扩频通信系统抗多径干扰能力分析-.docx

扩频通信报告
多径干扰的基本概念
多径干扰是一种在通信中，尤其是移动通信中常见的且影响很严重的干扰，它属于乘性 干扰。电波在传播过程中，遇到各种发射体(电离层、对流层、高山和建筑物等)引起发射 或散射，接收机收到的直接路径信号与这些群发射信号之间的随机干涉就形成多径干扰，如 图所示。

多径干扰对通信系统性能的影响
双波束(两径)传输模型如图所示。
yi(t)
(b)信号矢量图
(a)双波束传输模型

Jy°) = Acos(2 兀/接收端收到这两路信号为= Acos[2ti/0(Z + T)]
设两个传输路径的传输系数相同，仅仅路程不同。由于路程差使两个信号延迟差为，，因而 信号之间有的相位差2f0r o 贝U合成信号为：
= xcos(2 盼 + (p)工=抨+A：+202 cos(2 瑜)二 押[1+cos(2 时⑶]每一个波束的信号功率为P. = A2/2,令合成信号的功率为P =罚2则P = 2^[l + cos(2<r)]。
合成信号功率将随着因子静的变化而变化。只要是P = 2/J[l + cos(2<r)]大于接收机所要求 的功率值，系统正常工作。实际上传播条件不断变化，各种反射是固定不变的，在一定范围 内起伏并且是随机的。当时，合成信号的功率是0,这是通信中断。
克服多径衰落的方法：分集技术。通过分集等使着丁 = （2n + l）/（2f°）不能成立。
分集技术：时间分集、频率分集和空间分集。通过这些分集方法，从多个波束中选出其 中最强的一个，同时把其他的波束抑制掉，从而避免相互间的干涉。
双波束信号对直接序列系统的影响
假设在高斯信道上，传输的最佳信号形式是具有白噪声统计特性的信号如）的情形。接收 机接收到的两路信号分别为即）和&。+丁）。
合成信号的功率为：
P = E[^t) + ^t + v)]2=切即)T + E[^t + T)]2 + 2觇即)即 + 7-)] =2丛[1 +心)]
心）=些
式中，心）是如）的归一化自相关函数，且 R（。）映）是即）的自相关函数，且R⑺=E即）即+ 丁）］
高斯白噪声的自相关函数具有汉丁），在丁。。时有,（丁）= °这样就得到P = 2印1 +心）］=2%
因为在扩频系统中，使用伪噪声码来逼近白噪声信号的统计特性。具有和噪声相类似的自相 关函数：
T0
在直接序列系统中，载波不是单一的正弦波，总的应该是有伪随机码和扩频码调制的: £（*） = Ac（t） cos（2^t）合成的信号功率为：
户=切即）+即+ 丁）］2=切即汗+ E［如+ T）］2 + 2切如）如+ T）］
=2^［l + ^（^）cos（2^r）］其中 £）=1/2将6（丁）带入该式子中，可得:
+ （1 - —）cos（2^/0T）]|r| < Tcr = <I
[域Sc分析：伪随机码尖锐的相关特性使多径波束完全独立：
当时时，反射信号与有用信号叠加，使合成信号的功率发生起伏，起伏的大小与树 和4的比值有关。所以只有当路径传播时延小于伪随机编码的码元宽度时，直接序列系统才 发生轻度衰落。
当时时，反射信号与有用信号叠加，接收信号的功率不发生起伏衰落，多径发射信 号被直接序列系统当作噪声处理掉了。
因此扩频通信系统具有抗多径干扰能力，也即扩频系统对多径干扰不是很敏感。
扩频通信系统抗多径干扰的物理机理
扩频通信抗多径干扰的原因〔⑵：
1）对于直序系统，伪随机码的自相关函数具有尖锐的峰值特性。
当多径传播时延小于一个码元宽度时，反射信号与直接信号叠加，可看作信号的一部分, 对有用信号产生影响，叠加的在伪随机码上的信号只影响其幅度，不产生对伪随机码宽度的 展宽或压缩，所以不影响系统的信息传输。
当多径时延超过一个码元宽度时，由于自相关等于0,表明反射信号和直接信号不相关, 系统将其作为干扰噪声处理。
2）当伪随机码的码元宽度相当窄，那系统的频谱很宽，反射回来的多径频谱分量是不可 能同相地到达接收点，形成的多径干扰信号在相关检测中削弱。小部分频谱分量的衰落不会 使信号产生严重畸变。故抗干扰能力强。
3）在频率跳变系统中，其瞬间带宽一般都是能够满足相关带宽的要求的，所以干扰信号 不影响系统接收有用信号。
4）伪随机序列具有尖锐的自相关性，因而对多径效应不敏感。当多径时延扩散小于一 个伪码宽度Tc时，反射信号与有用信号叠加，被视为信号的一部分，对有用信号幅度有影响, 但不产生对伪码宽度的展宽或压缩。当多径时延超过一个伪码宽度Tc时，可把多径信号视为 噪声处理，相关接收后多径信号就可以去掉。
5）当码元Tc相当窄且伪码码长很长时，系统的频谱很宽，反射回来的多径频率分量不 可能同时到达接收点，形成的多径干扰信号就被削弱，对接收有用信号影响不大。
6）直扩系统是一种宽带系统，尽管在通信中一部分频谱可能被衰落，但不会带来太大的 恶化。从这点讲，频谱扩展可以是一种频率分集。
综上所述，由于扩频通信系统得宽带传输和PN码优良的特性，使其具有抗多径效应的 能力。这为一直困扰着无线通信的多径效应问题提出了一种很好的通信方式，即扩频通信。