第三章-调制技术扩频调制...ppt

1 第3章无线调制技术扩频调制 伪随机序列 在数字通信技术中具有十分重要的地位 3 1基本概念 什么是伪随机噪声 通常 由周期性数字序列经过滤波等处理后得到 因此 将这种周期性数字序列称为伪随机序列 如何产生伪随机噪声 伪随机序列 又称伪随机噪声 伪随机信号 伪随机码 3 2m序列 1 m序列的产生 下图中示出一个4级线性反馈移存器 设其初始状态 a3 a2 a1 a0 1 0 0 0 则在移位1次时 由a3和a0模2相加产生新的输入a4 1 0 1 新的状态变为 a4 a3 a2 a1 1 1 0 0 这样移位15次后又回到初始状态 1 0 0 0 若初始状态为全 0 即 0 0 0 0 则移位后得到的仍为全 0 状态 应该避免出现全 0 状态 否则移存器的状态将不会改变 一般来说 一个n级线性反馈移存器可能产生的最长周期等于 2n 1 4级移存器共有24 16种可能的状态 除全 0 状态外 只剩15种状态可用 这就是说 由任何4级反馈移存器产生的序列的周期最长为15 一般的线性反馈移存器原理方框图 1 均衡性 2 m序列的性质 在m序列的一个周期中 1 和 0 的数目基本相等 准确地说 1 的个数比 0 的个数多一个 2 游程分布 游程 指一个序列中取值相同的那些连在一起的元素合 游程长度 指一个游程中元素的个数 3 2m序列 1 m序列的产生 一般说来 在m序列中 长度为1的游程占游程总数的1 2 长度为2的游程占游程总数的1 4 长度为3的游程占1 8 在前例中给出的m序列可以重写如下 在其一个周期 m个元素 中 共有8个游程 其中长度为4的游程有1个 即1111 长度为3的游程有1个 即000 长度为2的游程有2个 即11和00 长度为1的游程有4个 即两个1和两个0 3 移位相加特性 一个m序列Mp与其经过任意次延迟移位产生的另一个不同序列Mr模2相加 得到的仍是Mp的某次延迟移位序列Ms 即 Mp Mr Ms 现在分析一个m 7的m序列Mp作为例子 设Mp的一个周期为1110010 将其向右移位一次得到另一个序列Mr的一个相应周期为0111001 这两个序列的模2和为 1110010 0111001 1001011 得出的为Ms的一个相应的周期 它与Mp向右移位5次的结果相同 4 自相关函数 m序列的自相关函数为 5 功率谱密度 信号的自相关函数与功率谱密度构成一对傅里叶变换 因此 对m序列的自相关函数作傅里叶变换可得其功率谱密度 其曲线如图所示 在T0 和m T0 时 Ps 的特性趋于白噪声的功率谱密度特性 由图可见 3 3扩展频谱通信 西安电子科技大学通信工程学院 课件制作 曹丽娜 理论依据 香农信道容量公式 扩谱通信 将基带信号的频谱通过某种调制扩展到远大于原基带信号带宽的通信技术 频谱 扩展 一 扩谱的基本概念 一 扩谱的基本概念 克劳德 艾尔伍德 香农 信道容量 单位 b s 带宽 单位 Hz 信号能量 单位 W 噪声能量 单位 W 一 扩谱的基本概念 例题 某一通信系统的信噪比为7 信道容量为24kb s能维持较高质量通信 如果信噪比降为1 若想保持信道容量不变 带宽会发生什么变化 扩谱的目的 提高抗窄带干扰的能力 特别是敌对电台的有意干扰 提高抗多径传输效应的能力 由于扩谱调制采用了扩谱伪码 它可以用来分离多径信号 所以有可能提高其抗多径的能力 直接序列 DS 扩谱 跳频 FH 扩谱 线性调频 扩谱技术的分类 直接序列 DS 扩谱 原理 用一组伪码代表信息码元去调制载波 最常用的是2PSK 这种信号的典型功率谱密度曲线示于下图中 图中 所示主瓣带宽是伪码时钟速率Rc的两倍 每个旁瓣的带宽等于Rc 例如 若所用码片的速率为5Mb s 则主瓣带宽将为10MHz 每个旁瓣宽为5MHz 系统原理框图 调制器简化框图 先将两路编码序列模2相加 然后再去进行反相键控 扩频系统的原理 基带信号的信码是欲传输的信号 它通过速率很高的编码序列 通常用伪随机序列 进行调制将其频谱展宽 这个过程称作扩频 频谱展宽后的序列再进行射频调制 通常多采用PSK调制 其输出则是扩展频谱的射频信号 经天线辐射出去 在接收端 射频信号经混频后变为中频信号 它与本地的和发端相同的编码序列反扩展 将宽带信号恢复成窄带信号 这个过程称为解扩 解扩后的中频窄带信号经普通信息解调器进行解调 恢复成原始的信码 接收过程图解 信码 b 伪码序列 c 发