第五章 伪码的同步(跟踪)

本地伪码 发生器
时钟 fcp=f1
其中T为伪码的周期。 图5.30 单相关误差检测电路(抖动相关检测电路)
c(t −τ )
0
τ
τ +T
c(t −τ + Tc ) − τ + 2T τ + 3T
t
(1)
…
0
τ
τ +T
τ + 2T
c(t −τ + Tc )
τ + 3T
t
(2)
0
c(t −τ + Tc ) c(t −τ − Tc )
(3)若Δτ ∈(-2Tc , -Tc) , 则 K< 0， Δτ < 0 有 KΔτ > 0
因而 f2 = f1 + KΔτ > f1
此时，本地伪码产生器的工作频率高 于接收到的伪码频率，因而本地伪码超前 滑动，即Δτ减小，无法跟踪。
伪码延时锁定电路的工作原理
(4)若Δτ ∈ (Tc , 2 Tc) , 则 K < 0 , Δτ > 0 ，有KΔτ < 0
伪码延时锁定电路的工作原理
(2)若Δτ ∈( 0, Tc)， 则 K Δτ >0 , 因而 f2 = f1 + K Δτ > f1 此时，本地伪码产生器的工作频率高 于接收到的伪码频率，因而本地伪码超前 滑动， Δτ减小，即 K Δτ→ 0；最后稳定 锁定在 Δτ = 0点；且有跟踪能力。
伪码延时锁定电路的工作原理
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
τ
接收到的伪码（频率为f1）
c(τ )
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
τ
本地产生的伪码（频率为f2）
的伪码滞后滑动； c(τ)
1
若f2 = f1 + K Δτ < f1，则本地伪码相对接收到
5.8 直扩同步的跟踪
基带伪码细同步 伪码频带信号的同步 细同步电路的一般形式
细同步电路的一般形式
概括而言，同步跟踪电路由同步误差检测 电路、本地伪码发生器和本地伪码时延相 位调整电路构成。如图5.29所示。
细同步电路的一般形式
输入伪码信号 误差检测 时延(相位)调整
本地伪码发生器
图5.29 伪码跟踪环路框图
跟踪的一般方法
要建立本地扩频序列相位对发送来的扩频 序列相位的同步和跟踪，就要正确地给出 两个序列的相位差（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，以控制本地扩频序列相位 与发送来的扩频序列相位完全一致。
基带伪码的细同步
令 ci (t − τ ) 为接收到的伪码， 为本地伪码，
f2 = f1 + KΔτ < f1
此时，本地伪码产生器的工作频率低 于接收到的伪码频率，因而本地伪码滯后 滑动，即 Δτ增大，无法跟踪。
伪码延时锁定电路的工作原理
跟踪笵围为两个码片2 Tc。 即Δτ ∈ (- Tc , Tc )时，
若Δ τ>0 ，则Δ τ → 0; 若Δτ < 0, Δτ → 0。
细同步电路的一般形式(2)
误差检测一般用相关检测；本地伪码时延 (相位)调整可用压控振荡器 (VCO)或用时 钟倍频加减脉冲法。 通常输入伪码的时延(相位)变化很慢, 因此可以采用时分方法将同步误差检测电 路中的两个相关器用一个相关器代替。图 5.30为这种检测电路的框图。
Rc (Δτ −Tc )
c(t − τ + Tc )
的伪码。
和
பைடு நூலகம்
c(t − τ − Tc )
单相关误差检测电路工作原理
在分频器输出的双极性信号的控制下
如果输出“1”，则选
c(t − τ + Tc ) ；
如果输出“-1”，则选 c(t − τ − Tc ) 。
得到(2)点信号 c(t − τ + Tc ) 或 c(t − τ − Tc ) 。
ci ( t - τ ) cosωct f1
ci (t −τ −Tc ) (2) 或 ci (t −τ +Tc ) 2选1门
BPF 或
Rc (Δτ +Tc )
