文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 全球5G商用时间再拉近:从欧盟发布5G频谱看各国5G不同

全球5G商用时间再拉近:从欧盟发布5G频谱看各国5G不同

全球5G商用时间再拉近:从欧盟发布5G频谱看各国5G不同

用频谱分析仪测量通信信号

用频谱分析仪测量通信信号 一、GSM信号的测量 现代高度发达的通信技术可以让人们在地球的任意地点控制频谱分析仪,因此就更要懂得不同参数设置和不同信号条件对显示结果的影响。 典型的全球移动通信系统(GSM)的信号测量如图1所示,它清楚地标明了重要的控制参数设置和测量结果。IFR2399型频谱分析仪利用彩色游标来加亮测量区域,此例中,被加亮的测量区域是占用信道和上下两个相邻信道的中心50kHz频带。 显示的水平轴(频率轴)中心频率为900MHz,扫频频宽为1MHz,而每一小格代表l00kHz。顶部水平线表示0dBm,垂直方向每一格代表10dB。信号已经被衰减了10dB,测量显示的功率电平已考虑了此衰减。 图1 GSM信道带宽显示和功率测量 GSM是以两个25MHz带宽来传送的:从移动发射机到基站采用890MHz到915MHz,从基站到移动接收机采用935MHz到960MHz。这个频带被细分为多个200kHz信道,而第50个移动发送信道的中心频率为900MHz,如图1所示。该信号很明显是未调制载波,因为它的频谱很窄。实际运用中,一个GSM脉冲串只占用200kHz稍多一点的信道带宽。 按照GSM标准,在发送单个信道脉冲串时,时隙持续0.58ms,而信道频率以每秒217次的变化速率进行慢跳变,再加上扫频仪1.3s的扫描时间,根据这些条件可以判定这是一个没有时间和频率跳变的静态测试,没有迹象表明900阳z的信号是间断信号。 为了保证良好的清晰度,选用1kHz的分辨带宽(RBW)滤波器。较新的频谱分析仪中的模拟滤波器的形状系数(3dB:60dB)为11,意思是60dB时滤波器带宽(从峰值衰减60dB)是3dB时滤波器带宽(从峰值衰减3dB)的11倍,即11kHz比1kHz。 与此相比,数字滤波器的形状系数还不到5。例如一个3dB带宽为50kHz的带通滤波器,其60dB带宽只有60kHz,这几乎是矩形通带。它保证在计算平均功率时只含有50kHz以外区域很小一点的功率。作为对比,如果分辨带宽RBW50kHz,使用前面提及的模拟滤波器而不是数字滤波器,其60dB带宽将为550kHz。 标记1处的信号电平是4.97dBm。为了使噪声背景出现在屏幕上,显示轨迹线已向上偏移了10dB(在图中不易察觉),这是由于信号峰值被预先衰减10dB使其不超过顶部水平线,这也是信号峰值读数比参考电平高的原因。 图中,主信道功率(CHP)读数为7.55dBm,与峰值(标记1处)的读数4.978m不一致,其原因就是主信道功率是在50kHz测量带宽内计算的,而标记1的读数是峰值。公式1定义了在整个带宽内计算主信道功率的方法。 其中, CHPwr:信道功率,单位dBm CHBW:信道带宽 Kn:噪声带宽与分辨带宽之比 N:信道内象素的数目 Pi:以1mW为基准的电平分贝数(dBm)

