第九章 多路復(fù)用及多址技術(shù)9

1、通信原理 主講：陳立旺主講：陳立旺 2015年年8月月n數(shù)字和模擬通信系統(tǒng)模型由哪幾部分組成？數(shù)字和模擬通信系統(tǒng)模型由哪幾部分組成？n信息是如何度量的？碼元速率和信息速率的是何關(guān)系？信息是如何度量的？碼元速率和信息速率的是何關(guān)系？n通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有哪些？通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有哪些？n通信系統(tǒng)的工作通信系統(tǒng)的工作(通信通信)方式是哪些？方式是哪些？圖 數(shù)字通信系統(tǒng)模型I=log2(1/p)、熵、熵H(X)=p*log(1/P)。Rb=RBlog2(M)。有。有效性、可靠性和安全性。單工、半雙工和全雙工通信效性、可靠性和安全性。單工、半雙工和全雙工通信復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)信號(hào)分類：確知信號(hào)分類：確知/

2、/隨機(jī)，周期隨機(jī)，周期/ /非周期，能量非周期，能量/ /功率功率信號(hào)譜，功率譜，相關(guān)函數(shù)的定義？性質(zhì)？信號(hào)譜，功率譜，相關(guān)函數(shù)的定義？性質(zhì)？1、周期實(shí)信號(hào)的、周期實(shí)信號(hào)的功率譜線功率譜線|Cn|2，具有離散性、諧波性、對(duì)，具有離散性、諧波性、對(duì)稱性和收斂性。非周期信號(hào)的稱性和收斂性。非周期信號(hào)的功率譜密度功率譜密度lim|ST(f)|2/T，有連續(xù)譜和離散譜兩個(gè)部分。有連續(xù)譜和離散譜兩個(gè)部分。2、非周期實(shí)信號(hào)的、非周期實(shí)信號(hào)的能量譜密度能量譜密度|S(f)|2，是連續(xù)譜，又有對(duì)稱，是連續(xù)譜，又有對(duì)稱性和收斂性。性和收斂性。3、帕塞瓦爾定理：能量或功率的計(jì)算等于頻域能量或功率、帕塞瓦爾定理：能

3、量或功率的計(jì)算等于頻域能量或功率譜密度的積分。譜密度的積分。4、確知信號(hào)的、確知信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)R( )，它與譜密度是一對(duì)付氏變，它與譜密度是一對(duì)付氏變換。隨機(jī)過(guò)程的自相關(guān)函數(shù)功率譜也是變換對(duì)。換。隨機(jī)過(guò)程的自相關(guān)函數(shù)功率譜也是變換對(duì)。5、隨機(jī)過(guò)程的、隨機(jī)過(guò)程的數(shù)學(xué)期望與方差數(shù)學(xué)期望與方差的物理意義是直流分量與交的物理意義是直流分量與交流功率。流功率。6、概率密度分布或主要參數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)、概率密度分布或主要參數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。程。寬平穩(wěn)寬平穩(wěn)是數(shù)學(xué)期望、方差及相關(guān)函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，是數(shù)學(xué)期望、方差及相關(guān)函數(shù)與時(shí)間起點(diǎn)無(wú)關(guān)，嚴(yán)平穩(wěn)嚴(yán)平穩(wěn)要求密度函數(shù)與時(shí)間

4、無(wú)關(guān)。要求密度函數(shù)與時(shí)間無(wú)關(guān)。7、白噪聲白噪聲，帶通白噪聲、低通白噪聲的譜密度恒定。，帶通白噪聲、低通白噪聲的譜密度恒定。n信道分類信道分類：無(wú)線信道；有線信道。無(wú)線信道；有線信道。n無(wú)線信道：地波通信，天波通信和微波通信。無(wú)線信道：地波通信，天波通信和微波通信。n有線信道：架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖通信。有線信道：架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖通信。n哪種通信是視距通信？哪種通信與天氣關(guān)系較大？哪種通信是視距通信？哪種通信與天氣關(guān)系較大？n什么是多徑效應(yīng)？什么是頻率選擇性衰落？什么是多徑效應(yīng)？什么是頻率選擇性衰落？n光纜結(jié)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)成？光纖結(jié)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)成？光纜結(jié)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)

5、成？光纖結(jié)構(gòu)由哪幾部分構(gòu)成？光纖通信的兩個(gè)低損耗窗口是哪個(gè)波長(zhǎng)？什么是多模光纖通信的兩個(gè)低損耗窗口是哪個(gè)波長(zhǎng)？什么是多模光纖和單模光纖？光纖和單模光纖？n無(wú)失真信號(hào)的傳輸條件是什么無(wú)失真信號(hào)的傳輸條件是什么(即幅頻和相頻條件即幅頻和相頻條件)？n哪些信道是變參哪些信道是變參(隨參隨參)信道？恒參信道的頻率失真，信道？恒參信道的頻率失真，相位失真、非線性失真是指什么？相位失真、非線性失真是指什么？信道容量小結(jié)信道容量小結(jié)n互信息量的定義互信息量的定義qI(X;Y)的物理意義的物理意義I(X;Y)=H(X)-H(X/Y)q性質(zhì)及常用算式性質(zhì)及常用算式I(X;Y)=H(Y)-H(Y/X)n離散信道容

6、量離散信道容量qC及及Ct的定義，的定義，Ct = C(bit/符號(hào)符號(hào))RBq對(duì)稱和準(zhǔn)對(duì)稱信道（輸入等概對(duì)稱和準(zhǔn)對(duì)稱信道（輸入等概I(X;Y)=C）n波形信道容量波形信道容量q單一帶通信道（單一帶通信道（C=Blog(1+S/N)，單位，單位bit/s）q擴(kuò)頻信道（擴(kuò)頻信道（C=1.44S/n0）調(diào)制調(diào)制方式方式傳輸帶寬傳輸帶寬設(shè)備復(fù)雜設(shè)備復(fù)雜程度程度主要應(yīng)用主要應(yīng)用AM2fm簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單中短波無(wú)線電廣播中短波無(wú)線電廣播DSBDSB2fm中等中等應(yīng)用較少，專用系統(tǒng)應(yīng)用較少，專用系統(tǒng)SSBSSBfm復(fù)雜復(fù)雜短波無(wú)線電廣播、話音頻短波無(wú)線電廣播、話音頻分復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)分復(fù)用、載波通信、數(shù)據(jù)傳輸

7、傳輸VSBVSB略大于略大于fm近似近似SSBSSB復(fù)雜復(fù)雜電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸電視廣播、數(shù)據(jù)傳輸FM中等中等超短波小功率電臺(tái)（窄帶超短波小功率電臺(tái)（窄帶FMFM）；調(diào)頻立體聲廣播等）；調(diào)頻立體聲廣播等高質(zhì)量通信（寬帶高質(zhì)量通信（寬帶FMFM）n各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較各種模擬調(diào)制系統(tǒng)的比較:帶寬、效率、信噪比，掌握帶寬、效率、信噪比，掌握ma與與mf意義意義oo/SNoo0AM13imSSNn foo0DSBimSSNn foo0SSBimSSNn fmffm) 1(22oo0FM32ifmSSmNn fq模擬脈沖調(diào)制波形模擬脈沖調(diào)制波形（a）模擬基帶信號(hào) (b) PAM信號(hào) (c) PDM信號(hào)

