ds-cdma系統(tǒng)中pn碼同步電路的systemview仿真畢業(yè)論文

1、<p>　　湖 南 科 技 大 學(xué)</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）</p><p><b>　　此頁不打印</b></p><p>　　二〇一三年六月二十日</p><p>　題目DS-CDMA系統(tǒng)中PN碼同步電路的SystemView仿真</p><p>　作者趙

2、維</p><p>　學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院</p><p>　專業(yè)通信工程</p><p>　學(xué)號(hào)0904040101</p><p>　指導(dǎo)教師王志強(qiáng)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　指導(dǎo)教師（簽名）： </p>

3、<p>　　學(xué) 生（簽名）： </p><p>　　湖 南 科 技 大 學(xué)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語</p><p>　　[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]</p>&

4、lt;p>　　指導(dǎo)人： （簽名）</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)： </p><p>　　湖 南 科 技 大 學(xué)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語</p><p>　　[主要對(duì)學(xué)

5、生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]</p><p>　　評(píng)閱人： （簽名）</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)： </p><p>　　湖 南

6、科 技 大 學(xué)</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄</p><p>　　日期： </p><p>　　學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： </p><p>　　題目：

7、 </p><p>　　提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：</p><p>　　1 設(shè)計(jì)（論文）說明書共頁</p><p>　　2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙共頁</p><p>　　3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語共頁</p><p&

8、gt;　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語：</p><p>　　[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]</p><p>　　答辯委員會(huì)主任： （簽名）</p><p>　　委員： （簽名）</p>&l

9、t;p><b>　?。ê灻?lt;/b></p><p><b>　　（簽名）</b></p><p><b>　?。ê灻?lt;/b></p><p>　　答辯成績(jī)： </p><p>　　總評(píng)成績(jī)： </p><p>

10、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　CDMA (Code Division Multiple Access)中文簡(jiǎn)稱碼分多址，被廣泛用于無線通訊技術(shù)上，在CDMA的所有頻帶允許使用者同時(shí)使用，并且把其他使用者的信號(hào)視為噪聲。CDMA具有特殊的語音編碼技術(shù)，其通話品質(zhì)較GSM相比有較大的提高，且可降低周圍環(huán)境噪音，使通話更清晰。另外，安全性能而言，能夠有效防止被人盜聽，因其

11、具有良好的認(rèn)證體制。PN碼（Pseudo-Noise Code），是一具有與白噪聲類似的自相關(guān)性質(zhì)的0和1所構(gòu)成的編碼序列，最廣為人 知的二位元PN碼是最大長(zhǎng)度位移暫存器序列，簡(jiǎn)稱m序列， 他具有長(zhǎng) 2n-1個(gè)位元, 由一具線性回授的m級(jí)暫存器來產(chǎn)生。同時(shí)PN碼分長(zhǎng)碼與短碼，在CDMA中的擔(dān)當(dāng)不同的角色。</p><p>　　CDMA通信系統(tǒng)的接收機(jī)的同步，包括PN碼同步、符號(hào)同步、幀同步和擾頻碼的同步。 直接序

12、列擴(kuò)頻系統(tǒng)在CDMA系統(tǒng)中，是使用最廣泛的，基于直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)進(jìn)行了大量的研究偽碼捕獲方法。偽隨機(jī)碼同步通常在兩個(gè)步驟。第一步是進(jìn)行搜索和捕獲的偽隨機(jī)碼的初始相位，發(fā)送側(cè)代碼相位誤差小于1位，即捕獲序列在第二步驟的初始同步的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低，將碼相位誤差，從而保持同步，這一步通常不稱為跟蹤。 本論文重點(diǎn)研究擴(kuò)頻通信在CDMA中如何實(shí)現(xiàn)PN碼同步的相關(guān)仿真，采用滑動(dòng)相關(guān)法對(duì)PN碼同步電路進(jìn)行捕捉，并在System View軟件中進(jìn)行仿

13、真。因此，如何確定的PN碼捕獲同步是本文研究的關(guān)鍵。</p><p>　　關(guān)鍵詞： CDMA； 碼分多址； 擴(kuò)頻序列； 捕獲檢測(cè)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　CDMA (Code Division Multiple Access) and code division multiple access,

14、 is used in the wireless communication technology, CDMA allows all users to simultaneously use all frequency band, and the other user signal as noise, not considering the signal collision problem. Speech coding technolog

15、y provided by CDMA, call quality than the current GSM, and can reduce the ambient noise user dialogue, make clearer call. Safety performance, CDMA has excellent authentication system, because of its transmissi</p>

16、<p>　　Synchronous receiver for CDMA communication system, including the synchronization of PN code synchronization, symbol synchronization, frame synchronization and scrambling code. Direct sequence spread spectrum

17、 system in the CDMA system, is the most widely used, the acquisition method of lots of pseudo code of direct sequence spread spectrum system based on. Pseudo random code synchronization is in two steps. The first step is

18、 to search and capture the pseudo random code the initial phase, the sen</p><p>　　KeyWords: CDMA; Spreading Sequence; Capture Detector</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章

19、 緒 論- 1 -</p><p>　　第二章 擴(kuò)頻通信- 2 -</p><p>　　2.1 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本概念- 2 -</p><p>　　2.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)- 3 -</p><p>　　2.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類- 4 -</p><p>　　2.4 擴(kuò)頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列- 4 -<

20、;/p><p>　　2.4.1 m序列- 5 -</p><p>　　2.4.2戈?duì)柕?Gold序列- 9 -</p><p>　　2.4.3 沃爾什序列- 10 -</p><p>　　2.5直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)- 10 -</p><p>　　2.5.1直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的基本原理- 10 -</p>

21、;<p>　　2.5.2 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)- 12 -</p><p>　　2.5.3 直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步- 12 -</p><p>　　第三章 直接序列擴(kuò)頻通信的偽碼同步技術(shù)- 13 -</p><p>　　3.1同步捕獲原理- 13 -</p><p>　　3.2 同步捕獲方法- 14 -</p&g

22、t;<p>　　3.2.1相位順序搜索捕獲法- 14 -</p><p>　　3.2.2滑動(dòng)相關(guān)捕獲法- 15 -</p><p>　　3.2.3匹配濾波器捕獲法- 19 -</p><p>　　3.3同步捕獲性能分析與比較- 20 -</p><p>　　3.3.1并行捕獲法性能分析- 20 -</p>

23、<p>　　3.3.2相位順序搜索法性能分析- 20 -</p><p>　　3.3.3單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲法的性能分析- 21 -</p><p>　　3.3.4匹配濾波捕獲法性能分析- 22 -</p><p>　　3.4擴(kuò)頻序列跟蹤- 22 -</p><p>　　第四章 直擴(kuò)系統(tǒng)PN碼同步電路的System View

24、仿真- 25 -</p><p>　　4.1 SystemView的功能簡(jiǎn)介和特點(diǎn)- 25 -</p><p>　　4.2 偽隨機(jī)序列的產(chǎn)生- 26 -</p><p>　　4.3滑動(dòng)相關(guān)原理的PN碼同步仿真- 27 -</p><p>　　結(jié) 論- 31 -</p><p>　　致 謝- 3

25、3 -</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>　　擴(kuò)頻通信，結(jié)合衛(wèi)星通信和光纖通信在信息時(shí)代被稱為三大高新技術(shù)。擴(kuò)頻通信傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)帶寬大于信息本身的帶寬，高速擴(kuò)頻碼序列延長(zhǎng)低速數(shù)據(jù)編碼序列譜寬帶通信的使用，具有抗干擾能力強(qiáng)，易于加密，信息隱藏，任何選址和其他特征。</p><p>　　同步是通信系統(tǒng)中一個(gè)非常

