基于matlab的直序扩频通信系统的仿真(共40页)

1、平顶山学院本科毕业设计 基于matlab的直序扩频通信系统的仿真 张彦华基于matlab的直序扩频通信系统(xtng)的仿真摘 要根据扩频理论，用MATLAB对直接序列(xli)扩频通信系统进行了仿真。根据香农定理和科捷尔尼科夫潜在抗干扰理论,通过MATLAB的仿真平台对直扩通信系统进行了仿真,建立了扩频通信系统仿真模型,详细讲述了各个模块的设计,接收端同步捕获过程采用数字匹配(ppi)滤波器的原理。在给定的仿真条件下，对仿真程序进行了运行测试，得到了预期的仿真结果。关键词：直接序列扩频；通信；MATLABDirect sequence spread spectrum communicatio

2、n system based on matlab simulationAbstract In this paper, based on the spread spectrum theory, I use MATLAB to simulate the direct sequence spread spectrumAccording to the shannon theorem and jies nicos potential interference theory, direct sequence spread spectrum is simulated by the simulation pl

3、atform which is offered by MATLAB. And it tells the story of the design of various modules in detail. The receiver synchronization capture process adopts the principle of digital matched filter. In a given simulation conditions, I run the test simulation program and get the expectant simulation resu

4、lts.Key Words: direct sequence spread spectrum, communication, MATLAB 目录(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc36 1绪论(xln) PAGEREF _Toc36 1 HYPERLINK l _Toc406 1.1 扩频通信的概述(i sh) PAGEREF _Toc406 1 HYPERLINK l _Toc19852 1.2扩频通信的发展及应用 PAGEREF _Toc19852 1 HYPERLINK l _Toc15798 2 直接序列扩频通信 PAGEREF _Toc15798 3

5、HYPERLINK l _Toc25160 2.1理论基础 PAGEREF _Toc25160 3 HYPERLINK l _Toc464 2.2扩频通信系统的指标 PAGEREF _Toc464 4 HYPERLINK l _Toc30253 2.3扩频通信的种类 PAGEREF _Toc30253 5 HYPERLINK l _Toc28715 2.4直接序列扩频通信系统 PAGEREF _Toc28715 6 HYPERLINK l _Toc19742 2.5 扩频序列 PAGEREF _Toc19742 11 HYPERLINK l _Toc9455 2.6 扩频序列的同步捕获 PAG

6、EREF _Toc9455 14 HYPERLINK l _Toc9008 2.6.1 扩频序列的伪码同步 PAGEREF _Toc9008 14 HYPERLINK l _Toc25147 2.6.2 扩频序列的同步捕获 PAGEREF _Toc25147 16 HYPERLINK l _Toc22241 3 直接扩频系统MATLAB仿真 PAGEREF _Toc22241 25 HYPERLINK l _Toc1550 3.1 直接扩频MATLAB仿真组成框图 PAGEREF _Toc1550 25 HYPERLINK l _Toc10717 3.2 m序列发生器 PAGEREF _Toc

7、10717 25 HYPERLINK l _Toc24673 3.3 高斯噪声 PAGEREF _Toc24673 25 HYPERLINK l _Toc30000 3.4干扰和解扩判决 PAGEREF _Toc30000 26 HYPERLINK l _Toc29474 3.5仿真结果分析 PAGEREF _Toc29474 26 HYPERLINK l _Toc21467 3.6实验心得 PAGEREF _Toc21467 28 HYPERLINK l _Toc13041 附录 PAGEREF _Toc13041 29 HYPERLINK l _Toc7964 参考文献32 HYPERLI

8、NK l _Toc22216 致谢331 绪论(xln)1.1 扩频通信的概述(i sh)扩频通信与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式,它是指发送的信息被展宽到一个很宽的频带上,在接收端通过相关接收,将信号恢复到信息带宽(di kun)的一种系统1。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比上的好处,即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善,从而提高了系统的抗干扰能力。扩展频谱通信系统是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展频谱后成为宽频带信号，然后送入信道中传输，在接收端再利用相应的技术或手段将扩展的频谱进行压缩，恢复为原来待传输

