扩谱通信系统的同步――跟踪课件

扩谱通信系统的同步――跟踪

扩谱通信－－第6课2004年4月1扩谱通信扩谱通信系统的同步扩谱通信－－第6课2004年4月1扩谱通信内容6.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步2004年4月2扩谱通信内容6.1伪码序列的跟踪2004年4月2扩谱通信伪码序列跟踪的必要性伪码序列的捕获是要使本地伪码序列相位同发送来的伪码序列相位一致，完成伪码序列捕获后，只是做到了彼此相位一致，但彼此之间的准确一致程度可能是有差别的

典型的滑动相位相关捕获法，每次相位搜索，本地伪码序列相位同发送来的伪码序列相位，在捕获完成后最大还有的相位差发送来的伪码序列因噪声的污染，各种传送信道的影响等，相位状态会受其影响而出现波动，甚至某种偶然性改变，使得与已经相位一致的本地参考序列又出现某种相位抖动偏差或偏离

扩频通信系统为了准确、可靠地工作，除了要实现扩频的捕获（初始同步）外，还要实现伪码序列的同步跟踪（同步锁定）

2004年4月3扩谱通信伪码序列跟踪的必要性伪码序列的捕获是要使本地伪码序列相位同发伪码序列同步

扩频通信系统中的伪码序列同步

既要确定本地伪码序列相位同发送来的伪码序列相位的同步，又要确立本地伪码序列相位对发送来的伪码序列相位的跟踪

要建立本地伪码序列相位对发送来的伪码序列相位的同步和跟踪，就要能正确给出两序列相位的相位差（或对该相位差的估值），根据这个相位差产生能减小该相位差的控制信号，以此控制本地伪码序列相位与发送来的伪码序列相位完全一致

能实现这种功能的是具有S型曲线的相位鉴别器，简称鉴相器

2004年4月4扩谱通信伪码序列同步扩频通信系统中的伪码序列同步2004年4月46.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步内容2004年4月5扩谱通信6.1伪码序列的跟踪内容2004年4月5扩谱通信鉴相器的S型曲线(1)

鉴相器的S型曲线特性是靠利用伪码序列的自相关特性实现的，如图所示

2004年4月6扩谱通信鉴相器的S型曲线(1)鉴相器的S型曲线特性是靠利用伪码序列鉴相器的S型曲线(2)图（a）是伪码序列的自相关特性，相关时间时，相关值最大

以此相关时间为基准（为基准），偏离的伪码序列相位特性，如（b）虚线①偏离的伪码序列相位特性的倒相值，如图（b）的虚线②所示

把这两个相关特性值相加，则形成具有S型特性的曲线，图（b）的实线

2004年4月7扩谱通信鉴相器的S型曲线(2)图（a）是伪码序列的自相关特性，相关时鉴相器的S型曲线(3)这条曲线就是能用于伪码序列同步跟踪的鉴相曲线，这是偏离的鉴相曲线，简称为的鉴相曲线

图（c）是偏离的鉴相曲线，简称鉴相曲线

从图明显看出，鉴相曲线过点线段的斜率比鉴相曲线的斜率大，那在相同相位偏离的情况下（偏离点的程度相同），鉴相曲线有更大的合成相关值

设鉴相曲线的特性为，鉴相曲线的特性为，则有：2004年4月8扩谱通信鉴相器的S型曲线(3)这条曲线就是能用于伪码序列同步跟踪的鉴鉴相曲线的特性

N是伪码序列的长度，和都是周期为的周期函数

有效区2004年4月9扩谱通信鉴相曲线的特性N是伪码序列的长度，和6.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步内容2004年4月10扩谱通信6.1伪码序列的跟踪内容2004年4月10扩谱通信伪码序列的同步跟踪环（1）

利用上述鉴相特性构成的伪码序列同步跟踪环路如下图所示，是利用鉴相特性的典型同步跟踪环

超前滞后环路对应捕获电路的本地参考码超前滞后2004年4月11扩谱通信伪码序列的同步跟踪环（1）利用上述鉴相特性构成的伪码序列同伪码序列的同步跟踪环（2）利用鉴相特性，则本地伪码序列输出中的一个，从第（n-2）寄存器输出的那个改为从第（n-1）寄存器输出即可

伪码序列同步跟踪环由产生伪码序列的几级移位寄存器、产生伪码序列生成时钟的压控振荡器、环路低通滤波器和环路鉴相器（或鉴相器）组成

如果不是从上图所示的产生伪码序列的第n、第（n-2）寄存器中获取彼此间相差（相对的基准相差）的本地伪码序列，而从第n、第（n-1）寄存器中获取彼此间相差（相对的基准相差为）的本地伪码序列，则构成鉴相器

2004年4月12扩谱通信伪码序列的同步跟踪环（2）利用鉴相特性，则本地伪伪码序列的同步跟踪环（3）利用鉴相器或鉴相器的鉴相特性和生成的伪码序列同步跟踪误差信号，就可以作出伪码序列的同步跟踪环

2004年4月13扩谱通信伪码序列的同步跟踪环（3）利用鉴相器或鉴相器的鉴6.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步内容2004年4月14扩谱通信6.1伪码序列的跟踪内容2004年4月14扩谱通信基带相关同步跟踪环（1）

