通信系统学习-直接序列扩频系统 相关解扩
3.4.2 相关解扩
1. 直接式相关 直接式相关又称高频相关， 它是指接收到的扩频信号
在接收机的高频电路里直接与本地参考信号进行相关处理的 相关器。
图3-16 直接式相关器原理框图 (a) 扩频调制器； (b) 相关解扩器
第3章 直接序列扩频系统 图3-17给出了这种解扩方式的波形图， 图中未考虑所 传输图
第3章 直接序列扩频系统 中频相关方式：把载有信息的高频扩频信号，首先经 过混频，变成中频的扩频信号，相关处理在中频上完成。 这样不仅克服了高频干扰信号直接馈通的缺点， 而且 使解扩在较低频率上实现， 性能可靠， 同时实现起来也比 较容易。
图3-19 中频相关方式框图
图3-17 直接式相关解扩波形图
第3章 直接序列扩频系统 直接式相关器的优缺点分析 ■优点：结构简单。 ■缺点：对干扰信号有直通和码速泄漏现象。
较强的窄带干扰信号就能进入相关器后的电路并有效地假冒 所需要的信号，对解调产生影响。
第3章 直接序列扩频系统 2． 外差式相关
一般外差相关方式的原理如图下图。
第3章 直接序列扩频系统 3． 基带相关
基带相关器是一种在基带完成相关运算的部件。 与中频相关类似， 基带相关器可以利用混频器， 采用 零中频技术， 把输入的扩频信号的中心频率搬移到零中频 上， 得到基带的扩频信号， 然后再进行相关处理。 也可以先对扩频信号进行伪码的恢复， 在得到基带伪 码信号的基础上进行数字相关或数字匹配滤波。
直接序列扩频系统
5.1 直扩系统的组成与原理5.1.1 组成与原理前面已经说过：所谓直接序列(DS)扩频，就是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。
而在收端，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。
图5－1为直扩系统的组成与原理框图。
图5－1在图5－1(a)中，假定发送的是一个频带限于fin以内的窄带信息。
将此信息在信息调制器中先对某一副载额fo进行调制(例如进行调幅或窄带调频)，得到一中心频率为fo而带宽为2fin的信号，即通常的窄带信号。
一般的窄带通信系统直接将此信号在发射机中对射频进行调制后由天线辐射出去。
但在扩展频谱通信中还需要增加一个扩展频谱的处理过程。
常用的一种扩展频谱的方法就是用一高码率fc的随机码序列对窄带信号进行二相相移键控调制见图5－1(b)中发端波形。
二相相移键控相当于载波抑制的调幅双边带信号。
选择fc ＞＞ fo＞ fin。
这样得到了带宽为2fc的载波抑制进行调制的宽带信号。
这一扩展了频谱的信号再送到发射机中去对射频fT后由天线辐射出去。
信号在射频信道传输过程中必然受到各种外来信号的干扰。
因此，在收端，进入接收机的除有用信号外还存在干扰信号。
假定干扰为功率较强输的窄带信号，宽带有用信号与干扰信号同时经变频至中心频率为中频fI 出。
不言而喻，对这一中频宽带信号必须进行解扩处理才能进行信息解调。
解扩实际上就是扩频的反变换，通常也是用与发端相同的调制器，并用与发端完全相同的伪随机码序列对收到的宽带信号再一次进行二相相移键控。
从图5－1(b)中收端波形可以看出，再一次的相移键控正好把扩频信号恢复成相移键控前的原始信号。
从频谱上看则表现为宽带信号被解扩压缩还原成窄带信号。
这一窄带信号经中频窄带滤波器后至信息解调器再恢复成原始信息。
但是对于进入接收机的变窄带干扰信号，在收端调制器中同样也受到伪随机码的双相相移键控调制，它反而使窄带干扰变成宽度干扰信号。
由于干扰信号频谱的扩展，经过中频窄带通滤波作用，只允许通带内的干扰通过，使干扰功率大为减少。
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
精编扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)资料
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。
扩频通信系统的分类
时钟源伪码 发生器 发生器扩频通信系统的分类扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号，在收信 机部分如何解调扩频信号。
根据通信系统产生扩频信号的方式，可以分为下列儿 种。