8、 (d) PPM信號(hào)PCM編碼小結(jié)編碼小結(jié)1（已知?dú)w一化電平）（已知?dú)w一化電平）例：輸入歸一化電平為例：輸入歸一化電平為0.55試試求求13折線的折線的PCM編碼和量化誤差編碼和量化誤差解：（復(fù)習(xí)歸一化各段的電平區(qū)間）解：（復(fù)習(xí)歸一化各段的電平區(qū)間）1、極性碼：極性碼：C1=1（0表示負(fù)極性）表示負(fù)極性）2、段落碼：段落碼： 1/20.55 1屬于第屬于第8段，段，C2C3C4=1113、段內(nèi)碼：段內(nèi)碼：段內(nèi)位置段內(nèi)位置0.55-1/2=0.05。段內(nèi)量化間隔段內(nèi)量化間隔1/21/16=1/32。段內(nèi)量化間隔編號(hào)段內(nèi)量化間隔編號(hào)0.05/(1/32)=1.6， 11.62，屬于第，屬于第1小段

9、小段（共（共015小段）。小段）。C5C6C7C8=0001。所以所以PCM碼值碼值=111100014、量化誤差量化誤差：段內(nèi)量化電平段內(nèi)量化電平1/32*(段內(nèi)編號(hào)段內(nèi)編號(hào))+1/64=3/64量化電平：段落電平量化電平：段落電平+段內(nèi)電平段內(nèi)電平=1/2+3/64量化誤差：量化誤差：0.55-(1/2+3/64)=0.003PCM編碼小結(jié)編碼小結(jié)2（已知量化樣值）（已知量化樣值）n已知輸入信號(hào)的樣值已知輸入信號(hào)的樣值 +1270 (為最小量化間隔，等為最小量化間隔，等于于1/2048)，按照，按照A律律13折線，求采用逐次比較法折線，求采用逐次比較法編出編出PCM碼組和量化誤差碼組和量化

10、誤差。 例：當(dāng)輸入抽樣值為例：當(dāng)輸入抽樣值為+1270個(gè)量化單位時(shí)，試用個(gè)量化單位時(shí)，試用逐次比較法編碼逐次比較法編碼將其按將其按照照13折線折線A律特性編碼，求量化誤差。律特性編碼，求量化誤差。解：解：1) 極性碼極性碼c1：因?yàn)橐驗(yàn)?1270為正極性，所以為正極性，所以c1 = 1。2) 確定段落碼確定段落碼c2 c3 c4：查表：查表1可知：可知：c2值判決電平為值判決電平為128?，F(xiàn)在。現(xiàn)在1270128，故，故c2=1。在確定。在確定c2=1后，后，c3判決電平為判決電平為512，因，因1270512，因此判定因此判定c3=1。在確定。在確定c2 c3=11后，后， c4判決電平為判

11、決電平為1024，因，因12701024，因此判定，因此判定c4=1。故得故得 c2 c3 c4111。3) 確定段內(nèi)碼確定段內(nèi)碼c5 c6 c7 c8：因段內(nèi)起始電平為因段內(nèi)起始電平為1024，量化間隔為，量化間隔為64?？??？芍猚5的判決電平為的判決電平為1024+64*8(64*8等于段長(zhǎng)等于段長(zhǎng)1024除以除以2)=1536，因?yàn)?，因?yàn)?2701536得得c5=0。隨后。隨后c6的判決電平為的判決電平為1024+64*4=1280，因?yàn)椋驗(yàn)?2701280得得c6=0。隨后。隨后c7的判決電平為的判決電平為1024+64*2=1152，因?yàn)?，因?yàn)?2701152得得c7=1。隨后。

12、隨后c8的判決電平為的判決電平為(1024+64*2)+64*1=1216，因，因12701216故故c8=1。故得故得 c5 c6 c7 c8 =0011PCM碼值碼值=111100114)量化誤差：量化誤差：段內(nèi)量化電平為：段內(nèi)量化電平為：64*(段內(nèi)編號(hào)段內(nèi)編號(hào))+32=64*3+32=224，總的，總的量化電平為量化電平為1024+224=1248。故量化誤差。故量化誤差1270-1248= 22 取樣定理和取樣定理和非均勻量化小結(jié)非均勻量化小結(jié)n抽樣信號(hào)的頻譜抽樣信號(hào)的頻譜M Ms s( (f f) )：是無(wú)數(shù)間隔頻率為是無(wú)數(shù)間隔頻率為f fs s的原信號(hào)頻譜的原信號(hào)頻譜M M( (

13、f f) )相疊加相疊加而成。而成。奈奎斯特取樣定理奈奎斯特取樣定理： f fs s22f fH H 。帶通模擬信號(hào)的抽樣定理帶通模擬信號(hào)的抽樣定理：f fs s = 2= 2B B(1+(1+k/nk/n) )， n n為為商商( (f fH H / /B)B)的整數(shù)部分，的整數(shù)部分，k k為商為商( (f fH H/ /B B) )的小數(shù)部分的小數(shù)部分n模擬脈沖調(diào)制的種類模擬脈沖調(diào)制的種類：脈沖振幅調(diào)制：脈沖振幅調(diào)制(PAM)(PAM)、脈沖寬度調(diào)制、脈沖寬度調(diào)制(PDM)(PDM)、脈、脈沖位置調(diào)制沖位置調(diào)制(PPM)(PPM)n在非均勻量化：在非均勻量化：量化間隔隨信號(hào)抽樣值的不同而變

14、化。信號(hào)抽樣值小量化間隔隨信號(hào)抽樣值的不同而變化。信號(hào)抽樣值小時(shí)，量化間隔時(shí)，量化間隔 v v也?。恍盘?hào)抽樣值大時(shí)，量化間隔也?。恍盘?hào)抽樣值大時(shí)，量化間隔 v v也變大。非均勻也變大。非均勻量化改善了小信號(hào)的量化信噪比。量化改善了小信號(hào)的量化信噪比。nITU兩種建議：即兩種建議：即A壓縮律壓縮律(13折線法折線法)我國(guó)、歐洲和國(guó)際間互連時(shí)采用；我國(guó)、歐洲和國(guó)際間互連時(shí)采用； 壓縮律壓縮律(15折線法折線法)北美、日本和韓國(guó)采用。北美、日本和韓國(guó)采用。n典型電話信號(hào)的抽樣頻率典型電話信號(hào)的抽樣頻率8kHz， PCM編碼常采用編碼常采用8位位折疊二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼，傳輸比特率傳輸比特率64kbi

15、t/s。PCM調(diào)制小結(jié)nPCMnDPCMnMnADMnAPCMnADPCMnSB-APCMnMP-3m1(t)m2(t)1幀T/NT+T/N2T+T/N3T+T/N時(shí)隙1旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)采集到的信號(hào)信號(hào)m1(t)的采樣信號(hào)m2(t)的采樣 準(zhǔn)同步數(shù)字體系(PDH) E體系體系： 我國(guó)大陸、我國(guó)大陸、 歐洲采用。歐洲采用。 T體系體系： 美國(guó)、日本美國(guó)、日本等地采用。等地采用。14層次層次比特率（比特率（Mb/sMb/s）路數(shù)（路路數(shù)（路 64kb/s64kb/s）E E體體系系E - 1E - 12.0482.0483030E - 2E - 28.4488.448120120E - 3E - 334.

