擴頻通信教學文檔

1、第二章 跳頻系統(tǒng) 本章主要掌握FH系統(tǒng)原理，及其調制與解調技術；了解跳時、混合擴頻系統(tǒng)原理。一、跳頻（FH）通信原理用偽碼控制信息調制的射頻或載波頻率，使之不斷地、隨機地在一定頻帶范圍內發(fā)生跳變。跳變頻率數(shù)可在N（幾千220個）中隨機選取，如圖：B1最小跳頻間隔通常設（符號速率）保證相鄰頻點上信息調制譜互不重疊射頻帶寬， N可跳頻點數(shù)組成：在DS中，擴頻碼一次用1bit， FH中，k比特位對應1個載波頻率，對應個跳變頻率，組成跳頻圖案，如：分析：發(fā)端：l 信息調制信號l 跳頻載波，設在時刻，時間間隔內： 在跳頻點上的駐留時間 跳頻速率l ， 某跳頻點中心頻率，收端：與本地跳頻載波 相乘，去諧波

2、項，可得：若與頻率跳變同步，滿足（固定中頻）則有用信號項 BIF 信息解調 顯然： （信息調制帶寬），解跳起著解擴同等作用，把帶寬，還原為窄帶抑制干擾和噪聲。跳頻增益： 要指出：跳頻同步很難實現(xiàn)，即 導致不能用相干解調故發(fā)端多為非相干FSK方式 解調時可以不考慮（教材上用 的BPSK方式，舉例不妥） 對于干擾l ： 頻率不會與同步 受抑制 如為固定頻率干擾只可能與N個頻率中1個差為中頻，造成一個頻率碰撞干擾概率， 即：l ：不同網絡用戶的跳頻圖案不可能與相同受抑制l ：寬帶噪聲解跳后變?yōu)檎瓗О自肼曨l帶壓縮N倍以下對快跳、慢跳、多個窄帶干擾射中多個跳頻等內容進行詳細介紹。二、FH系統(tǒng)組成其組成重

3、畫如下如前所述， 某跳頻點中心頻率， 跳頻速率， 在跳頻點上的駐留時間 (等于PN碼發(fā)生器的時鐘周期)接收端采用同步解跳，本地提供同步跳頻載波：相乘去諧波，顯然，跳頻圖案同步，可保證，無法保證因此，進入信息解調為：是隨機值 不能用相干解調的調制方式，即一般不用BPSK，而用MFSK2.1 關于“慢跳”與“快跳”：關鍵問題：調制符號速率，信息BIT速率，跳頻速率 之間關系。設跳頻速率（跳/秒），在跳頻點上的駐留時間調制符號寬度 ，調制符號速率， 當 慢跳 即一個“chip”頻點上對應幾個信息比特反之，快跳 即每個調制符號對應多次頻率跳變（多個chip） “慢跳”與“快跳”系統(tǒng)各有特點，下面分別介

4、紹：2.2 非相干慢跳跳頻系統(tǒng)設MFSK用4FSK：即信碼碼元寬2個碼元組成一個符號， 4FSK調制：，可輸出個單頻之一，即：對應的信碼頻譜寬度：4FSK的頻寬！調制符號周期為，所占帶寬為正交排列，頻率間隔至少為( 在非正交情況下，4FSK中單頻帶寬為 )“慢跳”：設 即一個“chip”上傳送2個數(shù)據(jù)碼元（4比特信息）后再跳到另一“chip”頻點上。例：設可跳“chip”數(shù)為,“chip”數(shù)為4視頻關系圖（描述頻率跳變關系）如下：每個chip上瞬時頻譜占據(jù)寬度： （，由確定）各個“chip”頻點等概出現(xiàn)，則總頻譜寬度：舉例如下慢跳頻圖案：，跳頻順序為：W1-W3-W2-W4-W1為了減小誤碼率

