相干积分与非相干积分

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相干与非相干光学处理

相干光学处理与非相干光学处理的比较在光学系统中透镜反射镜和分束器等不可避免地存在一些缺陷如气泡擦痕以及尘埃指印或霉斑等
Optical Information Processing
光学信息处理
第九章
Incoherent Optical information Processing
非相干光学信息处理
：光学信息处理从光源的空间和时间相干性来分类
0
i1
另外，不同噪声之间互不相关，因此有
N
E nin j
i1
0上面分析可知，单一通道上的信噪比为 s 2 / 2
当引入N个通道后，信噪比为 Ns 2 / 2
这这一一点点在在光光学学系系统统中中是是容容易易理理解解的的。。
扩扩展展光光源源引引入入的的多多余余通通道道
(1) 相干噪声和散斑噪声问题 (2) 输入和输出上存在的问题
(3) 对色彩信息难以处理
（1）相干噪声和散斑噪声问题.
在光学系统中，透镜、反射镜和分束器等不可避免地存在一些缺陷,如气泡、擦痕以及尘埃、指印或霉斑等.
当用相干光照明时,这些缺陷将产生衍射,而这些衍射波之间又会互相干涉,从而形成一系列杂乱条纹与图像重叠在一起,无法分开.这就是所谓相干噪声。
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c.非相干光学处理系统的特征
照明光波场：非单色光
光学处理对象：光强作用：完成运算（非负实函数运算处理）
特点：
1.无相干噪声，抗干扰能力强 2.系统简单，具有很强的灵活性
3.色彩信息量高。
。混合处理系统,可以直接使用这类非相干信号
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北斗B1I信号的捕获算法

