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混合扩频系统的同步研究.doc


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文档列表 文档介绍
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摘 要 1
第一章 绪 论 2
1.1 扩频通信系统发展概述 2
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1.3 扩频通信的特点 3
第二章 扩频通信系统的理论基础 5
2.1 扩频通信的主要性能指标 6
2.2 扩频系统的分类和介绍 为广泛的应用。
从扩频技术发展的历史可以看出,巨大的需求推动了每一次技术上的大发展。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来,第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。
介绍和现状
扩频通信的两种主要方式是直接序列扩频(DSSS)和跳频扩频(FSSS)。直接序列扩频是将PN 序列直接与比特信息流相乘来进行调制的,而跳频扩频是用PN 序列生成不断跳变的频率来调制信号的。在电子对抗中,随着信号检测和干扰技术的不断发展,对抗干扰性能的要求也不断提高。对于直接序列扩频而言,由于硬件条件的限制,其伪随机序列的长度总是有限的,因此抗干扰的性能也受限。尽管扩频后带宽可以很宽,但如今的电子干扰机依旧可以对其进行有效的干扰,而且直接序列扩频更为害怕的是频率与其中心频率相同的窄带瞄准式干扰。另外,直接序列扩频的接收机具有明显的远近效应,即距离接收机较近的信号会对远端的信号产生抑制。为此需要在系统中加入自动功率控制,这
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又进一步增加了直扩系统的复杂性。跳频通信是通过频率的不断跳变来躲避干扰的,因此没有远近效应的问题。但由于跳频的发射信号功率是大于噪声功率的,因此容易被截获,同时也容易受到多频干扰和跟踪式干扰的威胁。为解决这些问题,研究人员开展了大量的研究工作。其中,FH/DS混合扩频技术得到了广泛的关注。
混合扩频(FH/DS)技术就是在直接序列扩频的基础上增加载波跳变的功能,它综合了两种方式的优点,是国内外公认最有生命力的抗干扰通信技术,也是目前研究较多的扩频抗干扰技术,大大提高了系统的“三抗”能力。在FH/DS混合扩频信号中,跳频的特性消除了“远近效应”,削弱了瞄准式干扰的影响;直扩的特性可以获得更大的扩频增益和较高的测距精度。因此,FH/DS混合扩频技术具有广阔的应用前景。
混合扩频技术在提供优良胜能的同时,大大增加同步方案设计和实现的难度,要求同步方案能同时进行跳频同步和直扩同步。目前针对直接序列扩频系统和跳频扩频系统的伪码捕获方法很多,但是考虑将直接序列扩频和跳频扩频伪码捕获方式结合,并且要实现系统指标要求的同步时间,还有较大的技术难度。需要在捕获方法、所需信噪比方面进行深入分析与研究,优化同步方式。本课题着重研究FH/DS混合扩频系统的接收机信号同步方案设计和实现。接收机信号同步技术作为FH/DS混合扩频导航系统的关键技术之一,具有重要的研究价值。
1.3 扩频通信的特点
扩频通信有许多窄带通信所不具备的优点,在军事和民用领域都得到了广泛的应用。扩频通信的特点主要有以下几点:
(1)可以实现频率重用,也就是码分多址,提高频带的利用率。在窄带通信中,通过频段的划分可以避免不同无线电系统之间的干扰。但是随着需求的增长,无线频谱资源在如今已经十分拥挤。采用扩频通信的方法,在分配了不同的扩频码后,所有的接收机和发射机可以使用相同的工作频率,也可以与其他通信系统共享相同的频率资源。
(2)抗干扰性强,误码率低。扩频通信会占据很大的带宽,在接收端采用相关扩频码来解扩,保留了有用信号,滤除了绝大部分干扰和噪声,因此系统输出端有很高的信噪比,抗干扰性能强。扩频通信可以在信号被噪声淹没的情况下,将信号提取出来。对于单频及多频都有比较强的抑制作用,即使采用同类型的信号干扰,也由于扩频码序列之间的不相关性,干扰不起太大作用。
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(3)隐蔽性好,不容易被截获。通过周期很长的伪随机码的调制,扩频信号的频谱被展宽,功率谱密度很低,信号被湮没在了噪声中,不容易被发现,信号参数也不容易被检测出,提高了系统的保密性能。此外,扩频信号对其他各种通信系统的干扰都很小。
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第二章 扩频通信系统的理论基础
扩频通信是一种信息的传输方式,它的信号占有的频带宽度比所传信息必需的最小带宽大很多。频带的扩展和所传信息数据无关,它借助一个独立的码序列完成,并用编码和调制的方式实现。用相同的码序列在接收端进行同步接收、解扩,恢复所传的信息数据。扩频系统比常规的通信系统有更好的抗窄带干扰、人为干扰、多径干扰的能力,这些是以香农定律为理论基础的:
(2-1)
式中: C—信道容量,b/s;B—信道带宽,Hz;S—信号功率,W;N—噪声功率,W。香农公式描述了在信道中无差错传输信息的能力和信道中的信噪比以及传输信

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  • 时间2022-01-25