擴(kuò)頻通信原理

第一章

擴(kuò)頻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型

及理論基礎(chǔ)第一頁，共99頁。1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念1.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾性能分析1.4處理增益與干擾容限第二頁，共99頁?！?.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念一.擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)1，時(shí)頻變換

第三頁，共99頁。2，擴(kuò)頻通信將待傳輸信息的頻譜通過在編碼使之?dāng)U大許多倍，送入信道中傳輸，在接收端解碼將信息還原。由于在信道中實(shí)際傳輸?shù)男盘?hào)比原始信號(hào)頻譜擴(kuò)展了許多倍，因此稱之為擴(kuò)頻通信。

§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念第四頁，共99頁。§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念3，CDMA

現(xiàn)代高端通信系統(tǒng)均采用偽隨機(jī)碼（PseudoNoiseCode)使頻譜擴(kuò)展，同時(shí)采用PN碼調(diào)制又起到了多址作用，因此理論上的擴(kuò)頻系統(tǒng)工程上稱為CDMA碼分多址（Codedivisionmultipleaccess)第五頁，共99頁?！?.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念

4，兩條準(zhǔn)則（1）；（2）；由此，AM,FM,ASK,PSK,FSK,OOK等均不屬于擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。第六頁，共99頁。二，擴(kuò)頻系統(tǒng)原理1，結(jié)構(gòu)P2圖1-1(a)發(fā)送系統(tǒng)（b)接收系統(tǒng)2，時(shí)域波形圖1-23，頻域波形圖1-3§1.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念第七頁，共99頁?！?.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念4，數(shù)學(xué)原理

A,d(t)d(t)c(t)d(t)c(t)c(t)=d(t)B,Shannon定理

C=W*log2(1+S/N)

第八頁，共99頁?！?.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念三，工作方式1，直接序列擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)（DS-SS)

----DirectSequenceSpreadSpectrum

2,跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)（FH-SS)---FrequencyHoppingSpreadSpectrum

第九頁，共99頁?！?.1擴(kuò)頻通信系統(tǒng)基本概念3,跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)(TH-SS)

-----TimeHoppingSpreadSpectrum

4,混合式

FH/DS,DS/TH,等等第十頁，共99頁?！?.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型本節(jié)內(nèi)容涉及到許多數(shù)學(xué)表達(dá)式，較為枯燥，但它們是為后面分析系統(tǒng)特性及抗干擾性能服務(wù)的，特別是方便設(shè)計(jì)者理解各模塊為什么這樣設(shè)計(jì)。第十一頁，共99頁?！?.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型一，DS-SS-PSK數(shù)學(xué)模型1，射頻：s(t)=m(t)coswctm(t)=d(t)c(t)PSK調(diào)制：m(t)高低電平2，經(jīng)信道后進(jìn)入接收機(jī)天線的信號(hào)為r(t)=s1(t-τ1)+n(t)+si(t-τi)

第十二頁，共99頁?！?.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型3,經(jīng)射頻濾波器，相關(guān)，基帶濾波后：

u(t)=2∫d[u,a-……1-20式結(jié)論：τ’(u)=τ(u)擴(kuò)頻偽碼同步

wd’(u)=wd(u)載波頻率鎖定

Φ’(u)=Φ(u)載波相位同步上述三者鎖定后，經(jīng)門限判決后，便可無誤恢復(fù)出基帶信號(hào){an}第十三頁，共99頁?！?.2擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

4,對(duì)于各種干擾信號(hào)，如si(t-τi),n(t)等它們與本地偽碼均不相關(guān)，相關(guān)處理后干擾信號(hào)能量被擴(kuò)展到整個(gè)擴(kuò)頻帶寬內(nèi)，通過基帶濾波器輸出很小。二，F(xiàn)H-SS模型圖1-5第十四頁，共99頁。§1.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析一，干擾信號(hào).1,多址干擾:同一擴(kuò)頻系統(tǒng)中其他臺(tái)站的信號(hào)。

