无线收发机中的扩频解扩技术研究与实现(2)
致谢 40
参考文献 41
1 绪论
1.1 扩频通信概述
通信是目前信息产业中发展最为迅速的领域之一，它是人们生活和工作必不可少的工具，也是现在和未来社会经济发展的基础设施之一，特别是无线与移动通信更是全球的热点。无线通信与个人通信在短短的几十年间经历了从模拟通信到数字通信从 到 的巨大发展。目前又有新技术出现，比以 为核心的第三代移动通信技术更加完善，我们称之为“第四代移动通信技术”。目前所致力研究的第四代移动通信系统数据传输速率可以达到 至 [1]。
无线通信则是当今通信领域发展最快的分支之一。无线通信设备的广泛使用以及高度发达的现代化工业，使得现代无线通信的环境中各种干扰越来越多。这也对无线通信系统的性能不断提出新的挑战[2]。面对这些问题，扩频无线通信技术以及以它为基础的码分多址 通信技术受到了世界各国的广泛重视和研究，扩频通信技术在军用通信中已有半个多世纪的历史，主要用于两个目的：对抗外来强干扰和保密。随着 通信系统的发展和使用，扩频通信技术无论在军用和民用都起着重要的作用，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科技通信方式[1]。
1.2 当前国内外研究水平概述
2 扩展频谱通信技术
2.1 概念与基本原理
扩频通信的原理框图如图1所示：
图 1 扩频系统模型
扩频通信系统是指待传输的信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号 无关）扩展频谱后成为宽频带信号，然后送入信道中传输，接收端再利用相应的技术或手段将扩展了的频谱进行压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而达到传输信息目的的通信系统。也就是说，在传输同样信息信号的时所需要的传输带宽，远远超过常规通信系统中各种调制方式所要求的带宽。扩展频谱后传输信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定信号带宽度的重要因素，传输信号的带宽主要由扩频函数来决定。
对于通信系统性能的研究，主要着眼于有效性和可靠性两个问题上。通信系统的有效性是指通信系统传输信息效率的高低；可靠性是指通信系统可靠地传输信息的能力。扩频通信则是围绕提高信息传输的可靠性而提出的一种有别于常规通信系统的新调制理论和技术，简称扩频通信或扩谱通信。
扩频通信的理论基础是香农定理： ，式中 为信道容量； 为传输带宽； 为信号功率； 为噪声功率。由此可得：在信息速率一定时，可以用不同的信号带宽和相应的信噪比来实现传输，即信号带宽越宽则传输信噪比可以越低，甚至在信号被噪声淹没的情况下也可以实现可靠通信。因此，将信号的频谱扩展，则可以实现低信噪比传输，并且可以保证信号传输有较好的抗干扰性和较高的保密性[4]。
扩频通信系统最大的特点是具有很强的抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰的能力。其基本理论根据是信息论中的香农信道容量公式：
香农公式表明了一个信道无差错传输信息的能力与存在于信道中信噪比以及用于传输信息的信道带宽之间的关系。变换上式得：
由上式可以得到：
（1） 要提高系统的信息传输速率，需增大信道容量。增大信道容量的方法可以通过增加传输信道带宽 ，或者增大信噪比 来实现。当 与 成正比时， 与 成对数关系。因此增加 比增大 更有效。