扩频通信技术 扩频技术

直序扩频(DS-SS)是通过将伪噪声序列(PN序列)直接与基带脉冲数据相乘来扩展基带数据，伪噪声序列由伪噪声产生。图1描述了经常使用的二进制相移调制的DS-SS系统发射机的框图。

同步的数据信号可能是比特或是二进制信道编码符号，以模2加的方式形成码片，然后再进行相移调制。收到的单用户的扩频信号可以表示为：

式中：m(t)是数据序列，p(t)是PN扩频序列。数据波形是时间序列上无交迭的矩形脉冲，每一脉冲的幅度等于+1或－1,m(t)序列中每一个符号代表一个数据符号，周期是T。扩频通信技术p(t)序列中的每一个脉冲代表一个码片，通常是幅度等于+1或－1的矩形，周期为T。数据符号与码片的边沿变换相一致，因此，T和T的比率为整数2－1，其输出波形如图2所示。

接收方接收原理如图3所示。

在接收方，假设接收机已经达到同步，接收到的信号通过宽带滤波器，然后与本地产生的PN序列p(t)相乘。如果p(t)=±1，有

=1，经乘法运算得到解扩信号

，

作为解调器的输入。由于

是BPSK信号，相应地可以解调出数据序列m(t)。

跳频扩频（FH-SS）

跳频扩频是载波频率按一个编码序列产生的图形以离散增量变动。所有可能的载波频率的集合称为跳频集。数字信息与二进制伪码序列模2相加后，去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪码的变化而跳变，其输出波形如图4所示。

跳频信号可以视为一系列数据调制数据的突发，它具有时变、伪随机的载频。跳频发生在若干个信道的频带上。数据以发射机载波频率跳变的方式发送到随机的信道中，而只有相应的接收机才能接收。

每个信道的中心频率定义在跳频集中的频谱区域，频谱区域应大得足以包括一个相应载频上的窄带调制突发的绝大部分功率。跳频集中使用的信道频宽称为瞬时带宽。跳频发生的频谱带宽称为总跳频带宽。

单信道调制是指每次跳频只使用一个载波频率(单信道)。图5给出了一个单信道的FH-SS发射机的原理。

从接收到的信号中去掉跳频称为解跳。其原理如图6所示。

接收机合成器生成的频率和接收到的信号的频率同频，则混频器的输出就是一个固定差频处的解跳信号。解跳前，解跳信号输入到传统的接收机。跳频过程中，当一个不需要信号占据了一个特定的跳频信道时，这个信道中的噪声和干扰就可以进入解调器。这时，非预想的用户和预想用户同时在同一信道中会产生碰撞。

FH-SS可分为快跳频和慢跳频系统。所谓快跳频是指跳频发生的速率比消息比特率高的跳频系统。所谓慢跳频是指跳频发生的速率比消息比特率低的跳频系统。

FH-SS系统的跳频速率取决于接收机合成器的频率灵敏度、发射信息的类型、抗碰撞的编码冗余度以及最近的潜在干扰距离等因素。

跳时扩频（TH-SS）

跳时扩频系统(Time Hopping，简称TH-SS)。跳时是用伪码序列来启闭信号的发射时刻和持续时间，发射信号的“有”、“无”同伪码序列一样是伪随机的。在这种方式中，将传输时间划分成称为帧的时间段，每个帧的时间段再划分成时隙，如图7所示。在每帧内，一个时隙调制一个信息。帧的所有信息比特累积发送。

跳时扩频技术一般与跳频结合起来使用，可以一起构成一种称为“时频跳变”的系统。

线性调频（ChirpModulation）

性调频中，射频脉冲信号在一个周期内，其载频的频率作线性变化。扩频通信技术

除了上述的四种跳频方式外，在实际使用时，经常使用它们的组合，如FH/DS、TH/DS、FH/TH等。一般采用混合方式看起来在技术上要求复杂一些，实现起来也要困难一些，但它们比单一的直扩、跳频、跳时体制具有更优良的性能。

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