英文翻译Word格式文档下载.docx

英文翻译Word格式文档下载.docx

《英文翻译Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《英文翻译Word格式文档下载.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

要么努力抵御敌人的通信干扰（防堵塞，或简称AJ），或隐瞒事实，沟通，甚至发生，有时也称为低截获概率（LPI）的。

跳频扩频（FHSS），直接序列扩频（DSSS）、时间跳频扩频（THSS）、线性扩频（CSS），和这些技术的组合都是扩频的形式。

每种方法采用了伪随机数字序列使用的伪随机数字生成器创建——以确定与控制信号通过分配带宽的传播模式。

超宽带（UWB）是另一种调制技术，实现了基于传输短时间内脉冲相同的目的。

无线以太网标准IEEE802.11在其无线接口使用跳频扩频或直接序列扩频。

简史

跳频的概念最早是归档在1903年美国专利723188和美国专利725605由尼古拉特斯拉在1900年7月提出的。

特斯拉想出了这个想法后，在1898年时展示了世界上第一个无线电遥控潜水船，却从“受到干扰，拦截，或者以任何方式干涉”发现无线信号控制船是安全的需要。

他的专利涉及两个实现抗干扰能力根本不同的技术，实现这两个功能通过改变载波频率或其他专用特征的干扰免疫。

第一次在为使控制电路发射机的工作，同时在两个或多个独立的频率和一个接收器，其中的每一个人发送频率调整，必须在作出回应。

第二个技术使用由预定的方式更改传输的频率的一个编码轮控制的变频发送器。

这些专利描述频率跳变和频分多路复用，以及电子与门逻辑电路的基本原则。

跳频在无线电报中也被无线电先驱约翰内斯Zenneck提及（1908，德语，英语翻译麦克劳希尔，1915年），虽然Zenneck自己指出德律风根在早几年已经试过它。

Zenneck的书是当时领先的文本，很可能后来的许多工程师已经注意到这个问题。

一名波兰的工程师（LeonardDanilewicz），在1929年提出了这个想法。

其他几个专利被带到了20世纪30年代包括威廉贝尔特耶斯（德国1929年，美国专利1869695，1932）。

在第二次世界大战中，美国陆军通信兵发明一种称为SIGSALY的通信系统，使得罗斯福和丘吉尔之间能相互通信，这种系统称为扩频，但由于其高的机密性，SIGSALY的存在直到20世纪80年代才知道。

最著名的跳频发明是女演员海蒂拉玛和作曲家乔治安太尔，他们的“秘密通信系统”1942年获美国第2,292,387专利。

拉玛与前夫弗里德里希汀曼德这位奥地利武器制造商在国防会议上了解到这一问题。

安太尔-拉马尔版本的跳频用钢琴卷88个频率发生变化，其旨在使无线电导向鱼雷，让敌人很难来检测或干扰。

该专利来自五零年代ITT公司和其他私人公司开始时发展码分多址（CDMA），一个民间形式扩频，尽管拉马尔专利有没对后续技术有直接影响。

它其实是在麻省理工学院林肯实验室、乐华政府和电子工业公司、国际电话电报公司及万年电子系统导致早期扩频技术在20世纪50年代的长期军事研究。

雷达系统的并行研究和一个称为“相位编码”的技术类似概念对扩频发展造成影响。

商业用途

罗伯特·

狄克逊，在1976年发表了国际标准图书编号为0-471-21629-1的扩频系统项技术，是在商业化进程中一个重要的里程碑。

前出版物要么是军事报告要么是不起眼的专题学术论文。

狄克逊的书是第一本全面非机密性的技术研讨，并设置提高到商业应用的研究阶段。

初步扩频商业用途开始于美国20世纪80年代，有三个系统：

赤道通信系统甚小口径终端（VSAT）卫星报纸新闻专线服务终端系统、德尔诺特的技术用无线电导航系统进行飞机对作物除尘的控制和类似应用导航系统终端系统，以及高通公司的OmniTRACS系统用于卡车的通信。