扩展频谱通信系统处理增益的分析

第!"卷第#期石油化工高等学校学报$%&’!"(%’# )**!年+月,-./(01-2345/-67489601.(9$4/:9594::;< ! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ’)**! 文章编号:!**=>#+=?()**!)*#>**=@>*" 扩展频谱通信系统处理增益的分析 吴明捷,周小正,马景兰 (北京石油化工学院信息工程学院,北京!*)=**) 摘要:近年来,扩频通信以它多种优越的性能在通信、导航、测量等领域迅速发展起来。扩频通信最重要的特性就是它的抗干扰性,因此从扩频通信的基本模型出发,计算了该系统对白噪声干扰、单频正弦干扰和其它扩频信号干扰的处理增益,分析了各种形式的干扰对于扩频通信接收机模型这一系统的影响,证明了系统的处理增益都与频谱扩展的倍数成正比,说明了对信号频谱扩展得越宽,处理增益越大,抗干扰能力越强。一些书中已经给出了处理增益的分析,但理论推导过于繁琐,还有个别错误之处。 给出了简洁明了的证明,修正了某些错误。扩频通信是先进的通信技术,目前在石油化工系统应用较少,本文的证明有助于扩频通信在石油化工系统中的应用研究。 关键词:扩频通信;处理增益;抗干扰;直接系列 中图分类号:5(+!"’"文献标识码:0 !扩频通信系统模型 以伪随机码序列作为扩频函数的直接序列 扩展频谱通信为例,来研究其系统模型,图!为其基本组成框图[!],由信号源输出的信号!(")是码元持续为时间# ! 的信息流,伪随机码产 生器产生高速伪随机码$("),码元宽度为# % 。将信息码!(")与伪随机码$(")进行相乘或模二加,产生一速率与伪随机码速率相同的扩频信号,信号的频带得到扩展,再去调制载波,这样就可以得到已扩频的射频信号&(")。 &(")’!(")$(")A%B!*" 在接收端,接收到的扩频信号经高频放大和混频后(图中已经略去),用与发端同步的、且完全相同的伪随机码对中频扩频信号进行相关解扩(相乘),将信号的频带恢复为信息码!(")的频带,恢复出所传输的信息!("),完成信息的传输。对于干扰和噪声,由于与伪随机码不相关,接收机的相关解扩相当于又进行了一次 收稿日期:)***>*+>!! 作者简介:吴明捷(!+"#>),男,北京,教授,硕士。扩频,将干扰信号和噪声的频谱扩展,降低了功率谱密度,这样就大大降低了进入信号通频带内的干扰功率,使解调器的输入信噪比提高,从而提高了系统的抗干扰能力。 )通信系统处理增益 为了定量计算扩频系统抗干扰能力,引 万方数据

扩展频谱通信的基本概念

第二讲扩展频谱通信的基本概念 2.1 扩展频谱通信的定义 所谓扩展频谱通信,可简单表述如下:“扩频通信技术是一种信息传输方式,其信号所占有的频带宽 度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数 据” 。 这一定义包含了以下三方面的意思: 一、信号的频谱被展宽了。我们知道,传输任何信息都需要一定的带宽,称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz ,电视图像信息带宽为数MHz 。为了充分利用频率资源,通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息,其带宽为语音信息带宽的两倍;电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号,或脉冲编码调制信号,它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000,属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道,在时间上有限的信号,其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号,其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1 微秒的脉冲的带宽约为1MHz 。因此,如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制,则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列,其码速率是很高的,称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的,也就是 说它与一般的正弦载波信号一样,丝毫不影响信息传输的透明 性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。

扩展频谱通信的基本概念

扩展频谱通信的基本概念 2.1 扩展频谱通信的定义 所谓扩展频谱通信,可简单表述如下:“扩频通信技术是一种信息传输方 式,其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽;频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成,用编码及调制的方法来实现的,与所传信息数据无关;在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据”。 这一定义包含了以下三方面的意思: 一、信号的频谱被展宽了。 我们知道,传输任何信息都需要一定的带宽,称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz,电视图像信息带宽为数MHz。为了充分利用频率资源,通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息,其带宽为语音信息带宽的两倍;电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号,或脉冲编码调制信号,它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000,属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道,在时间上有限的信号,其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号,其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此,如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制,则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列,其码速率是很高的,称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的,也就是说它与一般的正弦载波信号一样,丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 三、在接收端用相关解调来解扩 正如在一般的窄带通信中,已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调,恢复所传的信息。换句话说,这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号,而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程,会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制,是理解扩频通信本质的关键所在。

信号频谱表

典型周期信号的频谱 时间函数 ))((+∞<<-∞t t f 频谱函数)(ωj F t j e 0ω )(20ωωπδ- )cos(0t ω )]()([00ωωδωωδπ-++ )sin(0t ω )] ()([00ωωδωωδπ--+j ∑+∞ -∞ =-= n T nT t t )()(δδ +∞ -∞ =Ω-Ωn n )(ωδ T π 2= Ω 一般周期信号)21)(∑+∞-∞ =Ω=n t jn n e A t f 式中, ?+-Ω-=22 )(2T T t jn n dt e t f T A ∑+∞ -∞ =Ω-n n n A )(ωδπ T π 2=Ω 典型周期信号的频谱 时间函数)(t f 频谱函数)(ωj F )(t δ 1 单位直流信号1 )(2ωπδ )(t u ω ωπδj 1)(+ )sgn(t ωj 2 )(t u e at -)(为大于零的实数a a j +ω1 )(t u te at -)(为大于零的实数a 2 )(1 a j +ω )(t G τ )2 ( ωτ τSa