9、信息信号的带宽，从而达到传输信息目的的通信系统。利用扩频技术，系统频率利用率比频分系统要高很多1。由于扩展频谱技术具有抗干扰能力强、截获率低、多址能力强、抗多径干扰、保密性好及测距能力强等一系列的优点，使得扩频通信越来越受到人们的重视1。1.2扩频通信的发展及应用 扩频技术的历史可以追溯到20世纪50年代中期，扩频技术主要应用在军事通信和保密通信中，但是直到80年代初，随着个人通信业务的发展以及全球定位系统的应用，扩频通信技术又在移动通信中得到广泛的应用，无线通信已经成为电信产业最大的部门之一，经过十年多的稳步发展，俨然是21世纪中最有发展潜力的领域，到现在为止使用扩频技术的用户已经超过一亿。

10、因此扩频技术的历史经历了两个发展阶段，目前它在这两个领域仍占据重要的地位。 扩频技术的最初构想是在第二次世界大战期间形成的，其最初的应用包括军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统以及其它方面。在战争后期，干扰和抗干扰技术成为决定胜负的重要因素，战后得出了“最好的抗干扰措施就是好的工程设计和扩展工作频率的结论。跳频通信的思路就是在这段时期出现的：如果对窄带信号使用编码的频率控制，则可以使其在任何时间占据宽频段中的任何一部分，这样敌人要进行干扰就必须维持很宽的频段。另一方面，直序扩频则起源于导航系统中高精度测距1。 真正实用的扩频通信系统(xtng)是在50年代中期发展起来的。麻省理工学院林肯实

11、验室开发的扩频通信系统F9CARake系统(xtng)被公认为第一个成功的扩频通信系统，在该系统的研制过程中，首次提出了瑞克(RAKE)接收的概念并成功应用，该系统也是第一个真正实用的宽带通信系统。第一个跳频扩频通信系统BLADES也在这段时期研制成功，在该系统中第一次利用移位寄存序列(xli)实现纠错编码。在此期间，喷气实验室(JPL)在其空间任务中完成了伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。从此军事部门对军事通信、空间探测、卫星侦察、导弹制导等方面广泛应用扩频通信方式的研究就十分活跃了1。 一直到80年代初期，美国联邦通信委员会(FCC)于1985年5月发布了一份关于将扩频技术应用到民用通信

12、的报告，从此扩频通信技术获得了更加广阔的应用空间。扩频技术最初在无绳电话中获得成功应用，因为当时已经没有可用的频段供无绳电话使用，而扩频通信技术允许与其它通信系统共用频段，所以扩频技术在无绳电话的通信系统中获得了其在民用通信系统中应用的第一次成功经历，而真正使扩频通信技术成为当今通信领域研究热点的原因是码分多址(CDMA)的应用。随着通信技术、超大规模集成电路和计算机技术的发展，以及扩频通信理论的不断深入研究和成熟，基带的编码和相关信号处理都变得越来越容易实现和完善了，扩频技术也从军用不断地向民用方面普及。由于扩展频谱通信技术具有很强的抗干扰性能、低功率密度隐蔽传输、信息保密传输、任意选址等特

13、点，在通信、测距、定位、控制等诸多领域使用时都具有其独特的优点，因而在国际上受到普遍关注而迅猛发展。目前，各个国家为了满足R益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，都纷纷提出在数字蜂窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，因此扩频技术己广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测遥控等各种系统中1。2.直接(zhji)序列扩频通信2.1理论(lln)基础 直接(zhji)序列调制扩展频谱通信系统，是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去，在收端再用与发端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，从而恢复出扩频调制以前的信息。扩频技

