感谢你在百忙之中抽出时间阅读直接序列扩频捕获的门限调整技术与混合方案这篇文章。关于直接序列扩频捕获的门限调整技术与混合方案这篇文章的任何评论都可以告诉小编。你的每一个建议都是对小编辑的肯定和鼓舞。接下来让我们一起来了解直接序列扩频捕获的门限调整技术与混合方案。
直接序列扩频捕获的口限调整技术与混合方案张蔚，张宗南京邮电学院信息工程系，江苏南京巧要讨论了对传统的直接护频序列同步捕获的改进方法，包括分别基于顺序趣索捕获和匹化滤波捕获的口限调节技术和结合了这两种传统方法的两种不同的混合方案。文中对这几种方法的性化、复杂度和适用性作了对比分析。
引言直接序列扩频08巧是目前应用*广的种扩频系统，用地址码序列直接调制数据，扩展数据信号的频谱。收发两端要求用完全相同的伪随机PN码进行扩频和解扩，因此接收机本地参考PN码与接收妈的巧确同步是对期望信号实现解扩的关键W.PN码的同步过程分两个阶段搜捕和跟踪。
接收机先在定频率和时间相位范围内索检测，直到将接收信号和本地信号相位之差缩小到PN码的个码片7；范围内，即同步捕获。同步捕获完成后转人同步跟踪阶段，让本地参考信号码相、载频精确巧踪接收信号的变化。同步捕获又称初始同步或粗同步。由于在现实应用中要求捕获过程迅速而可靠，因此同步捕获是扩频接收的难点所在。
1同步捕获原理与技术简析1.1同步捕获原理各种同步捕获的共同特点是用本地信号与接收信号作相关运算，获得二者相似性的量度，并与糍限值比较，判断是否捕获到有用信号。如果确认为捕获到有用信号，就开始跟踪，使系统保持同步，否则继续捕。其基本依据是，序列的相关特理想时域波形如图13不考虑系统的限带问题和图1化考虑限带问题所示。同步捕获的主要性能指标有时间性能指标即平均捕获时间予；，和分别反映捕获到正确同步与虚假同步的两个后验检测概率指标检概率/.及虚咨概率困lPN码AF波形示患巧1.2同步捕获研究中的几个通用假设条件对各种捕获器的研究都假设在巧获期间没有信息数据，只考虑接收信号是，码与噪声的混合，即巧考虑系统在传送数据之前发送的用于码捕获的固定口序列。
现代应用中解扩过程通常在载波同步之前进行，即在无任何载波相位知识而仅有粗略的载频估作者介：张巧1975，女，陕西巧南人，南京邮电学院惊怎王程系枯息与性号处专业97级研究生，研究方向为多媒体通信终端接入拽术，信号处理在现代迫信中的应用；张宗齿1947，男，江苏无锡人，々京邮电学皮信度工程系副主任，教授，研究方向为致字进信中的信息和信号化巧，巧代通倚中的多媒体接入拽术。
计下先去掉扩展谱。旦获得定时，载波的相位、频率可用锁相环进行精确估计。因此研究中不考虑载频误差的非相干同步捕获是有现实意义的。
斯6附加高斯白噪声信道和接收信号为基带信号的假设合理地简化了分析与计算。
次检测，能使限带波形的损失降至纪2[/2/].
在实际研究与应用中，接收机前端通常调谐在户码钟频率的两倍，即取/ 1.3传统的同步捕获方法1顺序索捕获是扩频信号捕获*常用的方法，其基本装置是个滑动相关器。将接收的直扩序列信号与本地，序列逐码片相乘，在个或个nlPN码周期内积分，通过口限检测来确认假设相位的正确性。单纯的滑动相关搜捕法利用接收PN码序列与本地PN码序列钟频之间的差异造成的相位滑动索*大相关输出。由于相对滑动很小，索时间过长，因此实际的顺序索捕获是用口限检测器的结果驱动索/锁定控制单元SLU对本地码相位进行调整实现滑动，结构如图251接化信号经低通处理送人相关器，如果输出越过口限，就认为本地PN码相位与接收序列相位建立了码片的同步，捕获完成，转人跟踪；否则，SLU控制本地PN码相位推移7eパ，重复捕捉过程直至捕获到正确的码元相位为止。
接收口[码生成器画2另种是近年来较受关注的匹配滤波F同步器法。匹配滤波器的传输函数与所传输信号成复共扼，用于码同步的匹配滤波器与所接收的扩频码相匹配，输出与扩频码的自相关函数AF成比例实际还有噪声成分。匹配滤波器可《用个抽头加权向量与PN码序列匹配的L长F取滤波器实现也有抽头数小于码长的，称为部分匹配滤波器。
F法本质上也是利用了信号相关性。平衡式QPSK扩频的非相干匹配滤波捕获方案结构如图3.
