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1、1,7.2 基带解调(基带恢复)与载波同步,锁相环解调器 平方环解调器 科斯塔斯环解调器,直接序列常用的解调器,在噪声干扰条件下，从均方误差最小的角度来看，锁相环路是信号相位的最佳估计器。理论分析表明：对相位估计的统计分析，最佳估计设备必然导致为一个锁相环路,7.2.1 锁相环解调器,2,DS系统中，扩频调制方式常采用抑制载波的双平衡调制器。信号载波分量被抑制了几十dB，功率谱密度通常很低，与大气噪声或接收机内部噪声相比相差无几甚至更低，有用信号淹没在噪声中，而信号中的载波又被进行抑制，用一般锁相环难于提取载波。,7.2.2 平方环解调器,DS系统信号特点,要获得相干参考信号，可将输入信号进行
2、非线性变换，产生离散载波频率分量，然后用窄带滤波器将载波分量提取出来。,平方环,3,图7-13 平方环原理框图,7.2.2 平方环解调器,常用的非线性变换方法是将输入信号进行平方运算或全波整流，产生二倍频分量，然后输入到鉴相器，利用锁相环路跟踪二倍频载波。被跟踪的二倍频载波经二分频并相移90o，与输入信号相乘就可解调出信息。,4,图7-13 平方环各点波形示意图,7.2.2 平方环解调器,5,相位模糊问题,二分频后的信号可能出现两个相位，即载波相位模糊。这对差分PSK没有影响，差分码与初相无关，只与相邻码的相位变化有关。,若要产生绝对相移的参考信号，则应将分频后的两个状态加以分辨。例如：规定一
3、组编码信号，根据解调出的编码信号极性，判断参考信号的相位是否正确，若极性与规定相反，应将分频后信号相位移相180o。,平方环特点,优点：使双边带抑制载波信号经平方后产生二倍频载波，便于载波提取，实现载波跟踪与同步。性能与科思塔斯环等效。缺点：环路工作在二倍频后的频率上，工作频率较高，环路的稳定性能较差。,7.2.2 平方环解调器,6,7.2.3 Costas环解调器,Costas环（“I-Q”环 ）是用来解调抑制载波双边带调幅信号的，也是二相或四相相移键控信号解调的专用环路，工作在载波频率。,图7-14科思塔斯环解调器,7,Costas环噪声性能与平方环等效。但需要注意：I和Q两路不对称会引起
4、第三个相乘器输出发生偏移，进而可对载波跟踪产生不良影响。因此，要求两路的对称性能要好。优点：能够解调相移键控信号和抑制了载波的双边带调幅信号，且环路工作频率与载波频率相同。,Costas环也存在相位模糊问题。与平方环不同，它存在0、p/2 、p和3p/2的模糊。同相支路低通滤波器输出可能是同相分量信号I(t) 或其反相信号-I(t) ，也可能是正交分量信号Q(t) 或-Q(t) 。同样，正交支路输出也存在同样的问题，只是两支路输出不会是同一分量的信号。,相位模糊问题,性能分析,7.2.3 Costas环解调器,8,7.2.4 载波抑制度不足对载波同步的影响,载波抑制度不足将使输出信号中存在载波
5、分量。浪费输出功率，隐蔽性降低；,未被抑制的载波分量作为干扰信号进入接收机，降低抗干扰能力（增加相关器输出噪声），造成载波提取困难。,对于DS-SS发射机,对于DS-SS接收机,载波抑制不足对平方环的影响 使环路内噪声增加，引起VCO输出信号的相位噪声加大。 载波抑制不足对Costas环的影响 使得环路输出载波的相位噪声增大。,9,7.3 基带信号的同步,同步问题直接决定了扩频通信系统的成败。 数字通信系统中同步包含的内容： 码字同步 码元同步,10,7.3.1 码字同步,(1) 独立信道同步法,用一个专门的信道来传送同步信号，这个信道和传送信息码的信道是互相独立的两个不同的信道，接收端根据同
6、步信道提供的同步信息（起始时间），就可以解译主信道（信息信道）的信息了。在FH系统中，采用独立信道法传输同步信号要占用专门的频道，使可供跳频使用的频道数N减少，不利于提高系统的抗干扰性能。,(2) 插入特殊码字同步法,用一组特殊的码字来代表同步信息，把这个码字周期性地插入编码数字信息序列里。接收方根据同步码字的特点进行识别，可得到码字同步的信息。,11,图7-17 插入特殊码字的同步方法,要求选用的特殊码字具有很优良的相关特性,只有当码字本身出现时，码字识别器（相关器）的输出最大；在其它任何情况下，码字识别器输出的都是0或接近于0。伪随机编码信号就可以很好地满足这一要求。 另一方面，码字同步必
7、然要占用一部分传输信息的时间，是信息传输的效率降低，为了尽量减少这种损失，又希望选择的特殊码字尽可能短。,7.3.1 码字同步,同步码字的结构要相当独特，使信息编码码字序列中很难出现假同步码字。,12,巴克码识别器,图中是N =7的巴克码序列 （+1 +1 +1 1 1 +1 1）识别器,+1 +1 +1 1 1 +1 -10 0 0 1 1 0 1,移位寄存器的第2、5、6、7级存入“0”时输出为1，否则为0；,移位寄存器的第1、3、4级存入“1”时输出为1，否则为0。,7.3.1 码字同步,注意图中各级移位寄存器输出端的不同,13,(3) 自同步法,基于接收码字序列本身所作的任何一种测度，
8、只要它在同步与非同步状态下能显示出明显的差别，就可以用于鉴别同步与非同步的测度，这是一切同步技术的根本原理。,m序列的自相关函数在同步与非同步状态时差别很大，并且这个差别随m序列长度的增加而增加，只要码足够长，这个差别就足够大。非同步状态时相关函数值越小，自同步性能就越好。,在扩频通信中，DS系统和FH系统中常采用扩频伪随机码自同步法，它既节省了同步功率，又能传输更多的信息，是一种高可靠（保密、抗干扰能力强）、高效率的传输系统。,7.3.1 码字同步,14,7.3.2 码元同步,(1) 从基带信号中产生码元同步信息,需要说明的是图b中信号与图a比较，谱分量不仅没有增加，而且减少了低频分量，但通过全波整流这个非线性器件，产生了新的频率分量。新频率分量中包含我们感兴趣的码元同步（线谱）分量。,15,(2) 包络检波法,是一种常用的从中频调相信号中直接提取码元同步的方法,7.3.2 码元同步,16,(3) 延迟相干法,7.3.2 码元同步,