14、术主要是将基带信号的频谱扩展至很宽的频带进行传输(chun sh)，接收端采用相关接受的原理，将扩展的频谱恢复到基带信号的频谱，从而抑制传输过程中加进来的干扰。通常的实现方式是将待扩频的信号与一个扩频函数（一般是伪随机编码信号）在时域相乘来扩展信号的频谱。扩频通信的基本理论依据是信息论中香农的信道容量公式 C=Blog2(1+) (bit/s) （21）式中：C为信道容量（比特/秒）；B为信道带宽（赫兹）；N为噪声功率；S为信号平均功率。由上式可以看出，对于任意给定的信噪比SN，只要增加用于传输信息的带宽B，就可以增加在信道中无差错地传输信息的速率C。或者说在信道中当传输系统的信噪比下降时，可

15、以用增加系统传输带宽B的办法来保持信道容量C不变，而C是系统无差错传输信息的速率。这说明了在增加信道带宽后，在低的信噪比情况下，信道仍可在相同的容量下传送信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应地增加传输信号的带宽，也能保持可靠的通信。可见，扩展频谱技术正是利用这一原理，用高速率的扩频码来达到扩展待传输的数字信息带宽的目的。扩频通信系统的带宽比常规通信系统大几百倍至几千倍，所以在相同的信噪比条件下，具有较强的抗噪声干扰能力2。扩频通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输。即在发送端将输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制

16、数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号调制到射频发射出去。二是相关处理后恢复成窄带信息数据。由接收端采用与发射端同步的代码进行相关检波，把被展宽有用频谱收集起来，所形成的信息码送给后端进行解码。正是由于这两大持点，使扩频通信系统比常规的通信系统具有很强的抗人为干扰(gnro)、抗窄带干扰、抗多径干扰能力。此外还具有信息隐蔽、高分辨率测距、低的空间无线电波“通量密度(md)”及多址保密(bo m)通信等优点2。22扩频通信系统的指标衡量扩频通信系统性能好坏的性能指标主要有两个：处理增益和干扰容限。在衡量扩频通信系统的抗干扰能力的优劣时，通常引入处理增益Gp来描述，它定义为接收相关处理器的输出信噪

17、比与输入信噪比之比，即： Gp=输出信号噪声功率比/输入信号噪声功率比=10lg(db)= （22）式中：Bc为频谱扩展后的信号带宽，Bb为频谱宽展前的信息信号带宽。在直扩系统中，处理增益也等于伪随机码速率Rc与信息码的码速率Rb的比值。 Gp= （23）处理增益的物理意义表明扩频系统对于信噪比的改善程度，即对干扰的抑制程度。它反映经过扩频接收机处理后，使信号增强的同时抑制输入到接收机干扰信号能力的大小。扩频通信系统的抗干扰能力与扩频处理增益成正比，处理增益越大，则系统抗干扰能力越强。目前国外在工程上能实现的处理增益对直扩系统来说可以达至70dB，如果系统的基带滤波器输出信噪比为10dB，则这

18、个系统的输入端信噪比为-60dB，也就是说，信号功率可以在低于干扰功率60dB的恶劣条件下正常工作。所以扩频系统在深空超远距离的通信工程中占有显著的地位2。处理增益表明了扩频系统对干扰的抑制程度，但系统能否正常工作仅靠处理增益是不能描述的，它主要取决于干扰容限。干扰(gnro)容限用来表示扩频系统在干扰环境中的工作能力。它定义为在保证系统正常工作条件下(系统输出信噪比一定)，接收机输入端能够正常承受的干扰信号比有用信号高出的分贝数，用Mj表示(biosh)： （24） 式中：Gp为系统(xtng)的处理增益，Lsys为扩频系统的内部损耗，(SN)out为系统正常工作时要求的最小输出信噪比，即相

19、关器的输出信噪比。干扰容限直接反映了扩频系统接收机可能允许的极限干扰强度，当干扰功率超过干扰容限后，才能对扩频系统形成干扰。因此它往往比处理增益更确切表征了系统的抗干扰能力2。例如，某系统扩频处理增益Gp=30dB，要求相关器输出信嗓比(SN)=10dB，系统损耗Lsys=2dB，由此可得干扰容限为Mj=30-(2+10)=l8dB，也就是说，只要接收机前端的干扰功率不超过信号功率18dB，系统就能正常工作。23扩频通信的种类 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信基本方式分为：直接序列扩频、跳频、跳时、线性调频以及上述几种方式的组合。 就是采用高速率的直接序列伪随机码与待传输的信息信号波形相

