扩频讲义-第5讲 混合扩频通信系统

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1、扩频通信中国民航大学电子信息工程学院通信工程系吴志军2007年9月16日第五讲扩频系统系统及其特点∑跳变时间TH扩频系统∑混合扩频系统5.1跳变时间扩频TH∑跳变时间(TimeHopping)工作方式，简称跳时(TH)方式。与跳频相似，跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键控。由于采用了窄得很多的时片去发送信号，相对说来，信号的频谱也就展宽了。∑跳时系统虽然也是一种扩展频谱技术，但因其抗干扰性能不强

2、，通常并不单独使用。在时分多址通信系统中利用跳时来减少网内干扰，并能改善系统中存在的远近效应。∑将跳时(TH)分别与直接扩频(DS)和跳频(FH)相结合则构成直扩/跳时(DS/TH)系统和跳频/跳时(FH/TH)系统。若将直扩、跳频和跳时三者结合在一起则构成直扩/跳频/跳时(DS/FH/TH)扩展频谱系统。5.2混合式扩频系统∑混合式扩频系统的好处°提高系统的抗干扰能力，降低部件制作的技术难度，使设备简化，降低成本，满足使用要求。5.2.1直扩／跳频（DS/FH）扩频系统NRZd'(t)s(t)d差分编码d(t)st(

3、t)h(t)T2Pcos(ωt)C(t)0频综12k发端码钟码产生y(t)DPSK解调r(t)dˆ(t)宽带hR(t−Tˆd)窄带C(t−Tˆ)d频综12k码钟2cos[(ω+ω)t+φ]0IF码产生收端先对差分编码，再载波调制，形成DPSK信号，然后直括得到Sds(t)信号，再经上变频跳频，则发射信号功率谱密度为：S(f)=[S(f)∗S(f)]取和频tdshPTc22S(f)≈{sin[(f−f)T]+sin[(f+f)T]}因为ds0c0c2kT2c22Sh(f)=k∑{sin[(f−fm)Tc]+sin[(f+

4、fm)Tc]}2m=1k所以+∞PT12c2'2'St(f)=[∫{sin[(f−f0)Tc]+sin[(f+f0)Tc]}k∑{−∞22m=1kPT2c22=k∑{sin[−(f−fm−f0)Tc]+sin[(f+fm+f0)Tc]}2m=1在接收端，先对接收信号解跳频，然后在对DS解扩，如果实现良好的FH图象同步和DS的码同步，则：'y(t)=2pd(t−T)cos[ωt+φ(t)]－为差分编码数据对载波的调制信号。dIF其中Φ(t)为FH引起的随机相位变化。∑若已知直接序列扩频系统处理增益是G,跳频DS系统处理增

5、益是G，则DS/FH混合扩展频谱系FH统的总处理增益G是它们的乘积：G＝DS/FHDS/FHG*G。DSFH5.2.2直扩／跳时(DS/TH)系统∑直扩／跳时系统,是在直接序列扩展⊗频谱系统的基础上增加了对射频信号突发时间跳变控制的功能。⊗⊗5.2.3直扩／跳频／跳时(DS／FH／TH)系统∑将三种基本扩展频谱系统组合起来构成一个直扩／跳频／跳时混合式扩展频谱系统其复杂程度是可想而知的。∑因此，在一般的具有抗干扰能力的电台中很少使用，而多用于以时多会址的大的信息系统中。5.3混合式扩展频谱系统的适用性∑严重干扰环境°当

6、电磁环境异常恶劣的条件下，或者要求通信系统的抗于扰指标非常高，单独一种扩展频谱系统难以满足要求时，可采用混合式扩展按谱系统。°例如：某数字话音通信系统要求处理增益为50dB，数据率为16kbit／s。若采用直接序列扩展频谱系统时，要求伪码码片速率1500Mchip/s。这样高的速率目前的技术水平是达不到的。°若采用直扩／跳频混合式扩展频谱系统，则可以满足系统总处理增益增为50dB的要求。比如，若直接序列扩展频谱的系统的伪码速率为50Mchip／s，数据率为16kbit／s，则可获得直扩系统处理增益35dB。剩下的15d

7、B处理增益由跳频系统来完成。当跳频处理增益15dB时，要求频率跳变的频率数目是32个。这样，采用直扩／跳频混合式扩展频谱系统既能满足指标要求，又容易实现。这种直扩与跳频混合式扩频系统，可实现优势互补，使其具有全面的抗干扰能力。5.3混合式扩展频谱系统的适用性∑移动通信环境∑在移动通信中，移动体的相对运动将引起收、发信机之间电T波传播距离的随机变化。当系X1TX2统内多用户同时工作时，对直扩系统而言，会在接收机输入端产生近距离大功率无用信号抑制远端小功率有用信号的现象，即所谓远－近效应。如右RX2R图所示。X1远－近效应

8、∑正常的通信路径是卡车T发信，卡车R收信和轿车T发xlx1x2信，轿车R收信；x2∑当T与T同时发信时，卡车R将同时收到来自远端卡车xlx2x1T的信号和近端轿车T的信号；xlx2∑由于近端信号的干扰，会使卡车R与卡车T的通信质量x1xl下降，严重时，会引起通信中断。∑直接序列扩展频谱通信系统，要求接收端的有用信号的功率必须大于或