跳頻擴(kuò)頻簡(jiǎn)介

1、規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 跳頻擴(kuò)頻簡(jiǎn)介跳頻擴(kuò)頻簡(jiǎn)介主講人：主講人：xxxxxx20152015年年9 9月月9 9日日01規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 主要內(nèi)容 :調(diào)制的概念調(diào)制的概念一一02擴(kuò)展頻譜通信擴(kuò)展頻譜通信二二l自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播l數(shù)字頻移鍵控（數(shù)字頻移鍵控（FSK）l偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列l(wèi)跳頻擴(kuò)頻技術(shù)跳頻擴(kuò)頻技術(shù)規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念1.調(diào)制定義調(diào)制定義03調(diào)制調(diào)制：把：把 消息信號(hào)消息信號(hào) 搭載到搭載到 載波載波 的某個(gè)參數(shù)上。的某個(gè)參數(shù)上。 比喻比喻貨物運(yùn)輸：貨物運(yùn)輸： 將將 貨物貨物 裝載到裝載到 飛機(jī)飛機(jī)/ /輪船輪船 的某個(gè)倉(cāng)位上的某個(gè)倉(cāng)位上載波載波：一種高

2、頻周期振蕩信號(hào)，如正弦波。：一種高頻周期振蕩信號(hào)，如正弦波。 受調(diào)載波稱為受調(diào)載波稱為已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)，含有消息信號(hào)特征。，含有消息信號(hào)特征。解調(diào)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息信號(hào)。：調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)消息信號(hào)。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念進(jìn)行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸；實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率；改善系統(tǒng)性能（有效性、可靠性）；實(shí)現(xiàn)頻率分配為什么要進(jìn)行調(diào)制？2.調(diào)制目的調(diào)制目的04規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念 自由空間的傳播損耗 在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波能量擴(kuò)散而引起的傳播損耗 接收功率 式中，Pt為發(fā)射功率，以球面

3、波輻射 , ,為工作波長(zhǎng)，Gt，Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。 4GAr2r ttrrGPdAP24自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播05規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念 自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播 接收換算 自由空間的傳播損耗 當(dāng)Gt=Gr=1時(shí)， 分貝式rtPPL24dL 32.4520log()20log ()Lf Mhzd km()10 log()rrPdBmPmW()10log()rrP dBWP W06信號(hào)信號(hào)傳播損耗傳播損耗與與頻率頻率有關(guān)，因此需要在較有關(guān)，因此需要在較高高的頻帶上傳輸?shù)念l帶上傳輸規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的

4、概念3.調(diào)制的一般模型調(diào)制的一般模型調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)載波信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)07規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念3.調(diào)制的一般模型調(diào)制的一般模型消息信號(hào)消息信號(hào)基帶信號(hào)基帶信號(hào)正弦波正弦波脈沖序列脈沖序列 受調(diào)載波受調(diào)載波含有含有m(t) 信息信息 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 載載 波波 已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)( )m t( )mst 運(yùn)載工具 多種形式 調(diào)制過程調(diào)制過程 所涉及的所涉及的 三種信號(hào)三種信號(hào)08規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念4.調(diào)制分類調(diào)制分類09調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制按按調(diào)制信號(hào)調(diào)

5、制信號(hào)m(t)的類型的類型分分按按載波信號(hào)載波信號(hào)c(t)的類型的類型分分線性調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制非線性調(diào)制按按正弦載波正弦載波的受調(diào)參量的受調(diào)參量分分 按按已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào) 的頻譜結(jié)構(gòu)的頻譜結(jié)構(gòu)分分規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念105.數(shù)字頻移鍵控（數(shù)字頻移鍵控（FSK）數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字基帶信號(hào)控制載波某個(gè)參數(shù)的過程。n原理：n波形：n表達(dá)式：2FSK1122( )( )cos( )cosets tts tt 1()snns tg tnTa 2()snnstg tnTa數(shù)字信號(hào)s(t)控制載波頻率規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念u模擬調(diào)頻法：相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。u鍵控法：

6、相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。特點(diǎn)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快、電路簡(jiǎn)單、產(chǎn)生的波形好、頻率穩(wěn)定度高。2FSK的產(chǎn)生的產(chǎn)生11規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)頻通信原理121.擴(kuò)頻技術(shù)概述擴(kuò)頻技術(shù)概述擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)：是指其中傳輸?shù)男盘?hào)被擴(kuò)展至占據(jù)一很寬很寬的頻帶的系統(tǒng)(其占用帶寬遠(yuǎn)大于傳輸該原始信號(hào)所需的最小帶寬)。擴(kuò)頻技術(shù)分為三類：擴(kuò)頻技術(shù)分為三類：(1) 用一數(shù)字編碼序列調(diào)制載波，此序列的比特率甚高，其帶寬遠(yuǎn)大于原始信號(hào)帶寬。這類系統(tǒng)稱為直接序列直接序列調(diào)制系統(tǒng)。(2) 發(fā)射機(jī)的載波頻率按照指令離散地跳變，即在一組預(yù)先指定的頻率上跳變。這類系統(tǒng)稱為頻率跳變頻率跳變系統(tǒng)。(3) 線性調(diào)頻或鳴聲”調(diào)制

