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扩频通信将信息通过宽带传输,传输带宽比实际传输信息所需的最小带宽要大得多,从而实现抗蓄意干扰和非蓄意干扰、截获率低、保密性好、提高信噪比、安全通信。扩频通信系统是一种很有前景的军事通信技术,应用在电子对抗、侦查与反侦察、引信等方面。同时,在无线局域网、卫星通信、3G移动通信等民用通信系统中也得到了广泛的应用。
实现扩频信号的可靠传输需要在接收端通过准确的解扩和解调来完成。如何实现准确的解扩和解调就是所谓的扩频通信系统中的同步问题,它是决定通信系统性能和应用的关键问题,实现同步是信号正确接收的前提。因此,对扩频通信系统中同步技术的研究具有极其重要的意义。
本文重点研究了直接序列扩频(DS-SS)信号的载波跟踪、伪码捕获与跟踪问题。论文的主要工作包括如下几个方面:
(1)简单介绍扩频信号的几种模型,同时指出本文的重点研究对象是DS-SS信号。文中对DS-SS信号的研究主要包括载波恢复、伪码捕获与跟踪三个方面的问题。
(2)针对动态扩频信号的载波恢复问题,提出了双PLL载波跟踪环。该算法在对DS-SS信号预处理的基础上,根据自适应理论设计载波跟踪环。其中一个PLL跟踪环用来跟踪多普勒频偏,而另一个PLL跟踪环则用来进行残余相位跟踪。
(3)根据时域部分相关和频域功率谱累积方法,对微弱DS-SS信号进行伪码捕获。DS-SS信号与本地伪码经部分相关以后,在频域如果出现尖锐谱峰,说明捕获到同步伪码,同时可以判断出多普勒频偏的近似值。
(4)针对长伪码DS-SS信号伪码捕获速度慢,频偏补偿精度低的问题,提出了XFAST的改进算法。利用本地伪码抽样子序列进行同步伪码捕获,来提高伪码捕获速度和频偏补偿精度。
(5)对常用的伪码跟踪环进行了总结。跟踪环的原理是根据超前滞后支路产生的误差函数来调整本地伪码的相位,来进一步跟踪同步伪码的准确位置。
论文在研究DS-SS信号同步算法的基础上,通过仿真实验对同步效果进行了验证。结果表明使用双PLL环可以实现动态DS-SS信号的载波恢复,时域相关和频域功率谱累积可以捕获到微弱DS-SS信号的伪码,改进的XFAST算法具有良好的伪码快速捕获效果。