基于FPGA滑動相關法偽碼捕獲的研究與實現

　　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端偽碼處于相同相位狀態時，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鍵，而偽碼序列相位的捕獲尤為重要。滑動相關法是常用的方法之一。擴頻通信系統要求實時性，以及較高的數據處理速度，這正是FPGA的優勢。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_1xhvv99hnvjz為傳輸時延，D(t)為信息碼， PN(t)為偽碼， n(t)為傳輸過程的加性噪聲。擴頻接收機要完成的任務就是去掉PN(T-τ_1xhvv99hnvjz) 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：

　　通過同相正交相乘器得到：

　　利用PN碼的相關特性，即相位對齊時，相關結果最大。當載波和碼相位都對準時，經過累加清洗（低通濾波）輸出為：

　　經過平方相加可去掉載波對相關結果的影響，得到相關峰。

　　實現框圖

　　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，接收方就必須能產生一個與發方一樣的偽碼序列(保證最大相關值)，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、發方用同一個偽碼很容易辦到，但是，如果要從解擴相關器得到傳送的信息，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，當相位差大于一個碼片時，它們的相關峰就完全消失。在實際通信中，由于收、發信機時鐘的不穩定性，接收、發射時刻的不確定性，信道傳輸延遲及干擾等因素的影響，收、發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與本地偽碼一致的相位狀態。當這種狀態出現時相關器就會有一個相關峰值輸出，峰值與門限相比，若超出則確定相位已捕捉到，立即停止捕捉動作，轉入相位跟蹤狀態；若小于門限則改變本地碼相位，繼續進行捕獲。系統實現原理如圖1所示。