第6章 扩频码的同步捕获.
通信原理_第6章信道复用和多址技术.
特点：简单，信道利用率低,不稳定。最大吞吐量仅为容 量的18.4%。
各种ALOHA方案网络吞吐量 S与提供负载 G的关系如图。
具有捕获效应的S-ALOHA 0.54
归一化信道吞吐量(S)
0.45 0.36 0.27 0.18 0.09 0.00 0.00 0.5
(a) 工作示意图。4个地球站，其中一个为基准站。
基准站任务：为其他各站发射定时信号。基准站也可由某一地球站兼 任。帧周期(帧)：所有地球站在卫星内占有的整个时间间隔。 分帧（子帧）:每个地球站占有的时隙帧。 (b) 帧结构。帧周期为125μs）或其整倍数。 帧:由所有分帧和一个基准站分帧组成。分帧的长度可以一样也可以 不一样。由前置码和数据两部分组成。
在FDMA中，是指各地球站占用转发器的频段；
在TDMA中，是指各站占用的时隙；
在CDMA中，是指各站使用的正交码组。
20/48
6.3.1 频分多址
FDMA按频率划分，把各站发射的信号配置在卫星频带内 的指定位置上,各中心频率留有保护频带。 示意图。
保护频带
转发器频带分配
f A fB
3/48
6.1.1 频分复用
低通滤波器 调制器 MOD 带通滤波器 BPF 带通滤波器 BPF 解调器 DEM 低通滤波器 LPF
f1 (t )
LPF
f1 (t )
01
f 2 (t )
消息输入 LPF MOD BPF
f S (t )
主调制器 MOD 信道 主解调器 DEM BPF
波分复用的两波道间隔为10 ~ 100nm。当间隔为1 ~ 10nm， 甚至1nm以下时，称为密集波分复用（DWDM）。
[2017年整理]扩频通信课后习题解答
![[2017年整理]扩频通信课后习题解答](https://img.taocdn.com/s3/m/e73a30695bcfa1c7aa00b52acfc789eb172d9eda.png)
课后习题参考答案第一章1-1、在高斯白噪声干扰的信道中，信号传输带宽为16KHz ，信噪比为4，求信道的容量C 。
在此信道容量不变的条件下，分别将信号带宽增加1倍和减小一半，分别求此两种情况系统的信噪比和信号功率的变化值。
解：22log (1)16000log (14)37.156/SC B bit s N=+=+= （1）信道容量不变，带宽增加1倍 信噪比：/221 1.23C B SN=-= 信号功率：/2002(21)39.36C B S BN N kw =-= （2）信道容量不变，带宽减小一半信噪比：2/2124.01C B SN=-= 信号功率：2/00(21)192.0892C BB S N N kw =-=1-4、某一高斯白色噪声干扰信道，信道带宽为8kHz ，试求在系统信噪比为25dB 条件下允许的最大信息传输速率。
解：s kbit NSB C /475.66)101(log 8000)1(log 5.222=+=+=1-5、某系统的扩频处理增益p G 为40dB ，系统内部损耗S L =2dB ，为保证系统正常工作，相关解码器的输出信噪比dB N S out 10)/(≥，则系统的干扰容限为多少？ 解：dB N S L G M out S p j 28]102[40])/([=+-=+-=1-6、某系统在干扰信号的有用信号功率250倍的环境下工作，解码器信号输出信噪比为12dB ，系统内部损耗为3dB ，则系统的扩频处理增益至少应为多少？ 解：()10lg 25031238.98j s SG M L dB N=++=++=1-8、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为5Mbit/s ，信号速率为8kbit/s ，信号的扩频带宽和处理增益各为多少？解：扩频带宽：22*510c B R MHz ===处理增益：6310*1010lg 10lg 30.978*10i B G dB R ===1-9、试说明扩频通信系统与传统调制方式通信系统的主要差别。
精品文档-扩频通信技术及应用(第二版)(暴宇)-第6章
第6章 典型扩频通信系统举例 表6-1列出了前向链路业务信道采用的RC。 前向链路业 务信道共有9种RC， 包括SR1和SR3， 码率为9.6 kb/s~ 1.0368 Mb/s， 支持卷积码和Turbo码， 调制方式为二进制 相移键控（BPSK， Binary Phase Shift Keying）和QPSK。
第6章 典型扩频通信系统举例 HPSK调制采用特殊的重复序列(函数)作为扰码， 并选择 特殊的正交码对不同的信道进行扩频处理。HPSK使用的重复 序列成为Walsh转子， I路采用W={1， 1}， Q路采用W={1， －1}。 对于连续两个相同的码片符号采用该Walsh转子加扰 后， 前者相位旋转+45°， 后者相位旋转－45°。
第6章 典型扩频通信系统举例
第6章 典型扩频通信系统举例 哈达玛矩阵可采用下列迭代的方法生成：
式中， N为2的幂次方， ＨN为HN的二进制补码。