)(0t Sa ω )(0 20 ωωπ ωG )()sin(0t u t ω 2 2 0000)]()([2ω ωωωωδωωδπ -+ +--j )()cos(0t u t ω 2 200 00)]()([2 ω ωωωωδωωδπ -+ -++j t j e 0ω )(20ωωπδ- )(t tu 2 '1 )(ωωπδ- j )()sin(0t u t e at ω- )0(>a 2 2 00 )(ωωω++a j )()cos(0t u t e at ω- )0(>a 20 2 00)(ωωω+++a j a j | |t a e -双边指数信号 )0(>a 2 22a a +ω t 1 )sgn(ωπj - ||t 2 2 ω-

扩展频谱通信

扩展频谱通信 引言:长期以来,扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统,随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束,该项技术才逐步转向"商业化"。数年前扩频通信在我国通信领域仍鲜为人知,有关资料介绍也比较少,一九九三年开始, 吉隆公司即致力于向我国引进扩频产品, 已经在电力、金融、公安、交通等行业收到了明显的社会、经济效益,引起国内通信界人士的广泛注意。 定义及特点:所谓频谱扩展是指将信号的频谱扩展至占用很宽的频带,简称扩谱。它的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。除此以外,扩频通信还具有如下特征: 1.是一种数字传输方式; 2. 带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息进行调制实现的; 3.在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调,还原出被传信息。理论基础:根据香农在信息论研究中总结出的信道容量公式,即香农公式: C = W×Log2(1+S/N) 式中:C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率 由式中可以看出:为达到给定的信道容量要求,可以用带宽换取信噪比,即在低信噪比的条件下可用增大带宽的办法无误的传输的给定信息。 扩频增益和抗干扰容限: 扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱,在接收端解扩还原了信息,这样的系统带来的好处是大大提高了抗干扰容限。理论分析表明,各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。一般把扩频信号带宽W与信息带宽△F 之比称为处理增益GP,即: 它表明了扩频系统信噪比改善的程度。除此之外,扩频系统的其他一些性能也大都与GP有关。因此,处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。 系统的抗干扰容限MJ定义如下: 式中:(S/N)。= 输出端的信噪比,

通信原理各类信号及频谱

第二章 通信基础 一 信号分类 (1) 确定信号和随机信号 确定信号:指的是信号的电压或电流幅值在任意时间的值都是确定的,确定信号的时域波形可以用明确的数学表达式来表达。如某一电压信号t sin )t (u 610=。 随机信号:指的是在信号实际发生之前的值是不确定的,这种信号的时域波形不能用确定性的数学表达式来表达,只能采用一定的数学手段如概率分布函数、概率密度函数、数学期望、方差或自相关函数等来间接描述。 这种随机过程的数学模型,对通信系统中的信号和噪声的分析是非常有用的。 (2)周期信号和非周期信号 周期信号:对于信号)t (f ,若存在某一最小值T ,满足+∞<<∞--=t )T t (f )t (f ,则称该函数为周期函数。 满足条件+∞<<∞--=t )T t (f )t (f 的最小T 值称为信号)t (f 的周期。

非周期函数:如果满足+∞<<∞--=t )T t (f )t (f 的T 值不存在,则称为非周期函数。 (3) 能量信号和功率信号 在通信系统中,电信号的功率用归一化的功率值来表示。 归一化的功率值:是指假设电压或电流信号通过电阻为Ω1时获得的功率。设电压或电流信号为)t (f ,则归一化功率为)t (f )t (P 2 = 取一时间间隔T ,T 时间内的能量为: dt )t (f E T T T ?-=222 在时间间隔T 内对应的平均功率为 dt )t (f T T E P T T T T ?-==2221 能量信号:当)t (f 在无限长时间内能量有限且不为0时,该信号被称为能量信号。 数学描述为: dt )t (f lim E T T T ?-∞→=222 实际应用中发送信号的能量多是有限

相关文档
相关文档 最新文档