【2022】通信原理-第8章

移動(dòng)通信國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室東南大學(xué)通信原理教學(xué)團(tuán)隊(duì)

國家級一流本科課程

通信原理

擴(kuò)頻調(diào)制第8章高等院校電子信息類重點(diǎn)課程名師精品系列教材

2知識要點(diǎn)擴(kuò)頻調(diào)制的概念和特點(diǎn)偽噪聲序列的定義與應(yīng)用ｍ序列、Ｍ序列及Gold

序列的產(chǎn)生和特點(diǎn)直接序列擴(kuò)頻的概念、系統(tǒng)分析模型、處理增益和干擾容限跳頻擴(kuò)頻的概念慢跳頻和快跳頻的特點(diǎn)第8章擴(kuò)頻調(diào)制

38.1引言48.1引言通信系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多樣需要有效利用信道帶寬和發(fā)射功率軍事通信中需要抗干擾和低截獲擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)最早為軍事通信提供了一種安全的通信方式，隨后在移動(dòng)通信和物聯(lián)網(wǎng)等民用領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用58.1引言擴(kuò)頻調(diào)制的特點(diǎn)擴(kuò)頻信號占有的頻帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸該信息所需最小帶寬，并且擴(kuò)頻信號帶寬與原始信號帶寬無關(guān)發(fā)送端使用獨(dú)立于數(shù)據(jù)序列的擴(kuò)頻序列完成擴(kuò)頻，接收端使用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻序列完成解擴(kuò)，從而恢復(fù)原始數(shù)據(jù)序列擴(kuò)頻調(diào)制的理論基礎(chǔ)是香農(nóng)信道容量定理68.2擴(kuò)頻調(diào)制的基本概念7擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)簡化模型發(fā)射機(jī)信道編碼器PN碼發(fā)生器調(diào)制器接收機(jī)解調(diào)器PN碼發(fā)射器信道解碼器信道中的干擾阻塞噪聲干擾--由高平均功率的帶限高斯白噪聲組成局部噪聲干擾--由全部功率平均分配在整個(gè)擴(kuò)展頻譜的某些通帶中的噪聲組成突發(fā)噪聲干擾、單頻干擾或多頻干擾等8擴(kuò)頻調(diào)制的主要方式擴(kuò)頻調(diào)制包括直接序列擴(kuò)頻、跳頻擴(kuò)頻、線性調(diào)頻擴(kuò)頻和跳時(shí)擴(kuò)頻等方式，本章重點(diǎn)介紹前兩種直接序列擴(kuò)頻用寬帶偽噪聲序列直接調(diào)制窄帶原始發(fā)射信號，因?yàn)閭卧肼曅蛄械膸掃h(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始發(fā)射信號帶寬，從而起到擴(kuò)展發(fā)射信號頻譜的作用跳頻擴(kuò)頻發(fā)射機(jī)的載波頻率在一組預(yù)先指定的頻率上，按照偽噪聲序列規(guī)定的順序離散跳變，以達(dá)到擴(kuò)展原始發(fā)射信號頻譜的目的9擴(kuò)頻調(diào)制系統(tǒng)的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)信號隱蔽防竊聽具備多址能力抗衰落能力強(qiáng)108.3偽噪聲序列118.3偽噪聲序列偽噪聲序列，又稱為偽隨機(jī)序列，是一種人為產(chǎn)生的、具有類似隨機(jī)噪聲的周期二進(jìn)制序列本節(jié)將介紹ｍ序列、Ｍ序列和Gold序列等偽噪聲序列128.3.1m序列ｍ序列又稱為最大長度序列，是一種常用的偽噪聲序列通常由反饋移位寄存器產(chǎn)生移位寄存器各級觸發(fā)器的狀態(tài)值按順序排列所組成的序列稱為該移位寄存器的狀態(tài)，被標(biāo)記為產(chǎn)生的序列由移位寄存器的長度ｍ、初始狀態(tài)和反饋邏輯共同決定13m序列的產(chǎn)生在時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)下，am的狀態(tài)被輸出，同時(shí)移位寄存器的狀態(tài)得到更新，a1的狀態(tài)由反饋邏輯確定ｍ個(gè)觸發(fā)器的移位寄存器可能的狀態(tài)數(shù)至多為2m，因此，反饋移位寄存器產(chǎn)生的序列必然是周期性的，且周期不超過2m當(dāng)反饋邏輯完全由模2加法器組成時(shí)，該反饋移位寄存器是線性的，需避免全0狀態(tài)。此時(shí)線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的序列周期不可能超過2m-1當(dāng)周期恰為2m-1時(shí)，該序列被稱為最大長度序列，簡稱為ｍ序列14m序列的遞推方程和特征多項(xiàng)式遞推方程ci表示觸發(fā)器ai的反饋線的連接狀態(tài)特征多項(xiàng)式一個(gè)線性反饋移位寄存器能產(chǎn)生ｍ序列的充要條件是其特征多項(xiàng)式為本原多項(xiàng)式15本原多項(xiàng)式本原多項(xiàng)式ｇ(Ｘ)是一個(gè)定義在二進(jìn)制區(qū)域(例如遵循二進(jìn)制算法的一個(gè)有限二元組，０和１)上的多項(xiàng)式，它必須滿足如下兩點(diǎn)要求ｇ(Ｘ)是一個(gè)ｍ次的既約多項(xiàng)式，即它不能被該二進(jìn)制區(qū)域的任何多項(xiàng)式分解因式ｇ(Ｘ)可以整除Xn+1，且ｍ是滿足n=2m-1的最小整數(shù)例如g(X)=1+X+X316例8.1求ｍ＝３的最大長度序列發(fā)生器產(chǎn)生的序列及其特征多項(xiàng)式

