跳頻擴頻簡介

1、規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 跳頻擴頻簡介跳頻擴頻簡介主講人：主講人：xxxxxx20152015年年9 9月月9 9日日01規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 主要內(nèi)容 :調(diào)制的概念調(diào)制的概念一一02擴展頻譜通信擴展頻譜通信二二l自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播l數(shù)字頻移鍵控（數(shù)字頻移鍵控（FSK）l偽隨機序列偽隨機序列l(wèi)跳頻擴頻技術(shù)跳頻擴頻技術(shù)規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念1.調(diào)制定義調(diào)制定義03調(diào)制調(diào)制：把：把 消息信號消息信號 搭載到搭載到 載波載波 的某個參數(shù)上。的某個參數(shù)上。 比喻比喻貨物運輸：貨物運輸： 將將 貨物貨物 裝載到裝載到 飛機飛機/ /輪船輪船 的某個倉位上的某個倉位上載波載波：一種高

2、頻周期振蕩信號，如正弦波。：一種高頻周期振蕩信號，如正弦波。 受調(diào)載波稱為受調(diào)載波稱為已調(diào)信號已調(diào)信號，含有消息信號特征。，含有消息信號特征。解調(diào)解調(diào)：調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號中恢復(fù)消息信號。：調(diào)制的逆過程，從已調(diào)信號中恢復(fù)消息信號。 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念進行頻譜搬移，匹配信道特性，減小天線尺寸；實現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率；改善系統(tǒng)性能（有效性、可靠性）；實現(xiàn)頻率分配為什么要進行調(diào)制？2.調(diào)制目的調(diào)制目的04規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念 自由空間的傳播損耗 在理想的、均勻的、各向同性的介質(zhì)中傳播，只存在電磁波能量擴散而引起的傳播損耗 接收功率 式中，Pt為發(fā)射功率，以球面

3、波輻射 , ,為工作波長，Gt，Gr分別表示發(fā)射天線和接收天線增益，d為發(fā)射天線和接收天線間的距離。 4GAr2r ttrrGPdAP24自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播05規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念 自由空間的電波傳播自由空間的電波傳播 接收換算 自由空間的傳播損耗 當(dāng)Gt=Gr=1時， 分貝式rtPPL24dL 32.4520log()20log ()Lf Mhzd km()10 log()rrPdBmPmW()10log()rrP dBWP W06信號信號傳播損耗傳播損耗與與頻率頻率有關(guān)，因此需要在較有關(guān)，因此需要在較高高的頻帶上傳輸?shù)念l帶上傳輸規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的

4、概念3.調(diào)制的一般模型調(diào)制的一般模型調(diào)制信號調(diào)制信號載波信號載波信號已調(diào)信號已調(diào)信號07規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念3.調(diào)制的一般模型調(diào)制的一般模型消息信號消息信號基帶信號基帶信號正弦波正弦波脈沖序列脈沖序列 受調(diào)載波受調(diào)載波含有含有m(t) 信息信息 調(diào)制信號調(diào)制信號 載載 波波 已調(diào)信號已調(diào)信號( )m t( )mst 運載工具 多種形式 調(diào)制過程調(diào)制過程 所涉及的所涉及的 三種信號三種信號08規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念4.調(diào)制分類調(diào)制分類09調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制連續(xù)波調(diào)制連續(xù)波調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制幅度調(diào)制幅度調(diào)制頻率調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制相位調(diào)制按按調(diào)制信號調(diào)

5、制信號m(t)的類型的類型分分按按載波信號載波信號c(t)的類型的類型分分線性調(diào)制線性調(diào)制非線性調(diào)制非線性調(diào)制按按正弦載波正弦載波的受調(diào)參量的受調(diào)參量分分 按按已調(diào)信號已調(diào)信號 的頻譜結(jié)構(gòu)的頻譜結(jié)構(gòu)分分規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念105.數(shù)字頻移鍵控（數(shù)字頻移鍵控（FSK）數(shù)字調(diào)制：用數(shù)字基帶信號控制載波某個參數(shù)的過程。n原理：n波形：n表達式：2FSK1122( )( )cos( )cosets tts tt 1()snns tg tnTa 2()snnstg tnTa數(shù)字信號s(t)控制載波頻率規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 一、調(diào)制的概念u模擬調(diào)頻法：相鄰碼元之間的相位是連續(xù)變化的。u鍵控法：

6、相鄰碼元之間的相位不一定連續(xù)。特點特點：轉(zhuǎn)換速度快、電路簡單、產(chǎn)生的波形好、頻率穩(wěn)定度高。2FSK的產(chǎn)生的產(chǎn)生11規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴頻通信原理121.擴頻技術(shù)概述擴頻技術(shù)概述擴展頻譜系統(tǒng)擴展頻譜系統(tǒng)：是指其中傳輸?shù)男盘柋粩U展至占據(jù)一很寬很寬的頻帶的系統(tǒng)(其占用帶寬遠大于傳輸該原始信號所需的最小帶寬)。擴頻技術(shù)分為三類：擴頻技術(shù)分為三類：(1) 用一數(shù)字編碼序列調(diào)制載波，此序列的比特率甚高，其帶寬遠大于原始信號帶寬。這類系統(tǒng)稱為直接序列直接序列調(diào)制系統(tǒng)。(2) 發(fā)射機的載波頻率按照指令離散地跳變，即在一組預(yù)先指定的頻率上跳變。這類系統(tǒng)稱為頻率跳變頻率跳變系統(tǒng)。(3) 線性調(diào)頻或鳴聲”調(diào)制

