第6章-数字调制技术

1、无线通信原理与应用无线通信原理与应用主要内容主要内容n调制技术概述调制技术概述n无线移动通信对数字调制技术的要求无线移动通信对数字调制技术的要求n线路码及其频谱线路码及其频谱n脉冲成形脉冲成形n信号空间概念信号空间概念n线性调制技术线性调制技术 n恒包络调制技术恒包络调制技术n扩频调制技术扩频调制技术调制技术概述n调制的定义调制的定义n调制的分类调制的分类n数字调制的优越性数字调制的优越性n数字调制解调的研究内容数字调制解调的研究内容n两类数字调制技术两类数字调制技术调制的定义n将要传输的信号变换为适合信道特性的形式过程。要传输的信号调制信号（基带信号）。转换后的信号已调信号。 在接收端需将已

2、调信号还原成原始信号，该过程称为解调。调制的分类n调制信号的类型：模拟调制、数字调制n已调信号是否是调制信号的线性搬移：线性调制和非线性调制n已调信号的包络：恒包络调制、非恒包络调制n已调信号的相位：连续相位调制、非连续相位调制数字调制的优越性n更强的抗干扰和抗噪声能力；n便于进行差错控制；n易于复用各种不同形式的信息；n更好的安全保密性能；n可采用复杂的信号处理技术；n便于实现软件无线电。数字调制解调的研究内容（1）n正交基的设计和选择（传统上是正弦波）：此设计的主要目标是实现已调信号与信道特性的最大相容。n在正交基上的最佳已调信号集或信号星座的设计：n星座的外形或说星座的最小闭包特性的研究

3、，目标是使星座的平均能量最小（BER一定情况下）；n星座的内部结构特性研究，它决定了在接收空间中对信号点的判决区的划分，而最佳的判决区划分会使得信号检测的差错概率最小，这在某种程度上确定了解调器的结构；n星座的维数设计，它在一定意义上决定了信道的带宽利用率。数字调制解调的研究内容（2）n信息比特空间到已调信号集的映射关系：现代调制映射规则是按某种规则将信息符号映射到比信息符号集更大的调制信号集，即调制本身将引入调制信息序列之间的一定约束关系。这种映射的目标有两个：n在统计特性上将尽可能多的信息符号映射为能量较小的信号点。n使不同调制信号序列之间的欧氏距离尽可能大。n解调设计：可划分为相干解调与

4、非相干解调；一般情况下相干解调比非相干解调有 3dB 的能量增益。解调设计的基本目标只有一个，就是使信息符号接收的差错概率最小。数字调制解调的研究内容（3）n调制解调器的复杂性研究：即使一个非常良好的调制方式和相应的解调方式 ，如果其时间开销（即时延和速度）和空间的开销（即设备量）是通信要求或者技术水平难以达到的，那么这一调制解调方式仍然不可取。 两大类适用的数字调制技术两大类适用的数字调制技术：特点是调制过程表现为对基带信号谱的简单搬移，因此具有较窄的主瓣，但不能保证已调信号的相位连续变化。：特点为已调信号相位连续变化，已调信号包络恒定（恒包络调制恒包络调制）。但属于非线性调制，即射频谱并不

5、是基带谱的简单搬移，因此往往具有较宽的主瓣。 n例例：美国的蜂窝系统DAMPS和日本的蜂窝系统PDC以及日本的无绳系统PHS（“小灵通”）均采用/4DQPSK 调制，属线性调制。n又例又例：GSM系统采用GMSK调制，属恒包络调制。n/4DQPSK 即 nGMSK 即 无线移动通信对调制技术的要求无线移动通信对调制技术的要求n基本要求基本要求功率效率和带宽效率功率效率和带宽效率n一句话描述一句话描述：一个令人满意的调制方案：一个令人满意的调制方案要能在低接收信噪比的条件下提供小的要能在低接收信噪比的条件下提供小的误比特率（误比特率（BER），对抗多径和衰落情），对抗多径和衰落情况性能良好。占用