2,人為敵方干擾:窄帶瞄準(zhǔn)式和寬帶阻塞式,以及轉(zhuǎn)發(fā)干擾。

3,隨機(jī)自然干擾：雷電,飛行體,汽車的火花干擾等。

4,多徑衰落干擾。第十五頁，共99頁?！?.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析二，處理增益GpGp=輸出信噪比/輸入信噪比=So/No//Si/Ni三,擴(kuò)頻系統(tǒng)抗干擾能力分析1，廣義平穩(wěn)隨機(jī)及單頻正弦

Gp=Rc/Rb(DS-SS)Gp=N(FH-SS)第十六頁，共99頁?！?.3擴(kuò)頻系統(tǒng)的抗干擾性能分析2，抗多徑干擾分析（重點(diǎn)）擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗多徑干擾能力，對(duì)多徑干擾不敏感。原因有三：

P23(1),(2),(3)第十七頁，共99頁?！?.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要特點(diǎn)一，處理增益Gp=2Rc/Rb對(duì)于2PSK而言Gp=N跳頻

工程上目前國外DS-SS可達(dá)到70dBFH-SS限制在40-50dB以內(nèi)

相當(dāng)于1萬~10萬個(gè)頻點(diǎn)第十八頁，共99頁?！?.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要特點(diǎn)二，干擾容限1，表示可以在多少信噪比情況下可以正常工作Mj=Gp-Lsys-(S/N)out

其中Lsys為系統(tǒng)的損耗(S/N)out為輸出端要求的信噪比P24例題2，干擾門限

實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)往往比干擾容限要再嚴(yán)格一些留出冗余量，例如1dB第十九頁，共99頁?！?.4干擾容限與擴(kuò)頻系統(tǒng)主要特點(diǎn)三，擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)（1）抗干擾性能好；（2）保密性好，不易被偵破；（3)易于實(shí)現(xiàn)多址；（4）降低了通量密度；（5）擴(kuò)頻系統(tǒng)本身為數(shù)字系統(tǒng)，易于實(shí)現(xiàn)。第二十頁，共99頁。第二章各種擴(kuò)頻信號(hào)及其調(diào)制技術(shù)第二十一頁，共99頁。2.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)

2.2DS-SS中重要參數(shù)討論2.3FH-SS跳頻系統(tǒng)2.4跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)2.5跳時(shí)系統(tǒng)(TH-SS)2.6各種混合擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)第二十二頁，共99頁?！?.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)一，直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的產(chǎn)生

PCM-DSSS-2PSK————PCM-CDMA-2PSK圖2-1(a),(b)詳細(xì)的Block第二十三頁，共99頁?！?.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)二，偽隨機(jī)信號(hào)的調(diào)制與混頻

1，2PSK調(diào)制

f(t)=±coswct

屬于平衡調(diào)制信號(hào)

信號(hào)中無直流成份，無載波能量

第二十四頁，共99頁?！?.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)2，混頻（去載波）混頻差中頻3，解擴(kuò)（去偽碼)Cr(t)xCb(t)

當(dāng)Cr(t)和Cb(t)完全同步時(shí)，混頻結(jié)果為基帶二進(jìn)制信號(hào)，從接收電信號(hào)中恢復(fù)出基帶信息信號(hào)。第二十五頁，共99頁。§2.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)三，直序擴(kuò)頻信號(hào)的頻譜特性

1，理論理想狀態(tài)圖2-72，實(shí)際功率譜（示波器，頻譜儀）圖2-8抑制載波頻譜圖2-9載波不平衡頻譜圖2-12載波和偽碼都不平衡輸出功譜第二十六頁，共99頁?！?.1直序擴(kuò)頻系統(tǒng)(DS-SS)3，不平衡對(duì)系統(tǒng)的影響

a,使信號(hào)不隱蔽；

b,浪費(fèi)了發(fā)射功率；

c,增加了接收系統(tǒng)的內(nèi)部干擾。

因此，在硬件實(shí)現(xiàn)時(shí)盡量提高平衡性。第二十七頁，共99頁?！?.2(DS-SS)中重要參數(shù)的討論一，射頻帶寬主瓣帶寬=2Rc3dB帶寬=1.2Rc