北斗B1I信号的捕获算法王丽黎;杨阳【摘要】北斗B1I信号的捕获是北斗2代接收机的核心模块,它是基于码相位和多普勒频移二维搜索的过程.对于捕获模块,通常采用并行码相位搜索捕获算法来实现对空中可见卫星的捕获.针对信号较弱情况下的卫星捕获,采用了非相干累加与并行码相位搜索捕获相结合的方法.测试结果表明,该捕获算法能够有效快速地实现弱信号的捕获.%BeiDou B1I signal acquisition is a hard core in a BeiDou receiver and is the two-dimension process of the search about the code delay and Doppler frequency. For acquisition, parallel search algorithm of code in frequency domain are usually adopted. For the acquisition of weak signal, a method combining non-correlation integration with parallel search algorithm of code in frequency domain was introduced. The test results show that the acquisition algorithm can effectively and quickly acquire the weak signal.【期刊名称】《计算机系统应用》【年(卷),期】2016(025)003【总页数】5页(P194-198)【关键词】北斗B1I信号;接收机;捕获;弱信号;非相干累加【作者】王丽黎;杨阳【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048【正文语种】中文随着我国成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道, 北斗导航工程区域组网顺利完成[1]. 第2代北斗导航系统主要功能为定位、测速、单双向授时和短报文通信[2,3]. 因此, 针对北斗导航系统相应的接收技术的研究逐渐成为研究热点. 传统的接收机由射频前端、用于信号处理的ASIC以及高速运算的CPU核组成, 设计灵活性受到限制. 相比之下, 软件接收机只需对软件修改便可对接收机进行优化升级, 则更具有方便性和灵活性[4,5].在接收机内, 完成信号捕获是信号处理的第一步, 信号捕获重在估计两个重要参数: 一个是C/A码周期的开始, 另一个是输入信号的载波频率, 获得导航卫星信号的载波频率(或称为载波多普勒频移)和码相位这两个参数的粗略值, 然后跟踪过程则利用这些粗略值进一步得到频率和码相位的精确值并进而解算出导航电文. 因此对接收机性能好坏影响较大的是捕获跟踪算法的好坏[6,7].本文在详细分析了并行码相位搜索捕获算法原理的基础上, 为了能更好的实现对弱信号的捕获, 将并行码相位搜索捕获算法与非相干累加相结合, 不但提高捕获效率, 降低了噪声干扰, 而且有效的提高了弱信号的捕获.目前北斗2代播发B1、B2、B3三个频段的信号, 其信号复用方式为码分多址, 其中B1(1561.098 MHz)信号由I、Q两条支路的测距码和导航电文正交调制在载波上构成. 调制在B1频率上的信号可表示为式(1):其中上角标j表示卫星序号; AB1分别表示B1信号幅度; 分别表示B1信号测距码; 分别表示调制在B1测距码上的导航电文数据码; 表示B1信号载波频率; 表示B1信号载波初相.CB1I码的码速率为2.046 Mcps, 码长为2046, 码宽为488.7 ns(1/2.046 MHz). CB1I码发生的结构如图1所示, 其是由两个线性序列G1和G2模2和产生均衡Gold码后截短1个码片后生成. G1和G2序列分别由两个11级的线性移位寄存器生成, 其生成多项式如式(2)、式(3)所示.(2)(3)G1序列初始相位为************;G2序列初始相位为************.通过对产生G2序列的移位寄存器不同抽头的模2和可以实现G2序列相位的不同偏移, 与G1序列模2和后可生成不同卫星的测距码. 而之所以用这种码传输信号, 就是因为其良好的自相关和互相关特性.图1 CB1I码发生器示意图2 北斗2代B1信号CB1I码的捕获由于CB1I码除了自身完全对齐的情况外, 其余情况几乎是不相关的, 这种特性使得很容易找出两个完全对齐的相同的CB1I码. 捕获过程正是利用其这一特点.2.1 CB1I码的捕获接收机的信号捕获过程一般通过对卫星信号的载波频率和码相位进行扫描式搜索来完成. 捕获的目的就是为了对输入信号和一个测距码序列做相关运算. 并行码相位搜索捕获算法实际上是利用傅里叶变换这种数字信号处理技术来替代数字相关器的相关运算, 而我们需要证明一下两者的等价性.两个长度同为N的有限长序列和的离散傅里叶变换和计算如式(4)、式(5)所示.(4)(5)两个长度同为N的有限长序列和的循环互相关计算如式(6)所示.(6)下面的分析中均省略了中的缩放因子1/N, 的N点离散傅里叶变换计算如式(7)所示.(7)其中是的复共轭. 由式(7)可知, 两个序列与在时域内做相关运算, 相当于它们的离散傅里叶变换与在频域内做乘积运算. 于是倒过来, 乘积的离散傅里叶反变换正好是接收机需要进行检测的在各个码相位处的相关值. 一旦接收机通过傅里叶反变换计算得到相关值, 那么接下来的信号检测就同线性搜索捕获法一样, 即找出在所有搜索单元中自相关幅值的峰值, 并将该峰值与捕获门限值相比较. 若峰值超过捕获门限值, 则接收机捕获到了信号.图2 并行码相位搜索捕获算法原理图如图2所示为并行码相位搜索捕获算法的原理图, 考虑到导航数据位存在跳变的可能, 用含导航数据位的数据进行相关运算所获得的相关峰值将会有较大衰减从而造成漏捕, 在算法实现过程中, 总是采用两段连续数据进行同步相关运算, 在得到的两组相关结果中选择最大功率能量相关峰值较大者(认为该段数据中不包含导航数据位跳变)的相关结果作为捕获判断依据[8].2.2基于非相干累加的CB1I码捕获采用1 ms时长的数据进行上述捕获的时候, 由于噪声的作用可能导致误捕, 当信号较弱时, 甚至会出现漏捕. 而且在北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号中, 因为NH 码调制的影响, 相干累加时间不能超过1 ms. 为了提高灵敏度, 只能通过提高非相干累加次数来捕获弱信号[9], 即将相干积分结果进行平方处理后再累加, 从而获得信号增益. 其非相关累加值[10]可表示为式(8):(8)其中: 为M ms的数据信息与测距码的非相干捕获相关值. 可以看出导航电文数据位翻转对积分结果的影响被平方运算有效的降低了. 因此非相干积分可以进行积分时间超过1 ms的积分.非相干累加法消除了导航电文数据位翻转造成的影响, 同时平方运算消除了相位误差造成的副作用, 而前面提到的并行码相位搜索捕获算法通过傅里叶变换实现循环相关, 将相位域捕获过程并行化, 使得搜索量减少到了只需搜索不同的载波频率, 提高运算效率. 将非相干累加法与并行码相位搜索捕获算法相结合, 在大幅降低捕获时间的前提下, 实现了对弱信号的捕获. 其原理图如图3所示.图3 非相干累加捕获原理图通过图3可知, 非相干累加捕获的方法是将并行码相位搜索捕获算法每毫秒的捕获结果按照预先设定好的累加时间进行累加, 其累加原理如式(8)所示, 由于噪声累加的结果增大不如信号累加的结果增加的快, 使得经过一段时间累加后, 可找出明显的相关峰值.3 仿真验证在Matlab环境下对本文研究的信号捕获方案进行仿真验证. 利用卫星信号模拟器对北斗B1频点中频信号进行仿真, 仿真信号的中频频率为2.098MHz, 采样频率为8.8MHz, 仿真产生60s的数据中频信号, 信号中共调制了1号、2号、3号、4号、7号、8号、10号、12号和13号等9颗卫星信号. 信号中加入的是高斯白噪声,信噪比为-35dB. 利用生成的信号, 就可以进行捕获的仿真, 捕获程序流程图如图4所示.图4 CB1I码捕获程序流程图图5是用图1所示的CB1I码发生器产生的对应10号卫星的本地伪码, 其是由两个11级移位寄存器进行模2和生成的. 不同的卫星编号对应不同的抽头, 不同卫星对应的CB1I码则通过查表的方式就可以实现. 横坐标表示采样点数, 截取了2046个码片的前100位, 纵坐标表示CB1I码的相位幅度.图5 10号卫星本地伪码部分截图CB1I码具有良好的自相关和互相关特性, 如图6和图7所示. 除了延迟为零外, 几乎没有自相关性. 只有当本地伪码与接收到的信号的伪码序列能够对齐时才可得到最大相关值. 根据这一特性可轻易找出何时两个码是严格对齐的, 本文采用并行码相位搜索捕获也正是基于此特性. 横坐标表示码片数, 纵坐标分别表示自相关值和互相关值.图6 测距码的自相关性图7 测距码的互相关性当检测门限选用最大峰值与次大峰值的比值(大于2.5)时, 首先使用两段连续的单位数据段, 本文以1 ms数据位为单位数据段, 对其做同步相关运算即对这两段数据进行并行码相位搜索捕获, 在得到的两组相关结果中选择较大的相关峰值作为捕获判断依据进行弱信号捕获的验证结果如图8所示. 其次使用5 ms和10 ms数据进行非相干积分的弱信号捕获验证结果如图9和图10所示.图8 并行码相位搜索捕获算法捕获情况图9 进行5 ms非相干累加的捕获情况图10 进行10 ms非相干累加的捕获情况由图可以看出, 在信噪比为-35dB的情况下, 图8中仅使用并行码相位搜索捕获算法得到的最大峰值与次大峰值的比值并不是很大; 而在图9和图10中采用将并行码相位搜索捕获算法与非相干累加相结合的捕获算法, 在累加时间增大时, 该比值结果明显增加. 证明当进行非相干积分所用数据长度从1ms增加到10ms时, 信号中所有可见卫星的最大峰值与次大峰值的比值增加的都很明显, 能够实现低信噪比信号的捕获, 提高接收机的灵敏度. 当然, 也可以根据实际的需要选择合适的相干累加时间, 达到设计目的.接着再从单颗卫星角度进行研究, 以10号卫星为例, 即PRN=10, 分别进行3ms、6ms和10ms数据的相干累加, 其捕获结果如图11、图12和图13所示.图11 10号卫星进行3 ms非相干累加结果图12 10号卫星进行6 ms非相干累加结果图13 10号卫星进行10 ms非相干累加结果由图11、图12和图13可以看出, 随着捕获所用数据长度的增加, 即非相干累加数据长度增加, 噪声得到一定的抑制, 可见卫星正确相位所对应的归一化相关值也更加明显, 该部分也达到了有效地捕获弱信号的预期效果.4 结语本文研究了北斗软件接收机捕获算法, 分析了并行码相位搜索捕获算法并将其与非相干积分相结合, 并通过仿真数据对算法进行了验证. 可见非相干积分与并行码相位搜索捕获算法相结合不但捕获效率高, 而且较好地抑制了噪声信号, 有效地实现了弱信号的捕获. 对于软件接收机相关模块的研究具有一定的意义, 能够使用户在接收机算法处理和软件更新等方面具有很大的灵活性.参考文献1 何敏,葛榜军.北斗卫星导航系统及应用.卫星应用,2012, (5):19–23.2 中国卫星导航系统管理办公室.北斗导航系统发展报告.