20、乘后，去直接控制载波信号的某个参量，在发送端来扩展传输信号的带宽，在接收端采用相同的伪码进行相关解扩，恢复出传送的信息。 形象地说就是采用特定伪码控制的多频率频移键控。它是用二进制伪随机码控制射频载波振荡器输出信号的频率随着伪随机码的变化而跳变。频率跳变系统可供随机选取的载波频率数通常是几千几万个离散频率。 就是采用特定的伪随机码控制的多时片的时移键控，使发射信号(xnho)在时间轴上离散地跳变，由于采用了窄很多的时隙去发送信号，相对来说信号的频谱也展宽了。跳时方式主要用于时分多址(TDMA)通信(tng xn)中。 是指系统的工作频率在一给定的脉冲时间间隔(jin g)内线性地扫过一个很宽的

21、频带，形成一个带宽很宽的扫频信号。由于线性脉冲调频信号占用的频带宽度远远大于信息带宽，从而也可以获得较好的抗干扰性能。 在上述几种基本的扩频方式基础上，可以组合起来构成多种混合方式。例如：FHDS、DSTH、FHTH等。不同方式结合起来的优点有时能够得到单用其中一种方式所得不到的特性3。因本课题是针对直接序列扩频通信技术的研究，所以对直扩系统做一下重点介绍。2.4直接序列扩频通信系统 直扩系统是最典型、应用较为广泛的一种(y zhn)扩展频谱通信系统。人们对直接序列扩频系统的研究最早，研制出了许多直扩系统，比如美国的国防卫星通信系统(AvVSC28)、全球定位系统GPS等等(dn dn)3。直

22、接序列扩频方式(fngsh)是直接用伪随机编码序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来的精确伪码相位，并由此产生跟发送端伪码相位完全一致的伪码作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收3。直扩系统的组成原理框图如图2-1所示：信号源扩频调制器时钟源扩频码发生器载波发生器高放放混频器解扩解调器本振时钟源扩频码发生器 同 步 图2-1直接序列扩频通信系统的组成原理框图 由信源产生的信息流通过编码器变换为二进制基带信号d(t)，二进制数字信号中所包

23、含的两个符号的先验概率相同，均为1/2，且两个符号相互独立，二进制基带信号是宽为Tb的+1或-1值的矩形波信号，1Tb为信息数据的传输速率，用Rb表示；扩频编码是码长为N、码元宽度为Tc、+1或-1取值的矩形波信号c(t)，扩频序列脉冲c(t)通常称为码片(chip)，其持续时间Tc。被称为码片间隔，其倒数lT。称为码片速率Rc，通常发送信号的带宽取决于码片速率，一般扩频序列的速率Rc是Mbs的量级，有的甚至达到几百Mbs，而待传输的信息流数据的码速率Rb较低，如数字语音信号一般为1632kbs。 基带信号与高速率的扩频编码序列时域相乘或者(huzh)模2加得到频谱扩展后的复合信号d(t)c(

24、t)，经载波(zib)Acos(2fct+)进行调制(直接(zhji)序列扩频一般采用PSK调制)，然后通过发射机和天线送入信道中传输，发射机输出的射频信号用s(t)表示。直扩系统发射信号s(t)的数学表达式为： s(t)=Ad(t)c(t)cos(2fct+) （25） 因为在任何时刻t都有d(t)c(t)=1,则信号可表示为： S(t)=Acos(2fct+(t)+) (26) 其中A为载波信号振幅，fc为载波频率，为初始相位，当d(t)c(t)=+1时，(t)=0；当d(t)c(t)=-1时，(t)=，其相位变化速率为1Tc 。 直扩系统的处理增益为码片速率与信息数据速率的比值，即，其值

