直接序列扩频
wifi基础：直接序列扩频技术
1 wifi 基础：直接序列扩频技术1.1 概述直接序列扩频系统是目前广泛应用的一种扩展频谱系统。
直接序列扩频通信开始出现于第二次世界大战，是美军重要的无线保密通信技术。
现在直扩技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。
美国的国际卫星通信系统和全球定位系统都是直接序列扩频系统的应用实例。
直接序列扩频（DSSS ），（Direct seqcuence spread spectrdm ）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。
它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN 码（伪噪声码）进行摸二加。
例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。
这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB 以上，从而有效地提高了整机信噪比。
1.2 扩频通信的基本概念通信理论和通信技术的研究，是围绕着通信系统的有效性和可靠性这两个基本问题展开的，所以有效性和可靠性是设计和评价一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性，是指通信系统传输信息效率的高低。
这个问题是讨论怎样以最合理、最经济的方法传输最大数量的信息。
在模拟通信系统中，多路复用技术可提高系统的有效性。
显然，信道复用程度越高，系统传输信息的有效性就越好。
在数字通信系统中，由于传输的是数字信号，因此传输的有效性是用传输速率来衡量的。
通信系统的可靠性，是指通信系统可靠地传输信息。
由于信息在传输过程中受到干扰，收到的信息与发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息与发出信息的符合程度。
直接序列扩频技术在无线通信中的
直接序列扩频技术在无线通信中的实现
03
控制器
控制信息的传输和接收，确保通信的稳定性和可靠性。
无线通信系统的基本组成
01
发射器
将信息转换为电磁波信号并发送。
02
接收器
接收并还原电磁波信号为信息。
直接序列扩频技术在无线通信中的实现过程
信息解码
将数字信号还原为原始信息。
解调
在接收端对电磁波信号进行解调，还原为原始的数字信号。
直接序列扩频技术在无线通信中的应用
2023-11-07
CATALOGUE
目录
引言直接序列扩频技术概述直接序列扩频技术在无线通信中的实现直接序列扩频技术在无线通信中的性能分析直接序列扩频技术在无线通信中的实际应用研究展望与挑战参考文献
01
引言
无线通信在现代社会中的普及程度不断提高，尤其在移动通信和互联网接入方面。
直接序列扩频技术可以采用多种加密方式，如DES、AES等，提高了通信系统的灵活性。
保密性能分析
1
抗多径性能分析
2
3
直接序列扩频技术利用扩频码的特性，能够有效地抑制多径干扰，提高通信系统的抗多径能力。
抗多径能力强
直接序列扩频技术不仅能够在时域上抑制多径干扰，还能够在频域上实现多径分离和抗干扰，进一步提高通信系统的性能。
传统的直接序列扩频技术作为一种有效的抗干扰和保密技术，在无线通信中得到广泛应用。
背景介绍
研究目的
探讨直接序列扩频技术在无线通信中的具体应用、优势以及发展趋势。
研究意义
为理解直接序列扩频技术在无线通信中的重要地位、优化其应用效果以及推动相关领域的发展提供参考。
研究目的和意义
02
直扩系统的组成原理
三、 直扩信号的发送与接收
f0
f0＋fif 本地 振荡器
平衡 调制器1 f0＋fif
fif 相关 输出至中 放
平衡 调制器2
本地 参考信号
本地 码 0
图10-5 外差相关解扩
三、 直扩信号的发送与接收
图 10-6(a) 示 出 一 直 扩 接 收 机 的 简 化 方 框图。 输入信号除直扩信号外, 还有连续 载波干扰和宽带信号干扰。在图10-6(b)中 示出三种信号的处理过程。
二、 几种常用的伪随机码
1. m序列 m序列是最长线性移位寄存器序列的简 称。 图10-2(a)为一最简单的三级移位寄存 器构成的m序列发生器。
二、 几冲 (a )
输出 11 100 10
输入
输出
00
0
10
1
01
1
11
0
(b )
D1
D2
D3
1
1
1
0
1
1
0
0
1
故直扩系统有足够高的Gp时, 对宽带噪
声是有很好的抗干扰作用的。 对于部分频 带噪声干扰, 由于能量相对集中, 对直扩系 统的危害比宽带噪声要大一些。
换言之, 直扩系统对其抗干扰性低于对 宽带噪声的抗干扰性。
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三、 直扩信号的发送与接收
直扩信号 连续载波干扰 宽带信号干扰
相关器输入
相关器
相关器输出
本地参考信号 (a )
相关器输出
带通滤波器
有用信号输出加上 处理后的干扰
