new第2章_短波通信与短波通信系统剖析.ppt

跳时(Time Hopping Spread Spectrum) 跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。 可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。 由于采用了很窄的时片去发送信号，相对说来，信号的频谱也就展宽了。 简单的跳时抗干扰性不强，很少单独使用。跳时通常都与其他方式结合使用，组成各种混合方式。 当信号的传输速率C一定时， 带宽和信噪比是可以互换的， 即增加带宽可以降低对信噪比的要求， 当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低， 有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。 Spread Spectrum Communication 扩频码 通过信号理论知道： 在时间上是有限的信号，其频谱是无限的； 脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽，近似成反比。 因此，如很窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。 这种很窄的脉冲码序列（其码速率很高）称为扩频码序列, 或伪随机（PN）码。 扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 目前常见的码型有以下三种： （1）M序列；（2）GOLD序列；（3） WALSH函数正交码。 信息的频谱扩展过程 扩频信号的解扩过程 解调 在图上我们可以看出： 在发端，信息码经码率较高的 PN 码调制以后，频谱被扩展了。 在收端，扩频信号经同样的PN码解调以后，信息码被恢复； 信息码经调制、扩频传输、解调然后恢复的过程，类似与PN码进行了二次模二相加的过程。 如果信号的总能量不变，则频谱的展宽，使各频谱成分的幅度下降， 换句话说，信号的功率谱密度降低。 这就是为什么可以用扩频信号进行隐蔽通信，及扩频信号具有低的被截获概率的原故。 窄带滤波 扩频通信中，频谱宽度与功率谱密度示意 从图中我们还可以用能量面积图示概 念看出： 待传信息的频谱被扩展了以后，能量被均匀地分布在较宽的频带上，功率谱密度下降； 扩频信号解扩以后，宽带信号恢复成窄带信息，功率谱密度上升； 相对与信息信号，脉冲干扰只经过了一次被模二相加的调制过程，频谱被扩展，功率谱密度下降，从而使有用信息在噪声干扰中被提取出来。 直接序列（Direct Sequence Spread Spectrum ）扩频。 直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频 谱；在收端，用相同的扩频码序列去进行解调，把展宽的 扩频信号还原成原始信息。 直接扩频系统—伪随机码 对扩频码的要求 易于产生—发送机设计 具有随机性—难以破解、有利于达到容量上界 周期尽可能的长—难以通过部分重建 具有双值自相关函数和良好的互相关特性—多用户应用 * 从理论上说，用随机序列去扩展信号频谱是最理想的，但会使得实际工程无法实现解码 利用伪随机序列（PN, Pseudo Noise Sequence） 直接扩频系统—伪随机码 伪随机扩频序列：具有近似噪声的性质，又有周期性的规律 理想PN序列的三个性质： 平衡特性：近似于0的均值 相关特性：自相关函数有类似于白噪声的性质 游程特性：长度为n的游程约占游程总数的 * 直接扩频系统—伪随机码 m序列 （Maximum Length Sequence）：最长移位寄存器序列，是由带线性反馈的移位寄存器产生的周期最长的一种序列 由n级线性移位寄存器产生的周期为 的码子序列 CDMA系统常用的两种m序列： n=15的短PN序列、以及n=42的长PN序列。 一个n=3的移位寄存器： * 输出 输入 直接扩频系统—m序列的生成 设初始状态为“001” * 本原多项式： 输出 输入 时钟 输出 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 2 0 1 0 1 0 3 1 0 1 1 1 4 1 1 0 1 0 5 1 1 1 0 1 6 0 1 1 0 1 直接扩频系统—m序列的特性 m序列的一个周期内“1”比“0”多出现一次（大致相等） m序列中的移位器各状态，在一个周期内除了全0外，将都且仅出现一次 满足游程特性：长度为n的游程约占游程总数的 m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得还是m序列，只是相位不同 * 直接扩频系统—m序列的特性 m序列的自相关特性： m序列与其后移t位的另一序列模2相加，所得结果中“0”（即相同）的位数为A，“1”（不同）的位数为D，则序列的自相关函数可由下式计算： * 直接扩频系统—m序列的特性 m序列的自相关特性： 显然，m序列的自相关特性为： * 直接扩频系统的典型应用： IS-95 GPS WLAN (IEEE 802.11b) 3G CDMA 跳频扩频(Frequency Hopping