扩展频谱技术（4）.ppt

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1、扩展频谱技术（4）扩频系统的相关接收内容提要相关接收的最佳接收机相关接收方法相关器跳频器扩频系统的相关接收扩频信号的接收一般分为两步进行，即解扩与解调，这是关系到系统性能优劣的关键。解扩是在伪随机码同步的情况下，通过对接收信号的相关处理，从而获得处理增益，提高解调器输入端的信噪比（或信干比），使系统的误码性能得以改善。解扩与解调的顺序一般是不能颠倒的，通常是先进行解扩后进行解调，这是因为在未解扩之前的信噪比是很低的，一般的解调方法很难实现（如载波提取、门限效应等）。相干检测与相关接收扩频通信系统通常采用信号的相干性来检测淹没在噪声中的有用信号。信

2、号相干性：信号的某个特定标记（如振幅、频率、相位等）在时间座标上有规定的时间关系。具有这种性质的信号称为相干信号。相干检测：由于相干信号具有相干性，因此可以对相干信号与噪声（或干扰）的混合波形进行某种时域的运算，然后再根据某种法则进行判别，从而把原来的相干信号与噪声（或干扰）加以分离。上述处理称为相干检测。实现相干检测的常用方法是相关接收。相关接收机设发送端发送的信号为和，持续时间为（0，T）,且具有相等的能量，即接收机输入端的噪声n(t)为高斯白噪声，单边功率谱为。接收机接收到的信号为相关接收机发射或时出现r(t)的概率密度和分别为相关接收机判

3、决法则为当发射而判为的错误概率和发射而判为的错误概率分别为总的判错概率为式中和分别为发送和的先验概率。相关接收机是判决门限值的函数，求其极限故最佳门限值应满足最佳判决为判为判为相关接收机如果＝＝1/2，则上式可化为判为判为><上式称为最大似然判决准则，和称为似然概率密度函数。由最佳判决规则可得>判为判为<相关接收机对式子两边取对数，有判为判为。对上式进一步简若不等式符号相反，则化，并考虑<可得判为若不等式符号相反，则判为相关接收机若＝＝1/2，则判为判为。由此得到的接收若不等式符号相反，则机为最佳接收机。比较器是在时刻进行比较的，可理解为一抽样判

4、决电路。相关接收机完成和运算的部件是最佳接收机的关键部件。由于它们可看成与或的互相关函数故称之为相关器，得到的接收机也称为相关接收机。如果是或，则上述两式正好是或的自相关函数。匹配滤波器实现上述最佳接收机的判决准则是最小差错概率，但最终归结为两个检测统计量的比较。而这两个检测统计量是由接收信号经线性变换得到的，因此，把输入到一线性滤波器，在其输出端就可以得到统计量和，从而得到另一种与上述结构等效的最佳接收机，只不过以最大输出信噪比为判决准则罢了。匹配滤波器实现设线性滤波器的时域冲击响应为，频域的传输函数为，两者为一付氏变换对。根据线性叠加原理，线

5、性滤波器的输出可分为两部分，即信号部分和噪声部分，用公式表示为的平均功率为匹配滤波器实现令为某一指定时刻，则滤波器输出的瞬时信号功率与噪声平均功率之比为如果则有即线性滤波器的最大输出信噪比为匹配滤波器实现由此可知，在白噪声情况下，按H(W)式设计的线性滤波器将能在给定时刻上获得最大输出信噪比。由于其传输特性与信号的复共轭一致，故称之为匹配滤波器。对H(W)式进行付氏变换，可得匹配滤波器的冲击响应为即为信号的镜像信号在时间上平移。匹配滤波器与相关器在时刻是等效的，换句话说，在每一个数字信号码元的结束时刻才给出最佳的判决结果。匹配滤波器最佳接收机相关

6、接收机扩频通信中的接收机的功能与普通无线通信中的接收机的功能是相似的，即在强干扰和噪声存在的情况下，成功解调所需信号。只不过扩频接收机要多一个相关解扩的过程。扩频接收机的结构与普通接收机没有什么不同，只是由于DSP技术、MCM（multi-chipmodule）技术和专用集成电路（ASIC）等技术的高速发展，使得近年来出现了各种各样的接收机拓扑结构。超外差接收机超外差（superheterodyne）接收机，就是通过变频（一次或多次）将射频已调信号变频到易处理的中频上，最终对中频已调信号进行处理——放大、滤波与解调。超外差体系结构被认为是最可靠的

7、接收机拓扑结构，因为通过适当地选择中频和滤波器可以获得极佳的选择性和灵敏度。由于有多个变频级，DC补偿和泄漏问题没有妨碍接收机的性能。超外差接收机超外差接收机需要付出一些成本以获得充分的性能。镜象干扰抑制和信道选择所需要的外部高Q带通滤波器增大了成本和尺寸。由于在第一中频分级实现信道选择，所以本机振荡器(LO)要求一个外部缓冲器以得到良好的相位噪声性能。所有这些权衡使得在单芯片上集成收发器变得很困难。结构复杂、调整困难、体积和功耗大以及运用不灵活等是其固有的缺点。数字中频接收机又称数字变换接收机，其典型的接收机结构仍是超外差型，只不过是由模拟频率

8、变换把RF频谱变到较低的中频，然后在此低IF上进行数字化，而用DSP技术来实现信号提取和解调。用于数字中频接收机的DSP技术主要有直接数