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目前，最基本的展宽频谱的方法有三种：直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）简称直接扩频或直扩（DS）；跳变频率扩频（Frequency Hopping），简称跳频（FH）； 跳变时间扩频（Time Hopping），简称跳时（TH）； 上述基本调制方法可以进行组合，形成各种混合系统，如跳频/直扩系统，跳时/直扩系统等。 目前，扩展频谱的带宽常在1MHz-100MHz的范围，因此，系统的抗干扰性能非常好。 1、 直扩系统 直接序列调制系统亦称直接扩频系统，或称伪噪声系统，记作DS系统。原理框图如图1所示。 |
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| 图1 直接扩频系统原理框图 |
| 基带信号的信码是欲传输的信号，它通过速率很高的编码程序（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。频谱展宽后的序列被进行射频调制（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。 2、伪随机序列PN有如下三个要求： (1) 伪码的比特率应能满足扩展带宽的需要。 (2) 伪码的自相关要大，且互相关要小。 (3) 伪码应具有近似噪声的频谱性质，即近似连续谱，且均匀分布。 假定同步单径BPSK信道中有K个用户，并假定所有的载波相位为0，则接收的信号等效基带表示为：  其中：  为第K个用户信息比特值， 为发送功率， 为第k个用户归一化扩频信号， ， 表示加性高斯白噪声，其双边功率谱密度为 单位为W/Hz，对于某一特定比特，相关器（解扩）的输出为： |
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其中 为相关系数： 上式表明：与第k个用户本身的自相关给出了希望接收的数据项，与其它用户的互相关产生出多址干扰项MAI，与热噪声的相关产生了噪声ZK项。 当相关系数为零时，多址干扰为零。即本小区其它用户对被检测用户不产生干扰。 由频谱扩展对抗干扰性带来的好处，称为扩频增益GP ，可表示为 |
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| 式中，BW为发射扩频信号的带宽；BS为信码的速率。其中BW与所采用的伪码（伪随机序列或伪噪声序列的简称）速率有关。为获得高的扩频增益，通常希望增加射频带宽BW，即提高伪码的速率。 |
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| 在发送端，有用信号经扩频处理后，频谱被展宽，如图 (a)所示；在接收端，利用伪码的相关性作解扩处理后，有用信号频谱被恢复成窄带谱，如图 (b)所示。宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；窄带无用信号则被本地伪码扩展为宽带谱。由于无用的干扰信号为宽带谱而有用信号为窄带谱，则可以用一个窄带滤波器排除带外的干扰电平，这样，窄带内的信噪比就大大提高了。提高了扩频系统的抗干扰能力。 直扩系统的优点在于它可以在很低的甚至负信噪比环境中使系统正常工作。 例2 数据带宽为9.6kHz，扩展带宽为1.2288MHz，则扩频增益GP=21.7dB。要求进入基带解调器的最小输出信噪比 (S／N)out =6.7dB，则系统的输入信噪比(S／N)in＝(S／N)out -Gp＝-15 (dB) |
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GMT+8, 2021-12-6 20:45