国际太空,2012,(4):6–11.3 Meng WX, Liu E, Han Sh. Resaerch and development on satellite positioning and navigation in China. IEICE Trans. Commun, 2012(E95-B): 3385–3392.4 杨东凯,张飞舟,张波译.软件定义的GPS和伽利略接收机.北京:国防工业出版社,2009.5 杨俊,武奇生.GPS基本原理及其Matlab仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2006.6 王冰.GPS信号捕获算法的研究.电子科技,2014,27(8): 154–156.7 谢刚.GPS原理与接收机设计.北京:电子工业出版社,2009.8 黄隽祎,李荣冰,王翌等.北斗B1 QPSK调制信号的高灵敏度捕获算法.航空计算技术,2012,42(5):38–42.9 史向男,巴晓辉,陈杰.北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号捕获方法研究.国外电子测量技术,2013,32(4):19–21.10 陈军,潘高峰,李飞,余金峰,黄静华译. GPS软件接收机基础(第2版).北京:电子工业出版社,2007.Acquisition Algorithm of BeiDou B1I SignalWANG Li-Li, YANG Yang(Faculty of Automation and Information Engineering, Xi′an University of Technology, Xi’an 710048, China)Abstract：BeiDou B1I signal acquisition is a hard core in a BeiDou receiver and is the two-dimension process of the search about the code delay and Doppler frequency. For acquisition, parallel search algorithm of code in frequency domain are usually adopted. For the acquisition of weak signal, a method combining non-correlation integration with parallel search algorithm of code in frequency domain was introduced. The test results show that the acquisition algorithm can effectively and quickly acquire the weak signal.Key words：BeiDou B1I signal; receiver; acquisition; weak signal; non-coherent integration① 收稿时间：2015-07-06;收到修改稿时间:2015-09-06CB1I码的码速率为2.046 Mcps, 码长为2046, 码宽为488.7 ns(1/2.046 MHz). CB1I码发生的结构如图1所示, 其是由两个线性序列G1和G2模2和产生均衡Gold码后截短1个码片后生成. G1和G2序列分别由两个11级的线性移位寄存器生成, 其生成多项式如式(2)、式(3)所示.G1序列初始相位为************;G2序列初始相位为************.通过对产生G2序列的移位寄存器不同抽头的模2和可以实现G2序列相位的不同偏移, 与G1序列模2和后可生成不同卫星的测距码. 而之所以用这种码传输信号, 就是因为其良好的自相关和互相关特性.由于CB1I码除了自身完全对齐的情况外, 其余情况几乎是不相关的, 这种特性使得很容易找出两个完全对齐的相同的CB1I码. 捕获过程正是利用其这一特点.2.1 CB1I码的捕获接收机的信号捕获过程一般通过对卫星信号的载波频率和码相位进行扫描式搜索来完成. 捕获的目的就是为了对输入信号和一个测距码序列做相关运算. 并行码相位搜索捕获算法实际上是利用傅里叶变换这种数字信号处理技术来替代数字相关器的相关运算, 而我们需要证明一下两者的等价性.两个长度同为N的有限长序列和的离散傅里叶变换和计算如式(4)、式(5)所示. 两个长度同为N的有限长序列和的循环互相关计算如式(6)所示.下面的分析中均省略了中的缩放因子1/N, 的N点离散傅里叶变换计算如式(7)所示.其中是的复共轭. 由式(7)可知, 两个序列与在时域内做相关运算, 相当于它们的离散傅里叶变换与在频域内做乘积运算. 于是倒过来, 乘积的离散傅里叶反变换正好是接收机需要进行检测的在各个码相位处的相关值. 一旦接收机通过傅里叶反变换计算得到相关值, 那么接下来的信号检测就同线性搜索捕获法一样, 即找出在所有搜索单元中自相关幅值的峰值, 并将该峰值与捕获门限值相比较. 若峰值超过捕获门限值, 则接收机捕获到了信号.如图2所示为并行码相位搜索捕获算法的原理图, 考虑到导航数据位存在跳变的可能, 用含导航数据位的数据进行相关运算所获得的相关峰值将会有较大衰减从而造成漏捕, 在算法实现过程中, 总是采用两段连续数据进行同步相关运算, 在得到的两组相关结果中选择最大功率能量相关峰值较大者(认为该段数据中不包含导航数据位跳变)的相关结果作为捕获判断依据[8].2.2基于非相干累加的CB1I码捕获采用1 ms时长的数据进行上述捕获的时候, 由于噪声的作用可能导致误捕, 当信号较弱时, 甚至会出现漏捕. 而且在北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号中, 因为NH码调制的影响, 相干累加时间不能超过1 ms. 为了提高灵敏度, 只能通过提高非相干累加次数来捕获弱信号[9], 即将相干积分结果进行平方处理后再累加, 从而获得信号增益. 其非相关累加值[10]可表示为式(8):其中: 为M ms的数据信息与测距码的非相干捕获相关值. 可以看出导航电文数据位翻转对积分结果的影响被平方运算有效的降低了. 因此非相干积分可以进行积分时间超过1 ms的积分.非相干累加法消除了导航电文数据位翻转造成的影响, 同时平方运算消除了相位误差造成的副作用, 而前面提到的并行码相位搜索捕获算法通过傅里叶变换实现循环相关, 将相位域捕获过程并行化, 使得搜索量减少到了只需搜索不同的载波频率, 提高运算效率. 将非相干累加法与并行码相位搜索捕获算法相结合, 在大幅降低捕获时间的前提下, 实现了对弱信号的捕获. 其原理图如图3所示.通过图3可知, 非相干累加捕获的方法是将并行码相位搜索捕获算法每毫秒的捕获结果按照预先设定好的累加时间进行累加, 其累加原理如式(8)所示, 由于噪声累加的结果增大不如信号累加的结果增加的快, 使得经过一段时间累加后, 可找出明显的相关峰值.在Matlab环境下对本文研究的信号捕获方案进行仿真验证. 利用卫星信号模拟器对北斗B1频点中频信号进行仿真, 仿真信号的中频频率为2.098MHz, 采样频率为8.8MHz, 仿真产生60s的数据中频信号, 信号中共调制了1号、2号、3号、4号、7号、8号、10号、12号和13号等9颗卫星信号. 信号中加入的是高斯白噪声,信噪比为-35dB. 利用生成的信号, 就可以进行捕获的仿真, 捕获程序流程图如图4所示.图5是用图1所示的CB1I码发生器产生的对应10号卫星的本地伪码, 其是由两个11级移位寄存器进行模2和生成的. 不同的卫星编号对应不同的抽头, 不同卫星对应的CB1I码则通过查表的方式就可以实现. 横坐标表示采样点数, 截取了2046个码片的前100位, 纵坐标表示CB1I码的相位幅度.CB1I码具有良好的自相关和互相关特性, 如图6和图7所示. 除了延迟为零外, 几乎没有自相关性. 只有当本地伪码与接收到的信号的伪码序列能够对齐时才可得到最大相关值. 根据这一特性可轻易找出何时两个码是严格对齐的, 本文采用并行码相位搜索捕获也正是基于此特性. 横坐标表示码片数, 纵坐标分别表示自相关值和互相关值.当检测门限选用最大峰值与次大峰值的比值(大于2.5)时, 首先使用两段连续的单位数据段, 本文以1 ms数据位为单位数据段, 对其做同步相关运算即对这两段数据进行并行码相位搜索捕获, 在得到的两组相关结果中选择较大的相关峰值作为捕获判断依据进行弱信号捕获的验证结果如图8所示. 其次使用5 ms和10 ms数据进行非相干积分的弱信号捕获验证结果如图9和图10所示.由图可以看出, 在信噪比为-35dB的情况下, 图8中仅使用并行码相位搜索捕获算法得到的最大峰值与次大峰值的比值并不是很大; 而在图9和图10中采用将并行码相位搜索捕获算法与非相干累加相结合的捕获算法, 在累加时间增大时, 该比值结果明显增加. 证明当进行非相干积分所用数据长度从1ms增加到10ms时, 信号中所有可见卫星的最大峰值与次大峰值的比值增加的都很明显, 能够实现低信噪比信号的捕获, 提高接收机的灵敏度. 当然, 也可以根据实际的需要选择合适的相干累加时间, 达到设计目的.接着再从单颗卫星角度进行研究, 以10号卫星为例, 即PRN=10, 分别进行3ms、6ms和10ms数据的相干累加, 其捕获结果如图11、图12和图13所示.由图11、图12和图13可以看出, 随着捕获所用数据长度的增加, 即非相干累加数据长度增加, 噪声得到一定的抑制, 可见卫星正确相位所对应的归一化相关值也更加明显, 该部分也达到了有效地捕获弱信号的预期效果.本文研究了北斗软件接收机捕获算法, 分析了并行码相位搜索捕获算法并将其与非相干积分相结合, 并通过仿真数据对算法进行了验证. 可见非相干积分与并行码相位搜索捕获算法相结合不但捕获效率高, 而且较好地抑制了噪声信号, 有效地实现了弱信号的捕获. 对于软件接收机相关模块的研究具有一定的意义, 能够使用户在接收机算法处理和软件更新等方面具有很大的灵活性.1 何敏,葛榜军.北斗卫星导航系统及应用.卫星应用,2012, (5):19–23.2 中国卫星导航系统管理办公室.北斗导航系统发展报告.国际太空,2012,(4):6–11.3 Meng WX, Liu E, Han Sh. Resaerch and development on satellite positioning and navigation in China. IEICE Trans. Commun, 2012(E95-B): 3385–3392.4 杨东凯,张飞舟,张波译.软件定义的GPS和伽利略接收机.北京:国防工业出版社,2009.5 杨俊,武奇生.GPS基本原理及其Matlab仿真.西安:西安电子科技大学出版社,2006.6 王冰.GPS信号捕获算法的研究.电子科技,2014,27(8): 154–156.7 谢刚.GPS原理与接收机设计.北京:电子工业出版社,2009.8 黄隽祎,李荣冰,王翌等.北斗B1 QPSK调制信号的高灵敏度捕获算法.航空计算技术,2012,42(5):38–42.9 史向男,巴晓辉,陈杰.北斗MEO/IGSO卫星B1频点信号捕获方法研究.国外电子测量技术,2013,32(4):19–21.10 陈军,潘高峰,李飞,余金峰,黄静华译. GPS软件接收机基础(第2版).北京:电子工业出版社,2007.。