第6章 典型扩频通信系统举例 3. 准正交函数(QOF)
采用QOF码扩频时， 某一Walsh重复序列先乘以由符号 +1和—1所组成的掩码重复序列（其中符号{+1，—1}分别对 应于QOFsign中的{0， 1)）， 然后该生成的序列再乘以由符号 1和j(j为复数， 表示90°相移)所组成的重复序列， 并且{1， j}分别对应使能Walsh码(Walshrot)中的{0， 1)。
26.66 ms。 对于2 s内75个PN短码， 在扩频速率1(SR1) 下， CDMA 2000采用不同的PN短码， 分别对正交相移键控(QPSK) 的同相(I)支路和正交(Q)支路进行扩频。 I 支路和Q支路的 PN短码特征多项式分别为
第6章 典型扩频通信系统举例 在扩频速率3(SR3)下， CDMA 2000使用的PN短码速率 为3.6864 Mc/s， 周期是220－1个码片， 绝对周期时间与SR1 下的相同。 I支路和Q支路的PN码特征多项式相同， 均为
一种基于差分相干积累的扩频信号开环同步捕获方法
２ Ｔ ｅ ２ｄＩｓｔｔ ｏ Ｅ Ｃ， ｎｚｏ １０ ２ Ｃ ｉ ） ．ｈ ｎ ｎｔｕｅ ｆ Ｔ Ｈａｇｈｕ３０ １ ，ｈｎ ５ ｉ Ｃ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ａ ｃ ｉ ｃ ｕ ｅ ｏ ｌ ｄ ｇ ｔｌ ｅ ｅｖ ｒｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｉ ｔ ｐ ｃ ｒ ｍ ｐ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉｅ ｈ ｃ ｒ ｓｒ ｃ ： ｈ ｒ ｈ ｔ ｔ ｒ ｆ ｌ ｉ ｉ ｃ ｉ ｅ ｉ ｒ ｕ ｅ ｎ ｏ ｓ ｅ ｔ ｅ ａ ａ ｒ ｓｎ ｏ ｕ ｓ ｒ ａ ｅ ｅ ｖ ｒｉ ｗ ｉｈ ａ ｆ — ｎ ｏ ｗ ｒ ａａ ｌｌｐ ｏ ｅ ｓｎ ｃ ｉ ｃｕ ｅ ｉ ａ ｏ ｔｄ ｉ ｓ ａ ｆ ｈ ｅ ｂ ｃ ａ ｄ ａｄ ｆ ｒ ｎ ｅ ｃ ｈ ｒ ｎ ｃ ｕ — ａ ｄ ｐ ｒ ｌ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ａ ｈ ｔ ｔ ｒ ｓ ｄ ｐ ｅ ｔ ｄ ｏ ｅ ｆ ｄ ａ ｋ， ｎ ｉ ｅ ｅ ｃ ｏ ｅｅ ｔ ｃ ｍｕ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｔ ｅ ｆ ａ ｌｔ ｇ ｍｅ ｏ ｄ ｐｅ ｒ ａ ｔ ｒ ｇ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｏ Ｎ ｃ ｄ ｔ ｗ Ｓ ａｉ ｔ ｄ ｉ ａ ｏ ｔｄ ｆ ｐ ｕ ｎ ｈ ｓ ｆ ｏ ｅ ｗｉ ｌ ＮＲ．Ｔ ｅ ｓ ｌｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｈ ｔ ｎ ｈ ｓ ｏ ｃ ｉ ｈ Ｐ ｈ ｏ ｈ ｉ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗｓ ａ ｍｕ ｏ ｔ ｔ ｅ ｍｅ ｏ ａ ａ ｔ ｒ ｅｉｂ ｙ ｔ ｅ ｓ ｎ ｈ ｏ ｉａ ｏ ｆＰ ｏ ｅ ｏ ｗ ＮＲ ｓ ｅ ｔ ｍ ｐ ｅ ｄ ｓ ｎ ｌ ｎ ｙ ｈ ｔ ｄ ｃ ｎ ｃ ｐ ｕ ｅｒ ｌ ｌ ｙ ｃ ｒ ｎ ｚ ｔ ｎ ｏ Ｎ ｃ ｄ ｆ ｏ Ｓ ｐ ｃｒ ｈ ａ ｈ ｉ ｌ ｕ ｓ ｒ ａ ｉ ａ ｄ ｍａ ｇ ａ ｂ ｐ ｌ ｄ ｉ ｌ ｉｉ ｌｓ ｅ ｔ ｍ ｐ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉｅ ｉ ｐ ｎ —ｌ ｏ ｒ ｈ ｔｃ ｕ ｅ ｅ ａ ｐ ｉ ｎ ａ ｇｔ ｐ ｃ ｒ ｅ ｌ ｄ ａ ｕ ｓ ｒ ａ ｅ ｅ ｖ ｒｗ ｔ ｏ ｅ ｈ ｏ ｐ ａｃ ｉ ｔｒ ． ｅ Ｋｅ ｒ ｓ ｓ ｒ ａ ｐ ｃｒ ｍ ｉ ａ ； ｏ ｅ ｅ ｔａ ｃ ｍｕ ａｉ ｇ Ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｐ ｅ ｄ ｓ ｅ ｔｕ ｓｇ ｌ ｃ ｈ ｒ ｎ ｃ ｕ ｌ ｔ ； ＤＲ ｎ ｎ
北邮《移动通信系统与原理》期末复习
第一章概述1、个人通信的主要特点是：每个用户有一个属于个人的唯一通信号码，取代了以设备为基础的传统通信的号码。
2、目前最具发展潜力的宽带无线移动技术是：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA、WiMAX。
3、移动通信的主要特点有：（1）利用无线电波进行信息传输；（2）在强干扰环境下工作；（3）通信容量有限；（4）通信系统复杂；（5）对移动台的要求高。
4、移动通信产生自身产生的干扰：互调干扰，邻道干扰，同频干扰，多址干扰。
第二章移动通信电波传播与传播预测模型1、移动信道的基本特性就是衰落特性。
