多用户线性调频扩频信号特性分析
线性调频信号的时频分析研究
线性调频信号的时频分析研究随着通信技术的发展，线性调频信号（Linear Frequency Modulation，LFM）在通信系统中得到了广泛的应用。
线性调频信号是一种在一段时间内频率线性变化的信号，其具有宽带、抗多径衰落、抗高噪声等特点，因此适用于高分辨率雷达、超声定位、地震勘探等领域。
为了更好地理解和设计线性调频信号的应用系统，对其进行时频分析研究是非常重要的。
时频分析是一种将信号在时间和频率域上进行联合分析的方法，可以提供关于信号特性的更详细的信息。
对于线性调频信号而言，时频分析可以帮助我们获得信号的调频特性和调制参数。
下面将介绍几种常见的时频分析方法，以及它们在线性调频信号研究中的应用。
STFT是一种将信号在时间和频率上进行分析的方法，它通过将信号分成多个小时间窗口，并对每个窗口进行傅里叶变换，得到该窗口内信号的频谱信息。
STFT可以提供线性调频信号的瞬时频率信息，帮助我们理解信号的调频特性。
2. Wigner-Ville分布（Wigner-Ville Distribution，WVD）WVD是一种采用时频联合分析的方法，它通过计算信号的瞬时相位和瞬时幅度，得到信号在时频上的分布。
WVD可以提供线性调频信号的瞬时频率和瞬时频谱信息，有助于我们研究信号的调频参数和调频性质。
3. 希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform，HHT）此外，还有一些其他的时频分析方法，如连续小波变换（Continuous Wavelet Transform，CWT）、自适应滤波器（Adaptive Filter），它们在线性调频信号研究中也有一定的应用。
通过将这些方法相互结合，可以更好地理解线性调频信号的时频特性和调制参数。
在线性调频信号的时频分析研究中，我们可以分析信号的频谱特性、瞬时频率变化、调制参数等。
通过这些分析，我们可以了解信号是否具有带宽限制特性、频率变化规律，以及在特定调制参数下，信号的传输性能如何。
线性调频扩频系统调频斜率的分析和设计
式中： Ｔ为线性 调频 信 号的时 间宽度 ， 为 线性调 频信 号的变 频速 率因子 ， Ｋ 若 Ｋ 为 负则线性 调频信 号 斜率 为负， 号瞬 时频率 由 ０ 化到 Ｂ 值 信 变 ；否则 若为 正 ， 时频 率由 Ｂ变 化 到 ０ Ｂ为扩 频信 号带 宽 。图 １ 正 、负斜率 线性调 频 瞬 ， 为 信 号波 形图， ２为 正、负 斜率 线性 调频 信 号的信 号包 络 图及其 瞬 时频率变 图
１引言 线性调 频 （ ｈ ｒ ） 号是恒 包络 信 号， ｃ ｉｐ 信 其信 号峰 值功率 与平 均 功率 相等 。
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同时线性 调频信 号是 一种扩 频信 号， 其扩 频增 益等 于 时间带 宽积， 在信 号接 收 端做 适 当处理后 可 以获得 一定 的抗 窄带干扰 能 力 。线 性调 频信 号具有 良好 的 自相关特 性， 经过 匹配 滤波 器后， 将恒幅信 号变 成窄脉 冲信号， 原来 在码元 时间 内均匀 分布 的信 号能量 将大 部分集 中到窄脉 冲的 峰值 点附近， 而在 其它 时刻能 量很 小 。由于 当前 Ｆ Ｇ 程 序设 计没 有 ‘ 严 格的标 准， 同设计 师所 设计 的 ＰＡ 套 不 软件 有较大 的不 同， 同时在不 同的通 信系 统 中信号传 输 的方案 各异， 因此 传输 信号 在到达 解调 器时 调频斜 率会 各不 相 同。线性 调频信 号 的调频 斜率 方 向不 能够通 过示波器 或频 谱仪观察 简单 的得 出， 因此需对 其进行 分析推 算来确 定接 收调 频 信 号 的调 频 斜 率 方 向 。 ２线 性 调频 信号 表 达式 线性 调频 信号 复数 表达 式可 以写 成 ：
