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扩频通信原理two.doc

扩频通信原理two

daluodou
2018-09-05 0人阅读 举报 0 0 0 暂无简介

简介:本文档为《扩频通信原理twodoc》,可适用于工程科技领域

第二章信号处理技术.系统和信号带宽:在通信系统中发送端①要对原始信息进行处理(基带信号处理技术)以适合特定传输信道的要求。②调制技术在接收端也要进行一系列处理以获序列最大信噪比并解调出信息。本章主要内容有线性系统分析(脉冲响应、TransferFunction)、随机过程通过线性系统、窄带高斯噪声、调制信号的滤波、非线性处理(高频、限幅、平方律检波)、最佳滤波(Wiener,Mafched)、模拟信号的数字化。只讲非线性中的典型情况。所使用的处理技术是多种多样的比发端一般要复杂。这一章主要讨论一些基本的处理技术:线性处理、非线性处理。线性处理系统:如果变量间的关系是用线性微分方程组来描述的。如果变量是在工作点附近小范围内变化也可近似认为系统是线性的。线性系统的分析方法脉冲响应法和传输函数法。随机过程通过线性系统已讲。为了预测通信系统的性能或是要选什么样的处理手段来达到对信号一定的处理要求就需要计算什么样的系统时通过它的信号产生多大的影响。..系统和信号带宽:一、系统带宽:在通信系统中所传输的信号总是有一定带宽(占用一定的频带资源))为了达到对信号进行一定处理的目的系统的带宽是一个主要性能参数也就是系统可提供的频带资源。如何定义系统带宽?①.用等效噪声带宽定义:假定一个系统的传输函数为H(f)则等效噪声带宽其中H是H(f)的最大幅度。如:对低通滤波器:等效噪声带宽Wn如图所示。|H(f)||H(f)max|Wn等效噪声带宽Wn的含义是白噪声通过Wn的平均功率=白噪声通过实际滤波器功率。对带通滤波器如图所示为中心频率等效噪声带宽Bn的含义:白噪声通过Bn的平均功率=白噪声通过实际滤波器功率。|H(f)|fcf②.用功率传输函数的半功率点来定义-半功率点带宽或称为dB带宽。对低通滤波器在半功率点W的功率传输函数对带通滤波器在半功率点B的功率传输函数|H(f)|(dB)|H(f)|(dB)WfBnf③.用通过的总能量的百分比来定义系统带宽Be如对带通滤波器fBefBe在此种情况中也是用功率下降多少来定带宽但不是下降dB而是任意选定的数如dB带宽、dB带宽等。对某些低通滤波器如环路滤波器常使用等效噪声带宽定义对带通滤波器常使用dB带宽定义或能量百分比来定义。、信号带宽上面讲可用功率传输函数下降一定百分比(dB)定义系统带宽也可把此概念用于定义信号带宽只要用信号的付氏变换EMBEDEquation代替即可。对于随机信号平均功率用谱密度替换。同样可有信号的dB带宽、dB带宽、dB带宽。功率(能量)带宽、功率(能量)带宽。对信号带宽还有一种定义称为rms带宽定义:Sx(f)-信号功率谱如:  高斯型系统带宽和信号带宽之间的关系。(车与路)主瓣带宽是信号带宽对系统带宽提要求。比如要用BPSK方式传Kbps语音信号一般要求信号带宽KHz。另一种是系统带宽限制传输信号的带宽。比如在一般的数字语音信道不能传输数字彩色信号。一个KHz带宽的系统可传Kbp的语音信号。基带信号通过数字成形滤波器:-MHzfGKHz.窄带高斯噪声(总结一下重要结论)在大多数通信系统中接收机本身的噪声成为总噪声的主要贡献者。这种噪声来自接收机的输入级。这噪声通过接收机和RF滤波器、IF滤波器后就叫作窄带高斯噪声因为滤波器的带宽B相对于其中心距离常是很高的。通过付氏级数展开和三角函数(??)