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1、1第第3章章 无线调制技术无线调制技术 扩频调制扩频调制 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n什么是伪随机噪声？什么是伪随机噪声？u通常，由周期性数字序列经过滤波等处理后得到。u因此，将这种周期性数字序列称为伪随机序列。n如何产生伪随机噪声？如何产生伪随机噪声？n伪随机序列伪随机序列u又称伪随机噪声，伪随机信号，伪随机码。3.2m序列1. m序列的产生序列的产生下图中示出一个4级线性反馈移存器。例例设其初始状态(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,
2、 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。n一般的线性反馈移存器原理方框图一般的线性反馈移存器原理方框图 1 1）均衡性2. m序列的性质序列的性质在 m序列的一个周期中，“1”
3、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 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：例例 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 m 15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1 1和
4、0 0，长度为1的游程有4个，即两个1和两个0。3 3）移位相加特性一个mm序列序列 Mp与其经过任意次延迟移位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 4）自相关函数m 序列的自相关函数为5 5）功率谱密度信号的自相关函数与功率谱密度构成一对
5、傅里叶变换。因此，对mm序列序列的自相关函数自相关函数作傅里叶变换可得其功率谱密度功率谱密度：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 西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院 课件制作：曹丽娜课件制作：曹丽娜 理论依据：香农信道容量公式扩谱通信 将将基基带带信信号号的的频频谱谱通通过过某某种种调调制制扩扩展展到到远远大大于于原原基基带带信信号号带带宽的通信技术。宽的通信技术。频谱频谱扩展扩展 思思 考考 频谱资源如此紧张，为频谱资源如此紧张，为什么还要大力发展扩谱通信？什么还要大力发展扩谱通信？一、
6、扩谱的基本概念一、扩谱的基本概念（一）定义（一）定义一、扩谱的基本概念一、扩谱的基本概念（二）理论基础（二）理论基础克劳德克劳德 艾尔伍德艾尔伍德 香农香农信道容量（单位：信道容量（单位：b/sb/s）带宽（单位：带宽（单位：HzHz）信号能量（单位：信号能量（单位：WW）噪声能量（单位：噪声能量（单位：WW）一、扩谱的基本概念一、扩谱的基本概念（二）理论基础（二）理论基础 例例例例 题题题题 某某一一通通信信系系统统的的信信噪噪比比为为7 7，信信道道容容量量为为24kb/s24kb/s能能维维持持较较高高质质量量通通信信，如如果果信信噪噪比比降降为为1 1，若若想想保保持持信信道道容容量量
7、不不变变，带带宽会发生什么变化？宽会发生什么变化？n扩谱的目的u 提高抗窄带干扰的能力提高抗窄带干扰的能力，特别是敌对电台的有意干扰。u 提高抗多径传输效应的能力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。u直接序列直接序列(DS)扩谱：扩谱：u跳频跳频(FH)扩谱：扩谱：u线性调频：线性调频：n扩谱技术的分类n直接序列(DS)扩谱u原理用一组伪码伪码代表信息码元去调制载波载波。最常用的是2PSK2PSK。这种信号的典型功率谱密度曲线示于下图中。图中,所示主瓣带宽主瓣带宽 是伪码时钟速率Rc的两倍。每个旁瓣旁瓣的带宽等于R
8、Rc c 。例如，若所用码片的速率为 5 Mb/s，则主瓣带宽将为10 MHz，每个旁瓣宽为 5 MHz。u系统原理框图u调制器简化框图：先将两路编码序列模模2 2相加相加，然后再去进行 反相键控反相键控 。 扩频系统的原理l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。l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。u接收过程图解(a)信码(b)伪码序列(c)发送序列(d)发送载波相位(e)混频用本振相位(f)中频相位(g)解调信号(h)干扰信号相位(i) 混频后干扰信号相位22(a)在接收机输入端(b)在接收机中放输出端uu信号和干扰信号在频域中的变化信号和干扰信号在频域中的变化
