直擴系統PN碼捕獲和跟蹤的FPGA實現
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3 捕獲和跟蹤環在FPGA上的實現
本系統采用Altera公司的系列芯片，用VHDL語言編程，在Quartus 8．0中建模仿真。按照如下步驟完成擴頻碼的捕獲和跟蹤，并給出了仿真波形圖，進行了結果分析。
接收信號經過A／D變換之后進入FPGA，首先進入捕獲模塊，每一個PN碼片時刻都有一個相關值輸出，當相關值大于門限表示捕獲成功，轉入跟蹤階段。在跟蹤階段，PN碼發生模塊根據碼時鐘產生模塊的時鐘信號產生三路PN碼(超前、中間、滯后)，接收信號與三路PN碼在鑒相模塊分別進行相關，中間一路產生解擴碼輸出，超前、滯后兩路的相關值作差并將結果輸出至碼時鐘產生模塊，來調整PN碼時鐘，從而控制PN碼的相位，每次調整1／8個碼片周期。當連續三次中間一路的相關值小于門限時表示已經失步，需要重新捕獲，接下來將轉入捕獲階段。沿此環路即可實現本地PN碼與接收擴頻碼的捕獲和跟蹤，進而完成信號的解擴輸出。
3．1 碼時鐘發生模塊仿真結果分析
圖5給出了碼時鐘發生模塊的仿真結果。其中cyclk是系統輸入時鐘；e_clk為超前指示，l_clk為滯后指示，pnclk為輸出PN碼時鐘。當e_clk為高電平時，在左側黑實線處可看到該模塊輸出的pnclk滯后了1／8個PN碼元；當l_clk為高電平時，在右側黑實線處可看到輸出的pnclk會提前1／8個PN碼元。本文引用地址：http://www.104case.com/article/190998.htm
3．2 捕獲仿真結果分析
圖6(a)是捕獲階段的仿真結果圖。其中cyclk是系統輸入時鐘；pnclk是捕獲階段產生本地：PN碼的PN時鐘；reset是復位信號；sigin是輸入擴頻信號，jiekuo是輸出解擴信號；shibuj是捕獲模塊的啟動使能信號，高電平有效；genzong是跟蹤環路的啟動使能信號，高電平有效；xiangguangzhi是接收信號與本地PN碼的相關值累加和。圖6(b)中將xiangguanzhi信號放大，門限設置為1 760。在圖中右側黑實線處，此時相關值已經大于門限，表示捕獲成功，置genzong信號為高電平，shibuj信號為低電平，啟動跟蹤環路，終止捕獲環路。同時產生三路PN碼。
3．3 跟蹤環路仿真結果分析
圖7是跟蹤仿真結果圖。其各信號代表的意思同上。人為調整sigin的相位，跟蹤環路總是可以跟蹤輸入擴頻信號的變化，并準確解擴輸出，上述解擴輸出結果為01000010。其中黑色實線處是解擴毛刺，不影響結果的輸出。
3．4 連續三次失步之后轉入重新捕獲仿真結果及分析
圖8中cyclk是系統時鐘信號，pnclk是捕獲模塊產生PN碼的PN時鐘；reset是系統復位信號；sigin是輸入擴頻信號，genzong是跟蹤環路的使能信號，高電平有效；shibuj是捕獲的啟動使能信號，高電平有效；圖中每個黑色實線處是一個PN碼周期的結束處，即兩道黑色實線之間是一個PN碼周期。在第三道黑色實線后genzong信號變為低電平，shibuj信號變為高電平，即跟蹤環路終止，捕獲環路重新啟動。
4 結語
本文介紹了直擴系統中PN碼同步捕獲和跟蹤的方法，用VHDL語言完成了電路各個模塊的編程實現，在Quartus 8．0中進行了仿真，并給出了仿真波形，證明電路工作正確可靠，滿足設計要求。
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