(3) (4) LPF
包络 检波
y ( Δτ )
(1) 双极性脉冲f0=1/(2T)
分频
ci (t −τ −Tc )
ci (t −τ +Tc )
除了双码片检测电路外，还有单码片检测 电路。图5.26为其框图，图5.27为其检测特性。
图5.26 单码片检测电路框图
y(Δτ )= R(Δτ−Τc/2)−R(Δτ+Τc/2)
(1) -Tc 0 (2) Tc
τ
图5.27 单码片检测特性
图5.27 单码片检测特性
Τc/2鉴相曲线
鉴相器的S形曲线是利用伪码序列的相关特 性实现的。 图5.27(上)是伪码序列的自相关特性，相关 时间τ=0时，相关值最大。 以此时间为基准，偏离Τc/2的伪码序列相位 如虚线(1)所示，而偏离−Τc/2的伪码序列相 位特性的倒相如虚线(2)所示。
思考题
1、伪码的同步概念是什么？ 2、基带伪码捕获中串行相关检测法的工 作原理是什么？ 3、试画出并行相关法粗同步的框图并说 明其工作原理。 4 、试画出伪码调制信号基带匹配滤波器 检测电路并说明其工作原理。
思考题
5、试述时钟脉冲滑动法调整本地伪码相位 的方法。 6、伪码跟踪的概念是什么？ 7、细同步误差检测电路的工作原理是什么？ 8、跟踪范围与跟踪精度的关系是什么？ 9、试画出基带伪码细同步误差检测电路并 写出检测到的误差信号形式。
跟踪的原因(2)
另外，发送来的扩频序列因噪声的影响、 信道的影响等，相位会出现波动，甚至因 某种偶然性而改变，使得已经相位一致的 扩频序列出现某种相位抖动、偏差或偏离。 扩频系统为了准确、可靠地工作，除了要 完成扩频的捕获外，还要实现扩频序列的 同步跟踪。
跟踪的原因(3)
扩频通信系统的扩频序列同步，既要确定 本地扩频序列相位与发送来的扩频序列相 位的同步，又要确立本地扩频序列相位对 发送来的扩频序列相位的跟踪。
VCO的设置为 f2 = f1 + y(Δτ) 由误差检测特性y(Δτ)的曲线(图5.24) 可见， 在区间（- Tc ,Tc ) 有： y(Δτ) = K Δτ ; 其中： K 为大于 0的常数 因而 f2 = f1 + K Δτ
码超前滑动； c(τ)
1
若f2 = f1 + K Δτ > f1本地伪码相对接收到的伪
…
τ
τ +T
Rc (Δτ − Tc )
τ + 2T
τ + 3T
t
(3)
Rc (Δτ + Tc )
Rc (Δτ − Tc )
…
0
τ
τ +T
τ + 2T
τ + 3T
t
图5.31 单相关误差检测电路各点的波形时序图
单相关误差检测电路工作原理
分频器输出频率为 f = 1 的双极性信号， 0 2T 本地伪码发生器分别输出
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
τ
接收到的伪码（频率为f1）
c(τ )
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
τ
本地产生的伪码（频率为f2）
伪码延时锁定电路的工作原理
(1)若Δτ ∈(- Tc , 0)， 则 K Δτ < 0 , 因而 f2 = f1 + K Δτ < f1 此时，本地伪码产生器的工作频率低 于接收到的伪码频率，因而此时本地伪码 滯后划动，即Δτ 增加，K Δτ → 0 ，最后 稳定锁定在 Δτ = 0点；且有跟踪能力。
鉴相器的S形曲线
以时间τ=0为基准，把偏离Τc的伪码序列 的相关函数和偏离−Τc的伪码序列的相关 特性的倒相相加，则形成具有S形特性的 曲线。这条曲线就是伪码序列同步跟踪的 鉴相曲线。 这是偏离±Τc的鉴相曲线，简称为Τc鉴 相曲线。
R(Δτ)
1
-Tc 0
Tc
Δτ
R(Δτ−Τc )−R(Δτ +Τc)
BPF
包络 检波
+
T Rc (Δτ − c ) 2
y ( Δτ )
ci (t −τ −
ci (t −τ +
Tc ) 2
Tc ) 2
