【正文】 地擴頻信號不相關 ,故在相關處理中被削弱 ,干擾信號與本地擴頻碼卷積積分 , 其頻帶被擴展 ,也就是干擾信號的能量被擴展到整個擴頻帶寬內 ,降低了干擾電平 ,如圖 65(b)所示 。 擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信系統(tǒng)相比 ,發(fā)射端增加了一個高速率的偽隨機碼 ,并與數(shù)字信號實現(xiàn)波形相乘 ,接收端增加一個本地擴頻碼 ,與接收到的信號進行一次相關解擴 。 而 FSK調制適合于發(fā)射信號和接收信號之間的相位不相干的情況。 在通信原理中曾介紹過抑制載波的二進制相移鍵控 (BPSK)調制 ,它的載波受數(shù)據(jù)的控制發(fā)生瞬間的 π相位跳變 ,擴頻序列采用 BPSK 調制 ,且 g(t)也是取值為 +1或 1的雙極性脈沖流 ,則式 (624) )]()()(c os [c os2)( 0 tttPts gx ??? ??? (624) 第 6章 寬帶抗干擾技術 可表示為 (625) 先將數(shù)據(jù)脈沖流與擴頻序列相乘 ,再用復合的 x(t)調制載波 。 如果接收端不能精確地掌握擴頻編碼序列的副本 ,就很難從迅速變化的擴頻信號中正確地恢復出變化相對緩慢的數(shù)據(jù)信號 。 為了解決擴頻系統(tǒng)占用頻帶過寬 、 外部干擾增多和信息傳輸速率受限的矛盾 ,采用多進制相移 鍵控（ MPSK） 擴頻技術是一種行之有效的辦法 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 68 產生 MPSK擴頻信號的電路框圖 2/ M變換器長度為 K 的編碼矩陣調制器輸入…uis ( ui , t )輸出信號第 6章 寬帶抗干擾技術 當采用 PSK調制時 ,第 i(i＝ 1,2,… ,M)個碼組的已調信號可寫為 式中 , P為信號功率 ,ui＝ (ui0,ui1,… ,ui(k1))是第 i個碼組所對應的碼序列 ,G(t)是子碼波形函數(shù) , 。選出最大者M /2變換 器tjTtG0pc o s)( ?－?p0T第 6章 寬帶抗干擾技術 可以看出 ,多進制碼移鍵控擴頻信號的產生和檢測都比較復雜 。 偏移四相相移鍵控 (OQPSK) 就是將輸入信息數(shù)字序列m2(t)相對于 m1(t)延遲半個碼元寬度 。 移相網(wǎng)絡 ,即可形成 OQPSK直接序列擴頻系統(tǒng) 。 按照一般的概念 ,在常規(guī)的通信系統(tǒng)中 ,把二進制傳輸改作多進制傳輸 ,其頻帶利用率可以提高 ,但因為要進行多進制判決 ,故相應的誤碼性能會下降 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 通常假定擴頻序列 {}具有周期 N,即 式中 , Z代表整數(shù)域 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 614 直接序列擴頻信號的相關接收與解擴 數(shù)據(jù)源隨機序列發(fā) 生 器隨機序列發(fā) 生 器積分器與解擴干擾 J ( t )相關接收機決策變量Up ( t )r ( t )p ( t )速率＝ fc發(fā)射機 接收機解擴序列擴頻序列d ( t )T1速率TEb＝177。 第 6章 寬帶抗干擾技術 考察被迅速變化的隨機序列調制的一無窮數(shù)據(jù)序列的功率譜 。值得一提的是 ,這樣一種相關運算不會影響后面基帶解調器對原始信息的解調 。 在實現(xiàn)相關運算時 ,當接收信號同本地參考信號完全對準時 ,相關器輸出最大 。 這就說明了在擴譜系統(tǒng)中對碼同步應提出嚴格的要求 。 并假設在接收端對有用信 號已建立了同步條件 ,即在 (638) 輸入信噪功率比輸出信噪功率比?pG)()(?),()(?),()(? uuuuuu dd ?????? ???第 6章 寬帶抗干擾技術 1. 設干擾信號通過接收機射頻濾波器后的信號形式為 式中 , n(u,t)為基帶干擾 ,是一個均值為零的平穩(wěn)高斯噪聲 。 若此時有用信號進入接收系統(tǒng) ,由于信號與本地擴頻碼相關性很強 ,在卷積過程中把信號能量從擴頻碼的帶寬內集中到基帶濾波器帶寬內 ,從而提高了信號電平 ,也就是提高了系統(tǒng)的輸出信噪比 。 