通信工程電子信息工程信息工程論文][移動通信]擴頻通信中偽碼的產生與捕獲技術-資料下載頁

【導讀】它是利用偽隨機碼對被傳輸信號進行頻譜擴展，使。之占有遠遠超過被傳送信息所必須的最小帶寬。本論文以擴頻通信為基礎，首先簡要闡述。最后論文圍繞直接序列擴頻碼的捕獲展開，介紹了一些常用的捕獲方法，并針對。關處理及解調，恢復原始信息數據。

　　

【正文】 并且有 21 DD TT ? 。 圖 串行雙積分滑動相關捕獲系統 第一個 1DT 積分器提供一個捕獲到的編碼序列相位的估值，第二個 2DT 積分器在此基礎上提供一個 本地編碼序列是否進入同步的更準確的估值。整個系統的滑動相關處理流程如圖 所示。開始，第一積分器工作，決定該積分器輸出是否大于預定門限。如果小于所設門限，輸出一信號，改變時鐘，控制本地編碼序列相位改變 2cT ，再重復進行該積分。如果第一積分器輸出大于預定門限，則輸出信號給第二積分器，不改變本地編碼序列相位再進行 2DT 積分。它將提供更高的檢測概率和更低的虛警。如果第二積分器輸出大于預定門限，則完成捕獲，轉入同步跟蹤 (由同步跟蹤電路 執行 )。如果第二積分器輸出沒超過預定門限，積分門限比較器將輸出信號去改變時鐘，控制本地編碼序列相位滑動，重復上述 30 相位搜索捕獲過程。這種雙積分滑動相位捕獲系統的平均捕獲時間是 )]1([22 22121 FAFADDD Da pKpTTp pKT ???? （ 1?K ） () 捕獲時間的方差是 )11121()1( 222222 12 22 12 DDFAFADDT ppKpKpTTa ?????? )1( 222 ?? KKpK FA () 式 ()中： 21 DDD ppp ?? ，是兩個積分 門限比較都正確檢測的聯合概率； 1FAp 是第一個積分門限比較的虛警概率； 2FAp 是第一個積分門限比較的虛警概率； 2K 是第二個積分門限比較的次數，即 2DT 積分次數； K是消除本地編碼序列相位與發送來的編碼序列相位之差所需進行的相位滑動次數。 如果 11 ,0 FAD pT ? ，即第一個積分器不起作用，串行雙積分滑動相關捕獲系統退化為單積分滑動 相關捕獲系統。 （ 2）并行雙積分滑動相關捕捉系統如圖 。 圖 并行雙積分滑動相關捕獲系統 第一個積分器的積分時間為 1DT ，第二個積分器的積分時間為2DT，彼此并行同時進行積分，同時輸出門限比較信號。當兩個積分輸出均大于各自的比較門限時，實現了捕捉，兩輸出經與門輸出，形成編碼序列同步信號啟動同步跟蹤電路工作。如果其中一個的積分 31 輸出低于預定的門限值，則有一個輸出信號改變時鐘信號，控制本地編碼序列的相位移動，再次進 行積分比較，直到實現捕獲。 設第一個積分器積分時間為 CD TT 11 ?? ，則其平均捕獲時間為 CD FADa Tqp pKpT 11 1111 2)1)(2( ???? () 設第二個積分器積分時間為 CD TT 12 ?? ，則其平均捕獲時間為 CD FADa Tqp pKpT 22 2222 2)1)(2( ???? () 式中： q 是最大相位滑動次數，一般 Nq 2? ， 1K 是第一個積分器達到相位同步（實現捕獲）的積分次數； 2K 是第二個積分器達到相位同步（實現捕獲）的 分次數；并有2121 , ?? ?? DD TT 。由于這兩個積分器并行工作，所以，平均捕獲時間為 ])1)(2()1)(2([42)(22221121122121?? FADDFADDDDcaaapKpppKppppTqTTT???????? () 由于 212121 , FAFADDDD ppppTT ??? 所以 。當滿足 ??? ?? 