擴頻通信的基本原理直接序列擴頻、跳頻等9頁word

1、擴頻通信的理論基礎1.1擴頻通信的基本概念通信理論和通信技術的研究，是圍繞著通信系統(tǒng)的有效性和可靠性這兩個 基本問題展開的，所以有效性和可靠性是設計和評價一個通信系統(tǒng)的主要性能指 標。通信系統(tǒng)的有效性，是指通信系統(tǒng)傳輸信息效率的高低。這個問題是討論怎樣以最合理、最經(jīng)濟的方法傳輸最大數(shù)量的信息。在模擬通信系統(tǒng)中，多路復用技術可提高系統(tǒng)的有效性。顯然，信道復用程度越高，系統(tǒng)傳輸信息的有效性 就越好。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，由于傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，因此傳輸?shù)挠行允怯脗?輸速率來衡量的。通信系統(tǒng)的可靠性，是指通信系統(tǒng)可靠地傳輸信息。由于信息在傳輸過程中 受到干擾，收到的信息與發(fā)出的信息并不完全相同。 可靠性

2、就是用來衡量收到信 息與發(fā)出信息的符合程度。因此，可靠性決定于系統(tǒng)抵抗干擾的性能，也就是說， 通信系統(tǒng)的可靠性決定于通信系統(tǒng)的抗干擾性能。在模擬通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)目?靠性是用整個系統(tǒng)的輸出信噪比來衡量的。 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)目煽啃允?用信息傳輸?shù)牟铄e率來描述的。擴展頻譜通信由于具有很強的抗干擾能力， 首先在軍用通信系統(tǒng)中得到了應 用。近年來，擴展頻譜通信技術的理論和應用發(fā)展非常迅速， 在民用通信系統(tǒng)中 也得到了廣泛的應用。擴頻通信是擴展頻譜通信的簡稱。我們知道，頻譜是電信號的頻域描述。承 載各種信息(如語音、圖象、數(shù)據(jù)等)的信號一般都是以時域來表示的，即信息 信號可表示為一個時間的函數(shù)

3、f(t)。信號的時域表示式f(t)可以用傅立葉變換得 到其頻域表示式F(f)。頻域和時域的關系由式(1-1)確定：f(t)F(f )ej2ftdf(1-1)函數(shù)f(t)的傅立葉變換存在的充分條件是f(t)滿足狄里赫萊(Dirichlet)條 件，或在區(qū)間(-8, +8)內絕對可積，即 | f(t)dt必須為有限值。擴展頻譜通信系統(tǒng)是指待傳輸信息信號的頻譜用某個特定的擴頻函數(shù)(與待傳輸?shù)男畔⑿盘杅(t)無關)擴展后成為寬頻帶信號，然后送入信道中傳輸；在接 收端再利用相應的技術或手段將其擴展了的頻譜壓縮，恢復為原來待傳輸信息信號的帶寬，從而到達傳輸信息目的的通信系統(tǒng)。 也就是說在傳輸同樣信息信號時

4、 所需要的射頻帶寬，遠遠超過被傳輸信息信號所必需的最小的帶寬。擴展頻譜后 射頻信號的帶寬至少是信息信號帶寬的幾百倍、幾千倍甚至幾萬倍。信息已不再 是決定射頻信號帶寬的一個重要因素，射頻信號的帶寬主要由擴頻函數(shù)來決定。由此可見，擴頻通信系統(tǒng)有以下兩個特點：(1)傳輸信號的帶寬遠遠大于被傳輸?shù)脑夹畔⑿盘柕膸挘?2)傳輸信號的帶寬主要由擴頻函數(shù)決定，此擴頻函數(shù)通常是偽隨機(偽噪 聲)編碼信號。以上兩個特點有時也稱為判斷擴頻通信系統(tǒng)的準則。擴頻通信系統(tǒng)最大的特點是其具有很強的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力。這里我們先定性地說明一下擴頻通信系統(tǒng)具有抗干擾能力的理論依據(jù)。擴頻通信的基本理論根

