第5章 扩频信号的解扩与解调-讲义-6页格式

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1、引言：扩频通信系统接收信号一般很微弱接收信号功率：10-12~10-15W（-90dBm~-120dBm）；第五章大气噪声在扩频通带内功率：10-13W（-100dBm）；其它干扰信号功率更大。有用信号被干扰和噪声所淹没。扩频接收机一般要在输入端信噪比为-30~0dB条件下进行信号处理。扩频信号相关器具有很强的微弱信号检测能力设计良好的相关器（例如乘积检波器），可允许在输入信噪解扩和解调比低达-50~-20dB条件下，从强干扰噪声中检测出微弱信号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器。2012/4/252引言：本

2、章内容：扩频信号解调需要两步来完成5.1扩频信号的相关解扩（1）对扩频信号进行解扩/跳；5.2各类噪声对相关输出的影响（2）对解扩/跳后的信号进行解调。5.3基带解调与载波同步对DS或FH系统，解扩/跳是通过与本地参考信号相乘来完成。545.4频率跳变信号的解跳和解调结构上：本地参考信号在结构上与发端信号相同；5.5采用声表面波器件解跳器相位上：在时间或相位上与由发端信号同步。5.6基带信号的同步基带信号恢复是传统的解调问题。5.7扩频接收机灵敏度与自动增益控制2012/4/2535.1扩频信号的相关解扩5.1.1

3、相干通信的基本概念5.1.1相干通信的基本概念相关运算（Correlation）：信号的相干性设波形为：r(t)s(t)n(t)相干性（Coherence）相关运算用一个与s(t)有密切相干关系的本地信号sr(t)与r(t)若两个波的相位差别为常数，则其频率必定相同，称这两个相乘后积分，即：波为相干的。若两个电信号具有相同振荡频率，相同电矢量振动方向，且r(t)s(t)dt有固定相位差，则它们相干。r注意：即使是相干信号，某些参数也可能是随机的。图5-1相干检测原理图例如：实际振荡器，无论相位如何稳定，都会有随

4、机成分。本地信号sr(t)与信号s(t)频率相同，且相位相干。只要随机成分占的比例很小，可以忽略，或影响可分析和控制，那么工程上仍可认为是相干信号或部分相干信号。注意：相乘器可用鉴相器（或环形平衡混频器）来实现，低通滤波器起到积分的作用。2012/4/2552012/4/256哈尔滨工业大学通信技术研究所15.1.1相干通信的基本概念5.1.1相干通信的基本概念本地相干参考信号的产生：本地相干参考信号的产生：相干检测的低通滤波器（积分器）可消除一部分噪声分量，针对载波，由锁相环路产生：从而改善接收系统输出信号质量。在

5、数字传输系统中，特别是PSK信号，采用相干检测可以减少误码，它在占用功率、带宽和抗干扰等方面性能优越。相干检测过程与理论上分析的在白噪声干扰下的最佳解调方法相符。图5-2相干参考信号产生原理图信号检测理论：锁相环路是信号相位检测的最佳估计设备。相干检测性能指标：锁相环路可等效为信号相位的线性系统。可实现对信号相位与本地参考信号和输入信号的相干程度有关。最优跟踪（指动态跟踪误差与噪声随机误差的均方值最小）。从而可实现相干通信。2012/4/2572012/4/2585.1.1相干通信的基本概念5.1.1相干通信的基本概念

6、相关解扩：相关解扩：扩频信号：接收端复制一个与发射端扩频码结构相同、码元DSSS和FHSS相关处理（解扩）的过程是一样的。同步的本地参考扩频码信号。共同点：相关解扩：收、发两端扩频码同步信号相乘并积分的过程。系统处理增益Gp都是在相关处理中，把有用的宽带信号变换完成解扩功能的载波同步及码元同步的是一些特殊的锁相环：成窄带信号，把无用的窄带信号或宽带信号（干扰）变换成宽带信号，从而降低干扰信号功率谱密度，提高窄带滤波器扩频码同步：输出端信噪比的方式获得的。延迟锁定环、τ-抖动环、匹配滤波器等。扩频信号的相关解扩器一般有

7、两种形式：载波同步：平方环、科斯塔斯环（Costas环又称同相正交环）等；直接式相关解扩器码元同步：外差式相关解扩器包络检波法、延迟相干法等；2012/4/2592012/4/25105.1.2直接式相关解扩器5.1.2直接式相关解扩器图5-3直接式相关解扩器图5-3直接式相关解扩器原因：相关解扩器输入与输出载波频率相同。载波附近的窄带干扰信号（比有用信号强）有可能绕过相关解扩器，特点：如通过空间波耦合形式直接泄漏出去。后果：干扰信号没有参与相关运算就直接到达解扩器输出端，（1）优点：结构简单；失去了解扩过程中所

8、获得的处理增益。（2）缺点：对于干扰信号有直通现象；注意：直接式相关解扩的抗干扰能力较低，仅用在一些对抗干扰能力要求不高的系统中。2012/4/25112012/4/2512哈尔滨工业大学通信技术研究所25.1.2外差式相关解扩器5.1.2外差式相关解扩器频谱特性：DS外差式相关器FH外差式相关器特点：（1）输出、