扩频通信第4章1.docVIP

第4章 扩频信号的产生与调制技术 4.1直接序列扩频通信系统 直接序列扩频通信系统，又称为“平均”系统或伪噪声系统。它是目前应用较为广泛的一种扩频通信系统。 4.1.1直接序列扩频信号的产生 直接序列扩频信号是采用直接序列调制的方法产生的。直接序列调制就是用高速率的伪随机码序列与信息码序列模2加（或伪随机码波形和信息码波形相乘）后产生的复合码序列（复合码波形）去调制载波。一般情况下直接序列调制均采用PSK调制方式，而较少采用FSK或ASK。由调制理论知，在PSK、FSK和ASK三种调制方式中，PSK信号是最佳调制信号，即在其它条件相同的情况下，采用PSK方式系统的误码率最低。为了节省发射功率和提高发射机工作效率，通常采用抑制载波的二相平衡调制方式。采用平衡调制的另一优点是在电子对抗中，对方使用常规接收机检测载波比较困难，从而提高了系统抗侦破的能力。所以直接序列调制一般都采用二相平衡调制方式。图4-1给出了直接序列扩频通信系统的原理方框图和扩频信号传输示意图。 (b) 图4-1 直接序列扩频通信系统方框图和扩频信号传输示意图 (a) 直扩系统方框图；(b) 直扩信号传输示意图 直接序列扩展频谱信号的产生及其解扩过程，在第1章和第2章中已作了深入的讨论，在此不再重复。下面对图4-1作一简单解释。在解扩过程中要求扩频码同步，即，这由扩频码同步捕获及跟踪电路来完成，这部分我们将分别在第6章和第7章中详细讨论；解调时所需的相干载波通过载波跟踪环路来提取，在第5章中作进一步的介绍。 在图4-1(b)中，(1)~ (4)表示发射端扩频调制过程中各点的信号示意图；(5)~ (7)表示接收机解扩解调过程中各点信号示意图；(8)~ (9) 为干扰信号通过相关器前后的变化情况。干扰信号(8)经相关处理后仍为带限信号，示意图参见(9)。因为干扰信号与接收机中本地参考扩频码序列不相关（或相关性很小），所以在相关处理过程中，其功率谱与本地扩频码的功率谱在卷积积分后而被展宽了频带，降低了功率电平。卷积后的宽带干扰信号经中频窄带带通滤波器滤波后，干扰信号的大部分功率被滤除，使得进入解调器的信号功率和干扰功率之比提高了，因而干扰信号对信息解调的危害减轻了，中频滤波后的频谱示意图如图4-2所示。 图4-2 接收机中频滤波器输出信号频谱示意图 4.1.2伪随机信号的调制与混频 直接列扩频通信系统信息的传输，是把信息信号调制在伪随机码序列中，再通过对载波的调制来实现传输的。因此在直接序列扩频通信系统中，常常需要对伪随机码序列进行调制、变频（混频）等处理，所以我们有必要对这些问题作一简要的讨论。 首先，我们来讨论一种常用的抑制载波的双边带平衡调制。设频率的载波为，调制信号为，则抑制载波的双边带平衡调制波为 (4-1) 式中： A——载波幅度； ——载波频率。 如果作二相移相键控调制时，调相波可表示为 (4-2) 式中是调相波的相位偏移，?是比例常数，也称为调制常数，为调制指数（即对应载波的最大相位偏移）。在二相PSK调制中，调制信号是二进制码序列。若规定二进制码序列取“0”时，相移；取“1”码时，，则有 显然，这样一个调制信号可等效为一个只取的二值波形函数对载波进行抑制载波的双边带振幅调制信号，也就是平衡调制信号。对于直接序列扩频调制而言，调制信号为扩频码，若规定的取值为时，式(4-2)成为 (4-3) 式中 (4-4) 实际上，式(4-3)就是直接序列扩频调制产生的2PSK信号的表达式。只要本身不含有直流分量，平衡调制就抑制了载波。但对这种信号，接收端为了从收到的已调波中恢复出调制信号，必须要准确地恢复载波分量。此外，载波频率必须远远地高于调制信号中有用信号的最高频率，否则，会发生频谱的交叠，产生折叠噪声，使传输信号的质量（输出信噪比）下降，参见图4-3。事实上，在频谱搬移过程中产生的频谱折叠，折叠过来的那部分叠加在未折叠的部分上，见图4-3(b) 中的阴影部分，使信号频谱的结构发生了变化，见图4-3(c)。所以折叠过来的那部分频率分量不仅是有用信号能量的损失，使信号产生失真，而且对有用信号产生了干扰，这一点可以从图4-3中清楚地看出来。可以毫不夸张地讲，传输系统中出现的任何不理想情况，都将造成传输信号质量的下降。 图4-3 频谱折叠示意图 (a) 基带信号的频谱；(b) 调制后的频谱；(c) 图(b)的等效 从频谱的观点来看，调制的结果就是把调制波的频谱搬移到了。因此只要知道了扩频码信号的频谱和被调制的载波频率，就可以知道被扩频码信号平衡调制后已调信号的频谱了。图4-4给出了直接序列调制前后信号频谱的示意图