基带相关的伪码序列同步跟踪环，如下图所示工作过程

接收到发送来的扩频信号后，经射频滤波放大

2004年4月15扩谱通信基带相关同步跟踪环（1）基带相关的伪码序列同步跟踪环，如下基带相关同步跟踪环（2）送给载频解调器获得伪码序列的基带信号

该信号分两路作相差的解扩，经低通滤波后相减，输出误差信号

该信号经环路滤波器控制时钟的压控振荡器，从而调整本地伪码序列相位与发送来伪码序列相位完全一致这种基带相关的同步跟踪环所使用的鉴相器同前面介绍的完全一样，只是这儿是的鉴相器

2004年4月16扩谱通信基带相关同步跟踪环（2）送给载频解调器获得伪码序列的基带信号性能比较

利用鉴相器的基带相关同步跟踪环的同步跟踪性能要比鉴相器的基带相关同步跟踪环的同步跟踪性能好只是的跟踪范围要小一些

2004年4月17扩谱通信性能比较利用鉴相器的基带相关同步跟踪环的同步跟踪基带相关同步跟踪环的缺陷伪码序列基带相关的同步跟踪环，进入该环的输入信号已经是经过准确载波解调后的扩频信号，这个信号没有载波，甚至没有对伪码序列调制的数据要做到这一点，接收机必须准确知道或通过相干检测知道载波的频率相位并与之同步，而且接收信号中的信息数据已用某种方法在输入同步跟踪环路之前就除去了（或发送来的信号中没有调制信息数据）一般情况下很难作到，调制信息数据需要在伪码序列同步锁定后才便于解调出

首先要准确完成载波解调也不容易，特别是有多普勒效应等频率漂移的时候

2004年4月18扩谱通信基带相关同步跟踪环的缺陷伪码序列基带相关的同步跟踪环，进入该6.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步内容2004年4月19扩谱通信6.1伪码序列的跟踪内容2004年4月19扩谱通信包络相关同步跟踪环（1）

基带相关的同步跟踪环存在上述缺陷，在实际运用中采用包络相关同步跟踪环在接收端对于接收到的扩谱信号作频率变换，从射频到中频，在中频上进行准确解调后再建立伪码序列的同步跟踪是必要的对这种情况，典型的是对中频作平方检波实现伪码序列同步跟踪的包络相关同步跟踪环，它不需要首先建立载波的频率、相位的准确同步，属于非相干同步跟踪环

2004年4月20扩谱通信包络相关同步跟踪环（1）基带相关的同步跟踪环存在上述缺陷，包络相关同步跟踪环（2）伪码序列包络相关的同步跟踪环如下图所示

2004年4月21扩谱通信包络相关同步跟踪环（2）伪码序列包络相关的同步跟踪环如下图所包络相关的鉴相器的鉴相特性

采用包络相关的鉴相器的鉴相特性是：

如左图所示，由于，为该曲线的线性部分，具有很好的鉴相特性

2004年4月22扩谱通信包络相关的鉴相器的鉴相特性采用包络相关的鉴相鉴相器的鉴相特性（1）

如果使用鉴相器，按图7.4的环路结构，鉴相器的鉴相特性是：

其鉴相特性曲线如左图所示

2004年4月23扩谱通信鉴相器的鉴相特性（1）如果使用鉴相器，按图7.4的鉴相器的鉴相特性（2）从图中可以看出，鉴相器特性曲线在

的整个有效区域没有线性特性部分特别是在

附近，，也就是在附近，不可能形成误差信号，从而有效控制本地伪码序列时钟速率达到与发送来的扩频序列相位一致对使用包络检波的包络相关同步跟踪环，不采用

鉴相器

2004年4月24扩谱通信鉴相器的鉴相特性（2）从图中可以看出，鉴相器特性曲线在6.1伪码序列的跟踪

6.2鉴相器的S型曲线

6.3伪码序列的同步跟踪环

6.4基带相关同步跟踪环

6.5包络相关同步跟踪环

6.6跳频序列的同步内容2004年4月25扩谱通信6.1伪码序列的跟踪内容2004年4月25扩谱通信跳频序列的同步

下图所示的电路就是与前述包络相关同步跟踪环相类似的跳频序列同步跟踪环

2004年4月26扩谱通信跳频序列的同步下图所示的电路就是与前述包络相关同步跟踪环相跳频序列跟踪环的跟踪过程上图所示的环路使用延迟鉴别器，环路中的频率合成器在跳频序列发生器的作用下，产生两个与接收到的跳频信号的跳变频率超前一段时间和延后一段时间的信号

信号频率与接收信号的频率正好相差一个中频经乘法器混频滤波器滤波，平方后相减，就获得了超前一段时间的本振信号通接收信号混频后的中频信号，和滞后一段时间的本振信号同接收信号混频后的中频信号，相差的电压这个电压就是有超前滞后鉴别能力的信号，能实现跳频信号的同步跟踪

2004年4月27扩谱通信跳频序列跟踪环的跟踪过程上图所示的环路使