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移动通信原理与系统
1.4.3.1 3.3.1 扩频通信的基本概念

3.3.1 扩频通信的基本概念

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扩频通信源于军事和航空系统,是在二战期间为防止敌方对己方通信的干扰而开发的。由于具有抗干扰、抗多径能力,扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统。随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束,该项技术才逐步转向民用。到20世纪70年代末期,扩频技术开始应用于蜂窝移动通信系统,它与光纤通信、卫星通信,一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势,而且广泛地渗透到了社会的各个领域,如通信、遥测、监控、报警和导航等。

所谓扩频通信,即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication),是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术。频谱的展宽是通过使待传送的信息数据被数据传输速率高许多倍的伪随机码序列(也称扩频序列)的调制来实现的,与所传信息数据无关。在接收端则采用相同的扩频码进行相关同步接收、解扩,将宽带信号恢复成原来的窄带信号,从而获得原有数据信息。扩频通信与CDMA的关系是:CDMA只能由扩频技术来实现,而扩频通信并不意味着CDMA。

由上述定义可知,扩频技术必须满足两个基本要求:

(1)所传信号的带宽必须远大于原有信息所需的最小带宽;

(2)所产生的射频信号的带宽与原有信息无关。

信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为:其中,C为信道容量(bit/s),B为信号频带宽度(Hz),S为信号平均功率(W),N为噪声平均功率(W)。

为了提高信息的传输速率C,可以从两种途径实现,即加大带宽B或提高信噪比S/N。换句话说,当信号的传输速率C一定时,信号带宽B和信噪比S/N是可以互换的,即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求。当带宽增加到一定程度,允许信噪比进一步降低,有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处,这就是扩频通信的基本思想和理论依据。