26、重要的問題，包括載波同步，幀同步，網(wǎng)絡(luò)同步，符號(hào)同步，同步擴(kuò)頻通信系統(tǒng)等。在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，載波解調(diào)濾波器的采樣的符號(hào)匹配后輸出一個(gè)二進(jìn)制序列。必須對(duì)序列解擴(kuò)，為了獲得原始數(shù)據(jù)，解擴(kuò)的本地參考代碼序列必須與接收序列完全同步。當(dāng)擴(kuò)頻偽隨機(jī)序列的大小的相位差超過一個(gè)符號(hào)，因?yàn)閭坞S機(jī)序列的相關(guān)特性，它將不知道差距到底有多大，必須整個(gè)未知相位區(qū)間搜索檢測(cè)，這一過程稱為碼同步。在直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中偽隨機(jī)碼同步，包括同步捕獲和同步跟蹤。同步捕獲

27、負(fù)責(zé)了本地?cái)U(kuò)頻碼序列與接收到的編碼序列被調(diào)整到在少于半個(gè)符號(hào)的范圍，同步跟蹤進(jìn)一步減小同步誤差，使其盡可能小。</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展，世界各國(guó)對(duì)擴(kuò)頻技術(shù)的研究與應(yīng)用已接近高潮，而基于擴(kuò)頻的CDMA移動(dòng)通信技術(shù)也得到迅速發(fā)展，其主要原因是在擴(kuò)頻通信在擴(kuò)頻調(diào)制碼序列的存在下，以利用多種型態(tài)之間的擴(kuò)頻碼序列優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，在接收端使用的解擴(kuò)的相關(guān)檢測(cè)技術(shù)。以這種方式，用戶被分配到一個(gè)

28、不同的模式不同的情況下，可以很容易區(qū)分不同用戶的信號(hào)中提取有用的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)多址通信，即讓多對(duì)用戶可以同時(shí)在寬頻帶上通話。其次，擴(kuò)頻CDMA方式，雖頻帶使用較寬，但算到每個(gè)用戶使用頻帶來看，具有較高的頻帶利用率。此外，擴(kuò)頻CDMA方式有精確的功率控制，可通過保持每個(gè)終端在低電平下的發(fā)射功率來減小對(duì)其他用戶的干擾，以保證高質(zhì)量的傳輸，同時(shí)克服了遠(yuǎn)近效應(yīng)問題。</p><p>　　本文主要論述直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的

29、擴(kuò)頻碼同步技術(shù)的原理和方法。文章開頭介紹了選題背景和本文的主要內(nèi)容以及偽隨機(jī)碼序列同步的意義，同步采集原理和跟蹤方法以及性能分析，并最終完成了偽碼同步電路的System View設(shè)計(jì)仿真。</p><p><b>　　第二章 擴(kuò)頻通信</b></p><p>　　2.1 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的基本概念</p><p>　　對(duì)擴(kuò)頻通信的精確定義如下：用來

30、傳輸信息的信號(hào)帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬傳輸模式，該過程由獨(dú)立的信息碼來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻，并返回信息數(shù)據(jù)的內(nèi)容，在接收端采用相同的擴(kuò)頻碼以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)。</p><p>　　這種通信手段和傳統(tǒng)的窄帶通信方法的不同：第一，它是在信息擴(kuò)頻寬帶傳輸?shù)男纬蓵r(shí)加入擴(kuò)頻碼；其次，然后收回窄帶信息數(shù)據(jù)的相關(guān)處理。擴(kuò)頻通信理論是香農(nóng)基于定理，該定理指出：噪聲的條件下，通信系統(tǒng)的信道容量C（單位bit/s）是：</p><

31、;p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　式(2.1)也被稱為香農(nóng)定理，其中C為信道容量，單位為bps；為信道帶寬（單位Hz）；S/N為信噪比（dB）。式中給定信噪比S/N和信道條件較好（沒有誤碼）的情況下信道的容量C與該信道帶寬W的關(guān)系。從上述公式可以得出一個(gè)重要的結(jié)論：對(duì)于一個(gè)給定的傳輸速率，在具有不同帶寬和信噪比來傳輸。換句話說，互換了信噪比和信道帶寬。擴(kuò)頻通信系

32、統(tǒng)運(yùn)用該理論，信道帶寬擴(kuò)展以換的對(duì)信噪比的好處，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾的能力。</p><p>　　圖2.1 典型的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)模型</p><p>　　典型的擴(kuò)頻系統(tǒng)框圖如圖2.1所示。可以看出，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)由原始信息，信源編碼、信道編碼、調(diào)制和解調(diào)、擴(kuò)頻調(diào)制解擴(kuò)和信道六部分組成。信源編碼的目的是為了減少信息冗余，提高了信道的傳輸效率。信道編碼的目的是增加通道中傳輸信息的冗余，錯(cuò)誤檢測(cè)和校

33、正能力，它提高了信道的傳輸質(zhì)量。在調(diào)制部分的目的是信道編碼的符號(hào)在相應(yīng)頻帶傳輸，數(shù)字信號(hào)調(diào)制方法通常用于振幅控制，頻移鍵控，相移鍵控，在CDMA移動(dòng)通信QPSK、OQPSK是PSK改進(jìn)。與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)模型具有擴(kuò)頻和解擴(kuò)兩部分，傳播的信號(hào)帶寬的能在頻譜密度低的信道中傳輸。</p><p>　　2.2擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　自20世紀(jì)40年代后期，特別是80年代以

34、來，擴(kuò)頻技術(shù)被廣泛用于各種軍事系統(tǒng)中。由于其性能獨(dú)特，在移動(dòng)通信中、衛(wèi)星通信中也獲得了廣泛的應(yīng)用，是一種具有優(yōu)異抗干擾性能的新技術(shù)，擴(kuò)頻通信技術(shù)的主要特點(diǎn)概括如下： </p><p><b>　　(1)抗干擾能力強(qiáng)</b></p><p>　　抗干擾能力是擴(kuò)頻通信最基本的特點(diǎn)。擴(kuò)頻系統(tǒng)中擴(kuò)頻越寬，將獲得更高的處理增益，干擾的耐受性較大，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。接收端使用

35、的發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼接擴(kuò)，恢復(fù)有用信號(hào)，其他干擾信號(hào)的頻譜被展寬了，使信道內(nèi)干擾強(qiáng)度的信息帶寬下降大大降低，從而抑制干擾。如下圖2.2所示，非常形象的描繪出擴(kuò)頻通信在傳輸過程中是如何克服干擾從而提高通信質(zhì)量的。</p><p>　　圖2.2 擴(kuò)頻系統(tǒng)抗噪聲簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　(2)保密性好</b></p><p>　　安全性良好的

36、擴(kuò)頻通信最初是在軍事通信中得到廣泛應(yīng)用。因?yàn)閿U(kuò)頻系統(tǒng)采用周期很長(zhǎng)的偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻，調(diào)制后數(shù)字信息跟隨機(jī)噪聲類似。解擴(kuò)時(shí)，與發(fā)送端同步的擴(kuò)頻碼才可以正確的恢復(fù)發(fā)送信息。在不知道偽隨機(jī)碼的情況下，信息是很難被破譯的，所以，信息的保密性得到提高。此外，由于信號(hào)的頻譜擴(kuò)展到很寬的頻帶，功率譜密度降低（低于環(huán)境噪聲和干擾水平），它是很難檢測(cè)到，因此信號(hào)具有隱藏性。</p><p>　　(3)具有抗衰落、抗多徑干擾能力<

37、/p><p>　　此外，信號(hào)的頻譜展寬，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以有效克服多徑干擾，并且具有潛在的抗頻率選擇性衰落能力。</p><p>　　(4)具有多址能力，易于實(shí)現(xiàn)碼分多址</p><p>　　利用偽隨機(jī)序列擴(kuò)頻的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，不同的偽隨機(jī)序列的使用，不同的用戶地址來實(shí)現(xiàn)碼分多址通信。</p><p>　　2.3擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的分類