2、移动信道的衰落一般表现为：（1）随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散；（2）由于传播环境中的地形起伏，建筑物以及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落，一般称为阴影衰落；（3）无线电波在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使得其到达接收机时，是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播所引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落，即所谓多径衰落。
3、大尺度衰落主要是由阴影衰落引起的，小尺度衰落主要是由多径衰落引起的。
4、一般认为，在移动通信系统中一项传播的3种最基本的机制为反射、绕射和散射。
5、移动无线信道的主要特征是多径传播。
6、多径衰落的基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。
一般来说，模拟移动通信系统主要考虑多径效应引起的接收信号的幅度变化；数字移动通信系统主要考虑多径效应引起的脉冲信号的时延扩展。
7、描述多径信道的主要参数：（1）时间色散参数和相关带宽；（2）频率色散参数和相关时间；（3）角度色散参数和相关距离。
P288、相关带宽是信道本身的特性参数，与信号无关。
9、相关带宽：频率间隔靠得很近的两个衰落信号存在不同的时延，这可使两个信号变得相关，使得这一情况经常发生的频率间隔就是相关带宽。
10、相关时间：一段间隔，在此间隔内，两个到达信号具有很强的相关性，换句话说在相关时间内信道特性没有明显的变化。
第7章 扩频码的同步跟踪-2014春
1 ˆ ln r (t ), Td T ˆ ˆ N0 T d d
2 ˆ ˆ T / 2 2r (t )c(t Td ) c (t Td ) dt 0 T /2
ˆ 结论： T d 的最佳估值是由接收信号r(t)与本地码c(t)的时间导数 求相关而得。对扩频码同闭合环路后应为0。
e(t , ) y2 (t ) y1 (t ) kAD( )
1 1 D( ) Rc Tc Rc Tc 2 2
(7-4)
y1 (t )
kA NTc
NTc /2
NTc /2
失锁性能 - Mean Time to Lose-of- Lock
环路保持锁定的时间； The probability of remaining in lock for a given interval of time. (Unfortunately, analytical evaluation of this measure is difficult, and thus an alternate but still informative measure often used is the mean time to lose-of- lock)
2014-04-09
引言： 扩频接收机的环路：
扩频接收机有两个环路：
第七章 扩频码同步跟踪
2014-04-09 哈尔滨工业大学通信技术研究所 1
（1）载波环路： 捕获和跟踪 采用锁相环技术 （2）码环路： 同步捕获和跟踪 采用延时锁定环路。
反馈环 路来实 现跟踪 作用。
PLL
《通信原理》配套教学教案
1.纠错能力和码字的构造有何关系？
2.非标准的生成矩阵如何转换为标准的生成矩阵？
3.多项式在描述循环码时有什么作用？
4.卷积码为何少采用系统码形式？
5.先进信道编码技术的优势来自哪里？
内容大纲：具体可结合本章的PPT课件进行配合讲解。
11.1引言
11.2信道编码的基本原理
11.2.1信道编码的基本概念
6.解释常见的分集技术，常见的分集合并方法有哪些？
7.解释MIMO技术的类别，大规模MIMO有哪些优点？
8.OFDM技术为什么可以有效对抗多径干扰？OFDM技术如何实现。
9.解释常见的多址技术和5G中的新多址技术。
第10章
课时内容
信息论基础
授课时间
350分钟
课时
7
教学目标
掌握不确定性、信息、互信息、熵和相对熵等基本概念；
掌握无失真数据压缩时的信源编码定理；
掌握数据压缩算法、信道编码定理；
掌握信息容量定理；
掌握有失真数据压缩时的信源编码定理--率失真定理。
教学重点
信息的度量；
信源编码定理；
信道编码定理；
香农公式；
率失真定理。
教学难点
信息量、信源熵、联合熵、条件熵和微分熵的基本概念；
信源无失真压缩与有失真压缩；
信道编码
教学内容
知识回顾：
通信系统的随机过程，以及通信系统的性能指标为可靠性和有效性。本章讨论信息论的基础内容。
讨论问题：
1.什么是信息？如何度量信息？
2.信息传输中，基本的极限条件是什么？
3.对于信息的压缩和恢复的极限是什么？
4.设计怎样的设备才能达到这些极限？
5.实际系统中接近极限的设备是否存在？
