【正文】 上嚴(yán)格同步進(jìn)行，就能正確地恢復(fù)原始南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 數(shù)據(jù) 信息 。 (Chirp Modulation)工作方式，簡稱 Chirp 方 式 如果發(fā)射的射頻脈沖信號在一個(gè)周期內(nèi)，其載頻的頻率作線性變化，則稱為線性調(diào)頻。 在 接收 端，線性調(diào)頻脈沖由匹配濾波器對其進(jìn)行壓縮，把能量集中在一個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)輸出，從而提高信噪比，獲得處理增益。一般 來說 ，線性調(diào)頻在通信中 較少 應(yīng)用。但是，不同方式結(jié)合起來的優(yōu)點(diǎn)是有時(shí)能得到只用其中一種方式得不到的特性。 對于 DS／ TH 方式，它相當(dāng)于在擴(kuò)頻方式中加上時(shí)間復(fù)用。 對于 DS／ FH／ TH，它把三種擴(kuò)頻方式組合在一起，在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上肯定是很復(fù)雜南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 9 的。 從式（ ）中可看出， 增加 信號帶寬可以降低對信噪比的要求，當(dāng)帶寬增加到一定程度，允許信噪比進(jìn)一步降低，有用信號功率接近噪聲功率甚至淹沒在噪聲之下也是可能的。 擴(kuò)頻通信就是根據(jù) 該 信道容量的公式，通過擴(kuò)展頻譜來拓展信道容量。因此，擴(kuò)頻通信在調(diào)制、解調(diào)上 都與眾不同。顯然，當(dāng)接收端不知道發(fā)送來的擴(kuò)頻信號所使用的 偽 隨機(jī)編碼時(shí)，要進(jìn)行擴(kuò)頻是相當(dāng)困難、甚至是不可能的 ， 這時(shí)實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的保密 通信 。 1 抗干擾性強(qiáng) 擴(kuò) 頻通信系統(tǒng)的頻譜越寬，處理增益越高，抗干擾性能越強(qiáng)，從理論上講，擴(kuò)頻通信能把信號從噪聲淹沒中提取出來。例如，處理增益為 30dB， 則接收機(jī)可在 15~20dB 的信噪比下提取信號，除去內(nèi)部損耗約 2dB 外，接收機(jī)還能在干擾信號比有用信號強(qiáng) 18dB 的條件下，仍有不小于 10dB 的工作信噪比，既有 10dB 的 余量做信號解調(diào)，進(jìn)行正常通信。此外，對于單頻及多頻載波 信號的干擾、其他偽隨機(jī)調(diào)制信號的干擾以及脈沖正弦信號的干擾等，擴(kuò)頻系統(tǒng)都有抑制干擾提高輸出信噪比的作用。要保持原有的干擾強(qiáng)度，必須加大 10 倍總功率，這在實(shí)際的戰(zhàn)場條件下有時(shí)是很難實(shí)現(xiàn)的。信號既然被淹沒在噪聲里，敵方就很 難 發(fā)現(xiàn)有信號的存在，想進(jìn)一步檢測信號的參數(shù)就更困難了。特別是對于一些信 息 的通信服務(wù)，如個(gè)人通信服務(wù)，采用擴(kuò)頻碼分多址方式時(shí)，理論和實(shí)踐證明，不需要分配另外的頻段即可實(shí)現(xiàn)，因而引起了廣泛的重視。這樣，在一個(gè)寬頻帶上，許多對用戶可以同時(shí)通話而不相互干擾，這與利用頻帶分割或時(shí)間分割方法實(shí)現(xiàn)多址通信的概念相類似，即用不同的碼型進(jìn)行分割，所以 稱為 碼分多址（ CDMA）。長期以來，抗多徑干擾問題始終是一個(gè)難以解決的問題之一。這兩種基本方法在擴(kuò)頻通信中都是很容易實(shí)現(xiàn)的 ， 可以利用擴(kuò)頻碼序列之間的相關(guān)性，在接收端用相關(guān)技術(shù)從多徑信號中提取和分離出最強(qiáng)的有用信號，或把多個(gè)路徑來的同一碼序列的波形相加合成 。在擴(kuò)頻通信中如果擴(kuò)展頻譜很寬，意味著所采用的擴(kuò)頻碼速率很高，每個(gè)碼片占用的時(shí)間很短。目前廣泛應(yīng)用的全球定位系統(tǒng)也就是利用擴(kuò)頻信號的這一特點(diǎn)來精確定位和定時(shí)的。頻域和時(shí)域的關(guān)系由下式確定。這時(shí)信號頻域和時(shí)域關(guān)系式為 ?????????????????dtstcxptfsFdsstcxpsFjtf jj)()()()()(2 1)( ??? () 式中變量 ?? js ?? 。(b)是它的接收系統(tǒng)。 圖 擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)模型 (a)發(fā)射系統(tǒng)； (b)接收系統(tǒng) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 一般偽隨機(jī)碼的速率是 Mbps 的量級，有的甚至達(dá)到幾百 Mbps。 c(u,t)復(fù)合信號對載波調(diào)制 (直接序列擴(kuò)頻一般用 PSK 調(diào)制 )后，通過發(fā)射機(jī)和天線送入信道中傳輸。 