擴頻講義-第5講 混合擴頻通信系統(tǒng)

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

2、，通常并不單獨使用。在時分多址通信系統(tǒng)中利用跳時來減少網(wǎng)內(nèi)干擾，并能改善系統(tǒng)中存在的遠近效應?！茖⑻鴷r(TH)分別與直接擴頻(DS)和跳頻(FH)相結(jié)合則構(gòu)成直擴/跳時(DS/TH)系統(tǒng)和跳頻/跳時(FH/TH)系統(tǒng)。若將直擴、跳頻和跳時三者結(jié)合在一起則構(gòu)成直擴/跳頻/跳時(DS/FH/TH)擴展頻譜系統(tǒng)。5.2混合式擴頻系統(tǒng)∑混合式擴頻系統(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，使設備簡化，降低成本，滿足使用要求。5.2.1直擴／跳頻（DS/FH）擴頻系統(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]}因為ds0c0c2kT2c22Sh(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，如果實現(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引起的隨機相位變化。∑若已知直接序列擴頻系統(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／跳時(DS/TH)系統(tǒng)∑直擴／跳時系統(tǒng),是在直接序列擴展?頻譜系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了對射頻信號突發(fā)時間跳變控制的功能。??5.2.3直擴／跳頻／跳時(DS／FH／TH)系統(tǒng)∑將三種基本擴展頻譜系統(tǒng)組合起來構(gòu)成一個直擴／跳頻／跳時混合式擴展頻譜系統(tǒng)其復雜程度是可想而知的?！埔虼耍谝话愕木哂锌垢蓴_能力的電臺中很少使用，而多用于以時多會址的大的信息系統(tǒng)中。5.3混合式擴展頻譜系統(tǒng)的適用性∑嚴重干擾環(huán)境°當

6、電磁環(huán)境異常惡劣的條件下，或者要求通信系統(tǒng)的抗于擾指標非常高，單獨一種擴展頻譜系統(tǒng)難以滿足要求時，可采用混合式擴展按譜系統(tǒng)?！憷纾耗硵?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。若采用直接序列擴展頻譜系統(tǒng)時，要求偽碼碼片速率1500Mchip/s。這樣高的速率目前的技術(shù)水平是達不到的?！闳舨捎弥睌U／跳頻混合式擴展頻譜系統(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。當跳頻處理增益15dB時，要求頻率跳變的頻率數(shù)目是32個。這樣，采用直擴／跳頻混合式擴展頻譜系統(tǒng)既能滿足指標要求，又容易實現(xiàn)。這種直擴與跳頻混合式擴頻系統(tǒng)，可實現(xiàn)優(yōu)勢互補，使其具有全面的抗干擾能力。5.3混合式擴展頻譜系統(tǒng)的適用性∑移動通信環(huán)境∑在移動通信中，移動體的相對運動將引起收、發(fā)信機之間電T波傳播距離的隨機變化。當系X1TX2統(tǒng)內(nèi)多用戶同時工作時，對直擴系統(tǒng)而言，會在接收機輸入端產(chǎn)生近距離大功率無用信號抑制遠端小功率有用信號的現(xiàn)象，即所謂遠－近效應。如右RX2R圖所示。X1遠－近效應

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T與T同時發(fā)信時，卡車R將同時收到來自遠端卡車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，嚴重時，會引起通信中斷?！浦苯有蛄袛U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