直擴系統中PN碼跟蹤技術的研究

齊 華 李 巖 施小茜

（ 西安工業大學電子信息工程學院，陜西 西安 710032）

引言。在擴頻系統中，為了正確的進行擴頻信號的解擴，接收機中產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，由于直擴系統中接收信號的信干噪比很低，在實現擴頻碼的同步之前，難以實現載波同步，因此在接收機中一般首先實現擴頻碼的同步。實現擴頻碼的同步后，擴頻通信系統中的載波同步、位同步和幀同步等就可以使用與一般通信系統基本相同的方法實現。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。

1.延遲鎖相環的跟蹤機理

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

延遲鎖相技術在概念上與相位鎖相技術相像，它也是通過一非線性的反饋環路來實現輸出信號對輸入信號的跟蹤與同步作用。跟蹤原理：本地PN碼與發端PN碼經捕獲后會有一個時差τ，τ小于PN碼的碼片寬度，圖中兩路相關器相關特性相同，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。由于環路反饋作用，兩個相關輸出的誤差信息經環路濾波后，控制VCO的輸出，來調整本地PN碼發生器的相位，從而減少相差。

2.1 PN碼跟蹤鑒相電路

在延遲鎖相環路中，先將下變頻后產生的基帶信號分別跟本地超前、滯后PN碼進行相關，再經包絡檢波器后，分別求出超前支路的相關值和滯后支路的相關值，然后將它們同時送入到延遲鎖相環的減法鑒相器，可得整個相關網絡的相關函數波形或誤差函數波形，該誤差信號經過濾波器后控制本地PN碼的碼鐘。

本文中，對環路濾波的過程做了簡化，將得到的超前和滯后支路的相關值之差與門限值進行比較，根據比較的結果來調整偽碼的NCO的工作，偽碼調整步進為Tchip/8，即一個系統時鐘周期。在一個跟蹤周期內，如果超前支路相關值減去滯后支路相關值之差大于門限值，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，將本地偽碼向后調整Tchip/8的相位；如果滯后支路相關值減去超前支路相關值之差大于門限值，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，將本地偽碼向前調整Tchip/8相位；否則，就認為偽碼已經同步，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器輸出的值，當連續N個周期相關器輸出的值都小于設定的跟蹤門限時，則判斷偽碼失步，重新進入捕獲狀態。

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整，即對本地偽碼產生器的時鐘相位做調整。偽碼相位控制電路模塊圖如圖3

圖3中，reset為系統復位端，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，若沒有調整信息，則內部的計數器的值正常增加1；Early_clk為超前指示，高電平有效，當Early_clk有效時，計數器的值在時鐘上升沿時停止計數，這樣就將本地偽碼的相位往后調整了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整了1/8個碼。

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

圖4 延遲鎖相環PN碼跟蹤仿真波形圖

結束語

本文通過對延遲鎖相環技術的研究，設計并實現了擴頻碼跟蹤電路，并在matlab里對設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的范圍內進行的實驗結果都表明了其跟蹤效果的良好性。

[1]盧屹,張新軍,張嘉俊,羅漢文,宋文濤.數字鎖相環的參數設計及其應用[J].t通信技術,2001,9:12-14.

[2]張厥盛,鄭繼禹,萬心平.鎖相技術[M].西安電子科技大學出版社,1996.

[3]SpilerJJ，D T Magill.TheDelay-Lock Di∽riminator-Anopti—mumTrackingDeviceProc.IRE1961.490)：1403～1416.

[4]沈允春.擴頻技術Inl.北京：國防T業}n版社，1995，7.

[5]查光明，熊賢祚.擴頻通信.西安.西安電子科技大學出版社.