5、據(jù)是信息理論中香農(nóng)(C E Shannon)的信道容量公C Blog 2 1 -S(1-2)式中：C信道容量，b/s；B信道帶寬，Hz;S信號功率，W;N噪聲功率，Wo香農(nóng)公式表明了一個信道無差錯地傳輸信息的能力同存在于信道中的信噪 比以及用于傳輸信息的信道帶寬之間的關系。令C是希望具有的信道容量，即要求的信息速率，對 (1-2)式進行變換CS一一 1.44 ln 1 (1-3)BN對于干擾環(huán)境中的典型情況，當號1時，用幕級數(shù)展開(1-3)式，并略去N高次項得CSC 1.44(1-4)BN或B 0.7CN(1-5)由式(1-4)和(1-5)可看出，對于任意給定的噪聲信號功率比N/S,只要增加用

6、于傳輸信息的帶寬B,就可以增加在信道中無差錯地傳輸信息的速率Co或者說在信道中當傳輸系統(tǒng)的信號噪聲功率比S/N下降時，可以用增加系統(tǒng)傳輸帶寬B的辦法來保持信道容量 C不變?；蛘哒f對于任意給定的信號噪聲功率比 S/N ,可以用增大系統(tǒng)的傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯率。若 N/S 100(20dB), C 3kb/s,WJ當 B 0.7 100 3 210kHz 時，就可以 正常的傳送信息，進行可靠的通信了。這就說明了增加信道帶寬B,可以在低的信噪比的情況下，信道仍可在相同 的容量下傳送信息。甚至在信號被噪聲淹沒的情況下，只要相應的增加信號帶寬 也能保持可靠的通信。如系統(tǒng)工作在干擾噪聲比信號大10

7、0倍的信道上，信息速 率R=C = 3kb/s,則信息必須在B 210kHz帶寬下傳輸，才能保證可靠的通信。擴頻通信系統(tǒng)正是利用這一原理，用高速率的擴頻碼來擴展待傳輸信息信號 帶寬的手段，來達到提高系統(tǒng)抗干擾能力的目的。 擴頻通信系統(tǒng)的帶寬比常規(guī)通 信系統(tǒng)的帶寬大幾百倍乃至幾萬倍，所以在相同信息傳輸速率和相同信號功率的 條件下，具有較強的抗干擾的能力。香農(nóng)在其文章中指出，在高斯噪聲的干擾情況下，在受限平均功率的信道上， 實現(xiàn)有效和可靠通信的最佳信號是具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號。 這是因為高斯白 噪聲信號具有理想的自相關特性，其功率譜密度函數(shù)為No.S(f ) 0-8< f <oo(1

8、-6)2對應的自相關函數(shù)為其中：為時延,R"()定義為S(f)ej2%f N0 2(1-7)(1-8)白噪聲的自相關函數(shù)具有()函數(shù)的特點，說明它具有尖銳的自相關特性。但是對于白噪聲信號的產(chǎn)生、加工和復制，迄今為止仍存在著許多技術問題和困難。然而人們已經(jīng)找到了一些易于產(chǎn)生又便于加工和控制的偽噪聲碼序列，它們的統(tǒng)計特性近似于或逼近于高斯白噪聲的統(tǒng)計特性。偽噪聲序列的理論在本書以后的章節(jié)中要專門講述， 這里僅簡略引用其統(tǒng)計特性，借以說明擴頻通信系統(tǒng)的實質。通常偽噪聲序列是一周期序列。假設某種偽噪聲序列的周期 (長度)為N,且 碼元Ci都是二元域 1, 1上的元素。一個周期(或稱長度)為

9、N,碼元為Ci的偽噪聲二元序列g的歸一化自相關函是一周期為N的周期函數(shù)，可以表示為R( ) Rc( )( kN)(1-9)k其中Rc()為偽噪聲二元序列Ci 一個周期內的表示式1 N 一 Rc (qci cir 0(1-10)0 0N i 111N式中 0, 1, 2, 3, - No當偽噪聲序列周期(長度)N取足夠長或N-oo時，式 (1-10)可簡化為1T 0Rc 工 0Po(1-11)N比較式(1-7)和式(1-11),看出它們比較接近，當序列周期(長度)足夠長時， 式(1-11)就逼近式(1-7)。(式(1-10)是自相關函數(shù)歸一化的形式，乘周期 N后就 是一般表達式，在一般表達式中R

