通信中识别信号的产生及检测技术研究.doc

通信中识别信号的产生及检测技术研究 1引言 现代社会，通信信号的环境异常复杂，一方面表现在噪声的种类在不断增加，另一方面，频谱资源的有限性决定了临近频率点通信有很多的信号进行通信，这就有可能导致在通信过程中会导致串扰，并且接收到的信号也不能够正确判断是否为己方所发送的信号。那么能不能在通信信号中加入一个低功率谱密度信号，通过在接收端检测该小信号的有无来达到通信信号的识别呢？本论文就是研究在常规通信中（以单边带信号为例），如何在通信信号中加入低功率谱密度的识别信号（以直接序列扩频信号为例）并进行检测达到信号识别的目的。 2 单边带通信及直接序列扩频系统原理 单边带信号由于其传输频带带宽较窄、频带利用率高在军事、民用通信上均有广泛的应用；直接序列扩频通信由于其必威体育官网网址性能高、隐蔽性好、抗噪声性能强，而且还可以实现码分复用实现多址通信，在通信领域也得到广泛应用。下面我们就分别介绍这两种通信系统的原理。 2.1单边带通信系统原理 2.1.1单边带信号的产生 单边带调制（SSB）信号是将双边带信号中的一个边带滤掉而形成的。根据滤除方法的不同，产生SSB信号的方法有：滤波法和相移法。 2.1.1.1滤波法及SSB信号的频域表示 产生SSB信号最直观的方法是，先产生一个双边带信号，然后让其通过一个边带滤波器，滤除不要的边带，即可得到单边带信号。我们把这种方法称为滤波法，它是最简单也是最常用的方法。其原理框图如下图2.1所示。 m(t) SDSB(t) SSSB(t) 载波c(t) 图2.1 H(W)为单边带滤波器的传输函数，若它具有如下理想高通特性： 则可以滤除下边带，保留上边带（USB）；若H(W)具有以下理想低通特性： 则可以滤除上边带，保留下边带（LSB）。 因此，SSB信号的频谱可表示为: 滤波法的技术难点是边带滤波器的制作。因为实际滤波器都不具有上述传输函数的理想特性，即在载频处不具有陡峭的截止特性，而是有一定的过滤带。例如，若经过滤波后的话音信号的最低频率为300Hz，则上、下边带之间的频率间隔为600Hz。实现滤波器的难易程度与过滤带相对载频的归一化值有关，该值越小，边带滤波器就越难实现。因此在600Hz过滤带和不太高的载频情况下，滤波器不难实现；但当载频较高时，采用一级调制直接滤波的方法已不可能是想单边带调制。 2.1.1.2相移法和SSB信号的时域表示 SSB信号的频域表示直观、简明，但其时域表示式的推导比较困难，需借助希尔伯特变换来描述。为简单起见，我们以单频调制为例，然后推广到一般情况。 设单频调制信号为 载波为 则DSB信号的时域表达式为 保留上边带，则有 保留下边带，则有 把上、下边带公式合并起来写，可以写成 式中：“-”表示上边带信号；“+”表示下边带信号。 在中，可以看成是相移结果，而幅度大小保持不变。我们把这一过程称为希尔伯特变换，记为“^”，则有 故单边带的表达式可以表示为 上式关系虽然是在单频调制下得到的，但是它不失一般性，因为任意一个基带波形总可以表示成许多正弦信号之和。所以上式可以推广到一般情况，则可得到调制信号为任意信号时SSB信号的时域表示式，即 式中：是的希尔伯特变换。 若M(w)为的傅里叶变换，则的傅里叶变换为 式中符号函数 上式有明显的物理意义：通过传递函数为的滤波器即可得到。由此可知，即是希尔滤波器的传递函数，记为 上式表明，希尔滤波器实质上是一个宽带相移网络，对中的任意频率分量均相移，即可得到。 相移法是利用相移网络，对载波和调制信号进行适当的相移，以便在合成过程中将其中的一个边带抵消而获得SSB信号。相移法不需要滤波器具有陡峭的截止特性，不论载频有多高，均可一次实现SSB调制。 综上所述，SSB信号的实现比AM、DSB信号要复杂，但SSB调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而且它占用的频带宽度为AM、DSB的一半。它目前已成为短波通信的一种重要的调制方式。 2.1.2单边带信号的解调 解调是调制的逆过程，其作用是从接收的已调信号中恢复原基带信号（即调制信号）。单边带解调的方法有两种：相干解调和插入载波包络检波法。下面我们介绍单边带的相干解调法。 相干解调也叫同步检波。解调与调制的实质一样，均是频谱搬移。调制是把基带信号的频谱搬到载频的位置，这一过程可以通过一个相乘器与载波相乘来实现。解调则是调制的反过程，即把在载频位置的已调信号的频谱搬回到原始的基带位置，因此同样可以用相乘器和载波相乘来实现。SSB的相干解调模型如下图所示： SSSB(t) SP(t) Sd(t) c(t)=cost 图2.2 解调时，为了无失真的恢复基带信号，接