扩频 第7章(2).

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1、17.2 基带解调(基带恢复)与载波同步a)锁相环解调器b)平方环解调器c)科斯塔斯环解调器n 直接序列常用的解调器直接序列常用的解调器n在噪声干扰条件下，从均方误差最小的角度来看，锁相环路是信号锁相环路是信号相位的最佳估计器相位的最佳估计器。理论分析表明：对相位估计的统计分析，最佳估计设备必然导致为一个锁相环路7.2.1 锁相环解调器2DS系统中，扩频调制方式常采用抑制载波的双平衡调制器。信号载波分量被抑制了几十dB，功率谱密度通常很低，与大气噪声或接收机内部噪声相比相差无几甚至更低，有用信号淹没在噪声中，而信号中的载波又被进行抑制，用一般锁相环难于提取载波。 7.2.2 平方环解调器n D

2、S系统信号特点系统信号特点 要获得相干参考信号，可将输入信号进行非线性变换非线性变换，产生离散载波频率分量，然后用窄带滤波器将载波分量提取出来。n 平方环平方环3图7-13 平方环原理框图7.2.2 平方环解调器常用的非线性变换方法是将输入信号进行平方运算或全波整流，产生二倍频分量，然后输入到鉴相器，利用锁相环路跟踪二倍频载波。被跟踪的二倍频载波经二分频并相移90o，与输入信号相乘就可解调出信息。 4图7-13 平方环各点波形示意图7.2.2 平方环解调器5相位模糊问题相位模糊问题二分频后的信号可能出现两个相位，即载波相位模糊载波相位模糊。这对差分差分PSK没有影响，差分码与初相无关，只与相邻

3、码的相位变化有关。若要产生绝对相移的参考信号，则应将分频后的两个状态加以分辨。例如：规定一组编码信号，根据解调出的编码信号极性，判断参考信号的相位是否正确，若极性与规定相反，应将分频后信号相位移相180o。平方环特点平方环特点优点优点：使双边带抑制载波信号经平方后产生二倍频载波，便于载波提取，实现载波跟踪与同步。性能与科思塔斯环等效。缺点缺点：环路工作在二倍频后的频率上，工作频率较高，环路的稳定性能较差。7.2.2 平方环解调器67.2.3 Costas环解调器Costas环（“I-Q”环 ）是用来解调抑制载波双边带调幅信号抑制载波双边带调幅信号的，也是二相或四相相移键控信号解调的专用环路，工

4、作在载波频率工作在载波频率。图7-14科思塔斯环解调器7Costas环噪声性能与平方环等效环噪声性能与平方环等效。但需要注意：I和Q两路不对称会引起第三个相乘器输出发生偏移，进而可对载波跟踪产生不良影响。因此，要求要求两路的对称性能要好两路的对称性能要好。优点优点：能够解调相移键控信号和抑制了载波的双边能够解调相移键控信号和抑制了载波的双边带调幅信号，且环路工作频率与载波频率相同。带调幅信号，且环路工作频率与载波频率相同。Costas环也存在相位模糊问题。与平方环不同，它存在0、p/2 、p和3p/2的模糊。同相支路低通滤波器输出可能是同相分量信号I(t) 或其反相信号-I(t) ，也可能是正

5、交分量信号Q(t) 或-Q(t) 。同样，正交支路输出也存在同样的问题，只是两支路输出不会是同一分量的信号。n 相位模糊问题相位模糊问题n 性能分析性能分析7.2.3 Costas环解调器87.2.4 载波抑制度不足对载波同步的影响载波抑制度不足将使输出信号中存在载波分量。浪费输出功率浪费输出功率，隐蔽性降低隐蔽性降低；未被抑制的载波分量作为干扰信号进入接收机，降低抗干扰能力降低抗干扰能力（增加相关器输出噪声），造成载波提取困难造成载波提取困难。p 对于对于DS-SS发射机发射机p 对于对于DS-SS接收机接收机载波抑制不足对平方环的影响载波抑制不足对平方环的影响使环路内噪声增加，引起VCO输

6、出信号的相位噪声加大。载波抑制不足对载波抑制不足对Costas环的影响环的影响使得环路输出载波的相位噪声增大。97.3 基带信号的同步同步问题直接决定了扩频通信系统的成败。同步问题直接决定了扩频通信系统的成败。n数字通信系统中同步包含的内容：数字通信系统中同步包含的内容：码字同步码元同步107.3.1 码字同步(1) 独立信道同步法用一个专门的信道来传送同步信号，这个信道和传送信息码的信道是互相独立的两个不同的信道，接收端根据同步信道提供的同步信息（起始时间），就可以解译主信道（信息信道）的信息了。在FH系统中，采用独立信道法传输同步信号要占用专门的频道，使可供跳频使用的频道数N减少，不利于提

7、高系统的抗干扰性能。(2) 插入特殊码字同步法用一组特殊的码字来代表同步信息，把这个码字周期性地插入编码数字信息序列里。接收方根据同步码字的特点进行识别，可得到码字同步的信息。 11图7-17 插入特殊码字的同步方法要求选用的特殊码字具有很优良的相关特性,只有当码字本身出现时，码字识别器（相关器）的输出最大；在其它任何情况下，码字识别器输出的都是0或接近于0。伪伪随机编码信号随机编码信号就可以很好地满足这一要求。另一方面，码字同步必然要占用一部分传输信息的时间，是信息传输的效率降低，为了尽量减少这种损失，又希望选择的特殊码字尽可能短。 7.3.1 码字同步同步码字的结构要相当独特，使信息编码码

8、字序列中很难出现假同步码字。 12巴克码识别器 图中是N =7的巴克码序列 （+1 +1 +1 1 1 +1 1）识别器 +1 +1 +1 1 1 +1 -10 0 0 1 1 0 1 移位寄存器的第2、5、6、7级存入“0”时输出为1，否则为0； 移位寄存器的第1、3、4级存入“1”时输出为1，否则为0。 7.3.1 码字同步注意图中各级移位寄存器输出端的不同13(3) 自同步法基于接收码字序列本身所作的任何一种测度，只要它在同步与非同步状态下能显示出明显的差别，就可以用于鉴别同步与非同步的测度，这是一切同步技术的根本原理。m序列的自相关函数在同步与非同步状态时差别很大，并且这个差别随m序列

9、长度的增加而增加，只要码足够长，这个差别就足够大。非同步状态时相关函数值越小，自同步性能就越好。 在扩频通信中，DS系统和FH系统中常采用扩频伪随机码自同步法，它既节省了同步功率，又能传输更多的信息，是一种高可靠（保密、抗干扰能力强）、高效率的传输系统。7.3.1 码字同步147.3.2 码元同步(1) 从基带信号中产生码元同步信息需要说明的是图b中信号与图a比较，谱分量不仅没有增加，而且减少了低频分量，但通过全波整流这个非线性器件，产生了新的频率分量。新频率分量中包含我们感兴趣的码元同步（线谱）分量。15(2) 包络检波法是一种常用的从中频调相信号中直接提取码元同步的方法 7.3.2 码元同步16(3) 延迟相干法 7.3.2 码元同步