功率分布圖2-14

圖2-15帶寬受限時(shí)，偽碼相關(guān)峰變得不尖銳，使得同步工作受影響較大。

第二十八頁，共99頁。二，處理增益GpGp=Rc/Rb

若偽碼速率增加一倍，則處理增益增加3dB。若采用信源數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)，如語音壓縮，圖像壓縮技術(shù)，則可使增益大大提高。國內(nèi)器件水平可選用5~50Mb/s為宜；國外偽碼速率可達(dá)到5~1000Mb/s;§2.2(DS-SS)中重要參數(shù)的討論第二十九頁，共99頁。§2.2(DS-SS)中重要參數(shù)的討論

壓縮:壓縮包括壓縮解壓算法，壓縮解壓集成芯片。廣泛應(yīng)用的有語音，圖像，數(shù)據(jù)等壓縮技術(shù)。

第三十頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)一，跳頻系統(tǒng)的物理概念和信號(hào)特點(diǎn)。1，跳頻(FrequencyHopping):“多頻，選碼，頻移鍵控”用信息碼與偽隨機(jī)碼序列模二加的組合（或單獨(dú)偽碼）構(gòu)成指令與發(fā)送載頻一一對(duì)應(yīng)。

第三十一頁，共99頁。傳統(tǒng)2FSK只有發(fā)送兩個(gè)頻率，“0”對(duì)應(yīng)f1頻率，“1”對(duì)應(yīng)f2頻率。而FH則有幾百幾千甚至上萬個(gè)載頻待選，好像發(fā)射載頻跳來跳去。

例如：偽碼序列數(shù)字組合‘0000’指令表示用f0載頻發(fā)射，‘0001’指令表示用f1載頻發(fā)射，……,‘1111’指令表示用f15載頻發(fā)射?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)第三十二頁，共99頁。§2.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)2，跳頻圖譜：組合指令稱為跳頻指令或跳頻圖譜，用來指揮發(fā)送頻率與接受去載波。3，在接收端用同樣的圖譜把信息搬移到中頻拼接。4，圖2-16原理圖Block,Timing

圖2-17時(shí)頻矩陣圖。5，各頻率間隔1/T或2/T（正交）第三十三頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)6，數(shù)學(xué)模型

圖2-187，躲避式信號(hào)，對(duì)付轉(zhuǎn)發(fā)干擾極為有效；8，跳頻器是核心器件要求頻點(diǎn)多，速度快；對(duì)偽碼發(fā)生器的同步要求不是很高。

第三十四頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)二，跳頻速率和調(diào)頻數(shù)的確定1，跳頻速率可用DS來控制；可以等于信息速率或高于信息速率。2，最小頻率轉(zhuǎn)移速率由以下參量所決定：

a,待傳信息的類型及速率；

b,冗余度的大小；

c,最近潛在干擾器的距離。第三十五頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)3，假設(shè)信息速率給定，采用2FSK信號(hào)傳輸。下面討論跳頻速率或chip速率的選擇和所需跳頻數(shù)的確定等問題。（1000個(gè)頻點(diǎn)）（1）當(dāng)接收到的干擾功率大于或等于有用信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生誤碼，誤碼率10-3；

Pe=J/N（2）增加冗余度可減小誤碼率“5中擇3”，“3中擇2”等方案第三十六頁，共99頁。§2.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)（3）采用增加冗余度時(shí)，若“3中擇2”，Pe=3p2q+p33p2qp為原誤碼率，q=1-p

兩錯(cuò)一對(duì)若“5中擇3”方案，

Pe=10p3q2+5p4q+p510p3q2

3錯(cuò)2對(duì)第三十七頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)（4）以三中擇二為例

p=10-3;Pe=3p2q=3x10-6;

