當前位置:首頁 » 網路連接 » 擴頻技術的優點計算機網路

擴頻技術的優點計算機網路

發布時間: 2022-07-02 15:32:58

什麼是擴頻技術

擴頻通信技術是一種信息傳輸方式,其特點是傳輸信息所用的帶寬遠大於信息本身帶寬。

擴頻通信技術在發送端以擴頻編碼進行擴頻調制,在收端以相關解調技術收信。由於擴頻通信要用擴頻編碼進行擴頻調制發送,而信號接收需要用相同的擴頻編碼之間的相關解擴才能得到,這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性,分配給不同用戶不同的擴頻編碼,可以區別不同的用戶的信號,並且不受其他用戶的干擾,實現頻率復用。
擴頻技術由於其本身具備的優良性能而得到廣泛應用,其最主要的兩個應用領域是軍事抗干擾通信和移動通信系統,而跳頻系統與直擴系統則分別是在這兩個領域應用最多的擴頻方式。一般而言,跳頻系統主要在軍事通信中對抗故意干擾,在衛星通信中也用於保密通信,而直擴系統則主要是一種民用技術。

② 直接序列擴頻是如何實現通信的,它具有哪些特點

一、接序列擴頻通信原理

直接序列擴頻(DSSS),(Direct seqcuence spread
spectrdm)是直接利用具有高碼率的擴頻碼系列採用各種調制方式在發端與擴展信號的頻譜,而在收端,用相同的擴頻碼序去進行解碼,把擴展寬的擴頻信號還原成原始的信息。它是一種數字調制方法,具體說,就是將信源與一定的PN碼(偽雜訊碼)進行摸二加。例如說在發射端將"1"用11000100110,而將"0"用00110010110去代替,這個過程就實現了擴頻,而在接收機處只要把收到的序列是11000100110就恢復成"1"是00110010110就恢復成"0",這就是解擴。這樣信源速率就被提高了11倍,同時也使處理增益達到10dB以上,從而有效地提高了整機倍噪比。

直接序列擴頻的優點:

直擴系統射頻帶寬很寬。小部分頻譜衰落不會使信號頻譜嚴重衰落

多徑干擾是由於電波傳播過程中遇到各種反射體(高山,建築物)引起,使接受端接受信號產生失真,導致碼間串擾,引起噪音增加。而直擴系統可以利用這些干擾能量提高系統的性能。

直擴系統除了一般通信系統所要求的同步以外,還必須完成偽隨機碼的同步,以便接受機用此同步後的偽隨機碼去對接受信號進行相關解擴。直擴系統隨著偽隨機碼字的加長,要求的同步精度也就高,因而同步時間就長。

直擴和跳頻系統都有很強的保密性能。對於直擴系統而言,射頻帶寬很寬,譜密度很低,甚至淹沒在噪音中,就很難檢查到信號的存在。由於直擴信號的頻譜密度很低,直擴系統對其它系統的影響就很小。

直擴系統一般採用相干解調解擴,其調制方式多採用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等調制方式。而跳頻方式由於頻率不斷變化、頻率的駐留時間內都要完成一次載波同步,隨著跳頻頻率的增加,要求的同步時間就越短。因此跳頻多採用非相干解調,採用的解調方式多為FSK或ASK,從性能上看,直擴系統利用了頻率和相位的信息,性能優於跳頻。

二、直接序列擴頻通信技術特點:

直接序列擴頻(Direct Sequence Spread
Spectrum)系統是將要發送的信息用偽隨機碼(PN碼)擴展到一個很寬的頻帶上去,在接收端,用與發端擴展用的相同的偽隨機碼對接收到的擴頻信號進行相關處理,恢復出發送的信息。

直接序列擴頻通信開始出現於第二次世界大戰,是美軍重要的無線保密通信技術。現在直擴技術被廣泛應用於包括計算機無線網等許多領域。

抗干擾性強

抗干擾是擴頻通信主要特性之一,比如信號擴頻寬度為100倍,窄帶干擾基本上不起作用,而寬頻干擾的強度降低了100倍,如要保持原干擾強度,則需加大100倍總功率,這實質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進行相關解擴處理才能得到,所以即使以同類型信號進行干擾,在不知道信號的擴頻碼的情況下,由於不同擴頻編碼之間的不同的相關性,干擾也不起作用。正因為擴頻技術抗干擾性強,美國軍方在海灣戰爭等處廣泛採用擴頻技術的無線網橋來連接分布在不同區域的計算機網路

隱蔽性好

因為信號在很寬的頻帶上被擴展,單位帶寬上的功率很小,即信號功率譜密度很低,信號淹沒在白雜訊之中,別人難以發現信號的存在,加之不知擴頻編碼,很難拾取有用信號,而極低的功率譜密度,也很少對於其他電訊設備構成干擾。