在高通和赤道的系统中，扩频启用小型天线浏览多个卫星是由于扩频处理增益用于消除干扰。

德尔诺特系统用扩频高带宽来提高定位精度。

1981年，美国联邦通信委员会开始探索，在调查通知的议事日程中允许扩频更多一般民事用途。

这个审理是联邦通讯委员会提出，然后由迈克尔联邦通讯委员会的工作人员马库斯指示。

在审案件的建议得到普遍频谱用户和无线电设备制造商反对，尽管他们得到惠普小组的支持。

而该实验室组支持这一建议后成为安捷伦的一部分。

1985年5月决定批准这个案卷3频段无节制扩频使用权高达1瓦。

联邦通讯委员会当时表示，欢迎为传播其他频带的额外要求。

由此产生的规则，即现在的第47未来研究中心允许的Wi-Fi，蓝牙，无绳电话，包括许多其他产品由15.247编纂。

这些规则，然后在其他许多国家效仿。

高通成立后2个月内决定可以商用化CDMA技术。

扩频通信的原理

扩频是香农定理的典型：

C=B×

log2（1+S/N）公式

（1）

在公式中，C为信道容限，单位是比特/秒（bps）,意指单位时间内信道中无差错传输的最大信息量。

B为信号频带宽度，单位是Hz，S/N为信噪比。

也就是说，C为信道允许通过的信息量，也代表了扩频的性能。

带宽（B）是代价，因为频率是一个有限的资源。

信噪比体现了环境条件或物理特性（如障碍、干扰器、干扰等）。

上式说明，的情况下，在无差错传输的信息速率C不变时，如果信噪比很低，则可以用足够宽的带宽来传输信号，即使信号功率密度低于噪音水平。

（公式可用！

）

改变公式

（1）中对数的底数，2改为e，则为In=loge。

因此，

C/B=（1/ln2）×

ln（1+S/N）=1.443×

ln（1+S/N）公式

（2）

根据MacLaurin扩展公式

ln（1+x）=x-x2/2+x3/3-x4/4+…+（-1）k+1xk/k+…:

