齊 華 李 巖 施小茜

（ 西安工業(yè)大學電子信息工程學院，陜西 西安 710032）

引言。在擴頻系統(tǒng)中，為了正確的進行擴頻信號的解擴，接收機中產(chǎn)生的本地擴頻碼序列必須與接收信號中的擴頻碼序列同步，由于直擴系統(tǒng)中接收信號的信干噪比很低，在實現(xiàn)擴頻碼的同步之前，難以實現(xiàn)載波同步，因此在接收機中一般首先實現(xiàn)擴頻碼的同步。實現(xiàn)擴頻碼的同步后，擴頻通信系統(tǒng)中的載波同步、位同步和幀同步等就可以使用與一般通信系統(tǒng)基本相同的方法實現(xiàn)。同步的過程一般分兩個階段：捕獲和跟蹤。典型的偽碼跟蹤方法是DLL延遲鎖相環(huán)。

1.延遲鎖相環(huán)的跟蹤機理

延遲鎖相環(huán)又叫早－遲碼跟蹤環(huán)，早遲門跟蹤環(huán)路通常由超前一滯后相關(guān)器、碼鑒相器、環(huán)路濾波器和碼NCO等部分組成。其模型如圖1所示。

延遲鎖相技術(shù)在概念上與相位鎖相技術(shù)相像，它也是通過一非線性的反饋環(huán)路來實現(xiàn)輸出信號對輸入信號的跟蹤與同步作用。跟蹤原理：本地PN碼與發(fā)端PN碼經(jīng)捕獲后會有一個時差τ，τ小于PN碼的碼片寬度，圖中兩路相關(guān)器相關(guān)特性相同，不同的是其相對位置差一個Δ（即一個碼片寬度），這是因為所加的本地參考碼的延遲所致。由于環(huán)路反饋作用，兩個相關(guān)輸出的誤差信息經(jīng)環(huán)路濾波后，控制VCO的輸出，來調(diào)整本地PN碼發(fā)生器的相位，從而減少相差。

2.1 PN碼跟蹤鑒相電路

在延遲鎖相環(huán)路中，先將下變頻后產(chǎn)生的基帶信號分別跟本地超前、滯后PN碼進行相關(guān)，再經(jīng)包絡(luò)檢波器后，分別求出超前支路的相關(guān)值和滯后支路的相關(guān)值，然后將它們同時送入到延遲鎖相環(huán)的減法鑒相器，可得整個相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)函數(shù)波形或誤差函數(shù)波形，該誤差信號經(jīng)過濾波器后控制本地PN碼的碼鐘。

本文中，對環(huán)路濾波的過程做了簡化，將得到的超前和滯后支路的相關(guān)值之差與門限值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果來調(diào)整偽碼的NCO的工作，偽碼調(diào)整步進為Tchip/8，即一個系統(tǒng)時鐘周期。在一個跟蹤周期內(nèi)，如果超前支路相關(guān)值減去滯后支路相關(guān)值之差大于門限值，則表示本地偽碼超前，此時超前指示輸出為1，滯后指示輸出為0，將本地偽碼向后調(diào)整Tchip/8的相位；如果滯后支路相關(guān)值減去超前支路相關(guān)值之差大于門限值，則表示本地偽碼滯后，此時超前指示輸出為0，滯后指示輸出為1，將本地偽碼向前調(diào)整Tchip/8相位；否則，就認為偽碼已經(jīng)同步，此時超前指示輸出為0，滯后指示輸出為0，偽碼相位不作調(diào)整。偽碼跟蹤的過程中可能會失步，因此需要檢測本地偽碼相關(guān)器輸出的值，當連續(xù)N個周期相關(guān)器輸出的值都小于設(shè)定的跟蹤門限時，則判斷偽碼失步，重新進入捕獲狀態(tài)。

2.2 PN碼時鐘控制電路

在偽碼的捕獲和跟蹤過程中，為了使偽碼相位同步且精確跟蹤，需要對本地偽碼的相位進行不斷調(diào)整，即對本地偽碼產(chǎn)生器的時鐘相位做調(diào)整。偽碼相位控制電路模塊圖如圖3

圖3中，reset為系統(tǒng)復位端，高電平有效；clk為時鐘輸入端，時鐘頻率是偽碼頻率的8倍。當clk的上升沿來到時，若沒有調(diào)整信息，則內(nèi)部的計數(shù)器的值正常增加1；Early_clk為超前指示，高電平有效，當Early_clk有效時，計數(shù)器的值在時鐘上升沿時停止計數(shù)，這樣就將本地偽碼的相位往后調(diào)整了1/8個碼元；Lag_clk為滯后超前指示，高電平有效，當Lag_clk有效時，計數(shù)器的值在時鐘上升沿時加2，這樣就將本地偽碼的相位往前調(diào)整了1/8個碼。

3 仿真結(jié)果圖4 是在matlab 里對延遲鎖相環(huán)跟蹤電路進行仿真。假設(shè)此時捕獲已經(jīng)成功，信道中加入T/8的相位偏差，調(diào)制信息碼率仍然為10kbps，PN碼速率5.12Mbps。系統(tǒng)時鐘40.96MHz。所得波形是相位偏差在T/8時的各個關(guān)鍵模塊的輸出。對早門和遲門的相位差從-7T/8到7T/8的范圍內(nèi)進行了實驗，結(jié)果表明跟蹤效果良好。

圖4 延遲鎖相環(huán)PN碼跟蹤仿真波形圖

結(jié)束語

本文通過對延遲鎖相環(huán)技術(shù)的研究，設(shè)計并實現(xiàn)了擴頻碼跟蹤電路，并在matlab里對設(shè)計的電路進行了仿真，在對早門和遲門的相位差從-7T/8到7T/8的范圍內(nèi)進行的實驗結(jié)果都表明了其跟蹤效果的良好性。

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