易於實現碼分多址(CDMA)

直擴通信佔用寬頻頻譜資源通信,改善了抗干擾能力,是否浪費了頻段?其實正相反,擴頻通信提高了頻帶的利用率。正是由於直擴通信要用擴頻編碼進行擴頻調制發送,而信號接收需要用相同的擴頻編碼作相關解擴才能得到,這就給頻率復用和多址通信提供了基礎。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性,分配給不同用戶不同的擴頻編碼,就可以區別不同的用戶的信號,眾多用戶,只要配對使用自己的擴頻編碼,就可以互不幹擾地同時使用同一頻率通信,從而實現了頻率復用,使擁擠的頻譜得到充分利用。發送者可用不同的擴頻編碼,分別向不同的接收者發送數據;同樣,接收者用不同的擴頻編碼,就可以收到不同的發送者送來的數據,實現了多址通信。美國國家航天管理局(NASA)的技術報告指出:採用擴頻通信提高了頻譜利用率。另外,擴頻碼分多址還易於解決隨時增加新用戶的問題。

抗多徑干擾

無線通信中抗多徑干擾一直是難以解決的問題,利用擴頻編碼之間的相關特性,在接收端可以用相關技術從多徑信號中提取分離出最強的有用信號,也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強,從而達到有效的抗多徑干擾。

直擴通信速率高

直擴通信速率可達
2M,8M,11M,無須申請頻率資源,建網簡單,網路性能好。

③ 請問跳頻擴頻和直接序列擴頻技術是什麼意思

所謂跳頻,比較確切的意思是:用一定碼序列進行選擇的多頻率頻移鍵控。也就是說,用擴頻碼序列去進行頻移鍵控調制,使載波頻率不斷地跳變,所以稱為跳頻。總之,跳頻系統佔用了比信息帶寬要寬得多的頻帶。其優點是跳頻圖案的偽隨機性和跳頻圖案的密鑰量使跳頻系統具有保密性。即使是模擬話音的跳頻通信,只要敵方不知道所使用的跳頻圖案就具有一定的保密的能力。當跳頻圖案的密鑰足夠大時,具有抗截獲的能力。
跳頻系統也有其缺點和局限:
信號的隱蔽性差。因為跳頻系統的接收機除跳頻器外與普通超外差式接收機沒有什麼差別,它要求接收機輸入端的信號雜訊功率比是正值,而且要求信號功率遠大於雜訊功率。所以在頻譜儀上是能夠明顯地看到跳頻信號的頻譜。特別是在慢速跳頻時,跳頻信號容易被敵方偵察、識別與截獲。跳頻系統抗多頻干擾及跟蹤式干擾能力有限。當跳頻的頻率數目中有一半的頻率被干擾時,對通信會產生嚴重影響,甚至中斷通信。抗跟蹤式干擾要求快速跳頻,使干擾機跟蹤不上而失效。快速跳頻器的限制。產生寬的跳頻帶寬、快的跳頻速率、偽隨機性好的跳頻圖案的跳頻器在製作上遇到很多困難,且有些指標是相互制約的。因此,使得跳頻系統的各項優點也受到了局限。
直接序列擴頻(DSSS),是直接利用具有高碼率的擴頻碼系列採用各種調制方式在發端與擴展信號的頻譜,而在收端,用相同的擴頻碼序去進行解碼,把擴展寬的擴頻信號還原成原始的信息。它是一種數字調制方法,具體說,就是將信源與一定的PN碼(偽雜訊碼)進行摸二加。例如說在發射端將"1"
11000100110,而將"0"用00110010110去代替,這個過程就實現了擴頻,而在接收機處只要把收到的序列是11000100110就恢復成"1"是00110010110就恢復成"0",這就是解擴。這樣信源速率就被提高了11倍,同時也使處理增益達到10dB以上,從而有效地提高了整機倍噪比。
特點:抗干擾性強、隱蔽性好、易於實現碼分多址(CDMA)、抗多徑干擾、速率可達
2M,8M,11M,無須申請頻率資源,建網簡單,網路性能好。

