直接序列扩频通信
直接序列扩频通信系统仿真
直接序列扩频通信系统仿真直接序列扩频通信系统仿真一、实验的背景及内容1、直接扩频通信背景扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr和钢琴家George Antheil提出的。
解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、移动通信系统、WLAN(IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等应用的关键问题。
扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。
扩频通信技术自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。
直到80年代初才被应用于民用通信领域。
为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等等的系统中。
2、实验的内容及意义本次实验主要研究了直接序列扩频系统，建立了直接序列扩频系统的matlab仿真模型，在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下，对系统误码率性能进行了仿真及分析。
近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要地位，而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一因此研究扩频通信具有很深远的意义。
本人通过此次实验，进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真应用，将所学的知识进行归纳与总结，从而巩固通信专业基础知识，为以后的个人学习和工作打下基础。
直接序列扩频通信系统
221直接序列扩频工作原理 .. 直接序列扩频[是直 2 接利用高 4 1 码率的 扩频码序列 在发送端去扩展信号的频谱. 在接 而
收端, 相同的扩频码序 列去进行解扩 , 用 把展 宽的扩频信 号还原成原始 的信息 . 它是一种 数字调制方法 , 原理如图 22 示.具体说,在发射机端 , 传送的信息先转换成二进 其 -所 要
3 蔽性好, .隐 对各种窄带通信系统的干扰很小
由于扩频信号 在相对较宽 的频 带 上 被扩 展 了, 单位频带 内的功 率很 小, 信号湮没在 噪 声里 ,一般不容 易被 发现,而想进一 步检 测信 号的参数 ( 如伪随机编码 序列) 就更加 困难, 因此说其 隐蔽性好 .
4 可以 实现码分多址
用相关解调技术, 使其具有许多窄带通信难于替代的 良 优 性能,主要有以 L 下I项特点1. 2 2 1
1 .易于重复使 用频率 ,提 高了无线 频谱利用率 无线频谱十分 宝贵,虽然从长 波到微 波都得到开发利用 ,仍然满 足不了社会的需求.
在窄带 通信中, 主要依靠波道划分来防止信道 之间发生干 扰. 扩频通信发 送功率极低 ( 60 , 1 50) 采用了 - 相关接收技术, 且可工 作在信 道噪声和热噪声背景中,易于在同一 地
展阶段 ,而 目前它 在这两个领域 仍 占据重要的地位 .
21扩频通信概述 .
扩频通信 系统是指把待 传输信息的频谱用某个特 定的扩 频函数扩展后成 为宽带信号,
送入信道中 传输, 再利用相应的手段 将其压缩, 从而获得传输信息的 通信系统. 也就是在 传输同 样信息时所需的 射频带宽远比我们熟知的 各种调制方式要求的带宽要宽得多. 扩频
所 示.
干 扰
一
庐 号
一一) f e s ,一 J
直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究分析
直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究摘要：当前，扩展频谱（Spread Spectrum，SS，简称扩频）技术在军事通信和民用系统中均有广泛的应用。
这是由于扩频技术具有多址能力、隐蔽性好、抗干扰能力等优点，因此特别适合于无线移动通信环境。
直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS，简称直扩)技术具有良好的保密性、灵活的信道分配能力以及较强的抗多径、多址干扰能力，不增加扩频增益的条件下，在接受机解扩之前借助信号处理的方式对接收信号进行预处理，可以显著增加系统的抗干扰能力。
本文首先介绍了扩频技术的基本理论，包括扩频技术的理论基础，扩频系统的特点、分类及应用，扩频通信的几种实现方式。
研究了直扩系统的数学模型，扩频用的处理增益和抗干扰容限等。
其次，分析了直扩系统的抗干扰性能，包括抗高斯白噪声干扰、窄带干扰、单频正弦干扰、多径效应干扰以及其他扩频信号干扰的性能。
最后利用MATLAB建立了扩频通信系统的仿真模型，并结合仿真结果分析了扩频通信系统的抗干扰性能。