7、。在這種系統(tǒng)中，載頻在一給定的脈沖時(shí)間中線性地掃過一個(gè)寬的頻段。跳變的規(guī)律跳變的規(guī)律由由擴(kuò)頻碼序擴(kuò)頻碼序列列決定決定規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信132.偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列可以應(yīng)用于擴(kuò)頻通信中的可以應(yīng)用于擴(kuò)頻通信中的擴(kuò)頻碼序列擴(kuò)頻碼序列最長(zhǎng)線性移位寄存器反饋序列最長(zhǎng)線性移位寄存器反饋序列m m序列序列偽隨機(jī)性m序列的性質(zhì)序列的性質(zhì)2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的數(shù)目基本相等?！?”的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多一個(gè)。3）而且在長(zhǎng)度為k的游程中l(wèi)k(n 2)，連“ l”的游程和連“0” 的游程各占一半。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信142.偽隨機(jī)序列偽

8、隨機(jī)序列最長(zhǎng)線性移位寄存器反饋序列最長(zhǎng)線性移位寄存器反饋序列mm序列序列m序列的性質(zhì)序列的性質(zhì)4) 移位相加特性 一個(gè)m序列Mp與其經(jīng)任意次遲延移位產(chǎn)生的另一不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次遲延移位序列Ms ，即srpMMM5)自相關(guān)函數(shù)mxxxxjRjiijii的數(shù)目的數(shù)目 10)(1, 2 , 1,10, 1)(mjmjjR自相關(guān)函數(shù)也有周期性，周期也是m；自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信153.跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS）的原理）的原理跳頻技術(shù)（Frequency-Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS）是通過收發(fā)雙方設(shè)備無線

9、傳輸信號(hào)的載波頻率按照預(yù)定算法或者規(guī)律進(jìn)行離散變化的通信方式，也就是說，無線通信中使用的載波頻率受偽隨機(jī)變化碼的控制而隨機(jī)跳變。 從通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式來說，“跳頻技術(shù)”是一種用碼序列進(jìn)行頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時(shí)域上來看，跳頻信號(hào)是一個(gè)多頻率的頻移鍵控信號(hào)；從頻域上來看，跳頻信號(hào)的頻譜是一個(gè)在很寬頻帶上以不等間隔隨機(jī)跳變的。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信163.跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（跳頻擴(kuò)頻技術(shù)（FHSS）的原理）的原理采用采用2FSK2FSK調(diào)制的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)如圖所示。調(diào)制的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)如圖所示。 用擴(kuò)頻碼序列擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行頻移鍵控頻移鍵控(FSK)調(diào)制

10、，使載波的頻率不斷地跳變，跳頻系統(tǒng)的跳變頻率有多個(gè)。發(fā)端信息碼序列與擴(kuò)頻碼序列組合以后按照不同的碼字去控制頻率合成器。傳送的信息與這些擴(kuò)頻碼的組合進(jìn)行選擇控制，在傳送中頻率在整個(gè)頻帶上不斷變化。在接收端，由于有與發(fā)送端完全相同完全相同的本地發(fā)生器發(fā)生完全相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行解擴(kuò)，然后通過解調(diào)才能正確地恢復(fù)正確地恢復(fù)原有的信息。跳頻系統(tǒng)占用了比信息帶寬要寬得多寬得多的頻帶。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信174.跳頻技術(shù)的分類跳頻技術(shù)的分類跳頻可分為慢跳頻和快跳頻。慢跳頻是指跳頻速率低于信息比特率，即每跳可傳輸連續(xù)幾個(gè)信息比特?？焯l是指跳頻速率高于信息比特率，即一個(gè)信息比特需要多跳來傳輸。規(guī)格

11、嚴(yán)格 功夫到家 二、擴(kuò)展頻譜通信185.跳頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)跳頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)（1）保密性。保密性。即使是模擬話音的跳頻通信，只要對(duì)方不清楚載頻跳變的規(guī)律，就很難截獲通信內(nèi)容。當(dāng)跳頻圖案的密鑰足夠大時(shí)，具有抗截獲的能力。 （2）具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。由于載波頻率是跳變的，當(dāng)跳變的頻率數(shù)目足夠多時(shí)，跳頻帶寬足夠?qū)挄r(shí)，其抗干擾能力是很強(qiáng)。（3）抗多徑衰落?？苟鄰剿ヂ洹＠幂d波頻率的快速跳變，具有頻率分集的作用，從而使系統(tǒng)具有抗多徑衰落的能力。條件是跳變的頻率間隔具要大于相關(guān)帶寬。 （4）提高頻帶利用率。提高頻帶利用率。利用跳頻圖案的的正交性可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng)，共享頻譜資源，并具有承受過載的能力。 （5）兼容性。兼容性。跳頻系統(tǒng)能