密集多径环境下直扩信号伪码同步算法的研究与实现

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直接序列扩频通信系统由于具有很强的抗干扰能力、抗多径能力、抗截获能力和便于实现多址通信等一系列优点,已在民用和军用通信领域被广泛应用。在实际的直扩通信系统中,由于收发信机分开,为保障通信的可靠进行,必不可少的一个环节就是保证扩频信号伪码的同步。直扩伪码同步包括两个过程:捕获和跟踪。在室内环境下,当传输信号带宽较高时,接收端能够识别出多径的数量更多,具有更小的多径分辨率。此时传统多径信道模型不再适用,需要采用密集多径信道模型对接收端的信号形式进行分析。因此仿真和分析在密集多径环境下伪码同步的算法性能很有必要。本文首先简要介绍了直扩系统的理论基础及其伪码同步,为后面的仿真分析和实现奠定理论基础。重点对密集多径环境下的直扩信号伪码同步算法进行研究。在高斯白噪声信道下,当信噪比较低且门限不变时,随着信噪比的增加,检测概率随之升高同时虚警概率随之降低;当信噪比不变时随着门限的降低,检测概率和虚警概率同时升高;当信噪比足够大时,检测概率接近1虚警概率接近0。在密集多径信道下,捕获的检测概率较低、虚警概率较高,捕获性能指标与信噪比和门限的关系与在白噪声信道下的关系变化趋势类似。但与高斯白噪声信道下相比,捕获性能较差。非视距下的捕获性能要劣于视距下的捕获性能。采用基于极大似然估计的自适应门限的捕获方法,能够很好的改善捕获性能,并通过仿真给出视距和非视距下的最优门限参数。多径会使跟踪的鉴别特性曲线失真,进而导致跟踪误差。密集多径环境下的鉴别特性曲线相对于两径信道失真更为严重。采用窄相关技术对多径的影响进行抑制,在视距环境和跟踪误差较小的非视距环境下具有较好的性能,在跟踪误差较大的非视距环境下无法实现抑制。最后,基于实际需求和开发条件,设计了同步系统的实现方案,对数字基带的同步系统基于FPGA(Field Programmable Gate Array)进行了实现,同时为了验证系统的性能,设计了基于串口连接的验证平台,从时序仿真和实际测试两方面验证了同步系统的可靠性。
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