25、越大，说明抗干扰能力就越强。 扩频信号的功率谱密度函数如图2-3所示，它等于信息码和扩频码两信号功率谱密度函数在频域内的卷积积分，包络是(sinxx)2型的，其带宽等于功率谱的主瓣宽度Rc，即直扩系统的射频带宽在二元PSK调制下BRF=2Rc，而与数字基带信号的码速率Rb无关4。 图2-2 理想(lxing)扩频系统波形示意图 图2-3直接(zhji)序列扩频信号的功率谱 在传播过程中，传输(chun sh)信号受到各种干扰信号与噪声的污染，在不考虑传输过程中信号电平衰减的情况下，接收端天线上感应的信号经高放的选择放大和混频后，收到的信号用r(t)表示为 r(t)=sI(t)+nI(t)+JI

26、(t)+sJ(t) （27） 式中sI(t)为有用信号，nI(t)为信道噪声，JI(t)为干扰信号，sJ(t)为其它网的扩频信号。接收端伪随机码产生器产生的伪随机序列与发送端产生的伪随机序列相同，但起始时间或初始相位可能不同，为c,(t)。解扩的过程与扩频过程相同，用本地的伪随机序列c,(t)与接收信号进行相关运算，相乘后为 r(t)=r(t)c(t)=sI(t)+nI(t)+JI(t)+sJ(t) （28） 对噪声分量、干扰分量和不同网干扰，因与本地伪随机码不相关，经相关处理后其频带在接收端被扩展，即干扰信号的能量被扩展到整个(zhngg)传输频带之内，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低

27、。 而有用(yu yn)信号分量 sJ,(t)=sI(t)c,(t)=Ad(t)c(t)c,(t)cos(2fct+) （29） 若本地产生(chnshng)的伪随机序列c,(t)与发端的伪随机序列c(t)同步时，有c,(t)=c(t)，则c,(t)c(t)=1，这样信号分量 sJ,(t)= Ad(t)cos(2fct+) （210）经后面解调器进行解调后，将有用信号d,(t)解调出来。由于有用信号和本地伪随机码有良好的相关性，在通过相关处理后被压缩到中心频率为fIF，带宽为Bb的频带内，又因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为Bb=2Rb，所以中频滤波器只输出被基带信号d,(t)调制的中

28、频信号和落在滤波器通频带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声的功率被中频滤波器滤除，这样大大地改善了系统的输出信噪比，达到抗干扰目的。下面以解扩前后信号功率谱密度示意图来说明这一问题。 图2-4 解扩前后信号(xnho)功率谱密度示意图 如图2-4所示，解扩前，假设(jish)所有信号的功率谱是均匀分布在B=2Rc的带宽之内，各信号(xnho)的功率相同，在图中各部分的面积均为Po；解扩后的信号功率谱各部分面积保持不变，通过相关解扩后，有用信号的频带被压缩在很窄的带宽内，可以无失真地通过带宽为Bb=2Rb的中频滤波器，其他信号与本地伪随机序列不相关，根据频域卷积定理，频带被扩展

29、为本地伪随机序列带宽的两倍，即B=4Rc，所以进入中频滤波器的能量很少，大部分能量落在中频滤波器的通频带之外，被中频滤波器滤除了。可以定性地看出，解扩前后的信噪比发生了显著的改善。综上所述，直接序列扩频系统具有如下优点：(1) 抗干扰能力强 扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效地恢复，干扰信号(包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰)由于与本地PN码不相关而被相关器抑制掉。(2) 具有强的抗多径干扰能力 无线电波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体(如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面)等引起的反射和折射信号被接收天线接收。反射和折射信号的传播时

30、问比直射信号长，就会对直射信号产生多径干扰。多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。由扩频序列的自相关函数的特性知道，当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度地抑制掉3。 (3) 对其他电台干扰(gnro)小，抗截获能力强理论分析表明，信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比，与信号的频带宽度成反比。直扩信号正好具有这两方面的优势，它的功率谱密度很低，单位时间内的能量就很小，同时它的频带很宽。因此它具有很强的抗截获性。简单的说：由于(yuy)信息信号经过扩频调制后频谱被大大扩展，使信号的功率谱密度大大降低，接收端接收到的信号谱密度比接收机