5、，可以采用增加頻點數(shù)、在多個頻道（點）同時發(fā)送的方法，但也導致瞬時頻寬較大和發(fā)射功率大的問題，可以采用重疊的方法來減小瞬時頻寬。2.3 非相干快跳頻系統(tǒng)快跳：，每個調制符號上有多個“chip” 優(yōu)點 每個發(fā)射信息符號有頻率分集增益，提高對窄帶干擾的抗擾性能設MFSK為4FSK, 讓：意味著每個發(fā)射的調制符號寬度（），有2個“chip”瞬時頻譜寬度： （由決定） (頻譜展寬了)由于每個符號（）有頻率分集（多個跳頻chip組成）數(shù)據(jù)解調器的解調模式為：a. 對每個“chip”，先單個判決，然后據(jù)h個chip值作大數(shù)判決來決定符號值b. 使用最大似然估值準則，將多個“chip”組成波形作為每個符號的

6、函數(shù)來計算似然值舉例快跳頻圖案：設采用4FSK， 且有跳頻順序為：W1-W3-W2-W4-W1-W2-W2-W42.4 快跳頻速率，跳頻數(shù)的確定假設1chip對應1個符號，則個頻點中若有個相同頻率的窄帶干擾，且干擾功率大于信號功率，可能造成傳輸誤碼率為： ，如 若采用快速跳頻，用個“chip”表示1個信息bit，且用大數(shù)判決解調，則誤碼率為： （二項式分布） 為一個頻率傳送的錯誤率 為一個頻率傳送的正確檢測率使一個符號錯判所必須的錯判“chip”數(shù)例如：， 若，用“三中取二”判決比降低了三個量級其代價： 提高了h倍 瞬時帶寬： 加大k倍若射頻帶寬一定（一定）：則可用下降h倍跳頻增益工程上：，之

7、間合理折衷，以滿足、 要求2.5 轉發(fā)式干擾對跳頻速率的要求如圖：軍用上干擾機將接收FH信號放大并污染，再轉發(fā)去實施干擾（干擾頻率相同，功率大危害大）對抗方法：提高跳頻速率，可在干擾機對前1頻率響應轉發(fā)到達時，發(fā)射頻率已經快速跳轉到另一“chip”上快速“躲避”即要求：設FH收發(fā)信機之間傳播時延 干擾機轉發(fā)傳輸時延 二者差只要滿足 ， 即： 就可以了三、跳時（TH）*將信息符號一幀持續(xù)時間分成若干時隙，由偽碼產生的跳時圖案控制在某個時隙，將一幀數(shù)據(jù)猝發(fā)出去如：占空比組成：由于發(fā)送猝發(fā)性，需緩沖存儲器暫存輸入信碼（一幀）顯然，干擾只有干擾某一時隙可能性，干擾概率為D（也是猝發(fā)性干擾）跳時增益：缺

8、點：對定時同步太嚴格，對連續(xù)型窄帶干擾需要采用濾波等方法去除四、混合擴頻系統(tǒng)*目的是達到綜合抗干擾的效果！4.1 FH/DS如圖為收發(fā)信機組成：一般：PN碼 系統(tǒng)特點：a. 抗干擾能力提高處理增益：對于單純DS而言：抗單頻瞄準式干擾能力差 有遠近效應干擾（由于干擾源距離造成的接收端干擾幅度的不同，即使發(fā)射相同干擾功率也無法解決）如：收1 距 發(fā)1 遠收 1距 發(fā)2近這樣，收1收到干擾電平（發(fā)2的）遠大于有用信號電平（發(fā)1的）對于單純FH而言：抗轉發(fā)式干擾能力差，抗多徑能力差兩者結合：FH無遠近效應干擾（可躲避發(fā)2頻率），DS可彌補FH抗多徑和轉發(fā)式干擾的不足b. 簡化設備、降低技術難度例如：要求的DS系統(tǒng)，在下單純DS. 單純FH. 個可用跳頻數(shù)而FH/DS. 同等下可使N與都降低技術難度 如：， 易于實現(xiàn)4.2 TH/DS系統(tǒng)在DS系統(tǒng)中增加一個通斷開關來控制DS信號發(fā)射時隙即可緩存緩存組成從n級偽碼發(fā)生器選出（n r）級的狀態(tài)并行輸至與門，當（n-r）級狀態(tài)全為1時，與門輸出觸發(fā)脈沖控制信號發(fā)射，而（n r）級全“