中远距离无线通信技术教学.ppt

4.4.1直接序列扩频(DSSS) 直接序列扩频（DS-SS）通信系统是以直接扩频方式构成的扩展频谱通信系统，通常简称直扩（DS）统，又称伪噪声扩频系统。 发送端：用高速率的扩频码序列（PN码）去扩展信号的频谱； 接收端：用完全相同（码型结构、相位）的扩频码序列进行解扩，还原原始信息。 直接扩频的基本原理 调制器 f0 扩频器 PN码发生器 解扩器 PN码发生器 滤波器 解调器 f0 主机A 主机B 振幅 f0 频率 扩频 发送信号 接收信号 解扩 f0 f0 f0 杂波 杂波 滤波 f0 （1）无杂波干扰 （2）有杂波干扰 PN码：Pseudo Noise Code 伪随机噪声码 滤波 2PSK调制 模2加 处理增益与干扰容限 在扩频系统中，传输信号在扩频和解扩的处理过程中，扩频系统的抗干扰性能得到提高，这种扩频处理得到的好处就称之为扩频系统的处理增益，用Gp表示，定义为接收机相关处理器输出信噪比与输入信噪比的比值 。 一般情况下，Gp=Bc/Ba=Rc/Ra=Ta/Tc 可见，直扩系统的处理增益为扩频信号射频带宽与传输的信息带宽的比值，或为伪随机码速率Rc与信息传输速率Ra的比值，也就是直扩系统的扩频倍数。 处理增益与干扰容限 干扰容限：指在保证系统正常工作的条件下，接收机能够承受的干扰功率比信号功率高出的分贝数。 LS为系统内部损耗，(S/N)o为系统正常工作时要求的相关器的最小输出信噪比。 扩频系统的伪随机码 m序列是最长的线性移位寄存器序列 均衡性。在m序列的一个周期内，“1”和“0”的数目基本相等。准确的说，“1”的个数比“0”的个数多一个。 游程分布。一般来说，在m序列中，长度为1的游程占游程总数的1/2，长度为k的游程占游程总数的1/2k，在长度为k的游程中，连“1”和连“0”的游程各占一半。 移位相加性。m序列与其位移序列之和仍然是该m序列的另外一位移序列。 周期性。m序列的周期为N=2n-1。 直扩系统的同步 直扩系统只有在完成伪随机码的同步后，才可能用同步的伪随机码对接收的扩频信号进行相关解扩，把扩频的宽带信号恢复成非扩频的窄带信号，以便从中将传送的信息解调出来。 直扩系统的同步包括： 伪随机码同步。只有完成伪随机码的同步后，才可能使相关解扩后的有用信号落入中频相关滤波器的通频带内。 位同步。包括伪随机码的切普同步和传输信息的码元定时同步。 帧同步。提取帧同步后，就可提取帧同步后面的信息。 载波同步。直扩系统多采用相干检测，载波同步后，可为解调器提供同步载波，另一方面保证解扩后的信号落入信号中频频带内。 4.4.2跳频扩频(FHSS) FHSS是一种载频不断随机改变的扩频技术。载频的变化规律受一串伪随机码的控制。 A B D C 跳频系统的同步 跳频系统的同步:一般包括跳频图案的同步、帧同步、信息码元同步等 跳频同步主要有以下几种方法 精确时钟定时法 同步字头法 匹配滤波器法 4.4.3直接序列扩频和跳频技术性能比较 1.抗强的定频干扰 抗强的定频干扰，跳频系统比直扩系统优越。直扩系统虽然具有一定的处理增益，但对超过干扰容限的干扰就无能为力了；而跳频系统是采用躲避的方法抗干扰。 2.抗衰落 抗频率选择性衰落，直扩系统优于跳频系统。由于直扩系统的射频带宽很宽，小部分频谱衰落不会使信号产生严重畸变，而跳频系统将导致部分频率受到影响。 3.抗多径干扰 抗多径干扰，直扩系统优于跳频系统。直扩系统中，只要多径时延大于一个伪随机码的切普宽度，这种多径不会对系统形成干扰；而跳频系统没有那样的保护措施，因而对多径无能为力。 4.4.3直接序列扩频和跳频技术性能比较 4.“远-近”效应 “远-近”效应对直扩系统影响很大，对跳频系统的影响小得多。 5.同步 两系统的同步实质是伪随机码的同步，直扩系统要求伪随机码同步的精度高，同步时间较长。跳频系统的伪随机码的速率较低，对同步的要求相对低，同步时间较短，入网也就快。 4.4.3直接序列扩频和跳频技术性能比较 6.通信安全保密性 直扩系统和跳频系统都具有较强的保密功能。直扩信号谱密度低，信号淹没在噪声之中，可防窃听、防测向，是不可见的；跳频系统虽然在很宽的频带上跳变，但瞬时功率谱较大，是可见的，因而性能不如直扩系统。 7.组网能力 直扩系统和跳频系统都具有很强的组网能力。 直扩系统和跳频系统的频谱利用率比单频单信道系统还要高。跳频系统的组网能力和频谱利用率略高于直扩系统。 4.4.3直接序列扩频和跳频技术性能比较 8.信号处理 直扩系统一般采用相干解扩解调，其调制方式多采用PSK、DPSK、QPSK、MSK等调制方式；跳频系统多采用非相干解调，采用的调制方式多为FSK或ASK。从