6、最小的带宽，况性能良好。占用最小的带宽， 并且容并且容易实现，价格低廉。易实现，价格低廉。功率效率（功率效率（1）：以达到一定的以达到一定的（如（如105）所需要的）所需要的来度量。用来度量。用加性高斯白噪加性高斯白噪声信道中的声信道中的误比特性能来体现。误比特性能来体现。：即EbN0 ，每比特能量与噪声功率谱密度之比。功率效率（功率效率（2）0/bbbbES TS RRSNBNN BN B。设已调信号平均功率为设已调信号平均功率为S(W)，总的噪声，总的噪声功率为功率为N(W)，信号带宽为，信号带宽为B(Hz)。则，。则，相比较于模拟信号的信噪比相比较于模拟信号的信噪比S/N，将，将Eb/N

7、0称作数字信号的信噪比。后者是称作数字信号的信噪比。后者是前者的归一化值，用比特率和带宽的比前者的归一化值，用比特率和带宽的比值值。 Eb/N0也没有量纲。也没有量纲。功率效率（功率效率（3）如右图，最下面的“瀑瀑布布”曲线曲线是的误码率曲线，稍往上是的误码率曲线。由于达到同一误码率水平，后者需要更大的Eb/N0，所以，2PSK相干解调相干解调相对于2DPSK差分相干解差分相干解调调具有更高的功率效率更高的功率效率。注意注意：大的：大的Eb/N0可以通可以通过增加信号发射功率来过增加信号发射功率来获得。获得。带宽效率（带宽效率（1） ：设已调信号占据的带宽为BHz（常对应为频谱主瓣宽度），所传

8、输的基带信号的数据速率为Rbit/s，则该调制方式的带宽效率为：n带宽效率有一个基本的上限，香农的信道编码理论指出，在一个任意小的差错概率下，最大的带宽效率受限于信道内的噪声，即信道容量公式：n其中，C是信道容量，B是RF带宽，S/N信噪比。(/)BRbit s HzBmax2log1BCSBN带宽效率（带宽效率（2）n在基带数据速率相同的情况下，四进制基带数据比二进制基带数据的（ ymbol）宽度大一倍（RS,40.5RS,2），即： TS,42TS,2 。n在采用双极性不归零码双极性不归零码时，第一零点带宽为： B 1TS 。所以，就未调制的基带信号而言，所以，就未调制的基带信号而言， B

9、40.5B2 。n因此，四进制调制带宽效率是二进制调制的二因此，四进制调制带宽效率是二进制调制的二倍，也就是说，相同基带传输速率（比特率）倍，也就是说，相同基带传输速率（比特率）情况下，多进制调制具有更高的带宽效率。情况下，多进制调制具有更高的带宽效率。带通信号和等效复基带信号（带通信号和等效复基带信号（1）n已调信号一般具有如图所示的频谱（功率谱密度，PSD）。由于信号功率相对集中于载频fc附近的一定范围内（图中红色阴影部分），所以已调信号又称作带通信号带通信号。 带通信号和等效复基带信号（带通信号和等效复基带信号（2）n带通信号一般可以表示为： 其中，g(t)称作带通信号s(t)的，它代表

10、着s(t)的包络和相位，即有 如果g(t)的功率谱功率谱为Pg(f)，则s(t)的功率谱PS(f)为： ( )Re ( )exp( 2)cs tg tjf t1( )()()4SgcgcPfPffPff。( )( ) |( )|jtg tg te带通信号和等效复基带信号（带通信号和等效复基带信号（3） 复基带信号的复基带信号的PSD 带通（已调）带通（已调）信号的信号的PSD常用的带宽定义n绝对带宽：信号的非零值功率谱密度在频率上占用的范围。n零点零点带宽：频谱主瓣宽度。n3dB带宽（半功率带宽）：功率谱密度下降到峰值功率的一半，即低于峰值功率3dB时的频率范围。功率效率和带宽效率的折中（功率

11、效率和带宽效率的折中（1）n在数字通信系统设计中，经在数字通信系统设计中，经常需要在带宽效率和功率效常需要在带宽效率和功率效率之间进行折中。例如对信率之间进行折中。例如对信息信号增加差错控制编码会息信号增加差错控制编码会提高已调信号占用的带宽，提高已调信号占用的带宽，也就是降低了带宽效率，但也就是降低了带宽效率，但同时对于给定的误比特率所同时对于给定的误比特率所需的接收功率降低了，于是需的接收功率降低了，于是以带宽效率换取了功率效率。以带宽效率换取了功率效率。无编码无编码有编码有编码n另一方面，更多进制的相位调制方案降低另一方面，更多进制的相位调制方案降低了调制信号占用的带宽，但是同时增加了了

