擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ)(存儲(chǔ)版)
【正文】 ?????? ????假設(shè)調(diào)制方式為 PSK ? ?)()(π2cos)( 00 tttfAtf m ?? ??? )π2cos()()()(0 tftctAdts ? 直接序列系統(tǒng)的模型 38 ? 假設(shè)條件 （ 1） 相互獨(dú)立； ? ?()d t c t和（ 2） d(t)碼元寬度是 c(t)碼元寬度的整數(shù)倍 . ? 傳輸影響 一般情況：隨機(jī)延時(shí) 、多普勒頻移 和隨機(jī)相移 。 (1) 處理增益 Gp 概念 擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益 信號(hào)的空間維數(shù) 是未經(jīng)擴(kuò)頻處理前信號(hào)所占有的頻帶寬度。 55 擴(kuò)頻系統(tǒng)的干擾容限 (135) p dB 20dBG?? ???P 20dBG ?式 (135)書寫起來(lái)比較麻煩，通常將其變量外的方括號(hào) [ ]dB省略，如擴(kuò)頻處理增益 ，直接寫為 擴(kuò)頻系統(tǒng)的干擾容限 56 已知輸入信噪比條件下，干擾容限還可以表示為 J輸入干擾功率； S信號(hào)功率。 當(dāng)網(wǎng)內(nèi)所有的接收機(jī)都指定了不同的擴(kuò)頻碼后，網(wǎng)內(nèi)的任一發(fā)射機(jī)可通過(guò)選擇不同的擴(kuò)頻碼來(lái)與使用相應(yīng)擴(kuò)頻碼的接收機(jī)相聯(lián)系。 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 58 (5) 高分辨率測(cè)距。 直接序列系統(tǒng)，直接序列擴(kuò)頻碼速率為 20Mb/s，數(shù)據(jù)信息速率為 ，試求該系統(tǒng)的處理增益？ 某一高斯白色噪聲干擾信道，信道帶寬為 8kHz，試求在系統(tǒng)信噪比為 25dB 條件下允許的最大信息傳輸速率？ 某系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益 Gp為 40dB，系統(tǒng)內(nèi)部損耗 Ls=2dB，為保證系統(tǒng)正常工作，相關(guān)解碼器的輸出信噪比 (S /N ) out ≥ 10dB ，則系統(tǒng)的干擾容限為多少？ 習(xí)題 60 某系統(tǒng)在干擾信號(hào)的有用信號(hào)功率 250 倍的環(huán)境下工作，解碼器信號(hào)輸出信噪比為 12dB，系統(tǒng)內(nèi)部損耗為 3dB，則系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益至少應(yīng)為多少？ 某用碼速率為 5Mb/s的偽隨機(jī)碼序列進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻，擴(kuò)頻后信號(hào)帶寬是多少？若信息碼速率為 10kb/s，系統(tǒng)處理增益是多少？ 要求某系統(tǒng)在干擾功率比信號(hào)功率大 300倍的環(huán)境下工作，系統(tǒng)需要多大的干擾容限？若要求輸出信噪比為 10dB，則系統(tǒng)的最小處理增益是多少？ 試說(shuō)明擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)調(diào)制方式通信系統(tǒng)的主要差別。 針對(duì)當(dāng)前無(wú)線電通信中頻率資源匱乏的問(wèn)題，利用擴(kuò)頻通信技術(shù)，使頻率資源可重復(fù)利用。 多 址通信網(wǎng)內(nèi)的所有接收機(jī)和發(fā)射機(jī)可以同時(shí)使用相同的頻率工作。 擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益 如一個(gè) DSFH混合擴(kuò)頻系統(tǒng)，信息碼的碼速率為 Rb， 進(jìn)行直接序列擴(kuò)頻時(shí)，擴(kuò)頻碼的碼速率為 Rc， bc RN 1?則 DS系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益為 p D S 1cbRGNR??，53 進(jìn)行頻率跳變擴(kuò)頻時(shí)，系統(tǒng)有 N2個(gè)可用頻率數(shù)，且各頻點(diǎn)間的頻譜相互不重疊 (即各頻點(diǎn)的頻率間隔不小于 2Rc)，則頻率跳變系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益為 Gp， FH = N2 DSFH混合系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益為 干擾容限 （ Jamming Margin）， 表示擴(kuò)頻系統(tǒng)在干擾環(huán)境中的工作能力，定義為 pjsy soutGMSLN???????