锾信号1.4两种传统方法的比较顺序索捕获法用个有源的顺序相关器，在每个相关积分即相乘累加的时段记7；或称停留时间内只索个相位，作次积分判决，如图4a而个完全的匹配滤波器用L个有源相关器，其作用相当于并行相关积分，在同样时间内能索所有相位，连续作积分判决，如图4化。显然，串行处理加捕获时间为代价换取低的系统复杂度，并行处理则使捕获时间大大缩短而硬件复杂度成倍增加。
基带信号叫以1码片时泪至巧决器码钟码相3顺序串行索示意图基带信号堂神，长本地PN码至判决器化匹巧滤波并行搜索示意困2同步捕获方法的改进2.1口限调整技术任种同步捕获都用到口限比较器。考虑3巧应用于移动通信中，接收信号的功率未知且位置变化，固定口限不能适应信号衰落及干扰等信道环境的动态变化，反映出的问题是虚警率1高即口限值偏低或检测概率。低，漏检率大即口限值偏高。口限的自动调节能有效解决这些问题。
2.1.1基于巧关索捕获的自适应口限技术种基于顺序相关索捕获的自适应口限技术是对背景功率水平作出估计，乘《?个系数作判决糍限，达到恒定虚普率FARW.如图5所示：样本Z是L个连续的相关积分值能量取平方的总和，将这些独立同分布的样本串行输人到长为l=2 l的移位寄存器中。当前检测的样本值位于滑窗中必，窗中其它样本值~的统计结果7作为功率水平估计值，乘《系数形成新的判决口限值7；。是调整比例的常数，用来在给定窗长的情况下获得所需的FAR.
巧5厢序技索的自适应口化示惠困应用不同的功率水平估计算法，可1得到适用于不同场合的自适应口限方法。举两个例子第种对滑窗中的个样值求和得到功率水平估计值=∑l气，Z，称作平均水平捕获处理LAP第二种豕序统计捕获处理06513如80如8出0町0esso法，将滑窗中个样值按升序重排，用第A个值作为功牵估计，7=么叫，山2.1.2匹配巧波中值话[波器FEF法上述自适应口限技术中运用功率水平的动态估计，捕相对相关峰，这种思想也可レッ用于匹配滤波同步捕获中。种称为FEF的方法，是在普通非相干匹配滤波捕获装置的F后面即图3中度线处嵌人个与图5所示类似的模块，称为中值巧波器胃，用有效抑制连续波干扰的影响，并能在脉冲干扰巧况下稳定可靠地工作[7].图6示出了=抽头胃的工作原理。匹巧滤波器的输出串行送入胃，通过与当前点为中如的段时期内等间隔奇数个抽样点的中值求差，使相对窄而陡峭的做输出巧值更容易越过判决口限。从检测器判决的角度来看，这种方法实质上是根据接收信号中的干扰程度而自动调节判决口限。
明至平方器困6互抽头中值滤波器示意困2.2混合方案将顺序相关法与匹配滤波法混合便用而形成的混合方案，既能减少并行系统的复杂度同时又能提高串行搜索系统的捕获性能。
2.2.1串并混合相关结构把串行的有源相关结构与数字匹配滤波器的并行结构直接混合，形成串并混合相关5结构。
基带信号画片时延至判决巧码钟码相困7混合式串并相关结构使用长的DF，其中L且Zy/=A为整数。PN码被分成个长的段逐段装人本地码寄存器与输人信号相关，这种分段通过本地口4码的串行输人并行载出来实现。每段部分相关的结果像在串行结构中那样进行累加，不同之处是每隔必7：时间累加次，17.时间内求次总和。
2.2.2应用自适应滤波器的混合码捕获方案另种0555信号捕获的混合方案是使用基于*小均方诚5算法的码捕获自适应滤波器来提取定时信息，W判断接收信号与本地PN码之间的时延偏移量W.如图8，将本地PN码作为长滤波器的输出期望序列山。，接收信号通过自适应滤波器后再与/.逐码片地比较，相减的差值作为滤波器的输出误差。=.成，反馈调节自适应滤波器的抽头权向量w，ws准则迫使误差1.1收敛。*后从自适应滤波器权向量《中提取出码相偏移的定时信息。
困8采用自适应巧波器的捕获框图输出误差U经过求时间平方均值处理成A代替误差。的整体平方均值输入比较器执行糍限判决。这里的判决规与其它方法中对相关输出信号或经处理的的判决规则相反：如果连续足够次落在口限hW内，表明PN码的相位差落人了捕获确认的范围内，转入跟踪；否则继续索。PN码相位差的不定范围被均匀划分为=左/个区间分段检验，因此重复索时本地码步进长为个相位。
考虑接收信号是PN序列与零均值WGN混合的情况，设《代表接收信号心的自相关矩阵，户是ix.l与本地码U.的互相关向量，基带WGN方差为tT2，码相位差为r个码片由于码捕获W获取码片同步为目的，所レリ捕获过程中可设为小于的整数，则式中，/为阶单位阵；式中，O是lx维向量，第r个分量为l，其余分量为0.