12、调制信号占用的带宽，但是同时增加了达到同样的误比特率所需的信噪比。下表达到同样的误比特率所需的信噪比。下表是不同是不同M值的值的MPSK的比较，这一点我们在的比较，这一点我们在后面还会有进一步的分析。后面还会有进一步的分析。/BbRB60/10bENBER 几个方面的约束和进一步的要求几个方面的约束和进一步的要求n信道中存在衰落衰落，因此幅度上调制有信息的调制方式不适用。希望采用恒包络调制恒包络调制。n对于蜂窝系统，可能同时使用相邻信道相邻信道，为减小邻道干扰，对已调信号的带外能量限制得比较严苛，一般要求频谱旁瓣比主瓣低旁瓣比主瓣低60dB以上。n由于移动台移动台使用电池以及批量生产的成本限制

13、，要求采用具有较高功率转换效率高功率转换效率的功率放大器和使用简便易行的解调简便易行的解调方案。线路码及其功率谱（线路码及其功率谱（PSD）1.什么是线路码什么是线路码2.线路码型线路码型3.功率谱功率谱什么是线路码（什么是线路码（Line Code）n基带信号的波形，称作线路码。生成波形的过程称作线路编码（Line Coding）。n一般对线路编码的要求有：所得到的线路码应包含有足够的位定时信息应包含有足够的位定时信息、应占应占用尽可能小的带宽用尽可能小的带宽等等。线路码型线路码型n可分为两大类，即（Return to Zero，）码和（Non- Return to Zero，）码。就二进制

14、基带数据而言，又分为（Unipolar）和（Bipolar）的。 RZ意味着每比特周期脉冲要回到零值，这会使频谱展宽，但便于同步定时。而NRZ码在每个比特周期不回到零值，即信号在每个比特周期内保持定值，NRZ码比RZ码频谱效率高，但是同步能力差。n曼彻斯特（曼彻斯特（Manchester）码）码：又称做双相码。是一种不归零码，用两个相位的波形来分别代表二进制的“0”和“1”，每个波形在一个比特周期的中点处都会发生电平的突跳（“0”或“1”对应的突跳方向恰好相反，因此时钟恢复很容易。并且曼彻斯特码没有直流成分，适用于直流耦合电路。相同比特率相同比特率R下的线路码的频谱效率下的线路码的频谱效率 码

15、型码型第一零点带宽第一零点带宽 （Hz） 基带频谱效率基带频谱效率R/B(b/s)/Hz 单极性单极性NRZ R 1 双极性双极性NRZ R 1单极性单极性RZ (50) 2R 1/2双极性双极性RZ (50) R 1曼彻斯特曼彻斯特NRZ 2R 1/22l进制极性进制极性NRZ(l1) R/l l脉冲成形脉冲成形1. 为什么要进行脉冲成形？为什么要进行脉冲成形？2. 脉冲成形还会带来什么影响？脉冲成形还会带来什么影响？ 3. 两种常用的脉冲成形滤波器两种常用的脉冲成形滤波器为什么要进行脉冲成形？为什么要进行脉冲成形？n前面介绍的线路码都采用矩形脉冲进行前面介绍的线路码都采用矩形脉冲进行数据的

16、脉冲成形，如双极性数据的脉冲成形，如双极性NRZ码中，码中，用用代表二进制的代表二进制的“ ”，用，用代表二进制的代表二进制的“ ”。直接将。直接将这种脉冲用于调制会使这种脉冲用于调制会使，无法满足无线移动通信，无法满足无线移动通信的要求。的要求。n例如例如：2PSK调制调制是线性调制，调制过程可以表达为二进制双极性双极性NRZ码与本地载波直接相乘。所以其射频频谱就是基带谱的简单搬移，射频带宽（正频率方向的零点对零点带宽）是基带带宽（正频率方向的第一零点带宽）的两倍。 13dBn对基带信号进行低通滤波（称作对基带信号进行低通滤波（称作）可以降低射频旁瓣）可以降低射频旁瓣。n常用的滤波器有两种。

