第4章_跳频扩频通信系统

跳频扩频通信系统一、概述用高速PN码选择载波频率，相当于MFSK调制抗干扰能力极强本节以BFSK调制为例二、FH/SS技术的基本原理1、FH/SS通信系统基本模型信道编码跳频发频合发送信息调制器信道（噪声）（干扰）收频合发PN码收PN码同步信道译码解跳调器解接收信息二、FH/SS技术的基本原理发送的FH/BFSK信息信号为bbnnnnTntnTdftdtfSts11,22cos2接收机解跳后的信息信号为bbninITntnTdftdtfSty11,22cos2关键是同步信号带宽为B=2fFH/SS系统总带宽为Wss=NB二、FH/SS技术的基本原理2、几个基本概念快跳频、慢跳频、跳频数N跳频速率Rh：频率跳变时间间隔的倒数码片速率Rc：频域的最小频率间隔，max(Rh,Rb)，chip系统总带宽Wss：NRc跳频图案（跳频规律）：通常用时频矩阵图表示。比如：一个时序为f2、f4、f7、f5、f3、f0、f6的时频矩阵图。处理增益Gp=N跳频器：由PN码发生器和频率合成器组成，是FH/SS核心。三、FH/SS系统抗干扰性能分析FH/SS系统的抗干扰能力是由跳频数N和跳频速率Rh决定的。1、跳频数N的确定系统总带宽Wss排列方式2、跳频速率Rh的确定误码率Pe转发式干扰三、FH/SS系统抗干扰性能分析[例1]：跳频数N=1000，干扰频率数NJ=1，如果只用一个频率发送信息比特，则Pe=p=NJ/N=1/1000。[例2]：如果只用c个频率发送同一个信息比特，则误码率约为criicieqpicP其中q=1-p为只用一个频率正确接收的概率;r为使一个码元错判所必须的对chip的错误判决数。三、FH/SS系统抗干扰性能分析[例3]：c=3，N=1000，NJ=1，则误码率约为62321033qpqpicqpicPiicicriicie[例4]：c=5，N=1000，NJ=1，则误码率约为8235310110qpqpicqpicPiicicriicie三、FH/SS系统抗干扰性能分析[例5]：Rb=1kbps，Wss=15MHz，试确定跳频数N和跳频速率Rh，要求在干扰与信号功率比为100:1的情况下，最大误码率为0.001。解：（1）若每个码元只用1个频率，则Rh=Rb；在频谱不允许重叠的情况下，Rc=2Rh=2Rb；而误码率0133.0101520001006cssJJeRWNNNP三、FH/SS系统抗干扰性能分析（2）若每个码元只用3个频率，则Rh=3Rb；在频谱不允许重叠的情况下，Rc=2Rh=6Rb；可利用的频率数和误码率为0046.0304.0250010025001061015236qpPNNpRWNeJcss三、FH/SS系统抗干扰性能分析（3）若每个码元只用5个频率，则Rh=5Rb；在频谱不允许重叠的情况下，Rc=2Rh=10Rb；可利用的频率数和误码率为0026.010067.015001001500101010152336qpPNNpRWNeJcss三、FH/SS系统抗干扰性能分析（4）在（3）中若频谱允许重叠，Rc=Rh=5Rb；可利用的频率数和误码率为00034.010033.03000100300010510152336qpPNNpRWNeJcss三、FH/SS信号抗干扰性能分析为了抵抗转发式干扰而选择跳频速率Rh。前面例1~例5说明了为了满足误码率需要选择跳频速率。但是还有一个因素也影响跳频速率的选择：即与有用信号同频但不同相的无用信号的影响。其来源：传播过程中有用信号本身的多径时延信号；人为转发式干扰三、FH/SS信号抗干扰性能分析[例6]：设FF/SS系统中收、发设备间的直接路径时延为Td，从发射机到干扰机再到接收机的时延之和为Tr=Tj+Tt，于是希望跳频速率应大于(Tr-Td)-1。[例7]：设FF/SS系统中收、发设备间的距离是的d1=20km，干扰机与收、发设备间的距离约d2=15km，求最小跳频速率Rhmin？（光速）解：Td=d1/c，Tr=2d2/c，则三、FH/SS信号抗干扰性能分析zdrhHddcTTR300002015210321512minkmc5103四、FS/SS跳频编码设计1、设计准则（1）汉明相关特性（2）均匀性（3）长周期（4）可用的序列数目大（5）调频间隔大（6）实现简单2、基于RS码构造进行调频编码四、FS/SS跳频码同步技术1、概述2、捕获3、跟踪