38、</p><p>　　擴(kuò)頻通信系統(tǒng)按擴(kuò)頻方式的不同，分為以下四種類型：</p><p>　　(1) 直接序列擴(kuò)頻：在發(fā)端的直接序列擴(kuò)頻偽隨機(jī)碼的高碼速率直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)，具有相同的代碼序列解擴(kuò)的封閉端，并對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)展寬還原到原始信息。</p><p>　　(2)跳頻擴(kuò)頻：所謂跳頻指載波的發(fā)送信號(hào)，根據(jù)隨機(jī)跳頻模式轉(zhuǎn)型，隨時(shí)間變化的跳頻信號(hào)的載波頻率，偽隨機(jī)。跳頻擴(kuò)頻

39、系統(tǒng)在很多方面類似的FDMA系統(tǒng)帶寬為多個(gè)用戶被分成多個(gè)通道。在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)，用戶跳頻信號(hào)只占用一個(gè)頻道。跳頻擴(kuò)頻系統(tǒng)和頻分多址系統(tǒng)的區(qū)別：改變載波跳頻信號(hào)在很短的周期時(shí)間。跳頻系統(tǒng)分為兩種快速跳頻和慢跳頻。如果信號(hào)跳頻速率等于或接近的符號(hào)率，系統(tǒng)的陳煒快速跳頻系統(tǒng)；如果信號(hào)跳頻速率低于符號(hào)率被稱為慢跳頻系統(tǒng)。</p><p>　　(3)跳時(shí)擴(kuò)頻：類似的跳頻，使發(fā)射信號(hào)在時(shí)間軸上的跳變稱為跳時(shí)。把時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間

40、片，片發(fā)射信號(hào)由擴(kuò)頻碼序列控制。跳頻可以理解為：用碼序列選擇多時(shí)片的時(shí)移鍵控。跳時(shí)擴(kuò)頻系統(tǒng)主要通過擴(kuò)頻碼遙控發(fā)射器的通斷，減少時(shí)間分復(fù)用系統(tǒng)之間的干擾。</p><p>　　(4)混合方式：以上三種基本方式的不同組合。</p><p>　　2.4 擴(kuò)頻系統(tǒng)中的偽隨機(jī)序列</p><p>　　在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，信號(hào)頻譜的擴(kuò)展是通過擴(kuò)頻序列的實(shí)現(xiàn)，因此擴(kuò)頻序列起著決定性的作

41、用，理想的擴(kuò)頻序列應(yīng)該具有以下特征：</p><p>　?。?）尖銳的自相關(guān)特性；</p><p>　?。?）最小的互相關(guān)特性；</p><p>　?。?）序列的“1”和“0”出現(xiàn)在每1 / 2的相對(duì)概率滿足平衡；</p><p>　?。?）有足夠數(shù)量的擴(kuò)頻序列；</p><p>　?。?）盡可能的序列復(fù)雜性大；<

42、;/p><p>　　（6）具有近似的噪聲頻譜，即近似的連續(xù)譜和均勻分布；</p><p>　?。?）工程上易于實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　從自相關(guān)函數(shù)來看，可以把分為狹義偽隨機(jī)序列跟廣義偽隨機(jī)序列。自相關(guān)函數(shù)的狹義偽隨機(jī)序列具有如下形式：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>

43、;　　第一類廣義偽隨機(jī)序列具有如下形式序列：</p><p><b>　　(2.2)</b></p><p>　　第二類廣義偽隨機(jī)序列具有如下形式序列：</p><p><b>　　(2.3)</b></p><p>　　式中，N為序列的周期，即滿足任意的整數(shù)i，滿足：xi=xi+N。</p&

44、gt;<p>　　m序列是對(duì)其他偽隨機(jī)序列研究和建設(shè)的基礎(chǔ)，它具有尖銳的自相關(guān)特性和理想的偽隨機(jī)特性，遺憾的是它們的互相關(guān)特性不理想。因此，R·金在1967年提出的Gold序列具有良好的相關(guān)特性的序列，序列數(shù)目比m序列的大得多，容易實(shí)現(xiàn)多址通信。Bent序列和Kasami序列的互相關(guān)的最大值達(dá)到理論值的下限（韋爾奇部門）。為了實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)序列的快速捕獲，研究人員構(gòu)建了噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的序列，選擇序列的非線性序列。近年

45、來，逐漸受到重視的所產(chǎn)生的非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中的混沌序列的混沌的使用。利用Gold序列的偽隨機(jī)序列的系統(tǒng)仿真產(chǎn)生混沌現(xiàn)象收到人們重視。</p><p><b>　　2.4.1 m序列</b></p><p>　　最長(zhǎng)線性反饋移位寄存器序列是最典型的偽隨機(jī)序列，屬于一個(gè)特殊的偽隨機(jī)序列，稱為M序列。它是由一個(gè)線性反饋移位寄存器的線性移位寄存器序列周期階段產(chǎn)生的偽隨機(jī)序列產(chǎn)

46、生的長(zhǎng)周期。其特征如下：</p><p>　?。?）序列的周期N =2n-1中，“1”的個(gè)數(shù)是2n-1，“0”的個(gè)數(shù)是2n-1-1，滿足序列的平衡性 。</p><p>　?。?）每個(gè)連續(xù)非零的二進(jìn)制S元組(S≤N)都發(fā)生2n-s次，而連續(xù)全零的S元組(S≤N)都發(fā)生2n-1-1次。</p><p>　　（3）對(duì)于周期為2n-1的m序列，共有2n-1個(gè)游程，其中：長(zhǎng)

47、度為的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/2n，一個(gè)長(zhǎng)度是n-1的“0”游程和一個(gè)長(zhǎng)度為n的“1”游程。</p><p>　?。?）m序列具有移位相加性，即：m序列Mp與其移位序列Mǐ，相加后得到的序列Ms是序列Mp的移位序列。</p><p>　?。?）m序列具有理想的自相關(guān)特性：</p><p><b>　　(2.4)</b></p>&l

48、t;p><b>　　(2.5)</b></p><p><b>　　如圖2.3。</b></p><p>　　圖2.3 m序列的自相關(guān)函數(shù)</p><p>　?。?）m序列雖然具有理想的自相關(guān)特性，但是互相關(guān)特性并不是很理想。如果兩個(gè)m序列的互相關(guān)函數(shù)滿足如下：</p><p><b&

49、gt;　　(2.6)</b></p><p>　　則稱為m序列優(yōu)選對(duì)。</p><p>　　m序列，最好只在序列之間的互相關(guān)函數(shù)滿足理想的相關(guān)特性。通過計(jì)算m序列優(yōu)選的濃度，對(duì)序列互相關(guān)特性不理想的小會(huì)，介紹了多址干擾，擴(kuò)頻多址通信是不容易實(shí)現(xiàn)。 </p><p>　?。?）序列的自相關(guān)函數(shù)是呈周期性的，假設(shè)Rx為歸一化自相關(guān)函數(shù)，則：</p>

50、;<p><b>　　(2.7)</b></p><p>　　可以看到，m序列周期N越大，m序列自相關(guān)函數(shù)和功率譜密度越接近序列的白噪聲的性能。一般情況下，若在每個(gè)序列周期內(nèi)1與0的數(shù)目最多差1，符號(hào)具有關(guān)聯(lián)特性并且在一個(gè)序列周期內(nèi)，Rx(0)=1,Rx(l≠0)=c（常數(shù)），滿足以上條件的稱為偽隨機(jī)序列，就是我們通常說的PN碼，顯然m序列是PN碼。</p>&l

51、t;p>　?。?）m序列的功率譜</p><p>　　信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)和功率譜之間形成——傅立葉變換對(duì)，有：</p><p><b>　　(2.8)</b></p><p>　　由于m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期性的，所以對(duì)應(yīng)的頻譜是離散的。如圖2.1是自相關(guān)函數(shù)的波形，對(duì)應(yīng)的離散譜的包絡(luò)是Sa(x)。由此可知m序列的功率譜為G(w):<