17、一种是，一般用于线性调制；另一种是，常用于恒包络调制。脉冲成形还会带来什么影响？脉冲成形还会带来什么影响？n脉冲成形滤波器都是低通滤脉冲成形滤波器都是低通滤波器，因此这些滤波器的冲波器，因此这些滤波器的冲激响应不可能是时间有限的。激响应不可能是时间有限的。理想低通滤波器的冲激响应理想低通滤波器的冲激响应波形如右上图所示。信号经波形如右上图所示。信号经过这样的一个低通滤波器之过这样的一个低通滤波器之后，会造成信号在时域上的后，会造成信号在时域上的扩展，一个符号的脉冲将会扩展，一个符号的脉冲将会延伸到相邻的其他符号中，延伸到相邻的其他符号中，因此，进行脉冲成形就意味因此，进行脉冲成形就意味着着“人

18、为地人为地”引入码间干扰。引入码间干扰。n所以，要么我们选择可以消除码间干扰影响的滤波器作为脉冲成形滤波器，要么就应该将人为引入的码间干扰控制在对系统性能影响较小的程度以内。升余弦滤波器属于前一种情形；高斯滤波器则属于后一种情形。n奈奎斯特准则解决了既能克服码间干扰又能保持小的传输带宽的问题。该准则为：要使要使ISI的影响完全的影响完全被抵消，需要整个通信系统的冲击响应在接收机端被抵消，需要整个通信系统的冲击响应在接收机端每个抽样时刻只对当前符号有响应，而对其他符号每个抽样时刻只对当前符号有响应，而对其他符号的响应全等于零的响应全等于零。奈奎斯特准则可表示为：其中Ts是符号周期，n是整数，K是

19、非零常数消除码间干扰的奈奎斯特准则0()00effsKnhnTn选择滤波器的考虑n滤波器的冲击响应 在接近n0的取样点处要迅速衰减。n在发射端和接收端必须便于实现成形滤波器，以产生期望的 。( )effht( )effHf满足奈奎斯特准则的滤波器n一个满足奈奎斯特准则的滤波器的冲击响应可以表示为：n对应的滤波器频率响应：f0 或 sI=0，如果xk0 或 sQ=0，如果yk1，或4fcTb=n (Tb=n/4fc)，即：每个码元期间包含四分之一载波周期的整数倍。 0sin2 ()sin4cos2cos22 ()4bTmsbcbmsmsbcbff Tf Tf tf tdtff Tf TMSK信号

20、的正交性1n由前面的结论，对于MSK有：故相关系数的的第一项等于零，这里取n1。n可见：MSK为频差（带宽）最小的正交FSK调制，故称为“最小频移键控调制”，或“快速频移键控调制(FFSK)”14dbfTMSK信号的正交性2n要使相关系数的的第二项等于零，需有4fcTb=n ，即：n即有：n此时，每个码元期间包含的fm、fs和fc的周期数都是四分之一的整数倍1/4()4cbbmfnTNTs111 1()()444111 1()()444mcdbbbcdbbbmmfffNNTTTmmfffNNTTTn我们约定我们约定：k=0,1,2, (k-1)Tb (k+1)Tb t第第k个比特个比特ak-1

21、第第k1个比特个比特ak 0：与载波有关的相位之外的附加相位，记作(t)，即： 显然，这是一个的表达式，其，。n为得到“”的已调波形，就要求。具体地，在第k比特和第k+1比特的分界点t=kTb时刻，(t)应当连续。bbkbkT)k(tkT,xtTa)t (12 n由由(t)在t=kTb时连续变化及(t)的表达式可以得到： 从而得到：kkTtbkkkTtbkxtTaxtTabb 2211 第第k比特表达式比特表达式 第第k1比特表达式比特表达式。)aa(kxxkkkk 112n观察相位常数观察相位常数xk的上述表达式，我们知道，第的上述表达式，我们知道，第k+1比特期间的相位常数比特期间的相位常

22、数xk不仅与当前比特基不仅与当前比特基带信号的取值带信号的取值ak有关，而且跟第有关，而且跟第k比特的取值比特的取值ak-1和第和第k比特期间的相位常数比特期间的相位常数xk-1有关。因此连有关。因此连续相位调制属于续相位调制属于。 由于由于ak-1和和ak的取值为的取值为1或或1，所以，所以(ak-1ak)的取值可能为：的取值可能为：0，2或或2。所以，。所以， 。kkkkkkkaa,kxaa,xx1111n如果初始相位常数如果初始相位常数x00，则，则xk的可能取值（的可能取值（）就是）就是 或或 。故而。故而sinxk=0 。 由此，由此，MSK信号的表达式变为：信号的表达式变为： 。

