擴(kuò)頻通信原理

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1、擴(kuò)頻通信主講人：鄭曉昆講師第一章擴(kuò)頻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及理論基礎(chǔ)1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念1.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾性能分析1.4處理增益與干擾容限§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念一.擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)1，時(shí)頻變換2，擴(kuò)頻通信將待傳輸信息的頻譜通過在編碼使之?dāng)U大許多倍，送入信道中傳輸，在接收端解碼將信息還原。由于在信道中實(shí)際傳輸?shù)男盘柋仍夹盘栴l譜擴(kuò)展了許多倍，因此稱之為擴(kuò)頻通信。§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念3，CDMA現(xiàn)代高端通信系統(tǒng)均采用偽隨機(jī)碼（PseudoNoiseCode)使頻譜擴(kuò)展，同時(shí)采用PN碼調(diào)制又起到了多址

2、作用，因此理論上的擴(kuò)頻系統(tǒng)工程上稱為CDMA碼分多址（Codedivisionmultipleaccess)§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念4，兩條準(zhǔn)則（1）；（2）；由此，AM,FM,ASK,PSK,FSK,OOK等均不屬于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。二，擴(kuò)頻系統(tǒng)原理1，結(jié)構(gòu)P2圖1-1(a)發(fā)送系統(tǒng)（b)接收系統(tǒng)2，時(shí)域波形圖1-23，頻域波形圖1-3§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念4，數(shù)學(xué)原理A,d(t)?d(t)?c(t)?d(t)?c(t)?c(t)=d(t)B,Shannon定理C=W*log2(1+S/N)§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念三，工作

3、方式1，直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)（DS-SS)----DirectSequenceSpreadSpectrum2,跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)（FH-SS)---FrequencyHoppingSpreadSpectrum§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念3,跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)(TH-SS)-----TimeHoppingSpreadSpectrum4,混合式FH/DS,DS/TH,等等§1.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型本節(jié)內(nèi)容涉及到許多數(shù)學(xué)表達(dá)式，較為枯燥，但它們是為后面分析系統(tǒng)特性及抗干擾性能服務(wù)的，特別是方便設(shè)計(jì)者理解各模塊為什么這樣設(shè)計(jì)?！?.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一，DS-SS-PSK數(shù)學(xué)模型

4、1，射頻：s(t)=m(t)coswctm(t)=d(t)c(t)PSK調(diào)制：m(t)高低電平2，經(jīng)信道后進(jìn)入接收機(jī)天線的信號為r(t)=s1(t-τ1)+n(t)+si(t-τi)§1.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3,經(jīng)射頻濾波器，相關(guān)，基帶濾波后：u(t)=2∫d[u,a-……1-20式結(jié)論：τ’(u)=τ(u)擴(kuò)頻偽碼同步wd’(u)=wd(u)載波頻率鎖定Φ’(u)=Φ(u)載波相位同步上述三者鎖定后，經(jīng)門限判決后，便可無誤恢復(fù)出基帶信號{an}§1.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型4,對于各種干擾信號，如si(t-τi),n(t)等它們與本地偽碼均不相關(guān)，相關(guān)處理后干擾信

5、號能量被擴(kuò)展到整個(gè)擴(kuò)頻帶寬內(nèi)，通過基帶濾波器輸出很小。二，F(xiàn)H-SS模型圖1-5§1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析一，干擾信號.1,多址干擾:同一擴(kuò)頻系統(tǒng)中其他臺站的信號。2,人為敵方干擾:窄帶瞄準(zhǔn)式和寬帶阻塞式,以及轉(zhuǎn)發(fā)干擾。3,隨機(jī)自然干擾：雷電,飛行體,汽車的火花干擾等。4,多徑衰落干擾。§1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析二，處理增益GpGp=輸出信噪比/輸入信噪比=So/No//Si/Ni三,擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾能力分析1，廣義平穩(wěn)隨機(jī)及單頻正弦Gp=Rc/Rb(DS-SS)Gp=N(FH-SS)§1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析2，抗多徑干擾分析（重點(diǎn)）擴(kuò)展頻譜系

6、統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗多徑干擾能力，對多徑干擾不敏感。原因有三：P23(1),(2),(3)§1.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要特點(diǎn)一，處理增益Gp=2Rc/Rb對于2PSK而言Gp=N跳頻工程上目前國外DS-SS可達(dá)到70dBFH-SS限制在40-50dB以內(nèi)相當(dāng)于1萬~10萬個(gè)頻點(diǎn)§1.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要特點(diǎn)二，干擾容限1，表示可以在多少信噪比情況下可以正常工作Mj=Gp-Lsys-(S/N)out其中Lsys為系統(tǒng)的損耗(S/N)out為輸出端要求的信噪比P24例題2，干擾門限實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)往往比干擾容限要再嚴(yán)格一些留出冗余量，例如1dB§1.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要

7、特點(diǎn)三，擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)（1）抗干擾性能好；（2）保密性好，不易被偵破；（3)易于實(shí)現(xiàn)多址；（4）降低了通量密度；（5）擴(kuò)頻系統(tǒng)本身為數(shù)字系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)。第二章各種擴(kuò)頻信號及其調(diào)制技術(shù)2.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)2.2DS-SS中重要參數(shù)討論2.3FH-SS跳頻系統(tǒng)2.4跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)2.5跳時(shí)系統(tǒng)(TH-SS)2.6各種混合擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)§2.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)一，直接序列擴(kuò)頻信號的產(chǎn)生PCM-DSSS-2PSK————PCM-CDMA-2PSK圖2-1(a),(b)詳細(xì)的Block§2.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)二，偽隨機(jī)信號的調(diào)制與混頻

8、1，2PSK調(diào)制f(t)