关键词：直接序列扩频，窄带干扰，MATLAB仿真，抗干扰技术目录摘要 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 抗干扰技术 (1)1.2 扩展频谱系统的分类及特点 (2)1.2.1 扩频系统的分类 (2)1.2.2 扩频系统的特点 (2)2 扩展频谱通信技术 (3)2.1 扩频通信的定义 (3)2.2 扩频技术的理论基础 (4)2.2.1 Shannon公式 (4)2.2.2 处理增益与抗干扰容限 (5)2.3 直接序列扩频系统（DSSS系统） (5)2.3.1 DS扩频通信系统的数学模型 (6)2.3.2 直扩信号的数学表示 (7)3 直接序列扩频系统的抗干扰性能 (7)3.1 抗高斯白噪声干扰能力 (8)3.2 抗单频正弦干扰能力 (9)3.3 抗窄带干扰能力 (10)3.4 抗多径效应的能力 (11)3.5 抗其它扩频信号干扰能力 (14)4 DSSS系统抗干扰性能仿真与分析 (15)4.1 抗正弦干扰仿真及结果分析 (15)4.1.1 建立抗正弦干扰仿真模型 (15)4.1.2 仿真结果及其分析 (16)4.2 抗窄带干扰仿真及结果分析 (17)4.2.1 建立抗窄带干扰仿真模型 (17)4.2.2 仿真结果及其分析 (18)4.3 抗多径效应仿真及结果分析 (18)4.3.1 建立抗多径效应的仿真模型 (18)4.3.2 仿真结果及其分析 (19)4.4 抗其他扩频信号干扰仿真及结果分析 (21)4.4.1 建立抗其他扩频信号干扰仿真模型 (21)4.4.2 仿真结果及其分析 (21)5 DSSS系统的抗干扰技术 (22)5.1 混合式扩展频谱系统 (22)5.2 自适应天线抑制干扰技术 (23)5.3 自适应滤波器抑制窄带干扰 (23)6 结束语 (25)参考文献 (26)1 绪论扩频通信技术是通信的一个重要分支和发展方向，它是扩展频谱技术与通信相结合的产物。
直接序列扩频通信系统研究及仿真
（ｃ ｏ ｌ ｆｎｔｕ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｙ ａ ｃｔｓｉｇｏ ｅｋ ｙｌｂ ｒｔ ｒ Ｎｏｔ ｉｅｓｙｏ ｉａ Ｔａｙ ａ Ｓ ｈ ｏ ｓ ｍｅ ｔ ｉｎ ｅａ ｄｄ ｎ ｍｉ ｅｔ ｆｈ ｅ ｏ ａｏ ｙ， ｒｈＵｎｖ ｒｉ ｆ ｎ ， ｉｕ ｎ ｏｉ ｒ ｓ ｎ ｔ ａ ｔ Ｃｈ
（ ）多址通信系统指的是许多 用户组 成的一个 ３ 通信 网 ，网中任何 两个用户都可 以通信 ，而且许 多
对用 户同时通信 时互不不扰 。应用直扩系统就很容
的功率 谱密度很低 ，单位时间 内的 能量就很 小 ，同 时它 的频带很宽 。因此 ，它具有很强 的抗截获性 。
简称扩频通信 ，是一种信息处理传输 技术 ，它将待 传输的信息数据经扩频序列调 制 ，实现频 带扩展后
再传输 ，由于采用 了伪随机编 码作为 扩频调制的基 本信号 ，使它具有很多独特 的优 点 ： 干扰 能力强 ， 抗
ｃ ｏｍｍ ｕ ｃ ｔｏ ｎｄ ｍ ｉｔｒ ａ ｔｃ ｌｃ ｎｉａｉ ｎｓａ ｌ ａ ｔｃｉ ａ ｏｍ ｍ ｕｎｃ ｔｏ ，ｂｅ ａ ｓ ｔ ａ ｙ ｄ ａ ａ ｅ ：ｓｒ ｇ ａ ｉ ｎｔｒｅｅ ｅ ｏｏｄ ｉｙ ｉａｉ ｎｓ ｃ ｕ ｅ ｏｆｉ ｍ ｎ ａ ｖ ｎｔｇ ｓ ｔｏｎ ｎｔ—ｉ ｅ ｆｒ ｎｃ ，ｇ ｓ
中 图分 类 号 ： Ｔ １ ．２ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｎ９ ４４
Ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ｎｄ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ ｆ ｄ ｒ ｃ ｅ ｓａ ｃ ａ ｓｍ ｌ ｔｏ ｏ ｉ ｅ ｔｓ ｑｕｅ ｅ ｎｃ
ｓ ｅ ｄ ｓ ｃｒ ｐｒ ａ ｐｅ ｔ ｕｍ ｏｍ ｍ ｕｎｉ ａ ｉ ｎ ｙｓ ｅ ｃ ｃ ｔｏ ｓ ｔ ｍ
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。
直接序列扩频技术在无线通信中的
直接序列扩频技术能够抵抗多普勒效应，保证高速移动通信的稳 定性。
05
直接序列扩频技术在无线通信 中的实例分析
实例一：无线局域网（WLAN）中的应用
1 2
扩频技术
在无线局域网中，直接序列扩频技术被用于对 数据进行编码和传输。
抗干扰能力
由于使用了扩频技术，无线局域网可以在复杂 的电磁环境中提高抗干扰能力。
通过扩频技术可实现信号 隐蔽传输，提高通信的保 密性。
直接序列扩频技术在无线通信中的实现方式
采用伪随机二进制序列进行调制
01
将信息信号与伪随机二进制序列进行调制，实现信号的扩频。
通过相关解调技术进行解调
02
在接收端，使用相关解调技术将扩频信号解调为原始信号。
可实现多用户同时接入
03
通过不同的伪随机二进制序列实现多个用户同时接入，提高频
直接序列扩频技术 在无线通信中的应 用
2023-11-05
目录
• 引言 • 直接序列扩频技术概述 • 无线通信中的直接序列扩频技术 • 直接序列扩频技术的性能分析 • 直接序列扩频技术在无线通信中的实例分析 • 结论与展望
01
引言
背景介绍
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。
扩频技术定义
扩频技术是一种用宽带信号传输信息的方式，其信号所占用的带宽远大于所传输的信息所需的带宽。
扩频技术特点
抗干扰能力强、抗多径衰落能力强、抗噪声干扰能力强、抗人为干扰能力强、保密性好。
直接序列扩频技术的原理
• 直接序列扩频技术原理：直接序列扩频技术是将待传输信息 信号的频谱用高速率的伪随机噪声（PN码）进行扩展，形 成宽带信号，然后通过发射天线发送出去。接收端使用相同 的PN码进行解扩，恢复原始信息信号。
扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)
