信号识别的原理介绍

通过对单边带常规信号的通信与直接序列的扩频通信的介绍，我们对上述两个通信方式有了比较深入的了解。现在的信号环境复杂而又多变，怎样在能保证正常接收信号的情况下，不仅能解调出信号而且又能识别出是己方的信号呢？我们通过前面的介绍知道，单边带信号由于其带宽较窄、传输频带利用率高在军事、民用通信上均有广泛的应用；而直接序列扩频通信由于其保密性能高、隐蔽性好、抗噪声性能强，而且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。由此想到，能不能将两种信号的优点结合起来，实现信号的识别和正常接收呢？下面我们就以单音调制的单边带信号的识别为例，介绍这种方法。在信号发送端，选取一个单音余弦信号()cos2cmtAft作为所要传输的原始信号，另外在信号的输入端加入511PN序列码，作为识别信号的信源，然后经过PSK调制得到PSK信号()*cospskStPNt。将m(t)与()pskSt相加合成后，进行SSB调制，然后再经BPF滤波后经天线发射出去。其方框图如下()()()()SSBPSKstststmtSSBBPFPSKPN信号发送端原理框图调制发射调制其中:()cos(2)mmtAft0()sin(2)PSKcstPNft0()()()cos2sin2PSKmcstmtstAftPNft1111()()cos2()sin222SSBccststftstftmf为原始基带信号的频率；PN为伪码产生器产生的511伪码；0cf为PSK调制时的载波频率；1cf为SSB调制时的载波频率；()st为()st的希尔伯特变换。在信号的接收端，首先将接收到的射频信号经过带通滤波器的滤波，滤除除信号带宽内的噪声，得到信号r(t)。信号r(t)经过SSB相干解调后通过LPF的滤波得到信号1()rt，信号1()rt分两路，一路经音频设备输出原始信号，另一路则通过相关处理后，通过显示设备是否有冲击确定接收到的信号是否为我方所发射的信号，进而实现信号的识别。接收端的原理框图如下：()()()()()ommimtStStntntBPFSSBLPF接收解调信号内容获取相关处理信号识别接收端原理框图将信道中的噪声看做加性的高斯白噪声，带通滤波器的作用是滤除已调信号频带以外的噪声，因此，经过带通滤波器后到达单边带解调器输入端的信号仍可认为是()mSt，而噪声为()int。解调器输出的有用信号为()omt。当带通滤波器的带宽远小于其中心频率1cf时，可视为窄带滤波器，故平稳的高斯白噪声()nt经过带通滤波器滤波后，得到()int。它的表示式为11()()cos(2)()sin(2)iccscntntftntft由随机过程的知识可知，窄带噪声()int及其同相分量()cnt和正交分量()snt的均值都为0，且具有相同的方差。由上述框图，可知天线接收的信号经带通滤波后的信号为1111()(()cos2()sin2)()22mccistkstftstftnt其中K为常数，表示信号经过信道传输以后信号衰减的幅度（注：在此不考虑设备以及信道对相位的影响）。此单边带解调器采用相干解调。()mst它与相干载波1cos2cft相乘后，得到1111111111111()cos(2)[(()cos2()sin2)()]cos(2)2211[(()cos2cos2()sin2cos2)()cos2]2211{()[1cos4]()sin4()cos244mcccicccccicccicstftkstftstftntftkstftftstftftntftkstftstftntf1}t其中1111111111()cos2[()cos(2)()sin(2)]cos2()cos(2)cos2()sin(2)cos211()[1cos4]()sin422icccscccccsccccscntftntftntftftntftftntftftntftntft1()cos(2)mcstft经过低通滤波后，得到11()()()42ocmtkstnt由上面的介绍可知0()()()cos2sin2PSKmcstmtstAftPNft由于识别信号()PSKst和信道引入的噪声1()2cnt频谱都比较宽，相当于对原始信号加入了噪声干扰，而且其功率谱密度较低，对信号的接收影响不大，因此可以实现信号的正常接收。经过低通滤波器后的信号()omt包含有直扩信号0sin2cPNft，对()omt进行相关处理，相关处理后由于直扩序列码相关，得到一个很大的冲击，在信号接收端观察是否有冲击来判断接收信号是否为己方信号。以上就是以单边带信号为例介绍了常规信号识别的基本思想和原理。在此，我们还需要注意几个问题：（1）在信号的发送端，要注意根据常规信号的频谱宽度来设计PN序列码的码元速率。只有当PN序列码的码元速率的2倍（即识别信号的频谱宽度）小于或者等于所要传输信号的频谱宽度时，才能保证在信号的接收端实现信号的识别。（2）识别信号的加入不能影响正常的通信。在以上的分析我们知道在信号的输出端存在识别信号和原始基带信号，因此加入的识别信号不能影响正常信号的解调与接收。