直接序列扩频通信系统课件
移动通信基础课件-第4章 扩频通信技术
1
0
0
0
5
0
0
1
0
0
6
1
0
0
1
0
7
1
1
0
0
1
8
0
1
1
0
0
9
1
0
1
1
0
10
0
1
0
1
1
11
1
0
1
0
1
12
1
1
0
1
0
13
1
1
1
0
1
14
1
1
1
1
0
15
0
1
1
1
1
图4-5 15位码序列T = 4Tc时的自相关系数
图4-6 15位码序列T = 0时的自相关系数
图4-7 n=4, P=15 m序列的自相关系数曲线
扩频通信系统有以下两个特点。
（1）传输信号的带宽远大于被传输的原始信 号的带宽。
（2）传输信号的带宽主要由扩频函数决定， 此扩频函数通常为伪随机编码信号。
2．扩频通信技术的发展简史
3．典型扩频通信系统框图
图4-1是一个典型的扩频通信系统框 图。
由发送端、接收端和无线信道3部分 组成。
图4-1 典型的扩频通信系统框图
（2）不同代的但没有直系关系的OVSF码也 相互正交，如C2,0和C4,2。
（3）不同代而有直系关系的OVSF码不互相 正交，如C2,1和C4,2。
（4）OVSF码的正交特性（同长度的OVSF 码序列）。
① OVSF码的自相关特性：自相关系数 为1。
② OVSF码的互相关特性：正交的。
直接序列扩频技术
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。
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。
扩频系统ppt课件
PART
05
总结词
军事通信中，扩频系统因其抗干扰能力强、保密性好等特点被广泛应用。
详细描述
在军事通信领域，扩频系统通过将信息扩展到更宽的频带中进行传输，能够有效地抵抗敌方干扰和窃听，保证通信的可靠性和安全性。
无线局域网中，扩频系统提供了高速、稳定的无线传输，提高了网络性能。
扩频系统的实现需要高速的信号处理技术和复杂的编码算法，增加了系统的复杂性和成本。
实现复杂度较高
扩频系统需要精确的同步才能正常工作，对时钟和频率的稳定性要求较高。
对同步要求高
相对于常规通信系统，扩频系统的带宽效率较低，需要更多的带宽资源。
带宽效率较低
1
2
3
未来将进一步研究高性能的扩频芯片和信号处理算法，以提高系统的性能和降低成本。
扩频码的选择
信道编码技术
多用户接入技术
抗干扰能力定义：扩频系统的抗干扰能力是指系统在存在干扰的情况下仍能保持正常通信的能力。它是衡量扩频系统性能的重要指标之一。
信号处理算法
信号处理算法可以提高系统的抗噪声性能，从而降低误码率。常用的信号处理算法包括匹配滤波器和最大似然估计等。
误码率定义
误码率是指系统在传输性能的重要指标之一。
扩频系统具有抗干扰能力强、保密性好、抗多径干扰能力强、抗衰落性好等优点，因此在军事通信、卫星通信、无线通信等领域得到广泛应用。
特点
定义
卫星通信
卫星通信由于受到大气层和太空环境的干扰，信号传输容易受到干扰和衰落，而扩频技术可以有效提高卫星通信的可靠性和稳定性。
军事通信
扩频技术广泛应用于军事通信领域，可以提高通信的保密性和抗干扰能力，确保军事信息的传输安全。
第四章 扩频通信系统ppt课件
第四章 扩频通信系统
4.1 扩频通信的基本概念 4.2 直接序列扩频系统 4.3 跳频系统 4.4 混合式扩频系统
第四章 扩频通信系统
4.1 扩频通信的基本概念
4.1.1 扩频通信的定义 所谓扩展频谱通信, 可简单表述如下: “扩频通信技术
是一种信息传输方式, 其信号所占有的频带宽度远大于所传 信息必需的最小带宽; 频带的扩展是通过一个独立的码序列 来完成, 并用编码及调制的方法来实现的, 与所传信息数据 无关; 在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢 复所传信息数据”。 这一定义包含了以下三方面的意思。
第四章 扩频通信系统
信息 信息 调制
频率
射频
合成器
调制
变频
中频
信息 信息
带通
解调器
扩频 码发 生器
射频 发生器
频率 合成器
扩频 码发 生器
(a)
f1
f2
f3
…
(b )
图4-4 跳频系统示意图
fn－ 1
fn
第四章 扩频通信系统
3. 跳变时间工作方式 图4-5(a)是跳时系统的原理方框图。
第四章 扩频通信系统
(a ) A ( f0)
E 5
fB
0 0 2
2T0
t
f
T0
0
2
f
(b )
f (t) E
A ( f0) 2E 5
01
2
1＝
1 2
T0
t
0 f1
(c )
fB
1
f
1
图4-9 直扩信号的波形与频谱
第四章 扩频通信系统
4.2.2 几种常用的伪随机码
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。
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。
扩频通信第4章1
第4章 扩频信号的产生与调制技术4.1直接序列扩频通信系统直接序列扩频通信系统，又称为“平均”系统或伪噪声系统。
它是目前应用较为广泛的一种扩频通信系统。
4.1.1直接序列扩频信号的产生直接序列扩频信号是采用直接序列调制的方法产生的。
直接序列调制就是用高速率的伪随机码序列与信息码序列模2加（或伪随机码波形和信息码波形相乘）后产生的复合码序列（复合码波形）去调制载波。
