1、<p>　　湖 南 科 技 大 學</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計（ 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>　學院信息與電氣工程學院</p><p>　專業(yè)通信工程</p><p>　學號0904040101</p><p>　指導教師王志強</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書</p><p>　　指導教師（簽名）： </p>

3、<p>　　學 生（簽名）： </p><p>　　湖 南 科 技 大 學</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）指導人評語</p><p>　　[主要對學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻應用，創(chuàng)新性，實用性，科學性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進行綜合評價]</p>&

4、lt;p>　　指導人： （簽名）</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　指導人評定成績： </p><p>　　湖 南 科 技 大 學</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語</p><p>　　[主要對學

5、生畢業(yè)設(shè)計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學性，結(jié)論和存在的不足等進行綜合評價]</p><p>　　評閱人： （簽名）</p><p><b>　　年 月 日</b></p><p>　　評閱人評定成績： </p><p>　　湖 南

6、科 技 大 學</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄</p><p>　　日期： </p><p>　　學生： 學號： 班級： </p><p>　　題目：

7、 </p><p>　　提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料：</p><p>　　1 設(shè)計（論文）說明書共頁</p><p>　　2 設(shè)計（論文）圖 紙共頁</p><p>　　3 指導人、評閱人評語共頁</p><p&

8、gt;　　畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：</p><p>　　[主要對學生畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進行綜合評價]</p><p>　　答辯委員會主任： （簽名）</p><p>　　委員： （簽名）</p>&l

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

10、;<b>　　摘 要</b></p><p>　　CDMA (Code Division Multiple Access)中文簡稱碼分多址，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使用，并且把其他使用者的信號視為噪聲。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碼是最大長度位移暫存器序列，簡稱m序列， 他具有長 2n-1個位元, 由一具線性回授的m級暫存器來產(chǎn)生。同時PN碼分長碼與短碼，在CDMA中的擔當不同的角色。</p><p>　　CDMA通信系統(tǒng)的接收機的同步，包括PN碼同步、符號同步、幀同步和擾頻碼的同步。 直接序

12、列擴頻系統(tǒng)在CDMA系統(tǒng)中，是使用最廣泛的，基于直接序列擴頻系統(tǒng)進行了大量的研究偽碼捕獲方法。偽隨機碼同步通常在兩個步驟。第一步是進行搜索和捕獲的偽隨機碼的初始相位，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。 本論文重點研究擴頻通信在CDMA中如何實現(xiàn)PN碼同步的相關(guān)仿真，采用滑動相關(guān)法對PN碼同步電路進行捕捉，并在System View軟件中進行仿

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； 擴頻序列； 捕獲檢測</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 擴頻通信- 2 -</p><p>　　2.1 擴頻通信系統(tǒng)的基本概念- 2 -</p><p>　　2.2擴頻通信系統(tǒng)的特點- 3 -</p><p>　　2.3擴頻通信系統(tǒng)的分類- 4 -</p><p>　　2.4 擴頻系統(tǒng)中的偽隨機序列- 4 -<

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

21、;<p>　　2.5.2 直接序列擴頻系統(tǒng)的實現(xiàn)- 12 -</p><p>　　2.5.3 直接擴頻系統(tǒng)的同步- 12 -</p><p>　　第三章 直接序列擴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擴頻序列跟蹤- 22 -</p><p>　　第四章 直擴系統(tǒng)PN碼同步電路的System View

24、仿真- 25 -</p><p>　　4.1 SystemView的功能簡介和特點- 25 -</p><p>　　4.2 偽隨機序列的產(chǎn)生- 26 -</p><p>　　4.3滑動相關(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>　　擴頻通信，結(jié)合衛(wèi)星通信和光纖通信在信息時代被稱為三大高新技術(shù)。擴頻通信傳輸?shù)男畔⑿盘枎挻笥谛畔⒈旧淼膸?，高速擴頻碼序列延長低速數(shù)據(jù)編碼序列譜寬帶通信的使用，具有抗干擾能力強，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)中一個非常