16、36834.368480480E - 4E - 4139.264139.26419201920E - 5E - 5565.148565 T體體系系T - 1T - 11.5441.5442424T - 2T - 26.3126.3129696T - 3T - 332.06432.064（日本）（日本）48048044.73644.736（北美）（北美）672672T 4T 497.72897.728（日本）（日本176274.176（北美）（北美）40324032T T5 5397.200397.200（日本）（日本）57605760560.

17、160560.160（北美）（北美）8064806415qPCM 一次群的幀結(jié)構(gòu)：一次群的幀結(jié)構(gòu)：TS16信令信令32個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F151幀幀125 s偶幀偶幀TS0* 1A1 1 1 1 1幀同步碼幀同步碼奇幀奇幀TS0* 0 0 1 1 0 1 1話路話路(CH1 CH15)話 路話 路 ( C H 1 6 CH30)CH308 bitTS20TS22TS28TS26TS24TS30TS19TS21TS23TS29TS27TS25TS31(1 bit = 488.3ns)8 bit(1 bit = 488.3ns)1復(fù)幀

18、復(fù)幀16幀幀保留保留TS10TS12TS14TS16TS18TS9TS11TS13TS15TS17TS4TS6TS2TS0TS8TS5TS7TS3TS1 同步數(shù)字體系(SDH)q在在SDH中，信息是以中，信息是以 “同步傳送模塊同步傳送模塊STM” 傳送的。同步傳送的。同步傳送模塊傳送模塊(STM)由信息有效負(fù)荷和段開(kāi)銷(xiāo)由信息有效負(fù)荷和段開(kāi)銷(xiāo)SOH 組成塊狀幀組成塊狀幀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)，其重復(fù)周期為重復(fù)周期為125s。qSDH分為若干等級(jí)：分為若干等級(jí)：qSTM的基本模塊是的基本模塊是STM-1。STM-1包含一個(gè)管理單元群包含一個(gè)管理單元群AUG和段開(kāi)銷(xiāo)和段開(kāi)銷(xiāo)SOH。 16等級(jí)等級(jí)比特率比特率

19、(Mb/s)STM-1 155.52（155M）STM-4 622.08（622M）STM-162,488.32（2.5G）STM-649,953.28（10G）17 多路復(fù)用概念多路復(fù)用概念q目的：在一條鏈路上傳輸多路獨(dú)立信號(hào)目的：在一條鏈路上傳輸多路獨(dú)立信號(hào)q基本原理：正交劃分方法基本原理：正交劃分方法 q3 3種基本方法：種基本方法： 頻分復(fù)用頻分復(fù)用( (FDMFDM) )、時(shí)分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用( (TDMTDM) )、碼、碼分復(fù)用分復(fù)用( (CDMCDM) )(a) FDMFDM(b) TDMTDM(c) CDMCDMfNf1f2t2tNt1tNt1t218q基本方法：采用基本方法：采

20、用SSBSSB調(diào)制搬移頻譜，以節(jié)省頻帶調(diào)制搬移頻譜，以節(jié)省頻帶。(a) 發(fā)送端原理方框圖發(fā)送端原理方框圖4.3 7.4 kHz8.3 11.4 kHz4 kHz12 kHz8 kHz多路信號(hào)輸出多路信號(hào)輸出相乘相乘帶通帶通低通低通話音輸入話音輸入1f1相乘相乘帶通帶通低通低通話音輸入話音輸入2f2相乘相乘帶通帶通低通低通話音輸入話音輸入3f3300 3400 Hz300 3,400 Hz300 3,400 Hz19多路信號(hào)輸入多路信號(hào)輸入(b)接收端原理方框圖接收端原理方框圖話音輸出話音輸出1話音輸出話音輸出2話音輸出話音輸出3相乘相乘低通低通帶通帶通f1相乘相乘低通低通帶通帶通f1相乘相乘低

21、通低通帶通帶通f14.3 7.4 kHz8.3 11.4 kHz12.3 15.4 kHz3400 Hz3400 Hz3400 Hz8 kHz12 kHz4 kHz20q國(guó)際電信聯(lián)盟國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)建議：建議：q基群基群 12路，占用路，占用48 kHz帶寬，位于帶寬，位于12 60kHz之間之間；q超群超群 60路，由路，由5個(gè)基群組成，占用個(gè)基群組成，占用240 kHz的帶寬的帶寬；q主群主群 600路，由路，由10個(gè)超群組成個(gè)超群組成。12路群的頻譜圖路群的頻譜圖121234 kHzf (kHz) 12 kHz16 kHz20 kHz56 kHzq碼組正交：0000-1+1+1+1

22、+1-1-1-1s3s1s2s4正交碼組正交碼組tttt)1,1,1,1()1,1,1,1()1,1,1,1()1,1,1,1(4321ssssq碼組正交的概念：碼組正交的概念：q設(shè)設(shè) x 和和 y 表示兩個(gè)碼組：表示兩個(gè)碼組：式中，式中， i = 1, 2, , N互相關(guān)系數(shù)定義：互相關(guān)系數(shù)定義：兩碼組兩碼組正交的必要和充分正交的必要和充分條件條件:例：例：(上頁(yè)上頁(yè)Si),(21Nixxxxx),(21NiyyyyyNiiiyxNyx11),(0),(yx23 mi sis1m1 s2m2 s3m3 s4m4 積分積分m1m2m3m4s4 s2 s1 s3 積分積分積分積分積分積分四路碼分

23、復(fù)用波形圖四路碼分復(fù)用波形圖TTTTTTttt(c) mi(t) si(t)(b) si(t)(a) mi(t)t(d) mi si(e) ( mi si)sit(f) ( mi si)sidttttttttttttttttt四路碼分復(fù)用原理方框圖：四路碼分復(fù)用原理方框圖：收方積分后再判決電平的高低，即同發(fā)入收方積分后再判決電平的高低，即同發(fā)入n擴(kuò)展頻譜通信擴(kuò)展頻譜通信q分類：分類：n直接序列直接序列(DS)擴(kuò)譜擴(kuò)譜：它通常用一段偽隨機(jī)序列（又它通常用一段偽隨機(jī)序列（又稱為偽碼）表示一個(gè)信息碼元稱為偽碼）表示一個(gè)信息碼元，對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。，對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制。偽碼的一個(gè)單元稱為一個(gè)碼片。由于碼片的

24、速率遠(yuǎn)偽碼的一個(gè)單元稱為一個(gè)碼片。由于碼片的速率遠(yuǎn)高于信息碼元的速率，所以已調(diào)信號(hào)的頻譜得到擴(kuò)高于信息碼元的速率，所以已調(diào)信號(hào)的頻譜得到擴(kuò)展。展。n 跳頻跳頻(FH)擴(kuò)譜擴(kuò)譜：它使發(fā)射機(jī)的載頻在一個(gè)信息碼元：它使發(fā)射機(jī)的載頻在一個(gè)信息碼元的時(shí)間內(nèi)，按照預(yù)定的規(guī)律，離散地快速跳變，從的時(shí)間內(nèi)，按照預(yù)定的規(guī)律，離散地快速跳變，從而達(dá)到擴(kuò)譜的目的。而達(dá)到擴(kuò)譜的目的。載頻跳變的規(guī)律一般也是由偽載頻跳變的規(guī)律一般也是由偽碼控制的碼控制的。求矩形脈沖函數(shù)求矩形脈沖函數(shù) 的付氏變換及其頻譜圖。的付氏變換及其頻譜圖。1,1( )0,1tf tt 111112sini ti ti tiieFf t edtedt

