伪随机序列调制解调
第2章 调制解调技术-OFDM及扩频技术
IFFT
IFFT输 出
IFFT
时间 Tg Ts 符 号N－ 1 符 号N 符 号N＋ 1 TFFT
图2-71 保护间隔的插入过程
保护间隔与循环前缀——加循环前缀
FFT积分区间
第三节、 OFDM多载波调制技术
三. OFDM系统性能
1. 抗脉冲干扰
OFDM系统抗脉冲干扰的能力比单载波系统强很多。
第三节、 OFDM多载波调制技术
一. OFDM基本原理
二. OFDM信号调制与解调
三. OFDM系统性能
一.OFDM基本原理
数字调制解调方式可采用并行体制。
多载波传输系统是指将高速率的信息数据流经串/并变换
分割为若干路低速率并行子数据流，然后每路低速率数据采 用一个独立的载波进行调制,最后叠加在一起构成发送信号。
Rb BOFDM N N 1 bit / s / Hz
• OFDM系统的频谱利用率比串行系统提高近一倍。
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
二.扩频码介绍
三.扩频调制性能
第四节、扩频调制技术
一.扩频调制原理
• 扩频(spread spectrum)通信是指用来传输信息的信号带宽远远 大于信息本身带宽的一种传输方式。 • 在通信的一些应用中，我们要考虑通信系统的多址能力，抗干 扰、抗阻塞能力以及隐蔽能力等。 • 扩频技术是解决以上问题的有效措施。 扩频通信理论基础来源于信息论中的香农公式：
0
m
(t ) cos mtdn (t ) cos ntdt 0
原信号的码宽为T，速率为1/T， OFDM信号的符号长度为Ts， Ts=MT。每个子载波速率为1/MT。 得每路子信号的带宽为△f=1/Ts
dsss原理
DSSS技术的基本原理引言直接序列扩频技术（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）是一种用于无线通信中的调制技术，其基本原理是将原始数据通过扩频码进行编码，使得信号在传输过程中被扩展到更宽的频带上，从而提高信号的抗干扰性能和保密性。
本文将详细解释DSSS技术的基本原理，包括扩频码的生成与应用、信号的调制与解调过程以及DSSS系统的性能优势。
扩频码的生成与应用扩频码是DSSS技术的关键，它用于将原始数据进行编码，从而实现信号的扩频。
扩频码是一种长序列的二进制码，通常由伪随机数发生器（Pseudo Random Number Generator，PRNG）生成。
PRNG根据一定的算法和初始种子生成伪随机序列，该序列具有良好的随机性和周期性，用于扩频码的生成。
DSSS系统中使用的扩频码通常是伪随机的伯努利序列。
这种序列具有均匀分布的二进制值，且在任意时刻的取值与之前的取值无关。
伪随机性使得扩频码在频域上呈现均匀的分布，从而实现信号的扩频。
在DSSS系统中，扩频码与原始数据进行逐位的乘法运算，将原始数据进行编码。
编码后的信号经过调制过程，将原始信号的频率提高到更高的频带上。
同时，扩频码也被称为扩频序列，用于在接收端对信号进行解码。
信号的调制与解调过程DSSS系统中的调制过程是将原始信号进行频率扩展，使其占用更宽的频带。
调制过程通常采用正交键控（O-QPSK）调制技术。
O-QPSK调制将原始数据分为两路，分别为实部和虚部。
每一路的数据经过调制后与扩频码进行乘法运算，得到调制后的信号。
在调制过程中，扩频码的每一位都与原始信号的每一位进行乘法运算。
这样做的目的是将原始信号的频率提高到更高的频带上，使其占用更宽的频带。
由于扩频码是伪随机的，其频率分布均匀，因此调制后的信号在频域上呈现宽带信号的特征。
解调过程与调制过程相反，它将接收到的信号进行解码，并恢复原始信号。
解调过程首先将接收到的信号与扩频码进行乘法运算，得到解调后的信号。
第02章 数字调制技术-2
x x 1 3 x4 x ， 1 x4 x 1 x5 x 2 1
3
x6 x 1
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列 性质：
... c1x 1
现代移动通信系统
2-2-22
2-2-21
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列
【定义】本原多项式 若一个n次多项式f (x)满足下列条件：
1. 2. 3.
