扩频通信系统中伪随机序列捕获技术

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1、大庆石油学院学报第!"卷第#期!$$%年&月’()*+,-(./,01+2345*(-4)61+7515)5489:;!"+9;#’<=;!$$%扩频通信系统中伪随机序列捕获技术?!##董长义，葛延峰，刘万辉，宋国龙（?;大庆石油学院电气信息工程学院，黑龙江大庆@?&##?"；@!;大庆油田有限责任公司第五采油厂，黑龙江大庆@?&#B?#；@#;大庆石油管理局电力总公司，黑龙江大庆@?&#%B#）@@摘@要：针对扩频通信系统中伪随机序列的并行捕获系统复杂，串行系统捕获时间长，提出了一种混合方案，既能减少系统的复杂度同时又能缩短捕获时间

2、，提高系统的性能;仿真结果表明：在运算复杂度有限的情况下，达到了与匹配滤波器法相当的平均捕获时间，并实现了较高的检测概率和虚警概率;关@键@词：伪随机；捕获；并行；串行；串>并中图分类号：53"$!;%@@@文献标识码：,@@@文章编号：?$$$>?"A?（!$$%）$#>$$A&>$#$@引言扩频通信系统中，接收机在解调接收信号之前，首先需要保证本地产生的3+序列与接收信号中的3+序列完全同步;通过捕获和跟踪!个阶段获取同步的3+序列，在捕获阶段中采用基于信号插值的并［?］行捕获方案和基于与滑动相关的串行捕获方案;并行方案捕获时间短

3、，但设备复杂，且目前仅能应用于［!］短周期的3+序列的扩频系统；串行方案所需的设备简单，易于实现，但捕获时间较长;针对这两种方案的特点，提出一种混合方案，实现了在设备复杂度有限的情况下，获得比较短的捕获时间;?@伪随机序列的并行捕获方案C扩频系统接收机中3+序列并行捕获方案是解决匹配滤波输出脉冲序列（!"）#+&$’!(D)（"*$#%C$’+D>!）E（,"）（式中，&$1｛>?，?｝为用户第$个信息位，’为伪随机序列，+D为采样间隔，（,"）为采用［#］匹配法输出的噪声，)（"）是带宽为?-+D的窄脉冲）中未知时延!的估值问题.在

4、伪随机序列捕获阶段，只需确定!所处大致区间，无需对!值做精确估计，估值的观测区间取一个符号的时间+/F’+D.@@伪随机序列并行捕获原理见图?.系统接收到扩频信号后，经射频宽带滤波放大后，再做载波解调，分别送往!’个编码序列相关处理解扩器，!’个输出中的最大输出对应的相关处理解扩器所使用的序列相位状态就是发送来的扩频信号的编码序列相位，实现了编码序列的捕捉.这种编码序列的捕捉时间很短，但是，对接收机需配置!’（’2?）个解扩器，序列捕图?@伪随机序列并行捕获原理［%］捉电路设备需求量大.收稿日期：!$$#>?!>!!；审稿人：高丙坤；

5、编辑：陆雅玲@@作者简介：董长义（?A&$>），男，工程师，现从事控制与信息工程方面的研究;·A&·第’"""""""""""""""""""董长义等：扩频通信系统中伪随机序列捕获技术!"伪随机序列的串行捕获方案在#$序列周期较长的情况下，由于资源的限制，一般采用串行捕获方案，即先测试当前不正确的假［%］设并将其排除后，再测试下一个假设!对于伪随机序列的串行捕获，在没有任何前验信息的情况下，需要检测所有#$序列的相位，检测时间会很长!如果搜索是在"个并行处理器上进行，则捕获时间会相应缩短&#"!对所有假设进行一次测试后，由于对正确假设

6、的错误检测而造成新一轮的检测仍需要很长时间，因而当#$序列相位的取值区间较大时，串行捕获时间会很长!’"混合方案将串行捕获法和并行捕获法混合使用而形成的混合方案，既能减少并行系统的复杂度又能提高串行系统的捕获性能!!!"#串并混合结构将串行有源相关结构与数字匹配滤波器的并行结构直接混合，形成的混合串(并相关结构见图!!!!$#对同步捕获改进的性能分析混合方案旨在解决传统的串行搜索和并行搜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，达到与匹配滤波法相当的平均捕获时间，并图!"混合串(并相关结构实现较高的检

7、测概率和虚警概率!此外，图!中本地码每隔$%)时间载入相关器中，相位推移的步长是确定的!而对于实际系统，接收端应对正确相位有合理的估计范围，因此采用一些手段代替完全的顺序搜索，并结合一些可变步长的搜索策略后会进一步提高捕获性能!!!!#方案实现与仿真采用!条支路并行工作的方案为例，每条支路均采用串行搜索方式，原则上这一方法可以推广到具有&条支路的情况，但是从性能和系统开销的角度分析，&*!是比较理想的，其系统实现框图见图’!工作过程为，开始时将#$码发生器预置为不同状态，使之输出的序列相位相差’%)#!，然后进入搜索状态!每一条支路只

8、需要搜索’#!个相位，一旦检测到任何一条支路超过阈值，则启动跟踪环路，同时图’"!条支路的串(并结合系统实现框图捕获系统进入虚警及失锁检测状态!采用长度为’的&序列作为扩频序列!在捕获状态下，本地#$序列和发送端#$序列