26、重要的問題，包括載波同步，幀同步，網(wǎng)絡同步，符號同步，同步擴頻通信系統(tǒng)等。在擴頻通信系統(tǒng)中，載波解調(diào)濾波器的采樣的符號匹配后輸出一個二進制序列。必須對序列解擴，為了獲得原始數(shù)據(jù)，解擴的本地參考代碼序列必須與接收序列完全同步。當擴頻偽隨機序列的大小的相位差超過一個符號，因為偽隨機序列的相關(guān)特性，它將不知道差距到底有多大，必須整個未知相位區(qū)間搜索檢測，這一過程稱為碼同步。在直接序列擴頻通信系統(tǒng)中偽隨機碼同步，包括同步捕獲和同步跟蹤。同步捕獲

27、負責了本地擴頻碼序列與接收到的編碼序列被調(diào)整到在少于半個符號的范圍，同步跟蹤進一步減小同步誤差，使其盡可能小。</p><p>　　隨著計算機及通信技術(shù)的發(fā)展，世界各國對擴頻技術(shù)的研究與應用已接近高潮，而基于擴頻的CDMA移動通信技術(shù)也得到迅速發(fā)展，其主要原因是在擴頻通信在擴頻調(diào)制碼序列的存在下，以利用多種型態(tài)之間的擴頻碼序列優(yōu)良的自相關(guān)和互相關(guān)特性，在接收端使用的解擴的相關(guān)檢測技術(shù)。以這種方式，用戶被分配到一個

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

29、擴頻碼同步技術(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)計仿真。</p><p><b>　　第二章 擴頻通信</b></p><p>　　2.1 擴頻通信系統(tǒng)的基本概念</p><p>　　對擴頻通信的精確定義如下：用來

30、傳輸信息的信號帶寬遠大于信息本身的帶寬傳輸模式，該過程由獨立的信息碼來實現(xiàn)擴頻，并返回信息數(shù)據(jù)的內(nèi)容，在接收端采用相同的擴頻碼以實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復。</p><p>　　這種通信手段和傳統(tǒng)的窄帶通信方法的不同：第一，它是在信息擴頻寬帶傳輸?shù)男纬蓵r加入擴頻碼；其次，然后收回窄帶信息數(shù)據(jù)的相關(guān)處理。擴頻通信理論是香農(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重要的結(jié)論：對于一個給定的傳輸速率，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。擴頻通信系

32、統(tǒng)運用該理論，信道帶寬擴展以換的對信噪比的好處，增強了系統(tǒng)的抗干擾的能力。</p><p>　　圖2.1 典型的擴頻通信系統(tǒng)模型</p><p>　　典型的擴頻系統(tǒng)框圖如圖2.1所示?？梢钥闯?，擴頻通信系統(tǒng)由原始信息，信源編碼、信道編碼、調(diào)制和解調(diào)、擴頻調(diào)制解擴和信道六部分組成。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，錯誤檢測和校

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在相應頻帶傳輸，數(shù)字信號調(diào)制方法通常用于振幅控制，頻移鍵控，相移鍵控，在CDMA移動通信QPSK、OQPSK是PSK改進。與常規(guī)的通信系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)模型具有擴頻和解擴兩部分，傳播的信號帶寬的能在頻譜密度低的信道中傳輸。</p><p>　　2.2擴頻通信系統(tǒng)的特點</p><p>　　自20世紀40年代后期，特別是80年代以

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

35、的發(fā)送端相同的擴頻碼接擴，恢復有用信號，其他干擾信號的頻譜被展寬了，使信道內(nèi)干擾強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 擴頻系統(tǒng)抗噪聲簡圖</p><p><b>　　(2)保密性好</b></p><p>　　安全性良好的

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

37、/p><p>　　此外，信號的頻譜展寬，擴頻通信系統(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，易于實現(xiàn)碼分多址</p><p>　　利用偽隨機序列擴頻的擴頻通信系統(tǒng)，在實際的通信系統(tǒng)中，不同的偽隨機序列的使用，不同的用戶地址來實現(xiàn)碼分多址通信。</p><p>　　2.3擴頻通信系統(tǒng)的分類