52、/p><p><b>　　(2.9)</b></p><p>　　Tc是偽隨機(jī)碼一個(gè)碼片的持續(xù)時(shí)間。m序列功率譜密度如圖2.4所示：</p><p>　　圖2.4 m序列的功率譜</p><p><b>　　由以上可知：</b></p><p>　　m序列功率譜是離散譜，譜線之

53、間的間隔△w=2π/NTc。</p><p>　　功率譜的包絡(luò)是，其中分量的功率與周期N成反比關(guān)系。</p><p>　　直流分量與N2成反比，N增大直流分量變小，載波抑制度就越高，載漏越小。</p><p>　　帶寬是由碼元寬度Tc決定，Tc越小，帶寬越寬。</p><p>　　第一個(gè)零出現(xiàn)在2π/Tc，在|w|≤2π/Tc范圍內(nèi)包括信號(hào)8

54、0%的能量，由此，信號(hào)傳輸帶寬一般定為H=2 /Tc。</p><p>　　適當(dāng)增加m序列的長(zhǎng)度N，減小碼元寬度Tc，使得譜線加密，功率譜密度減小，Tc/2N減小，也使功率譜變得均勻，這些特性使偽隨機(jī)序列更加接近于理想噪聲的特性。</p><p>　　7）設(shè)生成多項(xiàng)式是F2域上的多項(xiàng)式，為了產(chǎn)生周期N=2n-1的m序列， F(x)必須為F2域上的本原多項(xiàng)式。m序列的生成可用移位寄存器的特征

55、多項(xiàng)式來確定，一個(gè)本原多項(xiàng)式對(duì)應(yīng)一個(gè)m序列。m序列的個(gè)數(shù)就是n階本原多項(xiàng)式的個(gè)數(shù)問題。要產(chǎn)生一個(gè)m序列，需要得到一個(gè)具體的本原多項(xiàng)式。確定本原多項(xiàng)式的方法是：先得到所有n次既約多項(xiàng)式，再計(jì)算各個(gè)既約多項(xiàng)式的周期，周期為N=2n-1的多項(xiàng)式即為本原多項(xiàng)式。表2.1給出了為2～8的本原多項(xiàng)式F(x) [3]。[1,2,4,5]表示的多項(xiàng)式為F(x)=1+x+x2+x4+x5。</p><p>　　表2.1 m序列的

56、本原多項(xiàng)式</p><p>　　對(duì)F(x)= x6+x+1，用圖2.5的移位寄存器產(chǎn)生m序列，其周期為26-1的。</p><p>　　圖2.5 移位寄存器產(chǎn)生器</p><p>　　設(shè)m序列周期N，碼元寬度Tc，則m序列由可表示為：</p><p><b>　　(2.10)</b></p><p&g

57、t;　　式中，先確定其周期N和移位寄存器級(jí)數(shù)，并查表得出它生成多項(xiàng)式F(x)，得到移位寄存器的反饋連線，最后生成m序列。</p><p>　　8）若m序列周期較小時(shí)，同長(zhǎng)度但是不同反饋邏輯的m序列數(shù)目不是很多，就等于同冪次的本原多項(xiàng)式的數(shù)目：</p><p><b>　　(2.11)</b></p><p>　　式中，為歐拉函數(shù)。表2.2給出了

58、n為1～12的本原多項(xiàng)式的數(shù)目，也就是m序列的數(shù)目。</p><p>　　表2.2 m序列的序列數(shù)目</p><p>　　例如，給定周期是127的m序列有18種不一樣的反饋邏輯，周期是511的m序列確只有48種。因此，以m序列作為多址系統(tǒng)中地址碼是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。</p><p>　　2.4.2戈?duì)柕?Gold序列</p><p>　　m序列優(yōu)

59、選對(duì)，指在m序列集中兩個(gè)m序列，其互相關(guān)函數(shù)的最大值絕對(duì)值小于某個(gè)值。而戈?duì)柕麓a是由兩個(gè)速率相同、長(zhǎng)度相同、但碼字確不同的m序列優(yōu)選對(duì)模2加得到的，具有較好的自、互相關(guān)特性。對(duì)于給定周期N=2n-1的m序列優(yōu)選對(duì)，能夠生成N+2個(gè)戈?duì)柕滦蛄?，所以戈?duì)柕麓a的個(gè)數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于m序列。</p><p>　　已知m序列優(yōu)選對(duì)與優(yōu)選序列之間相對(duì)初始狀態(tài)，可以確定一個(gè)戈?duì)柕滦蛄?。戈?duì)柕滦蛄兄g的互相關(guān)函數(shù)是三值函數(shù)，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于

60、m序列：</p><p><b>　?。?.12)</b></p><p>　　式中，t(n)=1+2[(n+2)/2]。</p><p>　　圖2.6為生成多項(xiàng)式F1=x6+x+1和F2(x)=x6+x5+x2+x+1生成Gold序列的原理框圖。</p><p>　　圖2.6 Gold序列發(fā)生器框圖</p>

61、;<p>　　戈?duì)柕滦蛄锌梢苑譃槠胶飧隊(duì)柕滦蛄泻头瞧胶飧隊(duì)柕滦蛄?。平衡戈?duì)柕滦蛄?，?”和“1”的個(gè)數(shù)差為1，滿足平衡特性；在非平衡性序列中，"1”和“0”的個(gè)數(shù)之差大于1。當(dāng)移位寄存器級(jí)數(shù)n是奇數(shù)時(shí)，一半的戈?duì)柕滦蛄袨槠胶飧隊(duì)柕滦蛄校欢?dāng)n是偶數(shù)時(shí)，四分之三的戈?duì)柕滦蛄袨槠胶飧隊(duì)柕滦蛄?。在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，擴(kuò)頻序列的平衡性對(duì)系統(tǒng)性能的影響很大，序列不平衡不僅會(huì)引入直流分量，還會(huì)使使系統(tǒng)載波發(fā)生泄漏，而且會(huì)不同程度

62、的破壞系統(tǒng)的抗干擾和保密性能。因此，采用平衡的Gold序列作為擴(kuò)頻序列的擴(kuò)頻碼必不可少。</p><p>　　2.4.3 沃爾什序列</p><p>　　如果函數(shù)集是完備的非正弦型正交函數(shù)集，則相應(yīng)的離散沃爾什函數(shù)就稱為沃爾什序列，它是完全正交的序列集，由哈達(dá)瑪(Hadamard)矩陣的行或列構(gòu)成。</p><p>　　二階的Hadamard矩陣定義為：</p

63、><p><b>　　(2.13)</b></p><p>　　高階的Hadamard矩陣由下列公式遞推得出：</p><p><b>　　(2.14)</b></p><p>　　理論上，Walsh序列應(yīng)該具有非常理想同步正交的特性，但如果在非同步情況下，Walsh序列的相關(guān)特性都不理想。因?yàn)樗淖韵?/p>

64、關(guān)函數(shù)旁瓣值較大，這樣對(duì)序列的同步不利；互相關(guān)函數(shù)旁瓣值比較大是造成多址干擾的根本原因。而且在沃爾什序列中，各個(gè)序列的功率譜分布不同，因此不能作為單獨(dú)擴(kuò)頻系統(tǒng)中的擴(kuò)頻序列。</p><p>　　除了以上分析的常用擴(kuò)頻序列外，根據(jù)不同的應(yīng)用，人們又提出了M序列， R-S序列，Kasami序列，快速截獲序列等偽隨機(jī)序列。</p><p>　　2.5直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)</p>&

65、lt;p>　　2.5.1直接序列擴(kuò)頻技術(shù)的基本原理</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)（DS-SS系統(tǒng)）的全稱為直接序列載波調(diào)制系統(tǒng)，是目前使用比較廣泛的一種擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)。直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)與接收機(jī)系統(tǒng)框圖如圖2.7所示。</p><p>　　(a) 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖</p><p>　　(b) 接收機(jī)系統(tǒng)框圖</p><p>

