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GOLD 序列的捕获与跟踪实验 一、实验目的 1、了解滑动相关捕获的原理。 2、了解延迟锁定同步法的原理。 3、了解扩频码的捕获和跟踪的原理。 二、实验内容 1、观察滑动相关电路各点的波形（频谱），理解滑动相关电路的工作原理。 2、观察延迟锁定电路各点的波形（频谱），理解延迟锁定电路的工作原理。 3、观察扩频码的捕获和跟踪过程。 三、预备知识 1、同步的基本概念。 2、滑动相关的基本原理。 3、延迟锁定的基本原理。 四、实验器材 1、移动通信原理实验箱 2、20M 双踪示波器 五、实验原理 1、同步的基本概念 同步是通信系统中一个重要的实际问题。当采用同步解调或相干解调时，接收端需要一 个与发射端调制载波同频同相的相干载波。这个相干载波的获取就称为载波同步。 数字通信中，除了有载波同步的问题外，还有位同步的问题。因为信息是一串相继的信 号码元的序列，解调时常需知道每个码元的起止时刻。抽样判决的时刻应位于码元的终止时 刻。因此接收端必须产生一个用作抽样判决的定时脉冲序列，它和接收码元的终止时刻应对 齐。我们把在接收端产生与接收码元的重复频率和相位一致的定时脉冲序列的过程称为码元 同步或位同步。 数字通信中的信息数字流总是用若干码元组成一个 “字” ， 又用若干个 “字” 组成一 “句” 。因此，在接收这些数字流时，同样也必须知道这些“字” 、 “句”的起止时刻。在接收端产生与“字” 、 “句”起止时刻相一致的定时脉冲序列，称为“字”同步和“句”同步，统称为群同步或帧同步。 同步系统性能的降低，会直接导致通信系统性能的降低，甚至使通信系统不能工作。 在扩展频谱通信系统中，接收端一般有两类不确定的因素，就是码相位和载波频率的不确定性，扩频接收机要能够正常工作，这两个问题都必须解决。码相位的分辨力必须远小于1bit；载波中心频率的分辨能力必须使解扩后的信号落在相关滤波器的频率范围内，并且本地 载波频率需始终对准输入信号载波频率，以便使解调器能正常工作。 若发射机和接收机中均使用精确的频率源，可以消除大部分码时钟相位和载波频率的不 确定性，但不能完全克服由于多普勒频率引起的载波和码速率的偏移。收发信机相对移动时， 也会引起相对码相位的变化。固定位置的收发信机也会由于电波传播中的多径效应而引起码 相位、载波中心频率相位的延迟造成同步的不确定性。 同时，由于一般通信系统中的频率源并不像我们所希望的那样稳定，频率源的不稳定对 接收系统正常工作的影响亦不可忽略。在扩展频谱系统中频率源不稳定引起时钟速率的偏移 要积累在码相位偏移上。对于码速率为 1Mb/s 的码发生器，当时钟稳定度为 10-5时，将产生 10bit/s 的累积码元偏差，一小时就会引起码元漂移 36000bit。 2、扩频码的捕获和跟踪 在扩展频谱系统中，为了使接收端能够正确恢复信码，必须使接收端产生的解扩用的伪 随机码和发送端的伪随机码同步。伪随机码的同步一般分两步进行。第一步是有哪些信誉好的足球投注网站和捕获伪 随机码的初始相位，使与发端的码相位误差小于 1bit，这就可保证解扩后的信号通过相关器 后面的窄带中频滤波器，通常称这一步为初始同步或捕获；第二步是在初始同步的基础上， 使码相位误差进一步减小，使所建立的同步保持下去，通常称这一步为跟踪。 2.1 捕获 常用的捕获方法有滑动相关法、前置同步码法、发射参考信号法、突发同步法和匹配滤 波器同步法。在 CDMA 系统接收端，捕获的实现大多采用滑动相关法。 若使接收端伪随机序列发生器以不同于发送端的码速率工作，这就相当于两个码组间相 对滑动，一旦发现两个码组相位符合（即同步）时，立即使滑动停止。在实际系统中，两码 组间的相对滑动并不是使两码组的码速率不同而获得，而是通过使接收机时钟周期性地移动 一个相位增量而实现的。对于伪随机码组，由于它具有良好的相关性能，当相对滑动的结果 使两码组的相位符合时，相关器的输出有尖峰值出现。此时就判断捕获完成。滑动相关法的 原理见图 2.2 跟踪 实现跟踪也是利用伪随机码的相关特性实现的。一般采用延迟锁相环来实现。当接收到 的信号和本地的 PN 序列达到同步以后，我们就说时间参考已经建立。延迟锁定环是通过一非线性的反馈环路来实现输出信号对输入信号的跟踪和同步作用。 延迟锁定技术是使本地 PN序列发生器跟踪或锁定于外来的 PN 序列。 两个 PN 序列在时延上的差别需要通过相关运算来监视：如果两个 PN 序列的相位相同，则有最大的相关输出；反之如果相位不同，则输出很小。 误差电压经过环路滤波，送到压控振荡器控制时钟频率的变化。这个时钟再推动本地 PN 序列发生器，产生本地 PN 序列的超前和滞后序列。延时锁定环路的鉴相特性曲线如图：