扩频通信

处理增益：系统输出信噪比与输入信噪比的比值，表达式为pG=iiNSNS00+iiNSNS00lg10 dB

也可用扩频信号带宽B与信息带宽mB之比表示，工程上常用分贝表示，即mpBBGlg10，它表示了扩频系统信噪比的改善程度，处理增益越大，抗干扰能力越强。

干扰容限：在保证系统正常工作的条件下，接收机能够承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用jM表示，有jM=pG-[sL+)(NS] dB

式中sL为系统内部损耗；0)(NS为系统正常工作时要求的最小输出信噪比，即相关器的输出信噪比或解调器偶的最大信噪比；pG为系统的处理增益。

伪随机码：逼近或接近高斯白噪声统计特性的序列，信号的自相关函数具有二值特性。

游程：在一个序列周期内，相连的相同的码元串。

相关解扩：通过用本地产生的与发端伪随机序列同步的伪随机序列对接收到的信号进行相关处理并使之恢复成窄带信号。

相关解跳：利用本地的伪随机序列控制本地的频率合成器，使之产生的跳变频率与发端频率合成器产生的跳变频率合成，将接收到的跳频信号转化成一固定的中频信号。

跳频图案：用来表征调频系统载波频率跳变的规律时频图。

调频序列：用来表征调频系统载波频率跳变规律的数字序列。

远近效应：当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于两个移动台功率相同，则距离基站近的移动台将对另一移动台信号产生严重的干扰。

扩频系统的特点：1抗干扰能力强、2可进行多址通信、3安全保密、4数模兼容、5抗衰落、6抗多径

快（慢）跳频通信系统通常是指跳频速率大于（小于）信息传输速率的跳频通信系统。

m序列优选对，是指在m序列集中，其互相关函数最大值的绝对值max,)(τbaR小于某个值得两条m序列。

直接式相关与外差式相关相比抗干扰能力较低

1、什么是扩频通信？它有哪些特点（含义）？

答：扩频通信技术是一种信息传输方式，在发送端采用扩频码调制，是信号所占的频带宽度远大于所传的信息所需的带宽；在接收端采用相同的扩频码进行相关处理来解扩以恢复所创的信息数据。含义：（1）、信号的频谱被展宽；（2）、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱；（3）在接收端用相关处理来解扩。

2、扩频通信的理论基础是什么？

答：（1）扩频通信的理论基础是香农公式：C=Blb(1+NS) ，香农公式暗示频带B和信噪比是可以互换的。 （2）潜在的抗干扰理论

3.扩频系统对伪随机码的要求？

答：1、有尖锐的自相关特性；2、有处处为零的自相关特性；3、不同码元数平衡相等；4、有足够的编码数量；5、有尽可能大的复杂度；6、易于实现且码周期要足够大。

4、m序列的特性有：（1）平衡性，在一个周期内码元“1”比码元“0”多一个。（2）游程特性，一个周期内长度为n的游程占总游程的21n，只有一个包含n个“1”的游程，也只有一个包含n-1个“0”的游程，游程总数为21n。（3）移位相加特性，m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得的序列还是m序列。（4）m序列与其循环移位序列逐位比较，相同码的位数比不同码的位数少1位。（5）自相关性为二值自相关（6）互相关函数超过3个。

5、为什么构成组合码？组合码的生成方法有哪些？生成组合码的自相关函数有何特点？

答：m序列可供选用的地址码数量少且这种信号容易被劫获。组合码的生成方法有逻辑乘组合码和模2和组合码。逻辑乘组合码的自相关函数不在具有二值自相关特性，但在局部时间区间内仍有两个值；模2和组合码自相关函数离散值等于其子码序列自相关函数离散值的乘积。

