擴(kuò)頻通信講義第七章擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)

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1、擴(kuò)頻通信講義第七章擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)7.1擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益對于一般的通信系統(tǒng)，常把信道模型簡化為穩(wěn)態(tài)的加性白色高斯噪聲(AWGN)。調(diào)制解調(diào)模型就是在這樣的信道下得到的。如在同樣信息比特率下，發(fā)射信號所占有(消耗)的頻帶資源以及在相同誤碼率下所需的Ep/No,即所消耗的功率資源。但是在許多情況下,信道干擾模型不是平穩(wěn)AWGN,如XXXX幣數(shù)中，信號可能在中心頻率附近受到XXXX干擾，或是經(jīng)過變化的轉(zhuǎn)發(fā)干擾、另外還有城市移動通信中的多徑干擾等。對于這種干擾具有很強(qiáng)抵抗能力的調(diào)制解調(diào)技術(shù)一擴(kuò)頻技術(shù)，在這種系

2、統(tǒng)中，它的XXXX的數(shù)字信息基帶帶寬寬許多倍，我們這里所講的擴(kuò)頻系統(tǒng)除此特點之外，在信息解調(diào)時必須把接收信號與發(fā)送端使用的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)，這樣FM系統(tǒng)不在屬于我們的擴(kuò)頻系統(tǒng)，雖然雖然它的傳輸帶寬也比信息基帶帶寬寬許多。表明一個擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾能力的參數(shù)叫處理增益，定義為：Pg=擴(kuò)展頻譜前的帶寬/擴(kuò)展頻譜后的帶寬=擴(kuò)展頻譜帶寬/信息基帶帶寬對于不同的擴(kuò)頻方式Pc還有更直觀的參數(shù)表示。這一章我們主要介紹直接序列的擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS)、跳頻系統(tǒng)(FH)以及它們的混合系統(tǒng),重點介紹直接序列的擴(kuò)頻系統(tǒng)。7.2直接序

3、列的擴(kuò)頻系統(tǒng)所謂直接序列的擴(kuò)頻系統(tǒng)是用比信息比特率高許多的偽碼序列對已調(diào)載波信號進(jìn)行第二次調(diào)制(擴(kuò)頻調(diào)制)的系統(tǒng)。輸出—?▲.c（t）已調(diào)載波基帶信息?調(diào)制器基帶系統(tǒng)可以是模擬的也可以是數(shù)字的。7.2.1BPSK直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)調(diào)制器如圖所示：若二進(jìn)制信息為d(t),取值為±1,偽碼C(t)也為二進(jìn)制信息,取值為±1—次調(diào)制為XXXXd(t)cos(wot+0o)二進(jìn)制數(shù)據(jù)c(t)XXXX>調(diào)制器偽隨機(jī)碼波形調(diào)制器框圖二次調(diào)制后為Si(t)=d(t)c(t)cos(3°t+0。)由上式可以看出，

4、在電路系統(tǒng)中可以先進(jìn)行d(t)c(t)然后再對載波進(jìn)行二相調(diào)制。數(shù)字表達(dá)與電路系統(tǒng)不同。數(shù)學(xué)上d(t)與c(t)取值為±1,但在數(shù)字電路中d(t)與c(t)取值為0,1。二進(jìn)制序列d(t)調(diào)制器偽隨機(jī)序列C⑴電路實現(xiàn)解調(diào)器如右圖所示(先解擴(kuò)后解調(diào))XXXX電路實現(xiàn)若發(fā)射信號經(jīng)過無失真無噪進(jìn)入接收機(jī)，不考慮時延Sr(t)=XXXXd(t)c(t)cos(3ot+0o)苴先用與發(fā)射端相同的偽隨機(jī)碼C，(t)與S「(t)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。得XXXXd(t)c(t)c1(t-td)cos(COot+o0)其中t

5、d為本地偽碼與接收偽碼之間的相差，如果td=0,即本地PN碼與接收PN碼同步，則上式為XXXXd(t)cos(co0t+0o)—為一般BPSK信號。稱去掉PN碼的過程為解擴(kuò)頻過程。調(diào)制解調(diào)過程波形如右：BPSK直擴(kuò)系統(tǒng)的頻譜根據(jù)BPSK信號譜和直接序列XXXX的特點，假定數(shù)據(jù)和擴(kuò)頻碼是個各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)隨機(jī)過程，且這兩個信號是相互獨立的,貝IJd(t)c(t)的自相關(guān)函數(shù)為Rdc(t)=Rd(t)Rc(t)其平均功率譜密度為Sdc二XXXX=>Jtd>2Ntc,Sdc(f)近似離散[td<2Ntc,S

6、dc(f)近似連續(xù)其中&(f)一般為連續(xù)譜(因為非周期性)Sd(f)和Sc(f)分別為Rd(t)、Rc(t)的傅式變換。如圖，圖中假定T尸3匸，載波調(diào)制后St(f)=(Sdc(f-f0)+Sdc(f+f0))/2抗單頻干擾的能力假設(shè)單頻干擾頻率為f0(XXXX),功率為J則接收信號為Sr(t)=XXXXd(t)c(t)cos(o0t+xXXXcos(Wot+()o)解擴(kuò)時XXXX本地PN碼與接收PN碼同步，則解擴(kuò)碼后輸出為Y(t)=XXXXd(t)c(t)coswot+XXXXcos(wot+0o)

7、其平均功率譜密度為Y(f)二(Sd(f-fo)+Sd(f+fo))/2+JTc{Sinc2[(f-f0)nTc]+Sinc2[(f+fo)nTc]}僅f主瓣帶寬為2/h(信頻功率未變)干擾信號的主瓣帶寬為2/Tc,總功率未變，正為總功率譜密度大大降低，用帶寬為2/Td的窄帶濾波器濾波后，有用信號功率全部通過，而單頻干擾信號只通過JTc/Td(這里假定干擾信號的平均功率譜密度在2fc內(nèi)是均勻的)。對于未擴(kuò)部分的BPSK信號，干擾功率J全部通過窄帶濾波器，所以從信噪比看有擴(kuò)信號與無擴(kuò)信號相比，信噪比增加

8、T/R倍。此數(shù)剛好為處理增益Gp=Td/TFfc/fd所以單頻干擾，它的單頻抗干擾能力就是Gp,或說Gp反映了擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾能力。7.2.2QPSK—DS系統(tǒng)因為QPSK系統(tǒng)對相同發(fā)射功率和數(shù)據(jù)率，它們僅帶寬為BPSK的一半，而該碼的性能與BPSK相同，所以QPSK應(yīng)用很普遍。對QPSK,必須有同相和正交相兩臂，低頻率XXXX效果更好，抗干擾能力更強(qiáng)。分析方法：類似于BPSK,只是現(xiàn)在的兩路信號Sin(3°f),Cos(3of)因為是正交的所以互不干擾，具體實現(xiàn)方式