CDMA4

0 所谓两个伪码同步相位差令a1 t - τ1 , a2 t- τ2 为两个长度相等的伪码∆ τ = τ2 - τ1 = 0　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 在码分系统中相关接收要求本地地址码步

与收到的

地址码同

其性能好坏直接影响系统的性能

因为伪码具有良好的相关特性

准确地讲码

即为:

∞

τ1 = τ2

不是单个地址

cit = ∑ai t - nT -∞< t < ∞

n = -∞

其中是ai t的长度ai t ≡ 0, t<0, t >T

伪码同步可分为粗同步和细同步,

c Ti t 是 ai t的周期性重复

ci t 我们下面所研究的同步粗同步又称捕获细同步又称跟踪

^ 的周期为T =N Tc , N 为码位数码长 ，Tc 为码片宽。c t - τ , c t - τ

^ - τ = ∆ τ < Tc τ5.1

^- τ 其中:∆ τ = τ

主要的粗同步方法捕获方法有

并行法

串行法粗同步(捕获)方法

匹配滤波法

相关法^ - τ = ∆ τ 使 τ

∞

0，并保持住此状态ci t - τ

ci t - ^τ 为本地伪码见图 , 5.1. ; 5.2.图

ci t - τ = ∑ai t - τ - nT n = -∞ 0τ τ+Tτ+2Tτ+3Tt 5.1. 图伪码周期序列延时

第 47 页

5.2. 图本地伪码周期序列延时同步过程就是使本地的

同步检测方法

; , 5.3

其中

5.4.

通过检测比较选其最大者对应的为检测的时延估值以内 可完成捕获

图

N

当N>>1 时

2) 串行相关检测法

为串行相关检测框图

理论上只需一个周期T即

误差在

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cit-τ

^cit-τ原理图

∫nT(n-1)T^-τRiτ

5.5 图串行相关检测法

每隔T改变^τ 一个量Tc 或Tc /2 ,并将Riτ - ^τ 与值u0 比较（例如：取 Ri0^ 即为估值 , 由图5.3可见，此时∆ τ ≤Tcu0 = ) 超过u0 时对应的 τ

2µç·¼òµ¥

N-1 T 。当N >>1时，N-1 T 很长。 3

t 令 ait ≡0, t < 0, t >T ,即其持续时间为T 。构成 ai的匹配滤波器h t = ai T - t 不难看出令

∞

×²¶»ñʱ¼ä¿É´ï

T

ci t = ∑ai t - nTn = -∞

当 h t 的输入为 cit 时 ，输出 y t 等于：

cith tT

y ty t = ci t ∗ h t =∫ 0h α .ci t - α d α = ai T - α ci t - α d α = Ri t - α -T + α ∫0

= Ri t - T y t 等于ai t 若ait 为m 5.6 )序列码见图

y kT = Ri 0 Ri t max k = 0 , ±1, ±2 ,±3.....

