基于FPGA滑動(dòng)相關(guān)法偽碼捕獲的研究與實(shí)現

　　引言

　　對于碼分多址的擴頻通信方式而言，只有當接收端本地偽碼與發(fā)端偽碼處于相同相位狀態(tài)時(shí)，有用的信息才能被解出。因此，擴頻序列相位的捕獲與跟蹤是擴頻通信系統的關(guān)鍵，而偽碼序列相位的捕獲尤為重要。滑動(dòng)相關(guān)法是常用的方法之一。擴頻通信系統要求實(shí)時(shí)性，以及較高的數據處理速度，這正是FPGA的優(yōu)勢。所以在擴頻通信系統中，大量應用FPGA芯片作為前級處理芯片。

　　實(shí)現原理

　　原理分析

　　接收機端接收到的擴頻信號可以表示為：

　　其中，P_{r}為接收信號功率，τ_7ky0m00為傳輸時(shí)延，D(t)為信息碼， PN(t)為偽碼， n(t)為傳輸過(guò)程的加性噪聲。擴頻接收機要完成的任務(wù)就是去掉PN(T-τ_ffo5zzj) 偽碼項和cos(ω_{0}t+φ) 載波項，從而得到信息數據DZ(t)。

　　VCO輸出I、Q兩路信號：

　　通過(guò)同相正交相乘器得到：

　　利用PN碼的相關(guān)特性，即相位對齊時(shí)，相關(guān)結果最大。當載波和碼相位都對準時(shí)，經(jīng)過(guò)累加清洗（低通濾波）輸出為：

　　經(jīng)過(guò)平方相加可去掉載波對相關(guān)結果的影響，得到相關(guān)峰。

　　實(shí)現框圖

　　在直接序列擴頻系統中，偽碼的捕獲是構成碼同步系統的重要結構，也是直擴系統中必不可少的部分。接收機若要把偽碼擴展的信號解出，接收方就必須能產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)方一樣的偽碼序列(保證最大相關(guān)值)，而且，該本地偽碼速率、相位要與接收到的偽碼保持一致。對于約定好的收、發(fā)方用同一個(gè)偽碼很容易辦到，但是，如果要從解擴相關(guān)器得到傳送的信息，僅僅保證一樣的碼型是遠遠不夠的。因為即使相同的偽隨機碼，當相位差大于一個(gè)碼片時(shí)，它們的相關(guān)峰就完全消失。在實(shí)際通信中，由于收、發(fā)信機時(shí)鐘的不穩定性，接收、發(fā)射時(shí)刻的不確定性，信道傳輸延遲及干擾等因素的影響，收、發(fā)偽碼序列的相位差是隨機的。因此解擴的第一步就是要在接收信號的偽碼相位中捕獲到一個(gè)與本地偽碼一致的相位狀態(tài)。當這種狀態(tài)出現時(shí)相關(guān)器就會(huì )有一個(gè)相關(guān)峰值輸出，峰值與門(mén)限相比，若超出則確定相位已捕捉到，立即停止捕捉動(dòng)作，轉入相位跟蹤狀態(tài)；若小于門(mén)限則改變本地碼相位，繼續進(jìn)行捕獲。系統實(shí)現原理如圖1所示。