无线收发机中的扩频解扩技术研究与实现(5)
2.3.1 直序扩频的系统组成
直扩系统是最典型、应用较为广泛的一种扩展频谱通信系统。它是用伪随机编码序列把基带信号的频谱进行扩展，形成相当宽带的低功率谱密度信号发射，而在接收端，使用相同的码序列对扩展的信号频谱进行解扩，还原出原始的信息。其系统的原理框图如图2所示：
图 2 直扩通信系统原理图
设信息数据为 ，是宽为 的 或 值的矩形波信号， 为信息数据的传输速率，用 表示，扩频编码是码长为 、码元宽度为 、 或 取值的矩形波信号 ，基带信号与编码序列乘积为 ，经载波 调制后，得直扩系统发射信号的数学表达式为：
因为在任何时刻 都有 ，则信号可表示为：
其中 为载波信号幅度， 为载波频率， 为初始相位，当 时， ；当 时， 。其相位变化速率为 。
直接序列扩频信号是采用直接序列调制的方法产生的。直接序列调制就是用高速率的伪随机码序列与信息码序列模2相加（或伪随机码波形和信息码波形相乘）后产生的复合码序列（复合码波形）直接去调制载波。
需要知道的是，实际上在 系统中，通常用两级扩频来提高系统的灵活性。第一级为信道化( )，它通过将用户数据与信道化序列相乘来实现同一蜂窝小区内所有用户波形的正交性；第二级为扰乱( )，它通过乘以一个长的伪随机序列来实现不同蜂窝小区的用户之间的随机性[7]。
2.3.2 信号和频谱分析
扩频序列脉冲 通常称为码片（ ），其持续时间 被称为码片间隔，器倒数 记为 ，称为码片速率，通常发送信号的带宽取决于码片速率。在前面已经讲过，直扩系统的处理增益为码片速率与信息数据速率的比值，即 ，其值越大，说明抗干扰能力就越强。扩频信号的功率谱如图3所示，功率谱的主瓣宽度 ，即直扩系统的射频带宽在二元调制下 [8]。
图 3 扩频信号功率谱
2.3.3 直序扩频的性能
直序扩频系统具有一般扩频系统具有的特点：
(1)具有极强的抗干扰能力。扩频系统通过相关接收机，将干扰功率扩展到很宽的频带上去，使进入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噪比，从而提高系统的抗干扰能力，这种能力的大小与吃力增益成正比；
(2)具有很强的隐蔽性和抗侦察、抗窃听、抗侧向的能力。扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中，不易被敌方截获、侦察、测向和窃听。直接扩频系统可在 乃至更低的信噪比条件下工作；
(3)具有选址能力，可实现码分多址。扩频系统本身就是一种码分多址通信系统。用不用的码可以组成不同的网，组网能力强，其频谱利用率并不因占用的频带扩展而降低。采用多址通信后，频带利用率反而比单频单波系统的频带利用率高；
(4)抗衰落，特别是抗频率选址性能好。直接扩频信号的频谱很宽，一小部分的衰落对整个信号的影响不大；
(5)抗多径干扰。直接扩频系统具有较强的抗多径干扰的能力，多径信号到达接收端，由于利用了伪随机码的相关特性，只要多径时延超过伪随机码的一个切谱，则通过相关处理后，可消除这种多径干扰的影响，甚至可以利用这些多径干扰的能量，提高系统的信噪比，改善系统的性能；
(6)可进行高分辨的测向、定位。利用直接扩频系统伪随机码的相关特性，可完成精度很高的测距和定位[5]。
3 频率合成技术
在通信系统中，载波频率是区分不同系统的主要标志，因而对载波频率有较高的要求。在超外差式接收机中，利用本地振荡器输出的信号与接收到的射频信号进行混频，将射频信号变换成固定的中频（信号），然后对包含信息的中频信号进行处理。目前情况下，频率合成器大致可以分成三类[9]：