第19讲相干和非相干光学处理

图像相减的应用
图像相减操作在许多方面已经得到应用：通过对卫星拍摄的照片的图像相减处理，可用于监测海洋面积的改变、陆地板块移动的速度用于对各种自然灾害灾情的监测，如森林大火、洪水等灾情的发展，地壳运动的变迁，如山脉的升高或降低
对侦察卫星发回的照片进行相减操作，可提高监测敌方军事部署变化的敏感度和准确度
1 [rect( x3 ) comb( x3 )] 2 16 4
答案
（c）高通滤波挡住零频分量，输出平面复振幅和光强分布表达式
t (x3) =
x 1 [rect( x3 ) comb( 3 )] 4 4
2
- rect(
1 4
x3 ) 4
I = | t (x3) |
由于a = d / 4 ，强度将出现对比度反转，像光栅常数仍为d = 4，线宽为a’= 3
t0（x'，y'）
若输入光信号t（x0，y0）≠ t0（x0，y0），则P3 平面得到 u3 = t（x'，y'）* t0*（-x'，-y'） = t（x'，y'）☆t0（x'，y'）是两个不同图像的互相关运算，在P3平面上呈现为弥散的亮斑。
匹配滤波器的制作
匹配滤波器是物函数的傅里叶变换的复共轭，可用计算全息方法制作，也可用光学全息法制作光学全息制作的方法：先将与之匹配的目标物t0（x0，y0）制成透明片，再用光学全息法制作它的傅里叶变换全息图（第5章5.4.4P139）
1 1 1 1 1 T ( f x ) = {sinc( f x ) + sinc( ) ( f x - ) + sinc( ) ( f x + ) +• • • } 4 4 4 4 4

卫星导航系统接收机原理与设计--之八

卫星导航系统接收机原理与设计--之八刘天雄【期刊名称】《卫星与网络》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】10页(P56-65)【作者】刘天雄【作者单位】【正文语种】中文卫星导航接收机载波跟踪环路组成结构如图47所示，其中相位锁定环PLL （Phase Lock Loops）的目标是跟踪导航信号的载波相位（carrier phase），导航信号已经捕获后，接收机相位锁定环PLL根据载波信号多普勒频移粗略估计值，通过反馈环路逐步将多普勒频移牵引到误差允许的范围内，实现信号载波频率的精确同步，基带数字信号处理模块清除采样信号后的多普勒频移。

相位锁定环PLL由相位鉴别器、环路滤波器和压控振荡器三部分组成，相位鉴别器简称鉴相器，是用来鉴别输入信号与输出信号之间相位差异的乘法器；环路滤波器是一个低通滤波器，用于降低环路噪声，使结果既能真实反映信号相位差异，又能防止噪声的缘故而过激地调节数控振荡器。