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

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

40、片，片發(fā)射信號由擴頻碼序列控制。跳頻可以理解為：用碼序列選擇多時片的時移鍵控。跳時擴頻系統(tǒng)主要通過擴頻碼遙控發(fā)射器的通斷，減少時間分復用系統(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 擴頻系統(tǒng)中的偽隨機序列</p><p>　　在擴頻系統(tǒng)中，信號頻譜的擴展是通過擴頻序列的實現(xiàn)，因此擴頻序列起著決定性的作

41、用，理想的擴頻序列應該具有以下特征：</p><p>　　（1）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的相對概率滿足平衡；</p><p>　?。?）有足夠數(shù)量的擴頻序列；</p><p>　?。?）盡可能的序列復雜性大；<

42、;/p><p>　?。?）具有近似的噪聲頻譜，即近似的連續(xù)譜和均勻分布；</p><p>　　（7）工程上易于實現(xiàn)。</p><p>　　從自相關(guān)函數(shù)來看，可以把分為狹義偽隨機序列跟廣義偽隨機序列。自相關(guān)函數(shù)的狹義偽隨機序列具有如下形式：</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序列是對其他偽隨機序列研究和建設(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，容易實現(xiàn)多址通信。Bent序列和Kasami序列的互相關(guān)的最大值達到理論值的下限（韋爾奇部門）。為了實現(xiàn)偽隨機序列的快速捕獲，研究人員構(gòu)建了噴氣推進實驗室的序列，選擇序列的非線性序列。近年

45、來，逐漸受到重視的所產(chǎn)生的非線性動力學系統(tǒng)中的混沌序列的混沌的使用。利用Gold序列的偽隨機序列的系統(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>　　最長線性反饋移位寄存器序列是最典型的偽隨機序列，屬于一個特殊的偽隨機序列，稱為M序列。它是由一個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)生的偽隨機序列產(chǎn)

46、生的長周期。其特征如下：</p><p>　?。?）序列的周期N =2n-1中，“1”的個數(shù)是2n-1，“0”的個數(shù)是2n-1-1，滿足序列的平衡性 。</p><p>　?。?）每個連續(xù)非零的二進制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）對于周期為2n-1的m序列，共有2n-1個游程，其中：長

47、度為的游程數(shù)占游程總數(shù)的1/2n，一個長度是n-1的“0”游程和一個長度為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>　　（5）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。</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。通過計算m序列優(yōu)選的濃度，對序列互相關(guān)特性不理想的小會，介紹了多址干擾，擴頻多址通信是不容易實現(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，若在每個序列周期內(nèi)1與0的數(shù)目最多差1，符號具有關(guān)聯(lián)特性并且在一個序列周期內(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>　　信號的自相關(guān)函數(shù)和功率譜之間形成——傅立葉變換對，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，所以對應的頻譜是離散的。如圖2.1是自相關(guān)函數(shù)的波形，對應的離散譜的包絡是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是偽隨機碼一個碼片的持續(xù)時間。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>　　第一個零出現(xiàn)在2π/Tc，在|w|≤2π/Tc范圍內(nèi)包括信號8

54、0%的能量，由此，信號傳輸帶寬一般定為H=2 /Tc。</p><p>　　適當增加m序列的長度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，這些特性使偽隨機序列更加接近于理想噪聲的特性。</p><p>　　7）設(shè)生成多項式是F2域上的多項式，為了產(chǎn)生周期N=2n-1的m序列， F(x)必須為F2域上的本原多項式。m序列的生成可用移位寄存器的特征

