扩频通信第6章_扩频码的同步捕获

工作流程图： 工作流程图：
6.5.1 单积分滑动相关捕获法
最小同步捕获时间 TAC,min = TD 最大同步捕获时间 TAC,max = 2NTD 平均同步捕获时间 T = NT AC D
6.5.2 双积分滑动相关捕获法
单积分滑动相关捕获电路简单， 单积分滑动相关捕获电路简单，但是当 扩频码序列很长时，同步捕获时间很长。 扩频码序列很长时，同步捕获时间很长。 为了缩短平均同步捕获时间， 为了缩短平均同步捕获时间，可以把单 积分检测改为多积分检测方式。 积分检测改为多积分检测方式。
2
TD
考虑虚警惩罚时间后： 考虑虚警惩罚时间后：
TAC1 = NTD +Tfa = NTD + Pfa (1− Pfa )
2
TD
判决器的正确检测概率小于1 判决器的正确检测概率小于1时：
TAC2 = (1− P )[2NTD + d
2
TD ] + 2 (1− Pfa ) Pfa (1− Pfa )
2
6.3.1 匹配滤波器同步捕获法
原理： 原理：
一 个任 滤 意 波器 输出 都是 入 的 y(t) 输 信号 s(t) 与 滤波 冲 器 击相 h(t)的时 域 应 间 的卷 积分: 积 y(t) = ∫ s(t)h(t −τ )dτ
0 t
匹 滤 配 波器 输出 噪 的 信 比最 ，h(t)为 大 ： h(t) = s(Tb −t) 0 ≤ t ≤ Tb 扩频 信的 率 通 频 滤波 的 器 传输 数为 函 ： H(f) = P(f) ∑cne
Pfa
(1− P ) [2NTD + d
TD ] +....
因此平均捕获时间为： 因此平均捕获时间为：
Pfa
TAC = TAC1 +TAC2
Pfa 1− P d TAC = [N + ]TD + [2N + ]TD 2 2 (1− Pfa ) P (1− Pfa ) d
2− P d N比较大时：TAC Pfa = 0 = （ ） NTD P d
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， 设扩频码序列长度为N，码元宽度为Tc， 周期为T=NTc， 周期为T=NTc，搜索相位该变量 Tc / 2 最大捕获时间： 最大捕获时间：TAC,max = 2NTD 最小捕获时间： 最小捕获时间： AC,min = TD T
6.1.4 扩频码的自同步法
r(t) = Ad(t −Td )c(t −Td ) cos(2πf0t +ϕ0 ) + 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 ∫0 N′(t)c(t − 2 )dt i = 0,1,2...2N −1 iTc (i +1)Tc 如果Td满足 满足： 如果Td满足： ≤ Td < 2 2
双积分的平均捕获时间比单积分要少。 双积分的平均捕获时间比单积分要少。
6.6 频率跳变系统扩频码序列的同步捕获 6.6.2 跳频序列捕获方法
等待自同步法： 等待自同步法：
等待自同步法： 等待自同步法： 用于跳频速率低， 用于跳频速率低，用户较少的任意选址 的小型移动通信网中。 的小型移动通信网中。该方法有较强的 抗干扰能力，又便于灵活的组网。 抗干扰能力，又便于灵活的组网。
6.1 扩频码的同步
6.1.1 发射参考信号法
特点： 特点： 简单 抗干扰性能差 不适用与CDMA体制 体制。 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。 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。 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。 脉冲信号，给接收机提供快速同步信息。
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 虚警概率不为0时：
Tfa = TDPfa + 2T P + 3T P +... =
2 D fa 3 D fa
Pfa (1− Pfa )
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 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。 采用顺序搜索的办法。 搜索可以从2N个单元中 搜索可以从2N个单元中 任意一个开始， 任意一个开始，直到获 得扩频码的同步捕获为 止。
平均同步捕获时间： 平均同步捕获时间：
假 准 估 一 接 符 的 率 p 设 确 计 个 收 号 概 为 r 对r级都准确估计的概率为p r 对移位寄存器没有准确加载的概率为 - p 1 r r k −1 第k次获得准确加载的概率为 pr (k) = p (1− p ) ∞ 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
积分处理时间TD = λTc 正确检测概率Pd =1 时
(r + λ) Tc T = k(rTc + TD ) = AC r P
0.5 输入信噪比很低的时候，p可以近似为 ，这时： T = k(rTc + TD ) = 2 (r + λ)Tc AC
r
输入信噪比很高的时候，p可以近似为 1 T = k(rTc + TD ) = (r + λ)Tc AC 适合高信噪比的情况
第六章：扩频码的同步捕获 第六章：
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： 扩频码的同步步骤： 1.捕获（粗同步）： 1.捕获 粗同步）： 捕获（ 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。 之差小于半个码元宽度。 2.跟踪（细同步） 2.跟踪 细同步） 跟踪（ 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 相位的差别尽可能的小， 获得最大相关输出。 获得最大相关输出。
TD
那么2N个相关器中，只有第i个输出最大， 那么2N个相关器中，只有第i个输出最大，为： 个相关器中
Td i 1 ui (t) ≈ ATD (1−ε ) + Ni (TD ) ε = − < Tc 2 2
其他相关器的输出为： 其他相关器的输出为：
ui (t) ≈ ATDRk ( j − i) + N j (TD )
最短时间 TAC,min = MTs ： 最长时间 TAC,max = MTs + (N −1)Tc ： N −1 平均时间 T = MTs + ： AC Tc 2 N 一般 T = TC， < M < 去S r 2 N −1 T = (M + )Tc < NTc AC 2 平均时间比使用2N个相关器的时间长 个相关器的时间长， 平均时间比使用2N个相关器的时间长，但 设备量少， 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。 时间短，而且设备量也没有增加很多。
作业： 6- 6- 6作业： 6-3 6-4 6-5 6-12
6.2.3 顺序估值快速捕获法
原理： 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 随机序列中找到， 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 存器应有的状态， 始产生伪随机序列，那么这一伪随机 始产生伪随机序列， 序列将与接收序列相匹配。 序列将与接收序列相匹配。
n=0 N-1 − j 2π ( N−n) fTc
最大优点为速度快， 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 又称延时相关捕获法， 信号进行放大，载波解调，解调后信号为： 信号进行放大，载波解调，解调后信号为：
u(t) = Ad(t - Td )c(t - Td ) + 2N(t)cos(2πf0t +ϕ0) 可以看做 - Td ) =1 d(t ，因此就变成了 - Td ) c(t
6.5 滑动相关捕获法 使本地参考扩频码产生器的时钟频率与 接收扩频码时钟的频率有一定的偏差， 接收扩频码时钟的频率有一定的偏差， 通过改变本地参考扩频码产生器时钟的 频率来达到改变序列相位。 频率来达到改变序列相位。这样两个序 列从相位上看，好像在相对滑动。 列从相位上看，好像在相对滑动。当滑 动到两个码序列的相位一致时候停止滑 动。
Rk ( j −i) <=
r −1
λ
6.2 扩频码的同步捕获方法 同步捕获要解决什么问题？ 同步捕获要解决什么问题？ 1.怎么简化设备 1.怎么简化设备 2.怎么缩短捕获时间 2.怎么缩短捕获时间 同步捕获步骤： 同步捕获步骤： 1.确定要搜索的扩频码相位的区域 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 2.调整本地参考扩频码相位 3.求解扩频码的相关函数值 3.求解扩频码的相关函数值 4.对所求相关值进行判决 4.对所求相关值进行判决 分类： 分类：