【正文】 這時可得到廣義平穩(wěn)干擾的輸出平均功率為 ssbssbncrnncrvffffdFFSdfFfSFSfHdffSfSfHN???????????????????????)()()()(|)(|)]()([|)(|222? (651) 第 6章 寬帶抗干擾技術 上式積分中 , ,是輸入廣義平穩(wěn)干擾n(u,t)的功率 ,n(u,t)具有單位平均功率 。 則本地擴頻碼的功率為 式中 , fb為基帶濾波器的單邊帶寬 。 擴頻信號的自相關函數(shù)定義為 ?????????? ?????cccTTrrTcrTTATdtucrucTR????? 0),(),(21l i m)(2 (647) 第 6章 寬帶抗干擾技術 擴頻碼的功率譜密度為其自相關函數(shù)的傅氏變換 ,即 ????????????????????ccccrfjcrcrTfTfTAdfRdeRfS2222s i n2c o s)(2)()(202??????????(648) 第 6章 寬帶抗干擾技術 式中 , Tc =1/Rc為偽碼時鐘間隔 , Rc為偽碼時鐘速率 。 若此時有用信號進入接收系統(tǒng) ,由于信號與本地擴頻碼相關性很強 ,在卷積過程中把信號能量從擴頻碼的帶寬內(nèi)集中到基帶濾波器帶寬內(nèi) ,從而提高了信號電平 ,也就是提高了系統(tǒng)的輸出信噪比 。 Rn(η)的傅氏變換是干擾信號的功率譜密度 Sn(f)。 當干擾信號通過接收端基帶濾波器后 ,二次諧波已濾除 ,且已與接收端同步 ,則輸出的干擾信號可簡化為 (641) ???? dthuucauntuv rN ))()(,(),(),( ??? ? ??? ?第 6章 寬帶抗干擾技術 n(u,t)是一個平穩(wěn)隨機過程 ,且 n(u,t)與 cr(u,t)相互獨立 。 )](?)(?c o s [),(),( 0 uuttuntuN d ??? ???（ 639） 2)]?([)]([)( 00 dndnNfffSfffSfS ?????? （ 640） ??200 ?f??2?? ddf ?第 6章 寬帶抗干擾技術 在基帶干擾功率譜密度 SN(f)的帶寬不超過射頻濾波器帶寬 BRF時 ,又進一步假定 n(u,t)與進入接收機的其他信號相互獨立 ,其單邊功率譜密度為 N0。 并假設在接收端對有用信 號已建立了同步條件 ,即在 (638) 輸入信噪功率比輸出信噪功率比?pG)()(?),()(?),()(? uuuuuu dd ?????? ???第 6章 寬帶抗干擾技術 1. 設干擾信號通過接收機射頻濾波器后的信號形式為 式中 , n(u,t)為基帶干擾 ,是一個均值為零的平穩(wěn)高斯噪聲 。 因此討論擴頻系統(tǒng)抗干擾能力 ,就要分析它的處理增益 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 通常在衡量擴展頻譜系統(tǒng)抗干擾能力優(yōu)劣時 ,我們用“ 處理增益 ” Gp來描述 ,通常定義為接收 機解擴 (跳 )器輸出信噪功率比與接收機的輸入信噪功率比之比 ,即 它表示經(jīng)擴頻接收系統(tǒng)處理后 ,使信號增強的同時抑制輸入接收機的干擾信號能力的大小 。 這里我們就定量描述擴頻系統(tǒng)的抗干擾能力 。 這就說明了在擴譜系統(tǒng)中對碼同步應提出嚴格的要求 。 大氣噪聲和電路內(nèi)部噪聲通常要比無用信號小得多 ,這兩部分噪聲通常可以忽略 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 無論哪一種情況都會有一部分頻率分量進入中放通帶形成噪聲 。 所損失的能量將轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎杏眯盘柡捅镜卮a相關造成的白噪聲 。 在實現(xiàn)相關運算時 ,當接收信號同本地參考信號完全對準時 ,相關器輸出最大 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 618 DS外差式相關器中信號的頻譜 雙邊 帶平 衡混頻 器雙邊 帶平 衡混頻 器0f0接收 的信 號本地 振蕩 器f0＋ fiffc＋ fiffif相關 輸出 ，至中 放本地 參考 信號調(diào)制 碼第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 617中本地參考信號是用與發(fā)射信號完全相同的辦法來產(chǎn)生的 ,所以當發(fā)射機與接收機不是同時工作時 ,同一個偽碼發(fā)生器可以擔任發(fā)射機的調(diào)制器和接收機的本地參考信號這兩者的工作 。 