④ 擴頻通訊技術的第六章 擴頻通信的主要特點

圖4:擴頻通信中,頻譜寬度與功率譜密度示意
擴頻通信具有許多窄帶通信難以替代的優良性能, 使得它能迅速推廣到各種公用和專用通信網路之中。簡單來說主要有以下幾項優點:
6.1 抗干擾性強,誤碼率低
如上所述,擴頻通信系統由於在發送端擴展信號頻譜,在接收端解擴還原信息,產生了擴頻增益,從而大大地提高了抗干擾容限。根據擴頻增益不同,甚至在負的信噪比條件下,也可以將信號從雜訊的淹沒中提取出來,在目前商用的通信系統中,擴頻通信是唯一能夠工作於負信噪比條件下的通信方式。
各種形式人為的干擾(如電子對抗中)或其他窄帶或寬頻(擴頻)系統的干擾,只要波形、時間和碼元稍有差異,解擴後仍然保持其寬頻性,而有用信號將被壓縮。從圖4可以看出,對於脈沖干擾, 由於在信號的接收過程中,它是一個被一次模二相加過程,可以看成是一個被擴頻過程,其帶寬將被擴展,而有用信號卻是一個被二次模二相加過程,是一個解擴過程,其信號被恢復(壓縮)後,保證高於干擾。由於擴頻系統這一優良性能,其誤碼率很低,正常條件下可達10-10,最差條件下也可達10-6,遠高於普通的微波通信(如通常所說的一點多址)的效果,完全能滿足目前國內SCADA系統對通信傳輸質量的要求。應該說,抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優點;
6.2 易於同頻使用,提高了無線頻譜利用率
無線頻譜十分寶貴,雖然從長波到微波都已得到開發利用,仍然滿足不了社會的需求。為此,世界各地都設計了頻譜管理機構,用戶只能使用申請獲得的頻率,依靠頻道劃分來防止信道之間發生干擾。
由於擴頻通信採用了相關接收這一高技術,信號發送功率極低(<1W,一般為1~100mW),且可工作在信道雜訊和熱雜訊背景中,易於在同一地區重復使用同一頻率,也可以與現今各種窄帶通信共享同一頻率資源;
6.3 抗多徑干擾
在無線通信中,抗多徑干擾問題一直是難以解決的問題,利用擴頻編碼之間的相關特性;在接收端可以用相關技術從多徑信號中提取分離出最強的有用信號,也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強,從而達到有效的抗多徑干擾。
6.4 擴頻通信是數字通信,特別適合數字話音和數據同時傳輸,擴頻通信自身具有加密功能,保密性強,便於開展各種通信業務。擴頻通信容易採用碼分多址、語音壓縮等多項新技術,更加適用於計算機網路以及數字化的話音、圖像信息傳輸;
6.5 擴頻通信絕大部分是數字電路,設備高度集成,安裝簡便,易於維護,也十分小巧可靠,便於安裝,便於擴展,平均無故障率時間也很長;
6.6 另外,擴頻設備一般採用積木式結構,組網方式靈活,方便統一規劃,分期實施,利於擴容,有效地保護前期投資。

⑤ 擴頻系統的兩個性能指標是

近年來,擴頻通信以它多種優越的性能在各個領域迅速發展起來.有關微弱擴頻通信系統的抗干擾性能分析及誤碼率分析在很多書中已給出詳細的推導.重點分析了接收機靈敏度和系統電平餘量這兩項指標.

⑥ 擴頻通信有哪些優點

抗干擾 抗噪音 抗多徑衰落 具有保密性 功率譜密度低,具有隱蔽性和低的截獲概率 高精度測量等 可多址復用和任意選址

⑦ 擴頻通信 原理

1,擴展頻譜通信的理論基礎是:

香農(C.E.Shannon)的信道容量公式,即香農公式:

C=W×Log2(1+S/N)

式中:C--信息的傳輸速率S--有用信號功率W--頻帶寬度N--雜訊功率。

可以知道當信號的傳輸速率C一定時,信號帶寬W和信噪比S/N是可以互換的,即增加信號帶寬可以降低對信噪比的要求,當帶寬增加到一定程度,允許信噪比進一步降低,有用信號功率接近雜訊功率甚至淹沒在雜訊之下也是可能的。

2,擴展頻譜通信的工作原理:

在發端輸入的信息先經信息調制形成數字信號,然後由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜。展寬後的信號再調制到射頻發送出去。

在接收端收到的寬頻射頻信號,變頻至中頻,然後由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴。再經信息解調、恢復成原始信息輸出。

(7)擴頻技術的優點計算機網路擴展閱讀;

擴展頻譜通信的特點:

(1)易於重復使用頻率,提高了無線頻譜利用率

擴頻通信發送功率極低,採用了相關接收技術,且可工作在信道雜訊和熱雜訊背景中,易於在同一地區重復使用同一頻率,也可與各種窄道通信共享同一頻率資源。

(2)抗干擾性強,誤碼率低

頻通信在空間傳輸時所佔用的帶寬相對較寬,而接收端又採用相關檢測的辦法來解擴,使有用寬頻信息信號恢復成窄帶信號,而把非所需信號擴展成寬頻信號,然後通過窄帶濾波技術提取有用的信號。