C/B=1.443×

（S/N-1/2×

（S/N）2+1/3×

（S/N）3-…）公式（3）

在扩频应用中，通常S/N很低。

（正如刚才提到的，信号功率密度甚至低于噪音水平。

）假定噪音水平即S/N<

<

1，香农公式可简单表示为：

C/B≈1.443×

S/N公式（4）

简化为：

C/N≈S/N公式（5）

或者：

N/S≈B/C公式（6）

向固定了信噪比的信道发送错误的信息，只要执行基本扩频信号的传播操作：

增加传输带宽。

尽管这一原则看起来很简单明确，但实现她却很复杂，主要是因为展宽基带的电子设备必须同时存在展宽和解扩的操作过程。

定义

不同的扩频技术都有一个共同之处：

密钥（也称为代码或序列）依附于传输信道。

以插入代码的形式准确地定义扩频技术，术语“频谱扩展”是指扩频信号的几个数量级的带宽在有密钥的传输信道中的扩展。

以传统的方式定义扩频更为精确：

在射频通信系统中，将基带信号扩展为比原有信号的带宽宽得多的高频信号（如图1）。

在此过程中，传输宽带信号产生的损耗，表现为噪声。

扩频信号带宽与信息带宽之比称为处理增益。

扩频过程的处理增益大都在10dB到60dB之间。

要应用扩频技术，只需在天线（接收器）之前加入相应的扩频码。

相反，你可以删除一个点的扩频码（称为解扩操作）接收发射链路数据恢复。

解扩过程是重新恢复原始带宽的过程。

很明显，同样的代码必须在事先知道在传输通道两端的信息。

（在某些情况下，在调制和解调的过程中代码应该是知道的）。

图1.扩频通信系统

传播工作带宽的影响

图2说明了信号带宽的通信链路评估

图2.扩频操作遍及一个更宽的频率带宽的信息能量

扩频调制是一种适用于如BPSK或直接转换。

传统的调制可以证明所有其他信号接收不到扩频代码将保持它们原有的信息，极没有被扩展。

解扩过程中带宽的影响

同样，解扩过程如图3。

图3,在解扩过程中恢复的原有信号

在这里，解扩调制已经取得了正常解调操作，也表明了干扰或干扰信号在解扩传输过程中被扩展！

由于带宽的浪费抵消了传播的多用户

扩频结果直接在一个更宽的频带使用，完全对应之前的“处理增益”。

因此扩频并没有节约有限的频率资源。

过度的使用虽然得到了补偿，但是可能有很多用户共享这一扩大频率波段（如图4）。

图4.在相同的频带多个用户共享扩频技术。

扩频是宽带技术

相对于常规窄带技术，扩频过程是一种宽带技术。

例如，W-CDMA和UMTS都是宽带技术，与窄带广播相比，它需要一个比较大的频率带宽。

扩频的优点

抗干扰性能和抗干扰的影响

扩频技术有很多优点。

.抗干扰性是最重要的一个优点。

有意或无意的干扰和干扰信号都是不希望存在的因为它们不包含扩频密钥。

只有期望信号才有密钥，在解扩过程中才会被接收器接收，如图5。

图5.扩频通信系统。

注意，解扩链路中数据信号被传输的同时干扰能源也被传输。

无论在窄带或宽带中，如果它不涉及解扩过程，你几乎可以忽略干扰。

这种抑制反应也适用于其他没有正确密钥的扩频信号。

因此不同的扩频通信系统可以工作在同一频段，例如CDMA。

值得注意的是，扩频是宽带技术，但反之则不然：

宽带技术不涉及扩频技术。

抗截获

抗截获是扩频通信技术的第二个优势。

由于非法的听众没有密钥用于原始信号传播，这些听众无法解码。

没有合适的钥匙，扩频信号会出现噪音或干扰。

（扫描方法可以打破的这些密钥，但是密钥是短暂的。

）甚至更好，信号电平可以低于噪声水平，因为扩频传输降低了频谱密度，如图6。

（总能量是相同的，但它是广泛存在于频率的。

）因此信息是无形的，这一影响在直接序列扩频（DSSS）技术上有充分的体现。

（在下文的DSSS作更详细说明。

）其他接收机无法“看到”这种传输，它们只能出现在整体噪音水平略有增加的情况下！

图6.在被噪音水平之下的扩频频谱信号。

在没有正确的扩频传输密钥的情况下，接收器不能“看到”传输过程。

抗衰落（多径效应）

无线信道通常具有多径传播，即有一个以上的信号从发射机传到接收器（如图7）。

这种多路径可以通过空气的反射或折射以及从地面反射或物体如这些路径建筑物引起。

图7.信号是如何通过多个路径到达接收器的。

这种反射路径（R）可干扰直接路径（D）的现象称为解扩过程的同步衰落。

因为解扩过程使信号D与信号R的同步被拒绝，即使它们包含了相同的密钥。

将反射路径的信号应用于解扩是个有用的方法。

扩频技术在CDMA的应用

请注意，扩展频谱不是一个扩频调制方案，不应与其他调制方式相混淆。

例如我们可以使用扩频技术发射一个由PSK或BPSK的已调信号。

.感谢调制的信号的编码基础，使扩频频谱也可用于其他类型的多址实现（即可以同时进行多个通讯联系和实际或表面上相同的物理介质共存）。

到目前为止，有三个主要的方法可用。

FDMA-频分多址

FDMA分配一个特定的载波频率给通信信道。

不同用户使用频谱的切片数是受到限制的（如图8）。

在已有的三种多路存取方法中，FDMA在频带利用方面是效率最低的。

FDMA的方法包括Methods包括无线电广播，电视，高级移动电话系统AMPS等。

图8.FDMA系统中不同的用户的载波频率分配。

TDMA-时分多址

TDMA的不同用户彼此间发言和听取信息时，是根据定义的时隙分配来处理的（如图9）。

不同的通信信道可以建立一个唯一的载波频率。

TDMA的例子有全球移动通信系统GSM，DECT，TETRA和IS-136。

图9.在TDMA系统中不同用户的时隙分配。

CDMA-码分多址

CDMA的传播是由密钥或代码决定的（如图10）。

在这个意义上说，扩频就是一种CDMA。

在发射器和接收器密钥必须提前被定义和确定。

它的例子有IS-95（DS），IS-98，蓝牙和无线局域网。

图10.CDMA系统中相同频带有独特的钥匙或代码。

当然，人们可以结合上述存取方法，例如，全球移动通信系统GSM结合了TDMA和FDMA。

GSM定义了不同的载波频率（细胞）的拓扑领域，并设定时段内每一个细胞。

扩频编码密钥

在这一点上，值得重申的是扩频的主要特点是一个代码或密钥必须在发射器和接收器之前就是已知的。

现代通讯的代码是数字序列必须长期存在和随机出现的，尽可能地显示为“噪音像”。

在任何情况下，代码必须确保是可再生的。

或者接收器不能提取已发出去的消息。

因此，该序列是几乎是随机的。

这样的代码被称为伪随机数（PRN）或序列。

最常用的方法来产生伪随机是基于反馈移位寄存器的。

许多书籍都在介绍伪随机码的发展与特征，但是，实际的发展已超出了这些教材所叙述的。

注意的是，建立或选择适当的序列或序列集并不是微不足道的。

为了保证有效的扩频通信，伪随机序列必须尊重一定的规律如长度、自相关、互相关、正交。

比较受欢迎伪随机序列有Barker码，M序列码，Gold码，Walsh码等。

考虑到存在更复杂的序列集，给它提供了一个更强大的扩展频谱链路。

但是这产生了成本问题：

扩频和解扩都需要在速度和性能都更复杂的电子产品，数字扩频解扩芯片包含几百万个等效的2输入与非门在几十兆赫间切换。

AnIntroductiontoSpread-SpectrumCommunications

Abstract:

Thisapplicationnoteisatutorialoverviewofspread-spectrumprinciples.Thediscussioncoversbothdirect-sequenceandfast-hoppingmethods.Theoreticalequationsaregiventoallowperformanceestimates.Relationdirect-sequencespread-spectrum（DSSS）andfrequency-hoppingspread-spectrum（FHSS）methods.

