正确认识扩频通信系统
扩频通信信号的说法是完全错误的。事实上各级无线电管理部门已经通过对扩频信号进行监测的方法查找了不少非法设立的扩频通信系统。
关于扩频通信系统不怕干扰的问题:由直接序列扩频通信系统的原理可知,当无线电干扰信号进入接收机后,在解扩单元被接收机的伪随机码展宽,频率展宽的过程在频域表达式表示为卷积。进行卷积的结果是将干扰信号的带宽展宽为干扰信号加上PN码的带宽,从而导致干扰信号功率谱密度的降低,经过窄带滤波器后进入接收机的解扩单元进行解码。由于干扰信号被卷积(扩频)后相对较宽,被窄带滤波器滤波,因此只有一小部分干扰信号的能量进入接收机形成干扰;而有用信号由于发送端的扩频码和接收端的解扩码的相关则恢复成扩频前的窄带信号,通过窄带滤波器时有用信号的能量没有损失,因此提高了系统的抗干扰性能。扩频通信系统的抗干扰能力可以用干扰容限来衡量,见公式(2)。
M=Gp-[Lsys+S/N](2)
这里M为干扰容限,GP为扩频系统的增益,Gp=B射频/B信息,Lsys为设备的恶化量,(S/N)为解调前要求的对应于一定误码率的S/N。一旦C/I小于此值,系统将受到干扰。从已经查处的扩频通信系统干扰实例来看,扩频通信系统的抗干扰能力是有一定限度的。
对于干扰问题人们还有一个错误的认识:宽带信号对于扩频系统的干扰比窄带信号更严重。这个认识在干扰功率相同的情况下是错误的。因为在相同的功率前提下,带宽信号与PN码的卷积比窄带信号与PN码的卷积带宽要宽,导致相对功率谱密度较低。因此通过接收机滤波器后的干扰信号较小,因此宽带信号干扰效果不如窄带干扰效果明显。事实上直接序列扩频通信系统最怕的干扰是瞄射式干扰,即干扰频率与扩频通信系统采用的射频频率相同。
跳频通信系统
跳频通信系统是用伪随机码(PN码)序列构成跳频指令来控制频率合成器,使其输出频率在信道内随机变化,在接收端用与发端相同的本地伪随机码构成的跳频指令去控制本地频率合成器,使其输出的跳频信号能在混频器中与接收到的跳频信号差频出一个固定的中频信号来,经中放及带通滤波器送到数字解码器输出端恢复出原信息。
跳频通信系统中,系统的抗干扰性与系统的跳频频道数有关,而跳频频道数又与跳频信号可用带宽和跳频间隔有关,跳频间隔与所传输的信号速率与调制方式有关。
N=BRF/ΔF(3)
这里N为跳频频道数,BRF为跳频信号可用带宽,ΔF为跳频间隔,为传输基带信号的"切普"带宽。其组成见图2。
对跳频通信系统进行无线电监测,如果频谱仪的扫描时间小于跳频信号的驻留时间,则可以完整的显示跳频频谱。但如果跳频速度较快,则可采用扫描累加方式监测跳频通信所占的频谱。由此可见对跳频通信实施监测是完全可以实现的。
扩频信号的干扰容限同直接序列扩频通信系统一样,其干扰容限为
MFH=Gp-(Lsys+S/N)(4)
MFH为扩频通信系统的干扰容限,Gp为扩频通信系统的处理增益,定义为10lgN,Lsys与S/N和直接序列扩频定义相同。Gp跳频通信系统的处理增益直观上的理解为只有当窄带信号与干扰信号频率重合且时间相同时才会发生干扰,当频率跳变后即可"躲避"干扰。发生干扰的概率仅为1/N。当干扰源为宽带信号时,如覆盖了BRF的整个带宽,但干扰信号功率谱密度相对来说又降低了,因此带来了扩频处理增益。
跳频通信系统实际上是通过频率的跳变来躲避干扰,对其最严重的干扰有两种:宽带阻塞式干扰和转发式干扰。宽带阻塞式干扰式通过发射宽带大功率信号占据整个跳频频段,使跳频电台无处可跳,系统不能正常工作。在扩频通信的发展初期,由于台站数量较少,干扰不会太严重,随着设台数量的增加,跳频通信遇到宽带干扰的问题就会越来越多,这也是加强频率台站审批管理的一个重要原因。人为对跳频通信系统实施干扰最有效的方式是转发式干扰,其方式为把收到的跳频信号经过转发处理以最小的时延发射出去,形成转发式干扰。转发式干扰的关键在于转发信号的时延,如果时延大于信号的驻留时间则无效。
扩频台站的管理建议
无线电管理部门对于扩频通信系统实行审批管理是适合我国国情的,但如何科学地管理使其发挥社会效益和经济效益是应该认真研究的课题。对于扩频通信系统的管理问题提出如下建议,供大家讨论:
2.4GHz频率管理
首先应将2.4GHz频率划分为直接序列扩频使用频段和跳频频段,在审批频率时错开频率避免两种通信系统之间干扰。早期避免跳频干扰扩频,后期避免直接序列干扰跳频。
其次鼓励扩频通信系统采用点对多点的通信体制,弥补我国在点对多点通信系统方面的频率不足。限制点对点的通信系统采用扩频通信方式,建议用户使用微波设备进行替代。
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