10、(0) N )。所以偽噪聲序列具有和白噪聲相類 似的統(tǒng)計特性，也就是說它很接近于高斯信道要求的最佳信號形式。因此用偽噪聲碼擴展待傳輸信息信號頻譜的擴頻通信系統(tǒng)，優(yōu)于常規(guī)通信系統(tǒng)。哈爾凱維奇(A A- X a p k。用在上世紀50年代，就已從理論上證明：要 克服多徑衰落干擾的影響，信道中傳輸?shù)淖罴研盘栃问綉撌蔷哂邪自肼暯y(tǒng)計特 性的信號形式。采用偽噪聲碼的擴頻函數(shù)很接近白噪聲的統(tǒng)計特性，因而擴頻通信系統(tǒng)又具有抗多徑干擾的能力。下面我們以直接序列擴頻通信系統(tǒng)為例，來研究擴頻通信系統(tǒng)的基本原理。 圖1-1給出了直接序列擴頻通信系統(tǒng)的簡化原理方框圖。由信源產(chǎn)生的信息流an通過編碼器變換為二進制數(shù)字信

11、號 d(t)。二進制數(shù) 字信號中所包含的兩個符號的先驗概率相同，均為1/2,且兩個符號相互獨立，其波形圖如圖1-2(a)所示，二進制數(shù)字信號d(t)與一個高速率的二進制偽噪聲碼 c(t)的波形(如圖1-2(b)所示，偽噪聲碼作為系統(tǒng)的擴頻碼序列)相乘，得到如圖1-2(c)所示的復合信號d(t)c(t),這就擴展了傳輸信號的帶寬。一般偽噪聲碼的速率Rc 1/Tc是Mb/s的量級，有的甚至達到幾百Mb/s。而待傳輸?shù)男畔⒘鱝n經(jīng)編碼器編碼后的二進制數(shù)字信號的碼速率Rb 1/五較低，如數(shù)字話音信號股為16 kb/s 32kb/s,這就擴展了傳輸信號s(t) R(t)的帶寬。日一%cos(2©

12、;)發(fā)射系統(tǒng)；(b)接收儕統(tǒng) cgf0t+d(：)c(t)好cBf0苫+"c(v(t)至數(shù)據(jù)，“，:.?)、cos(2 f0t) ( f0之域聯(lián)頻卷)世行調制、_?VCO m(直隨并膽理殳悒/PSK調制)，然可血虱幽不口怛地大信道中傳輸發(fā)射機輸出的擴頻信號用s(t)表示，其示意圖如圖1-2(d)所示。擴頻信號s(t)的 帶寬取決于偽M碼c(t)的碼速率Rc。在PSK調制的情祝下，射頻信號的帶寬第5頁等于偽噪聲碼速率的2倍，即Rrf 2Rc ,而幾乎與數(shù)字信號d(t)的碼速率無關。以上對待傳輸信號d(t)的處理過程就是對信號d(t)的頻譜進行擴展的過程。經(jīng)過Tb上述過程的處理，達到了對

13、d(t)擴展頻譜的目的+1(a) d(t)圖1-2理想擴展頻譜系統(tǒng)波形示意圖在接收端月一個和皆用端同岑的皆考偽噪廣碼_cr (t 振蕩恬號t) 2cos2 Jf0% 如 ？ ( %為中頻頻率)，Td)所F制的本即參考與接收到的s。)向廳相關處理。相關處理是將邛柑乘，然后求H數(shù)學期里T均值)，號瞬時他相乘的積分, .-1. 一 1 ._ 一_ 一,'L 當兩個信心完全相向時(或祜關性很好)F到最火的相關峰出,經(jīng)數(shù)球檢普；足些干擾包括窄帶干擾、批干擾等等，宜們和有用信號,g(t)、1,MrJ rt J J-" i1 U 、,一十、/4 rKr：測器恢復出發(fā)時端的色翳A野浮sM健中