在DS相關器中產(chǎn)生一個本地參考信號 ,它是與所接收的DS 信號有一個頻差 的復本 ,即差一個中頻 fif,與發(fā)射端信號的區(qū)別僅僅在于本地參考信號是沒有被信息碼調(diào)制的 。 這種外差式 相關器的原理框圖如圖 617所示 。值得一提的是 ,這樣一種相關運算不會影響后面基帶解調(diào)器對原始信息的解調(diào) 。 相位跳變處 ,本地參考碼又使它發(fā)生一次 180176。 的跳變 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 615 數(shù)據(jù)與擴頻信號的功率譜 擴頻 信號 p ( t ) 或 p ( t ) d ( t )數(shù)據(jù) d ( t )T1－T1－ fcfcO第 6章 寬帶抗干擾技術 1. 直接式相關解擴原理如圖 616所示 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 考察被迅速變化的隨機序列調(diào)制的一無窮數(shù)據(jù)序列的功率譜 。 由于 p(t)是一個只取 +1或 1的二進制序列 ,所以 p2(t)=1,從而得 r(t)p(t)=d(t)p(t) 2+J(t)p(t)=d(t)+J(t)p(t) (635) 這說明 ,將接收信號 r(t)與碼片序列 p(t)相乘有著雙重的作用： (1) 將擴頻信號 d(t) p(t)恢復到源信號 p(t),這就是所謂的解擴； (2) 將接收端的源干擾 J(t)擴頻為 J(t) p(t) ,起到壓制干擾的目的 。 接收信號 r(t)為 r(t)=d(t)p(t)+J(t) 0≤t ≤T (633) 接收機為相關接收機 ,由乘法器和積分器級聯(lián)而成：接收信號 r(t)與碼片序列 {p(t)}相乘 ,再對乘積作積分運算 ,即 (634) ?? Tb dttptrTEU0)()(第 6章 寬帶抗干擾技術 這等價于求 r(t)與碼片序列的互相關函數(shù) 。 1“碼片 ” 序列 p(t)相乘 ,碼片序列以速率 fc (碼片／秒 )隨機選取 ,每比特共選取 fcT個碼片 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 614 直接序列擴頻信號的相關接收與解擴 數(shù)據(jù)源隨機序列發(fā) 生 器隨機序列發(fā) 生 器積分器與解擴干擾 J ( t )相關接收機決策變量Up ( t )r ( t )p ( t )速率＝ fc發(fā)射機 接收機解擴序列擴頻序列d ( t )T1速率TEb＝177。 (Eb／ T) 的發(fā)射 ,其比特能量為 Eb,比特間隔 (碼元間隔 )為 T秒 。 圖 614示 出了直接序列擴頻信號的相關接收與解擴 。 第一個性質(zhì)是： 擴頻序列應該具有近似為零的均值 ,即 NccNnkNnn ?????10 k∈ Z (629) 0110????NnncN (630) 第 6章 寬帶抗干擾技術 第二個性質(zhì)是：擴頻序列的時間自相關函數(shù)應該為周期函數(shù) (稱之為離散時間周期自相關函數(shù) ),并且滿足 這兩個性質(zhì)是理想的 ,但在實際應用中可近似實現(xiàn) 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 通常假定擴頻序列 {}具有周期 N,即 式中 , Z代表整數(shù)域 。 在擴展頻譜通信中 ,常用信號的相干性來檢測淹沒在噪聲中的有用信號 。 所以擴頻接收機一般要在輸入端信噪比為 0～30 dB條件下進行信號處理 。 圖 613給出了幾條誤比特率 Pb與信噪比 PTp/N0的關系曲線 。 按照一般的概念 ,在常規(guī)的通信系統(tǒng)中 ,把二進制傳輸改作多進制傳輸 ,其頻帶利用率可以提高 ,但因為要進行多進制判決 ,故相應的誤碼性能會下降 。