1直接序列扩展频谱系统直接序列扩展频谱系统(Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems, DS-SS),通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信 号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传 输信号的带宽。
用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。
直接序列扩展频谱 通信系统的简化方框图参见图1-5 o在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控(Phase Shift Keying, PSK)调制。
为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系 统常采用平衡调制器。
抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有 利。
在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机 码序列模2加)，形成的复合码对载波进行调制，然后山天线发射出去。
在收信 机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号 进行相关处理，这一相关处理过程通常常称为解扩。
解扩后的信号送到解调器解 调，恢复出传送的信息。
2跳频扩频通信系统 跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统(Frequecy Hopping Spread Spectrum Communication Systems, FH-SS)的简称，或更简单地称为跳频通信 系统，确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。
它是用二进制伪随 机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机 码的变化而跳变。
跳频系统可供随机选取的频率数通常是儿千到220个离散频率, 在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是山伪随机码决定的。
直接序列扩频通信系统
4.1.3 频谱特性 时域信号的乘积，则频谱是两个信号频谱 的卷积。
4.2 直接序列扩频系统的射频带
宽与处理增益
4.2.1 射频带宽 主瓣的带宽为：Rc 主瓣的3dB带宽为：0.44Rc PSK调制时候射频带宽为2Rc
4.2.2 处理增益 处理增益跟信号速率和扩频码速率有关。 影响处理增益的因素： 1：信号的传输速率（取决于奎斯特速率） 2：射频带宽（取决于扩频码速率）
A A z (t ) d o (t Td ) cos( 2f IF ) d e (t Td ) sin( 2f IF ) 2 2
3. 双通道QPSK直接序列扩频系统
s(t ) Ad1 (t )c1 (t ) cos(2f 0t ) Bd 2 (t )c2 (t ) sin( 2f 0t )
冗余传输： 用若干个频率传输一个比特信息。 c c x 当有冗余时的情况： c x Pe x p (1 p) xr p=N/J 没有冗余时候的误码率 N 频率数 J 被干扰的信道数 R 错误判决数 C 一比特信息码所发送的频率切普数
10 lg( kTB)dB 128.78dB
若射频带宽提高到200MHz，则：
G p 37.95dB
接收机干扰电平为：-130.95dB，和热噪 声差不多了。所以进一步加大射频带宽， 输出信噪比也不会有很大改善。 如果把信号速率压缩到2.4kb/s时，处理 增益为43.19dB
4.3 直接序列系统中信息的发送
例子： 若允许射频带宽为10MHz，信息信号 的速率为1kbps，为确保临近频道不发生 串扰和频率重叠，每个信道多宽？最多能 有多少跳频数？ 信息速率1kbps，则带宽为2KHz。 跳频数：10M/2K=5000
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。
CDMA通信技术-3解析
出信噪比为：
(S
/
N)
T 0
(d~(t
)d
(t
))
dt
2
N0 T
2
（3.19）
利用 Schwartz不等式,得到
(S / N )
T 0
(d~(t))2 dt S~ / N
N0
2
(3.20)
可见：使用经过同样滤波特性处理的本地扩频序列信号去解扩， 能得到更好的相关输出信噪比。
22