14、介在營1日區(qū)與干擾財5卡帶干擾、 人為d涵式干擾、血卡擾耳軍及7價和碼分多3主薄;二同時進入接憾九 如圖1-3(a)所示a:圖化3利 軋為偽明聲碼速率,U f。為載波頻 率，(eflk的中頻頻率。-1tI圖1-3擴頻接帔機用各點信號的頻譜示飾圖；,；J市擾(a)接收機輸入；(b)犍頻啷電；口 (c)中頻濾波器輸出有用信號由于窄帶噪聲和多徑干擾與春堪參考擴頻信引不相關，所以在進行相關處理 時被削弱，實際上干擾信號和不融參考r頻信號相關處理刷 其頻帶被擴展，窄帶干擾也 就是儂:信號的育綁被擴展到整個華輸軟養(yǎng)上既擾降低了、物信號的電平/多脩單位 頻率內一點融量或旃聿:,如寓喜-3(b)麻粒M于有用信

15、號本地參考擴森% 團訓和關仲;在迪過才f關處理K被嘲互帶寬為f Bb “2風”的頻吏內；;因為相關 器店而中頻波盛通頻皤艮窄，逋常力；Bb ；2Rb,所以中頻濾波由只輸出被基出2R信守丁胡1肺Ei號和落*fe器贏頻得內扁那部分干擾信守精例聲E 絕大部分的干擾信號和噪聲的能量(功率)被中頻濾波器濾除，這樣就大大地改善了系統(tǒng)的瑞)出信噪比，如圖 1-3(c)都樂。 關于這一特性，將在擴,通信系統(tǒng)的 性能分析一章中作進一步分析。為了對擴頻通信系統(tǒng)的這一特性有一初步了解， 我們以解擴前后信號功率譜密度示意圖來說明這一問題。假設有用信號的功率為P1 P。，碼分多址干擾信號的功率 P2 P。，多徑干擾信號

16、的功率P3P。，其他進入接收機的干擾和噪聲信號功率NP。再假設所有信號的功率譜是均勻分布在 Brf 2&的帶寬之內。解擴前的信號功率譜見 圖1-4中的（a），圖中各部分的面積均為P。解擴后的信號功率譜見圖1-4中 的（b）,各部分的面積保持不變。通過相關解擴后，有用信號的頻帶被壓縮在很 窄的帶寬內，能無失真的通過中頻濾波器（濾波器的帶寬為Bb 2%）。其他信 號和本地參考擴頻碼無關，頻帶沒有被壓縮反而被展寬了，進入中頻濾波器的能 量很少，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。我們 可以定性的看出，解擴前后的信噪比發(fā)生了顯著的改變。圖解擴前后信號功率譜密度示意（a）解

17、擴前；（b）解擴后1.2擴頻通信系統(tǒng)的分類擴頻通信系統(tǒng)的關鍵問題是在發(fā)信機部分如何產(chǎn)生i機部分如何解調擴頻信號。種。 根據(jù)通信系統(tǒng)產(chǎn)生擴頻信號帶的擴頻信號， 在收信，方式，可以分為下列幾 Bb1.2.1直接有用信號直接序彼睡（望啰系統(tǒng)mrCommunication少珅通常簡稱為宜接莊一一-一“ 一,_ . Z /ill '".jit v I T r Hyt- J-L-T w 1* if i號與高速率用偽隨機碼波形機乘后,去置陶岬的蚓f目的篥個滲制;Systems,p.,做齦詢勺信息信來擴展傳輸信號的帶寬一M隸頻譜界展的偽隨機序列稱為獷強碼徽=,宜接序列擴展頻譜 通信系統(tǒng)的簡化