如圖8.3所示，假設(shè)移位寄存器(a1,a2,a3)的初始狀態(tài)是１００1718【解】移位寄存器(a1,a2,a3)的初始狀態(tài)是100時(shí)，其狀態(tài)變化如下：

100,110,111,011,101,010,001,100,...

輸出序列為00111010…

輸出以周期23-1=7重復(fù)

特征多項(xiàng)式為

g(X)=1+X+X3注意，初始狀態(tài)不同，相應(yīng)產(chǎn)生的輸出序列只會有簡單的循環(huán)移位反饋邏輯的選擇本原多項(xiàng)式表示了ｍ序列的反饋邏輯，找到特定階數(shù)的本原多項(xiàng)式就可以得到相應(yīng)的ｍ序列發(fā)生器。得益于之前研究者的成果，常用的本原多項(xiàng)式已經(jīng)被找到，部分如下表19m序列的主要性質(zhì)平衡性在ｍ序列的一個(gè)周期里，１的數(shù)目總比０的數(shù)目多１游程特性游程是指在一個(gè)序列周期中，同樣符號(１或０)組成的子序列。子序列的長度稱為游程的長度在ｍ序列的每個(gè)周期里的連１游程和連０游程中，長度為１的占游程總數(shù)的一半，長度為２的占游程總數(shù)的四分之一，長度為３的占游程總數(shù)的八分之一，依此類推，直至游程總數(shù)取的分?jǐn)?shù)不再代表有意義的數(shù)長度為ｍ的線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的ｍ序列，共有(Ｎ＋１)/２個(gè)游程

(Ｎ＝２ｍ－１)20m序列的主要性質(zhì)(續(xù))相關(guān)性m序列的周期定義為Ｎ＝２ｍ－１對于兩個(gè)由０和１構(gòu)成的二進(jìn)制序列，其相關(guān)函數(shù)定義為

Ａ表示兩序列對應(yīng)元素相同的個(gè)數(shù)，即模２加后０的個(gè)數(shù)；Ｄ表示兩序列對應(yīng)元素不同的個(gè)數(shù)，即模２加后１的個(gè)數(shù)當(dāng)由０和１構(gòu)成的二進(jìn)制序列用波形來表示時(shí)，波形c(t)的周期為

