第9章扩颊通信概述 1/5时，随着频偏的进一步增大，(9-16)式中的∑。e:1L.中各项不再是近 似同相相加，因而其值将变得越来越小，使相关量，的幅度逐渐降低，即相关 解扩运算的信噪比增益显著下降，甚至完全失去解扩效果。 实际上，当频偏较大时，载波同步、符号同步和解扩处理获得信噪比增益 这三问题是纠缠在一起的。必须采用符号同步和载波频率同步的时频二维搜索， 才能建立初始同步。 (3)符号判决 解扩和基带解调过程中所得到的相关量，一般应该是复数，是含有相位 角信息的；如果在进行符号判决时需要利用此相位信息，那么前面所进行的载 波解调必须是相干解调，即消除了频偏相偏的。基于)，到各个符号星座点欧氏 距离最小的准则进行符号判决。 对于M元扩频系统，进行符号判决时可以利用{，(m),m=0,l,2,M-1} 的相位信息，也可以不用其相位信息而只用其幅度信息；二者性能有差别。 当需要利用相位信息时，进行载波解调时应该消除频偏相偏。由于发送端 的符号星座点一般都是BPSK星座点，基于相干解调所得基带信号进行相关解 扩，其相关量的有用信号也应该在实轴上，因而可以只取，(m)的实部、而舍弃 虚部，这就可使所得判决量R[心，(m]的信噪比提高一倍，使性能改善。 当不用{氵，(m)}的相位信息进行符号判决时，则取其幅度，(m)川作为判决量 来进行符号判决，其判决准则就是最大相关幅度准则，这是基于非相干的符号 判决；其误码特性与基于相干解调的系统相比要差1.53dB。 9.1.4扩频通信系统PN码的产生 最广为人知的PN码是m序列一一最大长度移位寄存器序列：是一种周期 性序列，其周期长度为n=2m1,每个周期包含2m1个1,2m11个0。它由m级 线性反馈移位寄存器生成；它具有很好的自相关特性。 西安电子科技大学
第 9 章 扩频通信概述 西安电子科技大学 6 1/5 时，随着频偏的进一步增大，(9-1-6)式中的 1 . 0 c c L j kT k e − Δω ∑ = / Lc 中各项不再是近 似同相相加，因而其值将变得越来越小，使相关量| ˆi v |的幅度逐渐降低，即相关 解扩运算的信噪比增益显著下降，甚至完全失去解扩效果。 实际上，当频偏较大时，载波同步、符号同步和解扩处理获得信噪比增益 这三问题是纠缠在一起的。必须采用符号同步和载波频率同步的时频二维搜索， 才能建立初始同步。 (3)符号判决 解扩和基带解调过程中所得到的相关量 ˆi v ，一般应该是复数，是含有相位 角信息的；如果在进行符号判决时需要利用此相位信息，那么前面所进行的载 波解调必须是相干解调，即消除了频偏相偏的。基于 ˆi v 到各个符号星座点欧氏 距离最小的准则进行符号判决。 对于 M 元扩频系统，进行符号判决时可以利用{ ˆ ( ) vi m ，m M = − 0,1,2,., 1} 的相位信息，也可以不用其相位信息而只用其幅度信息；二者性能有差别。 当需要利用相位信息时，进行载波解调时应该消除频偏相偏。由于发送端 的符号星座点一般都是 BPSK 星座点，基于相干解调所得基带信号进行相关解 扩，其相关量的有用信号也应该在实轴上，因而可以只取 ˆ ( ) vi m 的实部、而舍弃 虚部，这就可使所得判决量Re[ ( )] ˆvi m 的信噪比提高一倍，使性能改善。 当不用{ ˆ ( ) vi m }的相位信息进行符号判决时，则取其幅度| ˆ ( ) vi m |作为判决量 来进行符号判决，其判决准则就是最大相关幅度准则，这是基于非相干的符号 判决；其误码特性与基于相干解调的系统相比要差 1.5~3dB。 9.1.4 扩频通信系统 PN 码的产生 最广为人知的 PN 码是 m 序列――最大长度移位寄存器序列；是一种周期 性序列，其周期长度为 n＝2m-1，每个周期包含 2m-1 个 1，2m-1-1 个 0。它由 m 级 线性反馈移位寄存器生成；它具有很好的自相关特性
第9章扩频通信概述 -m级 1234 图91-2m级线性反馈移位寄存器 ·降低PN码被敌方猜测到而截获信息的办法： 冬将移位寄存器的几级输出序列或几个不同m序列的输出以非线性方 式组合起来，构成一种周期非常长的序列： ÷扩频时每个符号从这个长码中截取一段。 。GPS导航中的军用PN码就是一种周期长达一年多时间的长码，安 全性很强。 ·Gold码 对于用于码分多址的DSSS系统来说，关键是要求不同PN码之间具有很小 的互相关值：m序列的互相关特性不好，由m序列导出的Gold序列具有良好的 互相关性因而应用广泛。 9.1.5DS扩频与编码相结合 (1)二进制重复码与DS扩频的级联 将速率为R,的输入信息比特流，每个比特重复n,次，然后每比特用n,长 的PN码扩频，使码片速率达到n,n,R,扩频增益即可达到n,n,倍，而其解扩 处理比n,n,长的PN码扩频要简单一些。 例如：GPS的民用导航定位码就是采用这种方式。其缺点是扩频码的频谱 具有类谐波特性，而且存在一些敏感频点极易受干扰：其同步捕获也不方便。 (2)DS扩频过程与编码直接结合 采用线性分组码技术将信息速率为R的输入信息比特流k比特分为一组， 采用很低的码率(nL)将每个组组直接编码成nL比特，使其速率达到R*nLk, 西安电子科技大学 7
