直接序列扩频技术
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
直接序列扩频信号干扰技术的分析
直接序列扩频信号干扰技术的分析摘要：直接序列扩频信号是一种常见的扩频信号方式，主要优势具有序列长度大、伪随机性强等优势特征，因此被广泛应用于军用以及民用领域。
本文以军事应用领域当中的信息战要求为研究方向，首先总结直接序列扩频信号的技术特征和应用场景，并以实际信息战信号干扰要求为出发点，论述了常见的直接序列扩频信号干扰技术手段，提升军事领域的信息控制能力水平。
关键词：直接序列扩频信号；军事技术；信息战；干扰技术前言在目前的军事技术领域，直接序列扩频信号所具有的隐蔽性、抗干扰等优势，使其成为应用广泛的新信息技术手段，其中雷达、军事导航等技术手段中，经常可见直接序列扩频信号的应用身影。
现代信息战争要求具备“制信息权”，因此需要结合直接序列扩频信号技术，打造高效的信号干扰技术应用，从而实现信息领域的军事技术对抗，赢取信息战争的胜利。
一、直接序列扩频信号的应用特点直接序列扩频信号在通信过程中，需要借由高速的伪随机噪声序列码，在信息发送端口当中进行信号的处理工作，经过处理完成的信号可以实现扩频调制，信号能够拥有与其所在较宽频段相一致的频谱。
信号信息的接收端口则需要同样设置相同的序列码，利用这一序列码对已经完成调频的等宽频段频谱进行解调，最终完成扩频展宽状态下的信息还原。
这种信息传递过程和方式，实际上是通过扩频策略完成了对于信号信息的多次加密，接收端再通过扩频序列码完成对信号信息的解密，因而传输策略在保证了传输效率之外，还能够拥有极高的隐蔽性和抗干扰能力。
在信号传输的加解密过程当中，信号安全和信号隐蔽性的实现离不开扩频码序列的应用。
目前在军事领域信息技术中，直接序列扩频信号常见的扩频码序列一般为伪码序列，常见的序列方式包括M序列、gold序列以及部分非线性序列。
几种序列方式在隐秘能力方面有着十分相似的自相关峰值位置和互相关值特点，其中自相关峰表现尖锐，而互相关值表现平缓[1]。
因此在直接序列扩频信号当中，信号传输具有系统伪随机序列的特点，并且在系统接收终端解扩过程中，还可以实现频谱的调整，导致功率谱密度出现明显下降状态。
直接序列扩频通信系统仿真设计
直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频通信系统是一种常用于无线通信中的传输技术，可用于提高通信质量和抗干扰能力。
其基本原理是将原始信号乘以一个扩频码序列，使得信号的带宽变宽，从而提高信号的抗干扰能力。
本文将对直接序列扩频通信系统进行仿真设计，包括系统结构、信号处理和性能评估等方面。
一、系统结构设计1.发送端设计发送端主要包括原始信号处理和扩频处理两个模块。
原始信号处理模块用于将待传输的信息编码成数字信号，可以采用各种调制技术（如二进制调制）；扩频处理模块将原始信号乘以扩频码序列，以实现信号的扩频。
2.接收端设计接收端主要包括解扩和信号恢复两个模块。
解扩模块对接收到的信号进行解扩，即将信号除以扩频码序列；信号恢复模块对解扩后的信号进行滤波和解调，最终得到原始信号。
二、信号处理设计信号处理是直接序列扩频通信系统中的关键环节，对其性能和抗干扰能力起着决定性作用。
下面将详细介绍信号处理的设计。
1.扩频码序列设计扩频码序列的设计非常重要，它直接影响到扩频通信系统的性能。
常用的扩频码序列有伪随机码（PN码）和正交码等，可以通过Matlab等工具进行生成和优化。
2.扩频处理设计扩频处理是将原始信号与扩频码序列进行乘积运算的过程。
可以采用数字乘法器或卷积器等方式实现，具体实现方式需要根据实际情况确定。
3.解扩和信号恢复设计解扩和信号恢复是接收端的重要环节，其中解扩模块用于将接收到的信号除以扩频码序列，信号恢复模块用于对解扩后的信号进行滤波和解调。
滤波器可以采用低通滤波器，解调方式可以根据信号特点选取。
三、性能评估设计对于直接序列扩频通信系统的性能评估，一般需要考虑以下几个方面：1.误码率评估误码率是衡量通信系统性能的重要参数。
可以通过对接收到的信号进行解码和比对的方式来评估误码率，并与理论值进行比较。
2.抗干扰性能评估扩频通信系统的抗干扰能力是其核心优势之一、可以通过仿真添加干扰信号，并比较接收到的信号与原始信号的相关性来评估抗干扰性能。
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。
直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用
直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）技术是一种常见的无线通信技术，它通过在传输信号中引入高序列码（即扩频码）来提高信号的抗干扰性能和传输安全性。
本文将对直接序列扩频技术在无线通信中的研究和应用进行详细的介绍。
一、直接序列扩频技术的原理直接序列扩频技术是通过将原始信号与伪随机序列进行“乘法运算”来实现的。
伪随机序列也称为扩频码，它是一种高度复杂的码序列，具有良好的随机性。
原始信号在发送端乘以扩频码后，信号的带宽被扩大，从而增加了信号的抗干扰性能。
在接收端，使用与发送端一样的扩频码对接收到的信号进行解码，从而恢复出原始信号。
二、直接序列扩频技术的研究进展1. 扩频码设计：早期的扩频码设计主要依赖于单一序列的生成算法，如线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register，简称LFSR）。
然而，这种方法生成的扩频码周期较短，因此容易受到时间和频率同步误差的影响。
近年来，研究者们提出了一些新的扩频码设计方法，如复合序列的设计、混沌序列的设计等，使得扩频码的周期更长，抗干扰性能更好。
2. 增强码的引入：为了进一步提高直接序列扩频系统的传输性能，针对码跳变和码相位模糊等问题，研究者们引入了增强码（Enhanced Code）技术。
增强码是一种对原始扩频码进行变换得到的码序列，通过增强码的引入，可以提高系统的信号识别与抗干扰能力。
3. 码跳频技术的研究：直接序列扩频技术可以与码跳频技术相结合，即通过在传输过程中引入码跳变来增加系统的抗多径干扰能力。
码跳频技术通过频率域的快速跳变，使得信号在不同的频率上进行传输，从而降低了多径干扰对信号的影响。
三、直接序列扩频技术的应用直接序列扩频技术在无线通信中有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1. CDMA系统：CDMA（Code Division Multiple Access）是一种基于直接序列扩频技术的通信系统。
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2.6.3 直接序列扩频技术
， 本地产生的PN 比特流B ： 发送的信号：C = A ⊕ B 发送的信号：C
本地产生的与B 相同的PN 比特流
发送的信号：A = C ⊕ B 直 接 序 列 扩 频 (Direct Sequence Spread Spectrum 简称DSSS) • 直接用具有高码率的扩频码
序列在发端去扩展信号的频谱；
• 在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
Wireless and Mobile Networks Technology
输入数据A ：
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University
61
2.6.3 直接序列扩频技术在发送端，原始信息码与
PN码进行模2加，然后对载
波进行BPSK调制。
•由于PN码速率远大于信息码
速率，故形成的BPSK信号
频谱被展宽。
在接收端，先用与发送端码型相同、严格同步的PN 码进行解宽，然后进行BPSK解调恢复原信息码。
Wireless and Mobile Networks Technology (a)发送端扩频示意图
(b)接收端解扩示意图
Zhenzhou Tang @ Wenzhou University 6
2。