MC-FH-CDMA通信抗干扰分析

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扩展频谱技术[1]具有很强的抗干扰性能，目前被广泛应用于军事通信和民用通信中。跳频系统的原理是把整个频带分成若干个频段，发射机发送的频带是由伪随机序列控制的，每发送一个信号，频带随机变换一次，所以干扰方很难进行有效干扰。直接序列扩频技术与跳频技术一样，是目前主流的抗干扰通信体制技术。这种扩频信号的特点在于时域上表现为窄脉冲调制载波，在频域上信号带宽被展宽。直接序列扩频通信系统具有较强的抗高斯噪声和宽带干扰能力、大容量通信的能力、隐避通信的能力、良好的测距和定位能力、具有保密通信的能力，因此直接序列扩频系统在军事通信、导航、民用通信、遥感和遥测、及定位等诸多领域有着广泛的运用。

mc-fh-cdma正是结合了跳频和多载波扩频的一种新系统，对原有的系统进行改进后，得到系统的模型为图1。发射机与接收机框图如图所示，PN序列与数据比特都是独立随机的，数据比特的持续时间为Tb，b（k）为第k个比特数据，在{-1，1}中等概，{c（1），c（2），…，c（N）}为扩频码，对于每个数据符号经过N倍复制之后，先与扩频码相乘再调制到各子载波，各子载波相加之后进行传输，总带宽被分为M个子信道，N个子载波的频率是由PN序列控制从总的M个正交频率中随机选择的。

第k个比特发送信号可以表示为:

（1）

假设单音干扰与子载波频率对准的情况，在该模型中，用户的平均误码率可表示为：

（2）

其中r为用户所选子载波碰撞到单音干扰的概率，Pe1为碰撞到单音干扰的误码率，Pe2为未碰到单音干扰的误码率，此时仅存在高斯白噪声干扰。

第k个数据比特发送的信号为：

（3）

式中P（t）为单位矩形脉冲，在[0，Tb]内为非零，b（k）为用户第k个比特的数据信息。

不考虑多径信号时的接收信号为：

（4）

接收端乘以相加后经判决输出。其中d（i）为第i个子载波支路合并时的加权系数，则输出判决量可表示为：

（5）

其中第1项为期望用户判决输出：

（6）

第2项为单频干扰

（7）

于是

（8）

第3项为高斯白噪声项：

（9）

等增益合并时，则误码率为：

（10）

所以平均误码率为：

（11）

将系统的总带宽分为256个子信道即M=256，MC-FH-CDMA扩频倍数N=128，信噪比Eb/N0=20dB，Tb=2.5×10-5s，带宽W=10MHz，为保证公平性，MC-CDMA扩频增益为M，跳频系统的跳频点数为M。

从图中可以发现单音干扰下跳频的性能是最好的，因为在单音干扰环境下跳频系统碰撞到干扰信号的概率是最小的，所以该系统抗单音干扰性能最强。在信干比小于4dB的时候，MC-FH-CDMA比MC-CDMA的抗干扰性能好是因为此时干扰的功率很大，而MC-FH-CDMA碰撞上干扰信号的概率比MC-CDMA小，所以误码率低。在信干比大于4dB的时候，MC-FH-CDMA比MC-CDMA的抗干扰性能差是因为此时干扰的功率较小，对误码率的影响占主导因素的是扩频增益，而MC-CDMA扩频增益比MC-FH-CDMA大，所以性能更好一些。