通信工程師考試培訓(xùn)直擴擴頻系統(tǒng)

10.4.2 直擴擴頻系統(tǒng)

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

圖10-18給出了一種典型的直擴通信系統(tǒng)原理方框圖。圖中發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼器后，首先進行信息調(diào)制，然后用產(chǎn)生的偽隨機序列對己調(diào)信號進行直擴調(diào)制，擴展頻譜后的寬帶信號經(jīng)功放后由天線發(fā)射出去。接收端接收到的信號經(jīng)過前端射頻放大后，用本地偽隨機序列對直擴信號完成解擴，然后信號通過窄帶帶通濾波器，之后與本地載波相乘去載波，再經(jīng)過低通濾波、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頻調(diào)制與解擴的作用。在該模型中，擴頻偽隨機序列和信息同樣采用了BPSK調(diào)制方式，擴頻的調(diào)制是通過直接對載波的調(diào)制來實現(xiàn)的。

在信號調(diào)制方式不變的情況下，擴頻調(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應(yīng)二元序列的異或運算。因此，直擴調(diào)制也可以用數(shù)字電路完成。當(dāng)擴頻偽隨機序列與信息序列的時鐘同步時，經(jīng)過數(shù)字處理后輸出的高速基帶序列的速率與偽隨機序列的速率相同，即調(diào)制后的帶寬取決于偽隨機序列的速率。

我們可以從頻域來定性理解直擴系統(tǒng)的抗干擾原理。圖10-19給出了解擴處理前后信號功率譜的示意圖。假設(shè)接收機接收到的信號中除了有用信號外，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：接收端的解擴器在組成上與發(fā)送端的擴頻調(diào)制器基本相同，只是在輸出端多了一個窄帶濾波器。

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

對于進入接收機的窄帶干擾，解擴器所起的作用是擴頻調(diào)制，即窄帶干擾被本地偽隨機序列調(diào)制，成為一個帶寬被極大擴展的寬帶干擾信號。與有用信號類似，擴展前后干擾信號的功率是不變的，因此，在解擴后其功率譜密度大大降低。

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

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