6、一簇Gold码是由m序列优选对按照串联和并联结构生成的，其个数为12n个，其自相关值有3个。

7、影响直扩系统相关器处理性能的因素有哪些？如何考虑克服不利因素的影响？

答：1、码定时偏移的影响，【伪码同步要严谨，使其处于完全同步】

2、载波抑制不足和码平衡的影响【使系统的平衡调制器的载波抑制度与系统各处理增益相当，相关器前（或窄带检测器前）加带通滤波器】

3、前置滤波器特性的影响，【采取带宽为cR2、cR4、cR6】；

4、中频频偏的影响【使前置滤波器尽可能接近理想带通特性，中频频偏越大，相关器的相关处理增益下降的越多】。

5、干扰、【对窄带干扰有很强的抑制作用，对宽带干扰则使其强度降低3dB左右。】

8、简述直扩系统外差式相关解扩器的结构和作用？

答：作用：时域上：完成逐码片的码元比较（波形相乘）取消了伪随机码对有用信息的调制。频域上：将有用的宽带信号的频谱进行了压缩，是有用信号的能量几乎无损失的集中到窄带的中频电路中（尖锐的自相关特性），将干扰信号的频谱展宽，是落入窄带中频电路的干扰能量大大降低，使干扰被抑制。

9、为什么跳频系统采用非相干解调？

答：跳频信号的解调一般采用外差式相关器，而调频信号的解调通常采用非相干检测的办法来实现。这是由于跳频信号的每个频率都是不同的（因而有随机相位问题），很难做到每个频率出相都一致，因而进入解调器的信号在每一跳的时间内的出相就不一致，用相干检测的方法很难解调。而每当信号改变一次频率是，锁相环将再次捕获和跟踪，这就占用了一跳中的部分时间，限制了跳频速率，从而降低了系统抗干扰能力及侦破能力，所以跳频信号通常采用非相干包络检波器，并使用积分——清洗匹配滤波器，以利于提高跳频速率。

10、什么是伪码的捕获和跟踪？

扩频同步分为两步：捕获和跟踪。

捕获又称为初始同步或粗同步，扩频接收机在通过不断的和本地伪码比较，从而使本地伪码与接收信号的相位偏差在1个码片相位内。

跟踪又称为精同步，在初始同步的基础上使码相位的误差进一步减小，保证本地码的相位一直跟随接收到的信号码的相位，在一规定的允许范围内变化，这种自动调节相位的作用过程就称为跟踪。

伪码捕获的作用：试图找到接收信号中伪码的起始相位，使收端伪码与发端伪码的相位差小于二分之一个码元。

按未知相位区间搜索策略，伪码捕获可分为：串行捕获、并行捕获和串/并混合捕获。

扩频序列跟踪码的作用：（1）继续减少本地伪码与接收伪码之间的相位误差，使之达到正常解扩的要求；

（2）保持锁定状态，使本地伪码跟踪接收伪码变化；（3）对同步状态进行监控，一旦发现失步，重新返回捕获状态，重新捕获同步码。

11、单△值和双△值延迟锁定环有何不同？

将双△值延迟锁定环与单△值延迟锁定环相比较得；

（1）双△值延迟锁相环的跟踪范围比单△值延迟锁定环的跟踪范围大1倍，即前者的跟踪范围为-△至+△，后者为-（△/2）至+（△/2）

（2）单△值延迟锁定环在跟踪范围内相关相关函数的斜率比双△值延迟锁定环的斜率大1倍，这意味着单△值延迟锁定环控制的灵敏度高。在同一时差τ的条件下，单△值延迟锁定环比双△值延迟锁定环的斜率大1倍，则单△值延迟锁定环要求的接受信噪比值比双△值延迟锁定环要求的信噪比低3dB。

（3）双△值延迟锁定环可以从本地码产生的第n-1级输出，直接与信号的解扩，而不必像单△值延迟锁定环那样，需将伪随机码时移2cT后才能用于解扩，因而得以简化。

12、什么是跳频图案同步？

答：跳频图案同步实际上是收发端伪随机码之间的同步，要求在时间和频率上的收发严格的同步。调频图案同步分为捕获和跟踪，关键在捕获。同步分为外同步法和自同步法，外同步又分为精确时钟定时法和同步字头法，自同步法又分为串行搜索法、并行搜索法和两级捕获法。

