第09章PN码的跟踪_主要介绍各种跟踪方法和性能

第九章PN码的跟踪pn码的捕获只能使本地的pn码与信号的pn码实现同步，而能使本地的pn码保持与接收的pn码精细同步的功能称为pn码的跟踪，实现pn码跟踪的基本原理是缩相环原理，主要环路的稳态跟踪性能，暂态捕获性能及失锁性能，从码跟踪环的的构成形式上可分为三类：全时间码跟踪环，时分的跟踪环和摆动环，由于码跟踪环适用于许多不同系统，如测距，授时，时延系统，以及数据传输系统，不同的扩频系统有不同的使用要求，对码跟踪性能要求重点也就不一样，我们着重于在的应用9．19．1．1相干码跟踪环————基带的跟踪环所谓相干码跟踪环是指环路中载波码率和相位是精确已知，所以码跟踪环可工作在基带信号上，也就是可把相干的跟踪环看成基带的跟踪环，在环跟踪未实现前如何相干在载波，或说载波环已锁定，可这样实现，如果收发码的误差不很大，且又都很稳定，相在完成码捕获时，可以使本地的pn码与接收pn码的时逆差在0附近，4/t，这样就可得到解扩信号（相关值接近于1（3/4）即解扩后信噪比较高）这时栽波环就可进入锁定状态（一是信噪比较高，二是在没有码跟踪环的情况下要求pn码的准同步保持一下长时间，使载波有足够的时间进入锁定态）相干码跟踪环的构成如图)()(2)(tnTtpnpty其中n(T)----白高斯噪声的抽样函数T----接受码相干发射机时延p----码的时延)2/(ceTtpnpn)2/(cLTtpnpn)cos(00tpnrEEVCOPIUeL~LeeE~eeEPNLPNEy(t))cos(00tpnrLL其中是码环时T的估比值，Tc是码元宽度忽略，如果载波的跟踪已实现，则0'00'0,av)]2/()()[()2/(2)(~ccpwLTTtpntnsLTTTRpte其中L(s)[g(t)]表示对时间乘数g(t)进行HeavisideL(s)即)(*)()()()]()[(tgtldtgltgsLl(t)是低通滤波特性且L(s)=£[e(t)]其中£为拉氏变换同理可得)]2/()()[()2/()(~ccpwETTtpntnsLTTTRpte输入环路滤波器的误差信号为)()()]2/()2/((2)(tntnTTTRTTTRpteLEcpncpn式中nE(t)=)]2/()()[(cTTtpntnsLnL(t)=)]2/()()[(cTTtpntnsL如不考虑nE(t)nL(t)，则误差控制信号曲线如图，在-Tc/2-Tc/2之间S曲线有斜率，等于2/Tc线性化的环路分称为LEcnnTpe2注意：延迟锁相环完成1。钟同步。2。相同步其中TT码定时误差，码环的估计值T为s(e)c/2-Tc-Tc/2Tc/2Tc3T]2[)(2pnnssFpKTTLEc其中K=KmKvcoKm————乘法器增益（伏/码元）Kvco——vco增益码元/秒伏利用TT定义环路传递函数)(2)(2)(sKFpssKFpsH得到CcEcTTsHpnnsHT))(1()2)((我们只关心噪声性能{假定T=常数，因为1-H(s)为高通性能。所以由常数入引起的误差收为。}为方便令T=0所以定时误差的方差为dfpffHTNcEL4)()()()(222式中)(zN是)()()(tntntNLE的功率谱密度假定与N(t)相比环路窄带的则)0(2)(2NLcEpBT（N(t)在处谱密度经计算得02)0()0(NLN，L(0)为低通滤波器的直流响应，设为1，则pNBTLcE2)(02（码元）2或pBNTLcE20——线性化环路的定时误差的标准偏差上式中未考虑1pn滤波时的相关曲线失真2曲线斜率略增加3在低SNR时两相关器在增益上不一定理想相关，可利用交换pnE,pnL的方法（相减也同时跟着变）解决，交换速率定比码环器定大比带通滤波器定小。习题：假设pn参考码间距为4，2，证明定时误差的标准差为pBNTLc409．1．2非相干的码跟踪环在系数情况下，在主观码跟踪之前不能精确知道载波的频率和相位，这时必须使用非相干的码跟踪环，如图所示)()cos()()(2)(0tntTtpntdpty其中p——信号总功率d(t)——二进制数据流1，符号周期Ts0——载波频率——载波初相相乘，滤波后：)]2/()()[()]cos()2/()()[(2)(0~ccpnETTtpntnsLtTTTRtdsLpte)]2/()()[()]cos()2/()()[(2)(0~ccpnETTtpntnsLtTTTRtdsLpte对上用符号简化表示P561得)]()[()]()[(')(~tdsLtdsLtd)()]cos()2/()(2)(0~~tntTTTRtdpteLcpnE)()]cos()2/()(2)(0~~tntTTTRtdpteEcpnE)()(2)()(212~2~tntnTpeeecLLE)]([2tdEs域如图ccTTsHptnptnsHT)](1[]2)(2)()[(21BPFL(s)BPFL(s)PNgenerator(.)2(.)2VCOF(s)BPFL(s)(.)2eEPLE2/(cTTtPN)(TtPNeL2/(cTTtPNeELe~Ee~sspKFsspKFsH/)(21/)(2)(——闭环传递函数PK2环路总增益)()()]2/()()2/()()[cos()(22)]2/()2/([)]([)(220~22~2~tntnTTRtnTTRtnttdpTTRTTRtdPteELpnEpnLpnpnE于相干基带环路类似，设T为数得到222222)2()0(2)(4)()(2121pBdffHpfTnnLnnc所求)0(21nn先求自相关函数)()(21nNRRR得到定时误差的差)'2'(2)(0022pBNpBNTLc（码元）2dffLfd4)(')('dffLB4)('2L(f)s是带通型滤波器（B’B）在锐截止滤波器时',')21(200pBNpBNTLca秒低SNR时对于NRZ，最佳3db带宽为1.4/Ts,对影能为2.8/Ts,与相干或基带环相比,在低SNR时性能有所下降,高SNR时基本一样习题:证明当超前滞后间隔为Tc/4时,非相干的跟踪环定时误差为)'98'(4)(002pBNpBNTLcE9.1.3四相信号非相干码跟踪环——组合环，如图)sin()()(2)cos()()(2)(00tTtpntdptTtpntdptSaaaIII当假定具有同样的功率，理想滤波器)'4'(2)(002pBNpBNTLcE比二相稍大e11eBPFLi(f)(.)2PNILe21eBPFLi(f)(.)2PNIEe31eBPFLi(f)(.)2PNQLe41eBPFLi(f)(.)2PNQEs(t)P(s)VXCOPNcodePNIEPNILPNQEPNQL