提高了三個(gè)量級(jí)，大大改善了抗干擾性能；但跳頻速率增加了三倍。（5）實(shí)際上依靠增加‘冗余度’的方案還要考慮諸多折衷，在提高抗干擾性能與發(fā)送較多頻率數(shù)，增加跳頻速率，射頻帶寬等方面。

第三十八頁，共99頁?！?.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)（6）P42實(shí)例：信碼率1kb/s

信道允許射頻帶寬10MHz，干擾與信號(hào)功率比100:1，誤碼率要求小于10-3。A,頻譜不重疊，N=10M/2k=5000Pe=p=J/N=100/5000=2x10-2B,若“3中擇2”，則N=10M/6k=1666p=J/N=6x10-2

Pe=3p2q=1.2x10-2第三十九頁，共99頁。§2.3(FH-SS)跳頻系統(tǒng)

C,若5中擇3，為滿足10-3誤碼率由圖2-19，J/N=0.047，N=2130個(gè)

Brf=2130x2kx5=21.30MHz

若采用圖2-20重疊（非正交）方案，Brf可達(dá)到10MHz要求。4，圖2-22轉(zhuǎn)發(fā)干擾示意圖考慮轉(zhuǎn)發(fā)干擾時(shí)的跳頻速率問題

第四十頁，共99頁?！?.4跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)一，跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）核心-----跳頻器碼產(chǎn)生器和頻率合成器組成（2）關(guān)鍵-----同步收發(fā)兩端必須有相同的跳頻圖譜（3）信息調(diào)制方式靈活，無論模擬，還是數(shù)字，均可調(diào)制。

第四十一頁，共99頁?！?.4跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)二，跳頻的優(yōu)點(diǎn)及待解決的問題（1）以“躲避方式”提高抗干擾性“；（2）在強(qiáng)近電臺(tái)干擾下具有通信能力；（3）具有多址和高的頻帶利用率；（4）易于和其他調(diào)制系統(tǒng)的擴(kuò)頻系統(tǒng)組合；（5）易于與現(xiàn)有的常規(guī)通信體制兼容；第四十二頁，共99頁?！?.4跳頻系統(tǒng)的特點(diǎn)（6）起到了頻率分集的作用；（7）待解決的問題有：研究出體積小，重量輕的高跳頻合成器和表面波匹配濾波器。第四十三頁，共99頁?！?.5跳時(shí)系統(tǒng)(TH-SS)一，TH-SS與TDMA1,利用偽碼序列啟閉發(fā)射機(jī)，將一個(gè)信碼的持續(xù)時(shí)間分成若干時(shí)隙；2,TH-SS常與其他方式合用；3,跳時(shí)可減少時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)之間的干擾；二，TH-SS系統(tǒng)增益不大（近似2）減小了占空比

第四十四頁，共99頁?！?.6各種混合擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)一，F(xiàn)H/DS混合擴(kuò)頻系統(tǒng)1,先DS擴(kuò)頻再FH跳頻；2,頻帶寬度更大,擴(kuò)頻增益Gp=N*Rc/Rb3,圖2-25擴(kuò)展頻譜圖

圖2-26發(fā)射機(jī)方框圖二，TH/FH混合擴(kuò)頻系統(tǒng)1,既解決了遠(yuǎn)近問題，又有一定增益；2,圖2-28遠(yuǎn)近問題通信示意圖。第四十五頁，共99頁?！?.6各種混合擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)三，TH/DS混合擴(kuò)頻系統(tǒng)1，TD-CDMA的調(diào)制體制；2，實(shí)現(xiàn)簡單，圖2-29TH/DS方框圖3，上述綜合系統(tǒng)配合使用，充分利用各系統(tǒng)特點(diǎn)，不足之處為增加了系統(tǒng)復(fù)雜程度。

第四十六頁，共99頁。第三章偽隨機(jī)編碼第四十七頁，共99頁。3.1偽隨機(jī)編碼基本定理3.2偽碼分類及構(gòu)造原理3.3m序列3.4Gold序列第四十八頁，共99頁?！?.1偽隨機(jī)編碼基本定理

