无线扩频技术

2019-11-05 02:41:31

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供稿：网友

　　概述
　　　　在MAC层以下，802.11规定了三种发送及接收技术：扩频(SPRead Spectrum)技术；红外(Infared)技术；窄带(Narrow Band)技术。而扩频又分为直接序列(Direct Sequence,DS)扩频技术(简称直扩)和跳频(Frequency Hopping,FH)扩频技术。
　　　　扩频系统可以看作是两个调制过程，第一步，使用传统的调制方式调制有效信号；第二步，使用扩频编码调制载波，使其扩展到一个非常大的带宽内，实现频谱展宽。
　　　常用扩频编码方式：
　　（1）直序扩频技术直序扩频技术的原理是使用快速变化的二进制比特流调制射频载波信号，这种二进制比特流看上去是随机的，实际上是按照特定的算法由数字电路产生的，称为伪随机码（Pseudo? noise）。在伪随机码的调制下，载波的相位在 0度～180度之间跳跃变化，被调制后的载波又同有效信息进行混合，通过发射机发射。相应的接收机内能够产生相同的伪随机码，按照发射的逆过程解调，解析出有效信息信号。
　　（2）跳频扩频技术跳频扩频技术是通过伪随机码的调制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变。这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的伪随机码，就可以达到同步，排除噪音和其他干扰信号。
　　我们知道，扩频技术是利用开放的ISM 2.4GHz频段。也正是由于这个2.4～2.484GHz频段无需申请许可证(但发射功率受限制)，因而此频段很拥挤，微波噪声最大，采取何种发送及接收技术，都将直接影响到微波传输的速率和质量。
　　　　比较而言，直扩采取主动占有方式，跳频是被动适应。直扩技术同时使用整个子频段，信号被扩展多次而无损耗；跳频技术是连续间断跳跃使用多个频点，当跳跃至某个频点时，判定该频点是否有噪声干扰，若无则传输信号，若有则依据算法跳至下一频点继续判定。
　　　　直扩技术数字信号处理器产生11位随机码，这种随机码元提供了直扩产品的"三强"：
　　1.抗干扰能力强扩频通信系统扩展的频谱越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。简单地说，假如信号频谱展宽10倍，那么干扰方面需要在更宽的频带上去进行干扰，分散了干扰功率，从而在总功率不变的条件下，其干扰强度只有原来的1／10。另外，由于接收端采用扩频码序列进行相关检测，空中即使有同类信号进行干扰，假如不能检测出有用信号的码序列，干扰也起不了太大作用，因此抗干扰性能强是扩频通信的最突出的优点。
　　2.码分多址能力强 -由于扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型扩频序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩，则在分配给不同用户不同码型的情况下，系统可以区分不同用户的信号，这样在同一频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。
　　3.高速可扩展能力强由于独占信道且码分多址，所以速率很高。由于在IEEE802.11标准中，11位随机码元中只有1位用来传输数据，因此吞吐量的扩展能力强。相对于通用标准采用的相位变化DQPSK/DPSK调制技术，增强型采用了直序/脉冲位置调制（DS/PPM）技术。PPM技术使用了预置的8位码元中的3位传输数据，这就使传输率产生了飞跃。
　　　　扩频技术的信道使用
　　扩频信号是用扩展随机序列--伪随机码调制射频信号或不断跳跃的载波信号频率而得到的，这样，扩频系统不同于传统通信系统，它可以极大限度地共享相同的频道资源。每套系统都具有与众不同的扩展序列来减少来自其他设备的干扰，只有具有与发射者相同扩展序列的接收者才可以重组或压缩扩频传输信号来获得其中加载的有效信息。即使是多套扩频设备使用同一个频道在同一地区进行信号传输，只要采用不同的扩频序列，就不会相互干扰。扩频系统这一频道复用的优势，使其成为在大城市频谱资源十分拥挤的环境下最理想的选择。
　　　　扩频技术的应用范围
　　无线扩频通信作为一种成熟的高科技技术，可应用于：（1）地僻人稀的农村及通信不发达地区;（2）有线基建已饱和的繁华市区;（3）因业务要求骤增而有线基建滞后的新建社区；（4）用户主干／备份通信网络，以弥补邮电公众网络的不足。

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