本地伪码 发生器
VCO
图5.28 伪码频带信号延时锁定电路
伪码频带信号延时锁定电路(2)
由图5.28可见，伪码频带信号延时锁定电 路与基带伪码延时锁定电路的区别仅在于 同步误差检测电路，其他工作原理相同。
ci ( t - τ )
∫
ci (t −τ + Tc )
Ri (τ −τ − Tc )
+
∑
y(Δτ )
∫
ci (t −τ − Tc )
R (τ −τ +T ) i c
图5.23 细同步误差检测电路
鉴相器的S形曲线
鉴相器的S形曲线是利用伪码序列的相关 特性实现的。 图5.24是伪码序列的自相关特性，相关 时间τ=0时，相关值最大。
(-Tc/2 , Tc/2)。
跟踪范围与跟踪精度的矛盾
虽然单码片电路跟踪范围比双码片电路的 小，但其检测特性的斜率比双码片电路的 大，所以其同步跟踪精度比双码片的高。 一般而言，跟踪范围越大，跟踪精度越低。 跟踪范围越小，跟踪精度越高。 检测电路中两路本地伪码的时延差可以是 码片的若干分之一。时延差越小，跟踪范 围越小，但跟踪精度越高。
-T c
0
Tc
Δτ
图5.24 误差检测特性
ci ( t - τ )
f1
∫
∫
Ri (τ −τ − Tc )
+
∑
y(Δτ )
LPF
R (τ −τ +T ) i c
ci (t −τ − Tc )
ci (t −τ + Tc )
f2 VCO
本地伪码发生器
图5.25 伪码延时锁定电路
伪码延时锁定电路的工作原理
(4)点信号经低通滤波器后就可以得到误差 检测特性y(Δτ)。
细同步电路的一般形式(3)
同步跟综电路的各部分可以用硬件实现， 也可以用软件实现。
第五章 伪码的同步
5.1 伪码同步的概念 5.2 直扩系统的同步 5.3 调整本地伪码时延相位的方法 5.4 几种粗同步方案 5.5 直扩同步的跟踪 思考与练习题
Τc/2鉴相曲线
把这两个相关特性值相加，则形成具有S 形特性的曲线，如图5.27中实线所示。 这条曲线就是伪码序列同步跟踪的鉴相曲 线。这是偏离±Τc/2的鉴相曲线，简称为 Τc/2鉴相曲线。
单码片检测电路
由单码片检测电路与VCO、本地伪码发生 器也可构成伪码延时锁定电路。由图5.27 可见，单码片检测电路的跟踪范围为Δτ ∈
第五章 伪码的同步
5.1 伪码同步的概念 5.2 直扩系统的同步 5.3 调整本地伪码时延相位的方法 5.4 几种粗同步方案 5.5 直扩同步的跟踪 思考与练习题
5.5 直扩同步的跟踪
基带伪码细同步 伪码频带信号的同步 细同步电路的一般形式
跟踪的原因(1)
伪码的捕获是要使本地扩频序列相位同发 送来的扩频序列相位一致。 完成伪码序列捕获后，已经做到了彼此相 位大体一致，但彼此之间的准确一致程度 却有可能在每次捕获后是有差别的。
单相关误差检测电路工作原理
(2)点信号与接收到的伪码调制信号相乘、 带通滤波、包络检波后，得到(3)点信号
Rc ( Δτ − Tc ) 或 Rc ( Δτ + Tc )
单相关误差检测电路工作原理
(3)点信号与分频器输出的双极性脉冲相乘 后得到(4)点的信号
Rc ( Δτ − Tc )
或
Rc ( Δτ + Tc )。
ci (t − τ )
细同步(跟踪)使
τ − τ = Δτ → 0
并保持此状态。
基带伪码的细同步的原理
细同步的原理： 连续地检测细同步误差，并根据检测结 果不断地调整本地伪码的时延(相位)，使
τ − τ = Δτ → 0
即本地伪码的时延与接收到的伪码的时延 差趋于零，并保持此状态，所以又称为跟 踪。
5.5 直扩同步的跟踪
基带伪码细同步 伪码频带信号的同步 细同步电路的一般形式
伪码频带信号延时锁定电路
伪码调制信号c(t – τ) cos ωct 的细同步跟 踪可由伪码频带信号延时锁定电路实现, 图5.28为其框图。
BPF
包络 检波
Rc (Δτ +
Σ
Tc ) 2
LPF
c ( t - τ ) cosωct