一,工程上常用二元{0,1}序列表示偽碼1每一周期0和1出現(xiàn)的次數(shù)近似相等；2每一周期內(nèi)，長度為n比特游程出現(xiàn)的次數(shù)比n+1比特游程次數(shù)多1倍；3序列具有雙值自相關(guān)函數(shù)：

第四十九頁，共99頁?！?.1偽隨機(jī)編碼基本定理二，作為擴(kuò)頻函數(shù)的偽隨機(jī)信號(hào)，應(yīng)具有下列特點(diǎn)：1偽隨機(jī)信號(hào)必須具有尖銳的自相關(guān)函數(shù)，應(yīng)接近于0；2有足夠長的碼周期，以確?？箓善?，抗干擾的要求；3有足夠多的獨(dú)立地址數(shù)，以實(shí)現(xiàn)碼分多址要求；4工程上易于產(chǎn)生，復(fù)制和控制。

第五十頁，共99頁。§3.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理一.幾個(gè)基本定義1,偽碼：二元域{0,1}或{-1,1}有一定周期的碼序列；2,相關(guān)函數(shù)：第五十一頁，共99頁?！?.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理3,自相關(guān)函數(shù),A是對(duì)應(yīng)碼元相同數(shù)目；

D是對(duì)應(yīng)碼元不同數(shù)目。4,狹義偽隨機(jī)碼

第五十二頁，共99頁?！?.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理

二，偽隨機(jī)碼差集法構(gòu)造1,差集通常用3個(gè)參數(shù)來表征：v,k,

整數(shù)集v={0,1,2,…,v-1}

子集D={d1,d2,d3,…,dk}

若di-dj恰好取遍0,1,…,v-1各次(modv)

則v的子集D，稱為差集。例如：v={0,1,2,3,4,5,6}D={1,2,4}和D={0,2,3}都是差集對(duì)應(yīng)v=7,k=3,=1第五十三頁，共99頁。§3.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理2,由差集生成的偽碼：具有相關(guān)函數(shù)：

當(dāng)v-4(k-)=-1時(shí)，可得到狹義偽碼第五十四頁，共99頁?！?.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理例1：v=7,k=3,=1對(duì)應(yīng)v-4(k-)=-1有兩個(gè)差集D1={1,2,4}和D2={0,2,3}構(gòu)造偽碼過程：v1={0,1*,2*,3,4*,5,6}x1={-1,1,1,-1,1,-1,-1}v2={0*,1,2*,3*,4,5,6}x2={1,-1,1,1,-1,-1,-1}

通過驗(yàn)證，可知x1,x2均為狹義偽碼第五十五頁，共99頁?！?.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理

例2：v=23,k=11,=5對(duì)應(yīng)v-4(k-)=-1有差集D={1,2,3,4,6,8,9,12,13,16,18}依照上述方法:x={-1,1,1,1,1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,1,1,-1,-1,1,-1,1,-1,-1,-1,-1,-1}

可驗(yàn)證其自相關(guān)函數(shù)為：

第五十六頁，共99頁?！?.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理三，平方余數(shù)碼，L碼，又稱為勒讓德碼當(dāng)p=4t-1為一素?cái)?shù)時(shí)，模p的平方余數(shù)構(gòu)成差集。

例3：t=3,p=4t-1=11,模11平方余數(shù)