在接收端用一個(gè)和發(fā)射端同步的偽隨機(jī)碼 ))(?,(* utucr ?? 所調(diào)制的本地信號)](?)(?[( 02 utuj de ??? ??? 與接收到的 s(u,t) 進(jìn)行相關(guān)處理 。c(u,t) 現(xiàn)代擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信系統(tǒng)相比 ， 發(fā)射增加了一個(gè)高速率的偽隨機(jī)碼 ， 并與數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)波形相乘 ， 接收端增加一個(gè)本地?cái)U(kuò)頻碼 ， 與接收到的信號進(jìn)行一次相關(guān)解擴(kuò)。 首先，擴(kuò)展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)可用香農(nóng) (C對于任意給定的信噪比，可以用增大傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯(cuò)率。這是因?yàn)楦咚拱自肼曅盘柧哂欣硐氲淖韵嚓P(guān)特性，其功率譜為 2)( 0NS ?? ?????? ? () 它的自相 關(guān)函數(shù)為 )(2)(21)( 0 ?????? ?? NdeSR j ?? ???? () 其中： f?? 2? ， ? 為時(shí)延， ???? ?? ? 時(shí)當(dāng) 時(shí)當(dāng) 000)( ??? t () 白噪聲的自相關(guān)函數(shù)具有 ????函數(shù)的特點(diǎn)，說明它具有尖銳的自相關(guān)特性。當(dāng)偽隨機(jī)序列碼長 p 取足夠長或 P?? 時(shí)，式 ()可簡化為 ?????? ????)01)001)( pjpjpxjR 時(shí)（模當(dāng)時(shí)（模當(dāng) () 比較式 ()和式 ()， 可 看出它們比較接近，當(dāng)碼長 p 足夠長時(shí)，式 ()就逼近式 ()。 擴(kuò)頻通信的抗干擾能力及抗多徑干擾能力 擴(kuò)頻通信在理想傳輸信道的情況下，能準(zhǔn)確解調(diào)傳送的信息數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。 擴(kuò)頻通信抗干擾能力 的 兩個(gè)重要的參數(shù)為處理增益和干擾門限。 在實(shí)際中 ， 器件的非線性以及碼元跟蹤誤差會(huì)導(dǎo)致信噪比損失，且在輸入信噪比很低 時(shí) 存在門限效益，把 實(shí)際 允許的輸入干擾電平稱為“干擾門限”，而實(shí)際上輸入干擾與信號功率之比較干擾門限 還要低。 多徑干擾是由于電波傳播過程中，遇到各種反射體 (如電離層、對流層、高山和建筑物等 )引起反射和散射，在接收端收到的直接路徑信號與這些群反射信號之間的隨機(jī)干涉形成的，如圖 所示。其中 max? 是各路徑射束間最大時(shí)延， T 是信號每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間 (碼元寬度 )。為使錯(cuò)誤概率不超過某個(gè)規(guī)定值，就應(yīng)提高信號碼元的能量，也就是要提高信號的功率，當(dāng)傳輸速率提高時(shí)，更需進(jìn)一步增加信號的功率。從而減輕了多徑衰落的程度。所以多徑衰落在常規(guī)通信體制中是一個(gè)難于圓滿解決的問題。對于擴(kuò)頻通信來說，提高頻帶利用率，就必須提高擴(kuò)頻通信的多址能力，或者提高擴(kuò)頻通信的數(shù)據(jù)傳輸能力。 FDMA是把系統(tǒng)中的寬頻帶分成若干個(gè)窄的子頻帶，每個(gè)子頻帶再分配給每個(gè)用戶，即在FDMA 系統(tǒng)中，所有的用戶同時(shí)發(fā)射各自占用一個(gè)窄 的 子頻帶； TDMA 是把每個(gè)頻分信道再分成若干時(shí)隙，把每個(gè)時(shí)隙分配各每個(gè)用戶。 其他的用戶的帶寬仍是寬帶信號，因而不能 接收 ，這樣使 各 用戶之間的擴(kuò)頻編碼彼此互相影響極小，能在同一寬頻內(nèi)互不干擾地發(fā)送和 接收 信號實(shí)現(xiàn)多址傳輸。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 第三章 擴(kuò)頻偽隨機(jī)序列 具有良好偽隨機(jī)特性和相關(guān)特性的擴(kuò)頻編碼對于擴(kuò)頻通信的應(yīng)用是非 常重要的，在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，抗干擾、抗截獲、信息數(shù)據(jù)隱蔽和保密、抗多徑干擾和抗衰落、多址通信、實(shí)現(xiàn)同步與捕獲等都是與擴(kuò)頻編碼的設(shè)計(jì)密切相關(guān)的。 1976 年 L. R. Welch 推導(dǎo)出一個(gè)序列集最大的自相關(guān)和互相關(guān)低限，是擴(kuò)頻編碼設(shè)計(jì)中努力去達(dá)到的目標(biāo)。 