Tb=NTc21m序列的主要性質(zhì)(續(xù))周期為Tb的周期信號的自相關(guān)函數(shù)為這里的延遲τ

在一個(gè)周期間隔(-Tb/2,Tb/2)內(nèi)，把該公式用于c(t)代表的ｍ序列可得

22m序列的主要性質(zhì)(續(xù))根據(jù)自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度成傅里葉變換對的關(guān)系，對ｍ序列的自相關(guān)函數(shù)作傅里葉變換，可得其功率譜密度為由圖8.4可見，時(shí)域的周期性轉(zhuǎn)換為頻域抽樣點(diǎn)的均勻性。把ｍ序列的自相關(guān)結(jié)果和隨機(jī)二進(jìn)制序列的相比較，可以看到在一個(gè)周期內(nèi)，兩者的自相關(guān)函數(shù)是相似的，兩者的功率譜密度具有相同的包絡(luò)sinc2(fT)。不同之處是，隨機(jī)二進(jìn)制序列具有連續(xù)譜密度，而最大長度序列的功率譜密度則由相距1/(NTc)的狄拉克函數(shù)組成隨著移位寄存器長度ｍ，即最大長度序列周期Ｎ的增大，最大長度序列和隨機(jī)二進(jìn)制序列越來越接近。在Ｎ取無窮大的極限情況下，這兩種序列完全一樣

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248.3.2M序列當(dāng)反饋邏輯是非線性的時(shí)，允許存在全０狀態(tài)，這時(shí)產(chǎn)生的序列可以達(dá)到最大可能的周期，即2m。由非線性反饋移位寄存器產(chǎn)生的周期最長的序列稱為Ｍ序列遞推方程為對例8.1所示的ｍ序列發(fā)生器，通常在001狀態(tài)之后、100狀態(tài)之前插入000狀態(tài)，從而生成M序列25例8.2一個(gè)３級Ｍ序列發(fā)生器如圖8.5所示，求其輸出序列2627【解】該發(fā)生器生成Ｍ列的過程如表8.2所示：

產(chǎn)生一個(gè)周期的Ｍ序列是００１１１０１０M序列的主要性質(zhì)平衡性在Ｍ序列的一個(gè)周期里,０和１出現(xiàn)的個(gè)數(shù)相等游程特性在ｍ級Ｍ序列的一個(gè)周期里，游程共有2m-1個(gè),其中１游程和０游程各占一半。當(dāng)１≤ｋ≤ｍ－2時(shí)，長度為ｋ的游程數(shù)占總數(shù)的2-k，即數(shù)量等于2m-k-1。長度為ｍ－１的游程不存在，長度為ｍ的游程有２個(gè)

288.3.3Gold序列Gold序列是ｍ序列的組合序列利用兩個(gè)優(yōu)選的ｍ序列組合生成，具有良好的互相關(guān)特性ｍ序列具有良好的自相關(guān)特性，但其互相關(guān)特性較差適用于某些應(yīng)用場景，例如碼分多址系統(tǒng)29Gold序列的生成用g1(x)和g2(x)表示期望的一對本原ｍ次多項(xiàng)式，與之對應(yīng)的移位寄存器產(chǎn)生的ｍ序列周期為２ｍ－１，如果它們之間的互相關(guān)函數(shù)的幅度小于或等于

或則乘積多項(xiàng)式g1(x)g2(x)對應(yīng)的移位寄存器將產(chǎn)生2m+1個(gè)不同的序列，每個(gè)

