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分类: 网络与安全

2011-04-15 18:12:35

直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式,简称直扩方式(DS方式)。就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。
    直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制,要传送的数据信息需要经过信道编码后,与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后,首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位,并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位,作为本地解扩信号,以便能够及时恢复出数据信息,完成整个直扩通信系统的信号接收。
直接序列扩频系统的优点
一、抗干扰能力强
扩频解调器实际上是一个相关器,扩频信号通过相关器后能有效地恢复,干扰信号(包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰)由于与本地PN码不想关而被相关器抑制掉。
表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。G=B2/B1扩频通信中,接收端对接收到的信号做扩频解调,只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份,而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响,相当于把接收信噪比提高了G倍。考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗,可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为:M=G-输出端信噪比——系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。在第四章的系统仿真中,我们可以更直观的观察到系统的抗干扰性能。
二、具有强的抗多径干扰能力
无线电波在传播的过程中,除了直接到达接收天线的直射信号外,还会有各种反射体(如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面)等引起的反射和折射信号被接收天线接收。反射和折射信号的传播时间比直射信号长,它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。由扩频序列的自相关函数的特性知道。当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时,相关器输出只为码长的倒数,故被很大程度地抑制掉。直序扩频技术还有一种更先进的接收技术,叫RAKE接收技术,它可以实现多径分集接收,即将各种路径来的信号,包括直接、折射、反射绕射信号解扩后在相位上根据峰值校齐并进行叠加,使信号强度更高,不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强度。但是RAKE接收技术的实现比较复杂且昂贵。
三、对其他电台干扰小,抗截获能力强
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。简单的说:由于信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展,使信号的功率谱密度大大降低,接收端接收到的信号谱密度比接收机噪声低,即信号完全淹没在噪声中,这样对其他同频段电台的接收不会形成干扰,信号也就不容易被发现,进一步检测出信号就更难,所以有非常高的隐蔽性,非常适合保密通信,特别适合应用于军事领域的通信。正因为有此特点,FCC规定使用扩频通信机不必申请专用频率。
四、可以同频工作
由于采用相关解扩,所以只要每部通信的解扩码(PN)不同,几部通信机就可以使用同一载频而不会有互相干扰,只是多增加一点背景噪声而已。
五、便于实现多址通信
由于不同的扩频码是正交或接近正交的,彼此相互影响很小,所以可以把不同的扩频码作为用户的地址码,则很容易实现码分多址(CDMA)通信。移动通信系统采用CDMA方式,理论上可以使通信容量比目前的蜂窝式通信容量大。
 
oqpsk baikeViewInfo.expIndex="0"; baikeViewInfo.subInfo["1483943"]={title:"oqpsk"};
  OQPSK也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK),是QPSK的改进型。它与QPSK有同样的相位关系,也是把输入码流分成两路,然后进行正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移,每次只有一路可能发生极性翻转,不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此,OQPSK信号相位只能跳变0°、±90°,不会出现180°的相位跳变。
  OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调,其原理如图5-49所示。由图看出,它与QPSK信号的解调原理基本相同,其差别仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了/2,这是因为在调制时Q支路信号在时间上偏移了/2,所以抽样判决时刻也应偏移/2,以保证对两支路交错抽样。
  OQPSK克服了QPSK的l80°的相位跳变,信号通过BPF后包络起伏小,性能得到了改善,因此受到了广泛重视。但是,当码元转换时,相位变化不连续,存在90°的相位跳变,因而高频滚降慢,频带仍然较宽。
  MSK是一种特殊的OQPSK调制。
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