一般情况下直接序列调制均采用PSK 调制方式，而较少采用FSK 或ASK 。
由调制理论知，在PSK 、FSK 和ASK 三种调制方式中，PSK 信号是最佳调制信号，即在其它条件相同的情况下，采用PSK 方式系统的误码率最低。
为了节省发射功率和提高发射机工作效率，通常采用抑制载波的二相平衡调制方式。
采用平衡调制的另一优点是在电子对抗中，对方使用常规接收机检测载波比较困难，从而提高了系统抗侦破的能力。
所以直接序列调制一般都采用二相平衡调制方式。
图4-1给出了直接序列扩频通信系统的原理方框图和扩频信号传输示意图。
(b)图4-1 直接序列扩频通信系统方框图和扩频信号传输示意图(a) 直扩系统方框图；(b) 直扩信号传输示意图(a) 发信机 收信机π 0 π 0 π π π 0 0 π 0 π 0 0 0 π π 0 0 π π π π 0 0 π π π 0 0 π 0 π 0 0 0 π π 0 0 π π π 0 0 π 0 π π 0 0 π 0 0 π 0 π π 0 π 0 0 π 0 0 0 0 π 0 π 0 π 0 π 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 π π π π π π π π π π π π π (1) 信息数据 (7) 解调后的数据 1 0 1 0 (2) 扩频码序列 (3) 复合码序列 (4) 发载波相位 (5) 收载波相位(6) 中频相位 (8) 混频前干扰相位(9) 混频后干扰相位 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 π 0 π 0 π π π 0 0 π 0 π π π π 0 0 π π 0 0 0 0 π π直接序列扩展频谱信号的产生及其解扩过程，在第1章和第2章中已作了深入的讨论，在此不再重复。
直接序列扩频通信系统PPT课件
例：某系统的射频带宽为100MHz，信息 传输速率为16kb/s，处理增益为多少？
Rc=100MHz/2=50Mb/s
G p1l0g 1 5 6 01 13 60 0 b b//ssd B3.9 4d 5B
当接收机可能收到的最大干扰为-93dB时， 接收机输出的干扰信号为：
扩后的信号，所以这种方法保密性不 够好。
4.3.2 信息的PSK调制 信息-PSK/扩频码-PSK 调制方式。
4.3.2 信息的QPSK调制 1. 信息-BPSK/扩频码-QPSK
s ( t ) A ( t ) c 1 ( d t ) c2 o f 0 t ) s A ( t ( ) c 2 d ( t ) s2 if 0 t n )
Tˆd
)
sin(2f
IF
)
Q(t)
A 2
do
(t
Td
)c1(t
Td
)c2r
(t
Tˆd
)sin(2fIF
)
A 2
de
(t
Td
)c2 (t
Td
)c2r
(t
Tˆd
)
cos(2fIF
)
z ( t) A 2 d o ( t T d ) c2 o fI F s) (A 2 d e ( t T d ) s2 ifI n F) (
3. 双通道QPSK直接序列扩频系统
t ) B s2 ( t ( ) c 2 d ( t ) s2 if 0 t n )
4.4 频率跳变扩频通信系统
4.4.1 物理概念
频率跳变就是用伪随机码序列构成 跳频指令来控制频率合成器输出信号的 频率，在多个频率中进行选择的移频键 控。
dsss直接序列扩频通信系统
一、课题内容直接序列扩频通信系统二进制随机信号+PN码扩频+M-PSK调制+加性高斯白噪声信道+解扩+M-PSK解调+误码率测试+信宿二、设计目的1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；2.培养学生系统设计与系统开发的思想；3.培养学生利用软件进行通信仿真的能力；4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力；5.培养学生查找相关资料的能力。
三、设计要求1.个人独立完成该课题；2.对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基础，画出对应的通信子系统的原理框图；3.提出仿真方案；4.完成仿真软件的编制；5.仿真软件的演示；6.认真完成并提交详细的设计报告。
四、实验条件计算机、Matlab软件、相关资料、网络五、系统设计一、扩频通信系统发展概述扩频通信(spread spectrum communication)是近几年内迅速发展起来的一种通信技术。
在早期研究这种技术的主要目的是为提高军事通信的保密和抗干扰的性能，因此这种技术的开发和应用一直是处于保密状态。
美国在20世纪50 年代中期，就开始了对扩频通信的研究，当时主要侧重在空间探测、卫星侦察和军用通信等方面。
以后，随着民用通信的频带拥挤日益严重，又由于近代微电子技术、信号处理技术、大规模集成电路和计算机技术的快速发展，与扩频通信有关的器件的成本大大地降低，从而进一步推动了扩频通信在民用领域的发展金额应用，而且也使扩频通信的理论和技术也得到了进一步的发展。
目前在军事上，它已经广泛应用于各种战略和战术通信的系统中，成为电子战中反干扰的一种重要的手段。
扩频技术在军事应用上的最成功的范例可以以美国和俄国的全球卫星定位系统(GPS和GLONASS)以及美军的联合战术分布系统(JTIDS)为代表；GPS和GLONASS在民用上也都得到了广泛的应用，这些系统的技术基础就是扩频技术。