25、ieei 2F 232Fs si in n另另外外，由由= =可可作作出出頻頻譜譜圖圖: :q直接序列擴(kuò)譜系統(tǒng)直接序列擴(kuò)譜系統(tǒng) n原理q用一組偽碼代表信息碼元去調(diào)制載波用一組偽碼代表信息碼元去調(diào)制載波。最常用的是。最常用的是2PSK。這種。這種信號(hào)的典型功率譜密度曲線示于下圖中。信號(hào)的典型功率譜密度曲線示于下圖中。圖中所示主瓣帶寬（零點(diǎn)至零點(diǎn)）是圖中所示主瓣帶寬（零點(diǎn)至零點(diǎn)）是偽碼時(shí)鐘速率偽碼時(shí)鐘速率Rc的兩倍。的兩倍。每個(gè)旁瓣的帶寬等于每個(gè)旁瓣的帶寬等于Rc。例如，。例如，若所用碼片的速率為若所用碼片的速率為5 Mb/s，則主瓣帶寬將為則主瓣帶寬將為10 MHz，每個(gè)旁瓣寬為，每個(gè)旁瓣寬為5

26、 MHz。n擴(kuò)頻通信原理方框圖擴(kuò)頻通信原理方框圖n調(diào)制器簡(jiǎn)化方框圖調(diào)制器簡(jiǎn)化方框圖：先將兩路編碼序列模：先將兩路編碼序列模2相加，相加，然后再去進(jìn)行反相鍵控。然后再去進(jìn)行反相鍵控。n接收過(guò)程圖解接收過(guò)程圖解信碼；信碼；偽碼序列偽碼序列；發(fā)送序列；發(fā)送序列；發(fā)送載波相位發(fā)送載波相位；混頻用本振相位混頻用本振相位；中頻相位；中頻相位；解調(diào)信號(hào)解調(diào)信號(hào)；干擾信號(hào)相位；干擾信號(hào)相位；混頻后干擾信號(hào)混頻后干擾信號(hào)相位。相位。n信號(hào)和干擾信號(hào)在頻域中的變化信號(hào)和干擾信號(hào)在頻域中的變化 (a) 在接收機(jī)輸入端在接收機(jī)輸入端 (b) 在接收機(jī)中放輸出端在接收機(jī)中放輸出端發(fā)送端加偽碼發(fā)送后頻譜較原信號(hào)頻譜展寬了

27、發(fā)送端加偽碼發(fā)送后頻譜較原信號(hào)頻譜展寬了N倍倍接收端的高頻窄帶干擾通過(guò)混頻濾波后化解接收端的高頻窄帶干擾通過(guò)混頻濾波后化解q結(jié)果結(jié)果q提高抗窄帶干擾的能力提高抗窄帶干擾的能力，特別是提高抗有意干擾的能力。由，特別是提高抗有意干擾的能力。由于這類干擾的帶寬窄，所以對(duì)于寬帶擴(kuò)譜信號(hào)的影響不大。于這類干擾的帶寬窄，所以對(duì)于寬帶擴(kuò)譜信號(hào)的影響不大。q 防止竊聽(tīng)防止竊聽(tīng)。擴(kuò)譜信號(hào)的發(fā)射功率譜密度可以很小，小到低于。擴(kuò)譜信號(hào)的發(fā)射功率譜密度可以很小，小到低于噪聲的功率譜密度，將發(fā)射信號(hào)隱藏在背景噪聲中，使偵聽(tīng)噪聲的功率譜密度，將發(fā)射信號(hào)隱藏在背景噪聲中，使偵聽(tīng)者很難發(fā)現(xiàn)。此外，由于采用了偽碼，竊聽(tīng)者不能方

28、便地聽(tīng)者很難發(fā)現(xiàn)。此外，由于采用了偽碼，竊聽(tīng)者不能方便地聽(tīng)懂發(fā)送的消息。懂發(fā)送的消息。q 提高抗多徑傳輸效應(yīng)的能力提高抗多徑傳輸效應(yīng)的能力。由于擴(kuò)譜調(diào)制采用了擴(kuò)譜偽碼，。由于擴(kuò)譜調(diào)制采用了擴(kuò)譜偽碼，它可以用來(lái)分離多徑信號(hào)，所以有可能提高其抗多徑的能力。它可以用來(lái)分離多徑信號(hào)，所以有可能提高其抗多徑的能力。q 多個(gè)用戶可以共用同一頻帶多個(gè)用戶可以共用同一頻帶。在同一擴(kuò)譜頻帶內(nèi)，不同用戶。在同一擴(kuò)譜頻帶內(nèi)，不同用戶采用互相正交的不同擴(kuò)譜碼，就可以區(qū)分各個(gè)用戶的信號(hào)，采用互相正交的不同擴(kuò)譜碼，就可以區(qū)分各個(gè)用戶的信號(hào)，從而按照碼分多址的原理工作。從而按照碼分多址的原理工作。q 提供測(cè)距能力提供測(cè)距能

29、力。通過(guò)測(cè)量擴(kuò)譜信號(hào)的自相關(guān)特性的峰值出現(xiàn)。通過(guò)測(cè)量擴(kuò)譜信號(hào)的自相關(guān)特性的峰值出現(xiàn)時(shí)刻，可以從信號(hào)傳輸時(shí)間的大小計(jì)算出傳輸距離時(shí)刻，可以從信號(hào)傳輸時(shí)間的大小計(jì)算出傳輸距離n引言：正交編碼正交編碼在數(shù)字通信中十分重要。在數(shù)字通信中十分重要。正交編碼不僅可以用作正交編碼不僅可以用作糾錯(cuò)編碼糾錯(cuò)編碼，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)碼分多址通信碼分多址通信，目前已經(jīng)廣泛用于蜂窩網(wǎng)中。，目前已經(jīng)廣泛用于蜂窩網(wǎng)中。在誤碼率測(cè)量、時(shí)延測(cè)量、在誤碼率測(cè)量、時(shí)延測(cè)量、擴(kuò)譜通信擴(kuò)譜通信、密碼密碼及及分離分離多徑多徑等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。等方面都有著十分廣泛的應(yīng)用。補(bǔ)充： 正交編碼與偽隨機(jī)序列n10.1 正交

30、編碼q正交性正交性n若兩個(gè)周期為若兩個(gè)周期為T(mén)的模擬信號(hào)的模擬信號(hào)s1(t)和和s2(t)互相正交，則互相正交，則有有n同理，若同理，若M個(gè)周期為個(gè)周期為T(mén)的模擬信號(hào)的模擬信號(hào)s1(t)，s2(t)，sM(t)構(gòu)成一個(gè)正交信號(hào)集合，則有構(gòu)成一個(gè)正交信號(hào)集合，則有q互相關(guān)系數(shù)互相關(guān)系數(shù)n兩個(gè)碼組的正交性可用如下形式的互相關(guān)系數(shù)來(lái)表兩個(gè)碼組的正交性可用如下形式的互相關(guān)系數(shù)來(lái)表述。述。TTdttstsTdttsts0210210)()(10)()(或Tdttsts0210)()( i j；i, j1, 2, , M設(shè)長(zhǎng)為設(shè)長(zhǎng)為n的編碼中碼元只取值的編碼中碼元只取值+1和和-1，以及，以及x和和y是其

