第6章宽带抗干扰技术ppt课件.ppt

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1、第6章宽带抗干扰技术6.1扩频通信概述6.2直接序列(DS)扩频系统6.3跳频(FH)通信系统6.4跳时(TH)通信系统6.5混合扩展频谱系统6.6多载波正交频分复用（OFDM）调制与解调6.1扩频通信概述6.1.1扩频通信的概念扩频通信就是扩展频谱(SpreadSpectrum,SS)通信,它最初应用于军事导航和通信系统中。到了第二次世界大战末期,通过扩展频谱的方法达到抗干扰的目的已成为雷达工程师们熟知的概念。在随后的数年中,出于提高通信系统抗干扰性能的需要,扩频技术的研究得以广泛开展,并且出现了许多其他的应用,例如降低能量密度、高精度测距、多址接入等。

2、传统的无线通信系统的射频信号带宽与信息本身带宽是可以相比拟的,如调幅信号所传送的话音信息,其信号带宽为话音信息带宽的两倍,电视的图像信息带宽虽然是几兆赫,但传输射频信号的带宽也只是信息带宽的一倍多,这些称之为窄带通信。调频信号的频谱包含有载波分量及无穷多的边频分量。边频分量以间隔ωc对称分布在载频的两侧,具有一定带宽。当调制指数mf=(Δω/ωm)>>1时,调频信号为窄带；当调制指数mf>>1时,调频信号为宽带。所谓扩频通信,是指系统所传输的信号被扩展至一个很宽的频带。扩频通信所传递信息的信号带宽远远大于原始信息本身的带宽。通常规定：如果信息带宽为B,

3、扩频信号带宽设为fss,则扩频信号带宽与信息带宽之比为fss/B,称为扩频因子。当fss/B=1～2,即射频信号带宽略大于信息带宽时,称为窄带通信；当fss/B=50以上,即射频信号带宽大于信息带宽时,称为宽带通信；当fss/B=50=100以上,即射频信号带宽远大于信息带宽时,称为扩频通信。本章研究的扩展频谱是指占用的传输带宽远大于传输同样信息所需的最小带宽的情形。通常所说的扩频系统需要满足以下几个条件：（1）信号占用的带宽远远超出发送信息所需的最小带宽。（2）扩频是由扩频信号实现的,扩频信号通常称为编码信号,与数据无关。（3）接收端解扩是将接收到的

4、扩频信号与扩频信号的同步副本通过相关处理来完成的。标准的调制方式,如频率调制、脉冲编码调制也扩展了原始信号的频谱,但它们并不完全满足上述条件,因此不能称为扩频系统。扩频通信是用高速码元序列信号调制载波,把信号频谱扩展到更宽的频带,使被传输的信号幅度低于噪声电平,这就大大提高了通信的隐蔽性和抗干扰能力。例如,高速码元序列的时钟为5MHz,则fss=10MHz；而信息基带为B=10kHz,则fss/B＝1000。也可以用各种码序列来控制产生载频的频率合成器的频率变化,使电台工作频率在一个较宽频带内随机跳变。扩频通信是经过两次调制、解调而实现的通信,除了必要

5、的传统信息调制外,在高频信道中增加一次码控调制。这样做是使信息被嵌在控制码中,其目的是（1）使电台不仅能传输语音信号,还可以传输数字信号；（2）用数字码调制信息就可以进行信息加密；（3）使传输信息的信号能量分散,这就大大提高了系统的抗干扰能力,增强了通信的隐蔽性；（4）码控二次调制解调过程可以利用各种码型来进行选址通信,实现个人用户选择通信。6.1.2扩频通信的特点1.抗干扰能力强由于扩频系统利用了扩展频谱技术,在接收端对干扰频谱能量加以扩散,对信号频谱能量压缩集中,因此,在输出端就得到了信噪比的增益,这样的扩频通信机,可以在很小的信噪比情况下进行通

6、信,甚至可在信号比干扰信号低得多的条件下实现可靠的通信。这种“去掉干扰”能力的功能是扩频通信的主要优点之一,现分析如下：（1）当接收机本地解扩码与收到的信号码完全一致时,所需要的信号恢复到未扩频前的原始带宽,而其他任何不匹配的干扰信号被接收机扩散到更宽的频带,从而使落入到信息带宽范围的干扰强度被大大降低了,当通过窄带滤波器(带宽为信息带宽)时,就全部抑制了滤波器的带外干扰信号。（2）扩频系统的抗干扰性能决定于系统对信号与噪声功率的压缩和扩展处理的比值,该处理增益越大,则系统抗干扰能力就越强。（3）系统对高斯白噪声干扰、正弦波干扰(瞄准式干扰)、邻码干扰以及脉冲

7、干扰均有较强的抵抗能力,对多径效应的影响不敏感。扩频系统对瞄准式干扰有独特的抵抗效能,这对于电子对抗是很有利的。扩频抗干扰系统的思想是这样的：通信链路中有许多正交信号坐标点或维度可供选择,在任一时段只选用其中的一个很小的子集。我们假定干扰者无法确定当前使用的信号子集,比如对于带宽B,持续时间T的信号,可以证明其信号维数约为2BT,而系统的误码率性能只是信噪比S／N的函数。在功率无限的高斯白噪声环境下,扩频(增大了2BT的值)并没有带来性能的提升。但是,功率固定且有限的干扰台只能在有限的频带内施放噪声干扰,而且,不能确定信号坐标点所处的信号空间的位置,因此只有从

8、下列两种方式中选择其一：