本 地振蕩 器輸出 信息接收 信號并 / 串? /2移相? /2移相第 6章 寬帶抗干擾技術 MSK調(diào)制類似于 OQPSK調(diào)制 ,所不同的是 OQPSK對輸入二元序列是用矩形脈沖加權 ,而 MSK對輸入序列是用正弦脈沖加權 。本 地振蕩器輸出信息接收信號并 / 串第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 612 OQPSK直接序列擴頻系統(tǒng) 偽 碼產(chǎn)生 器時鐘串 / 并移相 90 176。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 611 QPSK直接序列擴頻系統(tǒng)方框圖 偽 碼產(chǎn)生器時鐘串 / 并移相 90 176。 移相網(wǎng)絡 ,即可形成 OQPSK直接序列擴頻系統(tǒng) 。 只需在 QPSK直接序列擴頻系統(tǒng)方框圖的發(fā)送端 Q通道 m2(t)的線路中插入 90176。 90176。 因此 , OQPSK調(diào)制信號的相位只能改變 0176。 偏移四相相移鍵控 (OQPSK) 就是將輸入信息數(shù)字序列m2(t)相對于 m1(t)延遲半個碼元寬度 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 在接收端 ,用本地產(chǎn)生的兩個偽隨機碼 p1(t)與 p2(t)分別對兩個支路的輸入信號進行解擴 ,然后進行相干解調(diào) ,接著對兩個支路輸出的信息比特進行交替取樣 ,以恢復出傳送的信息 。 圖 611是用兩個偽隨機碼和兩個正交載波形成 QPSK 調(diào)制信號的電路框圖 。 因此 ,如何簡化系統(tǒng)的復雜度 ,使之實現(xiàn)起來容易而可靠是非常關鍵的 。選出最大者M /2變換 器tjTtG0pc o s)( ?－?p0T第 6章 寬帶抗干擾技術 可以看出 ,多進制碼移鍵控擴頻信號的產(chǎn)生和檢測都比較復雜 。???102)(Kjju 它與圖 69不同的地方是先對子碼進行解調(diào) ,再在基帶上 進行相關處理 ,以便用于數(shù)字匹配濾波器實現(xiàn)解擴 。 圖中用 M個匹配濾波器并行運算 ,從中選出輸出最大的一個作為傳輸?shù)拇a組 ,再經(jīng) M/2變換 ,即可獲得發(fā)送端傳送的二進制信息 。 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 68 產(chǎn)生 MPSK擴頻信號的電路框圖 2/ M變換器長度為 K 的編碼矩陣調(diào)制器輸入…uis ( ui , t )輸出信號第 6章 寬帶抗干擾技術 當采用 PSK調(diào)制時 ,第 i(i＝ 1,2,… ,M)個碼組的已調(diào)信號可寫為 式中 , P為信號功率 ,ui＝ (ui0,ui1,… ,ui(k1))是第 i個碼組所對應的碼序列 ,G(t)是子碼波形函數(shù) , 。 碼序列矩陣可以由偽隨機序列或正交序列構成 。 每個碼組在 M個長度為 K(k≥n)的碼序列矩陣中均對應一個惟一的碼序列 。 圖 68 MPSK 擴頻信號的電路框圖 。 為了解決擴頻系統(tǒng)占用頻帶過寬 、 外部干擾增多和信息傳輸速率受限的矛盾 ,采用多進制相移 鍵控（ MPSK） 擴頻技術是一種行之有效的辦法 。 要得到有效的抗多徑和利用多徑的能力 ,擴頻系統(tǒng)的子碼寬度必須足夠小 ,信息比特的寬度 必須足夠長 。 ,要占用過寬的頻帶 ,往往會受到限制 。 比如： 為得到足夠大擴頻比 ,處理增益應盡可能大 ,但是 ,隨著處理增益的增大 ,系統(tǒng)所占帶寬也隨之增大 。 如果接收端不能精確地掌握擴頻編碼序列的副本 ,就很難從迅速變化的擴頻信號中正確地恢復出變化相對緩慢的數(shù)據(jù)信號 。 ])(c o s [)?()(2 0 ?? ???? ddd TtTtgTtxPA (626) 第 6章 寬帶抗干擾技術 圖 67（ d） 中的載波相位 θx(t)+θg(t)是當 x(t)g(t)為 1(數(shù)據(jù)與編碼序列模 2加的和為 1)時取 π；當 x(t)g(t)為 1(數(shù)據(jù)與編碼序列的模 2加和為 0)時取 0。 圖 6