31、中兩個(gè)碼組：是其中兩個(gè)碼組：其中其中 則則x和和y間的互相關(guān)系數(shù)定義為間的互相關(guān)系數(shù)定義為若碼組若碼組x和和y正交，則必有正交，則必有 (x, y) = 0。 ),(321nxxxxx),(321nyyyyyniyxii, 2 , 1),1, 1(,niiiyxnyx11),(n正交編碼正交編碼例如，下圖所示例如，下圖所示4個(gè)數(shù)字信號(hào)可以看作是如下個(gè)數(shù)字信號(hào)可以看作是如下4個(gè)碼組：個(gè)碼組：按照互相關(guān)系數(shù)定義式計(jì)算容易得知，按照互相關(guān)系數(shù)定義式計(jì)算容易得知，這這4個(gè)碼組中任意兩者之間的相關(guān)系數(shù)個(gè)碼組中任意兩者之間的相關(guān)系數(shù)都為都為0，即這，即這4個(gè)碼組兩兩正交。我們個(gè)碼組兩兩正交。我們把這種把這

32、種兩兩正交的編碼稱為正交編碼兩兩正交的編碼稱為正交編碼。s1(t)s2(t)s3(t)s4(t)1, 1, 1, 1(:)()1, 1, 1, 1(:)()1, 1, 1, 1(:)()1, 1, 1, 1(:)(4321tstststs35 阿達(dá)瑪阿達(dá)瑪(Hadamard)矩陣矩陣：是一種方陣，僅由元素是一種方陣，僅由元素+1和和-1構(gòu)成。簡(jiǎn)稱構(gòu)成。簡(jiǎn)稱H矩陣。矩陣。n最低階的阿達(dá)瑪矩陣是最低階的阿達(dá)瑪矩陣是2階的階的n階數(shù)為階數(shù)為2的冪的阿達(dá)瑪矩陣可以用下面的遞推公式求出：的冪的阿達(dá)瑪矩陣可以用下面的遞推公式求出：n 式中，式中， 直積。直積。n高于高于2階的階的H矩陣的階數(shù)一定是矩陣的階

33、數(shù)一定是4的倍數(shù)。目前，除的倍數(shù)。目前，除N = 4 47 = 188外，所有外，所有N 200的的H矩陣都已經(jīng)找到矩陣都已經(jīng)找到11112H2HHH2 / NN2222224HHHHHHH36q沃爾什沃爾什(Walsh)矩陣矩陣：n將將H矩陣中各行按符號(hào)改變次數(shù)由少到多排列，得出沃爾什矩陣矩陣中各行按符號(hào)改變次數(shù)由少到多排列，得出沃爾什矩陣（簡(jiǎn)稱（簡(jiǎn)稱W矩陣）。例：矩陣）。例：W矩陣仍保有正交性。矩陣仍保有正交性。 8W37 9.4.3 偽隨機(jī)碼偽隨機(jī)碼q偽隨機(jī)碼偽隨機(jī)碼 又稱偽隨機(jī)序列又稱偽隨機(jī)序列n具有類似白噪聲的隨機(jī)特性具有類似白噪聲的隨機(jī)特性但是又能重復(fù)產(chǎn)生。但是又能重復(fù)產(chǎn)生。n具有

34、良好的相關(guān)特性具有良好的相關(guān)特性，可以，可以用于碼分復(fù)用用于碼分復(fù)用、多址接入、測(cè)距、密多址接入、測(cè)距、密碼、擴(kuò)展頻譜通信和分離多徑信號(hào)等許多用途。碼、擴(kuò)展頻譜通信和分離多徑信號(hào)等許多用途。 n偽隨機(jī)序列有多種，其中以偽隨機(jī)序列有多種，其中以m序列最為重要。序列最為重要。qm序列序列nm序列序列 m序列是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。由線序列是最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱。由線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的序列。性反饋移位寄存器產(chǎn)生的周期最長(zhǎng)的序列。q例：例： 下圖中示出一個(gè)下圖中示出一個(gè)4級(jí)線性反饋移存器。級(jí)線性反饋移存器。設(shè)其初始狀態(tài)為設(shè)其初始狀態(tài)為 (1, 0, 0, 0)，移

35、位移位15次后又次后又回到初始狀態(tài)回到初始狀態(tài)。若初始狀態(tài)為全若初始狀態(tài)為全“0”，即即 (0, 0, 0, 0)，則移，則移位后得到的仍為全位后得到的仍為全“0”狀態(tài)。應(yīng)該避免出現(xiàn)狀態(tài)。應(yīng)該避免出現(xiàn)全全“0”狀態(tài)，否則移狀態(tài)，否則移存器的狀態(tài)將不會(huì)改存器的狀態(tài)將不會(huì)改變。變。n一般的線性反饋移存器原理方框圖一般的線性反饋移存器原理方框圖圖中各級(jí)移存器的狀態(tài)用圖中各級(jí)移存器的狀態(tài)用ai表示，表示，ai = 0或或1，i 整數(shù)。整數(shù)。反饋線的連接狀態(tài)用反饋線的連接狀態(tài)用ci表示，表示，ci1表示此線接通（參加反饋）；表示此線接通（參加反饋）；ci0表示此線斷開(kāi)。表示此線斷開(kāi)。反饋線的連接狀態(tài)不同

36、，就可能改變此反饋線的連接狀態(tài)不同，就可能改變此移存器輸出序列的周期移存器輸出序列的周期p。 niiinnxcxcxcxccxf02210)(特征方程：表示反饋連接關(guān)系特征方程：表示反饋連接關(guān)系n本原多項(xiàng)式本原多項(xiàng)式n一個(gè)線性反饋移存器能產(chǎn)生一個(gè)線性反饋移存器能產(chǎn)生m序列的序列的充要條件充要條件為：為：反反饋移存器的特征多項(xiàng)式為本原多項(xiàng)式。饋移存器的特征多項(xiàng)式為本原多項(xiàng)式。n定義：若一個(gè)定義：若一個(gè)n次多項(xiàng)式次多項(xiàng)式f(x)滿足下列條件：滿足下列條件：f (x)為既約的；為既約的；f (x)可整除可整除(xm + 1)，m = 2n 1；f (x)除不盡除不盡(xq + 1)，q m； 則稱則

37、稱 f (x)為為本原多項(xiàng)式本原多項(xiàng)式。q【例例】要求用一個(gè)要求用一個(gè)4級(jí)反饋移存器產(chǎn)生級(jí)反饋移存器產(chǎn)生m序列，試求其特征序列，試求其特征多項(xiàng)式。多項(xiàng)式。n = 4，故此移存器產(chǎn)生的，故此移存器產(chǎn)生的m序列的長(zhǎng)度為序列的長(zhǎng)度為m = 2n 1 = 15。由于其特征多項(xiàng)式由于其特征多項(xiàng)式f (x)應(yīng)可整除應(yīng)可整除(xm + 1) = (x15 + 1)，故，故我們將我們將(x15+1)分解因子分解因子，從其因子中找，從其因子中找 f (x)：f(x)不僅應(yīng)為不僅應(yīng)為(x15+1)的一個(gè)因子，而且還應(yīng)該是的一個(gè)因子，而且還應(yīng)該是一個(gè)一個(gè)4次原次原多項(xiàng)式。多項(xiàng)式。上式表明，上式表明，(x15+1)可