55、多項式來確定，一個本原多項式對應一個m序列。m序列的個數(shù)就是n階本原多項式的個數(shù)問題。要產(chǎn)生一個m序列，需要得到一個具體的本原多項式。確定本原多項式的方法是：先得到所有n次既約多項式，再計算各個既約多項式的周期，周期為N=2n-1的多項式即為本原多項式。表2.1給出了為2～8的本原多項式F(x) [3]。[1,2,4,5]表示的多項式為F(x)=1+x+x2+x4+x5。</p><p>　　表2.1 m序列的

56、本原多項式</p><p>　　對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和移位寄存器級數(shù)，并查表得出它生成多項式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，同長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)中地址碼是遠遠不夠的。</p><p>　　2.4.2戈爾德-Gold序列</p><p>　　m序列優(yōu)

59、選對，指在m序列集中兩個m序列，其互相關(guān)函數(shù)的最大值絕對值小于某個值。而戈爾德碼是由兩個速率相同、長度相同、但碼字確不同的m序列優(yōu)選對模2加得到的，具有較好的自、互相關(guān)特性。對于給定周期N=2n-1的m序列優(yōu)選對，能夠生成N+2個戈爾德序列，所以戈爾德碼的個數(shù)要遠遠大于m序列。</p><p>　　已知m序列優(yōu)選對與優(yōu)選序列之間相對初始狀態(tài)，可以確定一個戈爾德序列。戈爾德序列之間的互相關(guān)函數(shù)是三值函數(shù)，要遠遠小于

60、m序列：</p><p><b>　　（2.12)</b></p><p>　　式中，t(n)=1+2[(n+2)/2]。</p><p>　　圖2.6為生成多項式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>　　戈爾德序列可以分為平衡戈爾德序列和非平衡戈爾德序列。平衡戈爾德序列，“0”和“1”的個數(shù)差為1，滿足平衡特性；在非平衡性序列中，"1”和“0”的個數(shù)之差大于1。當移位寄存器級數(shù)n是奇數(shù)時，一半的戈爾德序列為平衡戈爾德序列；而當n是偶數(shù)時，四分之三的戈爾德序列為平衡戈爾德序列。在擴頻通信系統(tǒng)中，擴頻序列的平衡性對系統(tǒng)性能的影響很大，序列不平衡不僅會引入直流分量，還會使使系統(tǒng)載波發(fā)生泄漏，而且會不同程度

62、的破壞系統(tǒng)的抗干擾和保密性能。因此，采用平衡的Gold序列作為擴頻序列的擴頻碼必不可少。</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。因為它的自相

64、關(guān)函數(shù)旁瓣值較大，這樣對序列的同步不利；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，各個序列的功率譜分布不同，因此不能作為單獨擴頻系統(tǒng)中的擴頻序列。</p><p>　　除了以上分析的常用擴頻序列外，根據(jù)不同的應用，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序列。</p><p>　　2.5直接序列擴頻通信系統(tǒng)</p>&

65、lt;p>　　2.5.1直接序列擴頻技術(shù)的基本原理</p><p>　　直接序列擴頻系統(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展頻譜通信系統(tǒng)。直接序列擴頻系統(tǒng)的發(fā)射機與接收機系統(tǒng)框圖如圖2.7所示。</p><p>　　(a) 發(fā)射機系統(tǒng)框圖</p><p>　　(b) 接收機系統(tǒng)框圖</p><p>

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

67、提高信噪比和提取信號來調(diào)整相位同步電路拾取的精確相位的擴頻碼同步信號解調(diào)擴頻碼的生成，PN碼發(fā)生器發(fā)射，發(fā)射的擴頻碼相位差盡可能的小（小于1 / 10碼元寬度），得到的信息數(shù)據(jù)D.擴頻通信的兩個基本特征是一個偽隨機碼調(diào)制和信號處理。的偽隨機碼調(diào)制的核心是生成一個偽碼（PN碼）滿足擴頻通信的需求作為擴頻碼（擴頻碼），也被稱為擴頻序列（擴頻序列）。要求它具有良好的偽隨機性，周期長，對編碼序列復雜度大，容易產(chǎn)生高速。常用的擴頻DSSS編碼方式

