systemview第五章全解.ppt

5.1 扩频通信的基本原理 扩展频谱技术：一般指使用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术 为了扩展发射信号的频谱，可以使用不同技术对所传的信息进行处理，从而产生了不同的扩频调制类型 常见的扩频类型有：直接序列扩频（DS）、调频（FH）、跳时（TH）和线性调频脉冲（Chirp）。 直接序列扩频 跳变频率方式 输出信号的载波频率受伪随机码发生器控制，在带宽为B2（B2B1）的频带内随机跳变，实现带宽为B1的窄带信号到带宽为B2的发射信号的频谱扩展。 跳变时间方式 信息数据D送入受伪随机码控制的脉冲调制发射机，发射出携带信息数据且为伪随机间隔的射频信号。 这种工作方式允许在随机时分多址通信中，发射机和接收机使用同一个天线， 一般与其它方式混合使用 扩频技术的理论基础 要增加系统的信息传输速率，即增加信道容量，可以通过增加传输信号的带宽或增加信噪比来实现 当信道容量C为常数时，带宽与信噪比之间可以互换，可以增加带宽来降低系统对信噪比的要求，也可以通过增加信号功率来降低信号的带宽 直接扩频通信系统的仿真 单频率窄带干扰参数设置 5.2 扩频系统中的PN码 对扩频码的要求 易于产生 具有随机性 扩频码应具有尽可能长的周期，使干扰者难以通过扩频码的一小段去重建整个码序列 扩频码应具有双自相关函数和良好的互相关特性，以有利于接收时的截获和跟踪，以及多用户使用 所以用纯随机序列去扩展信号频谱是最理想的，但为了解扩，在实际工程中用伪随机或伪噪声序列作为扩频码 伪随机序列具有类似随机序列的性质： 平衡特性：伪随机序列中0和1的个数近似相等 游程特性：把伪随机序列中连续出现0或1的子序列称为游程。连续的0或1的个数称为游程长度。伪随机序列中长度为1的游程约占游程总数的1/2，长度为2的游程约占游程总数的1/4。。。。。。 相关特性：伪随机序列的自相关函数具有类似于白噪声自相关函数的性质。 扩频码通常为：m序列、L序列、霍尔序列 随机序列的产生 D触发器的真值表 得到的结论 线性移位寄存器的输出序列是一个周期序列 当初始状态是0时，线性移位寄存器输出全0序列 级数相同的线性移位寄存器的输出序列与反馈逻辑有关 同一个线性移位寄存器的输出序列与起始状态有关 对于级数为r的线性移位寄存器，当周期 时，改变移位寄存器初始状态只改变序列的初相，这样的序列称为最大长度序列或m序列 m序列产生器的结构 M序列的特性： 平衡性：最大长度序列中1的数目比0始终多1个，且1的个数为 ，0的个数为 移位可加性：某个m序列与相移为任意值的同一m序列的模2和是另一相移m序列 M序列既可以用硬件产生，也可以用软件产生 硬件一般用移位寄存器和异或门来实现，并且有两种结构：简单线性码发生器（SSRG）和模块式码发生器（MSRG）。 M序列发生器的两种结构 简单线性码发生器（SSRG） 参与反馈的各级输出，经多次模2和后，把最后结果送入第一级 模块式码发生器（MSRG） 多级的输出都可能与反馈信号模2和后送下入一级，因为n级码发生器是由n个相同模块构成的，因而是模块式机构 两种结构是等价的，并且都需要有全“0”启动电路，但前一种结构比后一种结构时延大，一般用第二种结构。摩托罗拉把四个模块集成在一起，型号为MC8504。 M序列都存在一个与之对应的反商 通信库中的PN码发生器 5.3 复合码 当选用伪随机序列作为码分多址通信的地址码时，m序列有很大的局限性，这主要是因为有m序列组成的互相关特性好的互为优选的序列集很少。 如果要求的地址数多，只有降低对互相关的要求。 Gold码有两种产生方法，通过将一对优选的周期和速率均相同的m序列的移位寄存器进行串联或并联后得到的 5.3.1 戈尔德（Gold）码 5.3.2 JPL测距码 虽然m序列具有很好的自相关特性，其鉴别指数很大。不管是对于码分多址通信还是测距，在一些情况下要求码捕获快时，m序列还是不够理想。在测距中，常要求码周期很长，以减小模糊距离；另外还要求测距精度要高，即要求码速率很高，同步又要快。 另一种组合码称为JPL测距码，其构造特征非常适合于对码周期要求很长，而且对同步又要求很快的远距测距的情况 如果将两个或两个以上周期长度互质的m序列进行模2和，则可产生JPL测距码 假定有三个长度分别为 且为互质的m序列，则产生的JPL码周期长度为： 5.4 利用SystemView对实际系统仿真 在上一章中对各种数字载波通信的理想系统进行了原理上的仿真，但没有考虑实际系统中的噪声、信号功率等问题 本节将是对一个完整系统进行仿真，将充分考虑发射接收设备和信道的实际情况。 5.4.1基于IEEE802.11的无线局域网直序扩频系统在SystemView上的仿真 该系统是一