４线性 调频 信 号的 匹配 过程 在接 收机 中， 收到线 性调频信 号 以后， 要用 匹配滤波 器进行处 理， 调频 的 把 宽脉冲 压 缩成 为窄 脉冲 。在 实际应 用 中接 收信 号 一 为射 频信 号， Ａ Ｄ器 般 受 ／ 件性 能的 影响， 对模 拟信 号在射 频采样 是很 困难 的， 此需 要先将 模拟 信号频 率 降低 ，然后 进 行 处理 。接 收信 号经 过 数 字正 交 下 变频 器 ，变为 零 中频 的
线性调频扩频技术的研究与分析
线性调频扩频技术的研究与分析作者：庞云云来源：《人间》2016年第28期摘要：线性调频（Chirp）信号及其脉冲压缩技术长期以来被广泛的应用在雷达、声呐、生物医学、地球物理信号处理以及扩频通信中。
本文简单介绍了线性调频扩频技术（CSS）的基本原理以及CSS技术的优点。
重点研究CSS系统的BOK调制方式，及其调制下的误码率，并通过仿真对理论结果进行了验证。
关键词：线性调频信号；线性调频扩频（CSS）；二进制正交键控（BOK）；误码率中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）10-0285-01一、线性调频扩频技术Chirp信号[1]即线性调频信号是研究最早且被广泛应用的一种脉冲压缩信号[2]，具有良好的自相关性和匹配接收特性。
线性调频扩频（CSS）技术即Chirp超宽带扩频技术[3]，其基本原理为脉冲压缩技术。
扩频系统是用Chirp信号来表示欲传输的数据，因为Chirp信号扫过一定的带宽，所以欲传输的数据被扩展到很宽的一段带宽上。
线性调频扩频技术除具有其它扩频技术的优点外，还具有自身的一些显著优点，即发射功率低、抗干扰能力强、抗多径效应能力强、抗频偏能力强等。
二、线性调频扩频系统的调制方式（一）系统的调制方式。
CSS系统存在两种基本的调制方式即BOK调制和直接调制（DM）。
本文主要讨论BOK 调制方式。
（二）BOK调制。
在BOK调制中，用SAW器件产生Chirp载波信号。
在发射端分别用UP-Chirp信号表示“1”和用DOWN-Chirp信号表示二进制信息“0”。
UP-Chirp信号和DOWN-Chirp信号具有相同的时间周期T和带宽B。
信号在信道中传输时会遇到很多的干扰，因此在接收时要用匹配滤波技术。
在接收端，根据UP-Chirp信号与DOWN-Chirp信号比较好的相关性以及匹配滤波特性，用单位幅度的UP-Chirp信号作为脉冲响应[4]与DOWN-Chirp信号相结合，进行相干解调，同理用DOWN-Chirp信号作为滤波器的脉冲响应信号与UP-Chirp信号结合进行相干解调。
多带线性调频信号具备极强的抗干扰能力
多带线性调频信号具备极强的抗干扰能力作者：徐维开嵇凌俸玉祥赵志鹏来源：《中国新通信》 2020年第15期徐维开嵇凌俸玉祥赵志鹏中国电子科技集团公司第三十四研究所【摘要】线性调频扩展频谱信号以抗频偏、抗多普勒频移和抗干扰能力强，实现复杂度低，并且具备测距和定位能力成为了目前研究的热点[2]。
多载波技术能够有效解决无线信道的衰落问题，是实现高速率无线传输的重要手段[4]。
线性调频扩展频谱与多载波技术的结合形成了多带线性调频信号通信系统[5]。
多带线性调频信号相对与单带线性调频信号具备更强的抗噪声干扰能力。
【关键字】线性调频扩展频谱多带线性调频信号抗干扰能力一、发展现状扩频技术是军事通信中常用的一种抗干扰手段。
近年来，随着扩频通信技术的成熟，在民用通信领域也得到快速发展。
因为系统发现目标的能力与信号的能量成正比，所以为了提高系统的发现能力和分辨能力要求信号有大时宽带宽积。