第 9 章 扩频通信概述 西安电子科技大学 7 图 9-1-2 m 级线性反馈移位寄存器 z 降低 PN 码被敌方猜测到而截获信息的办法： 将移位寄存器的几级输出序列或几个不同m序列的输出以非线性方 式组合起来，构成一种周期非常长的序列； 扩频时每个符号从这个长码中截取一段。 GPS 导航中的军用 PN 码就是一种周期长达一年多时间的长码，安 全性很强。 z Gold 码 对于用于码分多址的 DSSS 系统来说，关键是要求不同 PN 码之间具有很小 的互相关值；m 序列的互相关特性不好，由 m 序列导出的 Gold 序列具有良好的 互相关性因而应用广泛。 9.1.5 DS 扩频与编码相结合 (1)二进制重复码与 DS 扩频的级联 将速率为 Rb 的输入信息比特流，每个比特重复 n1次，然后每比特用 n2 长 的 PN 码扩频，使码片速率达到 1 2 b nn R ，扩频增益即可达到n1 n2 倍，而其解扩 处理比n1 n2 长的 PN 码扩频要简单一些。 例如：GPS 的民用导航定位码就是采用这种方式。其缺点是扩频码的频谱 具有类谐波特性，而且存在一些敏感频点极易受干扰；其同步捕获也不方便。 (2) DS 扩频过程与编码直接结合 采用线性分组码技术将信息速率为 R 的输入信息比特流 k 比特分为一组， 采用很低的码率(k/n Lc )将每个组组直接编码成n Lc比特，使其速率达到R*n Lc /k
第9章扩频通信概述 即实现了扩频：然后与PN码同步地进行模2加实现频谱打乱，再作载波调制。 接收端先采用PN码与接收到的码片序列相乘后就进行译码。 这种方法原理上可以得到更高的处理增益，而且扩频信号的抗截获性能更 好，但是接收检测过程的复杂度很高，远远高于相关解扩过程。这是因为当L很 大时，编码器的码字很长，码率（伽L)非常低，其译码过程复杂度必然很高。 (③)DS扩频过程与编码过程级联 采用线性分组码技术或卷积码技术将信息速率为R的输入信息比特流进行 编码，使其速率达到R,然后将此比特流进行n,倍直接序列扩频，再作调制发 送。 接收端先进行相关解扩处理，得到复数形式的判决变量后，暂不判决而是 作为解调译码的输入，进行解调译码联合判决，即软判决译码。 这样不仅可以获得完全的解扩处理增益，也可以得到较高的编码增益。 9.2DS扩频通信系统的特点和应用 9.2.1DS扩频通信系统的主要特点 伪随机性：扩频信号的频谱类似于白噪声谱，特别是在伪随机码较长的 情况下； ÷隐蔽性：扩频信号可以在很低信噪比的条件下（例如-30B)正确接收： 。抗截获性：在没有先验知识的情况下，较难获得其信号的参数和所携带 的信息，例如：频谱带宽、载波频率、信息速率、扩频码和传输的信息 内容等，都必须采用特别的通信侦察手段才能获得。 ÷具有较强的抗窄带干扰能力：可以在解扩之前通过预处理抑制很强的窄 带干扰，使系统的干扰容限大幅度提升。 不同扩频码可存在相关意义上的正交性：可作为码分复用传输，也可构 成CDMA多址接入方式。 西安电子科技大学
第 9 章 扩频通信概述 西安电子科技大学 8 即实现了扩频；然后与 PN 码同步地进行模 2 加实现频谱打乱，再作载波调制。 接收端先采用 PN 码与接收到的码片序列相乘后就进行译码。 这种方法原理上可以得到更高的处理增益，而且扩频信号的抗截获性能更 好；但是接收检测过程的复杂度很高，远远高于相关解扩过程。这是因为当 Lc很 大时，编码器的码字很长，码率(k/n Lc )非常低，其译码过程复杂度必然很高。 (3) DS 扩频过程与编码过程级联 采用线性分组码技术或卷积码技术将信息速率为 R 的输入信息比特流进行 编码，使其速率达到 n1R，然后将此比特流进行n2 倍直接序列扩频，再作调制发 送。 接收端先进行相关解扩处理，得到复数形式的判决变量后，暂不判决而是 作为解调译码的输入，进行解调译码联合判决，即软判决译码。 这样不仅可以获得完全的解扩处理增益，也可以得到较高的编码增益。 9.2 DS 扩频通信系统的特点和应用 9.2.1 DS 扩频通信系统的主要特点 伪随机性：扩频信号的频谱类似于白噪声谱，特别是在伪随机码较长的 情况下； 隐蔽性：扩频信号可以在很低信噪比的条件下(例如-30dB)正确接收； 抗截获性：在没有先验知识的情况下，较难获得其信号的参数和所携带 的信息，例如：频谱带宽、载波频率、信息速率、扩频码和传输的信息 内容等，都必须采用特别的通信侦察手段才能获得。 具有较强的抗窄带干扰能力：可以在解扩之前通过预处理抑制很强的窄 带干扰，使系统的干扰容限大幅度提升。 不同扩频码可存在相关意义上的正交性：可作为码分复用传输，也可构 成 CDMA 多址接入方式