文档介绍：一扩频通信的基本概况
扩频通信是当前信息领域迅猛发展起来的一门前沿技术。它从军事通信开始,现已深入到导航、测量、遥控等多个技术领域,正迅速的向个人通信和计算机通信渗透。它是21世纪国际信息处理和传输高新技术的热点之一。扩频的码分多址技术应用于蜂窝系统时,大大降低了噪声和衰落的影响,同时还避免了复杂的频率分配和时隙划分等技术上的困难,并可以省去保护频带或时隙,极大的提高了小区的频率复用度,使信号频谱得到了提高。
由于利用了扩展频谱技术,将信号扩展到很宽的频带上,在接受端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩,恢复成窄带信号。对于干扰信号而言,由于与扩频信号不相关,则被扩展到一个很宽的频带上,使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低。
扩频通信本身就是一种多址通信,即扩频多址(SSMA),用不同的扩频码构成不同的网,类似与码分多址(CDMA)。
扩频通信也是一种保密通信,扩频系统发射的信号的谱密度低,近似与噪声有的系统可在-20~-15db信噪比条件下工作,对方很难测出信号的参数,从而达到安全保密通信的目的。
由于扩频信号的频带很宽,当遇到衰落,如频率选择性衰落,它只影响到扩频信号的一小部分,因而对整个信号的频谱影响不大。
二全球定位系统 GPS
全球定位系统(Global Positioning System-GPS)是一种高精度的导航定位系统,可以给用户提供经度、纬度、高度、速度以及时间等信息,在军事领域和民用领域得到了广泛应用。
全球定位系统由三部分构成:(1)地面控制部分,由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下,向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;(2)空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个道平面上;(3)用户装置部分, 主要由GPS接收机和卫星天线组成。
全球定位系统的主要用途:(1)陆地应用,主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等;(2)海洋应用,包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;(3)航空航天应用,包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。
GPS信号特性
GPS空间运载体(SV)发射两个载波频率,分别被称做L1的主频率和L2的主频率。这些载波频率由扩频码(每颗卫星均有专门的PRN序列)和导航数据电文所调制。所有卫星均在这两个相同的载波频率上发射,但由于PRN码调制不同,因此无明显的相互干扰。每颗卫星分配有专门的PRN码, 而且所有的PRN序列相互不相干,因此各卫星的信号便可以使用码分多址的技术分开检测出来。图1给出了 L1和L2信号方框图。如图1所示,L1频率由两个PRN码调制,这两种码是粗/截获码(C/A码)和精密码(P码)。L2频率在任何时候只用一种PRN码调制,其中有一种方式是只有P(Y)码而无数据。。对于地面上的GPS接收机来说,C/A码的基码速率为1023×1000基码/秒(f0/10),而P码的基码速率为1023×1000基码/秒。从图1可见,每秒50比特的数据首先是同时与C/A码和P(Y)码相叠加,然后才调制L1载频。这个叠加使用异或过程,由于C/A码异或数据及P(Y)码异或数据是同步操作,位过渡速率不可能超过PRN码的基码速率。在L1上,P(Y)码异或数据调制与C/A码异或数据调制在相位上是正交的。因此在这两个合并的L1载波频率上的C/A码异或数据和P(Y)码异或数据调制之间有90度相移。
图1 GPS信号组成
The Structure of GPS Signal
定位数据是50bit/s的BPSK调制信号,定位数据主要是卫星轨道参数,原子钟的调整参数,电离层的传播时延补偿参数,卫星的轨道日历等。定位数据按1500bit/s构成一帧、一帧中分5个子帧,各子帧由报头和信息数据组成。第1,2,3子帧是卫星轨道数据,原子钟时间调整参数。第4子帧给出电波传播时延补偿参数和卫星状态的信息。第5子帧给出24个低轨道卫星的轨道日历。卫星发送信号的扩频序列P码、,由移位寄存器级数n=12的两个m序列构成的Gold序列(序列长为4095)与长为4093的