這時可得到廣義平穩(wěn)干擾的輸出平均功率為 ssbssbncrnncrvffffdFFSdfFfSFSfHdffSfSfHN???????????????????????)()()()(|)(|)]()([|)(|222? (651) 第 6章 寬帶抗干擾技術 上式積分中 , ,是輸入廣義平穩(wěn)干擾n(u,t)的功率 ,n(u,t)具有單位平均功率 。 Rn(η)的傅氏變換是干擾信號的功率譜密度 Sn(f)。 因此討論擴頻系統(tǒng)抗干擾能力 ,就要分析它的處理增益 。 大氣噪聲和電路內部噪聲通常要比無用信號小得多 ,這兩部分噪聲通?？梢院雎?。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 618 DS外差式相關器中信號的頻譜 雙邊 帶平 衡混頻 器雙邊 帶平 衡混頻 器0f0接收 的信 號本地 振蕩 器f0＋ fiffc＋ fiffif相關 輸出 ，至中 放本地 參考 信號調制 碼第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 617中本地參考信號是用與發(fā)射信號完全相同的辦法來產生的 ,所以當發(fā)射機與接收機不是同時工作時 ,同一個偽碼發(fā)生器可以擔任發(fā)射機的調制器和接收機的本地參考信號這兩者的工作 。 相位跳變處 ,本地參考碼又使它發(fā)生一次 180176。 由于 p(t)是一個只取 +1或 1的二進制序列 ,所以 p2(t)=1,從而得 r(t)p(t)=d(t)p(t) 2+J(t)p(t)=d(t)+J(t)p(t) (635) 這說明 ,將接收信號 r(t)與碼片序列 p(t)相乘有著雙重的作用： (1) 將擴頻信號 d(t) p(t)恢復到源信號 p(t),這就是所謂的解擴； (2) 將接收端的源干擾 J(t)擴頻為 J(t) p(t) ,起到壓制干擾的目的 。 (Eb／ T) 的發(fā)射 ,其比特能量為 Eb,比特間隔 (碼元間隔 )為 T秒 。 在擴展頻譜通信中 ,常用信號的相干性來檢測淹沒在噪聲中的有用信號 。本 地振蕩 器輸出 信息接收 信號并 / 串? /2移相? /2移相第 6章 寬帶抗干擾技術 MSK調制類似于 OQPSK調制 ,所不同的是 OQPSK對輸入二元序列是用矩形脈沖加權 ,而 MSK對輸入序列是用正弦脈沖加權 。 只需在 QPSK直接序列擴頻系統(tǒng)方框圖的發(fā)送端 Q通道 m2(t)的線路中插入 90176。 第 6章 寬帶抗干擾技術 在接收端 ,用本地產生的兩個偽隨機碼 p1(t)與 p2(t)分別對兩個支路的輸入信號進行解擴 ,然后進行相干解調 ,接著對兩個支路輸出的信息比特進行交替取樣 ,以恢復出傳送的信息 。???102)(Kjju 碼序列矩陣可以由偽隨機序列或正交序列構成 。 要得到有效的抗多徑和利用多徑的能力 ,擴頻系統(tǒng)的子碼寬度必須足夠小 ,信息比特的寬度 必須足夠長 。 ])(c o s [)?()(2 0 ?? ???? ddd TtTtgTtxPA (626) 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 67（ d） 中的載波相位 θx(t)+θg(t)是當 x(t)g(t)為 1(數(shù)據(jù)與編碼序列模 2加的和為 1)時取 π；當 x(t)g(t)為 1(數(shù)據(jù)與編碼序列的模 2加和為 0)時取 0。 圖 66是直接序列擴頻系統(tǒng)的原理方框圖 。 在擴頻技術中 ,通常使用兩種調制： (PSK)和頻移鍵控 (FSK)。c(u,t)是接收到的擴頻信號 ,c *(u,t)是本地擴頻碼信號 ,它與 c(u,t)共軛 。 以上處理過程就達到了擴展數(shù)字信 息流頻譜的目的 。 擴頻通信的一般方框圖如 圖 63所示 ,圖 63 (a)是它的發(fā)射系統(tǒng) ,圖 63(b) 是它的接收系統(tǒng) 。 如果我們假定收到信號 sw,同時伴有很強的窄帶干擾信號 in (t),則解擴過程的結果可以表達為 第 6章 寬帶抗干擾技術 ε1 (sw+in)=ε1［ ε(sn)］ +ε1 (in) =sn+ε(in) =sn+in （ 620） 這樣 ,解擴頻過程就將輸入的信號轉變成一個有用的窄帶信號和若干寬帶信號之和 。 從形式上講 ,擴頻無線通信的發(fā)射機和接收機的工作都可以分成兩個步驟 : 第一步我們稱為一次調制 ,重要任務是形成窄帶信號 sn；第二步是二次調制 ,目的是進行 ε()運算 。 