扩频通信能够提高通信系统的抗干扰能力和传输性能。根据香农定理
C=Blog2(1+S/N)
其中,C为信道容量;B为传输信道的带宽;S/N为接收信噪比。
可以看出,在信噪比S/N降低时,通过增加传输带宽B来保持信道容量C和传输性能不变,即用较大的带宽换取良好的信噪比。因此,扩频通信提高抗干扰性能是以占用更多带宽作为代价的。
另外,在通信传输过程中,给不同用户分配不同的扩频码还可以区分不同用户的信号,便于多用户共享同一无线信道资源,达到多址复用的目标。
举例
扩频通信举例。
在兵荒马乱的战争时代,送情报是非常困难的一件事。一方面,情报有可能在路上丢失,或被人为篡改(就像无线传输过程中的噪声和干扰);另一方面,又要防止被敌人截获。为此,我方采取以下方案:
我方派8名情报员同时传送一份情报,其中4人是真情报(发动总攻,用“是”表示),另外4人传送假情报(不发动总攻,用“否”表示)。8名情报员的任务分配如表4-1所示。(www.xing528.com)
表4-1 情报传送的任务分配表
8人在送情报的过程中,有人(例如小钱)因为迷路没有到达目的地(信号被噪声淹没),有人(例如小李)被敌人收买,将情报信息改为发动总攻。到达目的地后的情况如表中第二行所示,但是由于接收方通过其他途径获取口令(扩频码),知道小赵、小钱、小李和小吴送的是真情报,其他人送的是假情报,这样,在接收端,根据少数服从多数的原则,就可以知道我方送来的情报是:发动总攻。
若敌人不知道这个口令,即使将所有情报员抓获,也无法获取我方发送的情报是什么,因为真假情报各占一半。
通过上例可知,要想可靠传输,必须满足以下条件:
1)发送方和接收方同时知道口令(扩频码),且其他人不知道,对应于本章所讲,每个用户在发射端和接收端采用的扩频码是相同的,但不同用户的扩频码不同。
2)真假情报各占一半,即扩频码中的“1”和“0”的数量大致相当,且分布看似没有规律,对应于本章所讲的伪随机码。
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