根据LS自适应滤波器原理可得：2，落在当前假设区段内LS/NA，r在当前假设区段之外其中，信噪比《=1/.因此，从权向量上*大分量的位置可レリ判定出PN码的相位差。
3对同步捕获改进方法的性能分析与口限调整技术重于增强对信道环境的适应能力。分别基于顺序相关索和匹配滤波的口限调整技术都利用了口序列自相关函数波形是长周期窄脉冲近似于长周期冲激响应的特点，使判决口限自动适应接收信号的功率水平，从而捕获相对的相关峰值。其中，基于顺序索的两种处理方法在没有多径传播的情况下，LAP检测性能好，而OSAP适合于多径传播的环境多径传播会使LAP法求得的口限升高，造成分集接收RAKE的困难；而OSAPA法只要选择适当的阶序值A，就能使口限估计性能稳定。例如取=8，=6，如果有至两种多径分量落人窗中，由于两个*大样值和Z8不影响OSAP6的判决糍限计算，因此能获得FARo FEF方法的中值滤波处理较之前两种处理要简单得多，如果不考虑系统的带限问题，则的输入就是对图13波形的采样，只要相邻两个样值时间间隔大于2即不损害捕捉到正确PN码相位时相关峰的检出，就可《用很少几个样值作中值处理，比如三抽头的EF.这种处理使得其抗干扰能力强，尤其能抑制连续干扰对系统性能的恶化，并且在相干码捕获中应用时其性能比用普通线性干扰巧除器的匹配滤波法优越。
混合方案旨在解决传统的顺序索法和匹配滤波索法的捕获性能与复杂度的矛盾。串/并混合相关结构能在运算复杂度有限的情况下，实现与匹配滤波法相当的7，并达到较高的户。与，性能指标。此外，图7中本地码每隔7.时间载入相关器中，相位推移的步长是确定的。而对于实际系统，接收端应对正确相位有合理的估计范围，因此允许采用多重停留搜索捕获[2，等手段代替完全的顺序索，并结合些可变步长的索策略后会进步提篼捕获性能。
自适应滤波的混合方案运用了自适应信号处理方法，根据*小均方误差准则索判定PN码的正确相位，使硬件复杂度显著降低。其独特优点是能够用于码的同步跟踪，不需要再加单独的跟踪环路，从而提高接收机的集成度。接收机由捕获转入跟踪后，对接收信号过采样《减少抽头时延，并通过监视均方误差的收敛状况，连续调整本地PN码的相位，《保持权向量峰值位于中屯、抽头处。只要相位偏差在范围内这点已经由捕获过程实现了，这种向中屯集中的处理就能补偿任何时延偏移的变化。文献[11]的分析结果表明，与其它基于延迟锁相环的技术相比，这种方法在码跟踪中*明显的优点是对输入及的小范围波动不敏感。
由于05巧广泛地应用于信道环境动态变化的无线通信领域，而特定的口限调整技术对特定信道针对性很强，因此根据具体的信道恃点，采用不同算法自适应地调整口限，能够增强对动态信道环境的适应能力。但应看到，基于顺序索捕获的口限调整技术却无法解决串行结构固有的捕获时间长的问题。混合方案在捕获性能与接收机复杂度之间取得了适当的折中。在不考虑恃殊信道环境的情况下，串并混合相关方案可在复杂度有限的接收机上实现快速捕获而如果综合考虑性能和接收机的复杂度与集成度，则集成了捕获与跟踪能力的自适应滤波混合方案前景*为广阔。
李承恕，赵荣黎。扩展频谱通信。北京：人民邮电出版社，1995.
王秉均，居溢，孙学军等。扩频通信。天津：天津大学出版沈允春。扩谱技术。北京：国防工业出版社。I典5.