序列的周期都是２ｍ－１，任意兩個(gè)序列之間的互相關(guān)函數(shù)都滿足上述條件30例8.3階數(shù)為７的ｍ序列生成周期為27-1=127的Gold序列，求其產(chǎn)生方式【解】因?yàn)椋頌槠鏀?shù)，根據(jù)式(8.12)，優(yōu)選條件為2(m+1)/2+1=17通過計(jì)算機(jī)仿真，發(fā)現(xiàn)反饋抽頭為[７,４]和[７,６,５,４]的ｍ序列可以滿足該要求。用這兩個(gè)ｍ序列組成的Gold序列發(fā)生器如圖3132Gold序列發(fā)生器它可以產(chǎn)生27+1=129個(gè)序列，其中任意兩個(gè)序列之間的互相關(guān)函數(shù)如下圖。滿足互相關(guān)值小于等于17的要求8.3.4偽噪聲序列的其他應(yīng)用通信加密將信源產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)字消息和一個(gè)長周期的偽噪聲序列模２相加，可以把原消息變成具有偽隨機(jī)特性的序列誤碼率測量測量結(jié)果通常與信源信號的統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)。偽噪聲序列具有良好的偽隨機(jī)特性，可以作為良好的隨機(jī)信源使用時(shí)延測量ｍ序列良好的周期自相關(guān)特性可用于測量時(shí)延。發(fā)送端發(fā)送一周期性ｍ序列，接收端通過同步電路使本地ｍ序列和發(fā)送端同步。兩個(gè)序列的時(shí)延差即傳輸路徑的時(shí)延，其測量精度為ｍ序列的碼元寬度，最大可測時(shí)延值為ｍ序列的周期33加擾與解擾采用加擾的方法，把數(shù)字信號變成有類似白噪聲統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)字序列，再進(jìn)行傳輸。自同步加擾器把信息序列輸入一個(gè)偽噪聲序列發(fā)生器的輸入端，偽噪聲序列發(fā)生器的輸出碼元是輸入序列許多碼元的模２加的結(jié)果，這樣可以使輸出數(shù)字碼元之間的相關(guān)性最小。在接收機(jī)中使用相同的偽噪聲序列發(fā)生器就能完成解擾噪聲發(fā)生器ｍ序列的功率譜包絡(luò)具有白噪聲的特性，經(jīng)過濾波后可以作為噪聲發(fā)生器的輸出，且具有噪聲強(qiáng)度可控、可重復(fù)和性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)分離多徑多徑效應(yīng)在移動(dòng)通信中的表現(xiàn)在于一個(gè)發(fā)射信號可以經(jīng)過多條路徑到達(dá)接收機(jī)，產(chǎn)生衰落現(xiàn)象。利用偽噪聲序列的自相關(guān)特性，可以識別并分離出各條主要路徑，改善通信質(zhì)量34偽噪聲序列的其他應(yīng)用8.4直接序列擴(kuò)頻35采用BPSK的直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)36直接序列擴(kuò)頻(Direct-Sequence,DS)直擴(kuò)從傅里葉變換理論可知，兩個(gè)信號相乘所得信號的頻譜等于這兩個(gè)信號頻譜的卷積。一個(gè)數(shù)據(jù)符號的時(shí)間寬度用Tb表示，擴(kuò)頻碼信號一個(gè)脈沖的時(shí)間寬度用Tc表示。由于Tb遠(yuǎn)大于Tc，因此乘法器輸出信號的帶寬近似為1/Tc，這樣就實(shí)現(xiàn)了信號的擴(kuò)頻。偽噪聲序列擔(dān)當(dāng)了擴(kuò)頻碼的角色。由于擴(kuò)頻是通過將數(shù)據(jù)波形和擴(kuò)頻序列直接相乘實(shí)現(xiàn)的，因此稱為直接序列擴(kuò)頻，簡稱直擴(kuò)碼片將信息承載信號b(t)和擴(kuò)頻碼信號c(t)相乘，相當(dāng)于用偽隨機(jī)序列將一個(gè)數(shù)據(jù)符號的波形切分為多個(gè)時(shí)間小塊，這樣的時(shí)間小塊稱為碼片37直擴(kuò)系統(tǒng)發(fā)射機(jī)波形38解擴(kuò)前后的信號頻譜接收端的本地偽隨機(jī)序列和發(fā)送端相同且同步8.4.1DS/BPSK系統(tǒng)分析模型擴(kuò)頻和BPSK都是線性操作序列干擾j(t)是影響系統(tǒng)性能的主要因素39DS/BPSK系統(tǒng)分析模型接收機(jī)的信道輸入信號解擴(kuò)信號偽噪聲序列同步是正確解擴(kuò)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)同步包括兩個(gè)階段:捕獲和跟蹤408.4.2直接序列擴(kuò)頻的處理增益以信號空間理論為基礎(chǔ)，分析接收機(jī)解調(diào)器處理前后的信噪比變化采用如下正交基本函數(shù)集來描述信號41處理增益根據(jù)調(diào)制原理BPSK調(diào)制信號表示為采用正交函數(shù)集后，發(fā)射機(jī)輸出的發(fā)射信號為N每比特包含的碼片數(shù)Tc碼片寬度Eb

