擴譜通信系統(tǒng)的同步――跟蹤課件

擴譜通信系統(tǒng)的同步――跟蹤

擴譜通信－－第6課2004年4月1擴譜通信擴譜通信系統(tǒng)的同步擴譜通信－－第6課2004年4月1擴譜通信內(nèi)容6.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步2004年4月2擴譜通信內(nèi)容6.1偽碼序列的跟蹤2004年4月2擴譜通信偽碼序列跟蹤的必要性偽碼序列的捕獲是要使本地偽碼序列相位同發(fā)送來的偽碼序列相位一致，完成偽碼序列捕獲后，只是做到了彼此相位一致，但彼此之間的準確一致程度可能是有差別的

典型的滑動相位相關捕獲法，每次相位搜索，本地偽碼序列相位同發(fā)送來的偽碼序列相位，在捕獲完成后最大還有的相位差發(fā)送來的偽碼序列因噪聲的污染，各種傳送信道的影響等，相位狀態(tài)會受其影響而出現(xiàn)波動，甚至某種偶然性改變，使得與已經(jīng)相位一致的本地參考序列又出現(xiàn)某種相位抖動偏差或偏離

擴頻通信系統(tǒng)為了準確、可靠地工作，除了要實現(xiàn)擴頻的捕獲（初始同步）外，還要實現(xiàn)偽碼序列的同步跟蹤（同步鎖定）

2004年4月3擴譜通信偽碼序列跟蹤的必要性偽碼序列的捕獲是要使本地偽碼序列相位同發(fā)偽碼序列同步

擴頻通信系統(tǒng)中的偽碼序列同步

既要確定本地偽碼序列相位同發(fā)送來的偽碼序列相位的同步，又要確立本地偽碼序列相位對發(fā)送來的偽碼序列相位的跟蹤

要建立本地偽碼序列相位對發(fā)送來的偽碼序列相位的同步和跟蹤，就要能正確給出兩序列相位的相位差（或對該相位差的估值），根據(jù)這個相位差產(chǎn)生能減小該相位差的控制信號，以此控制本地偽碼序列相位與發(fā)送來的偽碼序列相位完全一致

能實現(xiàn)這種功能的是具有S型曲線的相位鑒別器，簡稱鑒相器

2004年4月4擴譜通信偽碼序列同步擴頻通信系統(tǒng)中的偽碼序列同步2004年4月46.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月5擴譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月5擴譜通信鑒相器的S型曲線(1)

鑒相器的S型曲線特性是靠利用偽碼序列的自相關特性實現(xiàn)的，如圖所示

2004年4月6擴譜通信鑒相器的S型曲線(1)鑒相器的S型曲線特性是靠利用偽碼序列鑒相器的S型曲線(2)圖（a）是偽碼序列的自相關特性，相關時間時，相關值最大

以此相關時間為基準（為基準），偏離的偽碼序列相位特性，如（b）虛線①偏離的偽碼序列相位特性的倒相值，如圖（b）的虛線②所示

把這兩個相關特性值相加，則形成具有S型特性的曲線，圖（b）的實線

2004年4月7擴譜通信鑒相器的S型曲線(2)圖（a）是偽碼序列的自相關特性，相關時鑒相器的S型曲線(3)這條曲線就是能用于偽碼序列同步跟蹤的鑒相曲線，這是偏離的鑒相曲線，簡稱為的鑒相曲線

圖（c）是偏離的鑒相曲線，簡稱鑒相曲線

從圖明顯看出，鑒相曲線過點線段的斜率比鑒相曲線的斜率大，那在相同相位偏離的情況下（偏離點的程度相同），鑒相曲線有更大的合成相關值

設鑒相曲線的特性為，鑒相曲線的特性為，則有：2004年4月8擴譜通信鑒相器的S型曲線(3)這條曲線就是能用于偽碼序列同步跟蹤的鑒鑒相曲線的特性

N是偽碼序列的長度，和都是周期為的周期函數(shù)

有效區(qū)2004年4月9擴譜通信鑒相曲線的特性N是偽碼序列的長度，和6.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月10擴譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月10擴譜通信偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（1）

利用上述鑒相特性構成的偽碼序列同步跟蹤環(huán)路如下圖所示，是利用鑒相特性的典型同步跟蹤環(huán)

超前滯后環(huán)路對應捕獲電路的本地參考碼超前滯后2004年4月11擴譜通信偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（1）利用上述鑒相特性構成的偽碼序列同偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（2）利用鑒相特性，則本地偽碼序列輸出中的一個，從第（n-2）寄存器輸出的那個改為從第（n-1）寄存器輸出即可

偽碼序列同步跟蹤環(huán)由產(chǎn)生偽碼序列的幾級移位寄存器、產(chǎn)生偽碼序列生成時鐘的壓控振蕩器、環(huán)路低通濾波器和環(huán)路鑒相器（或鑒相器）組成

如果不是從上圖所示的產(chǎn)生偽碼序列的第n、第（n-2）寄存器中獲取彼此間相差（相對的基準相差）的本地偽碼序列，而從第n、第（n-1）寄存器中獲取彼此間相差（相對的基準相差為）的本地偽碼序列，則構成鑒相器

2004年4月12擴譜通信偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（2）利用鑒相特性，則本地偽偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（3）利用鑒相器或鑒相器的鑒相特性和生成的偽碼序列同步跟蹤誤差信號，就可以作出偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

2004年4月13擴譜通信偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（3）利用鑒相器或鑒相器的鑒6.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月14擴譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月14擴譜通信基帶相關同步跟蹤環(huán)（1）

