关于扩频通信技术原理及其应用分析论文_吴俊梅

摘要：作为通信当中极为重要的一种通信方式，扩频通信被运用在社会各领域当中，例如说定位、测距等等，鉴于扩频通信技术具有极强的保密性和安全可靠性，能够有效抵御外界信号干扰等诸多优势，因此也逐渐发展成为我国通信行业中的中流砥柱。本文将重点论述扩频通信技术的工作原理及其具体应用。

关键词：扩频通信技术；工作原理；应用

引言：扩频通信全称为扩展频谱通信，作为现如今最重要的一种通信方式，扩频通信技术中用于传输信息的射频带宽远远大于信息本身带宽。而其本身固有的巨大优势例如能够将移动通信和码分多址系统进行完美对接、有效控制信道干扰等等，因此也被广泛运用在民用通信甚至军用通信当中。本文将简单介绍扩频通信技术的原理以及应用，以期能够帮助人们全面了解扩频通信技术。

一、扩频通信的理论介绍

（一）理论依据

香农在研究信息论的过程当中总结出的信道容量公式是扩频通信最主要的理论依据，香农公式为C=Wxlog2(S/N),最终求取的信道容量单位是b/s,其中C代表的是需要求取的信道容量，而W为信号带宽，S则代表的是有用信号的平均功率，N代表的是噪声平均功率，那么公式中的S/N代表的就是信噪比。借由香农公式可知，若想使得C的数值增加，即提升信道容量，可以通过提高W或S/N的数值，也就是说可以通过信道带宽变大或是提高信噪比得以实现。但信号带宽与信噪比之间可以相互转化，当信道容量保持不变时，若信号带宽增加则可以适当降低信噪比。

（二）基本原理

在扩频通信系统当中其用于传输信号的频带宽度要远大于初始的信号带宽，初始信号带宽与系统占有带宽之间并无任何联系，而接收信号以及与发端扩频码保持一致的信号负责完成解调工作。以扩频通信技术中的直接序列扩频为例，其其发射机工作原理是信息数据A进入输入端口，之后进入到信息调制环节并形成B1宽度的调频信号，利用伪随机扩顺序列进行调制从而形成B2宽度的调频信号，最终进入到信号发生作业环节。而接受直接序列扩频的工作原理则如下图所示：

图1 直接序列扩频通信接收机工作原理图

由图可知，系统借助伪随机扩频序列准确定位接收和捕捉到的信号，同时在PN码的帮助下恢复窄带信号，此种做法使得编码生成工作变得更加容易，接收信息也更加顺利流畅，用户之间无需同步即可完成信息接收，从而大大提升了通信系统的工作效率。

二、扩频通信技术的种类及应用

（一）直接序列扩频

所谓的直接序列扩频指的是使用高速数字编码序列直接调制发射机载波，而扩频通信技术自身的特性使得发射波频谱得以扩大。直接序列扩频中的码片长度对接收机接收信号具有直接影响作用，通常情况下，码片越长，则接收机越能够顺利接收原始信号，但在此过程中单独的信息比特需要通过编码形成一串比特，因而对带宽的需求量也比较大。

图2 直接序列扩频系统模型

当前在无线电话系统中的码分多址与移动通信相接就是使用直接序列扩频技术，首先需要为每一个用户配置扩频码片即伪随机序列PN码，通过编码其承载信息的信号实现通信。接收机负责利用同一扩频码片解码已收信号，使其转化成原始带宽信号，与此同时并不改变其他用户带宽信号，而用户具有的扩频码片自相关性良好，相互之间也并没有过于紧密的联系，因此即使接收机中接收的原始信号和数据出现损毁也能够及时恢复，从而有效防止重新传输造成通信效率低下。但假如接收机事前并不知晓扩频码片，将很难接收到正确的信息，因此在要求高保密性和高安全性的军事通信当中常常使用直接序列扩频技术，在普通民用通信当中，借助传统CDMA技术和直接序列扩频技术已经带领我国进入3G时代。

（二）跳频跳时扩频

事先已经明确指定的频率上，通过使用跳频扩频技术使得发射机频率能够依据PN码，也就是伪随机序列棉麻规定的顺率进行离散跳变，最终使得发射波频谱得以扩大，覆盖住全部频段就是跳频扩频技术。而跳时扩频技术与跳频扩频技术相比，增加了控制时间的功能，也就是说通过分割信码的持续时间成为许多时隙，之后利用扩频码片控制发射信码的具体时隙。在民用通信领域当中，跳频扩频技术主要被用于GSM手机和蓝牙当中，譬如说在蓝牙技术中每一秒频率能跳1600次，而在GSM手机中每一秒能够变换217次频率。在军事通信领域当中，跳频扩频技术被用于成立军用跳频电台，根据波长又被细分为短波跳频电台和超短波跳频电台。以后者为例，单独的士兵就是其最小作战单位，不仅跳速能够达到每秒400跳，同时能够自动躲避干扰频率点，即使电台中有一半频点受到干扰也仍然可以进行正常通信。

图3 军用跳频电台

结论：总而言之，伴随着科学技术的飞速发展与进步，通信领域正在逐渐朝着扩频通信方向发展，特别是将其信息传输难以截获、对信号进行保密提高安全性以及容易组网和抵抗外界干扰等优势运用在军事领域当中，能够有效提高我军的通信能力。为此本文通过简要介绍扩频通信技术的工作原理和实际应用，希望未来在社会各领域当中能够加大对扩频通信技术的使用，不断推动我国通信事业的发展

参考文献：

[1]于江，王春岭，沈刘平，张磊. 试论扩频通信技术的工作原理及其实际应用[J]. 中国无线电，2015，03:44-47.

[2]刘华玲，张保会，刘海涛. 扩频通信技术在电力线通信中的应用和工作原理分析[J]. 继电器，2016，11:17-21.

[3]孙晓雅. 探究扩频通信技术的应用及其在系统中的工作原理[J]. 电子技术与软件工程，2015，05:46.

论文作者:吴俊梅

论文发表刊物:《基层建设》2016年18期

论文发表时间:2016/11/21

标签：扩频论文;  信号论文;  通信论文;  通信技术论文;  序列论文;  带宽论文;  信道论文;  《基层建设》2016年18期论文;