18、方代圖參見圖1-5。在直接序列擴僦通信系統(tǒng)中，通常對載波進行相褸b控 （Phase Shift Keying,PSK）調制。為了節(jié)約發(fā)射功率和提高發(fā)射機的工作效率，擴頻通信系統(tǒng)常采用 平衡調制器。抑制載波的平衡調制對提高擴頻信號的抗偵破能力也有利。在發(fā)信機端，待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號與偽隨機碼（擴頻碼）波形相乘（或與偽隨機碼 序列模2加），形成的復合碼對載波進行調制，然后由天線發(fā)射出去。在收信機 端，要產(chǎn)生一個和發(fā)信機中的偽隨機碼同步的本地參考偽隨機碼，對接收信號進行相關處理，這一相關處理過程通常常稱為解擴。解擴后的信號送到解調器解調， 恢復出傳送的信息。圖1-5直接序列擴頻通信系統(tǒng)簡化圖數(shù)據(jù) 乘法器

19、* 調制器*中頻濾波器數(shù)據(jù)1.2.2跳頻擴至feqUecyiHOpping Spread ”也稱為訕通信系這跳變擴展頻譜通信系毓皮一 F腳懶才 卿方系統(tǒng)播費發(fā)生器 _發(fā)生| JSpeCtrum Communication Systems FH-SS）的尚私f,或發(fā)生器統(tǒng),確切地說應叫做“多頻、選碼和頻移鍵控通”系統(tǒng):。它是用二進制偽隨機 碼序列去離散地控制射頻載波振蕩器的輸出頻率，:雕發(fā)射信號的頻率隨偽隨機碼 的變化而跳變。跳嫂系統(tǒng)可供隨機選取的頻率數(shù)通常是幾千到（b） 220個離散頻率,在如此多的離散頻率中，每次輸出哪一個是由偽隨機碼決定的。頻率跳變擴展頻譜通信系統(tǒng)的簡化方框圖參見圖1-6頻

20、率跳變擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信系統(tǒng)相比較， 最大的差別在于發(fā)射機的載 波發(fā)生器和接收機中的本地振蕩器。在常規(guī)通信系統(tǒng)中這二者輸出信號的頻率是 固定不變的，然而在跳頻通信系統(tǒng)中這二者輸出信號的頻率是跳變的。在跳頻通信系統(tǒng)中發(fā)射機的載波發(fā)生器和接收機中的本地振蕩器主要由偽隨機碼發(fā)生器 和頻率合成器兩部分組成?？焖夙憫念l率合成器是跳頻通信系統(tǒng)的關鍵部件。跳頻通信系統(tǒng)發(fā)信機的發(fā)射頻率，在一個預定的頻率集內由偽隨機碼序列控 制頻率合成器（偽）隨機的由一個跳到另一個。收信機中的頻率合成器也按照相同 的順序跳變，產(chǎn)生一個和接收信號頻率只差一個中頻頻率的參考本振信號，經(jīng)混頻后得到一個頻率固定的中頻信號，這一過

21、程稱為對跳頻信號的解跳。解跳后的 中頻信號經(jīng)放大后送到解調器解調，恢復出傳輸?shù)男畔?。在跳頻通信系統(tǒng)中，控制頻率跳變的指令碼（偽隨機碼）的速率，沒有直接序 列擴頻通信系統(tǒng)中的偽隨機碼速率高，一般為幾十 2$幾世/$。由于跳頻系統(tǒng)中 輸出頻率的改變速率就是擴頻偽隨機碼的速率， 所以擴頻偽隨機碼的速率也稱為 跳頻速率。根據(jù)跳頻速率的不同，可以將跳頻系統(tǒng)分為頻率慢跳變系統(tǒng)和頻率快 跳變系統(tǒng)兩種。假設數(shù)據(jù)調制采用二進制頻移鍵控調制，Tb是一個信息碼元比特寬度，每Tb 秒數(shù)據(jù)調制器輸出兩個頻率中的一個。每隔Tc秒系統(tǒng)輸出信號的射頻頻率跳變到 一個新的頻率上。若Tc>Tb,這樣的頻率跳變系統(tǒng)稱為頻率慢

