同步原理
任何數字通訊系統都是離散訊號的傳輸,要求收發兩端訊號在頻率上
相同和相位上一致,才能正確地解調出資訊。擴頻通訊系統也不例外。一個相干擴頻數字通訊系統,接收端與傳送端必須實現資訊碼元同步、pn碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現了這些同步,直擴系統才能正常的工作。可以說沒有同步就沒有擴頻通訊系統。
同步系統是擴頻通訊的關鍵技術。在上述幾種同步中,資訊碼元時鐘可以和pn碼元時鐘聯絡起來,有固定的關係,一個實現了同步,另一個自然也就同步了。對於載頻同步來說,主要是針對相於解調的相位同步而言。常見的載頻提取和跟蹤的方法都可採用,例如用跟蹤鎖相環來實現載頻同步。因此,這裡我們只重點討論pn碼碼元和序列的同步。
一般說來,在發射機和接收機中採用精確的頻率源,可以去掉大部分頻率和相位的不確定性。但引起不確定性的因素有以下一些:
收發信機的距離引起傳播的延遲產生的相位差;
收發信機相對不穩定性引起的頻差;
收發信機相對運動引起的多普勒頻移;
以及多徑傳播也會影響中心頻率的改變。
因此,只靠提高頻率源的穩定度是不夠的,需要採取進一步提高同步速率和精度的方法。
同步系統的作用就是要實現本地產生的pn碼與接收到的訊號中的pn碼同步,即頻率上相同,相位上一致。同步過程一般說來包含兩個階段:
(1)接收機在一開始並不知道對方是否傳送了訊號,因此,需要有一個搜捕過程,即在一定的頻率和時間範圍內搜尋和捕獲用訊號。這一階段也稱為起始同步或粗同步,也就是要把對方發來的訊號與本地訊號在相位之差納入同步保持範圍內,即在pn碼一個時片內。
(2)一旦完成這一階段後,則進入跟蹤過程,即繼續保持同步,不因外界影響而失去同步。也就是說,無論由於何種因素兩端的頻率和相位發生偏移,同步系統能加以調整,使收發訊號仍然保持同步。圖5-13為同步系統搜捕和跟蹤原理圖。
圖5-13
接收到的訊號經寬頻濾波器後,在乘法器中與本地pn碼進行相關運算。此時搜捕器件,調整壓控鍾源,調整pn碼發生器產生的本地脈序列偽重複頻率和相位,以搜捕有用訊號。一旦捕獲到有用訊號後,則起動跟蹤器件,由其調整壓控鍾源,使本地pn碼發生器與外來訊號保持同步。如果由於採種原因引起失步,則重新開始新的一輪搜捕和跟蹤過程。
因此,整個同步過程,是包含搜捕和跟蹤兩個階段閉環的自動控制和調整過程。
同步原理
任何數字通訊系統都是離散訊號的傳輸,要求收發兩端訊號在頻率上
相同和相位上一致,才能正確地解調出資訊。擴頻通訊系統也不例外。一個相干擴頻數字通訊系統,接收端與傳送端必須實現資訊碼元同步、pn碼碼元和序列同步和射頻載頻同步。只有實現了這些同步,直擴系統才能正常的工作。可以說沒有同步就沒有擴頻通訊系統。
同步系統是擴頻通訊的關鍵技術。在上述幾種同步中,資訊碼元時鐘可以和pn碼元時鐘聯絡起來,有固定的關係,一個實現了同步,另一個自然也就同步了。對於載頻同步來說,主要是針對相於解調的相位同步而言。常見的載頻提取和跟蹤的方法都可採用,例如用跟蹤鎖相環來實現載頻同步。因此,這裡我們只重點討論pn碼碼元和序列的同步。
一般說來,在發射機和接收機中採用精確的頻率源,可以去掉大部分頻率和相位的不確定性。但引起不確定性的因素有以下一些:
收發信機的距離引起傳播的延遲產生的相位差;
收發信機相對不穩定性引起的頻差;
收發信機相對運動引起的多普勒頻移;
以及多徑傳播也會影響中心頻率的改變。
因此,只靠提高頻率源的穩定度是不夠的,需要採取進一步提高同步速率和精度的方法。
同步系統的作用就是要實現本地產生的pn碼與接收到的訊號中的pn碼同步,即頻率上相同,相位上一致。同步過程一般說來包含兩個階段:
(1)接收機在一開始並不知道對方是否傳送了訊號,因此,需要有一個搜捕過程,即在一定的頻率和時間範圍內搜尋和捕獲用訊號。這一階段也稱為起始同步或粗同步,也就是要把對方發來的訊號與本地訊號在相位之差納入同步保持範圍內,即在pn碼一個時片內。
(2)一旦完成這一階段後,則進入跟蹤過程,即繼續保持同步,不因外界影響而失去同步。也就是說,無論由於何種因素兩端的頻率和相位發生偏移,同步系統能加以調整,使收發訊號仍然保持同步。圖5-13為同步系統搜捕和跟蹤原理圖。
圖5-13
接收到的訊號經寬頻濾波器後,在乘法器中與本地pn碼進行相關運算。此時搜捕器件,調整壓控鍾源,調整pn碼發生器產生的本地脈序列偽重複頻率和相位,以搜捕有用訊號。一旦捕獲到有用訊號後,則起動跟蹤器件,由其調整壓控鍾源,使本地pn碼發生器與外來訊號保持同步。如果由於採種原因引起失步,則重新開始新的一輪搜捕和跟蹤過程。
因此,整個同步過程,是包含搜捕和跟蹤兩個階段閉環的自動控制和調整過程。