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直接序列扩频优点

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)技术在通信领域中的应用广泛,其突出优点在于抗干扰能力强。扩频通信的特性通过一个重要参数——扩频增益(Spreading Gain)来表示,该参数定义为扩频前信号带宽与扩频后信号带宽的比值。

接收端对接收到的信号进行扩频解调,仅提取扩频编码处理后的信号成分,而排除了扩展到宽带范围的干扰、噪声和其他用户通信的影响,相当于提升了接收信噪比。实际扩频增益带来的信噪比改善可通过公式 M = G - 输出端信噪比 - 系统损耗计算得到,其中 M 被称为抗干扰容限。在系统仿真中,抗干扰性能的直观观察使得这一优势更加明显。

直序扩频技术在应对无线电波传播过程中的多径干扰方面表现出色。多径干扰是指除了直射信号外,反射和折射信号对直射信号产生干扰,导致通信系统严重衰落甚至无法工作。通过扩频序列的自相关函数特性,当接收信号序列间的时间相对误差超过码元宽度时,相关器输出仅保留码长的倒数,从而大幅度抑制干扰。

RAKE接收技术是直序扩频技术的一种更高级接收方法,实现多径分集接收,通过将各种路径来的信号解扩后在相位上校齐并叠加,提高信号强度,不仅减少了多径干扰,还增强了接收信号强度。然而,RAKE接收技术的实现较为复杂且成本较高。

直序扩频技术的抗截获能力同样强大。理论上,信号检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比正相关,与信号频带宽度成反比。直扩信号的功率谱密度很低,单位时间内的能量很小,且频带很宽,因此具有很强的抗截获性。信息信号扩频调制后频谱扩展,使接收端接收到的信号谱密度低于接收机噪声,信号完全淹没在噪声中,难以被其他同频段电台干扰和检测,非常适合保密通信,尤其适用于军事领域的通信。

FCC(美国联邦通信委员会)规定使用扩频通信机无需申请专用频率,可以同频工作。每部通信设备使用不同的扩频码(PN码),即使在使用同一载频的情况下,也不会互相干扰,仅增加背景噪声。这种特性使得直序扩频技术在实现多址通信时表现出色,不同的扩频码相互影响较小,易于实现码分多址(CDMA)通信。

直序扩频通信系统的原理框图包括信息调制、扩频调制、频谱扩展、射频信号发射等多个步骤。扩频码与窄带已调信号进行调制,输出信号频谱带宽被扩展,然后变换为射频信号发射出去。直序扩频通信速率高,可达2M、8M、11M,无需申请频率资源,网络性能优越。在802.15.4通信标准中要求的无线通信速度为250Kbps,CC2430高频部分的通信速度即为此标准。

直接序列扩频通信技术的优势在于其强大的抗干扰能力、高保密性和高效多址通信能力,使得它在移动通信、无线网络、军事通信等领域具有广泛的应用前景。扩频增益、抗干扰容限、信号检测概率等参数的优化,进一步提升了直序扩频技术的性能,使其在现代通信系统中发挥着关键作用。

扩展资料

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,简称直扩方式(DS方式)。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。 直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制,要传送的数据信息需要经过信道编码后,与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。

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