通信工程师考试培训直扩扩频系统

10.4.2 直扩扩频系统

直接序列扩展频谱（DSSS）系统是目前应用较广泛的一种扩展频谱系统。为大家所熟知的GPS（GlobalPositionSystem）就是一种典型的直扩系统。

图10-18给出了一种典型的直扩通信系统原理方框图。图中发送的数据经过编码器后，首先进行信息调制，然后用产生的伪随机序列对己调信号进行直扩调制，扩展频谱后的宽带信号经功放后由天线发射出去。接收端接收到的信号经过前端射频放大后，用本地伪随机序列对直扩信号完成解扩，然后信号通过窄带带通滤波器，之后与本地载波相乘去载波，再经过低通滤波、积分抽样后，送至数据判决器，恢复出数据。

图10-18所示的虚线框中的部分分别完成扩频调制与解扩的作用。在该模型中，扩频伪随机序列和信息同样采用了BPSK调制方式，扩频的调制是通过直接对载波的调制来实现的。

在信号调制方式不变的情况下，扩频调制和信息调制的顺序是可以改变的。并且，双极性序列的相乘对应二元序列的异或运算。因此，直扩调制也可以用数字电路完成。当扩频伪随机序列与信息序列的时钟同步时，经过数字处理后输出的高速基带序列的速率与伪随机序列的速率相同，即调制后的带宽取决于伪随机序列的速率。

我们可以从频域来定性理解直扩系统的抗干扰原理。图10-19给出了解扩处理前后信号功率谱的示意图。假设接收机接收到的信号中除了有用信号外，还包含窄带干扰、白噪声和其他宽带干扰。从图10-18中不难看出：接收端的解扩器在组成上与发送端的扩频调制器基本相同，只是在输出端多了一个窄带滤波器。

对于与接收机产生的伪随机序列同步的有用信号，解扩器将它恢复成为窄带信号，且系统设计使得该窄带信号恰好通过后面的窄带滤波器。由于本地伪随机序列信号是单位功率双极性信号，因此在解扩器中乘法器前后信号的功率是不变的，但是有用信号的带宽被大大压缩，因此其功率谱密度大大提升。

对于进入接收机的窄带干扰，解扩器所起的作用是扩频调制，即窄带干扰被本地伪随机序列调制，成为一个带宽被极大扩展的宽带干扰信号。与有用信号类似，扩展前后干扰信号的功率是不变的，因此，在解扩后其功率谱密度大大降低。

对于带限白噪声和其他宽带干扰，通过解扩器后，其带宽也同样被扩展，功率谱密度下降，但其下降的幅度没有窄带干扰那样显着。这样的信号通过后面的带通滤波器后，大部分的干扰功率被滤除，而信号功率基本没有损失。因此，解扩器前后信号的信干比大大提高，实现了抗干扰的功能。

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