31、噪声低，即信号完全淹没在噪声中，这样对其他同频段电台的接收不会形成干扰，信号也就不容易被发现，进一步检测出信号就更难，所以有非常高的隐蔽性，特别适合应用于军事领域的保密通信6。(4) 可以(ky)同频工作由于采用相关解扩，所以只要每部通信机的解扩PN码不同，几部通信机就可以使用同一载频而不会有互相干扰，只是多增加点背景噪声而已。(5) 便于实现多址通信由于不同的扩频码是正交或接近正交的，彼此相互影响很小，所以可以把不同的扩频码作为用户的地址码，则很容易实现码分多址(CDMA)通信。移动通信系统采用CDMA方式，理论上可以使通信容量比目前的蜂窝式通信容量大6。 2.5 扩频序列 在扩展频谱系统中

32、，扩频运算是通过伪随机序列来实现的，因此在系统中有一个伪随机码发生器，它是构成扩展频谱通信系统不可缺少的一部分，伪随机码性能的好坏，直接关系整个系统性能的好坏，是一个至关重要的问题。 (1) 伪随机码的要求 香农编码定理指出：只要信息(xnx)速率Rb小于信道容量C，则总可以(ky)找到某种编码方法，在码周期相当长的条件下，能够几乎无差错地从受到高斯噪声干扰的信号中恢复出原发送的信息。同时香农又指出：在高斯白噪声的干扰下，在平均功率受限的信道上，实现有效和可靠通信的最佳信号是具有白噪声统计特性的信号。这是因为高斯白噪声信号具有理想的自相关特性，其功率谱为 S(f)= -fl时，并行捕捉法需要2

33、N个相关器，电路设备量过大。为了减少并行捕捉的相关器数量(shling)，一般采用顺序搜索的捕捉方法，只需要一个相关器即可。顺序搜索捕捉的基本原理是：使用一个相关器，在0一TD期间内积分，在TD时刻将积分器的输出送给一门限比较器，当积分器的输出值小于设定的门限值时，说明本地参考扩频码序列的相位与接收扩频码序列的相位不相同，门限比较器输出一信号给扩频码序列相位搜索控制器，在其作用下不断地改变本地序列的相位状态，相位的变化量可设为Tc2，并在每个相位进行相关检测，判断该相位是否同步，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。 门限值门限比较器接收信号 解调器 相关器

34、 射频放大器扩频码发生器相位搜索控制器0 T0积分器 已捕获 载波 图2-9序列相位搜索捕获系统若扩频码序列(xli)长为N，码元宽度为Tc，则扩频码序列信号(xnho)的周期为T=NTc。接收扩频码序列与本地参考扩频码序列作相关积分后，经门限(mnxin)比较器进行比较判别，TD为一次积分的时间。设检测概率Pd=1，虚警概率Pra=O，若Tc/2为搜索相位改变增量，则搜索完扩频码序列一个周期的时间即为最大的同步捕获时问TACmax=2NTD，若只经过一次积分，不需要再搜索就实现了捕获，即为最小的同步捕获时间TACmax=TD，这样扩频码序列相位搜索捕获法的平均同步捕获时问为TAC=(N+1/

35、2)TD。 扩频码序列相位搜索捕获法的特点是电路设备量少，易于实现，但平均同步捕获时间随着扩频码长度的增加而增大，在扩频码的长度比较长的情况下要实现快速捕获是很困难的，所以不适用于低信噪比长序列PN码捕获。(2) 滑动相关捕获法 滑动相关捕获法，是基于扩频码序列相位搜索方法建立起来的，是一种最简单也是最基本的搜索法。所谓滑动相关就是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，通过改变本地参考扩频码产生器时钟的频率来达到改变码序列的相位。依据具体的实现方案，分成单积分滑动相关法、串行双积分滑动相关法和并行双积分滑动相关法。单积分滑动相关捕获系统的电路由压控振荡器(VCO)

