第三章 调制技术扩频调制

在前例中给出的 m序列可以重写如下：
m ＝ 15
1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0
在其一个周期（m个元素）中，共有8个游程，其中长度为4的游程 有1个，即1111，长度为3的游程有1个，即000，长度为2的游程有
2个，即1 1和0 0，长度为1的游程有4个，即两个1和两个0。
一般说来，在m序列中，长度为1的游程占游程总数的1/2；长度
为2的游程占游程总数的1/4；长度为3的游程占1/8 ；. . . 。
3）移位相加特性
一个m序列 Mp与其经过任意次延迟移位产生的另一个不同序列Mr
模2相加，得到的仍是 Mp 的某次延迟移位序列 Ms，即
Mp Mr = Ms
现在分析一个m = 7的 m序列 Mp作为例子。设 Mp的一个周期为
什么还要大力发展扩谱通信？
S C B log2 1 N
噪声能量（单位：W） 信号能量（单位：W）
带宽（单位：Hz） 信道容量（单位：b/s） 克劳德 ∙ 艾尔伍德∙ 香农
某一通信系统的信噪比为7，信道容量为24kb/s能维持较
高质量通信，如果信噪比降为1，若想保持信道容量不变，带
1. m序列的产生
例
下图中示出一个4级线性反馈移存器。
设其初始状态(a3, a2, a1, a0) = (1, 0, 0, 0)，则在移位1次时，由a3和 a0 模2相加产生新的输入a4 = 1 0 = 1，新的状态变为(a4, a3, a2, a1)
= (1, 1, 0, 0)。这样移位15次后又回到初始状态(1, 0, 0, 0)。
一般的线性反馈移存器原理方框图
3.2 m序列
1. m序列的产生
2. m序列的性质
1）均衡性
在 m序列的一个周期中，“1”和“0”的数目基本相等。准确地说，
“1”的个数比“0”的个数多一个。
2）游程分布
游程——指一个序列中取值相同的那些连在一起的元素合。 游程长度——指一个游程中元素的个数。
例
宽会发生什么变化？
B C S log2 1 N
24103 B原 8 103 ( Hz) 8(kHz) log2 1 7 24103 B现 24103 ( Hz) 24(kHz) log2 1 1
扩谱的目的

提高抗窄带干扰的能力，特别是敌对电台的有意干扰。
5）功率谱密度
信号的自相关函数wenku.baidu.com功率谱密度构成一对傅里叶变换。 因此，对m序列的自相关函数作傅里叶变换可得其功率谱密度：
m 1 sin(T0 / 2m) Ps ( ) m 2 (T0 / 2m)
其曲线如图所示:
2
2n 1 T m 2 ( ) n 0 n0

提高抗多径传输效应的能力。 由于扩谱调制采用了扩谱伪码，
它可以用来分离多径信号， 所以有可能提高其抗多径的能力。
扩谱技术的分类
直接序列(DS)扩谱：
跳频(FH)扩谱：
线性调频：
直接序列(DS)扩谱

原理
用一组伪码代表信息码元去调制载波。最常用的是2PSK。这种 信号的典型功率谱密度曲线示于下图中。

由图可见:
在T0 和 m/T0 时，
Ps() 的特性趋于白噪声的功率谱密度特性。
3.3 扩展频谱通信
——理论依据：香农信道容量公式
西安电子科技大学 通信工程学院
课件制作：曹丽娜
扩谱通信
将基带信号的频谱通过某种 调制扩展到远大于原基带信号
频谱 扩展
带宽的通信技术。
频谱资源如此紧张，为
第3章 无线调制技术 扩频调制
1
伪随机序列
——在数字通信技术中具有十分重要的地位。
3.1 基本概念
伪随机序列

又称伪随机噪声，伪随机信号，伪随机码。
什么是伪随机噪声？
如何产生伪随机噪声？

通常，由周期性数字序列经过滤波等处理后得到。
因此，将这种周期性数字序列称为伪随机序列。
3.2 m序列
1110010，将其向右移位一次得到另一个序列 Mr 的一个相应周期 为0111001。这两个序列的模2和为 1110010 0111001 = 1001011
得出的为Ms的一个相应的周期，它与Mp向右移位5次的结果相同。
4）自相关函数
m 序列的自相关函数为
当 j0 1, ( j) 1 , 当 j 1, 2,, m 1 m
若初始状态为全“0”，即(0, 0, 0, 0)，则移位后得到的仍为全“0”
状态。应该避免出现全“0”状态，否则移存器的状态将不 会改变。
4级 移存器共有24 = 16种可能的状态。 除全“0”状态外，只剩15种状态可用。
这就是说，由任何4级反馈移存器产生
的序列的周期最长为15。 一般来说，一个n 级线性反馈移存器可 能产生的最长周期等于(2n - 1)。



接收过程图解
(a) 信码 (b)伪码序列
(c)发送序列 (d)发送载波相位 (e)混频用本振相位 (f)中频相位 (g)解调信号
(h)干扰信号相位
(i) 混频后干扰信号相位

信号和干扰信号在频域中的变化
(a) 在接收机输入端
(b) 在接收机中放输出端
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图中,所示主瓣带宽 是伪码时钟速率Rc的两倍。每个旁瓣的带宽等 于Rc 。例如，若所用码片的速率为 5 Mb/s，则主瓣带宽将为10
MHz，每个旁瓣宽为 5 MHz。

系统原理框图

调制器简化框图：
先将两路编码序列模2相加，
然后再去进行 反相键控 。
扩频系统的原理
基带信号的信码是欲传输的信号，它通过速率很高的 编码序列（通常用伪随机序列）进行调制将其频谱展 宽，这个过程称作扩频。频谱展宽后的序列再进行射 频调制（通常多采用 PSK 调制），其输出则是扩展频 谱的射频信号，经天线辐射出去。 在接收端，射频信号经混频后变为中频信号，它与本 地的和发端相同的编码序列反扩展，将宽带信号恢复 成窄带信号，这个过程称为解扩。解扩后的中频窄带 信号经普通信息解调器进行解调，恢复成原始的信码 。