擴(kuò)譜通信系統(tǒng)的同步――跟蹤課件

擴(kuò)譜通信系統(tǒng)的同步――跟蹤

擴(kuò)譜通信－－第6課2004年4月1擴(kuò)譜通信擴(kuò)譜通信系統(tǒng)的同步擴(kuò)譜通信－－第6課2004年4月1擴(kuò)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步2004年4月2擴(kuò)譜通信內(nèi)容6.1偽碼序列的跟蹤2004年4月2擴(kuò)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(zhǔn)確一致程度可能是有差別的

典型的滑動(dòng)相位相關(guān)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(huì)受其影響而出現(xiàn)波動(dòng)，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(dòng)偏差或偏離

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

2004年4月3擴(kuò)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(kuò)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(duì)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(duì)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?qū)υ撓辔徊畹墓乐担?，根?jù)這個(gè)相位差產(chǎn)生能減小該相位差的控制信號(hào)，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(shí)現(xiàn)這種功能的是具有S型曲線的相位鑒別器，簡(jiǎn)稱鑒相器

2004年4月4擴(kuò)譜通信偽碼序列同步擴(kuò)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

6.6跳頻序列的同步內(nèi)容2004年4月5擴(kuò)譜通信6.1偽碼序列的跟蹤內(nèi)容2004年4月5擴(kuò)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(guān)特性實(shí)現(xiàn)的，如圖所示

2004年4月6擴(kuò)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(guān)特性，相關(guān)時(shí)間時(shí)，相關(guān)值最大

以此相關(guān)時(shí)間為基準(zhǔn)（為基準(zhǔn)），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(gè)相關(guān)特性值相加，則形成具有S型特性的曲線，圖（b）的實(shí)線

2004年4月7擴(kuò)譜通信鑒相器的S型曲線(2)圖（a）是偽碼序列的自相關(guān)特性，相關(guān)時(shí)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(jiǎn)稱為的鑒相曲線

圖（c）是偏離的鑒相曲線，簡(jiǎn)稱鑒相曲線

從圖明顯看出，鑒相曲線過點(diǎn)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(diǎn)的程度相同），鑒相曲線有更大的合成相關(guān)值

設(shè)鑒相曲線的特性為，鑒相曲線的特性為，則有：2004年4月8擴(kuò)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(zhǎng)度，和都是周期為的周期函數(shù)

有效區(qū)2004年4月9擴(kuò)譜通信鑒相曲線的特性N是偽碼序列的長(zhǎng)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

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

利用上述鑒相特性構(gòu)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(duì)應(yīng)捕獲電路的本地參考碼超前滯后2004年4月11擴(kuò)譜通信偽碼序列的同步跟蹤環(huán)（1）利用上述鑒相特性構(gòu)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(gè)，從第（n-2）寄存器輸出的那個(gè)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(jí)移位寄存器、產(chǎn)生偽碼序列生成時(shí)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(duì)的基準(zhǔn)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(duì)的基準(zhǔn)相差為）的本地偽碼序列，則構(gòu)成鑒相器

2004年4月12擴(kuò)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(hào)，就可以作出偽碼序列的同步跟蹤環(huán)

2004年4月13擴(kuò)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

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

基帶相關(guān)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(kuò)頻信號(hào)后，經(jīng)射頻濾波放大

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

該信號(hào)分兩路作相差的解擴(kuò)，經(jīng)低通濾波后相減，輸出誤差信號(hào)

該信號(hào)經(jīng)環(huán)路濾波器控制時(shí)鐘的壓控振蕩器，從而調(diào)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(guān)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(kuò)譜通信基帶相關(guān)同步跟蹤環(huán)（2）送給載頻解調(diào)器獲得偽碼序列的基帶信號(hào)性能比較

利用鑒相器的基帶相關(guān)同步跟蹤環(huán)的同步跟蹤性能要比鑒相器的基帶相關(guān)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(kuò)譜通信性能比較利用鑒相器的基帶相關(guān)同步跟蹤環(huán)的同步跟蹤基帶相關(guān)同步跟蹤環(huán)的缺陷偽碼序列基帶相關(guān)的同步跟蹤環(huán)，進(jìn)入該環(huán)的輸入信號(hào)已經(jīng)是經(jīng)過準(zhǔn)確載波解調(diào)后的擴(kuò)頻信號(hào)，這個(gè)信號(hào)沒有載波，甚至沒有對(duì)偽碼序列調(diào)制的數(shù)據(jù)要做到這一點(diǎn)，接收機(jī)必須準(zhǔn)確知道或通過相干檢測(cè)知道載波的頻率相位并與之同步，而且接收信號(hào)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(hào)中沒有調(diào)制信息數(shù)據(jù)）一般情況下很難作到，調(diào)制信息數(shù)據(jù)需要在偽碼序列同步鎖定后才便于解調(diào)出

首先要準(zhǔn)確完成載波解調(diào)也不容易，特別是有多普勒效應(yīng)等頻率漂移的時(shí)候

2004年4月18擴(kuò)譜通信基帶相關(guān)同步跟蹤環(huán)的缺陷偽碼序列基帶相關(guān)的同步跟蹤環(huán)，進(jìn)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

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

基帶相關(guān)的同步跟蹤環(huán)存在上述缺陷，在實(shí)際運(yùn)用中采用包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)在接收端對(duì)于接收到的擴(kuò)譜信號(hào)作頻率變換，從射頻到中頻，在中頻上進(jìn)行準(zhǔn)確解調(diào)后再建立偽碼序列的同步跟蹤是必要的對(duì)這種情況，典型的是對(duì)中頻作平方檢波實(shí)現(xiàn)偽碼序列同步跟蹤的包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)，它不需要首先建立載波的頻率、相位的準(zhǔn)確同步，屬于非相干同步跟蹤環(huán)

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

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

采用包絡(luò)相關(guān)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(kuò)譜通信包絡(luò)相關(guān)的鑒相器的鑒相特性采用包絡(luò)相關(guān)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(jié)構(gòu)，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(kuò)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(gè)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(hào)，從而有效控制本地偽碼序列時(shí)鐘速率達(dá)到與發(fā)送來的擴(kuò)頻序列相位一致對(duì)使用包絡(luò)檢波的包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)，不采用

鑒相器

2004年4月24擴(kuò)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(guān)同步跟蹤環(huán)

6.5包絡(luò)相關(guān)同步跟蹤環(huán)

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

下圖所示的電路就是與前述包絡(luò)相關(guān)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(kuò)譜通信跳頻序列的同步下圖所示的電路就是與前述包絡(luò)相關(guān)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(gè)與接收到的跳頻信號(hào)的跳變頻率超前一段時(shí)間和延后一段時(shí)間的信號(hào)

信號(hào)頻率與接收信號(hào)的頻率正好相差一個(gè)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(shí)間的本振信號(hào)通接收信號(hào)混頻后的中頻信號(hào)，和滯后一段時(shí)間的本振信號(hào)同接收信號(hào)混頻后的中頻信號(hào)，相差的電壓這個(gè)電壓就是有超前滯后鑒別能力的信號(hào)，能實(shí)現(xiàn)跳頻信號(hào)的同步跟蹤

2004年4月27擴(kuò)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