Introduction

Thisisatechniqueinwhicha（telecommunication）signalistransmittedonabandwidthconsiderablylargerthanthefrequencycontentoftheoriginalinformation.

Spread-spectrumtelecommunicationsisasignalstructuringtechniquethatemploysdirectsequence,frequencyhopping,orahybridofthese,whichcanbeusedformultipleaccessand/ormultiplefunctions.Thistechniquedecreasesthepotentialinterferencetootherreceiverswhileachievingprivacy.Spreadspectrumgenerallymakesuseofasequentialnoise-likesignalstructuretospreadthenormallynarrowbandinformationsignaloverarelativelywideband（radio）bandoffrequencies.Thereceivercorrelatesthereceivedsignalstoretrievetheoriginalinformationsignal.Originallythereweretwomotivations:

eithertoresistenemyeffortstojamthecommunications（anti-jam,orAJ）,ortohidethefactthatcommunicationwaseventakingplace,sometimescalledlowprobabilityofintercept（LPI）.

Frequency-hoppingspreadspectrum（FHSS）,direct-sequencespreadspectrum（DSSS）,time-hoppingspreadspectrum（THSS）,chirpspreadspectrum（CSS）,andcombinationsofthesetechniquesareformsofspreadspectrum.Eachofthesetechniquesemployspseudorandomnumbersequences—createdusingpseudorandomnumbergenerators—todetermineandcontrolthespreadingpatternofthesignalacrosstheallotedbandwidth.Ultra-wideband（UWB）isanothermodulationtechniquethataccomplishesthesamepurpose,basedontransmittingshortdurationpulses.WirelessEthernetstandardIEEE802.11useseitherFHSSorDSSSinitsradiointerface.

AShortHistory

Theconceptoffrequencyhoppingwasfirstalludedtointhe1903U.S.Patent723,188andU.S.Patent725,605filedbyNikolaTeslainJuly1900.Teslacameupwiththeideaafterdemonstratingtheworld'

sfirstradio-controlledsubmersibleboatin1898,whenitbecameapparentthewirelesssignalscontrollingtheboatneededtobesecurefrom"

beingdisturbed,intercepted,orinterferedwithinanyway."

Hispatentscoveredtwofundamentallydifferenttechniquesforachievingimmunitytointerference,bothofwhichfunctionedbyalteringthecarrierfrequencyorotherexclusivecharacteristic.Thefirsthadatransmitterthatworkedsimultaneouslyattwoormoreseparatefrequenciesandareceiverinwhicheachoftheindividualtransmittedfrequencieshadtobetunedin,inorderforthecontrolcircuitrytorespond.Thesecondtechniqueusedavariable-frequencytransmittercontrolledbyanencodingwheelthatalteredthetransmittedfrequencyinapredeterminedmanner.Thesepatentsdescribethebasicprinciplesoffrequencyhoppingandfrequency-divisionmultiplexing,andalsotheelectronicAND-gatelogiccircuit.

FrequencyhoppingisalsomentionedinradiopioneerJohannesZenneck'

sbookWirelessTelegraphy（German,1908,EnglishtranslationMcGrawHill,1915）,althoughZenneckhimselfstatesthatTelefunkenhadalreadytrieditseveralyearsearlier.Zenneck'

sbookwasaleadingtextofthetime,anditislikelythatmanylaterengineerswereawareofit.APolishengineer,LeonardDanilewicz,cameupwiththeideain1929.Severalotherpatentsweretakenoutinthe1930s,includingonebyWillemBroertjes（Germany1929,U.S.Patent1,869,695,1932）.DuringWorldWarII,theUSArmySignalCorpswasinventingacommunicationsystemcalledSIGSALYforcommunicationbetweenRooseveltandChurchill,whichincorporatedspreadspectrum,butduetoitstopsecretnature,SIGSALY'

sexistencedidnotbecomeknownuntilthe1980s.

ThemostcelebratedinventionoffrequencyhoppingwasthatofactressHedyLamarrandcomposerGeorgeAntheil,whoin1942receivedU.S.Patent2,292,387fortheir"

SecretCommunicationsSystem"

.LamarrhadlearnedabouttheproblematdefensemeetingsshehadattendedwithherformerhusbandFriedrichMandl,whowasanAustrianarmsmanufacturer.TheAntheil