直接序列扩频信号捕获和跟踪的实现
直接序列扩频信号捕获和跟踪的实现直接序列扩频信号捕获和跟踪的实现引言直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）技术在现代通信领域被广泛应用。
它通过在发送端将原始信号与一个扩频码序列相乘，将信号的带宽扩展，从而使得信号在传输过程中更加抗干扰。
直接序列扩频信号的接收端需要进行捕获和跟踪的过程，以实现正确的信号解调和数据恢复。
本文将介绍直接序列扩频信号捕获和跟踪的基本原理和实现方法。
一、直接序列扩频信号捕获直接序列扩频信号的捕获过程可以看作是在接收端寻找到与发送端相同的扩频码序列的过程。
捕获的目的是确定接收到的信号中包含的扩频码序列的起始点，以便在跟踪阶段进行后续解调和数据恢复。
1. 串行搜索法串行搜索法是一种常用的直接序列扩频信号捕获方法。
它通过逐个比较接收到的信号与不同的扩频码序列，找到与发送端相同的扩频码序列起始点。
串行搜索法的基本步骤如下：（1）将接收到的信号与一个初始的扩频码序列进行相关运算；（2）逐步平移扩频码序列并继续与接收到的信号进行相关运算；（3）比较相关运算的结果，并找到最大的相关峰值；（4）确定最大相关峰值对应的扩频码序列的起始点。
2. 累积搜索法累积搜索法是另一种常用的直接序列扩频信号捕获方法。
它通过累积接收到的信号与扩频码序列的相关峰值，找到与发送端相同的扩频码序列起始点。
累积搜索法的基本步骤如下：（1）将接收到的信号与一个初始的扩频码序列进行相关运算，并计算相关峰值；（2）平移扩频码序列并继续与接收到的信号进行相关运算，并计算相关峰值；（3）累积不同位置的相关峰值，得到累积相关峰值；（4）找到累积相关峰值的最大值，并确定最大值对应的扩频码序列的起始点。
二、直接序列扩频信号跟踪在捕获阶段确定了扩频码序列的起始点后，接下来需要进行跟踪的过程，以实现信号解调和数据恢复。
1. 二阶锁相环跟踪二阶锁相环是一种常用的直接序列扩频信号跟踪方法。
直序扩频系统中扩频码同步技术的研究
Ｓ ｕｄｙ ｏｎ ｓ ｔ ｙｎｃ ｏｎｏｕｓｔ ｃ ｈｒ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｏｆｓ ｅ ｄ ｐｅ ｔ ｕｍ ｏｇ ｐｒ ａ ｓ ｃ ｒ
－ ● 一 ● 一 一
ｃ ｏｄｅ ｓ ｙｎｃ ｏｎｏｕｓｔ ｃ ｈｒ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｉ ｄｉ ｅ ｔｙ ｓ ｅ ｄ ｏｇ ｎ ｒ ｃ ｌ ｐｒ ａ
缩短捕获时间，改进这些系统 的性能 。 。 （） ａ 发射系统
下面介绍在 Ｑ ａｕ Ⅱ软件平 台上实现的两种 Ｐ ｕｎｓ Ｎ码捕
获方法 。
①序列相位搜索捕获法的设计与实现
当 ｍ序列码周期比较短时，可以采用序列相位搜索捕
获法来实现伪随机序列同步 。
采用顺 序搜索 的捕捉 方法 ，只使 用一个相关 器 ，在 ０ 期间内积分 ，在 时刻将 积分器的输 出送给一门限
０ 引言
军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统等。到 ２ 世 ０ 扩频通信系统产生于 ２ 世纪 ５ 年代中期 ， Ｏ ｏ 扩频技术 的提出， 解决了频谱资源紧张，干扰繁多的问题，同时大
大提 高了通信 的保密性能。扩频通信 技术 最初 的应 用包括
纪 ８ 年代末， ０ 美国联邦通信委员会 （ Ｃ 规划了 Ｉ Ｆ ） Ｃ Ｓ Ｍ波段， 并批准扩频通信使用该频段，扩频通信技术随之得到了快
门限比较器是将相关器 中求和的结果 与一 门限值比较 ， 如果 小于门限 ，则控制本地 Ｐ Ｎ码 发生器的时钟信号 ，使 其延迟一定周期 ，直到相关器的积分值超过设 定的门限而 达到最大 ，从而实现扩 频码 序列的同步捕 获 ，仿真结果如
图 ３ 示。 所
信号 的周期为 １ Ｔ 。接收扩频码序列与本地参考扩频码 ｃ 序列作相关积分后 ， 经门限比较器进行比较判别 ， Ｄ为一 Ｔ 次积分的时间 ，与序列相位搜索捕获法 同理 ，若以 Ｔ／为 ｃ ２
扩频通信中直接扩频系统的同步技术
摘要扩频通信作为一种新型的通信体制，具有很多独特的优点，在军用和民用领域中都得到了广泛的应用。
扩频通信中一个关键性的问题就是扩频信号的同步，包括捕获和跟踪两个步骤，同步性能的优劣直接影响到整个扩频通信系统的性能。
因此，对直扩系统同步的研究具有很大的实用价值。
本文深入研究了扩频通信中直接扩频系统的同步技术，包括伪随机(PN)序列的捕获、跟踪和载波同步。
在伪随机(PN)序列的捕获中研究了串并结合的大步进方法。
研究了伪码串行-载波并行、伪码并行-载波串行、伪码串行-载波并行、伪码并行-载波并行4种捕获方法。
在特定的参数下，设计出直扩通信系统，并在高斯信道条件下，仿真得出了直扩系统的误码率性能曲线，在此基础上运用了伪码并行-载波串行的方法进行仿真分析，从MATLAB仿真结果可以看出捕获方案确实可行。
