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2008-10-28 10:20:10


  5.5 直扩系统的性能
  5.5.1 直扩系统的抗干扰性 
  直扩系统最重要的应用就是在军事通信中作为一种具有很强抗干扰性的
  通信手段。在实际中我们遇到的干扰主要有下面几种:宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰、单音及多音载频干扰、脉冲干扰等。图5-20是这几种干扰的频谱图。
   
  图5-20
  现把直扩系统对这几种干扰信号的抗干扰性简述如下:
  
  图5-21
  对于宽带噪声,在图5-21(a)示出,经过解扩中与本地PN相乘以后相关输出仍然是宽带噪声,且噪声功率谱密度不变。但是经窄带滤波的作用后,输出信息的信噪比,仍改善了处理增益的分贝数。故直扩系统有足够高的Gp时,对宽带噪声是有很好的抗干扰作用的。 
  对于部分频带噪声干扰,由于能量相对集中,对直扩系统的危害比宽带噪声要大一些。换句话说,直扩系统对其抗干扰性低于对宽带噪声的抗干扰性。
  对于单频及多频载波干扰,图5-21(b)和(c)示出其解扩处理情况。干扰信号被展宽成(sinx/x)2形状的频谱。经带通滤波器滤除大量干扰。故直扩系统对这类干扰有很好的抗干扰性。多频时为单频时几个干扰信号能量的叠加而已。
  对于脉冲干扰,由于能量在时间上相对集中,类似于部分频带干扰时能量在频谱上相对集中,对直扩系统的危害较大。故对这类干扰的抗干扰性较差。
  在实际应用中,应根据干扰情况,确定直扩系统的处理增益和其他参数,使之达到可靠通信的程度。
  5.5.2 直扩信号的抗截获性
  截获敌方信号的目的在于:
  ①  发现敌方信号的存在,
  ②  确定敌方信号的频率,
  ③  确定敌方发射机的方向。
  理论分析表明,信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比,与信号的频带宽度成反比。直扩信号正好具有这两方面的优势,它的功率谱密度很低,单位时间内的能量就很小,同时它的频带很宽。因此,它具有很强的抗截获性。
  如果满足直扩信号在接收机输入端的功率低于或与外来噪声及接收机本身的热噪声功率相比拟的条件、则一般接收机发现不了直扩信号的存在。另外,由于直扩信号的宽频带特性,截获时需要在很宽的频率范围进行搜索和监测,也是困难之一。因此,直扩信号可以用来进行隐藏通信。至于如何发现敌方直扩信号的存在,和弄清楚其参数,即直扩信号的检测与估值问题。
  5.5.3 直扩码分多址通信系统
  多址通信系统指的是许多用户组成的一个通信网,网中任何两个用户都可以通信,而且许多对用户同时通信时互不不扰。应用直扩系统就很容易组成这样 一个多址通信系统(网)。
  具体的做法是给每一个用户分配一个PN码作为地址码。首先,利用直扩信号中PN码的相关特性来区分不同的用户,每个用户只能收到其他用户按其地址码发来的信号,此时自相关特性出现峰值,可以判别出是有用信号。对于其他用户发来的别的信号,因PN码不同时互相关值很小,不会被解扩出来。其次,利用直扩信号中频谱扩展,功率谱密度很低,因此可以有许多用户共用同一宽频带。此时相互之间干扰很小,可以当作噪声处理。另外,每个用户平占用的频宽很窄,相对说来,频谱利用率也是高的。
  实现直扩码分多址通信值得注意的问题有: 
  一是要选择有优良互相关特性的码。
  一般多采用有二值或三值相关特性的码作为地址码。同时还需要有一定的数量。Gold码就可以作为地址码来用,它既有较优良的相关特性,也有足够的数量可供选。
  其二是要注意克服“远-近”问题。
  所谓“远一近”问题指的是距离近的用户的信号强,它会干扰距离远的弱信号的接收。解决的办法是采用自动功率控制,自动调节各用户的发射功率,使达到接收机时各用户信号功率基本相等,也就是满足接收机输入端等功率的条件,才能正确地区分有用信号。
  其三是同时通话的用户数,决定于整个网内的噪声水平。
  因此,直扩码分多址系统是一种噪声受限的系统。随着用户数的增加,通信质量逐渐变坏。
  5.5.4 直扩系统的抗多径干扰性能
  多径信道就是发射机和接收机之间电波传播的路径不止一条。例如由于大气层的反射和折射,以及由于建筑物等对电波的反射都是形成多径信道的原因。不同的传播路径使电波在幅度上衰减不同,到达时间的延迟也不同。
  直扩系统能够同步锁定在最强的直达路径的电波上。其它有延迟到达的电波,由于相关解扩的作用,只起到噪声干扰的作用。这就是利用PN码的自相关特性,只要延迟超过半个PN码时片,其相关值就很小,可作为噪声来对待。另外,如果采用不同时延的匹配滤波器,把多径信号分离出来,类似梳状滤波器(RAKE)的作用那样,还可以变害为利,将这些多径信号在相位上对齐相加,起到增加接收信号能量的作用。
  因此,直扩系统是一种有效的抗多径干扰的通信系统。
  5.5.5 直扩测距定时系统
  直扩系统的发展是从测距开始的。电磁波在空间是以固定的光速传播的。如果测定了电波传播的时间,也就测定了距离。
  用直扩信号来测取和定时有独特的优点。当采用一个较长周期的PN码序列作为发射信号、用它于目的地反射回来或转发回来的PN码序列的相位进行比较,即比较两个码序列相差的时片数,就可以看出其时间差,也就能换算出发射机与目的地之间的距离。不难把码片选得很窄,即码的钟速率很高,则可以高精度的测距与定时,基本的分辨率即一个码片。
  此外,有了精确的测距的定时系统,不难形成一个精确的定位系统;按照简单的几何关系,已知两个点的位置(座标)和距离,及其在某一平面上分别与第三点的距离,也就能确定第三点的座标位置。
  
  
  
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