带通滤波器输出
直扩信号
信号调制载波
信号调制载波
直接序列扩频通信技术
直接序列扩频通信技术摘要：随着科技的迅速发展，无线通信技术发展越来越成熟，人们对无线通信传输的要求也越来越高。
无线通信是靠电磁波信号来进行传输的，在享有高效、快速等优点的同时，在传输过程中也极易受到各种各样来自外界的干扰，影响信号传输的准确、高效性。
直接序列扩频技术作为一种主要抗干扰技术，本文将针对这一技术做一个简要探讨。
关键词：无线通信直接序列扩频引言：通信是伴随着人类文明的产生而产生和发展的。
无线通信技术正是随着人类文明及科学技术发展而发展起来的。
所谓无线通信，指通过电磁波信号把人们所需要传达的信息及时、准确的送达。
它突破了有线电缆在时间、地域、空间、距离上的局限性，更具灵活性，因而被广泛发展和应用。
但是，在长期的发展和实践过程中发现，由于无线通信技术本身的缺陷性和使用环境的复杂多变性，该技术在实际使用中极易受到外界的干扰。
常见的干扰有同频干扰，临频干扰，互调干扰，多址干扰，噪声干扰等。
而针对这些干扰，人们也研究出了多种抗干扰技术，如扩频技术，功率控制技术，间断传输技术及多用户检测技术等。
本文主要讨论扩频技术的发展与应用。
一、直接序列扩频技术的应用背景无线通信技术以其特有的优点而被迅速推广和发展。
但无线通信由于其传输环境的复杂性，在传输过程中会遇到各种各样的反射体以及来源于其它无线电波的干扰，会极大的影响甚至改变信号的传输信息，因此，无线通信抗干扰技术便应运而生。
直接序列扩频技术作为主要的抗干扰技术之一，产生于二十世纪五十年代，其发明之初主要被应用于军事领域，后来逐渐发展为商用。
之后，由于其自身技术的优越性及人们对它的不断改进和发展，扩频通信抗干扰技术在民用通信领域得到了很好的发展。
现随着通信产业的不断发展，通信环境的日趋复杂，扩频抗干扰技术也不断发展来满足这一需求变化，从而使得这一技术不管是在民用还是军事领域，都进行着不断地改进与发展，以不断适应当代的发展需求，由此在各种各样的无线通信抗干扰技术之中占据了重要地位。
直接序列扩频技术
直接序列扩频技术
1、直接序列扩频抗多径
直接序列扩频抗多径的原理是：当发送的直接序列扩频信号的码片宽度小于或等于最小多径时延差时，接收端利用直扩信号的自相关特性进行相关解扩后，将有用信号检测出来，从而具有抗多径的能力。
2. 直接序列扩频抗干扰
直接序列扩频抗蜂窝系统内部和外部干扰的原理，也是利用直扩信号的自相关特性，经相关接收和窄带通滤波后，将有用信号检测出来，而那些窄带干扰和多址干扰都处理为背景噪声。
3. 直接序列扩频抗衰落
直接序列扩频抗衰落是指抗频率选择性衰落。
直接序列扩频通信分析解析
伪随机（PN）序列
m序列的产生原理
---m序列
下图示出的是由n级移位寄存器构成的码序 列发生器。寄存器的状态决定于时钟控制下的 信息（“0”或“1”）。
伪随机（PN）序列
---m序列
n级循环序列发生器的模型
伪随机（PN）序列
部分m序列反馈系数表
---m序列
伪随机（PN）序列
n=4码序列产生电路
直接序列扩频通信的应用
主要用于移动通信，3G技术中的多 址方式码分多址，即CDMA即采用了直接
序列扩频的技术。
其它伪随机（PN）序列
Gold序列 Gold码是m序列的复合码，它是由两个码 长相等、码速率相同的m序列优先对模2加组 成。 Walsh(沃尔什）函数 Walsh函数是一种非正弦的完备正交函数 系。它仅有可能的取值：+1和-1（或0和1）， 比较适合用来表达和处理数字信号。
直接序列扩频通信的优点
直接序列扩频通信
直接序列扩频的概念
直接序列扩频的原理 直接序列扩频的优点 直接序列扩频的应用
直接序列扩频通信的概念
所谓直接序列扩频（DS），就是直接用具
有高速率的扩频码序列在发端去扩展信号的频 谱。在接收端，用相同的扩频码序列进行解 扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。
直接序列扩频通信的原理
伪随机码在扩频系统或码分多址系统中起
着十分重要的作用，是因为这类序列最重要特 性是它近似于随机信号的性能，也可以说具有 近似白噪声的性能。
伪随机（PN）序列
m序列的含义
---m序列
m序列是最长线性移位寄存器序列的简
称。顾名思义，m序列是由多级移位寄存器或 延迟原件通过线性反馈产生的最长的码序列。
跳频扩频通信技术资料整理
跳频扩频通信技术资料整理跳频扩频（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）是无线通信中的两种主要扩频技术。
这些技术被广泛应用于军事通信、卫星通信、蓝牙、Wi-Fi和无线局域网等领域。
该技术可提供更高的数据传输速率和更强的抗干扰性能。
接下来，本文将对跳频扩频技术进行资料整理。
跳频扩频（FHSS）是一种位于物理层的扩频技术，其原理是将信号频率在信号传输的过程中快速变化。
跳频通信利用一组由发送者和接收者共同协商的序列来决定在哪个频率上进行通信。
这些序列会在发送数据的过程中跳跃到不同的频率上，从而使信号分散，并且更难以被干扰或窃听。