66、;　　圖2.7 擴(kuò)頻系統(tǒng)框圖</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻是一種直接在發(fā)送端采用高碼速度的擴(kuò)頻碼去擴(kuò)展信息頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼解擴(kuò)信號(hào)恢復(fù)原來的信息。在發(fā)送端，偽隨機(jī)碼發(fā)生器的模2加法器產(chǎn)生擴(kuò)頻序列的信息，然后用載波調(diào)制器調(diào)制載波信號(hào)，調(diào)制的方法通常有QPSK，BPSK。QPSK調(diào)制方式在無線網(wǎng)絡(luò)采用的較多。調(diào)制的寬帶信號(hào)，由寬帶放大器放大后發(fā)射出去。在收端，接收到的信號(hào)被放大，通過射頻寬帶濾波來

67、提高信噪比和提取信號(hào)來調(diào)整相位同步電路拾取的精確相位的擴(kuò)頻碼同步信號(hào)解調(diào)擴(kuò)頻碼的生成，PN碼發(fā)生器發(fā)射，發(fā)射的擴(kuò)頻碼相位差盡可能的?。ㄐ∮? / 10碼元寬度），得到的信息數(shù)據(jù)D.擴(kuò)頻通信的兩個(gè)基本特征是一個(gè)偽隨機(jī)碼調(diào)制和信號(hào)處理。的偽隨機(jī)碼調(diào)制的核心是生成一個(gè)偽碼（PN碼）滿足擴(kuò)頻通信的需求作為擴(kuò)頻碼（擴(kuò)頻碼），也被稱為擴(kuò)頻序列（擴(kuò)頻序列）。要求它具有良好的偽隨機(jī)性，周期長(zhǎng)，對(duì)編碼序列復(fù)雜度大，容易產(chǎn)生高速。常用的擴(kuò)頻DSSS編碼方式

68、，的線性反饋移位寄存器序列的最大長(zhǎng)度，即M序列。它是由一個(gè)線性反饋移位寄存器具有上述特點(diǎn)的產(chǎn)生，它生成一個(gè)二進(jìn)制序列調(diào)整反饋系數(shù)。中的一些反饋因子M序列可以產(chǎn)生最大周期的長(zhǎng)度，m序列的長(zhǎng)度決定了擴(kuò)</p><p>　?。?）直接序列擴(kuò)頻：用一個(gè)偽隨機(jī)序（PN序列）對(duì)信息進(jìn)行調(diào)制，偽隨機(jī)序列速率Rpn大于信號(hào)速率Ri。</p><p>　?。?）信號(hào)擴(kuò)頻后帶寬增加N=Rpn/ Ri倍。<

69、;/p><p>　?。?）PN序列碼相互之間是正交的。</p><p>　　2.5.2 直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)采用偽隨機(jī)碼(PN 碼)對(duì)信息進(jìn)行模2加得到擴(kuò)展序列，然后將擴(kuò)展序列經(jīng)調(diào)制載波后發(fā)射到空中，系統(tǒng)中占用功率譜密度也會(huì)大大降低。其中PN碼由偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生，但碼速比原始信息碼速大得多，每一PN碼的寬度（即Tc）很小。&l

70、t;/p><p>　　DS系統(tǒng)接收一般相關(guān)接收機(jī)，它分為兩個(gè)步驟，解擴(kuò)和解調(diào)。在接收端，接收到的信號(hào)放大后混合后與發(fā)送端完全相同的偽隨機(jī)碼的中頻信號(hào)進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)的擴(kuò)頻信號(hào)到一個(gè)窄帶信號(hào)同步，然后解調(diào)來恢復(fù)原始信息序列。干擾和噪聲不相關(guān)的偽隨機(jī)碼，接收端解擴(kuò)，相當(dāng)于第一擴(kuò)散，干擾和噪聲的頻譜擴(kuò)展，減少的帶內(nèi)干擾功率，同時(shí)提高輸入信號(hào)的解調(diào)器的信噪比，而且提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，由于偽碼接收機(jī)和解無關(guān)的類型很難找到

71、的擴(kuò)頻序列的信息。</p><p>　　DS系統(tǒng)最好是先解擴(kuò)解調(diào)，由于無線信號(hào)傳播在空間中會(huì)有很多的信號(hào)衰減。未解決的擴(kuò)張?jiān)谛旁氡群艿停踔潦バ盘?hào)中的噪聲。在低信噪比情況下的解調(diào)器解調(diào)困難通常正常，導(dǎo)致誤碼率高。但是，由于較高的信號(hào)強(qiáng)度可以解調(diào)條件下的室內(nèi)通信擴(kuò)。當(dāng)信號(hào)達(dá)到一定的水平，一個(gè)簡(jiǎn)單的解調(diào)器已能正常工作，第一信號(hào)解調(diào)為一個(gè)數(shù)據(jù)流（未解決的擴(kuò)展），然后用數(shù)字通用集成電路信號(hào)解擴(kuò)。DS無線LAN卡一般使用

72、這種方法，大大簡(jiǎn)化了射頻單元的處理，體積可以小得多，而且成本顯著降低。</p><p>　　2.5.3 直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的同步</p><p>　　DS系統(tǒng)的解擴(kuò)的第一步，偽碼同步完成后可以使用相同的代碼序列擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)。接收機(jī)的本地PN碼相位與接收到的高速擴(kuò)頻序列的一致。例如，當(dāng)發(fā)送端和接收端的相位差大于一個(gè)符號(hào)的寬度（Tc），相關(guān)性不存在。第一步是解擴(kuò)捕獲在接收信號(hào)與本地PN碼相位狀

73、態(tài)。</p><p>　　擴(kuò)頻序列的相位捕獲的船只使用匹配濾波器或相位搜索電路。在同步過程中搜索，通過改變本地偽碼時(shí)鐘速率接收器，以便在接收信號(hào)的PN碼相位和本地PN碼相位的相對(duì)滑動(dòng)相關(guān)器。在滑動(dòng)的過程中，當(dāng)相關(guān)峰在捕捉閾值，國(guó)旗同步捕獲完成，收發(fā)器的PN碼相位誤差小于一個(gè)符號(hào)的寬度。捕獲到跟蹤狀態(tài)，延遲進(jìn)一步完善相關(guān)的增加，得到的解擴(kuò)的高信噪比，以滿足解調(diào)門限的要求。</p><p>　

74、　直接序列擴(kuò)頻技術(shù)，還有一個(gè)更先進(jìn)的接收機(jī)技術(shù)，稱為RAKE接收技術(shù)。RAKE接收技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多徑分集。大氣條件下的各種組合，地理位置和其他因素，從空間通信中的直達(dá)波信號(hào)通過多個(gè)路徑的信號(hào)的情況非常不同的（直接，反射，折射，管道）和不同的延遲到達(dá)接收端。對(duì)每個(gè)類型的信號(hào)到達(dá)的時(shí)間，不一致的階段，導(dǎo)致最終的信號(hào)的振幅相互抵消，導(dǎo)致顯著的信號(hào)衰落。</p><p>　　第三章 直接序列擴(kuò)頻通信的偽碼同步技術(shù)<

75、/p><p>　　擴(kuò)頻系統(tǒng)接收機(jī)接收到的信號(hào)恢復(fù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)頻調(diào)制（即解擴(kuò)）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，做的第一件事就是釋放。解擴(kuò)實(shí)現(xiàn)依靠在發(fā)送側(cè)的本機(jī)產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列，并且要求在本地?cái)U(kuò)頻序列與接收信號(hào)同步的擴(kuò)頻序列。</p><p>　　在接收端不能確定由于收的擴(kuò)頻序列的不穩(wěn)定性開始時(shí)間差，時(shí)鐘，無線電波的傳播延遲和其他原因，所接收信號(hào)的擴(kuò)頻序列的起始相位。的擴(kuò)頻同步的第一個(gè)步驟是調(diào)整和選擇接收機(jī)的本地?cái)U(kuò)

