第三章 扩频通信系统的解调和解扩
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通常取功率谱主瓣的宽度为直扩系统的 射频带宽。 直扩系统的射频带宽的大小。
二.直扩系统的处理增益 处理增益表明了系统抗干扰能力的大小。 直扩系统的处理增益的计算
Rc Gp Rb
直扩系统的处理增益不可能无限制地增加,原 因 (1)射频带宽不能太高,因为伪码时钟速率越高, 对于伪码发生器电路的要求就越高。 (2)当伪码速率增大到一定程度以后,干扰电平 减小到与接收机热噪声电平相当,这时若再继 续增大伪码速率,对接收机输出信噪比改善并 不明显。 例3.1-1见教材P51
四.码定时偏移对相关器输出的影响 直扩系统接收端的相关解扩器只有在本 地参考序列与输入信号序列之间严格同 步时才能达到最大输出。 在实际的系统中要实现严格的同步是很 困难的。
产生码定时偏移的原因 (1)收发两方振荡器的振荡频率和初始相 位的差别。 (2)传输延迟。 (3)传输过程中信道衰落和干扰信号的影 响。 码定时偏移的影响:产生输出信噪比的 损失。
三. OQPSK( Offset QPSK,偏移四相相移 键控 )调制
d 2 (t )c2 (t ) 支路相对于 d1 (t )c1 (t )支路延迟半个码元宽度, d 这样当 d1 (t )c1 (t )符号发生变化时, 2 (t )c2 (t )符号不变。因此,
OQPSK调制信号的相位改变只能是0o、±90o,没有 180o。 OQPSK调制信号具有比QPSK信号更好的频谱特性。
二. QPSK调制 QPSK的优点 在相同信息速率下,码元速率是BPSK的 一半,因此所需带宽也是BPSK的一半; 在相同码元速率下,信息速率是BPSK的 2倍。
发送端
单通道调制与双通道调制
单通道调制:d1(t) = d2(t)
双通道调制:d1(t) ≠d2(t)
接收端
平方环的原理
平方环的缺点在于,环路工作在载波的 二倍频上,工作频率更高,环路的设计 制造难度大,稳定性差。
三. Costas环解调器 Costas环解调器也是用来解调抑制载波信号的。
Costas环的优缺点
Costas环在噪声性能上与平方环完全等效。 Costas环与平方环一样可以解调抑制载波的信 号,而且环路的工作频率与载波频率完全相同, 这一点优于平方环。 在Costas环中,I支路和Q支路的不对称会引起 第三个相乘器输出产生偏移,可能对载波的跟 踪产生不良影响。因此要求两路的对称性要好。
外差式相关解扩的优点: 1.避免了同频干扰直通 2.使后续电路在较低的频率下工作,性 能更为稳定,设计也更为简单。
3.1.3直扩系统的调制解调方式
在扩频系统中常用的调制方式是相移键 控,如BPSK,QPSK和OQPSK等。
一.BPSK调制
BPSK直扩系统数学表达式 发送端 接收端 可以看出,混频器输出信号中不再含有 扩频码,即扩频信号被解扩了,而由信 息码d(t)仍保留在中频信号中。
第三章 扩频通信系统的解调和解扩
3.1直接序列扩频系统的解调和解扩
3.1.1直扩系统的简单回顾
直扩系统对接收信号的处理过程:解调+ 解扩。 直扩系统接收信号的特点:弱信号,低 信噪比。 要求接收机在信噪比为-30dB~0dB的条 件下正常工作,设计优良的接收机甚至 要在-50dB~-20dB的条件下工作。
3.1.4直扩信号的频谱特性
直扩信号频谱特性的推导
3.1.5 载波同步
由于相干解调是高斯白噪声环境的最佳解调 器,所以通常都是采用相干解调的方法。这 就需要在接收端产生与发送端载波同频同相 的载波信号。 在接收端产生本地载波通常都采用锁相环 (Phase Lock Loop, PLL)。
3.1.2直扩信号的解扩
一. 直接式相关解扩
直接式相关解扩的优缺点 优点:结构简单 缺点:对干扰信号有直通现象。
二. 外差式相关解扩 外差式相关解扩是将本地参考扩频序列 和某个中频载波的乘积与接收信号进行 相关运算,在解扩的同时完成了混频, 将原调制信号的频率从射频搬移到中频。
三. 载波抑制度不足和码不平衡的影响 载波抑制度不足即载波泄露。 危害 (1)载波频率容易被检测出来,失去扩频通信的 隐蔽性。 (2)浪费了发射功率。 (3)增加了接收端的干扰。 (4)使接收端解调器中的锁相环发生错锁。
例3.1-2 以平方环为例推导BPSK扩频系统有 残留载波分量时对信号解调的影响。
3.1.6直扩系统的几个参数及抗干扰能力了 系统的处理增益,因此射频带宽是直扩 系统的重要参数。
总功率的90.3%包含 在等于2倍码比特速 率的带宽内;总功率 的95%包含在等于4 倍码比特速率的带宽 内;总功率的96.6% 包含在等于6倍码比 特速率的带宽内。
一.锁相环解调器的基本原理
二.平方环解调器 为何要使用平方环? 因为为了防止载波泄露,现在的调制方式都是 采用抑制载波的平衡调制,载波都被抑制了几 十dB,因此很难用普通的锁相环将载波提取出 来。因此可以采用平方的办法产生二倍频分量, 再用锁相环跟踪二倍频分量,最后再通过二分 频并90°移相的办法产生本地载波。