每比特的傳輸信號能量ck擴(kuò)頻序列42可見，發(fā)射信號是N維的，需要N個(gè)正交函數(shù)表示處理增益(續(xù))假定干擾信號j(t)不知道發(fā)射信號的具體情況，選擇把能量均勻分布到x(t)可能的信號空間和相位上，其信號空間是2N維的其平均功率為相干檢測器的輸出43處理增益(續(xù))vs和vcj分別對應(yīng)BPSK信號和擴(kuò)頻干擾部分的檢測輸出幅值擴(kuò)頻干擾的檢測輸出部分由于包含偽隨機(jī)序列的影響，可以看作隨機(jī)變量Vcj的抽樣Ck是一個(gè)隨機(jī)變量，抽樣值為ck，因此Vcj具有零均值，其方差為44處理增益(續(xù))檢測器輸出端的信噪比為接收機(jī)輸入端的平均信號功率等于Eb/Tb，可得輸入信噪比為輸出信噪比和輸入信噪比的關(guān)系為處理增益，代表了擴(kuò)頻信號相對于非擴(kuò)頻信號在信噪比上獲得的增益，定義為458.4.3干擾容限每比特的傳輸信號能量干擾的功率譜密度由上兩式可得干擾容限，是在滿足指定的差錯(cuò)概率的要求下，J/P所能允許的最大值。用dB表示時(shí)，還可表示為46例8.4假設(shè)一個(gè)直擴(kuò)通信系統(tǒng)，采用BPSK調(diào)制，要求達(dá)到10-6或更低的差錯(cuò)率性能?？捎玫膸挃U(kuò)展因子W/R=2000，求干擾容限【解】帶寬擴(kuò)展因子中W為偽噪聲序列帶寬，R為信息速率。可見帶寬擴(kuò)展因子數(shù)值上就等于擴(kuò)頻的處理增益PG。BPSK調(diào)制達(dá)到差錯(cuò)概率10-6所需要的Eb/N0為10.5，可得換算成十進(jìn)制得到190.6，表明當(dāng)該系統(tǒng)接收機(jī)輸入端的干擾或噪聲是接收信號功率的190.6倍時(shí)，仍能達(dá)到系統(tǒng)所要求的差錯(cuò)概率478.5跳頻擴(kuò)頻488.5跳頻擴(kuò)頻在跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)中，把一個(gè)很寬的頻帶分成大量不重疊的頻率間隙，這些頻率間隙稱為子頻帶或頻道。發(fā)送單個(gè)信號時(shí)，發(fā)射機(jī)在偽噪聲序列的控制下選用其中一個(gè)或多個(gè)子頻帶傳輸信號，使載波在這些固定的頻道中不斷地發(fā)生跳變。從長時(shí)間段上看，占用的帶寬大大增加。這類載波受偽噪聲序列控制而跳變的擴(kuò)頻方式稱為跳頻(Frequency-Hopping，F(xiàn)H)擴(kuò)頻跳頻圖案，偽噪聲序列控制的子頻帶改變的規(guī)律采用MFSK調(diào)制的跳頻擴(kuò)頻簡稱為FH/MFSK49FH/MFSK系統(tǒng)50每L個(gè)信息比特選擇一個(gè)MFSK頻率，即M=2L偽噪聲序列的連續(xù)k位選擇頻率合成器的一個(gè)頻率，這樣共有2k個(gè)跳頻點(diǎn)可供選擇接收機(jī)頻率合成器產(chǎn)生的頻率和接收信號混頻，再通過帶通濾波器，得到MFSK信號，這個(gè)過程稱為跳頻解跳由于頻率合成器無法維持連續(xù)跳頻點(diǎn)之間的相位連續(xù)性，就很難保證本地解調(diào)載波與發(fā)送載波相位的相干性。