通信工程師考試培訓(xùn)直擴(kuò)擴(kuò)頻系統(tǒng)

10.4.2 直擴(kuò)擴(kuò)頻系統(tǒng)

直接序列擴(kuò)展頻譜（DSSS）系統(tǒng)是目前應(yīng)用較廣泛的一種擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)。為大家所熟知的GPS（GlobalPositionSystem）就是一種典型的直擴(kuò)系統(tǒng)。

圖10-18給出了一種典型的直擴(kuò)通信系統(tǒng)原理方框圖。圖中發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)編碼器后，首先進(jìn)行信息調(diào)制，然后用產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列對(duì)己調(diào)信號(hào)進(jìn)行直擴(kuò)調(diào)制，擴(kuò)展頻譜后的寬帶信號(hào)經(jīng)功放后由天線發(fā)射出去。接收端接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)前端射頻放大后，用本地偽隨機(jī)序列對(duì)直擴(kuò)信號(hào)完成解擴(kuò)，然后信號(hào)通過(guò)窄帶帶通濾波器，之后與本地載波相乘去載波，再經(jīng)過(guò)低通濾波、積分抽樣后，送至數(shù)據(jù)判決器，恢復(fù)出數(shù)據(jù)。

圖10-18所示的虛線框中的部分分別完成擴(kuò)頻調(diào)制與解擴(kuò)的作用。在該模型中，擴(kuò)頻偽隨機(jī)序列和信息同樣采用了BPSK調(diào)制方式，擴(kuò)頻的調(diào)制是通過(guò)直接對(duì)載波的調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

在信號(hào)調(diào)制方式不變的情況下，擴(kuò)頻調(diào)制和信息調(diào)制的順序是可以改變的。并且，雙極性序列的相乘對(duì)應(yīng)二元序列的異或運(yùn)算。因此，直擴(kuò)調(diào)制也可以用數(shù)字電路完成。當(dāng)擴(kuò)頻偽隨機(jī)序列與信息序列的時(shí)鐘同步時(shí)，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理后輸出的高速基帶序列的速率與偽隨機(jī)序列的速率相同，即調(diào)制后的帶寬取決于偽隨機(jī)序列的速率。

我們可以從頻域來(lái)定性理解直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾原理。圖10-19給出了解擴(kuò)處理前后信號(hào)功率譜的示意圖。假設(shè)接收機(jī)接收到的信號(hào)中除了有用信號(hào)外，還包含窄帶干擾、白噪聲和其他寬帶干擾。從圖10-18中不難看出：接收端的解擴(kuò)器在組成上與發(fā)送端的擴(kuò)頻調(diào)制器基本相同，只是在輸出端多了一個(gè)窄帶濾波器。

對(duì)于與接收機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列同步的有用信號(hào)，解擴(kuò)器將它恢復(fù)成為窄帶信號(hào)，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得該窄帶信號(hào)恰好通過(guò)后面的窄帶濾波器。由于本地偽隨機(jī)序列信號(hào)是單位功率雙極性信號(hào)，因此在解擴(kuò)器中乘法器前后信號(hào)的功率是不變的，但是有用信號(hào)的帶寬被大大壓縮，因此其功率譜密度大大提升。

對(duì)于進(jìn)入接收機(jī)的窄帶干擾，解擴(kuò)器所起的作用是擴(kuò)頻調(diào)制，即窄帶干擾被本地偽隨機(jī)序列調(diào)制，成為一個(gè)帶寬被極大擴(kuò)展的寬帶干擾信號(hào)。與有用信號(hào)類(lèi)似，擴(kuò)展前后干擾信號(hào)的功率是不變的，因此，在解擴(kuò)后其功率譜密度大大降低。

對(duì)于帶限白噪聲和其他寬帶干擾，通過(guò)解擴(kuò)器后，其帶寬也同樣被擴(kuò)展，功率譜密度下降，但其下降的幅度沒(méi)有窄帶干擾那樣顯著。這樣的信號(hào)通過(guò)后面的帶通濾波器后，大部分的干擾功率被濾除，而信號(hào)功率基本沒(méi)有損失。因此，解擴(kuò)器前后信號(hào)的信干比大大提高，實(shí)現(xiàn)了抗干擾的功能。

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