在这种条件下，只能通过加大信号的时宽来获得大的信号能量。
但是信号往往会受到发射设备的峰值功率和数字信号处理设备的限制。
在该通信系统中，因为发射的单带Chirp信号的时宽带宽积近似等于1，所以大时宽和大带宽是相互对立的。
因此对于单带Chirp信号，高速度分辨力与测速精度与高距离分辨力与测距精度不可兼容。
多带Chirp通信信号的应用有效的解决了这个问题。
二、多带Chirp信号的信号处理过程首先对接收到的信号进行采样和量化得到离散信号。
其次对子带Chirp信号进行匹配滤波得到带内压缩的目标像，然后对匹配滤波所得数据进行排列组合得到距离-子带脉冲矩阵，对距离-子带脉冲矩阵数据进行IDFT变换实现带间压缩，最后通过图像拼接获得高分辨率的距离像。
信号处理过程如图 1所示：由于多带Chirp信号的每一个子带脉冲都是线性调频信号，为子带信号的带内压缩提供了有利的条件。
其子带Chirp信号压缩原理与单个线性调频信号的脉冲压缩方法一致（包括匹配滤波器和去斜率法）。
线性调频信号
线性调频信号线性调频信号是一种在通信与信号处理领域中常见的信号类型，具有许多独特的特性及应用。
本文将对线性调频信号的基本概念、特征以及在实际应用中的重要性进行探讨。
1. 线性调频信号的概念线性调频信号是一种随时间呈线性变化频率的信号。
在时域中，线性调频信号的频率随时间以线性方式变化，通常可以表示为f(t)=f0+kt，其中f(t)为时刻t 的频率，f0为初始频率，k称为调频斜率。
在频域中，线性调频信号的频谱呈线性带宽，通常是一个宽度随时间线性增加的带通信号。
2. 线性调频信号的特征线性调频信号具有以下几个重要特征：•带宽随时间线性增加：线性调频信号的频谱宽度随时间线性增加，频率成比例地变化，这使得线性调频信号在频谱上呈现出一定的特殊性。
•信号分辨率高：由于频率随时间线性变化，线性调频信号在时间与频率域中具有很高的分辨率，适用于高精度的信号处理应用。
•抗干扰能力强：线性调频信号在一定的信噪比条件下具有较强的抗干扰能力，适用于复杂信道环境中的通信系统。
3. 线性调频信号的应用线性调频信号在许多领域都有着广泛的应用，主要包括：•雷达与通信系统：线性调频信号在雷达系统中用于目标距离测量和速度测量，通过分析目标回波信号来实现目标定位。
在通信系统中，线性调频信号也常用于频率调制与解调以及通信信号处理。
•医学成像：在医学成像中，线性调频信号可用于超声成像、核磁共振成像等领域，通过信号处理技术实现对生物组织的成像和诊断。
•声呐与测距系统：线性调频信号在声呐系统和测距系统中也有重要应用，用于测量目标距离和速度，实现目标探测与跟踪。
综上所述，线性调频信号作为一种特殊的信号类型，在通信、雷达、医学成像等领域具有着广泛而重要的应用。
了解线性调频信号的基本概念和特征，有助于深入理解其在实际应用中的工作原理和优势，对于相关领域的研究和开发具有重要的意义。
线性调频扩频系统调频斜率的分析和设计
信号； 第二，在频谱搬移过程中采用对称的频谱搬移方式或者采用偶数次的高低
本振混频方式避免线性调频信号调频斜率方向反相的现象。如果是受到硬件 条件的限制，在传输过称中调频斜率必须要发生变化时，则只能采取不同方式 的匹配滤波器来解决次问题。
１９９６．２：３—６．
［２］杨学昌等．新型基波和谐波电能同时计量电能表［Ｊ］．电工电能新技 术，１９９７，２：４７—５０．
［３］金寿星等．基于ＤｓＰ的谐波电能计量装置的研制［Ｄ］．大连理工大， ２００５：２—３
［４］罗志坤．基于虚拟仪器的谐波电能计量与分析系统的研制［Ｊ］．２００６，
６：２４—２５．