因此絕大多數(shù)的跳頻擴(kuò)頻通信系統(tǒng)使用非相干解調(diào)MFSK信號跳頻擴(kuò)頻跳頻器，跳頻系統(tǒng)中PN碼發(fā)生器和頻率合成器統(tǒng)稱為跳頻器頻譜純度高、覆蓋范圍大、頻率切換速度快跳頻系統(tǒng)的頻率跳變規(guī)律隨機(jī)化，使用偽噪聲序列處理增益假設(shè)跳頻系統(tǒng)的帶寬為Wc，MFSK調(diào)制的符號傳輸速率為Rs，干擾平均功率均勻分布在整個(gè)跳頻頻帶內(nèi)51跳頻系統(tǒng)類型慢跳頻MFSK信號的符號傳輸速率Rs是跳頻速率Rh的整數(shù)倍，即在每個(gè)跳頻點(diǎn)上都發(fā)送多個(gè)符號快跳頻跳頻速率Rh是MFSK符號傳輸速率Rs的整數(shù)倍，即在發(fā)送一個(gè)符號期間，載波頻率將改變或跳轉(zhuǎn)多次528.5.1慢跳頻和快跳頻在MFSK信號的符號傳輸速率Rs確定的情況下，慢跳頻和快跳頻的差別在于跳頻速率的選擇具有最短持續(xù)時(shí)間的一個(gè)FH/MFSK頻率稱為碼片碼片速率Rc慢跳頻中，53慢跳頻和快跳頻如果干擾者在整個(gè)跳頻頻譜范圍內(nèi)分散平均功率J，則其影響相當(dāng)于一個(gè)功率譜密度為N0/2的加性高斯白噪聲，其中N0=J/Wc，Wc是擴(kuò)頻帶寬，則E為符號能量。由式(8.33)可得，處理增益PG等于2k54例8.5一個(gè)慢FH/MFSK系統(tǒng)，使用的偽噪聲序列周期是15。其他參數(shù)為:每個(gè)MFSK符號的比特?cái)?shù)L=2；MFSK頻率M=2L=4；每個(gè)跳頻點(diǎn)偽噪聲序列片段的長度k=3；全部跳頻點(diǎn)數(shù)為2k=8；慢跳頻的頻率圖案如圖8.13所示，說明其跳頻工作方式。55例8.556例8.5【解】這個(gè)例子中，每4bit數(shù)據(jù)時(shí)間對應(yīng)3bit偽噪聲序列片段。每2bit數(shù)據(jù)選擇一個(gè)MFSK符號，每3bit偽噪聲序列片段選擇一個(gè)跳頻頻點(diǎn)。因此在發(fā)送2個(gè)符號，即4bit數(shù)據(jù)后，載波頻率就跳變到新的跳頻點(diǎn)。值得注意的是，盡管有8個(gè)離散的可用跳頻點(diǎn)，只有3個(gè)被偽噪聲序列選用。這里每個(gè)跳頻點(diǎn)傳輸2個(gè)MFSK調(diào)制符號，Rs=2Rh，碼片速率Rc就等于Rs57例8.6一個(gè)快FH/MFSK系統(tǒng)，使用的偽噪聲序列周期是15。其MFSK調(diào)制參數(shù)和跳頻點(diǎn)的選擇和例8.5相同?？焯l的頻率圖案如圖8.14所示，說明其跳頻工作方式。58例8.6【解】這個(gè)例子中，每4bit數(shù)據(jù)時(shí)間對應(yīng)12bit偽噪聲序列片段。每2bit數(shù)據(jù)選擇一個(gè)MFSK符號，每3bit偽噪聲序列片段選擇一個(gè)跳頻頻點(diǎn)。因此在發(fā)送每個(gè)符號持續(xù)期間，或者說2bit數(shù)據(jù)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，載波頻率跳變2次。