a=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10i=0,1,4,9,5,3,3,5,9,4,1

差集D={1,3,4,5,9}

對(duì)應(yīng)偽碼{-1,1,-1,1,1,1,-1,-1,-1,1,-1}

第五十七頁，共99頁。例4：t=5,p=19

平方余數(shù)為{1,4,5,6,7,9,11,16,17}

對(duì)應(yīng)L碼{-1,1,-1,-1,1,1,1,1,-1,1,-1,1

-1,-1,-1,-1,1,1,-1}

例3，例4均可驗(yàn)證為狹義偽碼

四，孿生素?cái)?shù)碼，巴克碼§3.2偽隨機(jī)碼分類及構(gòu)造原理第五十八頁，共99頁。{an}……§3.3m序列一，m序列的定義1,f(x)=c0+c1x+c2x2+…+cnxn和n級(jí)線性反饋移位寄存器的關(guān)系Dn-1Dn-2D0+c0c1c2Cn-1Cn第五十九頁，共99頁?！?.3m序列2,m序列：n級(jí)最大周期線性移位寄存器序列，{an}的周期為2n-13,m序列必須對(duì)應(yīng)不可約多項(xiàng)式但不可約多項(xiàng)式不一定產(chǎn)生m序列4,產(chǎn)生m序列的連接多項(xiàng)式必須是本原多項(xiàng)式。第六十頁，共99頁?！?.3m序列二，m序列的性質(zhì)1，在每一周期p=2n-1內(nèi)，0出現(xiàn)2n-1-1次，1出現(xiàn)2n-1次；2，對(duì)n>2,kn-2,長為k的游程占游程總數(shù)的1/2k；3，m序列{ak}與其他位移序列{ak-t}的模2和仍是m序列的另一位以序列{ak-t’}{ak}+{ak-t}={ak-t’}第六十一頁，共99頁?！?.3m序列二，m序列的自相關(guān)函數(shù)圖3-2m序列相關(guān)峰示意圖

第六十二頁，共99頁?！?.3m序列三，m序列的產(chǎn)生1，根據(jù)不可約多項(xiàng)式表，p196,附錄三，查找本原多項(xiàng)式，E,F,G,H表示該數(shù)碼對(duì)應(yīng)的多項(xiàng)式為本元多項(xiàng)式。每一位代表三位2進(jìn)數(shù)。2，根據(jù)本原多項(xiàng)式構(gòu)造出m序列移位寄存器（邏輯圖）。第六十三頁，共99頁?！?.3m序列

例5，n=5,p=25-1=31(1)45E,對(duì)應(yīng)二進(jìn)數(shù)100，101

f(x)=x5+x2+1(2)75G,對(duì)應(yīng)二進(jìn)數(shù)111，101

f(x)=x5+x4+x3+x2+1

其邏輯圖見圖3-4所示

X1X2X3X4X5+++第六十四頁，共99頁。§3.3m序列

例6n=9p=29-1=511碼（1）1021E1000010001

x9+x4+1邏輯圖見圖3-5所示（2）1131E1001011001x9+x6+x4+x3+1

X2X4X5X6X8X9X1X3X7+++第六十五頁，共99頁?！?-4Gold序列族一，Gold(格爾德碼)特性1,Gold序列具有良好的自,互相關(guān)特性，特別是互相關(guān)特性。2,地址數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m序列地址數(shù)。(2n+1個(gè))3,結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。

第六十六頁，共99頁?！?-4Gold序列族二，m序列優(yōu)選對(duì)1,m序列優(yōu)選對(duì)，是指在m序列中,其互相關(guān)函數(shù)的最大值Rmax最接近或達(dá)到互相關(guān)值下限的一對(duì)m序列。2,

則f(x)和g(x)產(chǎn)生m序列a和b構(gòu)成優(yōu)選對(duì)。第六十七頁，共99頁?！?-4Gold序列族3,例如n=6的本原多項(xiàng)式103F和147H經(jīng)計(jì)算Ra,b(k)=17,滿足上式。故103F和147H構(gòu)成優(yōu)選對(duì)。4,表3-2列出了部分優(yōu)選對(duì)碼表，供使用時(shí)查找。