关键词：扩频通信；同步；捕获；跟踪AbstractAs a new type of communications system,spread spectrum communications has many unique advantages, and has been widely used in both military and civilian fields. The synchronization of spread specturn signal, including acquisition and tracking, is the key problem of spread specturn communication. The performance of synchronizing has direct impact on the whole spread spectrun communication system. As a result, it’s very important to discuss this problem.This paper researches into synchronization techniques of direct-sequence spread spectrum systems, which include PN code acquisition, PN code tracking and carrier recovery. we studied PN acquisition scheme, large step acquision scheme. This paper discusses four capture methods about serial PN code, serial carrier, parallel PN code, serial carrier, serial PN code, parallel carrier, and parallel PN code, parallel carrier. Incertain parameters, design of direct sequence spread spectrum communication system, and in the Gauss channel conditions, simulation of the curve of the BER performance of DSSS system, on the basis of using the parallel PN code, carrier serial simulation, simulation results can be seen from the MATLAB capture scheme is feasible.Keywords: S pread Spectrum Communications; Synchronization; Acquisition; Tracking目录1 绪论 (1)2直接序列扩频通信的理论基础 (4)2.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.1基本理论 (4)2.1.2扩频通信的特点 (5)2.2直接序列扩频通信系统 (6)2.3伪随机序列 (9)2.3.1m序列 (10)3 直接序列扩频系统的同步 (12)3.1同步机理 (12)3.2信号捕获 (12)3.3 信号跟踪 (17)3.3.1 载波跟踪技术 (17)3.3.2 锁相环原理 (18)3.3.3 锁频环原理 (20)3.3.4 锁相环与锁频环的性能比较 (21)4直扩系统的仿真分析 (23)4.1设计参数 (23)4.2 直扩通信系统的原理框图 (23)4.3直扩通信系统的仿真分析 (24)4.4 直扩系统的抗干扰性能分析 (30)5 同步仿真分析 (31)5.1同步参数设计 (31)5.2 PN码的自相关性仿真 (31)5.3 捕获 (32)5.4 跟踪 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 英文原文 (43)附录B 中文翻译 (55)附录C 程序 (64)1 绪 论扩频通信是建立在ClaudeE.Shannon 信息论基础之上的一种新型现代通信体制。
精品文档-扩频通信技术及应用(第二版)(暴宇)-第5章
第5章 扩频通信的扩频码同步 图5-3 发射参考信号的同步方法
第5章 扩频通信的扩频码同步
发送端把含有信息的已调信号与不含信息的fc1同伪随机 码进行调制后， 合并、 放大， 然后发送出去。 在接收端，
两个频率的信号分别在两个通道中放大， 经过相关运算后，
取出中频， 解调后还原出信息。 设发送的两个信号分别为
5.1 同步不确定性的来源 1. 频率源的漂移 对数字通信而言，最严重的还是码相位的偏移， 使系统 性能下降。 对于码发生器， 当时钟速率偏移10 Hz时， 将 变成10 bit／s的累积码元偏差， 一小时后就会引起相位偏 差36 000 bit， 这样会造成系统不能正常工作。 图5-1说明 了各种相对码速率偏移对系统的积累偏移的影响。
