談?wù)剶U頻通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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1、談?wù)剶U頻通信系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要擴頻通信系統(tǒng)由于具有通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量好,保密性強等優(yōu)點,在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計的擴頻接收系統(tǒng)直接對中頻采樣信號進行處理，經(jīng)過內(nèi)部處理之后直接輸岀傳輸?shù)幕鶐畔⑿盘?。關(guān)鍵詞軟件無線電逍接序列擴頻;調(diào)制;解擴軟件無線電作為一種以現(xiàn)代通信理論為基礎(chǔ)，以數(shù)字信號處理為核心,以電子技術(shù)為支撐的新的無線通信體系結(jié)構(gòu),具有靈活性、開放性、可擴展性等點。軟件無線電概念一經(jīng)提出，就得到了通信、電子、計算機等領(lǐng)域的關(guān)注，軍、民無線通信、電子、雷達、信息化家電領(lǐng)域也得到了廣泛推廣。其基本思是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊

2、化的硬件平臺為依托，通過軟件編程來實現(xiàn)無線電各種功能，從基于硬件、面向用途的電臺設(shè)計方法中解放出來的。所謂擴頻技術(shù)是指通過注入一個更高頻率的信號將發(fā)送的基帶信息擴展到一個更寬的頻帶內(nèi)的射頻通信系統(tǒng)，即發(fā)射信號的能量被擴展到一個更寬的頻帶內(nèi)使其看起來如同噪聲一樣，接收端通過相關(guān)接收，將信號恢復(fù)到信息帶寬的一種技術(shù);基于該技術(shù)的系統(tǒng)就稱為擴展頻譜系統(tǒng)或擴頻系統(tǒng)。與一?般的窄帶通信系統(tǒng)相比，擴頻通信多了擴頻調(diào)制和解擴部分。而正是由于這種在發(fā)送端把窄帶信息擴展成寬帶信號，在接收端又將其解擴成窄帶信息的處理過程，帶來了一?系列好處：1抗干擾性能強，誤碼率低擴頻通信在

3、空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬,接收端又采用相關(guān)檢測的方法解擴，使得有用的寬帶信號恢復(fù)成窄帶信號，而把無用的信號擴展成寬帶信號,然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。這樣，由于干擾信號在接收端的非和關(guān)性，解擴后窄帶信號中只有很微弱的成份，信噪比提高，因此抗干擾性能增強。2易于同頻使用，實現(xiàn)碼分多址在CDMA擴頻通信系統(tǒng)中，區(qū)分各個用戶主要是依靠不同的擴頻序列。在擴頻序列不同的情況下，頻譜中的同一頻率可以提供給幾個其至更多的用戶使用而不相互干擾，這樣不僅可以増加系統(tǒng)用戶量，而口可以提高無線頻譜的利用率，克服了頻譜資源短缺的問題。3抗衰落、抗多徑干擾擴頻序列具有

4、良好的相關(guān)特性大

5、此在接收端可以利用這一特性很容易的從多徑信號屮提取或分離出最強的有用信號，也可以把多個路徑的同一?擴頻序列的波形相加使之得以加強，以提高接收信噪比，從而可以有效的克服多徑效應(yīng)。4擴頻通信擴頻通信是數(shù)字通信，特別適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)的同時傳輸。擴頻通信自身具有加密功能且其保密性強，便于開展通信業(yè)務(wù)。擴頻通信容易采用碼分多址、語音壓縮等多項新技術(shù),更加適用于計算機網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)字化的語音和圖像信息的傳輸。5能精確地定時和測距當(dāng)發(fā)射出去的擴頻信號在被測物體反射回來后，在接收端解調(diào)出擴頻碼序列,然后比較收發(fā)兩個碼序列相位Z差，就可以精確測出擴頻信號往返

6、的時間差，從而算出二者之間的距離。直接序列擴頻(DSSS)是口前應(yīng)用最廣泛的一種擴瀕方式。它是將要發(fā)送的信息用偽隨機碼(PN)碼擴展到很寬的一個頻帶上去，在接收端,用與發(fā)送端擴展用的相同的偽隨機碼對接收到的信號進行相關(guān)處理,恢復(fù)出發(fā)送的信息。對于干擾信號而言，由丁與偽隨機碼不相關(guān)，在接收端被擴展，使落入信號通頻帶內(nèi)的干擾信號功率大大降低，從而提高了相關(guān)器的輸出信噪比，達到了抗干擾的目的。在直接序列擴頻通信系統(tǒng)屮，通常對載波進行相移鍵控調(diào)制。為了節(jié)約發(fā)射功率和提高發(fā)射機的工作效率，擴頻通信系統(tǒng)常采用平衡調(diào)制器。抑制載波的平衡調(diào)制對提高擴頻信號的抗偵破能力也有

7、利。在發(fā)射機端，待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號與偽隨機碼(擴頻碼)波形相乘(或與偽隨機碼序列模?二利，形成的復(fù)合碼對載波進行調(diào)制，然后由天線發(fā)射出去。在接收機端,要產(chǎn)生一個和發(fā)信機中的偽隨機碼同步的本地偽隨機碼，對接收信號進行解擴，解擴后的信號送到解調(diào)器解調(diào)，恢復(fù)出傳送的信息。在擴頻信號成功捕獲后，收發(fā)PN碼相位差在一個碼片以內(nèi)，同步系統(tǒng)的跟蹤部分啟動。跟蹤過程也稱為精同步過程，其作用是使木地PN序列跟蹤或鎖定于外來PN序列從而保持嚴格同步。當(dāng)外界因索引起收發(fā)兩端PN碼相位偏移時，跟蹤過程能口動調(diào)整木地PN碼相位以跟蹤發(fā)射端PN碼變化。跟蹤系統(tǒng)多采用閉環(huán)運行的鎖相技術(shù)。

8、當(dāng)兩端相位發(fā)生差別后，鎖相環(huán)路能夠根據(jù)誤差大小自動調(diào)整本地時鐘源從而減少誤差達到精確同步。跟蹤過程可分為相干與非相干兩類。相干方式是假定本地載波已經(jīng)和外來信號同頻同相，這意味著跟蹤而必須先建立載波同步。非相干方式則沒有這個要求,它可以在述沒冇獲得載波同步Z前就開始工作。大多數(shù)同步系統(tǒng)都是采用非相干方式。常用的偽碼跟蹤環(huán)路有延遲鎖定環(huán)和抖動環(huán)兩種，它們都是基于遲早門的鎖相環(huán)，即是利用接收信號分別與木地的超前和滯后信號作相關(guān)運算運算結(jié)果之差作為誤差信號去控制NCO。由于PN碼的自相關(guān)主峰是底寬為兩個碼片的三角形,這樣兩個相關(guān)器輸出的有一定時差的兩個三角形相關(guān)峰

9、值經(jīng)過相加器反相合成以后成為一個S形曲線，此即鎖相環(huán)的鑒相特性，利