68、，的線性反饋移位寄存器序列的最大長度，即M序列。它是由一個線性反饋移位寄存器具有上述特點的產(chǎn)生，它生成一個二進制序列調(diào)整反饋系數(shù)。中的一些反饋因子M序列可以產(chǎn)生最大周期的長度，m序列的長度決定了擴</p><p>　?。?）直接序列擴頻：用一個偽隨機序（PN序列）對信息進行調(diào)制，偽隨機序列速率Rpn大于信號速率Ri。</p><p>　?。?）信號擴頻后帶寬增加N=Rpn/ Ri倍。<

69、;/p><p>　?。?）PN序列碼相互之間是正交的。</p><p>　　2.5.2 直接序列擴頻系統(tǒng)的實現(xiàn)</p><p>　　直接序列擴頻技術(shù)采用偽隨機碼(PN 碼)對信息進行模2加得到擴展序列，然后將擴展序列經(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大大降低。其中PN碼由偽隨機序列發(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，它分為兩個步驟，解擴和解調(diào)。在接收端，接收到的信號放大后混合后與發(fā)送端完全相同的偽隨機碼的中頻信號進行相關(guān)解擴的擴頻信號到一個窄帶信號同步，然后解調(diào)來恢復原始信息序列。干擾和噪聲不相關(guān)的偽隨機碼，接收端解擴，相當于第一擴散，干擾和噪聲的頻譜擴展，減少的帶內(nèi)干擾功率，同時提高輸入信號的解調(diào)器的信噪比，而且提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。此外，由于偽碼接收機和解無關(guān)的類型很難找到

71、的擴頻序列的信息。</p><p>　　DS系統(tǒng)最好是先解擴解調(diào)，由于無線信號傳播在空間中會有很多的信號衰減。未解決的擴張在信噪比很低，甚至失去信號中的噪聲。在低信噪比情況下的解調(diào)器解調(diào)困難通常正常，導致誤碼率高。但是，由于較高的信號強度可以解調(diào)條件下的室內(nèi)通信擴。當信號達到一定的水平，一個簡單的解調(diào)器已能正常工作，第一信號解調(diào)為一個數(shù)據(jù)流（未解決的擴展），然后用數(shù)字通用集成電路信號解擴。DS無線LAN卡一般使用

72、這種方法，大大簡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 直接擴頻系統(tǒng)的同步</p><p>　　DS系統(tǒng)的解擴的第一步，偽碼同步完成后可以使用相同的代碼序列擴頻信號的相關(guān)解擴。接收機的本地PN碼相位與接收到的高速擴頻序列的一致。例如，當發(fā)送端和接收端的相位差大于一個符號的寬度（Tc），相關(guān)性不存在。第一步是解擴捕獲在接收信號與本地PN碼相位狀

73、態(tài)。</p><p>　　擴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鐘速率接收器，以便在接收信號的PN碼相位和本地PN碼相位的相對滑動相關(guān)器。在滑動的過程中，當相關(guān)峰在捕捉閾值，國旗同步捕獲完成，收發(fā)器的PN碼相位誤差小于一個符號的寬度。捕獲到跟蹤狀態(tài)，延遲進一步完善相關(guān)的增加，得到的解擴的高信噪比，以滿足解調(diào)門限的要求。</p><p>　

74、　直接序列擴頻技術(shù)，還有一個更先進的接收機技術(shù)，稱為RAKE接收技術(shù)。RAKE接收技術(shù)可以實現(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波信號通過多個路徑的信號的情況非常不同的（直接，反射，折射，管道）和不同的延遲到達接收端。對每個類型的信號到達的時間，不一致的階段，導致最終的信號的振幅相互抵消，導致顯著的信號衰落。</p><p>　　第三章 直接序列擴頻通信的偽碼同步技術(shù)<

