詞語解釋
直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)是一種用于無線通信的技術,它通過將信號擴展到比原始信號更寬的頻帶來提高信號的可靠性。它的原理是將信號分割成多個子載波,然后使用一個稱為“直接序列”的掩碼將這些子載波加以擴展。這種技術可以大大提高信號的可靠性,并可以有效地抑制外部干擾。 直接序列擴頻的應用非常廣泛,主要用于無線網絡,包括Wi-Fi、藍牙、無線電話等。它還可以用于安全通信,例如政府機構、軍事機構和金融機構等。它還可以用于GPS定位系統(tǒng),用于定位和導航。 直接序列擴頻的優(yōu)點是,它可以抑制外部干擾,提高信號的可靠性,并可以提高傳輸速率。它的缺點是,它會消耗大量的帶寬,并且可能會增加延遲。 總之,直接序列擴頻是一種有效的無線通信技術,可以提高信號的可靠性,抑制外部干擾,提高傳輸速率,但也會消耗大量的帶寬,并可能會增加延遲。它可以用于無線網絡、安全通信和GPS定位系統(tǒng)等。 直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,簡稱直擴方式(DS方式)。就是用高速率的擴頻序列在發(fā)射端擴展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴,把展開的擴頻信號還原成原來的信號。 直接序列擴頻方式是直接用偽噪聲序列對載波進行調制,要傳送的數據信息需要經過信道編碼后,與偽噪聲序列進行模2和生成復合碼去調制載波。接受機在收到發(fā)射信號后,首先通過偽碼同步捕獲電路來捕獲發(fā)送來到偽碼精確相位,并由次產生跟發(fā)送端的偽碼相位完全一致的偽碼相位,作為本地解擴信號,以便能夠及時恢復出數據信息,完成整個直擴通信系統(tǒng)的信號接收。 直接序列擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點 一、抗干擾能力強 擴頻解調器實際上是一個相關器,擴頻信號通過相關器后能有效地恢復,干擾信號(包括瞄準性窄帶干擾和寬帶干擾)由于與本地PN碼不想關而被相關器抑制掉。 表示擴頻通信特性的一個重要參數是擴頻增益G(Spreading Gain),其定義為擴頻前的信號帶寬B1與擴頻后的信號帶寬B2之比。G=B2/B1擴頻通信中,接收端對接收到的信號做擴頻解調,只提取擴頻編碼相關處理后帶寬為B1的信號成份,而排除了擴展到寬帶B2中的干擾、噪聲和其他用戶通信的影響,相當于把接收信噪比提高了G倍。考慮到輸出端的信噪比和接收系統(tǒng)損耗,可以認為實際的擴頻增益帶來的信噪比的改善為:M=G-輸出端信噪比——系統(tǒng)損耗公式中的M叫做抗干擾容限。在第四章的系統(tǒng)仿真中,我們可以更直觀的觀察到系統(tǒng)的抗干擾性能。 二、具有強的抗多徑干擾能力 無線電波在傳播的過程中,除了直接到達接收天線的直射信號外,還會有各種反射體(如大氣對流層、建筑物、高山、樹木、水面、地面)等引起的反射和折射信號被接收天線接收。反射和折射信號的傳播時間比直射信號長,它對直射信號產生的干擾稱為多徑干擾。多徑干擾會造成通信系統(tǒng)的嚴重衰落甚至無法工作。由擴頻序列的自相關函數的特性知道。當兩個接收信號序列相對時間超過碼元寬度時,相關器輸出只為碼長的倒數,故被很大程度地抑制掉。直序擴頻技術還有一種更先進的接收技術,叫RAKE接收技術,它可以實現(xiàn)多徑分集接收,即將各種路徑來的信號,包括直接、折射、反射繞射信號解擴后在相位上根據峰值校齊并進行疊加,使信號強度更高,不僅避免了多徑干擾還增強了接收信號強度。但是RAKE接收技術的實現(xiàn)比較復雜且昂貴。 三、對其他電臺干擾小,抗截獲能力強 理論分析表明,信號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比,與信號的頻帶寬度成反比。直擴信號正好具有這兩方面的優(yōu)勢,它的功率譜密度很低,單位時間內的能量就很小,同時它的頻帶很寬。因此,它具有很強的抗截獲性。簡單的說:由于信息信號經過擴頻調制后頻譜被大大擴展,使信號的功率譜密度大大降低,接收端接收到的信號譜密度比接收機噪聲低,即信號完全淹沒在噪聲中,這樣對其他同頻段電臺的接收不會形成干擾,信號也就不容易被發(fā)現(xiàn),進一步檢測出信號就更難,所以有非常高的隱蔽性,非常適合保密通信,特別適合應用于軍事領域的通信。正因為有此特點,F(xiàn)CC規(guī)定使用擴頻通信機不必申請專用頻率。 四、可以同頻工作 由于采用相關解擴,所以只要每部通信的解擴碼(PN)不同,幾部通信機就可以使用同一載頻而不會有互相干擾,只是多增加一點背景噪聲而已。 五、便于實現(xiàn)多址通信 由于不同的擴頻碼是正交或接近正交的,彼此相互影響很小,所以可以把不同的擴頻碼作為用戶的地址碼,則很容易實現(xiàn)碼分多址(CDMA)通信。移動通信系統(tǒng)采用CDMA方式,理論上可以使通信容量比目前的蜂窩式通信容量大。