38、以分解為可以分解為5個(gè)既約因子，其個(gè)既約因子，其中中3個(gè)是個(gè)是4次多項(xiàng)式?？梢宰C明，這次多項(xiàng)式?？梢宰C明，這3個(gè)個(gè)4次多項(xiàng)式中，前次多項(xiàng)式中，前2個(gè)是本原多項(xiàng)式，第個(gè)是本原多項(xiàng)式，第3個(gè)不是。因?yàn)閭€(gè)不是。因?yàn)?111111223434415xxxxxxxxxxxx1115234xxxxxx這就是說(shuō)，這就是說(shuō)，(x4 + x3 +x2 +x + 1)不僅可整除不僅可整除(x15+1)，而且還可以整除而且還可以整除(x5+1)，故它不是本原的。于是，故它不是本原的。于是，我們找到了兩個(gè)我們找到了兩個(gè)4次本原多項(xiàng)式次本原多項(xiàng)式f (x) ： (x4 +x + 1)和和(x4 + x3 + 1) 。由

39、其中任何一個(gè)都可以產(chǎn)生由其中任何一個(gè)都可以產(chǎn)生m序序列，用作為特征多項(xiàng)式構(gòu)成的列，用作為特征多項(xiàng)式構(gòu)成的4級(jí)反饋移存器就是級(jí)反饋移存器就是上圖中給出的。上圖中給出的。q注意算法注意算法 ：“+” “ ”，如，如 x+x=01115234xxxxxxn本原多項(xiàng)式本原多項(xiàng)式n本原多項(xiàng)式本原多項(xiàng)式代數(shù)式代數(shù)式8進(jìn)制表示進(jìn)制表示法法代數(shù)式代數(shù)式8進(jìn)制表示法進(jìn)制表示法2345678910111213x2 + x + 1x3 + x + 1x4 + x + 1x5 + x2 + 1x6+ x + 1x7 + x3 + 1x8 + x4 + x3 + x2 + 1x9 + x4 + 1x10 + x3 +

40、1x11 + x2 + 1x12 + x6 + x4 + x + 1x13 + x4 + x3 + x + 171323451032114351021201140051012320033141516171819202122232425x14 + x10 + x6 + x + 1x15 + x + 1x16 + x12 + x3 + x + 1x17 + x3 + 1x18 + x7 + 1x19 + x5 + x2 + x + 1x20 + x3 + 1x21 + x2 + 1x22 + x + 1x23 + x5 + 1x24 + x7 + x2 + x + 1x25 + x3 + 1421

41、03100003210013400011100020120000474000011100000052000000340000041100000207200000011p本原多項(xiàng)式表本原多項(xiàng)式表n m序列的性質(zhì)q均衡性均衡性在在m序列的一個(gè)周期中序列的一個(gè)周期中，“1”和和“0”的數(shù)目基本相等的數(shù)目基本相等。準(zhǔn)確地說(shuō)，準(zhǔn)確地說(shuō)，“1”的個(gè)數(shù)比的個(gè)數(shù)比“0”的個(gè)數(shù)多一個(gè)。的個(gè)數(shù)多一個(gè)。an-1an an+i-1 an-2an-1 an-2an-1 an+i-2 an-3an-2 a2a3 ai+2 a1a2 a1a2 ai+1 a0a1 a0a1 ai an-1a0 1和和m = (2n 1)都是

42、奇數(shù)，故都是奇數(shù)，故1至至(2n 1)間這間這m個(gè)整數(shù)中奇數(shù)比偶數(shù)多個(gè)整數(shù)中奇數(shù)比偶數(shù)多1個(gè)。個(gè)。n游程分布游程分布我們把一個(gè)序列中取值相同的元素合稱為一個(gè)我們把一個(gè)序列中取值相同的元素合稱為一個(gè)“游程游程”。在一。在一個(gè)游程中元素的個(gè)數(shù)稱為個(gè)游程中元素的個(gè)數(shù)稱為游程長(zhǎng)度游程長(zhǎng)度。例如，在前例中給出的。例如，在前例中給出的m序列可以重寫(xiě)如下：序列可以重寫(xiě)如下：一般說(shuō)來(lái)，在一般說(shuō)來(lái)，在m序列中，長(zhǎng)度為序列中，長(zhǎng)度為1的游程占游程總數(shù)的的游程占游程總數(shù)的1/2；長(zhǎng)度；長(zhǎng)度為為2的游程占游程總數(shù)的的游程占游程總數(shù)的1/4；長(zhǎng)度為；長(zhǎng)度為3的游程占的游程占1/8 ；. . . 。(說(shuō)說(shuō)明頻譜具有平坦性

43、明頻譜具有平坦性) 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 m 15n偽噪聲特性偽噪聲特性它具有如下它具有如下3個(gè)基本性質(zhì)：個(gè)基本性質(zhì)：n序列中序列中“”和和“”的出現(xiàn)概率相等。的出現(xiàn)概率相等。n序列中長(zhǎng)度為序列中長(zhǎng)度為1的游程約占的游程約占1/2；長(zhǎng)度為；長(zhǎng)度為2的游程約占的游程約占1/4；長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為3的游程約占的游程約占1/8；.。一般說(shuō)來(lái)，長(zhǎng)度為。一般說(shuō)來(lái)，長(zhǎng)度為k的游程的游程約占約占1/2k。而且在長(zhǎng)度為。而且在長(zhǎng)度為k的游程中，的游程中，“”游程和游程和“”游程約各占一半。游程約各占一半。n由于白噪聲的功率譜密度為常數(shù)，功率譜密度的逆傅里由于白噪聲的功率

44、譜密度為常數(shù)，功率譜密度的逆傅里葉變換，即自相關(guān)函數(shù)，為一沖激函數(shù)葉變換，即自相關(guān)函數(shù)，為一沖激函數(shù) ( )。當(dāng)。當(dāng) 0時(shí)，時(shí)， ( )0。僅當(dāng)。僅當(dāng) = 0時(shí)，時(shí)， ( )是個(gè)面積為是個(gè)面積為1的脈沖。的脈沖。由于由于m序列的均衡性、游程分布和自相關(guān)特性與上述序列的均衡性、游程分布和自相關(guān)特性與上述隨機(jī)序列的基本性質(zhì)極相似，所以通常將隨機(jī)序列的基本性質(zhì)極相似，所以通常將m序列稱為序列稱為偽噪聲偽噪聲(PN)序列序列，或稱為，或稱為偽隨機(jī)序列。偽隨機(jī)序列。但是，具有或部分具有上述基本性質(zhì)的但是，具有或部分具有上述基本性質(zhì)的PN序列不僅序列不僅只有只有m序列一種。序列一種。m序列只是其中最常見(jiàn)的