23、其中，其中， ， 。 tfsinTtsinQtfcosTtcosIxcosTtsinatfsinxcosTtcostfcos)t ( scbkcbkkbkckbc 22222222 kkkkkIcosxQa cosx 后面，我们令后面，我们令cos( )=，令，令sin( )=。n由此，我们知道，由此，我们知道， 当当ak=1时，时，Ik=Qk ； 当当ak=1时，时，Ik=Qk 。 此外，根据相位连续条件，我们还可以证明，此外，根据相位连续条件，我们还可以证明，Ik只只可能可能在在cost/(2Tb)的过零点处发生变化，的过零点处发生变化， Qk只只可能可能在在sint/(2Tb)的过零点处

24、发生变化。的过零点处发生变化。这就是说，这就是说， Ik和和Qk每每2Tb才可能变化一次，并才可能变化一次，并且，变化时刻刚好错开了且，变化时刻刚好错开了Tb。MSK调制器调制器(n-1)Tbt(n+1)Tb nTbt(n+2)Tb：n=0,2,4,.kcos xkka cosxMSK信号的相位路径图信号的相位路径图n相位路径图：附加相位函数的图示。相位路径图：附加相位函数的图示。n设基带数据速率为设基带数据速率为Rb (bps)。MSK解调器解调器（2n+1）Tb（2n+2）Tb小结小结nMSK信号包络恒定n频偏严格地等于1/4Tb,调制指数h=0.5，每个码元周期的相位变化为/2。不断变化

25、，满足相位连续。 一定是的整数倍；n在一个码元期间，包含的fm、fs和fc的周期数都是四分之一的整数倍；1/(4 fm ) 、 1/(4 fs ) 、 1/(4 fc ) n其功率谱密度的主瓣较QPSK宽，但滚降速率较快。MSK调制的缺点与改进n尽管MSK信号已具有较好的频谱和误比特率性能，但仍不能满足功率谱在相邻频道取值(即邻道辐射)低于主瓣峰值60 dB以上的要求。这就要求在保持MSK基本特性的基础上，对MSK的带外频谱特性进行改进，使其衰减速度加快。n可以看出，MSK信号可由FM调制器来产生。由于输入的二进制非归零脉冲序列具有较宽的频谱，从而导致已调信号的带外衰减较慢。如果将输入信号经过

26、滤波以后再送入FM调制，必然会改善已调信号的带外特性。GMSK调制nGMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯低通滤波器(称为预调制滤波器)而产生的。高斯滤波高斯滤波MSK调制调制 GMSK调制调制GMSK的相位轨迹1GMSK的相位轨迹2n从图中可以看出， GMSK通过引入可控的码间干扰(即部分响应波形)来达到平滑相位路径的目的，它消除了MSK相位路径在码元转换时刻的相位转折点。 从图中还可以看出， GMSK信号在一码元周期内的相位增量， 不像MSK那样固定为/2， 而是随着输入序列的不同而不同。GMSK的频谱特性n随着BbTb的减小，功率谱的衰降明显加快。Bb滤波器3dB带宽。0204060

27、8010012000.51.01.52.02.5归一化频率：( f fc)Tb0.40.30.20.250.161.00.70.5BbTb(MSK)功率谱密度 / dB小结nGMSK信号的相位不但连续，而且平滑，因此其带外滚降更加快速；n在GMSK调制中，其预调滤波器不服从奈奎斯特准则，因此存在着ISI。但这种ISI是受控的。扩展频谱技术扩展频谱技术n什么是扩展频谱（什么是扩展频谱（ pread pectrum）系）系统？为什么要扩频？统？为什么要扩频？n有哪些主要的扩展频谱技术？有哪些主要的扩展频谱技术？n直接序列（直接序列（ irect equence）扩频技术）扩频技术简介。简介。什么是

28、扩展频谱系统？什么是扩展频谱系统？n发射信号带宽远大于所传输的基带信号带宽发射信号带宽远大于所传输的基带信号带宽的系统，称作的系统，称作。n扩频通信概念的产生源于二战期间军事应用扩频通信概念的产生源于二战期间军事应用的需要，最初是为了在存在敌方干扰情况下的需要，最初是为了在存在敌方干扰情况下实现保密通信。最早提出的扩频方式并不是实现保密通信。最早提出的扩频方式并不是直接序列扩频（直接序列扩频（DSSS），而是跳频扩频），而是跳频扩频（FHSS）。）。n我们知道，传统的我们知道，传统的，已调信号，已调信号带宽等于基带信号带宽的带宽等于基带信号带宽的。如，。如，MPSK(M2)调制调制的已调信号带