76、頻序列的相位，以使其符合發(fā)送的擴(kuò)頻序列的相位，也就是，接收器所發(fā)送的擴(kuò)頻序列的捕捉相位，稱為同步獲?。ń邮眨?。同步過程的第二個(gè)步驟是追蹤（跟蹤），它使兩個(gè)序列的相位誤差更小，以及在各種外部因素的干擾，能自動(dòng)保持如此高的精度相一致的狀態(tài)。系統(tǒng)仿真的同步采集搜索收購(gòu)計(jì)劃基于滑動(dòng)相關(guān)單積分順序，跟蹤延遲鎖相環(huán)跟蹤電路。</p><p><b>　　3.1同步捕獲原理</b></p>

77、<p>　　據(jù)章擴(kuò)頻序列的自相關(guān)特性，只要作為供試發(fā)送的擴(kuò)頻序列與本地?cái)U(kuò)頻序列的相關(guān)函數(shù)，可以判斷兩者是否相位對(duì)準(zhǔn)，即是否成功捕獲。</p><p>　　接收的擴(kuò)頻信號(hào)，進(jìn)一步濾波和放大的寬帶載波解調(diào)，被送往2N擴(kuò)頻序列處理器（擴(kuò)展序列的長(zhǎng)度），。使用相同的本地?cái)U(kuò)頻序列（接收的發(fā)送信號(hào)所使用的擴(kuò)頻序列）的2N擴(kuò)展序列的處理器，但相同的相位，然后由相移（擴(kuò)頻序列的碼元寬度），如圖3.1所示 。</p

78、><p>　　圖3.1 同步捕獲原理</p><p>　　如圖3.1所示，2N個(gè)本地?cái)U(kuò)頻序列必然有一個(gè)是與發(fā)送信號(hào)中的擴(kuò)頻碼序列相位相同（相位差<Tc/2），相關(guān)值最大的相關(guān)器對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻序列稱為同步序列。積分器是具有清零的作用，即從0- TD積分，輸出TD時(shí)刻的值，最后清除置0，又一次做0- TD積分，TD為積分時(shí)間。只需要比較一次積分后其輸出值，其中相關(guān)函數(shù)最大值對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻碼序列即是同

79、步序列，因此其捕獲時(shí)間為TD，這種捕獲方法叫做并行捕獲法。</p><p>　　3.2 同步捕獲方法</p><p>　　一般，接收機(jī)接收到的未解擴(kuò)信號(hào)信噪比是很低的，通常采用先解擴(kuò)后解調(diào)的方式，即捕獲過程是在載波同步之前進(jìn)行。載波的相位是未知的，所以捕獲方法是用非相干檢測(cè)。</p><p>　　對(duì)捕獲電路，有以下的基本要求：</p><p>

80、;<b>　　捕獲時(shí)間要短；</b></p><p>　　電路不復(fù)雜，易于實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　檢測(cè)概率大，虛警概率要?。?lt;/p><p>　　對(duì)一個(gè)具體電路，這些要求往往是互相矛盾的，這就需要按照設(shè)計(jì)要求尋找最佳捕獲方案，并在各指標(biāo)間尋求平衡。</p><p>　　擴(kuò)頻序列的捕獲，按照實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分為：串行搜索捕獲，

81、并行搜索捕獲，串并混合搜索捕獲。從解擴(kuò)運(yùn)算方法上可分為：基于相關(guān)器的捕獲和基于匹配濾波器的捕獲。對(duì)于基于相關(guān)器的捕獲又可分為固定相關(guān)長(zhǎng)度檢測(cè)，可變相關(guān)長(zhǎng)度序貫檢測(cè)。此外，為了增大檢測(cè)概率，減小虛警概率，往往增加一些捕獲輔助電路，如：自適應(yīng)門限電路，多級(jí)門限檢測(cè)電路。下面介紹一些典型的捕獲方案。</p><p>　　3.2.1相位順序搜索捕獲法</p><p>　　若同步捕獲原理下進(jìn)行并行捕

82、獲法，需要2N個(gè)相關(guān)器，當(dāng)N較大時(shí)，需要電路設(shè)備的量就過大。但是采用順序搜索捕獲方法只需要一個(gè)相關(guān)器，相位搜索序列捕獲方法的基本原理是：不斷變化每個(gè)相位檢測(cè)本地序列相位之間的關(guān)系，再來判斷是否相同步，原理如圖3.2。</p><p>　　圖3.2相位順序搜索法</p><p>　　擴(kuò)頻序列相位搜索控制原理，如圖3.3所示，積分器的輸出是低于設(shè)定的閾值時(shí)，閾值比較器的輸出為低，則只要有任何的

83、K分頻器的輸出脈沖是高，導(dǎo)門，輸出高電平，因此門2通過門2相步進(jìn)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)送到擴(kuò)頻序列發(fā)生器的截止是關(guān)閉的，擴(kuò)頻序列的相位延遲一個(gè)脈沖。分頻器的輸出脈沖為低電平時(shí)，門是關(guān)斷比，門2的導(dǎo)通相步進(jìn)發(fā)送的時(shí)鐘信號(hào)的擴(kuò)頻序列發(fā)生器的輸出是低相位正常的步進(jìn)擴(kuò)頻序列。只要作為高級(jí)別的分頻脈沖寬度不大于時(shí)鐘間隔，它可以使一個(gè)截止相步進(jìn)時(shí)鐘停止在流動(dòng)相中的相移，從而改變了擴(kuò)展，從而使本地?cái)U(kuò)頻序列頻序列的相位狀態(tài)。如果閾值比較器的輸入超出設(shè)定的上限閾值時(shí)

84、，閾值比較器的輸出為高，從而使門的截止，輸出低電平，從而使柵極導(dǎo)電相步進(jìn)時(shí)鐘信號(hào)不中斷用戶發(fā)送的擴(kuò)頻序列階段不會(huì)改變的擴(kuò)頻序列發(fā)生器。</p><p>　　圖3.3 擴(kuò)頻序列相位搜索控制原理</p><p>　　3.2.2滑動(dòng)相關(guān)捕獲法</p><p>　　滑動(dòng)相關(guān)捕獲法，是基于擴(kuò)頻序列的相位搜索方法建立起來的。接收機(jī)在捕獲搜索過程中，本地偽隨機(jī)碼以不同于接收偽隨機(jī)

85、碼的速率工作，相當(dāng)于收發(fā)端的偽隨機(jī)碼在相對(duì)“滑動(dòng)”。相關(guān)器先將本地偽隨機(jī)碼與它接收到的信號(hào)序列相乘并進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，后再積分（累加），得出它們的互相關(guān)值與門限值比較。利用偽隨機(jī)序列的自相關(guān)函數(shù)的旁瓣和互相關(guān)值的極低的特性。如果偽隨機(jī)序列的相移為零時(shí)，相關(guān)函數(shù)具有最大輸出；當(dāng)相移不等于零時(shí)，相關(guān)函數(shù)值近似為零。滑動(dòng)相關(guān)捕獲根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)方案，又可分為多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲、單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲和序貫檢測(cè)捕獲?；瑒?dòng)相關(guān)法流程圖如圖3.4。</p

86、><p><b>　　.</b></p><p>　　圖3.4 滑動(dòng)相關(guān)法流程圖</p><p>　　a）單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲</p><p>　　單積分滑動(dòng)捕捉系統(tǒng)，如圖3.5所示。乘法的接收信號(hào)與本地?cái)U(kuò)頻序列中的噪聲成中頻窄帶信號(hào)的平方包絡(luò)檢波器包絡(luò)檢測(cè)器積分器發(fā)送。積分器輸出0的時(shí)間的積分值。比較當(dāng)前值與一個(gè)閾值，當(dāng)輸出