第5章 扩频通信的扩频码同步 图5-4 典型的JPL码发生器
多普勒频移的大小为
第5章 扩频通信的扩频码同步
f f Hz c
(5-1)
式中： v为发射机与接收机的相对位移速度； f为发射频 率； c为电磁波的传播速度， 值为3×108 m/s。
第5章 扩频通信的扩频码同步
当频率高时， 多普勒频移是一个很重要的参数， 如 f=1 GHz时， 相对运动速度v=100 km／h=27.8 m／s， 则多 普勒频移Δf=92.7 Hz。 接收机频率f收为
第5章 扩频通信的扩频码同步
组合码和m序列的自相关特性不一样， m序列在一个周期 内只有一个相关峰值点， 而JPL码则有P＋1(P是JPL组合码中 子码的数目)个， 而且除了一个以外的所有自相关峰值只(并 分别)与组成这个组合码的各个子码有关， 最高的自相关峰值 对应于整个组合码同步。
第5章 扩频通信的扩频码同步 用JPL组合码来同步是先用一个子码与组合码进行滑动相 关搜索， 一旦这个子码与嵌在组合码中的其他对应子码达到 同步， 就产生局部相关。 这个局部相关就成为进行第二个子 码进行滑动相关搜索的开始信号， 第二个子码的局部相关峰 值增加……这个过程一直继续到组成组合码的全部子码都各自 与接收信号中的对应部分同步为止。 当全部子码都各自同步 时， 这个相关就像组合码直接被同步一样。
第8章扩频码同步
8.2 PN码捕获与跟踪
PN码捕获 使本地 PN码与接收信号中的 PN码相位对齐
PN码跟踪 使两个序列的相位误差更小 且能保持高精度的相位对齐
8.2 PN码捕获与跟踪
PN码捕获
基于相关器的串行捕获
原理框图
积分清除
( )2
I路输入
c ' t
积分清除
( )2
Q路输入
门限
yt 判决
PN码发生器
时钟控制
8.2 PN码捕获与跟踪
设 Q支路输入 btctsin t I 支路输入 btctcos t
式中 ct 为接收信号中的PN码
c' t 为本地产生的 PN码
b(t)为数据序列， 为载波频偏
2
Tc 为码片周期
8.2 PN码捕获与跟踪
鉴相特性曲线
eL
RPN
(
TC 2
)
eE
RPN
(
TC 2
)
eL-eE
TC 2
0 TC 2
8.2 PN码捕获与跟踪
工作原理
➢接收序列分别移位
Tc 2
和 Tc 后与本地
2
序列经迟、早相关器得到环路误差信号
➢误差信号经环路滤波器后形成控制信号
➢控制信号控制本地时钟，使本地序列发
第8章 扩频通信中的同步
主要内容：
8.1 扩频系统同步概述 8.2 PN码捕获与跟踪 8.3 全数字非相干延迟PN码跟踪环
8.1 扩频系统同步概述
扩频通信 传输信息带宽远大于传输该信息所需 要的最小带宽
扩频码的同步捕获
6.1 扩频码的同步
图6-1 扩频通信系统原理框图
2
6.1.1 发射参考信号法
本地参考扩频码不是在接收机中产生，而由发射机产生，再发送到接收机。扩 频码c(t)同时对两载波进行调制，信息仅对载波fc1调制，两载波相差一中频 。它 们在接收机中经混频后自然成为已解扩的中频信号。
3
6.1.1 发射参考信号法
扩频码同步捕获时间
TAC TD
ห้องสมุดไป่ตู้
其中， TD Tc rTc , 2r 1 N
特点
扩频码同步捕获时间最短。但是，接收机要使用2N个相关器，当N＞＞1（一般情况 如此）时，扩频码序列同步捕获电路的设备量就很大。例如，当N＝2047时（处理 增益为33.1dB），同步捕获要用4094个相关器，过于庞大。
TD Tc , 2r 1 N
积分器的输出
vi (t)
A
TD 0
c(t
Td
)c(t
iTc 2
)dt
TD N (t)c(t iTc )dt
0
2
i 0, 1, 2, , 2N 1
8
6.1.4 自同步法
如果相位延迟Td 满足 则2N个相关器中，第i个输出最大
iTc 2
Td
(i 1)Tc 2
vi (t) A
TD 0
c(t
Td
)c(t
iTc 2
)dt
TD N(t)c(t iTc )dt
0
2
ATD (1 ) Ni (TD )
式中： Td为归i一化1时间差。
Tc 2 2
其它相关器的输出
v j (t) ATDRk ( j i) N j (TD )
( j i) 0
扩频码捕获方法综述
′和 ϕ ′ 分别是接 式中P是接收信号功率， ω 0 收信号的角频率和相位。同r(t)匹配的冲 激响应为
(4-11) 式中cR(t)是扩谱码c(t)的长为TM的一段逆 时间序列，如图4－3所示。它同c(t)在从 TA到TB这一段时间内匹配。
其它 2cR (t ) cos ωt h(t ) = 0 0 ≤ t ≤ TM
图4-3 扩谱波形和它的匹配滤波器冲激
(a) 扩谱波形
(b)基带冲激响应
(c)时间反转延迟冲激响
匹配滤波器输出为
y (t ) = ∫
t t −TM