式中 ， out??????NSMj —— 擴(kuò)頻系統(tǒng)的干擾容限； Gp —— 擴(kuò)頻系統(tǒng)的處理增益； Lsys —— 擴(kuò)頻系統(tǒng)的執(zhí)行損耗或?qū)崿F(xiàn)損耗； —— 相關(guān)解擴(kuò)器輸出的信噪比，也即 系統(tǒng)要求基帶濾波器或中頻濾波 器輸出的信噪比。 ? ?? ?outpin//SNGSN??輸 出 信 號(hào) 噪 聲 功 率 比輸 入 信 號(hào) 噪 聲 功 率 比? 物理意義 表示經(jīng)過(guò)擴(kuò)頻接收機(jī)處理后，使信號(hào)增強(qiáng)的同時(shí)抑制輸入到接收機(jī)干擾信號(hào)能力的大小。 ? 遠(yuǎn)近效應(yīng) 混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng) 35 （ 3）時(shí)間跳變 直接序列混合擴(kuò)頻系統(tǒng) 當(dāng)直接序列系統(tǒng)中可使用的擴(kuò)頻碼序列的數(shù)目不能滿足多址或復(fù)用要求時(shí)，增加時(shí)分復(fù)用 (TDM)是一種有效的解決辦法。由色散延遲線構(gòu)成。常與其他方式結(jié)合使用，組成混合擴(kuò)頻方式。 接收端 當(dāng)接收機(jī)的偽碼發(fā)生器與發(fā)端同步時(shí)，所需信號(hào)就能每次按時(shí)通過(guò)高頻開關(guān)進(jìn)入接收機(jī)。 ? 快跳頻的一個(gè)明顯好處 可以在每個(gè)發(fā)射符號(hào)上得到頻率分集增益 。解跳后的中頻信號(hào)經(jīng)放大后送到解調(diào)器解調(diào)，恢復(fù)出傳輸?shù)男畔ⅰ? 頻率跳變系統(tǒng) ? 功能描述 用二進(jìn)制偽隨機(jī)碼序列去控制射頻載波振蕩器輸出信號(hào)的頻率，使發(fā)射信號(hào)的載波頻率隨偽隨機(jī)碼的變化而跳變。因此， 解擴(kuò)前后的信噪比發(fā)生了顯著的改變 。 1101() 10NiiiτR τ ccNτN??????? ?????10() 100τR ττN???? ?? ? ???N??8 上世紀(jì) 50年代，哈爾凱維奇 (俄 )在理論上證明 擴(kuò)頻通信的基本概念 ?最佳信號(hào)形式 —— 從克服多徑干擾的角度 要克服多徑干擾的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘?hào)形式應(yīng)該是具有白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的信號(hào)形式。也就是說(shuō)對(duì)于任意給定的信息傳輸速率 C，當(dāng)信號(hào)噪聲功率比 S/N下降時(shí)，可以用增大系統(tǒng)的傳輸帶寬 B來(lái)獲得較低的信息差錯(cuò)率。信息已不再是決定傳輸信號(hào)帶寬的一個(gè)重要因素， 傳輸信號(hào)的帶寬主要由擴(kuò)頻函數(shù)來(lái)決定 。帶寬至少是信息信號(hào)帶寬的幾百倍、幾千倍甚至幾萬(wàn)倍。 ?在信道中當(dāng)傳輸系統(tǒng)的信號(hào)噪聲功率比 S/N下降時(shí)，可以用增加系統(tǒng)傳輸帶寬 B的辦法來(lái)保持信道容量 C不變，而 C是系統(tǒng)無(wú)差錯(cuò)傳輸信息的速率。偽噪聲序列是接近于高斯信道要求的最佳信號(hào)形式。其他信號(hào)與本地參考偽噪聲碼無(wú)關(guān)，頻帶被展寬，大部分能量落在中頻濾波器的通頻帶之外，被中頻濾波器濾除了。 直接序列系統(tǒng) 18 ? 名稱 頻率跳變擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)（ Frequency Hopping Spread Spectrum Communication System， FHSS）的簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱 跳頻系統(tǒng) 。收信機(jī)中的頻率合成器也按照相同的順序跳變，產(chǎn)生一個(gè)和接收信號(hào)頻率相差 fIF(中頻頻率 )的參考本振信號(hào)，經(jīng)
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