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

76、頻序列的相位，以使其符合發(fā)送的擴頻序列的相位，也就是，接收器所發(fā)送的擴頻序列的捕捉相位，稱為同步獲?。ń邮眨?。同步過程的第二個步驟是追蹤（跟蹤），它使兩個序列的相位誤差更小，以及在各種外部因素的干擾，能自動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計劃基于滑動相關(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)章擴頻序列的自相關(guān)特性，只要作為供試發(fā)送的擴頻序列與本地擴頻序列的相關(guān)函數(shù)，可以判斷兩者是否相位對準，即是否成功捕獲。</p><p>　　接收的擴頻信號，進一步濾波和放大的寬帶載波解調(diào)，被送往2N擴頻序列處理器（擴展序列的長度），。使用相同的本地擴頻序列（接收的發(fā)送信號所使用的擴頻序列）的2N擴展序列的處理器，但相同的相位，然后由相移（擴頻序列的碼元寬度），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個本地擴頻序列必然有一個是與發(fā)送信號中的擴頻碼序列相位相同（相位差<Tc/2），相關(guān)值最大的相關(guān)器對應的擴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時刻的值，最后清除置0，又一次做0- TD積分，TD為積分時間。只需要比較一次積分后其輸出值，其中相關(guān)函數(shù)最大值對應的擴頻碼序列即是同

79、步序列，因此其捕獲時間為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，接收機接收到的未解擴信號信噪比是很低的，通常采用先解擴后解調(diào)的方式，即捕獲過程是在載波同步之前進行。載波的相位是未知的，所以捕獲方法是用非相干檢測。</p><p>　　對捕獲電路，有以下的基本要求：</p><p>

80、;<b>　　捕獲時間要短；</b></p><p>　　電路不復雜，易于實現(xiàn)；</p><p>　　檢測概率大，虛警概率要??；</p><p>　　對一個具體電路，這些要求往往是互相矛盾的，這就需要按照設(shè)計要求尋找最佳捕獲方案，并在各指標間尋求平衡。</p><p>　　擴頻序列的捕獲，按照實現(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。從解擴運算方法上可分為：基于相關(guān)器的捕獲和基于匹配濾波器的捕獲。對于基于相關(guān)器的捕獲又可分為固定相關(guān)長度檢測，可變相關(guān)長度序貫檢測。此外，為了增大檢測概率，減小虛警概率，往往增加一些捕獲輔助電路，如：自適應門限電路，多級門限檢測電路。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行并行捕

82、獲法，需要2N個相關(guān)器，當N較大時，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：不斷變化每個相位檢測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，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，導門，輸出高電平，因此門2通過門2相步進時鐘信號發(fā)送到擴頻序列發(fā)生器的截止是關(guān)閉的，擴頻序列的相位延遲一個脈沖。分頻器的輸出脈沖為低電平時，門是關(guān)斷比，門2的導通相步進發(fā)送的時鐘信號的擴頻序列發(fā)生器的輸出是低相位正常的步進擴頻序列。只要作為高級別的分頻脈沖寬度不大于時鐘間隔，它可以使一個截止相步進時鐘停止在流動相中的相移，從而改變了擴展，從而使本地擴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

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

85、碼的速率工作，相當于收發(fā)端的偽隨機碼在相對“滑動”。相關(guān)器先將本地偽隨機碼與它接收到的信號序列相乘并進行相關(guān)運算，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。如果偽隨機序列的相移為零時，相關(guān)函數(shù)具有最大輸出；當相移不等于零時，相關(guān)函數(shù)值近似為零。滑動相關(guān)捕獲根據(jù)具體實現(xiàn)方案，又可分為多積分滑動相關(guān)捕獲、單積分滑動相關(guān)捕獲和序貫檢測捕獲?；瑒酉嚓P(guān)法流程圖如圖3.4。</p

86、><p><b>　　.</b></p><p>　　圖3.4 滑動相關(guān)法流程圖</p><p>　　a）單積分滑動相關(guān)捕獲</p><p>　　單積分滑動捕捉系統(tǒng)，如圖3.5所示。乘法的接收信號與本地擴頻序列中的噪聲成中頻窄帶信號的平方包絡檢波器包絡檢測器積分器發(fā)送。積分器輸出0的時間的積分值。比較當前值與一個閾值，當輸出

