CDMA系統(tǒng)中的PN碼同步過程分為PN碼捕獲(精同步)和PN碼跟蹤(細(xì)同步)兩部分。
序列捕獲PN碼序列捕獲指接收機(jī)在開始接收擴(kuò)頻信號時(shí),選擇和調(diào)整接收機(jī)的本地?cái)U(kuò)頻PN序列相位,使它與發(fā)送的擴(kuò)頻PN序列相位基本一致,即接收機(jī)捕捉發(fā)送的擴(kuò)頻PN序列相位,也稱為擴(kuò)頻PN序列的初始同步。在CDMA系統(tǒng)接收端,一般解擴(kuò)過程都在載波同步前進(jìn)行,實(shí)現(xiàn)捕獲大多采用非相干檢測。接收到擴(kuò)頻信號后,經(jīng)射頻寬帶濾波放大及載波解調(diào)后,分別送往2N擴(kuò)頻PN序列相關(guān)處理解擴(kuò)器(N是擴(kuò)頻PN序列長)。2N個(gè)輸出中哪個(gè)輸出最大,該輸出對應(yīng)的相關(guān)處理解擴(kuò)器所用的擴(kuò)頻PN序列相位狀態(tài),就是發(fā)送的擴(kuò)頻信號的擴(kuò)頻PN序列相位,從而完成擴(kuò)頻PN序列捕獲。
捕獲的方法有多種,如滑動相干法、序貫估值法及匹配濾波器法等,滑動相關(guān)法是最常用的方法。1 滑動相關(guān)法接收系統(tǒng)在搜索同步時(shí),它的碼序列發(fā)生器以與發(fā)射機(jī)碼序列發(fā)生器不同的速率工作,致使這兩個(gè)碼序列在相位上互相滑動,只有在達(dá)到一致點(diǎn)時(shí),才停下來,因此稱之為滑動相關(guān)法。
接收信號與本地PN碼相乘后積分,求出它們的互相關(guān)值,然后與門限檢測器的某一門限值比較,判斷是否已捕獲到有用信號。它利用了PN碼序列的相關(guān)徨性,當(dāng)兩個(gè)相同的碼序列相位一致時(shí),其相關(guān)值輸出最大。一旦確認(rèn)捕獲完成,捕獲指示信號的同步脈沖控制搜索控制鐘,調(diào)整PN碼發(fā)生器產(chǎn)生的PN碼重復(fù)頻率和相位,使之與收到的信號保持同步。
由于滑動相關(guān)器對兩個(gè)PN碼序列按順序比較相關(guān),所以該方法又稱順序搜索法?;瑒酉嚓P(guān)器簡單,應(yīng)用簋廣,缺點(diǎn)是當(dāng)兩個(gè)PN碼的時(shí)間差或相位差過大時(shí),相對滑動速度簋慢,導(dǎo)致搜索時(shí)間過長,特別是對長PN碼的捕獲時(shí)間過長,必須采取措施限定捕獲范圍,加快捕獲時(shí)間,改善其性能。使滑動相關(guān)器實(shí)用的有效方法之一是采用特殊碼序列,特殊碼序列要足夠短,以便在合理時(shí)間內(nèi)對所有碼位進(jìn)行搜索。至于短到什么程度,由滿足相關(guān)性要求限定。這種加前置碼的方法稱同步引導(dǎo)法。引導(dǎo)碼同步要求低、簡單易實(shí)現(xiàn),是適合各種應(yīng)用的同步方法。
可捕碼由若干較短碼序列組合而成,其碼序列應(yīng)與各組成碼序列保持一定的相關(guān)關(guān)系。這類碼中最著名的是JPL碼。2 序貫估值法序貫估值法是另一種減少長碼捕獲時(shí)間的快速捕獲方法,它把收到的PN碼序列直接輸入本地碼發(fā)生器的移位寄存器,強(qiáng)制改變各級寄存器的起始狀態(tài),使其產(chǎn)生的PN碼與外來碼相位一致,系統(tǒng)即可立即進(jìn)行同步跟蹤狀態(tài),縮短了本地PN碼與外來PN碼相位一致所需的時(shí)間。
該方法先檢測收到碼信號中的PN碼,通過開關(guān),送入n級PN碼發(fā)生器的移位寄存器。待整個(gè)碼序列全部進(jìn)入填滿后,在相關(guān)器中,將產(chǎn)生的PN碼與收到的碼信號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算,在比較器中將所得結(jié)果與門限進(jìn)行比較。若未超過門限,則繼續(xù)上述過程。若超過門限,則停止搜索,系統(tǒng)轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)。理想情況下,捕獲時(shí)Ts=nTc,(Tc為PN碼片時(shí)間寬度)。該方法捕獲時(shí)間雖短,但存在一些問題,它先要對外來的PN碼進(jìn)行檢測,才能送入移位寄存器,要做到這一點(diǎn)有時(shí)很困難。另外,此法抗干擾能力很差,因?yàn)橹鹨粫r(shí)片進(jìn)行估值和判決,并未利用PN碼的抗干擾特性。但在無干擾條件下,它仍有良好的快速初始同步性能。