无线扩频技术比较( 二 )


扩频序列中的相位捕捉一般采用匹配滤波器或相位搜索电路实现,接收机在搜索同步过程中,通过改变本地PN码的时钟速率,使接收信号中的PN码相位和本地PN码相位在相关器内相对滑动 。滑动过程中,当相关峰值超过捕捉门限,标志完成同步捕捉,此时收发双方的PN码的相位误差已经小于一个切普码宽(Tc) 。捕捉进入跟踪状态,相位差进一步缩小,相关性增大,获得高的解扩信号信噪比,满足以后的解调门限的要求 。
直扩技术中还有一种更高级的接收技术,叫RAKE接收技术 。RAKE接收技术可以实现多径分集 。由于大气状况,地理位置等各种组合因素影响,信号在空间的传输与只有直射波有很大不同,信号经过多条路经(直射,反射,折射,大气波导)经过不同时延到达接收端,各个信号到达的时间不同,相位不一致,造成最终信号的幅度相互抵消,引起信号大幅度衰落 。
先解扩后解调的直扩系统具备了抗多径的能力,在时间上将主通道(最大峰值)上的相关峰分离出来 。从而降低多径干扰 。而RAKE接收技术实现多径分集技术,可以将接收的各个多径信号组合起来,获得加权增益,转化为合成的信号,达到更高的抗衰落性能 。但由于 RAKE技术的接收加权合并实现复杂而且昂贵,目前只有美国少数几家公司在其扩频系统中实现了这一技术 。
直扩中的"假扩频"
假扩频"即软扩频,对于无线局域网,要在室内近距离范围内达到速率每秒数兆比特时,若采用一般的直序扩频技术,则系统扩展的频谱带宽甚至会超过开放ISM频段规定的频率范围 。与"真扩频"方法不同,软扩频实际是采用编码的方法完成频率的扩展 。软扩频是一种(N,K)编码,K为信息码由N位长的伪随机序列来表示 。用几位信息元对应一条伪随机码,扩展的倍数不大,而且不一定是整数 。而对比"真扩频",每一位信息码都与多个整数位的PN码相模2加 。在室内距离通信的条件下,软扩频既满足开放频段的系统要求,也能达到很高的速率,成本也低 。
跳频技术
跳频技术与直序扩频技术完全不同,是另一种意义上的扩频 。跳频的载频受一个伪随机码的控制,在其工作带宽范围内,其频率合成器按PN码的随机规律不断改变频率 。在接收端,接收机频率合成器受伪随机码控制,并保持与发射端变化规律相同 。
跳频是载波频率在一定范围内不断跳变意义上扩频,而不是对被传送信息进行扩谱,不会得到直序扩频的处理增益 。跳频相当于瞬时的窄带通信系统,基本等同于常规通信系统,由于不能抗多径,同时发射效率低,同样发射功率的跳频系统在有效传输距离上小于直扩系统 。跳频的优点是抗干扰,定频干扰只会干扰部分频点 。用于语音信息的传输,当定频干扰只占一部分时不会对语音通信造成很大的影响 。
跳速的高低直接反映跳频系统的性能,跳速越高抗干扰的性能越好,军事上的跳频系统可以达到每秒上万跳 。实际上移动通信GSM系统也是跳频系统,其规定的跳速为每秒217跳 。出于成本的考虑,商用跳频系统跳速都很慢,一般在50跳/秒以下 。由于慢跳跳频系统可以简单的实现,因此低速无线局域网产品经常采用这种技术 。
不同扩频系统性能
以上描述了各种不同扩频通信系统的原理和性能,扩频通信设备的实现方法和难易程度,直接决定了其最终性能和成本 。一般讲慢跳跳频系统的实现最简单,成本最低,但性能最差 。采用软扩频的编码技术可以达到高速率,但限制到室内近距离范围内应用 。先解调后解扩的直扩系统,可以采用集成电路直接对扩频序列进行数字处理,但前提是有足够高的信号强度 。

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