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直序擴(kuò)頻技術(shù)和跳頻技術(shù)比較

2011-11-12 9:56:10

擴(kuò)頻電臺(tái)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)在于較強(qiáng)的抗干擾能力,以及保密、多址、組網(wǎng)、抗多徑等,但由于各種擴(kuò)頻方式的抗干擾等機(jī)理不同,因而各有其長(zhǎng)處與不足,很難籠統(tǒng)斷言某一種擴(kuò)頻方式比其它的擴(kuò)頻方式更優(yōu)。對(duì)擴(kuò)頻方式的比較只能是在一定條件下對(duì)各種擴(kuò)頻方式綜合考慮,從而得出某種結(jié)論,以便人們?cè)跀U(kuò)頻方式的選擇上作一參考。 直擴(kuò)和跳頻技術(shù)的抗干擾機(jī)理不同,直擴(kuò)系統(tǒng)靠偽隨機(jī)碼的相關(guān)處理,降低進(jìn)入解調(diào)器的干擾功率來(lái)達(dá)到抗干擾的目的;而跳頻系統(tǒng)是靠載頻的隨機(jī)跳變,躲避干擾,將干擾排斥在接收通道以外來(lái)達(dá)到抗干擾的目的。因此,這兩者都具有很強(qiáng)的抗干擾的能力,也各有自己的特點(diǎn),也存在自身的不足,現(xiàn)將直擴(kuò)和跳頻技術(shù)的性能作一比較。
抗強(qiáng)的定頻干擾
    由直擴(kuò)抗干擾的機(jī)理可知,直擴(kuò)抗干擾是通過(guò)相關(guān)解擴(kuò)取得處理增益來(lái)達(dá)到抗干擾目的的,但超過(guò)了干擾容限的定頻干擾將會(huì)導(dǎo)致直擴(kuò)系統(tǒng)的通信中斷或性能急劇惡化。而跳頻系統(tǒng)是采用躲避的方法抗干擾,強(qiáng)的定頻干擾只能干擾跳頻系統(tǒng)的一個(gè)或幾個(gè)頻率,若跳頻系統(tǒng)的頻道數(shù)很大,則對(duì)系統(tǒng)性能的影響是不嚴(yán)重的。因此,在抗強(qiáng)的定頻干擾上,跳頻系統(tǒng)比直擴(kuò)系統(tǒng)優(yōu)越。
抗衰落
    抗衰落,特別是頻率選擇性衰落,這是室內(nèi)通信環(huán)境下必須解決的問(wèn)題。由于直擴(kuò)系統(tǒng)的射頻帶寬很寬,小部分頻譜衰落不會(huì)使信號(hào)頻譜產(chǎn)生嚴(yán)重的畸變,而對(duì)跳頻系統(tǒng)而言,頻率選擇性衰落將導(dǎo)致若干個(gè)頻率受到影響,導(dǎo)致系統(tǒng)性能的惡化。跳頻系統(tǒng)要抗這種選擇性衰落,可采用快速跳頻的方法,使每一個(gè)頻率的駐留時(shí)間非常短,平均衰落就非常低。此外,還可以采用一比特信息用M個(gè)頻率編碼傳輸,也可較好地解決頻率選擇性衰落問(wèn)題,這些都是以提高跳頻速率為代價(jià)。
抗多徑干擾
    多徑問(wèn)題是在移動(dòng)通信、室內(nèi)通信等系統(tǒng)中必須考慮的問(wèn)題。多徑干擾是由于電波傳播過(guò)程中遇到的各種反射體(如高山、建筑物、墻壁、天花板等)引起的反射或散射。在接收端的直接傳播路徑和反射信號(hào)產(chǎn)生的群反射之間的隨機(jī)干涉形成的。多徑干擾信號(hào)的頻率選擇性衰落和路徑差引起的傳播時(shí)延τ,會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的失真和波形展寬,導(dǎo)致碼間串?dāng)_,不但能引起噪聲增加和誤碼率上升,使通信質(zhì)量降低,甚至使某些通信系統(tǒng)無(wú)法工作。由于直擴(kuò)系統(tǒng)采用偽隨機(jī)碼的相關(guān)解擴(kuò),只要多徑時(shí)延大于一個(gè)偽隨機(jī)碼的切普寬度,這種多徑就不能對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)形成干擾,直擴(kuò)系統(tǒng)甚至可以利用這些干擾能量來(lái)提高系統(tǒng)的性能。