(3)隱蔽性好,對各種窄帶通信系統的干擾很小

由於擴頻信號在相對較寬的頻帶上被擴展了,單位頻帶內的功率很小,信號湮沒在雜訊里,一般不容易被發現。

(4)適合數字話音和數據傳輸,以及開展多種通信業務

擴頻通信一般都採用數字通信、碼分多址技術,適用於計算機網路,適合於數據和圖像傳輸。

(5)安裝簡便,易於維護

擴頻通信設備是高度集成,採用了現代電子科技的尖端技術,因此,十分可靠、小巧,大量運用後成本低,安裝便捷,易於推廣應用。

⑧ 直接序列擴頻的優點

擴頻解調器實際上是一個相關器,擴頻信號通過相關器後能有效地恢復,干擾信號(包括瞄準性窄帶干擾和寬頻干擾)由於與本地PN碼不相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與擴頻後的信號帶寬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後帶寬為B1的信號成份,而排除了擴展到寬頻B2中的干擾、雜訊和其他用戶通信的影響,相當於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——系統損耗公式中的M叫做抗干擾容限。在第四章的系統模擬中,我們可以更直觀的觀察到系統的抗干擾性能。 由於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,則很容易實現碼分多址(CDMA)通信。移動通信系統採用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。
擴頻原理圖1是直接序列擴頻通信系統的原理框圖。欲傳輸的數字信號ak(t)經信息調制(一般為PSK調制)獲得窄帶已調信號bk(t)。它再與碼片速率很高的擴頻碼Ck(t)進行調制(擴頻調制),其輸出為頻譜帶寬被擴展的信號Sk(t),這個過程稱為擴頻。擴展頻譜信號Sk(t)再變換為射頻信號發射出去。 直擴通信速率可達2M,8M,11M,無須申請頻率資源,建網簡單,網路性能好。在802.15.4通信標准中,要求的無線通信的速度是250Kbps, 所以,CC2430高頻部分也是使用這個通信速度。
GDS=10 lg(Rc/Rb)
其中:Rc為直擴碼速率;Rb為信息碼速率,其比率即為擴頻碼長度,也稱擴頻信號的帶寬擴展因子。

⑨ 簡述無線區域網使用的擴頻技術

1、無線區域網是計算機通信系統中的一個重要的組成部分,具有傳輸速率高、安全保密性強、使用靈活方便等特點。
2、擴頻技術不僅具有很強的抗干擾性能,而且其多址功能、安全保密、抗多徑干擾等功能也備受人們青睞,把擴頻技術用於無線局網中.必將使無線區域網的整體性能大大提高,滿足各種情況下對系統的要求

⑩ 無線通信中,抗干擾的技術有哪些

CDMA,世界上最先進的技術保守機密

說起CDMA採用的擴頻技術,起源要追溯到第二次世界大戰時期。當時的技術初衷是為了防止敵方的干擾,解決在戰場電子干擾環境中進行清晰通話的難題。CDMA由此成為當時美軍得心應手的無線保密通信技術。由於擴頻通信所具有的不可比擬的優點,現在已被廣泛應用於無線通信和計算機無線網等許多領域。

擴頻技術明顯的優點就在於它的抗干擾能力特別強。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、建築物、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的嚴重衰減甚至無法工作。而擴頻技術的原理,正是利用這種多徑干擾傳播的時間比無線電波長,來很大程度地抑制掉這種干擾。同時,CDMA採用的直序擴頻技術還有一種更先進的接收技術。它可以實現多徑分集接收,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。

除此外,CDMA的通信信號極具隱蔽性。由於信息信號經過擴頻調制後頻譜被大大擴展,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雜訊低,即信號完全淹沒在雜訊中,這樣對其它同頻段電台的接收不會形成干擾,信號也就不容易被發現,進一步檢測出信號就更難,所以有非常高的隱蔽性。CDMA,守護你的個性空間

CDMA133行動電話是擴頻通信技術在數據通信領域一個典型應用,充分發揮了擴頻通信技術的各種優越性。隨著CDMA網路技術的升級,移動無線網路、漫遊無線接入必已經開始成為現實,話音、數據、圖像的多業務移動應用也開始得到巨大的發展和應用。

CDMA的超強保密性能是以擴頻技術為基礎的。CDMA手機在通信過程中,用戶所使用的地址碼(偽隨機碼)各不相同,在接收端只有與之完全相同的用戶才能接收到相應的數據,對非相關用戶來說是一種背景雜訊。目前CDMA所使用的偽隨機碼是長碼(242-1),任何人無法竊取系統隨機分配給用戶的偽隨機碼,且此碼在每次通話後更換。CDMA確實創造了一個奇跡,使用者再也不必擔心手機變成別人窺探自己秘密的工具了。無論是軍隊官兵,還是黨政領導,或者是商業巨頭,還有普通用戶,在擁有一部CDMA手機之後,都可以放心大膽地使用。CDMA不僅僅引導了手機時尚,更改變了無線通訊的歷史,為千千萬萬的使用者創造了一個無比美好的生活!

通俗的講CDMA是從軍方轉過來的所以要比GSM保密