87、小于閾值時(shí)，相位的本地?cái)U(kuò)頻序列與接收到的序列的不同階段中，閾值比較器的信號(hào)輸出的VCO時(shí)鐘，使其改變的相位狀態(tài)本地序列。在改變本地?cái)U(kuò)頻序列，然后重復(fù)上述過程，直到積分器輸出是大于給定的閾值后，本地?cái)U(kuò)頻序列的相位接近所發(fā)送的擴(kuò)頻序列的相位。在這種情況下，接收器擴(kuò)頻序列的捕獲完成時(shí)，閾值判定裝置的輸出信號(hào)的軌道電路，到擴(kuò)頻序列的同步跟蹤狀態(tài)。</p><p>　　圖3.5 單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)原理圖</p&

88、gt;<p>　　單積分滑動(dòng)相關(guān)捕捉系統(tǒng)時(shí)鐘電路包括一個(gè)電壓控制的振蕩器，時(shí)鐘信號(hào)形成的控制柵極和分頻器。如果閾值比較器的輸入是小于閾值的比較，輸出低電平，時(shí)鐘電路控制柵極電平控制，來讓時(shí)鐘產(chǎn)生的電路輸出信號(hào)作Tc/2的步進(jìn)，當(dāng)比較器輸入高于門限值時(shí)停止改變本地?cái)U(kuò)頻序列的相位。</p><p>　　與相位順序搜索捕獲法有所不同的是，時(shí)鐘信號(hào)的速率是由門限比較器輸出的低電平來控制的。如果發(fā)送的序列與本

89、地?cái)U(kuò)頻序列的相位差是△Tc，則單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲法的系統(tǒng)積分時(shí)間為TD=λTc(n<λ≤N)。在第一次做了TD=λTc積分后，因發(fā)送來的擴(kuò)頻序列相位和本地?cái)U(kuò)頻序列相位與不一致，為實(shí)現(xiàn)了本地序列的相位滑動(dòng)，積分器輸出低電平信號(hào)，改變時(shí)鐘信號(hào)速率。此時(shí)，如果還沒有實(shí)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)捕獲的積分的閾值比較器的輸出，保持改變的時(shí)鐘信號(hào)速率，積分時(shí)間是相對(duì)本地?cái)U(kuò)頻序列 (λ+1/2)/Tc，繼續(xù)上述的滑動(dòng)相關(guān)積分器的捕捉直到其輸出最大值，門限比較器輸

90、出另一信號(hào)使時(shí)鐘恢復(fù)原來的速率，那么積分器積分時(shí)間TD，恢復(fù)到最初的本地?cái)U(kuò)頻序列的λTc，此時(shí)本地?cái)U(kuò)頻序列的相位停止滑動(dòng)，就可以得到TD=λTc，實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)頻序列的相位捕獲，如圖3.5所示。</p><p>　　b）多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲</p><p>　　多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲系統(tǒng)使用一個(gè)以上的積分器，每個(gè)積分器具有不同的積分時(shí)間。捕獲開始時(shí)的第一個(gè)積分，積分時(shí)間積分器，其輸出判斷。所以，你可以

91、快速去除的非同步狀態(tài)。當(dāng)然，這會(huì)引起誤報(bào)的概率很高。如果輸出是大于該閾值時(shí)，判斷檢測(cè)同步（其中包含一個(gè)假警報(bào)），然后一個(gè)較長(zhǎng)的積分時(shí)間積分器。為了進(jìn)一步消除誤報(bào)。 ，直至所有的測(cè)試都大于閾值時(shí)，所述同步判定。因此，通過快速去除非同步相位，從而使平均大大減少系統(tǒng)的采集時(shí)間。</p><p>　　多積分捕獲系統(tǒng)可分為串行多積分捕獲和并行多積分捕獲。串行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理如圖3.6所示。</p>&l

92、t;p>　　它把單一積分器分為積分為TD1、TD2... TDn的n個(gè)積分器，有：</p><p><b>　　(3.1)</b></p><p>　　捕獲開始，積分器TD1工作，由積分門限比較器判斷積分器輸出是否大于預(yù)定門限。輸出一個(gè)信號(hào)改變時(shí)鐘，來控制本地?cái)U(kuò)頻碼序列相位改變Tc/2，再反復(fù)進(jìn)行該積分。如果積分器TD1輸出高于預(yù)定門限，則輸出信號(hào)給積分器TD2

93、，不改變本地序列相位進(jìn)行TD2的積分。如果積分器TD2輸出大于預(yù)定門限，則啟動(dòng)下一個(gè)積分器，直到所有的積分器都大于門限，則完成捕獲，接下來轉(zhuǎn)入跟蹤。若積分器TD2的輸出小于預(yù)定門限，積分門限比較器將去改變時(shí)鐘，來控制本地?cái)U(kuò)頻碼序列的相位滑動(dòng)，再次重復(fù)上述相位捕獲過程。</p><p>　　圖3.6 串行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理</p><p>　　串行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲流程如圖3.7所示。&

94、lt;/p><p>　　圖3.7 串行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲流程圖</p><p>　　并行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理如圖3.8所示。積分時(shí)間同樣滿足式3.1，只要任何一積分器的輸出判決小于門限值，那么所有的積分器都將清零。n個(gè)積分器的判決（依次進(jìn)行）都將大于門限，此時(shí)系統(tǒng)已經(jīng)同步。圖3.7所示的捕獲系統(tǒng)可以用一個(gè)積分器來表示。其輸出依次在時(shí)刻進(jìn)行采樣并判決。任意一次判決小于門限，積分器都會(huì)清零，直到

95、進(jìn)行下一個(gè)相位檢測(cè)。若在時(shí)刻TDi的判決大于門限，那么在TDi+1時(shí)刻作一次判決。TDi時(shí)刻的判決若大于門限則捕獲成功。</p><p>　　圖3.8 并行多積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲原理</p><p><b>　　c）序貫檢測(cè)捕獲</b></p><p>　　單積分滑動(dòng)捕獲的問題是要花費(fèi)大量的時(shí)間去除非同步序列階段。擴(kuò)頻序列長(zhǎng)，平均捕獲時(shí)間。為了減少

96、捕獲時(shí)間，需要以最快的速度異步階段（檢測(cè)），檢測(cè)器可以被刪除。但是可以使用較長(zhǎng)的積分時(shí)間，檢測(cè)到的同步相。</p><p>　　上文所述的多積分捕獲是如何減少平均捕獲時(shí)間的呢？在捕獲過程中，依次增加積分時(shí)間進(jìn)行判決，直到某次判決低于門限，則判定此相位為非同步相位。這樣非同步相位只需要較少的積分時(shí)間就可以被去除，而同步相位則要經(jīng)過所有判決判定為高于門限才可確定。</p><p>　　單積分，

97、多積分捕獲系統(tǒng)中的積分時(shí)間都是固定的。而序貫檢測(cè)(Sequential Detection)捕獲系統(tǒng)是一種積分時(shí)間可變的順序搜索捕獲系統(tǒng)，有時(shí)也稱為序貫概率比檢測(cè)(Sequential Probability Ratio Text，縮寫為SPRT)，如圖3.9所示。通過計(jì)算與所接收的信號(hào)，以確定序列是否同步的局部序列的對(duì)數(shù)的對(duì)數(shù)似然比。的似然比的計(jì)算結(jié)果被輸入到邏輯控制電路。其特征在于具有兩個(gè)門限判定電路A和B，A> B。似然比是

98、大于A時(shí)，該序列已被同步時(shí)，捕獲完成。當(dāng)似然比小于B，表明該序列是不同步的，那么本地序列的相位，下一個(gè)相位檢測(cè)的檔案。將A，B之間的似然比時(shí)，電路不作出判斷是否同步繼續(xù)采樣，并計(jì)算似然比。探測(cè)器最快的順序排除非同步相。</p><p>　　圖3. 9 序貫檢測(cè)捕獲系統(tǒng)</p><p>　　3.2.3匹配濾波器捕獲法</p><p>　　前面幾種捕獲方法都是基于有源相