得出:n(t)=nc(t)cos(ωct)ns(t)sin(ωct)均值:E{nc(t)}=E{ns(t)}=E{n(t)}=∴均方值=方差:nct与nst相互独立。换成极坐标:包络:≤rnt<∞。Rayleigh分布。相角:。均匀分布。p(r)窄带噪声的功率谱密度瞬时功率Pnt=rnt包络,指数分布平均功率:,正弦波窄带高斯白噪声x(t)=s(t)n(t)==换成极坐标后I(x)为第一型,零阶修正Bessel函数当时,I()=,P(r)变成Rayleigh分布若在移动通信中(s关系为:S(t)为直波时,nL(t),ns(t)为反射波当A或R很大时,P(r)~~正态分布当A或R很小时,P(r)~~Rayleigh分布非线性处理变频变频广泛地用于对通信信号进行非线性处理如在发送端常把信息调制到中频上,然后通过变频把信息的频谱搬移到射频上发射出去称这种变频为上变频在接收端把射频信号通过变频变成中频信号,然后在中频上进行信息的调解等处理,称这样的变频为下变频现以下变频为例说明变频的处理特性如图所示,输入信号为:本振信号为相乘器的增益(或衰减)系数为Gm,则相乘器的输出为代入s(t),在积化和差,然后用滤波器只通过差频,滤除和频,得到式中如果(本振信号的相位不稳定性)为常数则只是输入信号的频谱移动限幅一个静态的硬限幅处理单元的输入输出特性如图所示硬限幅器能够把正弦波变成同样频率的方波,幅度为,如果在硬限幅器后再接一个带通滤波器,且只让限幅信号基频通过,则称为带通限幅器假定输入信号,让它经过带通限幅器处理后输出为:幅度信号A(t)全丢掉如果输入为对载波进行调相信号加角噪声,则普通限幅不丢失信息但是如输入的调角信号加噪声,在载噪比(CNR)很高时,带通限幅处理会进一步增高CNR,而在低输入CNR时,带通限幅会进一步降低信噪比(约dB)平方率检波检波是为了从以调信号中提取信息两种最常用的检波器是平方率检波和包络检波如何分析检波器的影响?检波器的作用是提取信息它的影响表现在SNR的下降如何分析信噪比?用分析计算检波器输出端功率谱密度和自相关函数的方法。上两种检波器的性能非常类似但包络检波器的分析是很复杂的,这里只对平方率检波器的性能进行详细的分析与计算。平方率检波器的特性如图所示输入信号为x(t)=s(t)n(t)输出信号为y(t)=s(t)n(t)​设x(t)为平稳过程s(t)与n(t)相互独立s=s(t),s=s(t()n=n(t),n=n(t()则检波器输出的自相关函数为信号本身自相关信号与噪声互相关噪声自相关(式中为信号平均功率,为噪声平均功率,,,)相应的谱密度为假定其中A为常数(随机变量为,则入出设输入噪声是限带白噪声,中心频率为fc,带宽为B则输出谱密度为在s=点双边噪声功率谱密度为则输入噪声功率为设输出经低通滤波器后信号功率=由信号产生的直流电平的平方噪声功率=若SNRi>>,则SNR=SNRI,下降dBSNRi=(dB),则SNR=,下降dBSNRi=(dB),则SNR=,下降dBSNRi=(dB),则SNR=,下降dB可见,SNRi越小,平方率检波器的损失越大在平方率检波器前使用合适的滤波器使SNRi尽可能大|H(f)max|BndBdBdBdB对幅频特性曲线则为噪声余弦分布同相分布正弦分布正交分布unknownunknownunknownunknownunknownunknownunknowndocssSAAA)(:)(tSbss出cfcffdocBNNA)(BNA)(:)(tSdy出cfcffBNNAAdocNnsSSAcfcfBf(a)inputunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknownunknown

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