第六十八頁，共99頁?！?-4Gold序列族

三，Gold序列族1，Gold序列：由兩個(gè)碼長相同，時(shí)鐘速率相同的m序列優(yōu)選對(duì)模2和構(gòu)成。每改變兩個(gè)m序列相對(duì)應(yīng)位移，就可得到一個(gè)新的Gold序列。2，Gold序列族：當(dāng)相對(duì)位移2n-1-1比特時(shí)，就可得到一族(2n-1)個(gè)Gold序列，再加上兩個(gè)m序列，共有2n+1個(gè)Gold序列，稱為Gold序列族。第六十九頁，共99頁?！?-4Gold序列族四，Gold序列產(chǎn)生電路圖1,串聯(lián)形式，圖3-7

f(x)=x6+x+1g(x)=x6+x5+x2+x+1f(x)?g(x)=x12+x11+x8+x6+x5+x3+1

對(duì)應(yīng)圖3-7形式。

2,并聯(lián)形式圖3-8

f(x),g(x)結(jié)果異或出的序列即為并聯(lián)形式。實(shí)際系統(tǒng)中多采用并聯(lián)形式第七十頁，共99頁?！?-4Gold序列族3,相對(duì)位移產(chǎn)生方法

A,B,f(x)g(x)延時(shí)+setGoldf(x)g(x)++Gold相位選擇邏輯第七十一頁，共99頁?！?-4Gold序列族

五，Gold碼互相關(guān)特性1,三值互相關(guān)特性。表3-3

n為奇數(shù)時(shí)，50%有很低的互相關(guān)函數(shù)值-1/p，n為偶數(shù)時(shí)，75%有很低的互相關(guān)函數(shù)值；2,不同Gold族之間尚無理論結(jié)果。用計(jì)算機(jī)搜索發(fā)現(xiàn)，不同族序列間互相關(guān)函數(shù)已不是三值而是多值。第七十二頁，共99頁?！?-4Gold序列族

六，平衡Gold碼1,平衡碼：序列中1和0之差為1非平衡碼：0和1差多于1。表3-4非平衡碼數(shù)量表2,平衡性對(duì)載波抑制度影響很大。因此在DS系統(tǒng)中選用平衡Gold碼族第七十三頁，共99頁?！?-4Gold序列族七，平衡碼產(chǎn)生方法1,特征相位法(1)置a序列于全0初始相位，置b序列于特征相位，則產(chǎn)生的Gold碼為平衡Gold碼。(2)當(dāng)序列處于特征相位時(shí)，序列每隔一位抽樣與原序列一樣。(3)p79-p81介紹了特征相位尋找方法第七十四頁，共99頁。§3-4Gold序列族2，相位抽頭選擇法對(duì)應(yīng)于相位位移產(chǎn)生方法B。

目前工程上多采用此方法。有相應(yīng)成熟結(jié)果列成表格。如GPS定位衛(wèi)星作為擴(kuò)頻碼與多址碼所采用的偽碼產(chǎn)生方法。第七十五頁，共99頁。第四章擴(kuò)展頻譜信號(hào)解擴(kuò)和解調(diào)第七十六頁，共99頁。4.0前言4.1擴(kuò)展頻譜信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)4.2基帶解調(diào)與載波同步第七十七頁，共99頁?！?-0前言

一,(1)到達(dá)接收端的信號(hào)功率通常只有10-13~10-15w左右。(2)大氣噪聲10-13w左右。(3)一般要在輸入信噪比0~-30dB條件下才能進(jìn)行正常接收解調(diào)。(4)一個(gè)設(shè)計(jì)良好的相關(guān)器，允許輸入信噪比達(dá)-20~-50dB。(5)一般使用相干檢測(cè)。（相關(guān)）

第七十八頁，共99頁。§4-0前言

二，兩步解調(diào):解擴(kuò)（或解跳）

再解調(diào)（去載波）根據(jù)不同的調(diào)制方法，進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)（如FSK,PSK,ASK等）。第七十九頁，共99頁。§4-1擴(kuò)展頻譜信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)

一，相干通信的基本概念1,相干信號(hào)：在時(shí)序上有規(guī)定的時(shí)間關(guān)系。如普通光源非相關(guān)，激光相關(guān)。2,互相關(guān)去隨機(jī)成分。圖4-1相干檢測(cè)原理圖3,PLL鎖相環(huán)路：產(chǎn)生本地參考信號(hào)；圖4-2相干參考信號(hào)

