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第七章 信道；接收端均衡
恒参信道：信道的特定参数恒定不变的信道。有线信号传输，无线视距中继
随参信道：信道特性参数随时间随机变化的信道。短波通信（接收到多径信号），散射信道，移动通信信道
信道路径损耗值：
恒参信道的路径损耗只与传输距离有关。
随参信道的路径损耗除了与距离d有关，还受其他因素影响。
自由空间路径损耗，p313，适用于天线发送与接收情况
LP=Pt/Pr=(GtGr)-1(λ/4pi×d)-2
多普勒频移/多普勒效应，p316
窄带衰落模型：
调制信号都是窄带信号，因此适用于调制系统。
窄带信号包络服从瑞利分布，载波的相位服从均匀分布。若多径中有直射径，则信号包络服从莱斯分布，信号相位取决于直射径信号。
平坦衰落信道：
信道h(t)，输入信号s(t)，噪声n(t)
输出r(t)=s(t)h(t)+n(t)
在平均功率取定的情况下，在信道信噪比条件好时，应该加大信号的发射功率，而在信噪比较差时，则应减少发射功率，将信号发射功率资源尽可能配置在信道条件好的时间区域
信道均衡
信道均衡：根据信道特性的变化，对接收系统参数进行相应的调整，消除信道特性变化对信号正确接收的影响
模拟均衡：若信道失真函数为H(ω)，则均衡器的函数为1/H(ω)
问题：
1.难以实现对信道动态变化的补偿
2.如果采用数字信号处理的方法实现，均衡的信道处理过程会相对复杂
3.噪声的谱特性也会受到均衡器的影响，进而增强噪声
数字时域均衡：
有训练的均衡，盲均衡
有训练的均衡：在传输信息之前，发送端发送双方商定的确定信号/训练信号，接收端根据收到的经过系统传输的训练信号与理想的训练信号的差异，对系统进行校正。每隔一段时间校正一次。绝大多数实际应用的系统都是用有训练的均衡
数字时域均衡的常用方法：
1.迫零法
2.最小均方误差法
3.判决反馈均衡器法
迫零法：
系数矩阵，峰值畸变，p341
基带信号均衡：用于消除码间串扰。在抽样时刻t=nT将抽样点处的码间串扰值抑制到0
调制信道均衡：
原本的调制信号是星座图点的形式表示。幅度衰落相位旋转、多径效应、多普勒效应、密林环境、高速移动环境都会改变信号星座图点的位置。
信道均衡的效果取决于对训练符号估计的准确程度和时变性。获得的信道参数越准确，信道变化越缓慢。均衡的效果越好。估计效果最好的是最大似然估计法。
在这些数字时域均衡方法的基础上，有了随信道特性变化而变化的自适应均衡。只要信道的特性不发生瞬间的突变，间歇性的信道自适应均衡方法通常都能够很好地使均衡器适应信道的变化，保证信号的正确接收。这是目前许多无线信道系统采用的方法。
第九章 接收端解调：同步
载波同步：将接收端产生的本地振荡信号调整至与发送端的载波信号同频同相，用于解调
位同步：获取符号位置
帧同步：获取帧的位置，确定每个信源码字的起始位置
锁相：本地振荡信号的相位与某一特定外部信号的频率和相位间的关系保持稳定
锁相环，p462，p463；
锁相环相位变化图，p469：
组成：
1.鉴相器：乘法器
2.环路滤波器：低通滤波器
3.压控振荡器：调整信号的频率和相位
4.频率变换器：输出频率是输入频率的N/M倍
锁相环性能：
1.频率同步范围/同步带宽：当锁相环进入稳定的工作状态后，输入的基准信号的频率发生变化时，锁相环压控振荡器可能追踪的最大范围
最大频率同步范围ΔfB ≤ 环路的直流增益/4
2.捕捉时间tP：环路从未锁定到锁定的时间。
环路自然频率ωn越大，捕捉时间tP越小，恢复锁定的性能越好
3.环路噪声带宽BL：越小，环路滤波器对输入信号的抑制能力越强。
环路自然频率ωn越小，环路噪声带宽BL越小，抑制噪声性能越好。
载波同步
在相关解调或相干解调时，接收端的乘法器需要一个与发送信号载波同频同相的信号。
