扩频通信的可行性,是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的 。
信息论中关于信息容量的仙农(Shannon)公式为:
C = WLog2(1十P/N)......(2)
式中:
C --- 信道容量(用传输速率度量)
W --- 信号频带宽度
P --- 信号功率
N --- 白噪声功率
式(2)说明,在给定的传输速率C不变的条件下,频带宽度W和信噪比P/N是可以互换的 。即可通过增加频带宽度的方法,在较低的信噪比P/N(S/N)情况下,传输信息 。
扩展频谱换取信噪比要求的降低,正是扩频通信的重要特点,并由此为扩频通信的应用奠定了基础 。
扩频通信可行性的另一理论基础,为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式:
Powj? f(E/N 。)......(3)
式中:
Powj --- 差错概率
E --- 信号能量
N 。--- 噪声功率谱密度
因为,
信号功率P=E/T(T为信息持续时间)
噪声功率N=WN 。(W为信号频带宽度)
信息带宽 D F=l/T
则式(3)可化为:
Powj?f(TW.P/N) = f(P/N.W/D F )......(4)
式(4)说明,对于一定带宽 DF的信息而言,用Gp值较大的宽带信号来传输,可以提高通信抗干扰能力,保证强干扰条件下,通信的安全可靠 。亦即式(4)与式(2)一样,说明信噪比和带宽是可以互换的 。
总之,我们用信息带宽的100倍,甚至1000倍以上的宽带信号来传输信息,就是为了提高通信的抗干扰能力,即在强干扰条件下保证可靠安全地通信 。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据 。
2.3扩频通信的主要性能指标
处理增益和抗干扰容限是扩频通信系统的两个重要性能指标 。
处理增益G也称扩频增益(Spreading Gain)
它定义为频谱扩展前的信息带宽DF与频带扩展后的信号带宽W之比:
G=W/DF
在扩频通信系统中.接收机作扩频解调后,只提取伪随机编码相关处理后的带宽为DF 的信息,而排除掉宽频带W中的外部干扰、噪音和其地用户的通信影响 。因此,处理增益G反映了扩频通信系统信噪比改善的程度 。
抗干扰容限
是指扩频通信系统能在多大干扰环境下正常工作的能力,定义为:
Mj = G - [(S/N)outLs]
其中:
Mj --- 抗干扰容
G --- 处理增益
(S/N)out --- 信息数据被正确解调而要求的最小输出信噪比
Ls --- 接收系统的工作损耗
例如, 一个扩频系统的处理增益为35dB.要求误码率小于l0-5的信息数据解调的最小的输出信噪比(S/N)out <10 dB,系统损耗Ls=3dB,则干扰容限Mj =35 - (103) = 22dB
这说明,该系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率电平高22dB的范围内正常工作,也就是该系统能够在接收输入信噪比大于或等于-22dB的环境下正常工作 。
推荐阅读
- 无线通信技术在医疗领域的应用
- 频谱分析-无线网干扰源定位和识别方法
- 便携式无线网频谱分析仪问世Spectrum Analyzer
- 无线网状网把以太网边缘扩展到无限
- 第3代移动通信系统的无线传输技术
- 超宽带无线通信技术
- 未来无线通信领域的新技术
- 无线局域通信网
- 安全、经济、高效扩展WLAN覆盖范围
- 光纤通信:充满生机的无线光接入