在图3.1中，发射信号是 用平衡调制器产生的抑 制载波的扩频信号，接 收机要接收这个信号并 实现对抑制载波的跟踪， 如 图 3.l(b) 的 上 部 电 路 所示。
【例】一个扩频系统的处理增益G=35dB，要求误码率小于 10-5 时 ， 解 扩 解 调 器 输 出 的 最 小 信 噪 比 (S/N)out=10dB ， 系 统 损 耗 Ls=3dB。
则干扰容限 Mj=35-(10+3)=22dB
含义： 该系统能在干扰输入功率电平比扩频信号功率高22dB的
情况下正常工作 该系统能在接收输入信噪比大于或等于-22dB的环境下正
其中：d(t)(+1,-1)是信息数据序列，出现“+1”和“-1”的概率相等，各为 1/2,且数据码宽为T。
n(t)为带限高斯白噪声：
n(t) 2n1(t) cos(0t ) 2n2(t)sin( 0t )
(3.29)
经过带通滤波器BPF1后，信号x(t)为：
x(t) 2Ad~(t)sin( 0t ) n~(t)
Re
1
2
S
pn
(
)
H
B
(
)e
j
(
)
第三章 扩频通信系统的解调和解扩
通常取功率谱主瓣的宽度为直扩系统的 射频带宽。 直扩系统的射频带宽的大小。
二.直扩系统的处理增益 处理增益表明了系统抗干扰能力的大小。 直扩系统的处理增益的计算
Rc Gp Rb
直扩系统的处理增益不可能无限制地增加，原 因 (1)射频带宽不能太高，因为伪码时钟速率越高， 对于伪码发生器电路的要求就越高。 (2)当伪码速率增大到一定程度以后，干扰电平 减小到与接收机热噪声电平相当，这时若再继 续增大伪码速率，对接收机输出信噪比改善并 不明显。 例3.1-1见教材P51
四.码定时偏移对相关器输出的影响 直扩系统接收端的相关解扩器只有在本 地参考序列与输入信号序列之间严格同 步时才能达到最大输出。 在实际的系统中要实现严格的同步是很 困难的。
产生码定时偏移的原因 (1)收发两方振荡器的振荡频率和初始相 位的差别。 (2)传输延迟。 (3)传输过程中信道衰落和干扰信号的影 响。 码定时偏移的影响：产生输出信噪比的 损失。
三. OQPSK( Offset QPSK，偏移四相相移 键控 )调制
d 2 (t )c2 (t ) 支路相对于 d1 (t )c1 (t )支路延迟半个码元宽度， d 这样当 d1 (t )c1 (t )符号发生变化时， 2 (t )c2 (t )符号不变。因此，
OQPSK调制信号的相位改变只能是0o、±90o，没有 180o。 OQPSK调制信号具有比QPSK信号更好的频谱特性。
二. QPSK调制 QPSK的优点 在相同信息速率下，码元速率是BPSK的 一半，因此所需带宽也是BPSK的一半； 在相同码元速率下，信息速率是BPSK的 2倍。
通信网络-直接序列扩频信号的盲解扩方法
（） １
“ ”示 ２。接端通采后数 ｘ 立解 方级 艺 表模加在 收 ，过样 的据ｉ 求 乓的程 联
气
ｒ 且 ， Ｊｌ
凡 Ｍ
一－
Ｌ Ｉ ！ ｗｅ
ｘ＋ Ｎｌ Ｘ＋ Ｎ２ Ｍ
Ｊ＋ Ｃ ｍ Ｎ
ｘ＋ Ｎ２
Ｍ
Ａ ｘ ＋＋ ｗｅｌ ｍｌ Ｎ 义＋ Ｎ３ ｗｅ
２３ ７
直接序列扩频信号的盲解扩方法
贺军 郭伟
（ 电子科技大学通信与信息工程学院） 【 摘要】 本文首先介绍了一种通过解方程组、 计算反馈移位寄存器系数， 继而估计直扩信号扩频码序列的方法。 在此基 础上， 本文提出了一种新的直扩信号的盲解扩方法， 该方法不需要进行扩频码同步， 而且其抗误码性能相对于一些传统方法
算量； 在此基础上， 提出了 直扩信号的盲解扩方法， 该方法不需要进行扩频码同步， 抗误码性能有所提高， 配合大规模集成 电路的设计，可以快速高效地实现算法。最后本文给出了计算机仿真实验的结果。
２ 宜扩伯号扩绷码，估计旅理
无论是ｍ 序列还是 Ｇ ｌ序列，都是由生成多项式构造的移位寄存器采用反馈方式生成。假设一个ｍ级的未知多项式 － ｏ ｄ 构造的线性反馈移位寄存器如图 １ ：
Ｍ Ｍ
． Ｉ ｗｅ 吸
Ａ ｘ＋ 尽ｌｅ ｍ Ｎ
１
一
． 几
古
（） ２
Ｎ二 ． ＋ ＋ Ａ ｘ ＋ 一 Ｊ ｘ ｍ ｌ ２ １ Ｎ
２４ ７
信 号 处 理
ＳＧＮＡＬ Ｉ Ｐ ＲＯＣ Ｓ Ｉ Ｅ Ｓ ＮＧ
第 １卷 ９
增刊
在信号侦察中，事先并不知道直扩信号扩频码移位寄存器的阶数，无法求解反馈系数。采用反馈系数向量大数判决法
解ｍ１ 反 系 向 （ 凡， ｈ）方 组 示 －阶 馈 数 量 ｈ， 一 ．的 程 表 为 ２
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。