７编译验证 随着逻辑设计复杂性的不断增加，仅靠软件仿真来了解设计系统的硬件 功能已远远不够，而不断需要重复进行的硬件系统的测试也变得更为困难。 嵌入式逻辑分析仪的使用可以将高效的硬件测试手段和传统的系统测试方法 相结合，从而解决这些问题。ｓｉｎｇａｌＴａｐ ＩＩ逻辑分析仪是Ａ１ｔｅｒａ公司 Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ软件中内嵌的一种调试程序，通过把一段执行逻辑分析功能的代 码和客户的设计组合在一起编译、布局布线，完成传统逻辑分析仪的功能，可 以在调试过程中观察软硬件的交互作用。ｓｉｇｎａｌＴａｐ ＩＩ将逻辑分析模块嵌 入到ＦＰＧＡ中，逻辑分析模块对待测节点的数据进行捕获，数据通过ＪＴＡＧ接口 从ＦＰＧＡ传送到Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ软件中显示。 在Ｑｕａｒｔｕｓ Ｉ Ｉ软件环境下对上述结论进行了验证，其中符号速率为２． ４ｋｂｐｓ，扩频带宽３０ＫＨｚ，处理时钟２８８ＫＨｚ。分别通过更改发端正交调制载波 相位、更改混频方式的不同情况对接收信号进行匹配处理，正确处理时可以 得到较明显的相关峰信号，如图４第３、第６行显示，否则不能得到明显的窄 脉冲信号，如图５第３、第６行显示。 结语 本文分析了线性调频信号调频斜率方向变化的原因及其对匹配器滤波器 的影响，并提出了解决办法，进行了Ｑｕａｒｔｕｓ ＩＩ软件的编译验证，可以减少由 于调频斜率不一致带来的调试困难。 参考文献 ［１］李白萍，通信原理，西北工业大学出版社． ［２］杨小牛，软件无线电原理与应用［Ｍ］．电子工业出版社，２００１． ［３］袁火平，基于ｓｉｇｎａｌｔａｐ ＩＩ的高速数据采集系统，微计算机信息，２００８ 年第２４卷．
扩频通信的工作方式及其特点
扩频通信的工作方式及其特点在发端输入的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。
在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。
扩频通信工作方式1.直接序列扩频轻易序列QPSK(ds-ss)就是轻易利用具备低码率的QPSK码序列使用各种调制方式在发端拓展信号的频谱，而在收端用相同的QPSK码序列回去展开解码，把拓展阔的QPSK信号转换成完整的信息。
2.跳频扩频冲频QPSK技术就是通过伪随机码的调制，并使载波工作的中心频率不断弹跳发生改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不能发生改变。
这样，只要交、发信机之间按照紧固的数字算法产生相同的伪随机码，就可以达至同步，确定噪音和其他干扰信号。
3.跳时扩频冲时就是并使升空信号在时间轴上LBP。
先把时间轴分为许多时片。
在一帧内哪个时片升空信号由QPSK码序列展开掌控。
可以把冲时认知为：用一定码序列展开挑选的多时片的时移键控。
由于使用窄得很多的时片回去传送信号，相对说来，信号的频谱也就沉降了。
在发端，输入的数据先存储起来，由扩频码发生器的扩频码序列去控制通)断开关，经二相或四相调制后再经射频调制后发射。
在收端，由射频接收机输出的中频信号经本地产生的与发端相同的扩频码序列控制通-断开关，再经二相或四相解调器，送到数据存储器和再定时后输出数据。
只要收、发两端在时间上严格同步进行，就能正确地恢复原始数据。
冲时也可以看作就是一种时分系统，所相同的地方是它不是在一帧中紧固分配一定边线的时片，而是由QPSK码序列掌控的按一定规律LBP边线的时片。
冲时系统的处置增益等同于一帧中所分的时片数。
由于直观的冲时抗干扰性不弱，很少单独采用。
4.脉冲线性扩频升空的射频脉冲信号，在一个周期内，其载频的频率并作线性变化。
因其频率在较宽的频带内变化，信号的频宽也被沉降了。
扩频
