,导致相对功率谱密度较低。因此通过接收机滤波器后的干扰信号较小,因此宽带信号干扰效果不如窄带干扰效果明显。事实上直接序列扩频通信系统最怕的干扰是瞄射式干扰,即干扰频率与扩频通信系统采用的射频频率相同。
直接序列扩频通信系统(DS)
直接序列扩频通信基本原理是将要发送的信息用伪随机码序列扩展到很宽的频带上发射出去,在接收端用与发射端相同的伪随机序列码对接收到的扩频信号进行相关处理,恢复出原来的传输信息,从而达到通信的目的。其系统组成见图1。
先讨论对扩频通信系统的监测问题:关于扩频通信系统可以在噪声下传输的理论基础是shannon定理。shannon定理指出在高斯白噪声干扰的条件下通信系统的极限传输速率为:
C=Blog2(1+S/N)bit/s(1)
这里C为信道容量,B为信号带宽,S为信号平均功率,N为噪声功率。
从上式可以看出,在保持信道容量不变的前提下,通过增加带宽来降低对传输系统S/N的要求,由此公式可以看出当S/N<1时,上式仍然可以成立。因此提出信号可以在噪声下传输。据此并提出了无线电管理部门不能监测到扩频信号的说法。实际上现有的扩频通信设备都有一个主要技术指标即对应于一定误码率的接收系统的灵敏度。如果接收信号电平小于此值,该通信系统将不能正常工作。而此接收系统的灵敏度电平一般在-85~-100dBm之间。这个电平值是完全在无线电管理部门的仪器仪表监测的范围内。如采用21dBi增益天线,40dB增益低噪声放大器,HP系列频率分析仪,系统的接收灵敏度可达到-140dB左右,完全可以监测到扩频信号。因此说无线电管理部门监测不到扩频通信信号的说法是完全错误的。事实上各级无线电管理部门已经通过对扩频信号进行监测的方法查找了不少非法设立的扩频通信系统。
关于扩频通信系统不怕干扰的问题:由直接序列扩频通信系统的原理可知,当无线电干扰信号进入接收机后,在解扩单元被接收机的伪随机码展宽,频率展宽的过程在频域表达式表示为卷积。进行卷积的结果是将干扰信号的带宽展宽为干扰信号加上PN码的带宽,从而导致干扰信号功率谱密度的降低,经过窄带滤波器后进入接收机的解扩单元进行解码。由于干扰信号被卷积(扩频)后相对较宽,被窄带滤波器滤波,因此只有一小部分干扰信号的能量进入接收机形成干扰;而有用信号由于发送端的扩频码和接收端的解扩码的相关则恢复成扩频前的窄带信号,通过窄带滤波器时有用信号的能量没有损失,因此提高了系统的抗干扰性能。扩频通信系统的抗干扰能力可以用干扰容限来衡量,见公式(2)。
M=Gp-[Lsys+S/N](2)
这里M为干扰容限,GP为扩频系统的增益,Gp=B射频/B信息,Lsys为设备的恶化量,(S/N)为解调前要求的对应于一定误码率的S/N。一旦C/I小于此值,系统将受到干扰。从已经查处的扩频通信系统干扰实例来看,扩频通信系统的抗干扰能力是有一定限度的。
对于干扰问题人们还有一个错误的认识:宽带信号对于扩频系统的干扰比窄带信号更严重。这个认识在干扰功率相同的情况下是错误的。因为在相同的功率前提下,带宽信号与PN码的卷积比窄带信号与PN码的卷积带宽要宽,导致相对功率谱密度较低。因此通过接收机滤波器后的干扰信号较小,因此宽带信号干扰效果不如窄带干扰效果明显。事实上直接序列扩频通信系统最怕的干扰是瞄射式干扰,即干扰频率与扩频通信系统采用的射频频率相同。
举报