擴(kuò)頻講義-第5講 混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)

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1、擴(kuò)頻通信中國民航大學(xué)電子信息工程學(xué)院通信工程系吳志軍2007年9月16日第五講擴(kuò)頻系統(tǒng)系統(tǒng)及其特點(diǎn)∑跳變時(shí)間TH擴(kuò)頻系統(tǒng)∑混合擴(kuò)頻系統(tǒng)5.1跳變時(shí)間擴(kuò)頻TH∑跳變時(shí)間(TimeHopping)工作方式，簡稱跳時(shí)(TH)方式。與跳頻相似，跳時(shí)是使發(fā)射信號在時(shí)間軸上跳變。首先把時(shí)間軸分成許多時(shí)片。在一幀內(nèi)哪個(gè)時(shí)片發(fā)射信號由擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行控制。可以把跳時(shí)理解為：用一定碼序列進(jìn)行選擇的多時(shí)片的時(shí)移鍵控。由于采用了窄得很多的時(shí)片去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了?！铺鴷r(shí)系統(tǒng)雖然也是一種擴(kuò)展頻譜技術(shù)，但因其抗干擾性能不強(qiáng)

2、，通常并不單獨(dú)使用。在時(shí)分多址通信系統(tǒng)中利用跳時(shí)來減少網(wǎng)內(nèi)干擾，并能改善系統(tǒng)中存在的遠(yuǎn)近效應(yīng)?！茖⑻鴷r(shí)(TH)分別與直接擴(kuò)頻(DS)和跳頻(FH)相結(jié)合則構(gòu)成直擴(kuò)/跳時(shí)(DS/TH)系統(tǒng)和跳頻/跳時(shí)(FH/TH)系統(tǒng)。若將直擴(kuò)、跳頻和跳時(shí)三者結(jié)合在一起則構(gòu)成直擴(kuò)/跳頻/跳時(shí)(DS/FH/TH)擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)。5.2混合式擴(kuò)頻系統(tǒng)∑混合式擴(kuò)頻系統(tǒng)的好處°提高系統(tǒng)的抗干擾能力，降低部件制作的技術(shù)難度，使設(shè)備簡化，降低成本，滿足使用要求。5.2.1直擴(kuò)／跳頻（DS/FH）擴(kuò)頻系統(tǒng)NRZd'(t)s(t)d差分編碼d(t)st(

3、t)h(t)T2Pcos(ωt)C(t)0頻綜12k發(fā)端碼鐘碼產(chǎn)生y(t)DPSK解調(diào)r(t)d?(t)寬帶hR(t?T?d)窄帶C(t?T?)d頻綜12k碼鐘2cos[(ω+ω)t+φ]0IF碼產(chǎn)生收端先對差分編碼，再載波調(diào)制，形成DPSK信號，然后直括得到Sds(t)信號，再經(jīng)上變頻跳頻，則發(fā)射信號功率譜密度為：S(f)=[S(f)?S(f)]取和頻tdshPTc22S(f)≈{sin[(f?f)T]+sin[(f+f)T]}因?yàn)閐s0c0c2kT2c22Sh(f)=k∑{sin[(f?fm)Tc]+sin[(f+

4、fm)Tc]}2m=1k所以+∞PT12c2'2'St(f)=[∫{sin[(f?f0)Tc]+sin[(f+f0)Tc]}k∑{?∞22m=1kPT2c22=k∑{sin[?(f?fm?f0)Tc]+sin[(f+fm+f0)Tc]}2m=1在接收端，先對接收信號解跳頻，然后在對DS解擴(kuò)，如果實(shí)現(xiàn)良好的FH圖象同步和DS的碼同步，則：'y(t)=2pd(t?T)cos[ωt+φ(t)]－為差分編碼數(shù)據(jù)對載波的調(diào)制信號。dIF其中Φ(t)為FH引起的隨機(jī)相位變化?！迫粢阎苯有蛄袛U(kuò)頻系統(tǒng)處理增益是G,跳頻DS系統(tǒng)處理增

5、益是G，則DS/FH混合擴(kuò)展頻譜系FH統(tǒng)的總處理增益G是它們的乘積：G＝DS/FHDS/FHG*G。DSFH5.2.2直擴(kuò)／跳時(shí)(DS/TH)系統(tǒng)∑直擴(kuò)／跳時(shí)系統(tǒng),是在直接序列擴(kuò)展?頻譜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對射頻信號突發(fā)時(shí)間跳變控制的功能。??5.2.3直擴(kuò)／跳頻／跳時(shí)(DS／FH／TH)系統(tǒng)∑將三種基本擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)組合起來構(gòu)成一個(gè)直擴(kuò)／跳頻／跳時(shí)混合式擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)其復(fù)雜程度是可想而知的。∑因此，在一般的具有抗干擾能力的電臺中很少使用，而多用于以時(shí)多會址的大的信息系統(tǒng)中。5.3混合式擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)的適用性∑嚴(yán)重干擾環(huán)境°當(dāng)

6、電磁環(huán)境異常惡劣的條件下，或者要求通信系統(tǒng)的抗于擾指標(biāo)非常高，單獨(dú)一種擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)難以滿足要求時(shí)，可采用混合式擴(kuò)展按譜系統(tǒng)。°例如：某數(shù)字話音通信系統(tǒng)要求處理增益為50dB，數(shù)據(jù)率為16kbit／s。若采用直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)時(shí)，要求偽碼碼片速率1500Mchip/s。這樣高的速率目前的技術(shù)水平是達(dá)不到的?！闳舨捎弥睌U(kuò)／跳頻混合式擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)，則可以滿足系統(tǒng)總處理增益增為50dB的要求。比如，若直接序列擴(kuò)展頻譜的系統(tǒng)的偽碼速率為50Mchip／s，數(shù)據(jù)率為16kbit／s，則可獲得直擴(kuò)系統(tǒng)處理增益35dB。剩下的15d

7、B處理增益由跳頻系統(tǒng)來完成。當(dāng)跳頻處理增益15dB時(shí)，要求頻率跳變的頻率數(shù)目是32個(gè)。這樣，采用直擴(kuò)／跳頻混合式擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)既能滿足指標(biāo)要求，又容易實(shí)現(xiàn)。這種直擴(kuò)與跳頻混合式擴(kuò)頻系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，使其具有全面的抗干擾能力。5.3混合式擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)的適用性∑移動通信環(huán)境∑在移動通信中，移動體的相對運(yùn)動將引起收、發(fā)信機(jī)之間電T波傳播距離的隨機(jī)變化。當(dāng)系X1TX2統(tǒng)內(nèi)多用戶同時(shí)工作時(shí)，對直擴(kuò)系統(tǒng)而言，會在接收機(jī)輸入端產(chǎn)生近距離大功率無用信號抑制遠(yuǎn)端小功率有用信號的現(xiàn)象，即所謂遠(yuǎn)－近效應(yīng)。如右RX2R圖所示。X1遠(yuǎn)－近效應(yīng)

8、∑正常的通信路徑是卡車T發(fā)信，卡車R收信和轎車T發(fā)xlx1x2信，轎車R收信；x2∑當(dāng)T與T同時(shí)發(fā)信時(shí)，卡車R將同時(shí)收到來自遠(yuǎn)端卡車xlx2x1T的信號和近端轎車T的信號；xlx2∑由于近端信號的干擾，會使卡車R與卡車T的通信質(zhì)量x1xl下降，嚴(yán)重時(shí)，會引起通信中斷?！浦苯有蛄袛U(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)，要求接收端的有用信號的功率必須大于或