1.直接提取法：接收端从信号中提取载波信号
1.1利用锁相环电路：（实际中用不上）
锁相环结构：
鉴相器（×N/M频率变换器输出），环路滤波器，压控振荡器，N/M频率变换其
1.2.平方环法，p469：专门用于从2PSK信号中提取载波信号。
相位稳定点：k×pi
平方环结构：
2次方运算，中心频率2ωC的带通滤波器，乘法器（×压控振荡器输出），环路滤波器，压控振荡器，2分频
1.3.科斯塔环法，p469：专门用于从2PSK信号中提取载波信号。
科斯塔环结构：
分成两路，乘法器1（×压控振荡器输出），乘法器2（×压控振荡器-90°的输出），低通滤波器，1、2路相乘，环路滤波器，压控振荡器
由于是针对2PSK，都不可避免地会有相位模糊问题，都可以通过DPSK来解决。
1.4.M次方环法，p470：专门用于从MPSK信号中提取载波信号。
相位稳定点：k×2pi/M
M次方环结构：
M次方运算，中心频率MωC的带通滤波器，乘法器（×压控振荡器输出），环路滤波器，压控振荡器，M分频
2.插入导频法：在发送已调信号时加入信号的载波信息，接收端通过窄带滤波器分离出导频信号，经处理后成为载波信号
优点：没有相位模糊问题。
缺点：导频信号占用总的发射功率，降低信噪比
位同步
在进行相关解调时，需要确定符号起始时刻和周期大小，因此需要与接收符号序列同步的时钟信号。对位同步信号频率的要求是频率要等于接收信号的码元传码率，其相位要对准接收信号码元的开始时间
1.直接提取法
1.1 线谱法
1.2 早迟门法，p478：
结构类似于科斯塔环
结构：
分成两路，早门（积分区间(0,T-d)），迟门（积分区间(d,T)），取绝对值运算，1、2路相加，环路滤波器，压控振荡器
2.插入导频法
帧同步
接收端将一连串的码元序列通过确定每组码元的起止位置，也就是确定帧同步标识符，将序列划分成码组
1.周期性插入法：
约定好在帧的特定位置插入帧同步标识符，接收端利用其周期性出现的特点找到帧同步标识符。
1.1 周期性集中插入法
步骤：
（1）帧同步搜索：位同步后，假设帧同步标识符是一个长为H的特定码组，逐个比特检测连续H个比特的组合是否为同步标识图样。不是，则顺序移动一位，重新检测，直到是为止。
（2）预同步：帧同步搜索阶段完成后，即检测到同步标识图样后，假设算上帧同步标识符，一帧的长度为F，检测从第一个帧同步标识开始，跨越F比特后，该处开始的H比特是否为另一个帧同步标识符。不是，则重新回到帧同步搜索阶段；是，则重复上述步骤，直到成功连续获得J（即帧同步判定门限）个同步标识图样
（3）同步。
1.2.周期性分散插入法
帧同步标识符按照特定图样周期性重复
帧同步最重要的参数是实现帧同步所需的时间，一般指的是最大搜索时间。
2.相关搜索法：
此时用于帧同步的是前导序列。前导序列选用具有类似白噪声特性（自相关函数R(tao)在tao=0时无穷大，其他位置=0）的伪随机序列。目前具有较好同步性能的伪随机序列有巴克序列和威拉德序列
第十章 扩频通信技术
应用于CDMA，GPS，WLAN，蓝牙，测距与测速系统
扩频系统
扩频目的：
1.提高抗窄带干扰能力
2.防止窃听
3.提高抗多径传输效应的能力
4.多用户可共用同一频带（但对单个用户带宽很小）
5.提供测距能力
扩频系统特点：
1.信号占用的带宽远远大于发送信息所需的最小带宽
2.在发送端扩频时通常采用伪随机序列，该序列与所发送信息本身无关
3.在接收端需要利用与发送端相同的扩频码，也是伪随机序列进行解扩，以恢复原始信号
扩频系统的数学原理：
香农公式表明，当信道容量一定时，增加信道带宽，可以降低对信噪比的要求。因此，在扩频系统中，由于信号带宽增大了，可以在信噪比非常低的情况下通信，因而能实现保密通信。同时，利用扩频码的良好互相关特性，不同扩频码之间正交，可以实现码分多址。
扩频系统优点：
1.抗干扰能力强