2 P c(τ − Td )d (τ − Td ) cos(ω '+ϕ ' ) d (τ − Td )c(τ − Td )cR (t )(t − τ )
然后用似然比和两个门限进行比较。设两个门限 为A和B，根据采样值计算似然比为Im（r/a）， 按照下面规则判决： （1）B＜Im（r/a）＜A，继续观测； （2）Im（r/a）≤B，测试以判定无信号而结束； （3）Im（r/a）≥A，测试以判定有信号而结束。 只有当某个门限被超过才做出有无信号的判决， 否则继续采样。采样的次数在检测过程中确定。
设q为实现本地扩频伪码相位与接收信号 的相位一致所需要的最大相位滑动次数， 对每次步进Tc/2的情况，有q＝2N。
捕获系统在实际工作时，若门限比较的准 确检测概率为1，虚警概率为0，当经过K 次的扩频序列相位滑动实现捕获后，其捕 获实际为Ta＝KTD式中，K最小为0（不需 要滑动），最大为q＝2N，所以，单驻留 捕获的平均捕获时间为 T = NTD = λNTc （4-2） 式中，TD＝λTc（λ为检测器的检测时间 相对Tc的chip数），λ≤N，跟踪精度为 δta＝1/4Tc。
第06章：扩展频谱系统使用的编码——主要讲m序列和复合序列
如何提取SSRG的反馈系数才能得到最大长度 序列？这显然是十分重要的问题。这就必须从移位寄存产生器的数字基础讲起。
首先，对移位寄存器状态和它的运转特性，可以通过n维矢量矩阵的运算来表示。如对n=4
其中(j)表示第j次移位，(j+1)表示第j+1次移位，矩阵中 表示反馈系数即为 的第j+1时刻的输出，以下第i行的1表示 在j+1时刻的输出为j时刻 的输出。
6.2.4.3最大长度多项式的数目
Zierler证明，最大长度序列的数目由下式给出：
其中 是欧拉数，它等于包括1在内的小于 而与 互质的正整数个数。
例：n=4,则 （与15互质的数有14,13,11,8,7,4,2,1
或不互质数：3,5,6,9,10,12。见表7.1）
Zierler还证明，n阶不可约多项式数目为：
若给定的反馈逻辑 ,则利用反商得到的系数形式为 ，称为镜像序列。
SSRG与MSRG序列之间关系： 与 为同一序列，但相位不同。
例：n=4，表给出
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
3
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
0
11Leabharlann 0101
用于水声扩频通信同步捕获的新型匹配滤波器设计
用于水声扩频通信同步捕获的新型匹配滤波器设计
宗振;蔡晓冬;刘玉良
【期刊名称】《浙江海洋学院学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(035)003
【摘要】首先分析了影响扩频通信同步性能的原因,论述了基于数字匹配滤波器的同步捕获方法,对同步捕获速度和抗噪性能进行了分析和比较,在此基础上提出了数字匹配滤波器的改进结构.改进后的滤波器省略了乘法单元,减少了加法单元,其通频带符合水声通信的要求.仿真结果表明,滤波器硬件结构简化后,同步通信效果仍能得到保证.
【总页数】4页(P249-252)
【作者】宗振;蔡晓冬;刘玉良
【作者单位】浙江海洋大学船舶与海洋工程学院, 浙江舟山 316022;浙江省近海海洋工程技术重点实验室, 浙江舟山 316022;浙江海洋大学船舶与海洋工程学院, 浙江舟山 316022;浙江省近海海洋工程技术重点实验室, 浙江舟山 316022;浙江海洋大学船舶与海洋工程学院, 浙江舟山 316022;浙江省近海海洋工程技术重点实验室, 浙江舟山 316022
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.5;TN929.3
【相关文献】
1.一种用于PN码捕获的低硬件消耗匹配滤波器设计 [J], 帅涛;陈晓挺;刘会杰;梁旭文
2.扩频通信系统中一种基于FPGA的匹配滤波同步捕获方法 [J], 杨鹏;郭黎利;晏慧强
3.应用于星地时间同步中的匹配滤波器设计与实现 [J], 陈菲;胡永辉;武建锋;何在民;闫温合
4.扩频通信匹配滤波器设计方案研究 [J], 于燕;焦晖
5.用于畸变目标相关识别的匹配滤波器设计 [J], 吴伟;周金鹏;王省书;秦石乔
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原理： 移位寄存器的状态可以在他产生的伪 随机序列中找到，如果能由接收信号 准确估计出接收信号在某时刻移位寄 存器应有的状态，并从这一个状态开 始产生伪随机序列，那么这一伪随机 序列将与接收序列相匹配。
平均同步捕获时间：
假设准确估计一个接收符号的概率为p 对r级都准确估计的概率为p r r 对移位寄存器没有准确加载的概率为1 - p 第k次获得准确加载的概率为 pr (k ) p r (1 p r ) k 1 1 那么准且加载的平均次数：k kpr (k ) r p k 1 移位寄存器每次加载需要 rTc时间