扩频通信的理论基础1.1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，收到的信息和发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息和发出信息的符合程度。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了使用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和使用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的使用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（和待传输的信息信号)(t f 无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)
扩频通信的理论基础1.1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。
因此，可靠性决定于系统抵抗干扰的性能，也就是说，通信系统的可靠性决定于通信系统的抗干扰性能。
在模拟通信系统中，传输的可靠性是用整个系统的输出信噪比来衡量的。
在数字通信系统中，传输的可靠性是用信息传输的差错率来描述的。
扩展频谱通信由于具有很强的抗干扰能力，首先在军用通信系统中得到了应用。
近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。
扩频通信是扩展频谱通信的简称。
我们知道，频谱是电信号的频域描述。
承载各种信息（如语音、图象、数据等）的信号一般都是以时域来表示的，即信息信号可表示为一个时间的函数)(t f 。
信号的时域表示式)(t f 可以用傅立叶变换得到其频域表示式)(f F 。
频域和时域的关系由式(1-1)确定：⎰∞∞--=t e t f f F ft j d )()(π2⎰∞∞-=f e f F t f ft j d )()(π2 (1-1) 函数)(t f 的傅立叶变换存在的充分条件是)(t f 满足狄里赫莱(Dirichlet)条件，或在区间(-∞，+∞)内绝对可积，即t t f d )(⎰∞∞-必须为有限值。
扩展频谱通信系统是指待传输信息信号的频谱用某个特定的扩频函数（与待传输的信息信号)(t f 无关）扩展后成为宽频带信号，然后送入信道中传输；在接收端再利用相应的技术或手段将其扩展了的频谱压缩，恢复为原来待传输信息信号的带宽，从而到达传输信息目的的通信系统。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
m序列的含义 序列的含义 m 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。
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
抗干扰 抗噪音 抗多径衰落 具有保密性 可多址复用和任意选址 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率
可见，该码序列产生器产生的序为： 111100010011010 其码序列的周期P=24-1=15.
伪随机（ ） 伪随机（PN）序列 ---m序列 序列
移位寄存器的反馈逻辑决定是否产生m 序列，起始状态仅仅决定m序列的起点， 而不同的反馈系数产生不同的码序列。
其它伪随机（ ） 其它伪随机（PN）序列
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
m序列的产生原理 序列的产生原理
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 伪随机（ ） ---m序列 序列
n级循环序列发生器的模型 级循环序列发生器的模型
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
部分m序列反馈系数表 部分 序列反馈系数表
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
n=4码序列产生电路 码序列产生电路
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
n=4 码序列产生过程
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ） ---m序列 序列
伪随机（ ） 伪随机（PN）序列 ---m序列 序列
直接序列扩频系统框图
直接序列扩频的主要波形
直接序列扩频通信的原理
直接序列扩频系统框图
直接序列扩频通信的原理
主要波形
信码m(t)
Chip 1 -1
Spreading
1 -1 1 -1
伪码p(t)
C(t)=m(t)⊕p(t)
Despreading
伪码p(t) 还原信息
1 -1 1 -1
伪随机（ 伪随机（PN）序列 ）
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来自直接序列扩频通信的优点
抗干扰
用伪随机码扩频以后的信号之间的差异 很大，这样任意两个信号不容易混淆，也就 是说相互之间不易发生干扰，不会发生误判。
直接序列扩频通信的优点
直接序列扩频通信的优点
扩频抗干扰
直接序列扩频通信的优点
●功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率
直接序列扩频通信的应用
世纪50年代中期用于 自20世纪 年代中期用于 世纪
●军事通信 ●电子对抗 ●导航、测量等领域 直到20世纪80年代初才被用于民用通信领域
目前扩频技术已广泛应用于
●蜂窝电话、无绳电话 ●微波通信、无线数据通信 ●遥控、监控、报警等系统中
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。