45、一種。序列只是其中最常見(jiàn)的一種。除除m序列外，序列外，M序列、二次剩余序列（或稱為序列、二次剩余序列（或稱為L(zhǎng)egendre序列）、霍爾序列）、霍爾(Hall)序列和雙素?cái)?shù)序列等都是序列和雙素?cái)?shù)序列等都是PN序列。序列。n10.5偽隨機(jī)序列的其他應(yīng)用q分離多徑技術(shù)分離多徑技術(shù)n目的：多徑衰落的原因在于每條路徑的接收信號(hào)的相位目的：多徑衰落的原因在于每條路徑的接收信號(hào)的相位不同。分離多徑技術(shù)能夠在接收端將多徑信號(hào)的各條路不同。分離多徑技術(shù)能夠在接收端將多徑信號(hào)的各條路徑分離開(kāi)，并分別校正每條路徑接收信號(hào)的相位，使之徑分離開(kāi)，并分別校正每條路徑接收信號(hào)的相位，使之按同相相加，從而克服衰落現(xiàn)象。按同

46、相相加，從而克服衰落現(xiàn)象。n原理原理q考察發(fā)射的一個(gè)數(shù)字信號(hào)碼元。設(shè)這個(gè)碼元是用考察發(fā)射的一個(gè)數(shù)字信號(hào)碼元。設(shè)這個(gè)碼元是用m序列的一序列的一個(gè)周期去調(diào)制的余弦載波個(gè)周期去調(diào)制的余弦載波 其中其中M(t)為一取值為一取值 1的的m序列。假設(shè)經(jīng)過(guò)多徑傳輸后，在接序列。假設(shè)經(jīng)過(guò)多徑傳輸后，在接收機(jī)中頻部分得到的輸出信號(hào)為收機(jī)中頻部分得到的輸出信號(hào)為)cos()(ttM10cos)(njjijjtjtMA其中共有其中共有n條路徑的信號(hào)。第條路徑的信號(hào)。第j條路徑信號(hào)的振幅為條路徑信號(hào)的振幅為Aj，延遲時(shí)間為延遲時(shí)間為j ，載波附加的隨機(jī)相位為，載波附加的隨機(jī)相位為 j，中頻角頻，中頻角頻率為率為 i。

47、在此式中，忽略了各條路徑共同的延遲，并。在此式中，忽略了各條路徑共同的延遲，并且認(rèn)為相鄰路徑的延遲時(shí)間差相等，均等于且認(rèn)為相鄰路徑的延遲時(shí)間差相等，均等于 秒。秒。在在設(shè)計(jì)中我們選用此設(shè)計(jì)中我們選用此 值作為值作為m序列的一個(gè)碼元寬度。序列的一個(gè)碼元寬度。為了消除各條射線隨機(jī)相位為了消除各條射線隨機(jī)相位 j的影響，可以采用自適的影響，可以采用自適應(yīng)校相濾波器應(yīng)校相濾波器。10cos)(njjijjtjtMAq自適應(yīng)校相濾波器自適應(yīng)校相濾波器設(shè)設(shè)sj(t)是的第是的第j條射線條射線它加于上圖中電路的輸入端。此電路由兩個(gè)相乘器和一個(gè)窄帶濾它加于上圖中電路的輸入端。此電路由兩個(gè)相乘器和一個(gè)窄帶濾波器

48、組成。在第波器組成。在第1個(gè)相乘器中，個(gè)相乘器中，sj(t)與本地振蕩電壓與本地振蕩電壓s(t) = cos ( 0t + )相乘。相乘結(jié)果通過(guò)窄帶濾波器，后者的中心角頻率為相乘。相乘結(jié)果通過(guò)窄帶濾波器，后者的中心角頻率為( i - 0)，其通帶極窄，只能通過(guò)其通帶極窄，只能通過(guò)( i - 0)分量而不能通過(guò)各邊帶分量而不能通過(guò)各邊帶分量。分量。故濾波輸出故濾波輸出g(t)在忽略一常數(shù)因子后可以表示為在忽略一常數(shù)因子后可以表示為jijjjtjtMAts)(cos)()(jiijtjtAtg0cos)(在第在第2個(gè)相乘器中，個(gè)相乘器中，sj(t)與與g(t)相乘，取出乘積中差頻項(xiàng)相乘，取出乘積中

49、差頻項(xiàng)f(t)，仍忽略，仍忽略常數(shù)因子，可將常數(shù)因子，可將f(t)表示為表示為在上圖中省略了上述分離出差頻項(xiàng)在上圖中省略了上述分離出差頻項(xiàng)f(t)的帶通濾波器。的帶通濾波器。由上式可見(jiàn)，由上式可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)自適應(yīng)校相濾波器后，接收信號(hào)中的隨機(jī)相位可經(jīng)過(guò)自適應(yīng)校相濾波器后，接收信號(hào)中的隨機(jī)相位可以消除。以消除。上面只分析了一條路徑接收信號(hào)的情況。當(dāng)多徑信號(hào)輸入上面只分析了一條路徑接收信號(hào)的情況。當(dāng)多徑信號(hào)輸入此濾波器時(shí)，每條路徑信號(hào)都同樣受到相位校正，故使各路徑信號(hào)此濾波器時(shí)，每條路徑信號(hào)都同樣受到相位校正，故使各路徑信號(hào)具有相同的相位。這時(shí)的輸出具有相同的相位。這時(shí)的輸出f(t)變?yōu)樽優(yōu)榇耸街懈髀?/p>

50、徑信號(hào)的載波得到了校正，但是包絡(luò)此式中各路徑信號(hào)的載波得到了校正，但是包絡(luò)M(t - j )仍然有差仍然有差別。別。為了校正各路徑包絡(luò)的相對(duì)延遲，可以采用下圖所示的辦法。為了校正各路徑包絡(luò)的相對(duì)延遲，可以采用下圖所示的辦法。 )cos()()(02tjtMAtfj)cos()()(1002njjtjtMAtf 此圖中此圖中AF為自適應(yīng)校相濾波器，抽頭延遲線的抽頭間隔時(shí)間為為自適應(yīng)校相濾波器，抽頭延遲線的抽頭間隔時(shí)間為 。設(shè)現(xiàn)。設(shè)現(xiàn)在共有在共有4條路徑的信號(hào)，條路徑的信號(hào)，n = 4，抽頭延遲線共有，抽頭延遲線共有3段，每段延遲時(shí)間為段，每段延遲時(shí)間為 ，則相加器的輸入信號(hào)包絡(luò)為則相加器的輸入信

51、號(hào)包絡(luò)為未經(jīng)延遲的：未經(jīng)延遲的： A02M(t) + A12M(t- ) + A22M(t-2 ) + A32M(t-3 )經(jīng)延遲經(jīng)延遲 的的： A02M(t- ) + A12M(t-2 ) + A22M(t-3 ) + A32M(t-4 )經(jīng)延遲經(jīng)延遲2 的的：A02M(t-2 ) + A12M(t-3 ) + A22M(t-4 ) + A32M(t-5 )經(jīng)延遲經(jīng)延遲3 的的： A02M(t-3 ) + A12M(t-4 ) + A22M(t-5 ) + A32M(t-6 )相加器輸出信號(hào)的載波仍為相加器輸出信號(hào)的載波仍為cos( 0t + )，包絡(luò)則為上式中，包絡(luò)則為上式中各項(xiàng)之和。若上

