引言

1.1 研究背景

近年來，隨著通訊技術的迅猛發展，各種通訊業務相互之間的干擾也越來越嚴 重，同時對資訊傳輸品質的要求也越來越高。如何降低相互間的干擾，怎樣在惡劣 的通訊環境中保證通訊的有效性，是當前急需解決的一大議題。展頻通訊是近年來 在高科技學科中發展起來的一門新技術。因其具有很強的抗干擾能力、隱蔽性好、

抗截獲能力強、頻譜利用率高等優點，已被廣泛的應用於軍事通訊、民用通訊、測 距及測速等各個領域。從四十年代起，人們便開始了對展頻技術的研究，但由於其 高昂的研製設備、元器件的苛刻要求及數個專業的相關技術等條件，難以形成低價 的應用產品，因而展頻技術發展緩慢。隨著電腦技術的飛速發展，與其密切相關的 半導體技術也得到了本質的改變，特別是大型積體電路設計、工藝的應用普及，使 展頻技術有了重大的突破和發展，使得過去僅能在實驗室完成的試驗工作進入實用 產品階段。

展頻通訊，即擴展頻譜通訊(Spread Spectrum Communication)，它與光纖通訊、

衛星通訊，一同被譽為進入資訊時代的三大高技術通訊傳輸方式。展頻通訊是隨著 在軍事通訊中的應用而發展起來的[1]。展頻通訊最早出現在第二次世界大戰，作為 美軍使用的無線保密通訊技術[2]。自 40 年代末期開始發展以來，迄今已有 40 年歷 史了[3]。展頻通訊的基本理論和技術已達到了成熟階段[4]。80 年代初期開始，已 廣泛應用於軍事通訊中。它在各種戰略和戰術通訊中，以及通訊、指揮、控制和情 報系統中發揮著極其重要的作用。尤其在海灣戰爭中美軍使用展頻技術對敵方實施

的電子戰，更是發揮了展頻通訊電子反對抗、抗強干擾、反竊聽的技術威力，成了 克敵制勝的最有力的武器[5-6]。現在展頻通訊已成為電子戰中通訊反對抗的一種必 不可少的十分重要的手段。展頻通訊以其一系列獨特的優點在民用通訊中也獲得了 巨大的發展，並迅速成為引領通訊發展的新的潮流[7-8]。

展頻通訊的基本特點是傳輸資訊所用訊號的頻寬遠遠大於資訊本身的頻寬，因 為擴展了訊號頻譜。國外自 40 年代末期就開始了這方面的研究工作。但其後一個很 長的時期，由於技術複雜和造價昂貴，進展不大。隨著通訊技術的發展和新型器件 的出現，特別是最近幾次戰爭中電子戰十分激烈，促使各國軍方加速這種具有強抗 干擾能力的新的通訊方式的研究。

到上世紀八十年代它已廣泛應用於各種戰略和戰術通訊中，成為電子戰中通訊 反對抗的一種必不可少的十分重要的手段。除軍事通訊外，展頻通訊技術也廣泛應 用於跟蹤、導航、測距、雷達、遙控等各個領域。不僅如此，近年來，世界各國都 已進入資訊時代。在民用通訊方面，無線通訊、移動通訊、衛星通訊、微波通訊等 都獲得了飛速的發展。為了滿足日益增長的通訊容量 (Capacity) 的需求和有效地 利用頻譜資源，各國學者都紛紛提出利用展頻通訊技術可以容易地實現碼分多址，

在數位蜂房移動通訊技術可以容易地實現碼分多址 (Code Division Multiple Access, CDMA)，在數位蜂房移動通訊、衛星移動通訊、室內無線通訊和未來的個人 通訊廣泛採用展頻通訊，從而可使通訊容量增加了二十倍。展頻通訊在軍用和民用 上的應用前景引起人們極大的興趣和高度的重視。

從香農 (Shannon) 公式C=Blog 12

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展頻通訊技術的實現提供了重要的理論基礎。在過去的幾十年中，由於技術的限制，

人們還無法有效地擴展訊號頻譜，所以只能一直在走增加訊號功率、減少雜訊、提 高訊雜比的發展道路。即使到了 20 世紀 70 年代虛擬碼技術已經出現，但關鍵環節 未能突破仍是無濟於事。近幾年，由於超大型積體電路的發展，幾十兆赫、甚至幾 百兆赫的虛擬碼發生器及其相關部件都已成為現實，才使展頻通訊獲得了極其迅速 的發展，通訊的發展史也開始進入全新的轉捩點，已由用訊雜比換頻寬的年代進入 了用頻寬換訊雜比的新時代。

通道編碼是展頻通訊中的關鍵技術之一，為了進一步提高展頻通訊系統的通訊 可靠性，必須選擇合適的通道編碼方案。本議題主要是針對直接序列展頻系統，研 究展頻通訊系統中的通道編碼部分。

1.2 研究目的

在現代通訊中遇到的一個重要問題就是保證通訊系統的通訊容量的同時盡可能 提高通訊的可靠性。展頻通訊具有很強的抗干擾性能，其多址能力、保密、抗多重 路徑等方面的優勢也倍受人們的關注，被廣泛應用於軍事與民用通訊中。其中，直 接序列展頻 (Direct Sequence-Spread Spectrum, DS-SS) 是最為典型的一種展頻 方式。一般的直接序列展頻是將資訊碼與隨機碼進行模二加來獲得擴展後的序列。

為了在帶限通道中保證抗干擾性能的同時提高系統的資料傳輸率，可以採用 M 元展 頻的方法。另一方面，任何實際系統的通道都是有干擾的，通道雜訊會影響通訊的 可靠性。通訊理論已經證明：隨著通道容量利用程度的提高，如不採取編碼措施，

傳輸可靠性將會隨之下降。在給定條件下兼顧系統的有效性和可靠性是通訊系統設 計者始終關注的重要問題。提高通訊系統可靠性常用方法之一是採用錯誤更正碼技

術，其中前向糾錯 (Forward Error Correction, FEC) 技術在實際系統中得到了廣 泛的應用。

FEC 技術就是編碼端在資料發送之前增加一定的冗餘，解碼端利用這些冗餘來 糾正通道中發生的錯誤，恢復原始資訊。它的主要優點是：不需要回饋通道，解碼 延遲固定，適用於即時傳輸系統。如果將 FEC 技術與直接序列展頻技術結合，得到 的系統要比單純的直接序列展頻系統有更好的可靠性，比單純直序展頻系統有更大 的通訊容量，兼顧了通訊可靠性和有效性。因此在本文中，我們主要討論將 FEC 技 術與直序展頻系統結合的思想，探討其基於 M 元展頻和改錯碼相結合的通訊系統的 可能實現方案，分析各個實驗方案的工作原理並對其進行分析對比。

1.3 論文工作與安排

本論文的結構安排如下：第一章為本緒論，介紹了本論文的議題背景，以及選 題的意義和主要研究內容；第二章介紹了直接序列展頻通訊的基本原理，分類和特 點；第三章介紹通道編碼的基本概念和原理，並詳細討論改錯碼編碼原理及表示方 法；第四章介紹了 FEC 與直序展頻系統展頻碼之結合設計方法；第五章總結了全文 工作，提出需要進一步研究的方向。