22、跳變系統(tǒng)。現(xiàn)舉例說明頻率慢跳變系統(tǒng)的工作過程，參見圖1-7。BR圖f8f7f6率苔頻f51-7fF,號選擇兩BWI-LBrF-f15- J-i二第且c±LIL審唧數(shù)相言 r *I-jT一工廠二中 1rIH卜-L - J合成器存8 個比特后屈 進行下變M，Bf8 fIF , f寬度為Bbm1 人史.為信f6-,-f 3T1 1 I k JLF J 一 f7 二二flEj 二/ 1 - r1 在頻率才凄跳變去4由二I頻謁MWW 被旃，出符陽碗布h度慢。若在每4就叫做頻率年在圖1-8 1f8, 3, f2, f頻率p.VfIF，fIF、一珪樣的賴左跳變系統(tǒng)1-8 駕1.2.3跳時擴至通信系

23、統(tǒng)4 ，件頻率合成器有16個熱率f5, f11, f7, f14, f12,，f13,f16,f15, Bb2/Tb,Brf16Bb。時間跳變Spectrum Communication Systems TH-SS）是時間跳變擴展頻譜通信系統(tǒng)的簡稱, 主要用于時分多址（TDMA）通信中。與跳頻系統(tǒng)相似，跳時是使發(fā)射信號在時間三種擴e Hopping Spread軸上離散地跳變。我們先把時間軸分成許多時隙，這些時隙在跳時擴頻通信中通 常稱為時片，若干時片組成一跳時時間幀。在一幀內哪個時隙發(fā)射信號由擴頻碼序列去進行控制。因此，可以把跳時理解為：用一偽隨機碼序列進行選擇的多時 隙的時移鍵控。由于采用

24、了窄得很多的時隙去發(fā)送信號，相對說來，信號的頻譜也就展寬了。圖1-9是跳時系統(tǒng)的原理方框圖。圖1-9時間跳區(qū)?擴頻耳信系統(tǒng)簡化方框圖載波fo 一擁)|發(fā)身系統(tǒng);(b卜常喘昌統(tǒng)在發(fā)送端,f -咫怫蠟然會悔來，5欷載波fo數(shù)據(jù)石蟠箜附T削豳他序列去控制通-斷開關，經(jīng)相而制而再經(jīng)射頻所后發(fā)肝T不接收端”接收機班時廣而需信號就能向遙糅時通過開關進入解調器的偽碼發(fā)生器娓發(fā)解調后的數(shù)據(jù)也經(jīng)吼浙隗把以便恢復原出血&速率，不間斷地傳輸數(shù)據(jù),提供給用戶均勻的數(shù)據(jù)流。(a)只要收發(fā)兩端在時間上嚴格嚼步進行，就能正確地恢復原始數(shù)據(jù)。跳時擴頻系統(tǒng)也可以看成是一種時分系統(tǒng)， 所不同的地方在于它不是在一幀 中固定

25、分配一定位置的時隙，而是由擴頻碼序列控制的按一定規(guī)律跳變位置的時 隙。跳時系統(tǒng)能夠用時間的合理分配來避開附近發(fā)射機的強干擾，是一種理想的多址技術。但當同一信道中有許多跳時信號工作時， 某一時隙內可能有幾個信號 相互重疊，因此，跳時系統(tǒng)也和跳頻系統(tǒng)一樣，必須采用糾錯編碼，或采用協(xié)調 方式構成時分多址。由于簡單的跳時擴頻系統(tǒng)抗干擾性不強，很少單獨使用。跳時擴頻系統(tǒng)通常都與其他方式的擴頻系統(tǒng)結合使用，組成各種混合方式。從抑制干擾的角度來看，跳時系統(tǒng)得益甚少，其優(yōu)點在于減少了工作時間的 占空比。一個干擾發(fā)射機為取得干擾效果就必須連續(xù)地發(fā)射， 因為干擾機不易偵 破跳時系統(tǒng)所使用的偽碼參數(shù)。跳時系統(tǒng)的主要