科斯塔斯环（Costas）是对180°相位变化不敏感的载波相位锁定环，数控振荡器输出两路互为正交的载波，与接收载波相乘后送入鉴相器，经环路滤波器得到仅与相位误差有关的电压控制量，从而调节压控振荡器的输出。

频率锁定环FLL （Frequency-Lock-Loop）是接收机数字信号处理通道导航信号跟踪环路（tracking loops）的组成部分，其目的是跟踪接收到的导航信号的频率，频率锁定环FLL在连续跟踪环路中给出频率修正量（frequency corrections），并生成频率误差信号（frequency error signal）。

（1）频率锁定环FLL基本原理Principle频率锁定环（FLL）由积分累加器、滤波器、数字控制晶振、乘法器等环节组成，频率锁定环（FLL）跟踪由接收到的导航信号（中频引入）的多普勒频移，但频率锁定环（FLL）不一定对（信号中频）相位进行跟踪校正，由此，信号处理通道用鉴别器（discriminator）评估当前接收机估计的频率误差，频率锁定环（FLL）载波跟踪流程如框图48所示，实际上，频率锁定环（FLL）通过对两个连续数据集合（采样数据）求微商，获取导航信号的多普勒频移数据，由此，频率锁定环（FLL）又是一种相位差分跟踪环（differential-phase tracking loop）。

【国家自然科学基金】_相干积分_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731

53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90
湍流度号处理径向激光阵列径向分布高斯列阵光束差分相干积分局域空心光束实测分析实测太空碎片大气湍流多点激励多层建筑复高斯函数展开声矢量场均匀调制演变地震响应地震反应台风变差系数双基合成孔径雷达参数组合功率谱密度功率谱分析全球定位系统信息工程信号捕获传输特性二阶矩束宽不平顺 toa gps微弱信号 fft快速伪码捕获
2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
科研热词推荐指数频率误差修正 1 非傍轴双曲余弦-高斯脉冲电磁光束 1 重力内波 1 血小板聚集 1 莪术 1 药物洗脱支架 1 脉冲宽度 1 肌,平滑,血管 1 等效曲率半径 1 离心参数 1 相干结构 1 相干积分 1 相干特性 1 相关峰 1 湍流大气 1 洛伦兹-高斯光束 1 概率 1 时间相干长度 1 捕获 1 微弱gps信号检测 1 微弱gps信号 1 强度矩 1 差分相干 1 峭度参数 1 大气湍流 1 图像配准 1 各向异性 1 台风阵风 1 双块零拓展 1 冠状动脉再狭窄 1 全球定位系统信号 1 光谱特性 1 光束质量 1 光束扩展 1 光强分布 1 偏振特性 1 仿射不变 1 二阶微分矩阵 1 sar图像 1 fft块处理 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

[课件]会议presentation PPT

different between the true and false choosing.
' k
is
Probility
true
Probility
flase
Fig. 5. the distributing of Z k ' when true choosing and error choosing, P / N 0 equals to 40dB
pncodeacquisitionmethodenhancedsensitivityperformanceabstractnoncoherentintegration非相干积分canenhanceacquisitionsensitivityspreadspectrumcommunicationsystemhighbitratelowsnrenvironmentduelargelossnovelmethodpncodeacquisitionsincecoherentintegrationtimedatasignnoncoherentintegrationcoherentintegrationresultsbeforenoncoherentintegrationmethodcangetachievablesensitivitygainie
Chosen combination : not always the results supposed to be
Performance performance
:
weak
energy
of
signal
and
deteriorated
99
2 Methods
• M is set to be 2 for simplicity. The error probability can be

基于非相干积分时间调整的微弱GPS信号捕获

ＡＳＲＴ：ｉａａｑｉｔｎｐｏｌｒｅｋＧｏａＰｓｉｎｇＳｓｍ（Ｐ）ｓｎｌａｓｄｅ．ｉｉｇａＢＴＡＣＡｓｎｃｕｓｉｒｅｆａｌｌｏｉｏｉｙｔｇｌｉｏｂｍｏｗｂｔｎｅＧＳｉａｗｓｔｉｄＡｍｎｇｕｔ
第２卷第１期８１
文章编号：０６９４（０１１一１１０１０ — ３８２１）１Ｏ１ — ４
计
算
机
仿
真
２１１０年１月１
基于非相刘哲，
（．东南大学机械工程学院，１江苏南京２１８；．中兴通讯股份有限公司，１１９２湖北武汉４０１）３０５
摘要：研究微弱ＧＳＰ信号的捕获问题，由于实际接收信号存在多普勒现象，使信号减弱。针对传统方法快速傅立叶变换（Ｆ）Ｆｒ不能有效捕获到ＧＳＰ微弱信号，导致定位失败，为有效捕获微弱信号，提出了根据非相干积分时间调整的微弱ＧＳＰ信
ｍｎ．ｈｌｏｔｍｃｎｉｓｆｉｅｇｏｔｏｃｈｒｎｉｔａｏｂｏｋｐｏｅｓｇａｅｎＦｒｐｒｌｃｕｓｅｔＴｅｇｒｈｏｓｔｏｔｗｈｆｏｅｅｔｎｇｔｎ（ｌｒｓｉ）ｂｓｄｏＦａａｅａｑｉ－ａｉｓｍｒｅｉｒｃｃｎｌｌｉ
中图分类号：６６１Ｕ６．文献标识码：Ｂ
ＷｅｋａＧＰＳＳｇａｓＡｃｕｉｉｉｎｓｄｏｎｏｒｎｔｉｎｌｑｓｔ０ＢａｅｎＩｃｈｅｅ