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

88、gt;<p>　　單積分滑動相關(guān)捕捉系統(tǒng)時鐘電路包括一個電壓控制的振蕩器，時鐘信號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，時鐘電路控制柵極電平控制，來讓時鐘產(chǎn)生的電路輸出信號作Tc/2的步進，當比較器輸入高于門限值時停止改變本地擴頻序列的相位。</p><p>　　與相位順序搜索捕獲法有所不同的是，時鐘信號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、地擴頻序列的相位差是△Tc，則單積分滑動相關(guān)捕獲法的系統(tǒng)積分時間為TD=λTc(n<λ≤N)。在第一次做了TD=λTc積分后，因發(fā)送來的擴頻序列相位和本地擴頻序列相位與不一致，為實現(xiàn)了本地序列的相位滑動，積分器輸出低電平信號，改變時鐘信號速率。此時，如果還沒有實現(xiàn)在實現(xiàn)捕獲的積分的閾值比較器的輸出，保持改變的時鐘信號速率，積分時間是相對本地擴頻序列 (λ+1/2)/Tc，繼續(xù)上述的滑動相關(guān)積分器的捕捉直到其輸出最大值，門限比較器輸

90、出另一信號使時鐘恢復原來的速率，那么積分器積分時間TD，恢復到最初的本地擴頻序列的λTc，此時本地擴頻序列的相位停止滑動，就可以得到TD=λTc，實現(xiàn)了擴頻序列的相位捕獲，如圖3.5所示。</p><p>　　b）多積分滑動相關(guān)捕獲</p><p>　　多積分滑動相關(guān)捕獲系統(tǒng)使用一個以上的積分器，每個積分器具有不同的積分時間。捕獲開始時的第一個積分，積分時間積分器，其輸出判斷。所以，你可以

91、快速去除的非同步狀態(tài)。當然，這會引起誤報的概率很高。如果輸出是大于該閾值時，判斷檢測同步（其中包含一個假警報），然后一個較長的積分時間積分器。為了進一步消除誤報。 ，直至所有的測試都大于閾值時，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定門限。輸出一個信號改變時鐘，來控制本地擴頻碼序列相位改變Tc/2，再反復進行該積分。如果積分器TD1輸出高于預定門限，則輸出信號給積分器TD2

93、，不改變本地序列相位進行TD2的積分。如果積分器TD2輸出大于預定門限，則啟動下一個積分器，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的輸出小于預定門限，積分門限比較器將去改變時鐘，來控制本地擴頻碼序列的相位滑動，再次重復上述相位捕獲過程。</p><p>　　圖3.6 串行多積分滑動相關(guān)捕獲原理</p><p>　　串行多積分滑動相關(guān)捕獲流程如圖3.7所示。&

94、lt;/p><p>　　圖3.7 串行多積分滑動相關(guān)捕獲流程圖</p><p>　　并行多積分滑動相關(guān)捕獲原理如圖3.8所示。積分時間同樣滿足式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個積分器的判決（依次進行）都將大于門限，此時系統(tǒng)已經(jīng)同步。圖3.7所示的捕獲系統(tǒng)可以用一個積分器來表示。其輸出依次在時刻進行采樣并判決。任意一次判決小于門限，積分器都會清零，直到

95、進行下一個相位檢測。若在時刻TDi的判決大于門限，那么在TDi+1時刻作一次判決。TDi時刻的判決若大于門限則捕獲成功。</p><p>　　圖3.8 并行多積分滑動相關(guān)捕獲原理</p><p><b>　　c）序貫檢測捕獲</b></p><p>　　單積分滑動捕獲的問題是要花費大量的時間去除非同步序列階段。擴頻序列長，平均捕獲時間。為了減少

