龐云云

摘要：線性調(diào)頻（Chirp）信號及其脈沖壓縮技術(shù)長期以來被廣泛的應(yīng)用在雷達(dá)、聲吶、生物醫(yī)學(xué)、地球物理信號處理以及擴頻通信中。本文簡單介紹了線性調(diào)頻擴頻技術(shù)（CSS）的基本原理以及CSS技術(shù)的優(yōu)點。重點研究CSS系統(tǒng)的BOK調(diào)制方式，及其調(diào)制下的誤碼率，并通過仿真對理論結(jié)果進(jìn)行了驗證。

關(guān)鍵詞：線性調(diào)頻信號；線性調(diào)頻擴頻（CSS）；二進(jìn)制正交鍵控（BOK）；誤碼率

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-864X（2016）10-0285-01

一、線性調(diào)頻擴頻技術(shù)

Chirp信號[1]即線性調(diào)頻信號是研究最早且被廣泛應(yīng)用的一種脈沖壓縮信號[2]，具有良好的自相關(guān)性和匹配接收特性。

線性調(diào)頻擴頻（CSS）技術(shù)即Chirp超寬帶擴頻技術(shù)[3]，其基本原理為脈沖壓縮技術(shù)。擴頻系統(tǒng)是用Chirp信號來表示欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因為Chirp信號掃過一定的帶寬，所以欲傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被擴展到很寬的一段帶寬上。線性調(diào)頻擴頻技術(shù)除具有其它擴頻技術(shù)的優(yōu)點外，還具有自身的一些顯著優(yōu)點，即發(fā)射功率低、抗干擾能力強、抗多徑效應(yīng)能力強、抗頻偏能力強等。

二、線性調(diào)頻擴頻系統(tǒng)的調(diào)制方式

（一）系統(tǒng)的調(diào)制方式。

CSS系統(tǒng)存在兩種基本的調(diào)制方式即BOK調(diào)制和直接調(diào)制（DM）。本文主要討論BOK調(diào)制方式。

（二）BOK調(diào)制。

在BOK調(diào)制中，用SAW器件產(chǎn)生Chirp載波信號。在發(fā)射端分別用UP-Chirp信號表示“1”和用DOWN-Chirp信號表示二進(jìn)制信息“0”。UP-Chirp信號和DOWN-Chirp信號具有相同的時間周期T和帶寬B。信號在信道中傳輸時會遇到很多的干擾，因此在接收時要用匹配濾波技術(shù)。在接收端，根據(jù)UP-Chirp信號與DOWN-Chirp信號比較好的相關(guān)性以及匹配濾波特性，用單位幅度的UP-Chirp信號作為脈沖響應(yīng)[4]與DOWN-Chirp信號相結(jié)合，進(jìn)行相干解調(diào)，同理用DOWN-Chirp信號作為濾波器的脈沖響應(yīng)信號與UP-Chirp信號結(jié)合進(jìn)行相干解調(diào)。在每個傳輸信號結(jié)束時進(jìn)行抽樣判決。

（三）BOK系統(tǒng)的性能分析。

在接收端，不僅能產(chǎn)生相互匹配的信號，同時也產(chǎn)生相互不匹配的信號。匹配信號的能量相對集中，不匹配信號的能量分散在帶寬內(nèi)，不匹配的信號即可認(rèn)為時噪聲信號。

通過上述分析，可以發(fā)現(xiàn)在接收端產(chǎn)生的是匹配信號和不匹配信號之和。當(dāng)信號匹配時，能量是集中在很窄的范圍內(nèi)的一個脈沖。而不匹配時，能量被分散在比較寬的時間范圍內(nèi)，可以看做是噪聲信號。

（四）誤碼率。

在接下來對誤碼率[5]的研究中，假設(shè)發(fā)射機與接收機同步，時間延遲τ是一個已知的量。通過匹配濾波器輸出后，信號能量是一個壓縮的脈沖，信號能量在t=τ+iT時刻集中輸出，對輸出信號進(jìn)行抽樣判決，nd、nu為噪聲信號，即上面所說的非匹配信號，均值為0，方差為N0/2。

當(dāng)bi=1時，，cUi=0；反之，當(dāng)bi=0時，cDi=0，，為發(fā)射信號的能量。

誤碼率與信噪比的關(guān)系如下圖所示。

誤碼率與信噪比的關(guān)系

（五）小結(jié)。

CSS系統(tǒng)主要有兩種調(diào)制方式，BOK調(diào)制和DM調(diào)制。DM調(diào)制只使用一路Chirp信號來表達(dá)數(shù)據(jù)符號，因此，與BOK相比，將使用更少的SAW器件。本節(jié)主要就BOK調(diào)制展開討論。詳細(xì)闡述了BOK調(diào)制的過程，并對BOK系統(tǒng)性能加以分析，得出匹配輸出與非匹配輸出的差異。此外對BOK系統(tǒng)下的誤碼率進(jìn)行分析，從而得出信噪比越大誤碼率越小。

參考文獻(xiàn)：

[1]張鵬.基于Chirp的寬帶超寬帶通信技術(shù)研究.成都：電子科技大學(xué)，2007

[2]李賽.基于Chirp信號的超寬帶認(rèn)知無線電（CUWB）技術(shù)研究.北京：北京郵電大學(xué)，2007

[3]宋毅峰.基于線性調(diào)頻信號的超寬帶定位研究.成都：電子科技大學(xué)，2010

[4]李曉彤. 基于Chirp超寬帶系統(tǒng)干擾抑制設(shè)計與研究.山東：山東大學(xué)，2011

[5]張文杰，王艷芬.基于Chirp脈沖壓縮技術(shù)的超寬帶通信系統(tǒng)設(shè)計.中國礦業(yè)大學(xué)，2007