第六章擴(kuò)頻通信(存儲(chǔ)版)
【正文】 ? 直接序列擴(kuò)頻（ Direct Sequence Spread Spectrum）簡(jiǎn)稱(chēng)直擴(kuò)（ DS）； ? 跳變頻率擴(kuò)頻（ Frequency Hopping），簡(jiǎn)稱(chēng)跳頻 FH）； ? 跳變時(shí)間擴(kuò)頻（ Time Hopping），簡(jiǎn)稱(chēng)跳時(shí)（ TH）； ? 寬帶線性調(diào)頻（ Chirp Modulation），簡(jiǎn)稱(chēng) Chirp。 ?發(fā)展歷史： 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ?1941年，由好萊塢女演員 Hedy Lamarr 和鋼琴家 Gee Antheil提出的，基于對(duì)魚(yú)雷控制的安全無(wú)線通信的思路 ,不幸的是，當(dāng)時(shí)該技術(shù)并沒(méi)有引起美國(guó)軍方科學(xué)家的重視 概述 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ?Hedy的專(zhuān)利提出的最重要概念是 ? 展布頻譜技術(shù) ? ， 最先指出了用頻率跳變的方式擴(kuò)大通訊容量并保密信息 。 由高通公司開(kāi)發(fā)已投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)的 IS95系統(tǒng)是擴(kuò)頻系統(tǒng)商業(yè)化的光輝典范 。 周期是 21nN ??n是移位寄存器的級(jí)數(shù) 偽隨機(jī)碼與正交碼 以長(zhǎng)度 (周期 )為 7的 m序列為例，產(chǎn)生電路邏輯框圖如下： 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 在時(shí)鐘脈沖作用下移存器狀態(tài)不斷變化 ， 假設(shè)初始狀態(tài)為a2=0, a1=0， a0=1， 其狀態(tài)變化圖表如圖所示 ?？梢宰C明，對(duì)長(zhǎng)度為 N 的 m序列有 ,1 0 , 1 , 2 , ...() 1aal k N kRllN? ? ? ? ???????? 其 余l(xiāng)和 R(l)都是取離散值 偽隨機(jī)碼與正交碼 雙極性 m序列是一個(gè)周期性脈沖信號(hào) m(t),如圖 0 714 7TTc 1 / 71+ 1 10m ( t )/ Tc?tRa ,a( )?圖 m 序 列 的 自 相 關(guān) 特 性 每個(gè)脈沖稱(chēng)作碼片 ， 當(dāng)序列周期 N很大時(shí) ， m序列的自相關(guān)函數(shù)與白噪聲類(lèi)似 ， N越大 ，m序列越呈現(xiàn)隨機(jī)信號(hào)特性 。 a) Gold序列的生成 注意： Gold序列已不是 m序列 ， 但具有與 m序列優(yōu)選對(duì)類(lèi)似的自相關(guān)和互相關(guān)特性 ， 且產(chǎn)生序列數(shù)目多 m序 列 發(fā) 生 器1m序 列 發(fā) 生 器2初 始 狀 態(tài) 設(shè) 置⊕G o l d序 列時(shí) 鐘 脈 沖Gold序列產(chǎn)生電路 m序列發(fā)生器 1的初始狀態(tài)不變 ，調(diào)整 m序列發(fā)生器 2的初始狀態(tài) 。 cT? ?結(jié)論： 只有與本地相關(guān)器擴(kuò)頻碼同步的這一多徑信號(hào)分量可以被解調(diào)，而抑制了其它的不同步多徑分量的干擾，即 在混疊的多徑信號(hào)中，單獨(dú)分離出與本地?cái)U(kuò)頻碼同步的多徑分量。 令 、 為兩個(gè)長(zhǎng)度相等的偽碼 ， 保持其同步就是使 ， 也就是 。 ?在無(wú)干擾以及相關(guān)特性理想的條件下 ， 理論上只需要一個(gè)周期T即可完成捕獲 。 擴(kuò)頻碼同步 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 思考題 PN序列有哪些特征使得它具有類(lèi)似于噪聲的性質(zhì)？ 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)及擴(kuò)頻方式有哪些？ 為什么擴(kuò)頻信號(hào)能夠有效的抑制窄帶干擾？ Rake接收機(jī)的基本原理是什么？ 直擴(kuò)系統(tǒng)和跳頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻增益？它們抵抗窄帶干擾的原理有何不同？ 移動(dòng)通信 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。 ????ict ?? ?ict ??移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ?擴(kuò)頻碼的同步可以分為 ?粗同步使兩個(gè)信號(hào)彼此粗略的對(duì)準(zhǔn)，即： ?一旦接收的擴(kuò)頻信號(hào)被捕獲，接著進(jìn)行細(xì)同步，使兩個(gè)信號(hào)的波形盡可能精確地持續(xù)保持對(duì)準(zhǔn)，即 ? cT? ? ?? ? ? ?? 0? ? ?? ? ? ? 擴(kuò)頻碼同步 粗同步 細(xì)同步 ?粗同步的方法包括 并行相關(guān)檢測(cè)、串行相關(guān)檢測(cè)以及匹配濾波捕獲法 等 。 跳頻同步 是跳頻系統(tǒng)核心技術(shù) 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ?跳頻分為慢跳頻和快跳頻 跳頻周期：每一跳持續(xù)時(shí)間 Th,， Rh=1/Th跳頻速率 根據(jù)調(diào)制符號(hào)速率 Rs和跳頻速率 Rh分為： 慢跳頻：在每個(gè)載波頻率點(diǎn)上發(fā)送多個(gè)符號(hào) Rs=KRh 快跳頻：在一個(gè)符號(hào)時(shí)間內(nèi) ， 載波頻率發(fā)生多次跳變Rh=KRs,抗干擾性和隱蔽性較好 ， 但實(shí)現(xiàn)頻率合成器比較困難 碼片速率： Rc=max(Rs,Rh) 跳頻擴(kuò)頻通信 FHSS 碼片時(shí)間： Tc=min(Ts,Th)信號(hào)頻率保持不變的最短持續(xù)時(shí)間 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 跳頻系統(tǒng)抗干擾性 抗窄帶干擾： 通過(guò) 躲避干擾 來(lái)獲得抗干擾能力 跳頻系統(tǒng)的抗干擾性能用 跳頻處理增益 表示。 a) 解擴(kuò) 擴(kuò)頻通信原理 要正確解擴(kuò) ,要求本地的 PN碼序列和發(fā)射機(jī)的PN碼序列嚴(yán)格同步 解擴(kuò)和相關(guān)解調(diào)波形如圖 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 結(jié)論： ?DS系統(tǒng)在發(fā)送端直接用 高碼率的擴(kuò)頻碼去展寬數(shù)據(jù)信號(hào)頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，還原成原始的窄帶信號(hào)； ?擴(kuò)頻后帶寬擴(kuò)展了 N倍，功率譜下降到 1/N； ?擴(kuò)頻碼與傳輸信息無(wú)關(guān)，僅是起擴(kuò)展信號(hào)頻譜帶寬作用； 擴(kuò)頻通信原理 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ))y ( t )e ( t )判決r ( tc ( tc o sct?0Tbdt?y ( Tb)s ( t )i ( t )接 收 機(jī)信道相 關(guān) 器 或 匹 配 濾 波 器?圖 擴(kuò) 頻 信 號(hào) 的 接 收 設(shè) i(t)為一窄帶干擾信號(hào) ,其頻率接近信號(hào)的載波頻率。 ? 1967年提出了一種基于 m序列優(yōu)選對(duì) 的碼序列 ，Gold序列 。 m序列游程總數(shù)為 （ N+1)/2,長(zhǎng)度為 1的游程占游程總數(shù)的 1/2， 長(zhǎng)度為 2的游程占 1/4， 長(zhǎng)度為 k的游程占 1/2k。 地址碼的選擇直接影響 CDMA系統(tǒng)的性能，地址碼有 3個(gè)要求： （ 1）偽碼比特率應(yīng)能滿足擴(kuò)展帶寬的要求； （ 2）偽碼應(yīng)具有尖銳的 自相關(guān)特性 ，正交編碼應(yīng)具有尖銳的 互相關(guān)特性 ； （ 3）偽碼應(yīng)具有近似噪聲的頻譜性質(zhì) 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 一、偽隨機(jī)序列（ PN序列） PN序列 具有類(lèi)似隨機(jī)噪聲的一些統(tǒng)計(jì)特性，但它不是真正隨機(jī)的，而是 按一定的規(guī)律周期性地變化 。 概述 ?80年代冷戰(zhàn)結(jié)束 ， 美國(guó)軍方解除了對(duì)展頻技術(shù)的管制 ， 允許其應(yīng)用于民用領(lǐng)域 移動(dòng)通信 電控學(xué)院 綜合樓 823 ?1985年高通公司在加州成立 ， 研發(fā)出了 CDMA系統(tǒng) ， 基礎(chǔ)就是 ? 展頻 ? 和 ? 跳頻 ? 技術(shù) 概述 ?當(dāng)前主要的三大 3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： WCDMA
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