跳频扩频简介

规格严格功夫到家跳频扩频简介主讲人：xxx2015年9月9日01规格严格功夫到家主要内容:调制的概念一02扩展频谱通信二自由空间的电波传播数字频移键控（FSK）伪随机序列跳频扩频技术规格严格功夫到家一、调制的概念1.调制定义03调制：把消息信号搭载到载波的某个参数上。比喻——货物运输：将货物装载到飞机/轮船的某个仓位上载波：一种高频周期振荡信号，如正弦波。受调载波称为已调信号，含有消息信号特征。解调：调制的逆过程，从已调信号中恢复消息信号。规格严格功夫到家一、调制的概念进行频谱搬移，匹配信道特性，减小天线尺寸；实现多路复用，提高信道利用率；改善系统性能（有效性、可靠性）；实现频率分配为什么要进行调制？2.调制目的04规格严格功夫到家一、调制的概念•自由空间的传播损耗在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，只存在电磁波能量扩散而引起的传播损耗•接收功率式中，Pt为发射功率，以球面波辐射,,λ为工作波长，Gt，Gr分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。4GAr2rttrrGPdAP24●自由空间的电波传播05规格严格功夫到家一、调制的概念●自由空间的电波传播•接收换算•自由空间的传播损耗当Gt=Gr=1时，分贝式rtPPL24dL32.4520log()20log()LfMhzdkm()10log()rrPdBmPmW()10log()rrPdBWPW06信号传播损耗与频率有关，因此需要在较高的频带上传输规格严格功夫到家一、调制的概念3.调制的一般模型调制器()mst()mt()ct调制信号载波信号已调信号07规格严格功夫到家一、调制的概念3.调制的一般模型消息信号基带信号正弦波脉冲序列受调载波含有m(t)信息调制信号载波已调信号()mt()mst运载工具多种形式调制过程所涉及的三种信号08规格严格功夫到家一、调制的概念4.调制分类09调制模拟调制数字调制连续波调制脉冲调制幅度调制频率调制相位调制按调制信号m(t)的类型分按载波信号c(t)的类型分线性调制非线性调制按正弦载波的受调参量分按已调信号的频谱结构分调制器()mst()mt()ct规格严格功夫到家一、调制的概念105.数字频移键控（FSK）数字调制：用数字基带信号控制载波某个参数的过程。原理：波形：表达式：10t10tt11cosstt22cosstt2FSK2FSK1122()()cos()cosetsttstt1()snnstgtnTa2()snnstgtnTa数字信号s(t)控制载波频率规格严格功夫到家一、调制的概念模拟调频法：相邻码元之间的相位是连续变化的。键控法：相邻码元之间的相位不一定连续。振荡器1反相器振荡器2选通开关选通开关相加器基带信号2FSK()et)(ts)(ts1f2f特点：转换速度快、电路简单、产生的波形好、频率稳定度高。●2FSK的产生11规格严格功夫到家二、扩频通信原理121.扩频技术概述扩展频谱系统：是指其中传输的信号被扩展至占据一很宽的频带的系统(其占用带宽远大于传输该原始信号所需的最小带宽)。扩频技术分为三类：(1)用一数字编码序列调制载波，此序列的比特率甚高，其带宽远大于原始信号带宽。这类系统称为直接序列调制系统。(2)发射机的载波频率按照指令离散地跳变，即在一组预先指定的频率上跳变。这类系统称为频率跳变系统。(3)线性调频或‘鸣声”调制。在这种系统中，载频在一给定的脉冲时间中线性地扫过一个宽的频段。跳变的规律由扩频码序列决定规格严格功夫到家二、扩展频谱通信132.伪随机序列伪随机序列可以应用于扩频通信中的扩频码序列最长线性移位寄存器反馈序列——m序列1)伪随机性m序列的性质2)均衡性在m序列的一周期中，“1”和“0”的数目基本相等。“1”的个数比“0”的个数多一个。3）而且在长度为k的游程中[l≤k≤(n–2)]，连“l”的游程和连“0”的游程各占一半。规格严格功夫到家二、扩展频谱通信142.伪随机序列最长线性移位寄存器反馈序列——m序列m序列的性质4)移位相加特性一个m序列Mp与其经任意次迟延移位产生的另一不同序列Mr模2相加，得到的仍是Mp的某次迟延移位序列Ms，即srpMMM5)自相关函数mxxxxjRjiijii的数目的数目]1[]0[)(1,,2,1,10,1)(mjmjjR自相关函数也有周期性，周期也是m；自相关函数是偶函数。规格严格功夫到家二、扩展频谱通信153.跳频扩频技术（FHSS）的原理跳频技术（Frequency-HoppingSpreadSpectrum，FHSS）是通过收发双方设备无线传输信号的载波频率按照预定算法或者规律进行离散变化的通信方式，也就是说，无线通信中使用的载波频率受伪随机变化码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，“跳频技术”是一种用码序列进行频移键控的通信方式，也是一种码控载频跳变的通信系统。从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的。规格严格功夫到家二、扩展频谱通信163.跳频扩频技术（FHSS）的原理采用2FSK调制的跳频扩频通信系统如图所示。用扩频码序列去进行频移键控(FSK)调制，使载波的频率不断地跳变，跳频系统的跳变频率有多个。发端信息码序列与扩频码序列组合以后按照不同的码字去控制频率合成器。传送的信息与这些扩频码的组合进行选择控制，在传送中频率在整个频带上不断变化。在接收端，由于有与发送端完全相同的本地发生器发生完全相同的扩频码进行解扩，然后通过解调才能正确地恢复原有的信息。跳频系统占用了比信息带宽要宽得多的频带。规格严格功夫到家二、扩展频谱通信174.跳频技术的分类跳频可分为慢跳频和快跳频。慢跳频是指跳频速率低于信息比特率，即每跳可传输连续几个信息比特。快跳频是指跳频速率高于信息比特率，即一个信息比特需要多跳来传输。规格严格功夫到家二、扩展频谱通信185.跳频技术的优点（1）保密性。即使是模拟话音的跳频通信，只要对方不清楚载频跳变的规律，就很难截获通信内容。当跳频图案的密钥足够大时，具有抗截获的能力。（2）具有抗单频及部分带宽干扰的能力。由于载波频率是跳变的，当跳变的频率数目足够多时，跳频带宽足够宽时，其抗干扰能力是很强。（3）抗多径衰落。利用载波频率的快速跳变，具有频率分集的作用，从而使系统具有抗多径衰落的能力。条件是跳变的频率间隔具要大于相关带宽。（4）提高频带利用率。利用跳频图案的的正交性可构成跳频码分多址系统，共享频谱资源，并具有承受过载的能力。（5）兼容性。跳频系统能与现有的窄带系统兼容通信。当跳频系统处于某一固定载频时，可与现有的定频窄带系统建立通信。另外，跳频系统对模拟信源和数字信源均适用。（6）无明显的无近效应。这是因为当大功率信号只在某个频率上产生远近效应，当载波频率跳变至另一个频率时则不再受其影响。这一点，使跳频系统在移动通信中易于得到应用与发展。规格严格功夫到家谢谢大家!19