2.抗截获、抗检测能力强：SNR小，信号功率谱很小；跳频随机性大
3.具有多址能力
4.抗衰落和抗多径能力强：系统带宽很宽，频因此率选择性衰落对其整个信号的频谱不大；扩频码周期很小，多径信号可视为噪声处理。
缺点：
1.解扩需要较为复杂的同步系统
2.降低频谱利用率
扩频系统组成：
发送端：信源–>信源编码–>扩频–>载波调制–>发射
接收端：接收–>混频–>解扩–>信息解调解码–>信宿
主要技术指标：
处理增益Gp：解扩器输出端信噪比与输入端信噪比之比
干扰容限：保证系统正常工作的条件下，解扩器的输入端能承受的干扰功率上限。
扩频系统分类：
1.直接序列扩频DSSS：目前应用最多最典型
发送端：将原本发送信号扩频成与扩频码频谱宽度一致
（实现方法：发送信号与扩频码频域卷积，Fd(f)–>Fd(f)*FC(f)）
接收端：将接收到的信号解扩恢复成窄带信号
（实现方法：相关运算,也就是与扩频码频域卷积Fd(f-fc)*FC(f-fc)–>Fd(f-fc)）
优点：抗窄带干扰
抗干扰原理：通过解扩处理，把干扰功率分散到更宽的频带中，从而降低了干扰信号的功率
处理增益Gp：扩频后的信号带宽/扩频前的信号带宽
2.跳频FH
跳频速率越高，抗干扰性能越好
调频图案要求：
1）频率跳变范围大
2）伪随机性好
抗干扰原理：发送端的载频受伪随机序列的控制，不断“随机”改变，以躲避干扰
3.跳时TH
伪随机序列的选择：
伪随机序列的要求：
1.易于产生
2.周期尽可能长
3.良好的自相关和互相关特性
4.可用的伪随机序列尽可能多
伪随机序列的类型
1.狭义伪随机序列：例如m序列
自相关函数满足：
j=kN–>1
j≠kN–>-1/N，N是序列长度
2.第一类广义伪随机序列
自相关函数满足：
j=0–>1
j≠0–>c＜1
3.第二类广义伪随机序列
自相关函数满足：
始终等于0
伪随机序列的具体例子：
1.m序列
利用本原多项式构造m序列发生器（线性反馈移位寄存器），p501
m序列的周期为2n-1，ｎ为线性反馈移位寄存器的级数
ｍ序列中“１”的个数比“０”的个数多 １个，即“＋１”电平比“－１”电平多一个
长度为 ｋ的游程占游程总数的 １／２ｋ
一个 ｍ序列与其经过任意次延迟移位产生的另一个不同序列模二相加，得到的仍是该 ｍ序列某次延迟移位后的结果
ｍ 序列具有良好的自相关特性
优点：
1.容易产生
2.具有良好的双值自相关特性
3.系统的同步比较容易实现
缺点：
n级m序列发生器产生的序列个数较少
2.Gold序列
由两个长度相同、速率相同但码字不同的m序列优选对 通过模2加后得到
优点：
在m序列优点的基础上，生成的序列远大于m序列（n级–>2n+1个）
第十一章
本章的目的是为了解决：要避免在多用户共享系统的资源（信道复用）时，出现多个用户同时争夺传输资源的无序情况（分配信道：多址技术）
复用技术：
频分复用，时分复用，码分复用，空分复用
①ＴＤＭ是按时隙来区分信号的复用方式，它复用的各路信号在频域上是重叠的，而在时间上是分开的。
②ＦＤＭ是按频率来划分信道的复用方式，它复用的各路信号在时间上是重叠的，而在频域上是分开的。
③ＴＤＭ中多路信号的复接和分路都是数字电路，比 ＦＤＭ的模拟滤波器分路简单、可靠且易于集成，成本较低。
④ＦＤＭ容易受信道非线性的影响，引起路间串话，ＴＤＭ不易受信道非线性影响
若系统带宽W，子信道所需带宽ΔW，则FDM可容纳的信道数
K=W/ΔW 取整数
若信道总传输速率R，子信道传输速率ΔR，则TDM可容纳的信道数
K=R/ΔR 取整数
Hn哈达玛矩阵构成的CDM可容纳的信道数
K=2n
CDM系统带宽（信号主办的宽度）W=1/TC
来源：CSDN
作者：jieyannnhereCREAM
链接：https://blog.csdn.net/jieyannn/article/details/103831229