7、。在這種系統(tǒng)中，載頻在一給定的脈沖時間中線性地掃過一個寬的頻段。跳變的規(guī)律跳變的規(guī)律由由擴頻碼序擴頻碼序列列決定決定規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信132.偽隨機序列偽隨機序列偽隨機序列偽隨機序列可以應(yīng)用于擴頻通信中的可以應(yīng)用于擴頻通信中的擴頻碼序列擴頻碼序列最長線性移位寄存器反饋序列最長線性移位寄存器反饋序列m m序列序列偽隨機性m序列的性質(zhì)序列的性質(zhì)2) 均衡性 在m序列的一周期中，“1”和“0”的數(shù)目基本相等?！?”的個數(shù)比“0”的個數(shù)多一個。3）而且在長度為k的游程中l(wèi)k(n 2)，連“ l”的游程和連“0” 的游程各占一半。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信142.偽隨機序列偽

8、隨機序列最長線性移位寄存器反饋序列最長線性移位寄存器反饋序列mm序列序列m序列的性質(zhì)序列的性質(zhì)4) 移位相加特性 一個m序列Mp與其經(jīng)任意次遲延移位產(chǎn)生的另一不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次遲延移位序列Ms ，即srpMMM5)自相關(guān)函數(shù)mxxxxjRjiijii的數(shù)目的數(shù)目 10)(1, 2 , 1,10, 1)(mjmjjR自相關(guān)函數(shù)也有周期性，周期也是m；自相關(guān)函數(shù)是偶函數(shù)。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信153.跳頻擴頻技術(shù)（跳頻擴頻技術(shù)（FHSS）的原理）的原理跳頻技術(shù)（Frequency-Hopping Spread Spectrum，F(xiàn)HSS）是通過收發(fā)雙方設(shè)備無線

9、傳輸信號的載波頻率按照預(yù)定算法或者規(guī)律進行離散變化的通信方式，也就是說，無線通信中使用的載波頻率受偽隨機變化碼的控制而隨機跳變。 從通信技術(shù)的實現(xiàn)方式來說，“跳頻技術(shù)”是一種用碼序列進行頻移鍵控的通信方式，也是一種碼控載頻跳變的通信系統(tǒng)。從時域上來看，跳頻信號是一個多頻率的頻移鍵控信號；從頻域上來看，跳頻信號的頻譜是一個在很寬頻帶上以不等間隔隨機跳變的。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信163.跳頻擴頻技術(shù)（跳頻擴頻技術(shù)（FHSS）的原理）的原理采用采用2FSK2FSK調(diào)制的跳頻擴頻通信系統(tǒng)如圖所示。調(diào)制的跳頻擴頻通信系統(tǒng)如圖所示。 用擴頻碼序列擴頻碼序列去進行頻移鍵控頻移鍵控(FSK)調(diào)制

10、，使載波的頻率不斷地跳變，跳頻系統(tǒng)的跳變頻率有多個。發(fā)端信息碼序列與擴頻碼序列組合以后按照不同的碼字去控制頻率合成器。傳送的信息與這些擴頻碼的組合進行選擇控制，在傳送中頻率在整個頻帶上不斷變化。在接收端，由于有與發(fā)送端完全相同完全相同的本地發(fā)生器發(fā)生完全相同的擴頻碼進行解擴，然后通過解調(diào)才能正確地恢復(fù)正確地恢復(fù)原有的信息。跳頻系統(tǒng)占用了比信息帶寬要寬得多寬得多的頻帶。規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信174.跳頻技術(shù)的分類跳頻技術(shù)的分類跳頻可分為慢跳頻和快跳頻。慢跳頻是指跳頻速率低于信息比特率，即每跳可傳輸連續(xù)幾個信息比特?？焯l是指跳頻速率高于信息比特率，即一個信息比特需要多跳來傳輸。規(guī)格

11、嚴(yán)格 功夫到家 二、擴展頻譜通信185.跳頻技術(shù)的優(yōu)點跳頻技術(shù)的優(yōu)點（1）保密性。保密性。即使是模擬話音的跳頻通信，只要對方不清楚載頻跳變的規(guī)律，就很難截獲通信內(nèi)容。當(dāng)跳頻圖案的密鑰足夠大時，具有抗截獲的能力。 （2）具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。具有抗單頻及部分帶寬干擾的能力。由于載波頻率是跳變的，當(dāng)跳變的頻率數(shù)目足夠多時，跳頻帶寬足夠?qū)挄r，其抗干擾能力是很強。（3）抗多徑衰落?？苟鄰剿ヂ?。利用載波頻率的快速跳變，具有頻率分集的作用，從而使系統(tǒng)具有抗多徑衰落的能力。條件是跳變的頻率間隔具要大于相關(guān)帶寬。 （4）提高頻帶利用率。提高頻帶利用率。利用跳頻圖案的的正交性可構(gòu)成跳頻碼分多址系統(tǒng)，共享頻譜資源，并具有承受過載的能力。 （5）兼容性。兼容性。跳頻系統(tǒng)能