扩频科技名词定义中文名称：扩频英文名称：frequency spread定义：利用与信息无关的伪随机码，以调制方法将已调制信号的频谱宽度扩展得比原调制信号的带宽宽得多的过程。
例如：跳频、混合扩频、直接序列扩频。
所属学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布扩频是一种信息处理传输技术。
扩频技术是利用同欲传输数据(信息)无关的码对被传输信号扩展频谱，使之占有远远超过被传送信息所必需的最小带宽。
特性1．扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号扩频2．扩频信号带宽远大于欲传输数据(信息)带宽3．接收机中必须有与宽带载波同步的副本补充传输信息时所用信号带宽远大于传输些信息所需最小带宽的一种信号处理技术。
发射端展宽频带是用独立于所传数据的码来实现，接收端用同步的相同码解扩以恢复所传数据。
扩频的基本方法有，直接序列（DS）、跳频（FH）、跳时（TH）和线性调频（Chirp）等4种，其频率时间关系如图1所示，目前人们所熟知的新一代手机标准CDMA就是直接序列扩频技术的一个应用。
而跳频、跳时等技术则主要应用于军事领域，以避免己方通信信号被敌方截获或者干扰。
扩频的主要特点为：抗干扰，抗多径衰落，低截获概率，码分多址能力，高距离分辨率和精确定时特性等。
工作原理码序列去调制数字信号以按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为：直扩方式直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum)工作方式，简称直扩(DS)方式直接序列扩频方式所谓直接序列(DS-DirectScquency)扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端去扩展信号的频谱。
而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
直接序列扩频的原理如图所示。
用窄脉冲序列对某一载波进行二相相移键控调制。
如果采用平衡调制器，则调制后的输出为二相相移键控信号，它相当于载波抑制的调幅双边带信号。
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ＳＣｉ ｒｃｅ ｅ ｉ ａｎ Ｔｅｃｈｎ ｏ Ｉ ｏｖａｔｏｎ ｄ ＯＩ ｇｙ ｎｎ ｉ Ｈｅ ａｌ ｒ ｄ
工 程 技 术
多用 户 线 性 调 频 扩 频 信 号 特性 分析
周 洋 （ 烟台大 学光 电信息科学 技术 学院 山东烟 台 ２４０ ） ６ ０ ５
摘 要 ：， － ｓ 系统的理论基 础， 们总结 了多用户ｃ ｉｐ ｔ －ｃ ｓ Ｉ 我 ｈ ｒ 信号的分 类， 包括 具有相 同周期时 间不 同带宽， 相同带 宽不 同周期时间和 时同 带宽都不 相 同这三 类 ， 并且 分析 了相关 系数 和 系统 性能 。 通过在 固定 周期 内分 ２ ， 段 ， 段 ， 段 ３ ４ 计算 了它 们的互 相关 系数 ， 并给 出了一般 表 达式 。 同时针对４ 段和 ８ 的 用户的性 能比较 ， 出了时 问上分 多段 可 以增加 信道的 利用卒 ， 段 指 非常适 用与高速度 侍输 和 高可靠性的现代
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通 信 系统 。
关键 词 ： 线性调频信号 互相关 系数 时 间带 宽积 可 靠性 中图分类 号 ： ８ ０４ ３ 文献标 识 码 ： Ａ ＣＳ 的 系 统分 类 ： Ｓ
文 章编号 ： ４ ０ ８ （ ０ Ｏ ０ （ ） ０ ７ —０ １ ７ — ９ Ｘ ２ １ ） ４ ｂ一 ０ ７ １ ６