96、捕獲時間，需要以最快的速度異步階段（檢測），檢測器可以被刪除。但是可以使用較長的積分時間，檢測到的同步相。</p><p>　　上文所述的多積分捕獲是如何減少平均捕獲時間的呢？在捕獲過程中，依次增加積分時間進行判決，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)中的積分時間都是固定的。而序貫檢測(Sequential Detection)捕獲系統(tǒng)是一種積分時間可變的順序搜索捕獲系統(tǒng)，有時也稱為序貫概率比檢測(Sequential Probability Ratio Text，縮寫為SPRT)，如圖3.9所示。通過計算與所接收的信號，以確定序列是否同步的局部序列的對數(shù)的對數(shù)似然比。的似然比的計算結(jié)果被輸入到邏輯控制電路。其特征在于具有兩個門限判定電路A和B，A> B。似然比是

98、大于A時，該序列已被同步時，捕獲完成。當似然比小于B，表明該序列是不同步的，那么本地序列的相位，下一個相位檢測的檔案。將A，B之間的似然比時，電路不作出判斷是否同步繼續(xù)采樣，并計算似然比。探測器最快的順序排除非同步相。</p><p>　　圖3. 9 序貫檢測捕獲系統(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，用一個本地擴頻序列與接收信號相關(guān)運算，然后進行時間為TD的積分。將積分結(jié)果與一個門限值相比較，判斷是否同步于本地序列的當前相位接收序列。如果不同步則再次更新本地碼序列的相位，只到進行下一次檢測。這樣判斷一個相位是否同步需花費的時間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)，可大大縮短采集時間。其根本原因是，它搜索的每個階段迅速。在捕獲過程中，接收信號與本地序列相

100、關(guān)性的處理被執(zhí)行時，任何與時間相關(guān)的結(jié)果與一個閾值進行比較。如果超過閾值時，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。的處理對應于所接收的信號在本地序列，并產(chǎn)生一個相關(guān)結(jié)果的每一刻，滑動的兩個序列相對應，必須有一個相關(guān)峰值輸出（在零相移的擴頻序列的自相關(guān)函數(shù)值）。檢測到相關(guān)峰，并在同一時間啟動一個預先設(shè)定的一個很好的擴展序列產(chǎn)生器，然后擴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)顯示了一個擴展頻譜調(diào)制信號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（在匹配濾波器的擴頻序列的時刻的輸入信號序列的相位對準）。使用此輸出的擴頻序列的相關(guān)峰值相位，可實現(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、法直接擴頻系統(tǒng)，以下簡單的分析和比較，他們的表演捕捉，同時捕捉捕捉時間和硬件的復雜性。要引進幾個捕獲性能相關(guān)的概念：檢測，誤報的概率和虛警概率。確實已經(jīng)捕獲的檢測概率閾值時，比較器捕獲成功的虛警概率的判斷是事實捕捉未捕獲的判斷，所以誤報的概率其實是無法捕捉的捕捉概率閾值比較決定。在理想的情況下，檢測器的判斷總是正確的，即虛警概率的檢測概率為0，也就是說，當兩個序列確實決定同步信號必須是大于檢測閾值，當兩個序列的同步，判斷信號必須小于該檢

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

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

105、列一個周期（N個碼元）的時間，即最大捕獲時間為：</p><p><b>　　(3.3)</b></p><p>　　若本地擴頻序列的跟發(fā)送的擴頻序列的相位相同時，經(jīng)過一次積分后，不需要進行搜索捕獲的實現(xiàn)上，所以最小采集時間：</p><p><b>　　(3.4)</b></p><p>　　這樣

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

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

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

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

110、　檢測概率小于1和虛警概率大于0的情況下，單積分的相位滑動相關(guān)法完成捕獲的平均捕獲時間是：</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PD=1，

111、PFA=0時，則其平均捕獲時間為NTD=λNTc，是該系統(tǒng)的最小平均捕獲時間， 即：</p><p><b>　　(3.12)</b></p><p>　　其中， n<λ≤N(N>1)，顯然，一個很長的時間來完成擴頻序列相位捕獲?？善骄s短采集時間，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