第2章 扩频通信系统概述.pptVIP

2.1 扩频通信系统结构 扩频通信系统信号频谱变换图 扩频通信与宽带通信的区别 扩频通信的含义 信号的波形与频谱 扩频通信系统的种类 [了解] 2.2 扩频通信的理论基础 扩频通信性能指标 2.3 直接序列扩频系统 码分多址直接序列扩频通信系统 2.4 跳频扩频系统 跳频信号频谱示意图 跳频系统信号发－收示意图 跳频系统的抗干扰机理 跳频扩频系统的分类 2.5 跳时扩频通信系统 本章课后思考题 第二章 扩频通信系统概述 理解扩频通信系统的本质特点 掌握扩频通信系统的性能指标的计算方法 理解直扩系统和跳频扩频系统的抗干扰原理 本章主要内容及要求： 扩展频谱（SS：Spread Spectrum）通信简称扩频通信。在发端，采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽；在收端，采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据. 信号的频谱被展宽； 采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱； 在接收端用相关解调(或相干解调)来解扩； 两点重要结论：a.为了扩展信号的频谱，可以采用窄的脉冲序列去调制某一载波。 b.如果信号的总能量不变，则频谱的展宽势必使各谱成分的幅度下降，即使信号的功率谱密度降低。 脉冲信号的谱宽与脉宽的关系: Bf0＝1 /τ0 直接序列（DS）系统 跳频（FH）系统 脉冲线性调频（Chirp）系统 跳时（TH）系统 1.香农公式及其意义　　香农(Shannon)在其信息论中得出了带宽与信噪比互换的关系式，即香农公式： 式中，C为信道容量，指单位时间内信道中无差错传输的最大信息量，其单位为b/s；W为信号频带宽度，单位为Hz；S为信号功率，单位为W；N为噪声功率，单位为W；S/N为输入功率与噪声功率之比，称为信噪功率比，简称信噪比。 2.潜在抗干扰理论　　柯捷尔尼可夫在其潜在抗干扰性理论中得到如下关于信息传输差错概率的公式： 式中，Pe为差错概率，E为信号能量，n0为噪声功率谱密度，f为某一函数。 可见，差错概率Pe是输入信号与噪声功率之比（S/N）和信号带宽与信息带宽比（W/B）二者乘积的函数，信噪比与带宽是可以互换的。 1.处理增益 它表明一个扩频系统经过扩频处理得到的好处，其定义为系统接收端的接收相关处理器输出信噪比与输入信噪比二者之比，即： 对于直扩系统，解扩器的输出信号功率不变，而干扰功率在解扩后减小了很多。由于信号解扩前后的带宽的变化直接影响到干扰功率的大小，因此，对于直扩系统，可以推导得到计算处理增益的又一方法如下 : （ W:扩频信号带宽; B:信息带宽 )： 注：跳频扩频系统的处理增益也可以用类似的方式计算得到 2.干扰容限　　是指在保证系统正常工作的条件下，接收机输入端能够承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用Mj表示，即 式中: Mj为干扰容限，Gp为处理增益,Ls为系统损耗，(S/N)0为接收机输出信噪比。 干扰容限直接反映了扩频系统接收机可能抵抗的极限干扰强度，即只有当干扰机的干扰功率超过干扰容限后，才能对扩频系统形成干扰。 发射端 接收端 在上图a中，由信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生的伪随机码为c(t)，每一伪随机码码元宽度或切普(chip)宽度为Tc，将信码a(t)与伪随机码c(t)进行模2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。 在上图b中，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列a(t)的频带，即为中频调制信号；然后再采用通带与信息带宽相等的带通滤波器进行滤波，恢复出所传输的信息a(t) ，从而完成信息的传输。 码分多址主要与直接序列扩频技术相结合，构成码分多址直接序列扩频通信系统，该系统主要有下列两种方式： 指用一定码序列进行选择的多频率频移键控系统。即通信使用的载波频率受一组快速变化的伪随机码控制而按一定规律随机地跳变。 跳频信号的频谱是一个在很宽频带上随机跳变的不等间隔的频率信道。 发送端的载频受伪随机码的控制，不断地、随机地改变，躲避干扰；在接收端，用与发端相同的伪随机码控制本地频率合成器产生的频率，使之与发端的载频同步跳变（并始终比发射载频高出一个固定的中频），经混频后，发射信号进入中频频带内，该频带内的信号再经信息解调恢复发送符号； 对于干扰信号，由于干扰信号不知道跳频系统的载频变化规律，它们经接收机接收后，不能进入中频频带内，也就不能形成对