第八十頁，共99頁?！?-1擴(kuò)展頻譜信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)

4,(1)對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)，首先要完成解擴(kuò)或解跳，才能進(jìn)行基帶解調(diào)。(2)因而要復(fù)制一個(gè)與發(fā)射端碼型相同，碼元同步的本地偽碼信號(hào)。(3)使用特殊的鎖相環(huán)，如平方環(huán)，COSTAS環(huán)等，同步問題第五章有所介紹，另外更有相關(guān)專業(yè)書籍，課程。第八十一頁，共99頁。§4-1擴(kuò)展頻譜信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)二,直接式相關(guān)和外差式相關(guān)1,直接式相關(guān)：直接偽碼異或解擴(kuò)。f0>>f0

直接式相關(guān)解擴(kuò)的抗干擾能力較低。2,外差式相關(guān)：一律解擴(kuò)至固定中頻fI,避免了直接泄漏可能性。后續(xù)電路較為固定，工作在較低頻率下，性能較為穩(wěn)定。

第八十二頁，共99頁?！?-1擴(kuò)展頻譜信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)

三,碼定時(shí)偏移對(duì)相關(guān)處理的影響1,部分有用信號(hào)x本地碼調(diào)制，被擴(kuò)展成為偽噪聲輸出；2,擴(kuò)展頻譜相關(guān)處理過程，對(duì)于碼位同步提出十分嚴(yán)格要求。

第八十三頁，共99頁?！?-2基帶解調(diào)與載波同步

解擴(kuò)后，從已被解擴(kuò)了的中頻信號(hào)中，檢測(cè)出基帶數(shù)字信號(hào)，去載波。下面介紹三種解調(diào)結(jié)構(gòu)。一，鎖相環(huán)解調(diào)器(PLL—phaselockloop)

圖4-15鎖相環(huán)解調(diào)器原理圖及各點(diǎn)波形相檢帶通符號(hào)檢測(cè)器信息輸出VCOABcos(t)取樣脈沖第八十四頁，共99頁。§4-2基帶解調(diào)與載波同步

二，平方環(huán)帶通()2帶通xUUF(t)VCO2分辨信號(hào)90o至相關(guān)器第八十五頁，共99頁?！?-2基帶解調(diào)與載波同步

三，科斯塔斯環(huán)解調(diào)器CostasCostas環(huán)用來解調(diào)雙邊帶抑制載波信號(hào)(f(t)cos(wt+)),特別是2PSK或4PSK相移鍵控信號(hào)的專用環(huán)路。

低通低通數(shù)字濾波器x數(shù)據(jù)輸出輸出信號(hào)VCO低通濾波器xx90o第八十六頁，共99頁?！?-2基帶解調(diào)與載波同步四，其他PLL近年來隨著大規(guī)模數(shù)字電路發(fā)展，逐漸發(fā)展為數(shù)字鎖相電路，是一門新的專業(yè)課。

P202《鎖相技術(shù)》西電出版社第八十七頁，共99頁。第七章擴(kuò)展頻譜技術(shù)應(yīng)用第八十八頁，共99頁。7.1引言7.2測(cè)距7.3同時(shí)測(cè)距與測(cè)速7.4做頻率標(biāo)準(zhǔn)與礦井通信7.5其他第八十九頁，共99頁?！?-1引言一，擴(kuò)頻信號(hào)優(yōu)點(diǎn)1,用于通信中，抗干擾能力強(qiáng)；2,發(fā)射功率譜密度低；3,具有低截獲率，不易被發(fā)現(xiàn)；4,能實(shí)現(xiàn)碼分多址和任意選址的功能；5,在測(cè)距中,應(yīng)用偽隨機(jī)編碼可大大提高測(cè)距精度；6,應(yīng)用偽碼序列和晶體振蕩器作為時(shí)鐘源，可以