每個(gè)MFSK調(diào)制符號時(shí)間內(nèi)載波頻率跳變2次，Rh=2Rs，碼片速率Rc就等于Rh59慢跳頻和快跳頻(續(xù))快跳頻系統(tǒng)跳頻速率高，抗干擾性和隱蔽性更好快跳頻的接收方案對于每個(gè)FH/MFSK符號，分別對接收到的K個(gè)跳頻碼片進(jìn)行判決，并使用簡單的擇多判決來對解跳MFSK信號做出估計(jì)對于每個(gè)FH/MFSK符號，計(jì)算出接收到的K個(gè)碼片的全部信號的似然函數(shù)，并選擇其中的最大值，也可以將似然函數(shù)合并后再做判決采用第二種方案的接收機(jī)是最優(yōu)的，在給定的Eb/N0下，平均誤碼率最小608.5.2窄帶物聯(lián)網(wǎng)接入信道的跳頻方案窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NarrowBandInternetofThings，NB-IoT)構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，是萬物互聯(lián)的重要支撐。它只需要大約180kHz的帶寬，使用許可頻段，具有帶內(nèi)、保護(hù)帶及獨(dú)立載波等３種部署方式。與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存，可直接部署于ＧＳＭ、ＵＭＴＳ或ＬＴＥ網(wǎng)絡(luò)，具有廣覆蓋、大連接、低功耗和低成本的優(yōu)勢2016年第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)正式發(fā)布3GPPR3標(biāo)準(zhǔn)，建立了NB-IoT首套標(biāo)準(zhǔn)體系和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)NB-IoT系統(tǒng)使用具有跳頻結(jié)構(gòu)的單音信號序列來進(jìn)行物理層隨機(jī)接入，這個(gè)過程中使用的偽隨機(jī)序列是長度為31的Gold序列61隨機(jī)接入NB-IoT終端和基站通信時(shí)，使用窄帶物理隨機(jī)接入信道(NPRACH)發(fā)起隨機(jī)接入實(shí)現(xiàn)上行同步，分配上行鏈路授權(quán)資源為了降低功耗，網(wǎng)絡(luò)將隨機(jī)接入分為3個(gè)覆蓋等級，即level1、level2、level3，并為每個(gè)覆蓋等級配置不同的參數(shù)。終端根據(jù)當(dāng)前小區(qū)接收到的參考信號接收功率(RSRP)值來判定本終端的覆蓋等級使用具有跳頻結(jié)構(gòu)的單音信號序列來進(jìn)行物理層的隨機(jī)接入恒定包絡(luò)信號，增加復(fù)用容量62隨機(jī)接入(續(xù))接入過程終端在NPRACH信道上發(fā)射前導(dǎo)碼，基于頻率跳變的前導(dǎo)碼可以使基站更精確地捕捉到上行定時(shí)提前量(TA)，并將獲取的TA值通過Msg2，即隨機(jī)接入響應(yīng)(RAR)消息反饋給物聯(lián)網(wǎng)終端，進(jìn)而達(dá)到上行同步的目的。基站回復(fù)接入響應(yīng)后雙方就可以通過信令進(jìn)行交互，獲取上行鏈路資源，從而轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)傳輸前導(dǎo)碼按照一定的次數(shù)重復(fù)發(fā)送，以提高接入的概率。當(dāng)終端完成了64次隨機(jī)接入前導(dǎo)碼傳輸后，額外配置40ms時(shí)間的上行間隙來補(bǔ)償頻率偏移，余下的前導(dǎo)碼傳輸次數(shù)依次順延后發(fā)送63跳頻圖案前導(dǎo)碼統(tǒng)一采用單音方式發(fā)送每次前導(dǎo)碼重復(fù)的最小單位是4個(gè)符號組，每個(gè)符號組由5個(gè)相同的符號與一個(gè)循環(huán)前綴