而跳頻系統(tǒng)則不然,跳頻系統(tǒng)要抗多徑干擾,則要求每一跳的駐留時(shí)間很短,即要求快跳頻,在多徑信號(hào)沒(méi)有到來(lái)之前接收機(jī)已開(kāi)始接收下一跳信號(hào)。例如,多徑時(shí)延為1μs,則跳,而對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)而言,偽隨機(jī)碼速率大于1Mchip/s即可。從實(shí)現(xiàn)上看,實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)碼速率大于1Mchip/s的直擴(kuò)系統(tǒng)比跳頻速率1Mhop/s的跳頻系統(tǒng)要容易得多。
"遠(yuǎn)-近"效應(yīng)
    "遠(yuǎn)-近"效應(yīng)如圖右圖所示。有兩對(duì)收發(fā)信機(jī),正常工作時(shí),接收機(jī)1接收發(fā)射機(jī)1發(fā)射的信號(hào),接收機(jī)2接收發(fā)射機(jī)2的信號(hào)。現(xiàn)接收機(jī)1移動(dòng)到A點(diǎn),受到附近發(fā)射機(jī)2的干擾,而接收機(jī)1距發(fā)射機(jī)1很遠(yuǎn),這樣接收機(jī)1收到的干擾信號(hào)電平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有用信號(hào)的電平,這就是"遠(yuǎn)-近"效應(yīng)。"遠(yuǎn)-近"效應(yīng)對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的影響很大,而對(duì)跳頻系統(tǒng)的影響就小得多。這是因?yàn)殡m然直擴(kuò)系統(tǒng)有一定的處理增益,但是由于有用信號(hào)的路徑衰減很大,因而構(gòu)成的威脅就小得多。
組網(wǎng)能力
    擴(kuò)頻技術(shù)本身就具有一種多址能力-SSMA,屬于CDMA,直擴(kuò)系統(tǒng)和跳頻系統(tǒng)都具有很強(qiáng)的組網(wǎng)能力。在移動(dòng)通信中,CDMA系統(tǒng)的頻譜利用率是模擬蜂窩傳輸系統(tǒng)的頻譜利用率的二十多倍,是第一代TDMA系統(tǒng)的六倍。直擴(kuò)系統(tǒng)用不同的偽隨機(jī)碼可組成不同的網(wǎng),跳頻系統(tǒng)用不同的跳頻圖案組成不同的網(wǎng)。從頻譜利用率上來(lái)看,直擴(kuò)系統(tǒng)和跳頻系統(tǒng)的頻譜利用率比單頻單信道系統(tǒng)還要高。就直擴(kuò)和跳頻系統(tǒng)而言,跳頻系統(tǒng)的組網(wǎng)能力和頻譜利用率略高于直擴(kuò)系統(tǒng)。
與窄帶系統(tǒng)的兼容性
    直擴(kuò)系統(tǒng)是一個(gè)寬帶系統(tǒng),雖然可與窄帶系統(tǒng)電磁兼容,但不能與其建立通信。另外,對(duì)模擬信源(如話音)需作預(yù)先處理(如語(yǔ)聲編碼后),才可接入直擴(kuò)系統(tǒng)。而對(duì)跳頻系統(tǒng)而言,由于它是瞬時(shí)窄帶系統(tǒng),它易于與目前的窄帶通信系統(tǒng)兼容。目前的通信系統(tǒng)不論是模擬調(diào)制還是數(shù)字調(diào)制的,通常都是窄帶的通信系統(tǒng)。因此兼容的好處在于,先進(jìn)的跳頻電臺(tái)可以與常規(guī)的電臺(tái)互通,或者,將常規(guī)電臺(tái)加裝抗干擾的跳頻模塊就可以變成跳頻電臺(tái)。而且,跳頻系統(tǒng)對(duì)模擬信源和數(shù)字信源均適用。
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