第三章 扩频通信系统的解调和解扩

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。

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。
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。

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。

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




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。
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。

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。


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。
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)。


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。

源自文库
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
3.1.6直扩系统的几个参数及抗干扰能力

一.直扩系统的射频带宽 直扩系统的射频带宽与信息带宽决定了 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。