快跳频和多载跳频扩谱系统在频率选择性衰减信道中.doc

快跳频和多载跳频扩谱系统在频率选择性衰减信道中
运用最优分集组合技术的性能比较
摘要这篇文章中，跳频扩谱系统的性能包括在频率选择瑞利衰减信道中非相干接受和分集传输的性能，我们分析快跳频和多载跳频两种不同类型的分集传输系统。为了从分集传输信道中合成接受信号，根据最大似然标准的分集组合规则发展起来了。影响误码率的因素也获得了研究，从而可以评估这两种系统的性能。
当信道延迟扩展比较严重时，多载跳频系统的性能要优于快跳频系统。而当信道变化比较快的环境中快跳频系统的性能要好于多载跳频系统。而且研究发现在频率选择性衰减信道中，由于分集指令的增多，多载跳频系统的性能将比快跳频系统显著提高。频率选择的衰减也决定最优二进制移频键控信号。
索引词分集方法，跳频通信系统，频率选择性瑞利衰减，移频键控，扩谱通信。导言
跳频扩谱系统已经在军事通信中得到了广泛的应用。在跳频扩谱中高速率的服务要求越来越高，在高速率系统中，由于信号持续时间的延迟扩展比率的增加，频率选择性率减的影响一定要考虑。在调频扩谱系统中频率选择性衰减包括在[1]和[2]中研究的正交二进制移频键控信号，条件是假设这两个正交二进制移频键信号足够大以至于两个相关器的相关输出可以忽略。在实际的系统中，在多址环境中[3]为了在给定的总带宽中增加频率间隙的数目比较好的方法是最小频率分离技术。当运用最小频率分离技术时，两个相关器的相关输出作为频率选择性衰减和快衰落时很显著的，所以在这片文章中不能被假设忽略。
（这篇文章由IEEE无线通信协会的编辑Z.kostic核准，手稿交付于1999年7月5日。修改于2000年12月。这篇文章得到了韩国21精英计划的认可，在1999年日本大阪召开的IEEE第十届关于个人室内和移动无线通信的研讨会上部分发表。作者在汉城国立大学的电子与计算机工程授课。韩国汉城151－742（email：[e-mail]:[e-mail]）
出版发行号：S0090-6778(01)02168-7
分集传输提供了保护措施防止多点抑制干扰和衰减。对于跳频扩谱系统而言，分集技术可以以快跳频和多径传输的形式实现。在跳频扩谱系统中，快跳频系统是一种传统的分集技术。而多载波传输在跳频扩谱通信系统中是一种可供选择的分集技术。在快跳频系统中，分集技术是通过在一个信号持续时间里多次改变传输频率实现的。传输频率的在整个传输频带内获得的.在多载波跳频系统中整个频带被分成几个互不相联系的的子带，在这些子带上复制的相同信号被同时发送。每个复制的信号在各自的子带内独立跳频。在过去的短短几年里快跳频系统已经引起了人们极大的兴趣，快跳频系统的性能也得到了广泛的研究[4]，[5]。近几年，多载波传输技术已经被人们提及而且在跳频扩谱系统中的相干二进制移相键控中[6]的应用已经得到了研究。然而，在跳频扩谱系统中，对于二进制移相键控信号的相干解调实现起来相对比较困难。因此移频键控调制的非相干解调应用在跳频扩谱系统中[1]-[5]。因此，在这篇文章中，二进制移相键控的调制和解调用于快跳频和多载波跳频系统中。快跳频系统和多载波跳频系统的框图分别如图1和图2。多载波跳频系统比快跳频系统要用更多的设备。由于高速率数据系统对速率有很高的要求，快跳频系统一般不适合应用于这样的系统.
图1快跳频系统的框图（a）发送部分（b）接收部分

图（b）多载波跳频系统的框图
因为系统包含分集传输，所以在接受端应该以某种形式应用分集接收。在快跳频系统中许多分集合并系统已经形成。他们的性能也得到了研究[4]、[5]、[7]。这些合成技术也在多载波跳频系统中得到了应用。根据最大似然标准的最优合并技术已经形成，目前仅应用于静态非选择性频率慢变化信道环境中。在存在部分带宽干扰的静态信道中最优合并规则是零阶贝塞尔函数的对数和。在频率非选择性瑞利慢衰减信道中，如果假设所有的分集接收器在背景噪声中有相同的功率谱密度，那么最优合并规则是相同增益的平方和[7].在这篇文章中最优合并规则是在具有背景噪声的频率选择性快变化瑞利信道衰减得到的，每个分集接收的功率谱密度是不相等的，这个规则也应用在频率非选择性慢变化的信道中。
根据已经形成的最优分集合并规则，快跳频和多载波跳频系统的误码率等式已经得到。这个等式最终用来比较这两个系统的性能。研究分集指令的作用。而且频率选择性衰减对根据最优频率偏移的移频键控信号的影响也得到了研究。
这篇文章是按如下的结构阐述的：第二部分描述系统和信道模型。第三部分推导最优分集合并规则和误码率等式。第四部分评价系统性能并比较快跳频和多载波跳频系统的性能。最后的结论和总结在第五部分。

第二部分系统和信道模型
在这篇文章中，快跳频系统应用二进制移频键控调制和非相干解调，分集指令数量级为L，对于快跳频系统而言分集