北斗卫星导航接收机中类相干积分算法

１引言
全球导航卫星系统（ＧＮＳＳ）包括美国的ＧＰＳ系统，俄罗
斯的ＧＬＯＮＡＳＳ系统，欧盟的Ｇｌａｉｌｅｏ系统以及中国的北斗
（ＢｅｉＤｏｕ）系统以及其它的增强系统。卫星导航技术已广泛
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｂｅｉｄｏｕｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍ；Ｓｅｍｉ－ｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒａｇｔｉｏｎ；Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ
支路，分别对不同的相位翻转组合进行积分，然后取其中的最大值作为以上类相干积分的结果，最后进行检测。对改进算法
模型及误差进行了理论分析，并通过仿真结果表明在相同的检测时间和虚警概率条件下，相比传统算法提高了检测概率。关键词：北斗卫星导航系统；类相干积分；检测概率
ＬＩＮＸｉａｏ — ｌｏｎｇ，ＨＥＷｅｎ — ｔａｏ，ＸＵＪｉａｎ — ｈｕａ，ＹＥＴｉａｎ — ｃｈｕｎ
（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｅｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｆｏＳｃｉｅｎｃｅｓ。Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＢｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅＢｅｉＤｏｕｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌＳｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｄｅ，ｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｕｌｔｉ — ｃｙｃｌｅｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｎｏｔｂｅｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｓｅｍｉ — ｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎ — ｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅＢｅｉＤｏｕｓａｔｅｌｌｉｔｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｒｅｃｅｉｖｅｒ．Ｉｎｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅ，ｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎ — ｔｅｇｒａｔｉｏｎｉｎｍｕｌｔｉｐｌｅｂｒａｎｃｈｅｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｉｇｎａｌｐｈａｓｅｗａｓｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄｔｈｅｎｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｖａｌｕｅｗａｓｔａｋｅｎａｓａｒｅｓｕｌｔｏｆｔｈｅｓｅｍｉ－ｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒａｇｔｉｏｎ：Ｔｈｉｓａｌｇｏｒｉｔｈｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａ — ｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｉｔｈａｓｈｉｇｈｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｗｈｉｌｅｔｈｅｓａｍｅｆａｌｓｅｌａａｒｍｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ．

相干与非相干信号

相干与非相干信号怎么看俩个信号是相干的还是非相干的- ：衡量相干与否要计算两个信号的相关度的. 你学过概率论吗? 概率论中有相关度的计算公式.还有一种衡量方法,两个信号如果是相干的,相干累加后的信号有相干增益,即信号的信噪比会得到提升. 如果是非相关的,累加之后没有相干增益,信号的信噪比不会提到提升.编个程序比较一下累加前后的信噪比,可以看出是相干的还是非相干的.什么叫相干解调和非相干解调 - ：相干解调也叫同步检波,它适用于所有线性调制信号的解调.实现相干解调的关键是接收端要恢复出一个与调制载波严格同步的相干载波.相干解调是指利用乘法器,输入一路与载频相干(同频同相)的参考信号与载频相乘.非相干解调:通信...相干解调与非相干解调的区别? - ：相干解调必须要恢复出相干载波,利用这个相干载波和已调制信号作用,得到最初的数字基带信号,而这个相干载波是和原来在发送端调制该基带信号的载波信号是同频率同相位的.非相干解调不需要恢复出相干载波,所以比相干解调方式要简单什么是相干光和非相干光 - ：频率相同,且振动方向相同的光可称为相干光.两束满足相干条件的光也可称为相干光.相干条件(Coherent Condition):这两束光在相遇区域:①振动方向相同;②振动频率相同;③相位相同或相位差保持恒定那么在两束光相遇的区域内就会产生干涉现象.相位无规则变化,总光强是各束光的总合是非相干光.何谓相干接收?何谓非相干接收? - ：相干接收:在接收设备中利用载波相位信息去检测并接收信号.非相干接收:在接收设备中不用载波相位信息去检测就接收信号.主要是在于接收端用不用提供同频同相的载波.在相干光通信中主要利用了相干调制和外差检测技术.所谓相干调制,就是利用要传输旳信号来改变光载波旳频率、相位和振幅(而不象强度检测那样只是改变光旳强度),这就需要光信号有确定旳频率和相位(而不象自然光那样没有确定旳频率和相位),即应是相干光.激光就是─种相干光.所谓外差检测,就是利用─束本机振荡产生旳激光与输入旳信号光在光混频器中进行混频,得到与信号光旳频率、位相和振幅按相同规律变化旳中频信号.信号处理中,什么是相干积分,还有相干积累,非相干积累等,都是什么意思?其中相干到底指什么?谢谢! - ：相干积累是指相加或积累的信噪比等于单个脉冲的信噪比乘以脉冲串的脉冲数的积累方式什么是“相干检测”和“非相干检测”,其物理意义是什么?：相干检测是说相位之间的差值是有联系的,某一时刻是固定的;而非相干检测是说两个完全不同源的信号,它们之间相位差是随机的,没有任何关系.相干检测可以排除相位抖动的影响.什么是相干信号源 - ：两束满足相干条件的信号称为相干信号,相干条件(Coherent Condition):这两束信号在相遇区域:①振动方向相同;②振动频率相同;③相位相同或相位差保持恒定那么在两束信号相遇的区域内就会产生干涉现象.能发出相互干涉的信号的两个信号源就叫相干信号源通信原理数字调制解调中延时解调分为相干和非相干两种吗?：延时解调都是相干解调信号的相关和相干,表示什么意义 - ：相关就是两个信号有关系,一般来说和可信度没关系相干的概念更进一步,连相位也有关系,但是一般也没听说和信噪比有什么特别的关系.当然这些都是一般情况而言,你的应用领域也许会有不同的解释。

相干成像和非相干成像的比较

相干成像和非相干成像的比较1.成像系统的一般分析方法1.1普遍模型由几个共轴透镜构成的系统，一般光学成像系统看作是由入射光瞳、出射光瞳边端的黑箱。

1.2衍射受限成像系统（1）黑箱边端性质是将投射到入瞳上的发散球面波变换成出射光瞳上的会聚球面波。

（2）衍射效应发生物入瞳，出瞳像的传播中衍射效应由入瞳孔径有限引起，或来自于出曈。

（3）成像系统没有几何像差（理想成像系统）1.3求系统的脉冲响应函数概念：成像系统的作用是将由任何一个物点（x0，y0）发出的发散球面波变换成以理想像点（xi=Mx0, yi=My0 ）为中心的会聚球面波。

由于出曈对会聚球面波的限制作用，将在像面上得到以理想像点为中心的出曈的夫朗和费衍射图。

因此，物点通过系统后在像面上的复振幅分布是以理想像点为中心的夫朗和费衍射图。

dxdy y My y x Mx x d j y x p k y x y x h i i i i i ]})()[(2exp{),(),,,(0000-+--∙∙=⎰⎰∞∞-λπ结论：表征衍射受限成像系统的脉冲响应函数是出射光瞳的Fourier 变换。

2.衍射受限相干系统的频率响应－CTF2.1 CTF 的定义复振幅脉冲响应的傅里叶变换定义为相干传递函数表征了衍射受限相干成像系统在频域中的作用它决定于系统本身的物理结构。