6.3.1 匹配滤波器同步捕获法
原理：
一个任意滤波器的输出y(t) 都是输入信号s(t) 与滤波器冲击相应h(t)的时间域的卷积积分 : y (t ) s (t )h(t )d
0 t
匹配滤波器的输出信噪比最大，h (t )为： h(t ) s (Tb t ) 0 t Tb 扩频通信的频率滤波器的传输函数为： H(f) P(f) cn e
n 0 N -1 j 2 ( N n ) fTc
最大优点为速度快，需要几个扩频码的周 期就能同步
6.3.2 基带匹配滤波器同步捕获法
又称延时相关捕获法，这种方法先对射频 信号进行放大，载波解调，解调后信号为：
Hale Waihona Puke u(t) Ad(t - Td )c(t - Td ) 2N(t)cos(2f 0 t 0) 可以看做d(t - Td ) 1，因此就变成了c(t - Td )
因此平均捕获时间为：
TAC Pfa
TAC TAC1 TAC 2
Pfa 1 Pd [N ]TD [2 N ]TD 2 2 (1 Pfa ) Pd (1 Pfa )
2 Pd N比较大时：TAC （Pfa 0） NTD Pd
6.2.3 顺序估值快速捕获法
6.1 扩频码的同步
6.1.1 发射参考信号法
特点： 简单 抗干扰性能差 不适用与CDMA体制。
6.1.2 统一定时法
这种方法在卫星通信中已经得到应用。 采用原子钟那样准确度极高的时钟。 6.1.3 突发同步法 发射机发射一个短促的高功率低占空比的 脉冲信号，给接收机提供快速同步信息。
6.1.4 扩频码的自同步法
TAC
TAC ,max TAC ,min 2
1 ( N )TD NTD 2
以上的结论都是在下面的假设下成立 正确检测概率Pd 1，虚警概率Pfa 0
虚警概率不为0时：
T fa TD Pfa 2TD P 3TD P ...
2 fa 3 fa
Pfa (1 Pfa ) TD
第六章：扩频码的同步捕获
6.1 扩频码的同步 6.2 扩频码的同步捕获方法 6.3 匹配滤波器同步捕获法 6.4 声表面滤波器件捕获法 6.5 滑动相关捕获法 6.6 频率跳变系统扩频码序列同步捕获
扩频码的同步步骤： 1.捕获（粗同步）： 使本地参考扩频码与接收扩频码的相位 之差小于半个码元宽度。 2.跟踪（细同步） 使本地参考扩频码的相位与接收扩频码 相位的差别尽可能的小，以其在相关器 获得最大相关输出。
6.2.1 搜索区域的确定 在没有得到任何接收 扩频码相位信息的情况 下，通常假设扩频码相 位在2N个单元中的位置 服从均匀分布是很自然 的，在这种情况下只能 采用顺序搜索的办法。 搜索可以从2N个单元中 任意一个开始，直到获 得扩频码的同步捕获为 止。
6.2.2 序列相位搜索捕获法
设扩频码序列长度为N，码元宽度为Tc， 周期为T=NTc，搜索相位该变量 Tc / 2 最大捕获时间：TAC ,max 2 NTD 最小捕获时间： TAC ,min TD
积分处理时间TD Tc 正确检测概率Pd 1时
(r ) TAC k(rTc TD ) Tc r P
输入信噪比很低的时候，p可以近似为0.5，这时： TAC k(rTc TD ) 2 (r )Tc
r
输入信噪比很高的时候，p可以近似为1 TAC k(rTc TD ) (r )Tc 适合高信噪比的情况
最短时间：TAC,min MTs 最长时间：TAC,max MTs ( N 1)Tc N 1 平均时间：TAC MTs Tc 2 N 一般去TS TC，r M 2 N 1 TAC ( M )Tc NTc 2 平均时间比使用2N个相关器的时间长，但 设备量少，比相位搜索捕获法的平均捕获 时间短，而且设备量也没有增加很多。
r (t ) Ad (t Td )c(t Td ) cos(2f 0t 0 ) N (t ) u(t ) Ad (t Td )c(t Td ) N (t )
iTc ui (t ) A c(t Td )c(t )dt 0 2 TD iTc N ( t ) c ( t ) dt i 0 , 1 , 2 ... 2 N 1 0 2 iTc (i 1)Tc 如果Td满足： Td 2 2
2
TD
考虑虚警惩罚时间后：
TAC1 NTD T fa NTD Pfa (1 Pfa )
2
判决器的正确检测概率小于1时：
TAC 2 (1 Pd )[ 2 NTD (1 Pd ) [2 NTD
2
Pfa (1 Pfa ) Pfa (1 Pfa )
2 2
TD ] TD ] ....
TD
那么2N个相关器中，只有第i个输出最大，为：
Td i 1 ui (t ) ATD (1 ) Ni (TD ) Tc 2 2
Rk ( j i )
其他相关器的输出为：
ui (t ) ATD Rk ( j i) N j (TD )
r 1
6.2 扩频码的同步捕获方法 同步捕获要解决什么问题？ 1.怎么简化设备 2.怎么缩短捕获时间 同步捕获步骤： 1.确定要搜索的扩频码相位的区域 2.调整本地参考扩频码相位 3.求解扩频码的相关函数值 4.对所求相关值进行判决 分类：