[信息与通信]现代通讯理论--第十三章.pptVIP

现代通讯理论 第十三章 数字通信中的扩频信号 扩频信号用于发送数字信息，其所占用的带宽W远远大于信息速率R b/s，或带宽扩展因子Be=W/R远远大于1。 扩频信号用于： A。抑制有害干扰，包括阻塞、其他用户的干扰、自干扰 B。信号可隐藏在噪声中，发射功率低，较难发现 C。具有必威体育官网网址性 扩频信号也广泛应用于精确测距（时间测量），速率测量，如雷达、导航等。 * 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.1 扩频数字通讯系统模型 扩频系统框图如下 在接收机中产生的PN序列应同接收到的信号的PN序列同步。初始阶段，在发送信息之前，可通过发送固定的伪随机比特模式使接收机能够在干扰存在的情况下识别。同步后，信息的发送就可以开始了。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.1 扩频数字通讯系统模型 在信息发送通过信道过程中，会引入干扰。这些干扰极大地依赖于其产生的源。如可以根据承载信息的信号带宽分为宽带或窄带、时间连续或脉冲(不连续)的干扰等。具体的如阻塞干扰可含有一个或多个发送信息频段内的正弦信号。这些正弦频率可以是固定的或随着时间以某种规则变化。第二个例子是由CDMA信道中其他用户产生的干扰，根据取得多址时使用的扩频方式分为宽带干扰和窄带干扰。如为宽带可等效表示为加性白高斯噪声。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.1 扩频数字通讯系统模型 对扩频信号的讨论主要集中在： （1）在窄带和宽带干扰出现的情况下，数字通信系统的性能 （2）考虑两类调制：PSK和FSK PSK在发送信号和接收信号之间的相位相干可以维持一个比发送信号带宽的倒数还长的时间间隔时是一个合适的应用。 FSK调制在发送信号和接收信号之间的相位相干由于通信连路的时变性不能维持时可以采用。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.1 扩频数字通讯系统模型 调制器产生的PN序列结合PSK调制用于随机的偏移PSK信号的相位，这样的调制信号称为：直接序列或伪噪声(PN—pseudo-noise)扩频信号。当PN序列与M-FSK联系起来，PN序列用于伪随机的选取发送频率，这样的信号称为跳频扩频信号。当然也存在着很多其他的扩频信号，这里只讨论PN序列的直接扩频和跳频。 13.2 直接序列扩频信号 设输入的信息速率为Rbps，可获得的带宽为：W Hz。调制假设是二进PSK。为了利用全部的带宽，载波相位随机的随PN(每秒W次)产生。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 设Tc=1/W是矩形脉冲的持续期，成为码片（chip--矩形脉冲）间隔。脉冲是DS扩频信号的基本元素。 Tb=1/R是信息比特持续期， 扩频以后的带宽扩展因子为： Be=W/R= Tb/Tc，实际系统中 是一个整数，Lc = Tb/Tc， 表示每信息符号比特含有 的码片数。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 Lc也是发送信号比特持续期Tb=1/R内相位偏移的次数。 输入K比特信息，产生（n,k）块码，发送n比特需在持续期为kTb秒，这期间有kLc个码片。因此可以选择码块长度为n=kLc。对卷积编码码率k/n，在kTb秒间隔内，也有n=kLc。产生扩频方式可以用信息序列与PN序列模2和。如果bi表示 PN序列的第i个比特，ci是来自编码器的比特： ai=bi⊕ci 当bi≠ci时ai=1；当bi=ci时ai=0。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 序列{ai}被影射为二进PSK信号： g(t)表示任意形状的持续期为Tc的脉冲。 ci与bi的模2和，可以用两个波形相乘表示。 在接收端接收到的等效低通第i个码元信号： 其中z(t)表示干扰信号，一般假设为平稳零均值随即过程。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 如果z(t)是复值高斯过程，最佳解调器可以是匹配g(t)的滤波器或相关器。 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 13.2.1 解码器的误码率性能 非量化的解调器输出为yj，1≤j≤n。在线性二进(n,k)块码，不是一般性设发送的是全零码。利用软判决解码相关度量： 其中cij表示第i个码字的第j个比特。在全零码字下的相关度量为： 其中νj，1≤j≤n，是对第j个编码比特污染的加性噪声， 是码片能量。 νj的定义为： 第十三章 数字通信中的扩频信号 13.2 直接序列扩频信号 13.2.1 解码器的误码率性能 一般对于码字Cm具有权重wm的相关度量是： 为计算CMmCM1的概率，首先计算CM1-CMm差： 因为码字Cm具有权重wm，意味着有wm个非零元素。假设码的最小距离足够大这样在噪声项求和时可引用中心极限