99、關(guān)器檢測(cè)，用一個(gè)本地?cái)U(kuò)頻序列與接收信號(hào)相關(guān)運(yùn)算，然后進(jìn)行時(shí)間為TD的積分。將積分結(jié)果與一個(gè)門限值相比較，判斷是否同步于本地序列的當(dāng)前相位接收序列。如果不同步則再次更新本地碼序列的相位，只到進(jìn)行下一次檢測(cè)。這樣判斷一個(gè)相位是否同步需花費(fèi)的時(shí)間TD秒，其搜索速度受到明顯限制。</p><p>　　匹配濾波器的快速捕獲，捕獲技術(shù)，可大大縮短采集時(shí)間。其根本原因是，它搜索的每個(gè)階段迅速。在捕獲過程中，接收信號(hào)與本地序列相

100、關(guān)性的處理被執(zhí)行時(shí)，任何與時(shí)間相關(guān)的結(jié)果與一個(gè)閾值進(jìn)行比較。如果超過閾值時(shí)，表明此接收到的序列的局部序列的相位同步的相位。需要指出的是，本地序列是固定的。的處理對(duì)應(yīng)于所接收的信號(hào)在本地序列，并產(chǎn)生一個(gè)相關(guān)結(jié)果的每一刻，滑動(dòng)的兩個(gè)序列相對(duì)應(yīng)，必須有一個(gè)相關(guān)峰值輸出（在零相移的擴(kuò)頻序列的自相關(guān)函數(shù)值）。檢測(cè)到相關(guān)峰，并在同一時(shí)間啟動(dòng)一個(gè)預(yù)先設(shè)定的一個(gè)很好的擴(kuò)展序列產(chǎn)生器，然后擴(kuò)頻序列與所接收的序列必須是同步的。</p><

101、;p>　　圖3.10 匹配濾波器捕獲系統(tǒng)</p><p>　　圖3.10中所示的匹配濾波器捕獲系統(tǒng)顯示了一個(gè)擴(kuò)展頻譜調(diào)制信號(hào)被饋送到匹配濾波器，在輸出端產(chǎn)生的輸出的相關(guān)峰值（在匹配濾波器的擴(kuò)頻序列的時(shí)刻的輸入信號(hào)序列的相位對(duì)準(zhǔn)）。使用此輸出的擴(kuò)頻序列的相關(guān)峰值相位，可實(shí)現(xiàn)捕獲。</p><p>　　3.3同步捕獲性能分析與比較</p><p>　　上述的幾種方

102、法直接擴(kuò)頻系統(tǒng)，以下簡(jiǎn)單的分析和比較，他們的表演捕捉，同時(shí)捕捉捕捉時(shí)間和硬件的復(fù)雜性。要引進(jìn)幾個(gè)捕獲性能相關(guān)的概念：檢測(cè)，誤報(bào)的概率和虛警概率。確實(shí)已經(jīng)捕獲的檢測(cè)概率閾值時(shí)，比較器捕獲成功的虛警概率的判斷是事實(shí)捕捉未捕獲的判斷，所以誤報(bào)的概率其實(shí)是無法捕捉的捕捉概率閾值比較決定。在理想的情況下，檢測(cè)器的判斷總是正確的，即虛警概率的檢測(cè)概率為0，也就是說，當(dāng)兩個(gè)序列確實(shí)決定同步信號(hào)必須是大于檢測(cè)閾值，當(dāng)兩個(gè)序列的同步，判斷信號(hào)必須小于該檢

103、測(cè)閾值。進(jìn)行以下的分析是假設(shè)的情況下，檢測(cè)率和誤報(bào)概率為0。</p><p>　　3.3.1并行捕獲法性能分析</p><p>　　并行捕獲在檢測(cè)概率為1和假警概率為0的情況下，只需要進(jìn)行一次積分就可以實(shí)現(xiàn)捕獲，理想情況下的捕獲時(shí)間為積分時(shí)間TD。</p><p><b>　　(3.2)</b></p><p>　　其中

104、，n是寄存器級(jí)產(chǎn)生的擴(kuò)頻序列，N是擴(kuò)頻碼的周期的長(zhǎng)度，和可見的擴(kuò)頻序列的捕獲模式是很短的。然而，接收機(jī)需要使用2N個(gè)解擴(kuò)的相關(guān)器，N>1時(shí)，擴(kuò)頻序列的捕獲電路的移動(dòng)設(shè)備，例如N=2047，捕獲4094解擴(kuò)的相關(guān)器，所以這種方法并不實(shí)用。</p><p>　　3.3.2相位順序搜索法性能分析</p><p>　　如圖3.2所示，擴(kuò)頻序列長(zhǎng)N，碼元寬度Tc，則序列周期為NTc。則搜索完序

105、列一個(gè)周期（N個(gè)碼元）的時(shí)間，即最大捕獲時(shí)間為：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　若本地?cái)U(kuò)頻序列的跟發(fā)送的擴(kuò)頻序列的相位相同時(shí)，經(jīng)過一次積分后，不需要進(jìn)行搜索捕獲的實(shí)現(xiàn)上，所以最小采集時(shí)間：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　這樣

106、，相位搜索捕獲法的平均捕獲時(shí)間為：</p><p><b>　　(3.5)</b></p><p>　　其中TD是相關(guān)積分時(shí)間，TD=λTc(n<λ≤N)，那么，相位搜索捕獲法捕獲的平均時(shí)間為NλTc，比用2N個(gè)擴(kuò)頻碼序列相關(guān)解擴(kuò)器捕獲時(shí)間要大N倍。</p><p>　　如果積分和門限比較的檢測(cè)概率PD<1，虛警概率為0時(shí)，則擴(kuò)頻序

107、列的相位搜索捕獲方法的平均時(shí)間是：</p><p><b>　　(3.6)</b></p><p>　　顯然，這時(shí)擴(kuò)頻序列相位搜索法的平均捕獲時(shí)間至少是積分時(shí)間TD的N倍。檢測(cè)的概率降低，平均捕獲時(shí)間迅速增加。相位搜索方法的電路裝置，容量雖小，但采集時(shí)間顯著增加，為了實(shí)現(xiàn)快速捕捉是非常困難的。</p><p>　　3.3.3單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲法

108、的性能分析</p><p>　　單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲中，設(shè)q為發(fā)送來的擴(kuò)頻序列相位和實(shí)現(xiàn)本地?cái)U(kuò)頻序列相位一致所需的最大滑動(dòng)次數(shù)，則每次步進(jìn)Tc/2的情況，有：</p><p><b>　　(3.7)</b></p><p>　　捕獲系統(tǒng)在實(shí)際工作時(shí)，若門限比較的檢測(cè)概率為1，假警概率為0，經(jīng)過K次相位滑動(dòng)可實(shí)現(xiàn)捕獲，所需捕獲時(shí)間是：</p&

109、gt;<p><b>　　(3.8)</b></p><p>　　式中，K最小為0（不要滑動(dòng)），最大為q=2N，所以，單積分滑動(dòng)相關(guān)捕獲法的平均捕獲時(shí)間是：</p><p><b>　　(3.9)</b></p><p>　　式中，TD=λTc(n<λ≤N)。</p><p>　

110、　檢測(cè)概率小于1和虛警概率大于0的情況下，單積分的相位滑動(dòng)相關(guān)法完成捕獲的平均捕獲時(shí)間是：</p><p><b>　　(3.10)</b></p><p><b>　　上式也可以寫成：</b></p><p><b>　　(3.11)</b></p><p>　　當(dāng)PD=1，

111、PFA=0時(shí)，則其平均捕獲時(shí)間為NTD=λNTc，是該系統(tǒng)的最小平均捕獲時(shí)間， 即：</p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　其中， n<λ≤N(N>1)，顯然，一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間來完成擴(kuò)頻序列相位捕獲。可平均縮短采集時(shí)間，把單一的組成滑入積分處理。</p><p>　　3.3.4匹配濾波捕獲法性能分析&l