2.2相干成像系统由复振幅脉冲响应h 是以理想像点为中心的出射光瞳的FT),(),(),(),(),(~~~)~,~()~,~(~),(])(2exp[),(~),(000000y x g y x y x i i i g i i g i i i i i i i i y i x i i y x f f G f f H f f G y x U y x h y d x d y x U y y x x h y x U dy dx y f x f j y x h f f H ⋅=*=--=+-=⎰⎰⎰⎰∞∞-∞∞-π),(y x f f H )~,~()}}~,~({{)},(~{),(y d x d p y d x d p y x h f f H ii i i i i y x λλλλ--===F F F 的物理意义)~,~(),(y d x d p f f H i i y x λλ=。

相干积分与非相干积分

相干积分与非相干积分1．相干积分相干积分就是输入数据通过分别和复扰码的共轭和扩频以后的导频相乘得到不同时隙的CDP ，计算公式如下：256**n s s 1C D P (,,,e)x (,*256**(*i-1),a,e)*(*256*i)*(*256*)pilotN dpcch am ple am ple dpcch i dpcch f s a f n N N s N c n N pilot n N i ==++++∑这里n 表示相干积分的时隙号，n 的取值决定于非相干积分的长度，n=0,1, …,N NCA -1。

s 表示了CDP 的长度，s=0,1,…, 2*N w -1，s 的长度对定于搜索窗的长度。

c*(i)是复扰码的共轭。

这里需要注意的是，这里取的相干积分长度为N pilot ，在实际系统中一般取6个导频符号。

在压缩模式下，导频符号可能只有3~5bit ，所以相干积分长度要减少。

另外考虑高速UE 的情况下，为减少频偏也可以减少相干积分长度为3~4bit 。

所以式中的相干积分长度N pilot 是可以变化的。

2．非相干积分非相干积分就是将不同时隙的CDP 值的模累加起来，CDP 取模的过程参考TI 的abs_TI 的近似计算函数，然后得到不同的ADP 。

计算公式如下：10(,,,)|(,,,)|N C A N n n AD P f s a e C D P f s a e -==∑对于非相干积分长度，这里也有需要注意的地方。

对于一般的无线帧，一帧有15个时隙，如果这15个时隙都用来做非相干积分，对于快衰弱信道来来说可以获得可观的分级增益，但是非相干积分长度越长，占用搜索器的时间越长、消耗资源严重，且在衰弱较慢的case1和case2信道下分集增益有限，所以一般情况下，取相干积分长度为6。

另外在CPC 发射模式下，对burst 的最小长度为3slot ，如果相干积分长度不变的话，则非相干积分长度为3。

信号相干积累和非相干积累

信号相干积累和非相干积累是两种不同的信号处理技术，它们在处理信号时采用不同的方法。

相干积累是指利用接收脉冲之间的相位关系，将信号的幅度叠加。

这种技术可以提高信号的信噪比，并且可以更好地抑制噪声和其他干扰。

相干积累通常在雷达、声呐和通信等领域中使用，因为这些领域中的信号常常很微弱，很容易受到噪声和其他干扰的影响。

非相干积累是指不利用接收脉冲之间的相位关系，而是将每个接收到的信号包络进行提取和处理。

这种技术不需要考虑信号之间的相位关系，因此处理速度较快，但在抑制噪声和其他干扰方面不如相干积累。

非相干积累通常在视频信号处理、图像处理和数字信号处理等领域中使用。

综上所述，相干积累和非相干积累各有优缺点，应根据具体的应用场景和需求选择合适的方法。

相干积分时间

相干积分时间
相干积分时间是指对于一个相干光源，光波在一定时间内穿过一个物理系统后与光源的光波相干性减弱的时间。

在光学领域中，相干积分时间是评估光学元件的重要参数之一。

当光波通过一个物理系统时，光学元件的特性会对光波进行调制和频谱展宽。

这些影响会导致光波与光源的相干性减弱，即相位差的变化。

相干积分时间是描述这种相干性减弱的时间尺度。

相干积分时间的概念广泛应用于光学通信、光学成像和光学测量等领域。

- 1 -。

第八章非相干光处理

另外，当用激光照明一个漫射体时，物体表面上各点的反射光在空间相遇而发生干涉。由于漫射物体表面的微观起伏与光波长相比是粗糙、无规的，因而这种干涉也是无规的。当用相干光照明漫射物体时，这个物体看上去总是麻麻点点的，这就是散斑噪声。
由于以上两种噪声的存在，导致相干光处理的图像与斑纹重叠，结果总不令人满意，有时甚至把信号淹没。噪声问题成了相干光信息处理发展的严重障碍。
(2) 输入和输出中存在的问题由于信息是以光场复振幅分布的形式在系统中传
递和处理，要求把输入图像制成透明片，然后用激光照明。这就排除了直接使用发光二极管(LED)阵列等作为输入信号的可能性。
真实情况下大部分信号以非相关光照明方式提供。现在已广为使用的光学与电子学混合处理系统,可以直接使用这类非相干信号。
f
x0 , y
d f
y0 )h( x, y)dxdy
为了解释这个系统的工作原理，考虑由光源上一特定点(-xo,-yo)发出的光，经L1后变成平行光。若把第一张透明片投影到第二张透明片上，再通过L2把光束会聚到探测器的(x0,yo)处。若两个透镜的焦距相同，那么在检测器上的强度分布正是所要求的相关。
f
d
L1
f L2
实现无运动卷积和相关运算的系统
为了避免机械扫描的麻烦，可以采用如图所示的系统来实现
卷积和相关运算：均匀漫射光源S放在透镜L1的前焦面上，透射率为f(x,y)的透明片紧贴着放在L1之后；在距离f(x,y) 为d的位置、且在透镜L2的前面紧贴放置透明片h(x,y)，然后在L2的后焦面上用胶片或二维阵列检测器进行记录。
非相干空间滤波系统滤波函数所处的位置、滤波函数的计算
H( ,)
P(di , di)

相干解调与非相干解调

相⼲解调与⾮相⼲解调
1、⾮相⼲解调就是说，在解调时不需要提取载波信息来进⾏解调；
实现效果不太好，但电路简单容易实现。

2、相⼲解调就是说，在解调时，⾸先要通过锁相环提取出载波信息，通过载波信息与输⼊的信息来解调出信号；
实现的质量好，但电路复杂，难以实现，需要同步解调信号
因此，可以看出，相⼲解调的性能肯定要优于⾮相⼲解调。