不同的跳频序列可以使用不同的跳频速率，使得信号速率可以根据需求进行调整。
这一技术提供了更大的带宽，并使用户能够在具有多通道干扰的环境中进行通信。
跳频扩频通信系统具有良好的抗干扰性能，不易被干扰或窃听。
直接序列扩频（DSSS）是通过对数据流进行编码和调制来实现的扩频技术。
在DSSS中，发送数据的二进制编码在传输前被直接扩展为长码。
长码的位数比原二进制编码数高得多，因此可以用来扩展数据，使其在频域上占用更多带宽。
在接收端，需要使用相同的长码来解码接收信号。
DSSS技术可以在信号传输过程中伪装数据，从而提高传输数据的安全性。
DSSS可以减少其他通信设备对传输信号的干扰，并提供全双工通信功能。
这一技术在高速数据传输和较短距离的无线连接等应用中广泛应用。
为了实现跳频扩频技术，需要使用一些特定的硬件和软件组件，包括跳频序列产生器、频道扫描机和信号误差控制器。
这些设备和组件可以提供更高的数据传输速率、更好的抗干扰性能和更安全的通信环境。
一般来说，跳频扩频技术的应用需要进行一定的设备配置和技术支持，在实际应用中需要谨慎考虑。
需要注意的是，跳频扩频技术并不是万能的，对其的攻击方式也会随着技术的发展而不断升级。
例如，攻击者可以利用定向天线、模拟拦截器、信号干扰发生器等设备对跳频扩频通信进行攻击。
因此，在实际应用中应该密切关注技术的演进，并将需要进行相应的安全措施和设备防御。
无线通信中常用的调制方式
无线通信中常用的调制方式无线通信是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的技术。
在无线通信中，调制是将要传输的信息信号转换为适合无线传输的高频信号的过程。
调制方式的选择直接影响到无线通信系统的性能和效率。
下面将介绍几种常用的调制方式。
1. 幅度调制（AM）幅度调制是一种简单且常用的调制方式。
它通过改变载波的振幅来传输信息信号。
在AM调制中，信息信号的幅度变化会导致载波的振幅相应地变化。
接收端通过解调器将接收到的信号恢复为原始的信息信号。
幅度调制适用于带宽要求较低的应用，如调幅广播。
2. 频率调制（FM）频率调制是另一种常见的调制方式。
它通过改变载波的频率来传输信息信号。
在FM调制中，信息信号的变化会导致载波频率的相应变化。
接收端通过解调器将接收到的信号还原为原始的信息信号。
频率调制适用于对抗干扰能力较强的应用，如调频广播和无线电通信。
3. 相位调制（PM）相位调制是一种将信息信号的相位变化转换为载波相位变化的调制方式。
相位调制可以分为二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）等多种形式。
相位调制适用于对抗多径传播和频率选择性衰落的应用，如卫星通信和移动通信。
4. 正交频分复用（OFDM）正交频分复用是一种多载波调制技术。
它将高速数据流分成多个低速子流，并分配到不同的子载波上进行传输。
OFDM技术具有抗多径传播和抗频率选择性衰落的特点，适用于高速数据传输，如无线局域网和数字电视广播。
5. 正交振幅调制（QAM）正交振幅调制是一种将信息信号的振幅和相位变化转换为载波的振幅和相位变化的调制方式。
QAM技术在信号中同时传输两个参数，可以提高频谱利用率，适用于高速数据传输，如数字电视和宽带接入。
6. 直接序列扩频（DSSS）直接序列扩频是一种将信息信号通过乘以一个宽带的扩频码来实现的调制方式。
DSSS技术在信号中引入噪声样本，可以提高抗干扰能力和保护数据隐私，适用于无线局域网和蓝牙通信。
总结起来，无线通信中常用的调制方式包括幅度调制、频率调制、相位调制、正交频分复用、正交振幅调制和直接序列扩频。
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一、实验目的：
1、熟悉 MATLAB 语言的基本用法；
2、掌握 MATLAB 语言中数据信号的产生；
3、掌握直接序列扩频信号的产生；
4、掌握直接序列扩频信号的解扩方法；
5、掌握 MATLAB 语言中信号频谱的绘制方法。
二、实验原理：
（1）利用 MATLAB 随机产生数据比特；利用 MATLAB 随机生成 PN 序列；将数据比特与PN序列相乘完成信号扩频；将扩频信号与PN序列再次相乘完成解扩。
图1 直接序列扩频系统原理图
（2）最大相关峰值解扩，就是设置一个标准门限，然后通过条件判断将信号值变为1，-1，从而将原先加噪的扩频信号解扩。
三、实验步骤：
程序代码：Wave_test2.m
clear all;
clc;
%***********************
%基本要求内容
len = 5;%要产生的数据长度；
N = 10;%一个符号用10个采样点表示
signal = randi([0 1],1,len);%randi 产生的数据范围[0,1],产生的大小 1*len
四、结果与分析：
1.基本要求的实验结果：Figure 1
Figure2
Figure2
2.提高要求的实验结果Figure3
Figure4
Figure5 Figure6。