因為信號在時域中壓縮其傳輸時間 (占空比 l／ n),相應地在頻域中要擴展其頻譜寬度 ,故跳時也屬于擴頻技術 。 在發(fā)信端直接用擴頻序列去擴展信號的頻譜 ,在收信端 ,用相同的擴頻碼序列進行解擴 ,將展寬的頻譜擴展信號還原成原始信號 。 由式 （ 617） 可知 ,通信接收機的誤差概率性能取決于比率 SNR 。 NSWC ?HzW 53 103100 ?????第 6章 寬帶抗干擾技術 由此可見 ,只要將欲傳輸?shù)男畔⑾扔媚撤N方式擴展其頻譜 ,再把接收的擴頻信號的頻譜變換到原始信息帶寬 ,信噪比就可以大大提高 。 但是 ,并不是在同一系統(tǒng)內必須同時利用上述的所有特點 ,可以只利用其中的某一個 。 集成電路體積小 ,功耗低 ,電氣性能穩(wěn)定可靠 ,用集成電路模塊組成的系統(tǒng) ,適合移動通信的要求 。 在高斯信道中 ,對單個脈沖的一次性測量是不可靠的 ,擴頻技術中通常采用極性不斷變化的長序列編碼信號 ( 2PSK 調制信號 )代替單個脈沖 。 （ 3) 通信信息不易被竊取 。 這個系統(tǒng)可在信噪比低于 15～ 20 dB下進行通信 ,從而使信號具有低幅度 、 隱蔽性好的優(yōu)點 。 每個用戶有自己的號碼 ,可以自由選呼其他各個用戶 ,呼叫中自動接續(xù) ,不需人工交換 ,如同使用自動電話一樣方便 。 因此應當注意在圖 61中 ,圖 (a)和圖 (b) 的 Gss (f)曲線的坐標比例不同 。 如圖 61(a)所示 ,白噪聲的單邊功率譜密度 N0在擴頻 (信號帶寬由 B擴展到 fss)之后保持不變 ,其平均功率 (功率譜密度曲線下的面積 )是無限的 。 擴頻系統(tǒng)對瞄準式干擾有獨特的抵抗效能 ,這對于電子對抗是很有利的 。 擴頻通信是用高速碼元序列信號調制載波 ,把信號頻譜擴展到 更寬的頻帶 ,使被傳輸?shù)男盘柗鹊陀谠肼曤娖?,這就大大提高了通信的隱蔽性和抗干擾能力 。 擴頻通信所傳遞信息的信號帶寬遠遠大于原始信息本身的帶寬 。第 6章 寬帶抗干擾技術 第 6章 寬帶抗干擾技術 擴頻通信概述 直接序列 (DS)擴頻系統(tǒng) 跳頻 (FH)通信系統(tǒng) 跳時 (TH)通信系統(tǒng) 混合擴展頻譜系統(tǒng) 多載波正交頻分復用 （ OFDM） 調制與解調 第 6章 寬帶抗干擾技術 擴頻通信概述 擴頻通信就是擴展頻譜 (Spread Spectrum,SS)通信 ,它最初應用于軍事導航和通信系統(tǒng)中 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 所謂擴頻通信 ,是指系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘柋粩U展至一個很寬的頻帶 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 標準的調制方式 ,如頻率調制 、 脈沖編碼調制也擴展了原始信號的頻譜 ,但它們并不完全滿足上述條件 ,因此不能稱為擴頻系統(tǒng) 。 （ 3） 系統(tǒng)對高斯白噪聲干擾 、 正弦波干擾 (瞄準式干擾 )、 鄰碼干擾以及脈沖干擾均有較強的抵抗能力 ,對多徑效應的影響不敏感 。 擴頻前的原始信號功率譜密度用 G(f)表示 ,擴頻后的擴頻信號功率譜密度用 Gss (f)表示 。 (psd)曲線下的面積表示總平均功率 ,因此在擴頻前后 psd曲線下的面積應當相等 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 （ 2） 具有共用信道自動選呼能力 。 擴頻發(fā)送端對要傳送的信息進行了頻譜擴展 ,其頻譜分量的能量被擴散 ,使信號功率密度降低 ,近似于噪聲性能 。 由于擴頻通信可以傳送數(shù)字信號 ,當把模擬信號變換成數(shù)字信號時 ,數(shù)字信號不但加密很方便 ,而且加密的密級也較高 ,保密性能強 。 不確定度 Δt與脈沖上升時間成正比 ,即與脈沖信號帶寬 W成反比 , Wt1?? (61) 第 6章 寬帶抗干擾技術 因此 ,帶寬 W越大 ,測距的精度就越高 。 擴頻通信系統(tǒng)基本上是一個數(shù)字通信系統(tǒng) ,電路大部分采用數(shù)字電路 ,可以實現(xiàn)集成化 。