ytu0-T02Tc 5.6 m 图序列的周期性自相关函数注意

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T

5.2

T2T3Tt

t 实时

匹配滤波法的特点是实时性也就是下一个周期的起始时刻码

的匹配滤波器硬件实现困难

位

序列码的匹配滤波器构成如下

h tT - tt则其匹配滤波器的单位冲激响应 h t = m 5.7 m mt110Tc-1ht = mT-t1-1

-10Tc2Tc7Tc

1-1-1111t

12TcT = 7Tc1-1-11-1t

T

这种方法的主要限制是长

5.7 图双极性7位 m 序列码波形及其匹配滤波器单位冲激响应波形

δ t-1Tc+1Tc延时线Tc-1-1Tc+1Tc+1Tc+1∑ 其中

1, 0≤ t ≤ Tc

h t = 0 0, 其它 t

5.8. 图双极性7位m 序列码波形匹配滤波器

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h0 th t由图当

可见

且级数愈多

技术上实现难度很大

倒相电路

调制

∞

称为频带信号常用的为

s t = ct cos ωc t ,其中：c t ∈ -1,1 为伪码 a t 的周期性延拓。即

c t = ∑a t - nT 。对s t 的捕获，即为对c t 的捕获。

n = -1

匹配滤波捕获

区别在于匹配信号为a t cos ωc t

h t = a T - t cos ωc T - t 0≤t ≤T

当 h t 的输入为 s t 时，其输出为： y t = h t ∗ s t =∫ 0 h α s t - α d α

= ∫ a T - α cos ωc T - α c t - α cos ωc t - α d α 0

11T = ∫ a T - α c t - α cos ω t - T + cos ωc t +T - 2 α d α c022

1T

≈∫ a T - α c t - α d α cos ωc t - T

20

因最后一项当ωcT >>2 π 时，近似为 0。

1

y t ≈ Rca t - T cos ωc t - T 2T

T

T

5.3

0 c t - α a T - α d α 为a t 的周期性自相关函数。由此：其中Rca t - T =∫

1 y t = T = R 0 ≥ Rca t-T 5.4 2cay t 5.10. cos ω ct 检测y t = T需要很高的抽样精度生很大误差

因此一般取y t 的包络为检测目标否则会产

第 51 页

5.9 图匹配滤波器输出包络捕获 图

为

的波形

主峯宽为倍码片宽

伪码调制信号的匹配滤波器结构与基带的类似

比基带的高得多

超过

电路将伪码调制信号变为基带伪码信号

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SAW

且伪码长度不

其原理是利用正交解调

如图

所示

5.12. 图伪码调制信号基带匹配滤波检测电路框图

假设 T 是慢变化的基带匹配滤波如图

所示

相加

2相关法

伪码调制信号的相关检测捕获与基带伪码的相关捕获检测方法一样

图5.14.是包络相关电路框

带通滤波图

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5.1.2 调整本地伪码时延检测同步状态

1

的方法

串行相关捕获需要改变本地伪码的时延

时延连续变化

令发伪码时钟频率为

以下简称滑动法

则两时钟的相位差为

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将式

代入

可得到最大捕获时间

tN 2N 2

2max = f ≈ 5.11

2f1

f1 = 1024KHZ ; N = 512; 则t2max = 0.256 s又假设：f1 = 1024KHZ N = 2048 则t2max = 4.096 s N 由式5.11可见时钟频率f1愈小

¿ÉÒÔµ÷ÕûαÂëµÄʱÑÓ

5.12.