26、缺點是對定時要求太嚴。1.2.4 線性脈沖調頻系統(tǒng)線性脈沖調頻系統(tǒng)(Chirp)是指系統(tǒng)的載頻在一給定的脈沖時間問隔內線 性地掃過一個寬帶范圍，形成一帶寬較寬的掃頻信號，或者說載頻在一給定的時 問間隔內線性增大或減小，使得發(fā)射信號的頻譜占據(jù)一個寬的范圍。在語音頻段， 線性調頻聽起來類似于鳥的“啾啾”叫聲，所以線性脈沖調頻也稱為鳥聲調制。線性脈沖調頻是一種不需要用偽隨機碼序列調制的擴頻調制技術，由于線性脈沖調頻信號占用的頻帶寬度遠遠大于信息帶寬， 從而也可獲得較好的抗干擾性 能。線性脈沖調頻，是作為雷達測距的一種工作方式使用的，具基本原理如圖 1-10所示。線性脈沖調頻信號的產(chǎn)生，可由一個鋸齒波

27、信號調制壓控振蕩器(VCO) 來實現(xiàn)，如圖1-10(a)所示。發(fā)射波是一個頻偏為 F的寬帶調頻波，通常是線性調頻。線性調頻信號的 特點是，發(fā)射脈沖信號的瞬時頻率在信息脈沖持續(xù)周期Tb內隨時間作線性變化， 在脈沖起始和終止時刻的頻差(1-12)F |f1 f2 Bc式中：f1脈沖起始時刻的頻率，Hz;f2脈沖終止時刻的頻率，Hz;F 瞬時頻率變化范圍，Hz;f(a)Bc 線性調制后的帶寬，Hz。圖1-10線性脈沖調頻原理圖(a)發(fā)射端；(b)接收端在脈沖持續(xù)時間Tb內，信號的瞬時頻率為ffo -FtTb線性脈沖調頻波的時域表達式為F F 2t2Tb(1-13)(1-14)s(t) Acos 2

28、fot線性脈沖調頻信號的接收解調可用匹配濾波器來實現(xiàn)，參見圖1-10(b)。它是由色散延遲線構成的。這種延遲線對信號的高頻成分延遲時間長，對低頻成分 延遲時間短，于是頻率由高到低的載頻信號通過匹配濾波器后，各頻率成分幾乎同時輸出。這些信號成分疊加在一起，形成了脈沖時間的壓縮，使輸出信號幅度 增加，能量集中，將有用信號檢出。而與濾波器不匹配的信號在時間上沒有壓縮， 甚至反被擴展。這就完成了和直接序列擴頻及跳頻擴頻系統(tǒng)類似的過程，從而獲色散延遲線或調頻脈沖匹配濾波器壓縮掃頻信號,通常是線性壓縮。壓縮比得輸出信噪比改善的好處。為 D= FTb = Tb/線性脈沖調頻擴頻技術和通信的關系不大，本書不作

29、討論1.2.5 混合擴展頻譜通信系統(tǒng)以上幾種基本的擴展頻譜通信系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，單獨使用其中一種系統(tǒng)時有 時難以滿足要求，將以上幾種擴頻方法結合起來就構成了混合擴頻通信系統(tǒng)。常見的有頻率跳變-直接序列混合系統(tǒng)(FH/DS),直接序列-時間跳變混合系統(tǒng) (DS/TH),頻率跳變-時間跳變混合系統(tǒng)(HF/TH)等。它們比單一的直接序列、跳 頻、跳時體制有更優(yōu)良的性能。(1)頻率跳變-直接序列混合系統(tǒng)頻率跳變-直接序列混合系統(tǒng)可看作是一個載波頻率作周期性跳變的直接序 列擴頻系統(tǒng)，具系統(tǒng)組成方框圖見圖1-11。圖1-11頻率跳變班接序區(qū)混合擴頻系統(tǒng)方框圖數(shù)據(jù)發(fā)射系統(tǒng);皮雙擴頻系穌阿歸中頻混頻卻/扁由If酸數(shù)據(jù)蚊T、抗干擾隹而、二匿想送頻率難于捕捉，丁寸道河于多