2112 DD pp 時，設 )(2121 KKK ??,則 cDFADcDFADcDDFADaTqpKppTqpKppTqppKppT2211111121112)1)(2(2)1)(2(2)1)(2(?????????????????? () 這 個 結 果 與 單 積 分 滑 動 相 關 捕 或 系 統 的 平 均 捕 獲 時 間 比 較 ， 在FAFADDDD ppppTT ??? 111 , 的情況下，并行雙積分滑動相關捕獲系統的平均捕獲時間為單積分系統的 2Dp 倍，即縮短了捕獲時間（因為 1?Dp ） 。并行雙積分滑動相關捕獲系統還增加了實現捕獲的可靠性。 32 K 次積分滑動捕獲系統 在雙積分滑動相關捕獲系統中，積分器再增多，由一個、兩個??變成 k個 ，則構成k 次積分滑動相關捕捉系統，如圖 所示。該系統有 k 個積分器，積分時間分別為DkDD TTT ..., 21 。 設 每個 積 分器 的門 限 檢測 的檢 測 概率 ),...2,1( kipDi ? 和虛警概率),...2,1( kipFA ? 。編碼序列信號捕捉開始時，積分時間 )),...3,2(( 11 kiTTT DiDD ?? 工作，其積分輸出比檢測門限低時，改變本地編碼序列相位 （ 滑動延遲 ?q ， ? 為 最小滑動 延遲， q為整數 )，再作 1DT 積分，直到積分器輸出大于所定門限。這時維持積分器 1DT 狀態不變，令第二積分器（積分時間 )),...3,2((, 12 kiTTT DiDD ?? 工作，判別其輸出是否小于所設門限（該門限比第一積分器輸出門限大）。若小于，則相對滑動；若不小于，則令第三積分器工作，判別其輸出是否小于所設門限， 依次類推 。當 k個積分器的輸出都不小于相應門限時，可以認為本地編碼序列與輸入的編碼序列信號已大體同步，完成了對編碼序列的捕獲，可轉入同步跟蹤（同步保持），這種捕獲系統又稱為多次駐留串序捕獲系統。 若積分輸出的門限檢測的正確檢測概率均為 DP ，虛警概率均為 FAP ， 1]max[ ??? qQ時， k次積分滑動相關捕獲系統的平均捕捉時間為 )(22 kFPPQT D Da ?? () 式 ()中： ? ?? ?? ?? kj ji jiPFAfiDj TPPTkF 1 11 )()( ? () fiP ：第 i次積分門限檢測的虛警條件概率。 PT ：檢測虛警造成的損失時間。 ???? ??? ji jiji 01? () 該捕獲系統的捕獲時間的方差為 )()1121( 2222 kFPPQ DDT a ????? () 33 圖 k 次積分滑動相關捕獲系統 （ ）和（ ）式表 明，平均捕獲時間隨積分次數的增加而減少。檢測概率越大，虛警概率越低，平均捕獲時間就越大。當 k=2 時（即雙積分滑動相關），較之 k=1(即單積分滑動相關），在捕獲性能上有較大的改善，而 3?k 之后，改善程度明顯減小。多次積分滑動相關捕獲系統有較小的平均捕獲時間，而且在積分門限檢測概率相同的情況下，對輸入信號的信噪比要求比單積分、雙積分系統低。 34 第五章 結束語 擴頻通信是一種有著極其優異性能的通信方式，自其誕生之日起就受到了廣泛的關注。 擴頻系統通過信息與擴頻碼相乘來實現擴頻 。擴頻系統的抗干擾、保密、多址、捕獲與跟蹤等都與擴頻碼的設計密切相關，因此擴頻碼設計與評估成為各類擴頻系統的核心技術。對擴頻碼的要求是： (1)尖銳的自相關特性； (2)盡可能小的互相關值； (3)足夠多的序列數； (4)序列平衡性好； (5)工程上易實現，通常采用的擴頻序列有 m序列、 Gold 序列等。實際工程中 應根據不同的系統要求，設計不同的擴頻碼。隨著擴頻速率的不斷提高 擴頻碼的長度急劇增加，使得設計擴頻碼并驗證其各項指標成為一件極為繁瑣、工作量巨大的工作。利用計算機實現偽隨機碼的生成和性能評估是擴頻系統設計的必由之 路。 本論文 主要完成了以下工作 (1) 闡述了擴頻通信的基本理論、擴頻通信系統的工作原理，分析了偽隨機序列的特點， 研究了直接擴頻的性能特點 。 (2) 介紹了 m 序列和 Gold 序列的相關知識，然后分別對 m序列和 Gold 序列這兩種常用的偽隨機序列的性質 、產生原理、自相關特性及互相關特性隨機特性進行了詳細的分析研究。 (3) 在理論證明的基礎上應用 Matlab 仿真產生 m 序列和 Gold 序列 ,同時仿真出 m 序列和 Gold 序列相關特性圖形并加以比較。 并 得出結論： m序列有著良好的自相關性， Gold 序列的自相關性不如 m 序列好，但有較優良的互相關特性 ，其旁 瓣 的極大值滿足優選對的條件。 (4) 簡要 介紹了一些常用的 直接序列擴頻 捕獲方法 ，并針對 單積分滑動 捕獲 系統，雙積分滑動捕獲系統， K 次積分滑動捕獲系統 進行了一些理論分析和探討。 35 致 謝 首先，衷心感謝我尊敬的導師錢宗峰，孫少林老師、感謝錢老師，孫老師給了我這個寶貴的鍛煉機會，使我有幸參與了該課題從方案設計到技術攻關，再到系統實現的全部科研過程，使我對科研工作有了一個系統的認識，學到了許多知識，并積累了一些經驗。錢老師，孫老師淵博的知識、敏銳的洞察力、創新的思路令我敬佩 。錢老師、孫老師嚴謹的治學態度、對科研 工作的激情和執著精神深深地影響和感染了我 。錢老師，孫老師對我科研實踐工作的悉心指導使我受益匪淺。錢老師、孫老師有多年從事數據傳輸科研工作的豐富經驗，在論文工作的各個階段，尤其在關鍵技術攻關的過程中，錢老師、孫老師給予我充分的信任和大力支持，并在具體問題上給予我悉心的指導，使我始終充滿信心，并最終解決了許多技術上的難題。同時他寬以待人，嚴于律己的生活作風也是我工作和生活的楷模。還要感謝錢老師、孫老師在生活上給予的關心和照顧。感謝和我共同生活學習的同門 :田芳、趙星、邱俊彩、吳凡、賈會青的關心和幫助。在平常的學習 工作中，我們共同探討、解決問題、共同進步。與他們在一起生活和學習的美好時光給我留下了深刻的記憶。感謝師弟師妹們對我的支持和幫助，我將永遠記得和他們一起工作的這段美好時光，并預祝他們在今后的工作中永創佳績。最后要特別感謝我親愛的父母，他們含辛茹苦地培養我讀書，教我做人的道理，我的每一點進步都離不開他們默默的奉獻與博大的寬容，我的內心充滿感激，并渴望給予他們回報。再次對關心和幫助我的人們表示最真摯的謝意。 36 參考文獻 [1] 朱近康 .CDMA通信技術 [M].北京郵電大學出版社 ,2020 [2] 張少波 ,畢光國 .直接序列擴頻系 統中的捕獲――一種方案的實現及其性能分析 [J].通信技術與發展 ,1997,(2):58– 60 [3] 張星 ,屈定幫 ,王定中 .DS/CDMA系統擴頻序列的捕獲技術 [J].電訊技術 ,2020,(3)112– 116 [4] 楊秀清 .擴頻 通信系統中擴頻碼的產生和載頻調制電路仿真 [D] [5] ,[M].Mzcmillan Publishing Company,1985 [6] 鄭稷 ,擴頻通信系統中偽碼 捕獲技術研究 [D] [7] 鄧陳輝 ,擴頻通信測距復合系統中 PN碼的選取和快速捕獲碼捕獲方案研究 [D] [8] 龔劍 ,朱亮 .MATLAB 入門與提高 [M].北京 :清華大學出版社 ,2020 [9] 張賢達 ,通信信號處理 [M].北京 :國防出版社 ,2020 [10] 沈琪琪、朱得生 .短波通信 [M].西安電子科技大學出版社 .1990. [11] 曾興雯、劉乃安、孫獻璞 .擴展頻譜通信及其多址技術 [M].西安電子科技大學版社 .2020. [12] 丁美玉、高西全 .數字信號處理一西安電子科技大學出版社 [M].2020. [13] 胡廣書 .數字信號處理一理論、算法與實現 [M].清 華大學出版社 .1999. [14] SimonHaykin《 AdPativeFilterTheory》 電子工業出版社 2020. [15] 《自適應濾波算法和實現》電子工業出版社 2020. [16] 丁美玉、闊永紅、高新波《數字信號處理二》西安電子科技大學 2020.