29、宽是基带带宽的已调信号带宽是基带带宽的的2倍；倍；MSK调制调制的已调信号带宽是基带带宽的已调信号带宽是基带带宽的的1.5倍。倍。n而而的射频带宽是远大于基带带宽的，这的射频带宽是远大于基带带宽的，这里里“”指的是射频带宽是基带信号带宽的指的是射频带宽是基带信号带宽的。例如，。例如，IS95 CDMA系统系统采用直接序列扩频技术，其射频信道带宽为采用直接序列扩频技术，其射频信道带宽为1.25MHz，而在其，而在其中，编码后基带符中，编码后基带符号速率为号速率为19.2ksps。二者之间约。二者之间约65倍的关系。倍的关系。为什么要扩频为什么要扩频1n能获得一定程度的抗干扰能力和抗阻塞能获得一定

30、程度的抗干扰能力和抗阻塞能力；能力；n是一种在背景噪声中隐蔽传送信号的方是一种在背景噪声中隐蔽传送信号的方法；法；n使窃听者的截获概率非常低；使窃听者的截获概率非常低；为什么要扩频为什么要扩频2n能够抵御来自多条传输路径（即多径）能够抵御来自多条传输路径（即多径）的干扰；的干扰；n能实现多个用户共享一个公共信道（即能实现多个用户共享一个公共信道（即实现多址）；实现多址）； n能提供一种测量两点间范围和距离的方能提供一种测量两点间范围和距离的方法。法。 主要的扩展频谱技术主要的扩展频谱技术1n直接序列扩频技术n频率跳变（简称跳频， requency opping）扩频技术n时间跳变（简称跳时，

31、ime opping ）扩频技术 主要的扩展频谱技术主要的扩展频谱技术2n混合方式 ：在上述几种基本扩频方式的基础上，可以将其组合起来，构成各种混合方式。例如：FH/DS、DS/TH、DS/FH/TH等等。一般来说， 采用混合方式在技术上要复杂一些，实现起来也要困难一些。但是，不同方式结合起来的优点是有时能得到只用其中一种方式得不到的特性。跳频（跳频（FH）扩频扩频技术简介技术简介1nFHSS系统在军事通信领域应用较多。它通过系统在军事通信领域应用较多。它通过不断地更替载波频率来实现扩频，载波频率更不断地更替载波频率来实现扩频，载波频率更替的规律常称为跳频图案，为了保证跳频的有替的规律常称为跳

32、频图案，为了保证跳频的有效性效性抗敌方干扰和截获，跳变规律应呈现抗敌方干扰和截获，跳变规律应呈现出伪随机变化的特点，跳频图案一般由伪随机出伪随机变化的特点，跳频图案一般由伪随机码（码（PN码）所决定。码）所决定。n目前其应用已经不仅仅限于军事通信领域，象目前其应用已经不仅仅限于军事通信领域，象GSM和蓝牙（和蓝牙（Blue tooth）系统中都应用了跳）系统中都应用了跳频。频。跳频（跳频（FH）扩频扩频技术简介技术简介2n值得指出的是，值得指出的是，GSM中使用跳频的目的主要在中使用跳频的目的主要在于实现于实现和和，通过应用跳频技，通过应用跳频技术来提升术来提升GSM蜂窝系统的容量（信干比可以

33、得蜂窝系统的容量（信干比可以得到改善）。到改善）。nGSM采用采用TDMA方式，用户发射机的发射是方式，用户发射机的发射是的（而不是持续式的，用户发射只占用的（而不是持续式的，用户发射只占用特定的时隙），这就为跳频的引入创造了条件，特定的时隙），这就为跳频的引入创造了条件，每次发射（每个时隙）可以采用不同的载频。每次发射（每个时隙）可以采用不同的载频。跳频跳频技术重的重要参数技术重的重要参数n跳频周期跳频周期：在每个：在每个载频上持续发射的载频上持续发射的时间，记作时间，记作Thop 。n跳变速率（跳速）跳变速率（跳速）：每秒钟载频跳变：每秒钟载频跳变的次数。记作的次数。记作vhop，单位为：

