周 軍，王青松，嚴大媛

(1.中國電子科技集團公司第三十研究所,四川 成都 610041; 2.軍委裝備發(fā)展部駐石家莊地區(qū)軍代室, 河北 石家莊 050081)

0 引 言

直接序列擴頻通信系統(tǒng)(DSSS)以抗干擾能力強、功率譜密度低、具有隱蔽性和低截獲率等優(yōu)點，而獲得日益廣泛的應(yīng)用。但擴頻通信的抗干擾能力是以擴展信號帶寬為代價的，在短波等信道帶寬受限而又要求一定處理增益的環(huán)境中，傳統(tǒng)直擴系統(tǒng)就無能為力了。多進制正交擴頻技術(shù)就是解決此問題的一種行之有效的方法。一般地，在M進制正交擴頻系統(tǒng)中，擴頻序列由M個長為N的正交碼集組成，每個碼字傳輸k=log2M比特信息。因為每個擴頻碼都對應(yīng)于k個信息比特，所以在信息速率一定的情況下，多進制擴頻系統(tǒng)的帶寬僅為傳統(tǒng)擴頻系統(tǒng)的1/k，這使得它特別適合于頻譜寬度限定而又要求一定處理增益的場合[1-2]。

本文針對傳統(tǒng)的多進制正交擴頻技術(shù)提出了一種混合多進制擴頻技術(shù)方案，在相同的傳輸帶寬和傳輸速率下提高的系統(tǒng)的傳輸性能。

1 系統(tǒng)模型

1.1 傳統(tǒng)的多進制擴頻模型

多進制擴頻系統(tǒng)的發(fā)射端基本原理如圖1所示，多進制擴頻實際上是一種(N,k)編碼，即k位信息碼由長為N的隨機碼來代表k位信息碼有M=2k個狀態(tài)，則該多進制擴頻系統(tǒng)稱為M進制擴頻系統(tǒng)，M進制擴頻系統(tǒng)需要M條長為N的相互正交的偽隨機碼來表示k位信息碼的M個狀態(tài)，M條長為N的偽隨機碼與k位信息碼的M個狀態(tài)是一一對應(yīng)關(guān)系。

接收端通過匹配濾波以及解擾碼后，用M條擴頻碼序列與接收信號做相關(guān)運算，通過找出相關(guān)值中的最大值對應(yīng)的序列求出相應(yīng)的比特信息，具體如圖2所示。

圖1 傳統(tǒng)多進制正交擴頻發(fā)射端

圖2 傳統(tǒng)多進制正交擴頻接收端

1.2 混合多進制擴頻系統(tǒng)模型

傳統(tǒng)的多進制擴頻在相同信號帶寬和傳輸時間內(nèi)只傳輸了k個比特信息，本文參考文獻[3]中的循環(huán)移位正交鍵控（CSOK）方式，研究混合多進制擴頻技術(shù)，在相同的信道帶寬和擴頻偽碼長度條件下，混合多進制正交擴頻技術(shù)能達到更高的信息傳輸速率。另外如果我們在信號帶寬和傳輸速率不變的情況下，可以提高系統(tǒng)的擴頻碼長，從而提高系統(tǒng)的抗噪能力。

圖3所示是混合多進制擴頻的原理框圖，混合多進制擴頻主要由兩部分組成，一部分是多進制擴頻，另一部分是差分調(diào)制。用p表示di承載的比特數(shù)，k表示一個擴頻碼攜帶的比特數(shù)，此時一個混合多進制擴頻符號可攜帶比特信息為：u=k+p，如圖所示，在第i個符號周期，混合多進制擴頻符號可以表示為：

其中，di表示第i個差分調(diào)制符號，ci是第i個擴頻碼。

為了保證多進制擴頻信號能夠工作在低信噪比等信道環(huán)境較差的環(huán)境下，多采用非相關(guān)接收，具體原理框圖如圖4所示。接收信號經(jīng)過匹濾波器和去擾碼后接收信號向量用y表示，然后通過

圖3 混合多進制擴頻發(fā)送端

圖4 混合多進制擴頻接收端

其中，(·)*表示取共軛運算，另外對多進制擴頻比特的估計可以對相關(guān)值進行最大值比較得到：

具體的軟解調(diào)信息如文獻[4-5]所示。另外根據(jù)最大相關(guān)值信息通過再進行差分解調(diào)，即可得到差分解調(diào)信息 ?id，根基 ?im和 ?id就可以得到解調(diào)的比特信息。

2 仿真性能

本文以美軍短波MIL-STD-188-141B標準[6]中的3G波形中的BW1波形為研究對象，采用傳統(tǒng)多進制擴頻和混合多進制擴頻的仿真參數(shù)如表1所示。從參數(shù)可以看出，兩種方式在信號帶寬、傳輸速率、編碼方式等參數(shù)上都是相同的，唯一不同的是混合多進制擴頻和傳統(tǒng)多進制擴頻方式上擴頻碼長由原來的64變成了96，調(diào)制方式由原來的BPSK變成了DQPSK。圖5所示是兩種方式的性能比較，從仿真結(jié)果可以看出，在加性高斯白噪聲信道環(huán)境下，在殘余頻偏為0 Hz和1 Hz條件下，混合多進制擴頻在性能上有0.5 dB的增益。

表1 仿真參數(shù)

圖5 仿真性能

3 結(jié) 語

本文闡述了多進制擴頻技術(shù)的原理，并在傳統(tǒng)的多進制擴頻基礎(chǔ)上提出了一種改進的混合多進制擴頻技術(shù)，通過多進制擴頻與差分調(diào)制相結(jié)合，在相同信號帶寬和傳輸速率的基礎(chǔ)上提高了系統(tǒng)的傳輸性能，并針對短波3G中的BW1波形進行了仿真驗證，仿真結(jié)果也驗證了該技術(shù)確實能夠提升系統(tǒng)的傳輸性能。