所以直接序列扩频系统对宽带干扰的反应不敏感.ppt

扩频信号的解扩和解调
第5章
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扩频通信系统接收信号一般很微弱
设计良好的相关器(例如乘积检波器),可以允许在输入信噪比低达-50 ~ -20dB的条件下,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,也有一些简单的扩频通信系统使用非相关检测器。
接收信号功率通常约为10-12~10-15W(-90dBm~-120dBm)左右,而信道中的大气噪声在扩频通带内的功率约为10-13W(-100dBm)左右,其它干扰信号的功率更要大得多,有用信号被干扰和噪声所淹没。所以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。
相关器具有很强的微弱信号检测能力
引言
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(1)对扩频信号进行解扩/跳;
(2)对解扩/跳后的载有信息的信号进行解调。
引言
扩频信号解调需要两步来完成
对DS或FH系统,解扩/跳是通过与本地参考信号相乘来完成。
结构上:本地参考信号在结构上与发端信号相同;
相位上:在时间或相位上与由发端信号同步。基带信号恢
复是传统的解调问题。
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扩频信号的相关解扩
相干通信的基本概念
信号的相干性
在物理学里,相干性(拉丁文cohaerere ) 描述波在传播时,其物理量在不同地点或不同时间的相关特性。相关特性是由于波相位的变化而产生。因为相位的差别,两个波的叠加会造成建设性干涉或摧毁性干涉。假设,两个波的相位差别为常数,则它们的频率必定相同,称这两个波为相干的。
若两个电信号具有相同振荡频率,相同电矢量振动方向,且有固定的相位差,则这两个信号就是相干的。即使是相干信号,它的某些参数也可能是随机的。
在实际振荡器中,无论相位如何稳定,都会有随机成分。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。
相干性(Coherence)
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设波形为
相干通信的基本概念
相关运算就是用一个与s(t) 有密切相干关系的本地参考信号sr(t) 与r(t) 相乘后积分,即
相关运算(Correlation)
图5-1 相干检测原理图
本地参考信号sr(t)与信号s(t) 的频率相同,且相位是相干的。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。
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相干检测的低通滤波器(积分器)可以消除一部分噪声分量影响,从而改善接收系统输出信号质量。在数字传输系统中,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。
本地相干参考信号的产生
本地参考信号是由锁相环路产生的。
信号检测理论知:锁相环路是信号相位检测的最佳估计设备。锁相环路可等效为信号相位的
相干通信的基本概念
线性系统。可设计成对信号相位进行最优跟踪(指动态跟踪误差与噪声随机误差的均方值最小)。因此可以实现相干通信。
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对于扩频信号,接收端要复制一个与发射端扩频码结构相同、码元同步的本地参考扩频码信号。收、发两端扩频码同步信号相乘并积分的过程为相关解扩。
相关解扩
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,如利用平方环、Costas环等进行载波同步;利用包络检波法、延迟相干法等完成码元同步;利用延迟锁定环、τ-抖动环以及匹配滤波器等完成扩频码同步。
DS和FH系统相关处理(解扩)的过程是一样的。区别:本地参考信号是DS信号还是FH信号。共同点:接收机的Gp都是在相关处理中把有用的宽带信号变换成窄带信号,把无用的窄带信号或宽带信号(干扰)变换成宽带信号,从而降低了干扰信号的功率谱密度,提高了窄带滤波器输出端的信噪比,而获得系统处理增益。
扩频信号的相关解扩器一般有两种形式:“直接式”和“外差式”。
相干通信的基本概念
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(1)优点:结构简单;
(2)缺点:对于干扰信号有直通现象;
直接式相关解扩器
特点
在载波附近的窄带干扰信号(比有用信号强)可能绕过相关解扩器,如通过空间波耦合形式直接泄漏出去。此时,干扰信号没有参与相关运算就直接到达解扩器输出端,失去了在相关处理过程中所能获得的处理增益。因此,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扩频系统中。
图5-3 直接式相关解扩器
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外差式相关解扩器
(1)输出信号与输入信号的载波频率不同。在相关的同时,完成信号混频,变换到一个中频上,避免了载波附近干扰信号直接泄漏到输出端的可能性,简化接收机设计。
(2)相关解扩器后的电路工作在较低频率,故性能较为稳定,可进行标准化设计和制作。被DS和FH系统广泛使用。