1976 年 R. Gold 提出了新的一類序列： Gold 序列 ，它的自相關(guān)旁瓣值和互相關(guān)值與 m序列的互相關(guān)值一樣，序列數(shù)目大大增加，序列復(fù)雜度也略有改善，是又一重要的擴(kuò)頻序列。非線性理論的研究和發(fā)展，造成非線性擴(kuò)頻序列的問世。移位寄存器產(chǎn)生的序列，有線性反饋結(jié)構(gòu)、非線性反饋結(jié)構(gòu)和非線性前饋結(jié)構(gòu)方式。移位寄存器是由外部時(shí)鐘控制，來一個(gè)時(shí)鐘脈沖移位一次，同時(shí)相加反饋一次。當(dāng)?shù)诙€(gè) 脈沖時(shí)鐘作用時(shí)，重復(fù)上述過程。 0=0因此，這個(gè)移位寄存器的反饋函數(shù)是： ???ni iin XCXXXF 121 ( 3 . 2 ) 2) ( m o d ),( ? 這個(gè)移位寄存器稱為 n階移位寄存器。也就是說，該移位寄存器產(chǎn)生的序列是最大長度序列；否則，是非最大長度序列。而圖 生成的式（ ）的序列是最大長度序列。 (3)如果移位寄存器的反饋函數(shù)的系數(shù) 1?nC ，其它系數(shù)有 iC 不為 0（一個(gè)到)2( ?n 個(gè)），它生成的最大長度序列與另一個(gè) 1?nC ， inC? 不為 0 的移位寄存器生成的最大長度序列，互為倒序序列 (互反序列 )。圖(a)生成的是100000100001100010100111101000111001001011011101100110101011111；圖 (b)生成的是 111110101011001101110110100100111000101111001010001100001000001，互為倒序。圖 的 線性移位寄存器的特征多項(xiàng)式是 651)( xxxf ??? ；圖 的 特征多項(xiàng)式是 431)( xxxxf ???? 。當(dāng)移位寄存器的初始狀態(tài) 0)1(321 ????? ????? naaaa ?， 1??na 時(shí)， )(xG 就簡化為： ( 3 . 8 ) )(1)( xfxG ? 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 F(X) = x5 + x6 F(X) = x1 + x6 (a) (b) 圖 互為倒序的最大長度序列 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 如圖 所示的 3 階移位寄存器 31)( xxxf ??? ，初始狀 態(tài)為 001，其生成序列（最大長度序列）是在模二相加器輸出看，正好是 11101001110100111?? ，那么，??????????? 11987421)(1)( xxxxxxxxfxG ，該序列是周期為 12 ?? nN 的最大長度序列。這樣，)()(1xf x?能生成周期為12 11 ?? nN 的序列； )()(2 xfx? 能生成周期為 12 22 ?? nN 的序列。 圖 特 征多項(xiàng)式與生成函數(shù) 1 + x + x2 + x4 + ? 1 1 + x + x3 x + x3 x + x2 + x4 x2 + x3+ x4 x2+ x3 + x5 x4+ x5 x4+ x5 + x7 x7 具有周期為 N 的二值偽隨機(jī)序列的條件是： （ 1） 在每一序列周期中，“ +1”的碼元數(shù)目與“ 1”的碼元數(shù)目相同，或相差極小。 均衡性 m序列每一 周期中 1 的個(gè)數(shù)比 0 的個(gè)數(shù)多 1 個(gè)。例如 以下 給出的 m序列 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 ?在其一個(gè)周期的 15 個(gè)元素中，共有 8 個(gè)游程， 其中長度為 4 的游程一個(gè)， 即 1 1 1 1。 移位相加特性 m序列 和它的位移序列模二相加后所得序列仍是該 m序列的某個(gè)位移序列。在 m序列 中，常常用 +1 代表 0，用 1 代表 1。 因此得 p r sm m m??1 2 3, , , ,j j j j pa a a a? ? ? ?1 1 2 2 3 3 1pj j j p j p i j iia a a a a a a a a a? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?[ 0 ] [ 1 ]() i i j i i ja a a aRjp??? ? ? ? ?? 的 數(shù) 目 的 數(shù) 目南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 27 1() 1Rjp??? ???? 0 1 2 . . . . . . 1jjp?? ? ? ? ? （ ） m序列 的自相關(guān)函數(shù)只有兩種取值 (1 和 1/p)。 m序列的平均功率譜密度為其自相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換，即 ( ) ( ) jRS R e d??? ? ?? ???? ? （ ） 圖 是 m序列信號的功率譜密