香农公式扩频通信

发布网友发布时间：2024-10-01 15:36

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热心网友时间：2024-12-05 13:35

香农公式揭示了在信道带宽C恒定的情况下，信号带宽B与信噪比S/N之间存在互换性。理论上，即使在噪声和干扰导致信噪比极低的环境下，通过增加信号带宽B，通信性能仍可维持或提升，甚至可能使信号功率低于噪声水平。扩频通信的核心思想是利用宽带传输来换取信噪比的优势，这种技术可以改善通信在恶劣条件下的表现。

扩频通信技术起源于上世纪中期，起初并未受到广泛关注，但80年代后逐渐受到重视并进入实用阶段。现代许多通信系统，如GPS、3G移动通信、无线局域网802.11a/b/g和蓝牙，都广泛应用了扩频通信技术作为关键技术。

扩频通信的核心特征是通过伪随机码将数据信号的频谱扩展，使其带宽远大于信息数据速率，形成低功率密度的宽带信号。扩频处理增益，即扩展带宽与原始信号带宽之比，通常在10dB到60dB之间，它在发射端通过扩频处理分散数据能量，而在接收端则通过解扩恢复信息。

虽然有人认为扩频技术占用过多频带资源，但实际上，多用户可以共享扩频后的频带，实现频率资源的补偿。扩频通信具有卓越的抗干扰和阻塞特性，通过与扩频因子相关的信号处理，可以有效抑制干扰，同时允许不同用户共用频带，如CDMA网络。保密性方面，扩频通信使得信号电平低于噪声，隐藏在噪声中，提高了保密性，仅在频谱上显示为噪声电平略有上升。

最后，扩频通信还具有抗多径衰落抑制特性，通过同步解扩过程，能有效消除反射路径产生的衰落干扰。在无线信道中，即使反射路径信号具有相同的扩频因子，也能在解扩后被抑制，提高通信的稳定性和可靠性。

扩展资料

香农提出并严格证明了“在被高斯白噪声干扰的信道中，计算最大信息传送速率C公式”：C=Blog2(1+S/N)。式中：B是信道带宽（赫兹），S是信号功率（瓦），N是噪声功率（瓦）。该式即为著名的香农公式，显然，信道容量与信道带宽成正比，同时还取决于系统信噪比以及编码技术种类香农定理指出，如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C，那么，在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。该定理还指出：如果R>C，则没有任何办法传递这样的信息，或者说传递这样的二进制信息的差错率为1/2。