cp-Tc0Tc2Tc3Tc7Tct

1111001011100100Tc2Tc3Tc7Tct

21110010111100100Tc2Tc3Tc7Tct311100101100100Tc2Tc3Tc7Tct

5.15. 图时钟脉冲加减法示意图 5.15.图中1未加减脉冲时的伪码波形

2

从第二个周期起

Tc

是加一个时钟脉冲时的伪码波形

1

Tc

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它

不难看出

Tc

8f1图

Tc

是调整时延间距为Tc

的示意图

04f10tt

2f10t

cp0Tc2TcTc83Tct10Tct1Tc8t20TcTc

t2t

cpf1

由图可见从

8 f1时的伪码时钟脉冲波形t1时刻起

波形滞后

cpf1波形

8 f1

Tc

8T

8 f1由图可见从t2时刻起波形超前cpf1波形c

8

8 f1脉冲可以调整伪码的相对时延通过加减 1/8

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5.1.3 几种粗同步1方案

»¬¶¯²¶»ñ

图

为相关

5.17 未捕获时

2串行相关检测

捕获

滑动捕获电路框图完成捕获

减

相关减

加

脉冲电路启动加

脉冲停止

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直至捕获

直至

图 匹配滤波器输出 Rc t - T - τ 在 t = T + τ 时刻达到最大值Rc 0 > u0 , y > 0将本地

^τ - τ < Tc伪码发生器置为 , 5.2. 细同步

5.2.1 基带伪码细同步令

为接收到的伪码

细同步

ci t - ^τci t - τ ^τ - τ = ∆ τ 0 细同步原理是连续地检测细同步误差相位

使 並保持此状态

^ - τ = ∆ τ 0τ图5.20. 5.21. 为细同步误差检测电路y ∆ τ

^-τ-TcRτ∫ct-τct-^τ+Tc_y∆ τ

∑∫+R^τ-τ-Tc ct-^τ+Tc 5.20 图细同步误差检测电路

y ∆ τ = R∆ τ-Tc - R∆ τ+Tc

-2Tc-Tc0Tc2Tc∆ τ

5.21. 图检测误差特性图5.22. 为伪码延时锁定电路

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c t-τf1∫_∑+LPFy ∆ τ

vcof2∫^+Tcct-τ本地伪码发生器ct-^τ+Tc 5.22 图伪码延时锁定电路设置为 f2 = f1 + y ∆ τ 由图5.21 可见，在（- T c ,Tc ) 区间有： y ∆ τ = K ∆ τ ;

其中： K > 0 , 常数 将式5.13 代入 5.12 得到： f2 = f1 + K ∆ τ

由图5.21 可见，若∆ τ ∈ 0, Tc

则 K ∆ τ >0 , 有 f2 > f1 ,此时，本地伪码超前滑动，即 K ∆ τ 5.125.13

5.14 0; 若 ∆ τ ∈ -Tc , 0 , 则 K ∆ τ < 0 ,有 f2 < f1 , 此时本地伪码滯后划动，即 K ∆ τ

0 ，最后稳定锁定在 ∆ τ = 0点；且有跟踪能力，即∆ τ 》0，

0 . 跟踪笵围 ∆ τ ∈ -Tc , Tc 为两个码片2Tc

图为其框图

则∆ τ 0; ∆ τ < 0 , ∆ τ 图所示的为双码片检测电路 5.24

Rc ∆ τ+

c t-τc t-τ^ - ∫Tc2Tc2_∑+Rc ∆ τ- Tc2y ∆ τ

∫c t-^τ+Tc2 5.23 图单码片检测电路

第 59 页

5.24 图单码片检测特性

由单码片检测电路与 VCO 5.24 见

;

检测特性的斜率比双码片电路的大

一般讲

但跟踪精度越高第 60 页

由图可但其

时延差越小

5.2.2. 伪码频带信号延时锁定电路伪码调制信号5.25

c t - τ cos ωc t

包络检波Rc∆ τ+Tc /2 _的细同步跟踪可由伪码频带信号延时锁定电路实现

BPFct-τ cos ωc tct-^τ - Tc /2BPF 由图

可见

其他工作原理相同

ct-^τ+Tc /2∑包络检波+LPFRc∆ τ - Tc /2 本地伪码发生器VLO 5.25. 图伪码频带信号延时锁定

同步跟踪电路由同步误差检测电路

位

,

5.26

相

输入伪码信号

误差检测时延(相位)调整本地伪码发生器 5.26 图伪码跟踪环路框图 误差检测一般用相关检测

通常

相位

5.27.

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

相位

同步跟综电路的各部份可以用硬件实现

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Rc ∆ τ-Tc/2 或 Rc ∆ τ+Tc/2 c t - τ cos ωct BPFf1

2

c t-^τ+Tc ^-Tc2选1门或 c t-τ

^-Tc c t-τ

c t-^τ+Tc 其中

T

包络检波34y ∆ τ

LPF1双极性脉冲f0 = 1/2T分频本地伪码发生器时钟fcp = f1ct 5.27. 图单相关误差检测电路5.28.

c t-τ

τ

0τ

τ+Tτ+2Tτ+3Tt

10^τ^+Tτ^+2Tτ^+3Tτt

20^τct-^τ+Tcct-^τ-Tc^+Tτct-^τ+Tc^+2Tτ^+3Tτt30^τRc∆ τ-TcRc∆ τ+Tc^τ+TRc∆ τ-Tc^τ+2T^τ+3Tt 5.28 图单相关时分检测电路序示意图

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