34、单位为：hops/s。显。显然，一般有，然，一般有， vhop1 Thop 。tf跳频接收机跳频接收机直接序列扩频技术简介直接序列扩频技术简介 通过将已调载波与宽带扩频序通过将已调载波与宽带扩频序列列来实现带宽的扩展。来实现带宽的扩展。n由于CDMA移动通信采用直接序列扩频系统(可简称直扩系统)， 因此有必要进一步说明直扩通信系统的组成、 工作原理及其主要特点。直接序列扩频（直接序列扩频（DSSS）原理）原理：解扩条件解扩条件n解扩条件：接收机要解扩条件：接收机要正确解调，必须先进正确解调，必须先进行解扩处理行解扩处理用接用接收机本地扩频序列与收机本地扩频序列与收到的扩频信号相乘。收到的扩频信

35、号相乘。解扩处理可表达为：解扩处理可表达为：n 其中，其中，Td为传输时延，为传输时延， 是接收端对传输时延是接收端对传输时延的估计，正确解调的的估计，正确解调的前提就是使前提就是使得得 ，从而保，从而保证：证： 。)Tt (tcos)Tt ( c)Tt ( c)Tt ( c)Tt (tcos)Tt ( c)Tt ( c)t (sdddddddddr 00dTddTT 1 )Tt (c)Tt (cdd扩频与解扩示意图扩频与解扩示意图正常解扩的条件有：正常解扩的条件有：1）收、发使用相同的扩频序列；）收、发使用相同的扩频序列；2）收、收、发要实现同步，即要求发要实现同步，即要求 。ddTT 扩频

36、信号的频谱扩频信号的频谱T=3Tc码片（码片（Chip）的概念）的概念n扩频序列的一个扩频序列的一个“1”或者一个或者一个“0”被称作一个被称作一个码片码片，以便与原始数据中的，以便与原始数据中的“1”或者或者“0”区分区分开来（在那里，我们一般称之为开来（在那里，我们一般称之为比特比特或或码元码元）。扩频序列中一个码片的持续时间称作。扩频序列中一个码片的持续时间称作码片周码片周期期，记作，记作Tc；扩频序列的数据速率称作；扩频序列的数据速率称作码片速码片速率率，记作，记作Rc，单位是，单位是chips/s（而不用而不用bits/s！）。）。 就就DSSS系统而言，一般有，系统而言，一般有，

37、TcRS 。扩频增益n我们定义：我们定义：TSTc为为DSSS的扩频增益。记作：的扩频增益。记作： GSSTSTc (1Tc)(1TS)。 刚才，我们看到，扩频之前已调带宽为：刚才，我们看到，扩频之前已调带宽为： 2TS，扩频之后的信号带宽为：，扩频之后的信号带宽为：2Tc。 因此，就有扩频增益因此，就有扩频增益GSS为：为： GSSB扩频后扩频后B扩频前扩频前 。nDSSS可以对抗窄带干扰可以对抗窄带干扰f PSD接收机解扩前接收机解扩前A点点f0有用信号有用信号窄带干扰窄带干扰f PSD接收机解扩后接收机解扩后B点点f0扩展后的扩展后的窄带干扰窄带干扰还原后的还原后的有用信号有用信号GSS

38、有用信号被还有用信号被还原为窄带信号原为窄带信号窄带干扰被扩窄带干扰被扩展为宽带干扰展为宽带干扰扩频码应具备的特点扩频码应具备的特点n扩频码应该是扩频码应该是（， seudo- oise），伪噪声码在扩频系统或码分多址系统中起着十伪噪声码在扩频系统或码分多址系统中起着十分重要的作用。分重要的作用。 这是由于这类码序列最重要这是由于这类码序列最重要的特性是它具有近似于随机信号的性能，也可的特性是它具有近似于随机信号的性能，也可以说具有近似于白噪声的性能。以说具有近似于白噪声的性能。n在单用户工作时扩频码在单用户工作时扩频码扩频码扩频码m序列n二进制的m序列是一种重要的伪随机序列， 有优良的自相关特性。nm序列在扩展频谱及码分多址技术中有着广泛的应用，并且在m序列基础上还能构成其它的码序列，因此无论从m序列直接应用还是从掌握伪随机序列基本理论而言，必须熟悉m序列的产生及其主要特性。m序列的含义序列的含义nm序列是最长