直接序列擴頻(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,簡稱直擴方式(DS方式)。就是用高速率的擴頻序列在發(fā)射端擴展信號的頻譜,而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴,把展開的擴頻信號還原成原來的信號。 直接序列擴頻方式是直接用偽噪聲序列對載波進行調制,要傳送的數據信息需要經過信道編碼后,與偽噪聲序列進行模2和生成復合碼去調制載波。接受機在收到發(fā)射信號后,首先通過偽碼同步捕獲電路來捕獲發(fā)送來到偽碼精確相位,并由次產生跟發(fā)送端的偽碼相位完全一致的偽碼相位,作為本地解擴信號,以便能夠及時恢復出數據信息,完成整個直擴通信系統(tǒng)的信號接收。 直接序列擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點 一、抗干擾能力強 擴頻解調器實際上是一個相關器,擴頻信號通過相關器后能有效地恢復,干擾信號(包括瞄準性窄帶干擾和寬帶干擾)由于與本地PN碼不想關而被相關器抑制掉。 表示擴頻通信特性的一個重要參數是擴頻增益G(Spreading Gain),其定義為擴頻前的信號帶寬B1與擴頻后的信號帶寬B2之比。G=B2/B1擴頻通信中,接收端對接收到的信號做擴頻解調,只提取擴頻編碼相關處理后帶寬為B1的信號成份,而排除了擴展到寬帶B2中的干擾、噪聲和其他用戶通信的影響,相當于把接收信噪比提高了G倍。考慮到輸出端的信噪比和接收系統(tǒng)損耗,可以認為實際的擴頻增益帶來的信噪比的改善為:M=G-輸出端信噪比——系統(tǒng)損耗公式中的M叫做抗干擾容限。在第四章的系統(tǒng)仿真中,我們可以更直觀的觀察到系統(tǒng)的抗干擾性能。 二、具有強的抗多徑干擾能力 無線電波在傳播的過程中,除了直接到達接收天線的直射信號外,還會有各種反射體(如大氣對流層、建筑物、高山、樹木、水面、地面)等引起的反射和折射信號被接收天線接收。反射和折射信號的傳播時間比直射信號長,它對直射信號產生的干擾稱為多徑干擾。多徑干擾會造成通信系統(tǒng)的嚴重衰落甚至無法工作。由擴頻序列的自相關函數的特性知道。當兩個接收信號序列相對時間超過碼元寬度時,相關器輸出只為碼長的倒數,故被很大程度地抑制掉。直序擴頻技術還有一種更先進的接收技術,叫RAKE接收技術,它可以實現(xiàn)多徑分集接收,即將各種路徑來的信號,包括直接、折射、反射繞射信號解擴后在相位上根據峰值校齊并進行疊加,使信號強度更高,不僅避免了多徑干擾還增強了接收信號強度。但是RAKE接收技術的實現(xiàn)比較復雜且昂貴。 三、對其他電臺干擾小,抗截獲能力強 理論分析表明,信號的檢測概率與信號能量與噪聲功率譜密度之比成正比,與信號的頻帶寬度成反比。直擴信號正好具有這兩方面的優(yōu)勢,它的功率譜密度很低,單位時間內的能量就很小,同時它的頻帶很寬。因此,它具有很強的抗截獲性。簡單的說:由于信息信號經過擴頻調制后頻譜被大大擴展,使信號的功率譜密度大大降低,接收端接收到的信號譜密度比接收機噪聲低,即信號完全淹沒在噪聲中,這樣對其他同頻段電臺的接收不會形成干擾,信號也就不容易被發(fā)現(xiàn),進一步檢測出信號就更難,所以有非常高的隱蔽性,非常適合保密通信,特別適合應用于軍事領域的通信。正因為有此特點,F(xiàn)CC規(guī)定使用擴頻通信機不必申請專用頻率。 四、可以同頻工作 由于采用相關解擴,所以只要每部通信的解擴碼(PN)不同,幾部通信機就可以使用同一載頻而不會有互相干擾,只是多增加一點背景噪聲而已。 五、便于實現(xiàn)多址通信 由于不同的擴頻碼是正交或接近正交的,彼此相互影響很小,所以可以把不同的擴頻碼作為用戶的地址碼,則很容易實現(xiàn)碼分多址(CDMA)通信。移動通信系統(tǒng)采用CDMA方式,理論上可以使通信容量比目前的蜂窩式通信容量大。
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