36、、分频器和时钟信号成型电路组成，如图2-10所示解调后的扩频基带信号与本地扩频序列相关后送入积分器，输出的积分值和门限比较器的门限值作比较，若该值低于设定的门限值时，输出一低电平信号给时钟电路，此信号控制VCO输出信号的频率，从而改变时钟信号的频率，间接改变了本地参考扩频码序列的相位状态，其结果相当于本地参考扩频码序列的相位作Tc/2的滑动。当积分器的输出大于设定的门限值，就完成了扩频码的捕获，进入到扩频码序列的同步跟踪。因此单积分滑动相关捕获法的平均同步捕获时间同序列相位搜索捕获法相同也为TAC=(N+1/2)TD。图2-10 单积分滑动相关(xinggun)捕获系统原理图 与序列相位搜索捕

37、获法不同的是，门限比较(bjio)器输出的低电平用以控制时钟信号的速率而不是直接控制相位。如果本地扩频序列相位与发送来的扩频序列相位相差Tc，单积分滑动相关捕获(bhu)系统积分时间TD=Tc。在初次作TD=Tc相关积分后，因本地扩频序列相位与发送来的扩频序列相位不一致，积分输出信号经门限比较输出一个信号，控制改变时钟信号的速率，即压控振荡器的振荡信号频率，使本地扩频码的码元宽度由Tc变为Tc，使积分时间TD由原来的Tc变为TD=(+1/2)Tc，这就实现了本地扩频码的相位滑动了半个码元，经过了2次相位滑动后，本地参考扩频码序列相位状态达到与接收扩频码序列相位一致，这时本地参考扩频码的码元宽度

38、由F恢复到最初的瓦，相位滑动被中止，实现了扩频码序列相位的同步捕获，因此扩频码序列的相位同步捕获时间为2TD。 单积分滑动相关捕获电路简单，但是当扩频序列很长时，同步捕获时间很长。实际上平均同步捕获时间与积分时间TD、检测概率Pd、虚警概率Pfa都有关，而TD、Pd与Pfa之间相互牵制，故难以减小捕获时间。因此当要搜索的PN码相位比较多时，此时可以考虑使用多个相关器，即将单积分检测改为多积分检测，这样每个相关器只要搜索较少的相位，从而减少捕获时间4。多积分检测器中具有若干个积分电路，并且各个积分电路具有不同的积分时间。捕捉开始时，先用积分时问最短的积分器进行积分并对其输出判决，这样可以快速地去

39、掉那些非同步状态，当然这会引起很高的虚警概率。如果输出大于门限，判决为同步(其中包含了虚警)，再用积分时间更长的积分器来检测，以进一步去除虚警。直至所有检测都大于门限时，才判定为同步。这样，通过快速地去除非同步相位，系统的平均捕捉时间大大降低。 最常使用的多积分检测是采用双积分检测，根据两个积分器相对位置的不同，又可分为(fn wi)串行双积分滑动相关捕获系统和并行双积分滑动相关捕获系统。串行双积分(jfn)滑动相关捕获系统把原单一积分时间为TD的积分器改为积分时间为TDI和TD2的两个积分器，并且TDlTD2，第一个积分(jfn)时间为TDl的积分器仅提供一个捕获到扩频码序列相位的粗略估值，

40、在此基础上第二个积分时间为TD2的积分器提供一个本地序列是否进入同步跟踪的更准确的估值，处理流程见图21l。 并行双积分滑动相关捕获系统同理也是积分时间为TDl和TD2的两个积分器，并且TDI0 z=1; else z=-1; end if z=r(j) %用户错误(cuw)计数 Err=Err+1; end end BER(m,SNR1)=Err/L ; % 误码率实际值 end endfiguresemilogy(-10:10,BER(10,:),b-*);text(0,5.000000e-004, leftarrow Gain=10,FontSize,10)hold onsemilogy(-10:10,BER(30,:),y-*);text(-6,3.000000e-003, leftarrow Gain=30,FontSize,