⽽实际中，也是如此，⼤都采⽤相⼲解调，因此锁相环也是实际中⽐较关键的部件。

DQPSK就是差分QPSK，也就是⾮相⼲的，它是利⽤前后码元的关系来进⾏解调的。

在AWGN信道中，相⼲解调的性能优于⾮相⼲解调3dB。

⾄于为什么是3dB，找⼀本通信原理⽅⾯的教材，上⾯都会有推导的。

TIPs：
相⼲解调法只适⽤于窄带调频。

⼆进制相移键控（BPSK）解调必须要采⽤相⼲解调，由于BPSK信号是抑制载波双边带信号，不存在载频分量，因⽽⽆法从已调信号中⽤直接滤波法提取本地载波。

只有采⽤⾮线性变换才能产⽣新的频率分量，常⽤的载波恢复电路有两种，⼀种是平⽅环电路，另⼀种是科斯塔斯环。

多进制相移键控（MPSK）最常⽤的是4PSK⼜称QPSK。

MPSK信号可以⽤两个正交的载波信号实现相⼲解调。

MPSK可以看成由两个BPSK调制器构成，所以它也必须要采⽤相⼲解调。

相干解调和非相干解调

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相干解调和非相干解调
相干解调
所谓相干，泛泛地说就是相互干扰；相干解调是指利用乘法器，输入一路与载频相干（同频同相）的参考信号与载频相乘。比如原始信号 A 与载频 cos(ωt + θ) 调制后得到信号 Acos(ωt + θ)；解调时引入相干（同频同相）的参考信号 cos(ωt + θ)，则得到： Acos(ωt+θ)cos(ωt+θ) 利用积化和差公式可以得到 A*1/2*[cos(ωt+θ+ωt+θ)+cos(ωt+θ-ωt-θ)] =A*1/2*[cos(2ωt+2θ)+cos(0)] =A/2*[cos(2ωt+2θ)+1] =A/2+A/2cos(2ωt+2θ) 利用低通滤波器将高频信号cos(2ωt+2θ)滤除，即得原始信号 A。因此相干解调需要接收机和载波同步；而非相干解调不使用乘法器，不需要接收机和载波同步。

相干叠加与非相干叠加叠加条件ppt课件

( A1ei1 A2ei2 )( A1ei1 A2ei2 ) A12 A22 A1 A2ei(12 ) A1 A2ei(2 1)
A12 A22 2A1A2 cos(2 1)
4
初相位由下式决定： tg A1 sin 1 A2 sin 2 A1 cos1 A2 cos2
能够观察到干涉现象的条件： ①光源的相干性； ②接收器的时间响应能力。
光源：早期光的干涉实验使用的大都是带虑色片的普通钨丝灯单色性比较差，相干性也很差。
16
自1960年激光出现以后，使光源的相干性大大提高，从而使得光的干涉现象较易观察到。
接收器：较早以前光的干涉现象通常用人眼进行观察。人眼的响应时间约为0.1s。感光胶片的响应时间一般不超过毫秒量级。
1
I1I2

cos(2 1) dt
0
1. 非相干叠加
如果在观察时间内，振动时断时续，(光源的发生就属于这种情况)，以至它们的初相位各自独立地做不规则的改变，概率均等在观察时间内多次经历从0 到2之间一切可能值。
7
即
2 1 f (t)
则
1

cos(2 1)dt 0
因为振动的强度正比于振幅的平方，一般情况下两个振动叠加时，合振动的强度不等于分振动强度之和。
对于光波来讲，由于光频很高，而探测器都有一定的响应时间(人眼约0.1秒，光电探测仪器最快约 2ps)，实际观察到的总是在较长时间内的平均强度。
5
在某一时间间隔内 (其值远大于光振动的周期
T，例如可见光波段，T约为10－15s)，则合振动的平均相对强度为：
第五章光的干涉
（Interference of light）

非相干概率

非相干概率
非相干概率是指在量子力学中，当一个量子系统的状态是非相干的，即系统处于一个混合状态，而不是一个纯状态时，系统的行为就由非相干概率描述。

在量子力学中，系统的状态可以用密度矩阵来描述。

如果一个系统处于一个纯状态，那么它的密度矩阵就是一个单位矩阵。

如果一个系统处于一个混合状态，那么它的密度矩阵就不是单位矩阵，而是由一些单位矩阵的混合组成。

非相干概率是描述这种混合状态的一个重要工具。

它告诉我们，当我们对一个处于混合状态的量子系统进行测量时，我们得到某个结果的概率是多少。

这个概率是由系统的密度矩阵和测量的操作共同决定的。

具体来说，如果我们对一个量子系统进行一次测量，那么得到某个结果的概率可以由以下公式计算：P(result) = Tr[result |Ψ><Ψ|]
其中，Tr表示矩阵的迹，result表示测量的结果，
|Ψ><Ψ|表示系统的密度矩阵。

这个公式告诉我们，得到某个测量结果的概率是由测量结果和系统的密度矩阵共同决定的。

总的来说，非相干概率是量子力学中描述混合状态的
一个重要工具，它帮助我们理解量子系统的行为。

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1．相干积分
相干积分就是输入数据通过分别和复扰码的共轭和扩频以后的导频相乘得到不同时隙的CDP ，计算公式如下：
256**
n s s 1C D P (,,,e)x (,*256**(*i-1),a,e)*(*256*i)*(*256*)
pilot
N dpcch am ple am ple dpcch i dpcch f s a f n N N s N c n N pilot n N i ==++++∑
这里n 表示相干积分的时隙号，n 的取值决定于非相干积分的长度，n=0,1, …,N NCA -1。

s 表示了CDP 的长度，s=0,1,…, 2*N w -1，s 的长度对定于搜索窗的长度。

c*(i)是复扰码的共轭。

这里需要注意的是，这里取的相干积分长度为N pilot ，在实际系统中一般取6个导频符号。

在压缩模式下，导频符号可能只有3~5bit ，所以相干积分长度要减少。

另外考虑高速UE 的情况下，为减少频偏也可以减少相干积分长度为3~4bit 。

所以式中的相干积分长度N pilot 是可以变化的。

2．非相干积分
非相干积分就是将不同时隙的CDP 值的模累加起来，CDP 取模的过程参考TI 的abs_TI 的近似计算函数，然后得到不同的ADP 。

计算公式如下：
1
0(,,,)|(,,,)|N C A N n n AD P f s a e C D P f s a e -==∑
对于非相干积分长度，这里也有需要注意的地方。

另外在CPC 发射模式下，对burst 的最小长度为3slot ，如果相干积分长度不变的话，则非相干积分长度为3。

但是对于3slot 的burst ，可以将6个导频符号分成两组3个导频符号，这样的话，相干积分长度为3bit ，而非相干积分长度为6。

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