13、直扩系统接收端完成哪些主要操作来恢复数据？

答：伪码同步，相关解扩，载波同步，相关解调。

14、直扩系统多址通信的基本原理是什么？什么是多址干扰？

答：扩频通信本身就是一种多址通信，利用扩频码之间的相互正交性将不同用户区分开来，完成多址要求。在采用多台终端的通信网络中，各终端之间的干扰就是多址干扰。多址干扰产生的根源是扩频码间的不完全正交性,如果扩频码集能在任何时刻完全正交,那么多址干扰就会不复存在。

15、若信道存在延迟1us的延迟，则BS-SS伪码速率至少为多少来克服干扰？为什么？

cR≥1/τ=1M chip/s

原因：伪随机序列具有尖锐的自相关特性，因而对多径效应不敏感。当多径时延扩散小于一个伪码宽度时，反射信号与有用信号叠加，被视为信号的一部分，对有用信号幅度有影响，但不产生对伪码宽度的扩展或压缩。当多径时延扩散超过一个伪码宽度时，可把多径信号是为噪声处理，相关接受后多径信号可以去掉。

16.、滑动相关法实现伪码捕获的电路图？并说明原理？

原理：采用与发端 频率有差别的时钟来驱动本地码，由于始终差，引起接收信号与本地产生的伪随机码相对滑动。滑动过程中码不重合是，相关器输出噪声，当两码接近重合和重合时，有相关峰出现，经包络检波、积分后输出脉冲电压。当输出的脉冲电压超过门限时，表示已检测到码位同步，于是给出停止搜索，转入跟踪状态的控制信号。跟踪状态用另一锁相环路完成，转入状态后时钟恢复到正常的频率上去。

17、是以窄带固定频率干扰威力分别说明DS-SS和FS-SS抗干扰的原理，处理增益如何计算？

DS-SS 扩频系统通过相关接收，将干扰功率扩展到很宽的频率上，使信号频带内的干扰功率大大降低，提高了解调器输入端的信干比，从而提高了系统的抗干扰能力。这种能力的大小与处理增益成正比，处理增益为bcRR。

FS-SS 它是采用躲避的方法，“随机地”改变载频，使其不受干扰。在接收端，通过由接收端与发端频率合成器产生的频率同步的跳变频率将接受的信号进行相关处理，将其恢复为一中频信号，把干扰排斥在中频通带外，从而实现抗干扰，处理增益为N。

1-5、某系统的扩频处理增益pG为40dB，系统内部损耗SL=2dB，为保证系统正常工作，相关解码器

的输出信噪比dBNSout10)/(，则系统的干扰容限为多少？

解：dBNSLGMoutSpj28]102[40])/([

1-6、某系统在干扰信号的有用信号功率250倍的环境下工作，解码器信号输出信噪比为12dB，系统内部损耗为3dB，则系统的扩频处理增益至少应为多少？

解：()10lg25031238.98jsSGMLdBN

1-8、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为5Mbit/s，信号速率为8kbit/s，信号的扩频带宽和处理增益各为多少？

扩频带宽：22*510cBRMHz 处理增益：6310*1010lg10lg30.978*10iBGdBR

2-5、在多径传播的环境中，若允许最大时延为s25.0max，试指出这一扩展频谱系统接收信号起伏最小的条件。

解：当1)2cos(max0f时，相对起伏)2/(0PP最小，即：)12(2max0nf

MHznHznHznnnf)24(10)12(21025.0121212122)12(66maxmax0 ),,2,1,0(Nn

4-6、若m序列的特征多项式52()1fxxx，试求出该m序列及其自相关函数。

解：由5211()()1Gxfxxx可得：

输出序列：1010111011000111110011010010000…

自相关函数1311,0,0 ()R