基帶相關的偽碼序列同步跟蹤環(huán)，如下圖所示工作過程

接收到發(fā)送來的擴頻信號后，經(jīng)射頻濾波放大

2004年4月15擴譜通信基帶相關同步跟蹤環(huán)（1）基帶相關的偽碼序列同步跟蹤環(huán)，如下基帶相關同步跟蹤環(huán)（2）送給載頻解調器獲得偽碼序列的基帶信號

該信號分兩路作相差的解擴，經(jīng)低通濾波后相減，輸出誤差信號

該信號經(jīng)環(huán)路濾波器控制時鐘的壓控振蕩器，從而調整本地偽碼序列相位與發(fā)送來偽碼序列相位完全一致這種基帶相關的同步跟蹤環(huán)所使用的鑒相器同前面介紹的完全一樣，只是這兒是的鑒相器

2004年4月16擴譜通信基帶相關同步跟蹤環(huán)（2）送給載頻解調器獲得偽碼序列的基帶信號性能比較

利用鑒相器的基帶相關同步跟蹤環(huán)的同步跟蹤性能要比鑒相器的基帶相關同步跟蹤環(huán)的同步跟蹤性能好只是的跟蹤范圍要小一些

2004年4月17擴譜通信性能比較利用鑒相器的基帶相關同步跟蹤環(huán)的同步跟蹤基帶相關同步跟蹤環(huán)的缺陷偽碼序列基帶相關的同步跟蹤環(huán)，進入該環(huán)的輸入信號已經(jīng)是經(jīng)過準確載波解調后的擴頻信號，這個信號沒有載波，甚至沒有對偽碼序列調制的數(shù)據(jù)要做到這一點，接收機必須準確知道或通過相干檢測知道載波的頻率相位并與之同步，而且接收信號中的信息數(shù)據(jù)已用某種方法在輸入同步跟蹤環(huán)路之前就除去了（或發(fā)送來的信號中沒有調制信息數(shù)據(jù)）一般情況下很難作到，調制信息數(shù)據(jù)需要在偽碼序列同步鎖定后才便于解調出

首先要準確完成載波解調也不容易，特別是有多普勒效應等頻率漂移的時候

2004年4月18擴譜通信基帶相關同步跟蹤環(huán)的缺陷偽碼序列基帶相關的同步跟蹤環(huán)，進入該6.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月19擴譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月19擴譜通信包絡相關同步跟蹤環(huán)（1）

基帶相關的同步跟蹤環(huán)存在上述缺陷，在實際運用中采用包絡相關同步跟蹤環(huán)在接收端對于接收到的擴譜信號作頻率變換，從射頻到中頻，在中頻上進行準確解調后再建立偽碼序列的同步跟蹤是必要的對這種情況，典型的是對中頻作平方檢波實現(xiàn)偽碼序列同步跟蹤的包絡相關同步跟蹤環(huán)，它不需要首先建立載波的頻率、相位的準確同步，屬于非相干同步跟蹤環(huán)

2004年4月20擴譜通信包絡相關同步跟蹤環(huán)（1）基帶相關的同步跟蹤環(huán)存在上述缺陷，包絡相關同步跟蹤環(huán)（2）偽碼序列包絡相關的同步跟蹤環(huán)如下圖所示

2004年4月21擴譜通信包絡相關同步跟蹤環(huán)（2）偽碼序列包絡相關的同步跟蹤環(huán)如下圖所包絡相關的鑒相器的鑒相特性

采用包絡相關的鑒相器的鑒相特性是：

如左圖所示，由于，為該曲線的線性部分，具有很好的鑒相特性

2004年4月22擴譜通信包絡相關的鑒相器的鑒相特性采用包絡相關的鑒相鑒相器的鑒相特性（1）

如果使用鑒相器，按圖7.4的環(huán)路結構，鑒相器的鑒相特性是：

其鑒相特性曲線如左圖所示

2004年4月23擴譜通信鑒相器的鑒相特性（1）如果使用鑒相器，按圖7.4的鑒相器的鑒相特性（2）從圖中可以看出，鑒相器特性曲線在

的整個有效區(qū)域沒有線性特性部分特別是在

附近，，也就是在附近，不可能形成誤差信號，從而有效控制本地偽碼序列時鐘速率達到與發(fā)送來的擴頻序列相位一致對使用包絡檢波的包絡相關同步跟蹤環(huán)，不采用

鑒相器

2004年4月24擴譜通信鑒相器的鑒相特性（2）從圖中可以看出，鑒相器特性曲線在6.1偽碼序列的跟蹤

6.2鑒相器的S型曲線

6.3偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

6.4基帶相關同步跟蹤環(huán)

6.5包絡相關同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月25擴譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月25擴譜通信跳頻序列的同步

下圖所示的電路就是與前述包絡相關同步跟蹤環(huán)相類似的跳頻序列同步跟蹤環(huán)

2004年4月26擴譜通信跳頻序列的同步下圖所示的電路就是與前述包絡相關同步跟蹤環(huán)相跳頻序列跟蹤環(huán)的跟蹤過程上圖所示的環(huán)路使用延遲鑒別器，環(huán)路中的頻率合成器在跳頻序列發(fā)生器的作用下，產(chǎn)生兩個與接收到的跳頻信號的跳變頻率超前一段時間和延后一段時間的信號

信號頻率與接收信號的頻率正好相差一個中頻經(jīng)乘法器混頻濾波器濾波，平方后相減，就獲得了超前一段時間的本振信號通接收信號混頻后的中頻信號，和滯后一段時間的本振信號同接收信號混頻后的中頻信號，相差的電壓這個電壓就是有超前滯后鑒別能力的信號，能實現(xiàn)跳頻信號的同步跟蹤

2004年4月27擴譜通信跳頻序列跟蹤環(huán)的跟蹤過程上圖所示的環(huán)路使