52、圖中各項(xiàng)之和。若上圖中本地本地m序列產(chǎn)生器的輸出為序列產(chǎn)生器的輸出為M(t - 3 )，則在相乘器則在相乘器2中與接收的多徑信號(hào)相乘并經(jīng)積分后，就能分中與接收的多徑信號(hào)相乘并經(jīng)積分后，就能分離出包絡(luò)為離出包絡(luò)為(A02 + A12 + A22 + A32)M(t - 3 )的分量的分量，即上式即上式中右上至左下對(duì)角線上各項(xiàng)。或者說(shuō)，相當(dāng)于將中右上至左下對(duì)角線上各項(xiàng)?；蛘哒f(shuō)，相當(dāng)于將4條路徑的條路徑的信號(hào)包絡(luò)的相對(duì)延遲校正后相加了起來(lái)，而抑止掉了其余信號(hào)包絡(luò)的相對(duì)延遲校正后相加了起來(lái)，而抑止掉了其余各項(xiàng)。各項(xiàng)。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了傳輸不同的符號(hào)，可以采用不同在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了傳輸不同的符號(hào)

53、，可以采用不同的的m序列。在接收端自然也需要有幾個(gè)相應(yīng)的序列。在接收端自然也需要有幾個(gè)相應(yīng)的m序列分別與序列分別與之作相關(guān)檢測(cè)。之作相關(guān)檢測(cè)。n誤碼率測(cè)量誤碼率測(cè)量n在實(shí)際測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時(shí)，測(cè)量結(jié)果與信源在實(shí)際測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的誤碼率時(shí)，測(cè)量結(jié)果與信源送出信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。通常認(rèn)為送出信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。通常認(rèn)為二進(jìn)制信號(hào)中二進(jìn)制信號(hào)中“0”和和“1”是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的是以等概率隨機(jī)出現(xiàn)的。所以測(cè)量誤碼率時(shí)最理。所以測(cè)量誤碼率時(shí)最理想的信源應(yīng)是隨機(jī)序列產(chǎn)生器。這樣測(cè)量的結(jié)果，是符想的信源應(yīng)是隨機(jī)序列產(chǎn)生器。這樣測(cè)量的結(jié)果，是符合實(shí)際運(yùn)用時(shí)的情況。合實(shí)際運(yùn)用時(shí)的情況。n用真正的隨機(jī)

54、序列產(chǎn)生器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只適于閉環(huán)線路用真正的隨機(jī)序列產(chǎn)生器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，只適于閉環(huán)線路的測(cè)試，如下圖所示：的測(cè)試，如下圖所示：閉環(huán)測(cè)試法所用的信道不符合實(shí)際情況。閉環(huán)測(cè)試法所用的信道不符合實(shí)際情況。 n單程測(cè)試法單程測(cè)試法q在測(cè)量單程數(shù)字通信的誤碼率時(shí)，不能利用隨機(jī)序列，只能在測(cè)量單程數(shù)字通信的誤碼率時(shí)，不能利用隨機(jī)序列，只能用偽隨機(jī)序列代替它。如下圖所示：用偽隨機(jī)序列代替它。如下圖所示：q由于發(fā)送端用的是偽隨機(jī)序列，而且通常是由于發(fā)送端用的是偽隨機(jī)序列，而且通常是m序列，接收端序列，接收端可以用同樣的可以用同樣的m序列產(chǎn)生器，由同步信號(hào)控制，產(chǎn)生出相同序列產(chǎn)生器，由同步信號(hào)控制，產(chǎn)生出相同的本

55、地序列。本地序列和接收序列相比較，就可以檢測(cè)誤碼。的本地序列。本地序列和接收序列相比較，就可以檢測(cè)誤碼。qITU建議用于數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備測(cè)量誤碼的建議用于數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備測(cè)量誤碼的m序列周期是序列周期是511，其，其特征多項(xiàng)式建議采用特征多項(xiàng)式建議采用x9 + x5 + 1；以及建議用于數(shù)字傳輸系；以及建議用于數(shù)字傳輸系統(tǒng)統(tǒng)(1544/2048和和6312/8448 kb/s)測(cè)量的測(cè)量的m序列周期是序列周期是215 1 = 32767，其特征多項(xiàng)式建議采用，其特征多項(xiàng)式建議采用x15 + x14 + 1。n時(shí)延測(cè)量時(shí)延測(cè)量q目的：目的：n測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。n測(cè)量信號(hào)傳播

56、距離，即利用無(wú)線電信號(hào)測(cè)距。測(cè)量信號(hào)傳播距離，即利用無(wú)線電信號(hào)測(cè)距。q原理原理n圖圖(a)：測(cè)量的最大延遲（距離）受脈沖重復(fù)頻率限制，測(cè)：測(cè)量的最大延遲（距離）受脈沖重復(fù)頻率限制，測(cè)量的精確度也受脈沖寬度（或上升時(shí)間）及標(biāo)準(zhǔn)延遲線的量的精確度也受脈沖寬度（或上升時(shí)間）及標(biāo)準(zhǔn)延遲線的精確度限制。精確度限制。 n圖圖(b)：用用m序列代替周期性窄脈沖，用相關(guān)器代替比較器，序列代替周期性窄脈沖，用相關(guān)器代替比較器，可以改善測(cè)量延遲的性能。可以改善測(cè)量延遲的性能。測(cè)量精確度決定于所用測(cè)量精確度決定于所用m序列序列的一個(gè)碼片的寬度的一個(gè)碼片的寬度 。m序列源移位m序列n噪聲產(chǎn)生器噪聲產(chǎn)生器q用途：用途：

57、n測(cè)量通信系統(tǒng)在不同信噪比條件下的性能。測(cè)量通信系統(tǒng)在不同信噪比條件下的性能。q要求：要求：n能產(chǎn)生帶限白高斯噪聲。能產(chǎn)生帶限白高斯噪聲。q噪聲二極管做成的噪聲產(chǎn)生器，在測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的性能噪聲二極管做成的噪聲產(chǎn)生器，在測(cè)量數(shù)字通信系統(tǒng)的性能時(shí)不很適用。因?yàn)樗谝欢斡^察時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的噪聲的統(tǒng)計(jì)特時(shí)不很適用。因?yàn)樗谝欢斡^察時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的噪聲的統(tǒng)計(jì)特性，不一定和同樣長(zhǎng)的另一段觀察時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特性相同。性，不一定和同樣長(zhǎng)的另一段觀察時(shí)間內(nèi)的統(tǒng)計(jì)特性相同。測(cè)量得到的誤碼率常常很難重復(fù)得到。測(cè)量得到的誤碼率常常很難重復(fù)得到。q m序列的功率譜密度的包絡(luò)是序列的功率譜密度的包絡(luò)是(sin x / x)2形的。設(shè)形的。設(shè)m序列的序列的碼元寬度為碼元寬度為T(mén)1秒，則大約在秒，則大約在0至至(1/T1) 45% Hz的頻率范圍的頻率范圍內(nèi)，可以認(rèn)為它具有均勻的功率譜密度。所以，內(nèi)，可以認(rèn)為它具有均勻的功率譜密度。所以，可以用可以用m序序列的這一部分頻譜作為噪聲產(chǎn)生器的噪聲輸出。雖然是偽噪列的這一部分頻譜作為噪聲產(chǎn)生器的噪聲輸出。雖然是偽噪聲，但有可重復(fù)性。聲，但有可重復(fù)性。q通信加密通信加密n數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：容易作到高度保密性的加密。數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：容易作到高度保密性的加密。n數(shù)字信號(hào)加密的基本原理：數(shù)字信號(hào)加密的基本原理：在保密通信應(yīng)用中，在保密通信應(yīng)用中，M序