無線擴頻技術

2019-11-05 02:41:31

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　　概述
　　　　在MAC層以下，802.11規定了三種發送及接收技術：擴頻(SPRead Spectrum)技術；紅外(Infared)技術；窄帶(Narrow Band)技術。而擴頻又分為直接序列(Direct Sequence,DS)擴頻技術(簡稱直擴)和跳頻(Frequency Hopping,FH)擴頻技術。
　　　　擴頻系統可以看作是兩個調制過程，第一步，使用傳統的調制方式調制有效信號；第二步，使用擴頻編碼調制載波，使其擴展到一個非常大的帶寬內，實現頻譜展寬。
　　　常用擴頻編碼方式：
　?。?）直序擴頻技術直序擴頻技術的原理是使用快速變化的二進制比特流調制射頻載波信號，這種二進制比特流看上去是隨機的，實際上是按照特定的算法由數字電路產生的，稱為偽隨機碼（Pseudo? noise）。在偽隨機碼的調制下，載波的相位在 0度～180度之間跳躍變化，被調制后的載波又同有效信息進行混合，通過發射機發射。相應的接收機內能夠產生相同的偽隨機碼，按照發射的逆過程解調，解析出有效信息信號。
　?。?）跳頻擴頻技術跳頻擴頻技術是通過偽隨機碼的調制，使載波工作的中心頻率不斷跳躍改變，而噪音和干擾信號的中心頻率卻不會改變。這樣，只要收、發信機之間按照固定的數字算法產生相同的偽隨機碼，就可以達到同步，排除噪音和其他干擾信號。
　　我們知道，擴頻技術是利用開放的ISM 2.4GHz頻段。也正是由于這個2.4～2.484GHz頻段無需申請許可證(但發射功率受限制)，因而此頻段很擁擠，微波噪聲最大，采取何種發送及接收技術，都將直接影響到微波傳輸的速率和質量。
　　　　比較而言，直擴采取主動占有方式，跳頻是被動適應。直擴技術同時使用整個子頻段，信號被擴展多次而無損耗；跳頻技術是連續間斷跳躍使用多個頻點，當跳躍至某個頻點時，判定該頻點是否有噪聲干擾，若無則傳輸信號，若有則依據算法跳至下一頻點繼續判定。
　　　　直擴技術數字信號處理器產生11位隨機碼，這種隨機碼元提供了直擴產品的"三強"：
　　1.抗干擾能力強擴頻通信系統擴展的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾能力就越強。簡單地說，假如信號頻譜展寬10倍，那么干擾方面需要在更寬的頻帶上去進行干擾，分散了干擾功率，從而在總功率不變的條件下，其干擾強度只有原來的1／10。另外，由于接收端采用擴頻碼序列進行相關檢測，空中即使有同類信號進行干擾，假如不能檢測出有用信號的碼序列，干擾也起不了太大作用，因此抗干擾性能強是擴頻通信的最突出的優點。
　　2.碼分多址能力強 -由于擴頻通信中存在擴頻碼序列的擴頻調制，充分利用各種不同碼型擴頻序列之間優良的自相關特性和互相關特性，在接收端利用相關檢測技術進行解擴，則在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣在同一頻帶上許多對用戶可以同時通話而互不干擾。
　　3.高速可擴展能力強由于獨占信道且碼分多址，所以速率很高。由于在IEEE802.11標準中，11位隨機碼元中只有1位用來傳輸數據，因此吞吐量的擴展能力強。相對于通用標準采用的相位變化DQPSK/DPSK調制技術，增強型采用了直序/脈沖位置調制（DS/PPM）技術。PPM技術使用了預置的8位碼元中的3位傳輸數據，這就使傳輸率產生了飛躍。
　　　　擴頻技術的信道使用
　　擴頻信號是用擴展隨機序列--偽隨機碼調制射頻信號或不斷跳躍的載波信號頻率而得到的，這樣，擴頻系統不同于傳統通信系統，它可以極大限度地共享相同的頻道資源。每套系統都具有與眾不同的擴展序列來減少來自其他設備的干擾，只有具有與發射者相同擴展序列的接收者才可以重組或壓縮擴頻傳輸信號來獲得其中加載的有效信息。即使是多套擴頻設備使用同一個頻道在同一地區進行信號傳輸，只要采用不同的擴頻序列，就不會相互干擾。擴頻系統這一頻道復用的優勢，使其成為在大城市頻譜資源十分擁擠的環境下最理想的選擇。
　　　　擴頻技術的應用范圍
　　無線擴頻通信作為一種成熟的高科技技術，可應用于：（1）地僻人稀的農村及通信不發達地區;（2）有線基建已飽和的繁華市區;（3）因業務要求驟增而有線基建滯后的新建社區；（4）用戶主干／備份通信網絡，以彌補郵電公眾網絡的不足。

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