扩频通信中的伪随机码 扩频通信中的伪随机码
1、伪随机编码调制：m序列
经过大量的计算，常用本原多项式已列成表备 查。部分本原多项式如下表所示：
现代移动通信系统 2-2-10
B1
信源 数据 调制
B2
B2
B1
数据 解调 信宿
扩频调制
扩频解调
伪随机码发生器
伪随机码发生器 同步电路
扩频通信基本原理图
伪随机编码（PN码：Pseudo Noise Code）
现代移动通信系统 2-2-9
扩频通信原理： 扩频通信原理：DS
1、直接序列扩频方式（简称：直扩方式、DS方式）
S ) N
1．所传信号的带宽必须远大于信息的带宽
2．所产生的射频信号的带宽与所传信息无关
在信道容量C 不变时，如S/N 很小，则必须使用足 够大的带宽B 来传输信号。
现代移动通信系统
2-2-5
现代移动通信系统
2-2-6
2.5 扩频调制技术 ：历史
扩频通信的概念是由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢 琴家George Antheil于1941年提出的。
基于LabVIEW的PN码调制解调模块实现
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ａ ｅｈｏｄ ｏｆＰＮ ｏｄ ｏ ｌｔｏ ｎｄ ｄ ｍ ｏｄ ａｉ ａ ｅ ｎ ｔ ｉｔ ｌｉ ｔｕｍ ｅ ｔｉ ｎｔｏ ｕｃ ｄ ｔａ ｔ ｍ ｔ ｃ ｅ ｍ ｄｕａｉ ｎ ａ ｅ ｕｌｔｏｎ ｂ ｓｄ ｏ ｈｅｖ ｒｕａ ｎｓｒ ｎ Ｓｉ ｒ ｄ ｅ ．ｂｅ ａ ｓ ｃ ｕｅ ｏｆｔ ｎｄｓ ｅ ａ ｌ ｕｎ ｔｏ ｏｄ ｎ ｔ ｏｍｍ ｕｎ ｃ ｔｏｎ ｔａ ｍ ｉｓｏ ｉ ｉｐ ｎｓｂｅ ｆ ｃｉ ｎ ｏｆＰＮ ｃ ｅｉ ｈｅｃ ｈｅ ｉ ａｉ ｒｎｓ ｓｉ ｎ；ｔ ｒ ｒ ｅ ｄ — ａ ｅ ｓ ｔ ｒ ｏ ｋｔ ｈｅｅａ ｅｎｏ ｒ ａ ｙ—ｍ ｄ ｏｆｗａ ｅｔ ｏｌｉｓ ｌ ｈｅＬａ ｉ ｔ ｂＶＩ １ ＥＷ ｌｏ． ａｓ Ｔｈｉ ｐａ ｒｄ ｓｇ ｘ ｒｍ ｅ ｔｌｍ ｏｄ ｌ ｓ ｐｅ ｅ ｉｎｓａｅ ｐｅ ｉ ｎ ａ ｕ ｅｏｆＰＮ ｏ ｕｌｔｏ ｎ ｍ ｏ ｕｌｔｏ ｃ ｏｒ ｉ ｇ ｔ ｈｅ ｍ ｄ ａｉ ｎ ａ ｄ ｄｅ ｄ ａｉ ｎ ａ ｃ ｄ ｎ （ ）ｔ ｐ ｎ ｉｌ ｉ ｒ ｃｐ ｅｏｆＰＮ ｏｄ ｌｔｏ ｎｄ ｄ ｍ ｏｄ ｌｔｏｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｏｕ ｈｔｏｆｒ ｎ ｏｍ ｍ ｕ ａｉ ｎ ａ ｅ ｕ ａｉ ｎ ｈ ｈ ｇ ａ ｄ ＰＮ ｏ ｅ’ Ｓｇｅ ｒｔ ｓ ｄ ｏｎ ｔ ｏｆ ａ ｅ ｃｄ ｎｅ ａｅｂａｅ ｈｅｓ ｔ ｒ ｗ
ｅ ｓ ｓｇ ｌ ａｙｄｅｉ ｎ，ｏｗ Ｏ ｔａ ｉｈ ｅ ａｉ ｔ Ｃ Ｓ ｎｄ ｈｇ ｖ ｒ ｔｉｙ ｓ ｌ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｉ ｕ ｌ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｍｏ ｕａ ｉｎ＆ ｄ ｍ ｏ ｕ ａｉ ｎ ｐ ｅ ｄ —ｒｎ ｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｙ ｒ ｓ ｖｒ ａ ｉｓ ｔ ｒ ｕ ｎｓ ； ｄ ｌｔ ｏ ｅ ｄ ｌｔ ； ｓｕ ｏ ａ ｄ ｍ ｅ ｕ ｎ ｅ ｏ
实验8、ASK调制解调(修改)
实验 8 ASK 调制解调一、实验目的1.掌握 ASK 调制器的工作原理及性能测试；2.掌握 ASK 包络检波法解调原理；3.学习基于软件无线电技术实现 ASK 调制、解调的实现方法。
二、实验原理1.调制与解调数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。
然而，实际中的大多数信道（如无线信道）因具有带通特性而不能直接传送基带信号，这是因为数字基带信号往往具有丰富的低频分量。
为了使数字信号在带通信道中传输，必须用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。
这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程称为数字调制（digital modulation ）。
在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调（ digital demodulation ）。
通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字频带传输系统。
数字信息有二进制和多进制之分，因此，数字调制可分为二进制调制和多进制调制。
在二进制调制中，信号参量只有两种可能的取值；而在多进制调制中，信号参量可能有 M（ M>2 ）种取值。
本章主要讨论二进制数字调制系统的原理。
2.2ASK 调制振幅键控（Amplitude Shift Keying ，ASK）是利用载波的幅度变化来传递数字信号，而其频率和初始相位保持不变。
在 2ASK 中，载波的幅度只有两种变换状态，分别对应二进制信息“ 0”或“ 1”。
2ASK信号的产生方法通常有两种：数字键控法和模拟相乘法。
实验中采用了数字键控法，并且采用了最新的软件无线电技术。
结合可编程逻辑器件和D/A 转换器件的软件无线电结构模式，由于调制算法采用了可编程的逻辑器件完成，因此该模块不仅可以完成ASK，FSK 调制，还可以完成 PSK， DPSK， QPSK， OQPSK等调制方式。
不仅如此，由于该模块具备可编程的特性，学生还可以基于该模块进行二次开发，掌握调制解调的算法过程。
802.11a扰码原理
802.11a是一种无线局域网标准，使用OFDM（正交频分复用）技术进行数据传输。
在OFDM中，数据被分成多个子载波，每个子载波都被调制成不同的频率和相位。
为了提高数据传输的安全性，802.11a使用扰码技术对数据进行加密。
扰码是一种将明文数据转换为密文数据的技术，它通过对数据进行特定的操作，使得密文数据与明文数据之间没有明显的关系。
在802.11a中，扰码是通过将数据与伪随机序列进行异或操作来实现的。
伪随机序列是一种看起来像随机数列的序列，但实际上是通过特定的算法生成的。
在802.11a中，伪随机序列是通过使用一个称为“长线性反馈移位寄存器”（LFSR）的算法生成的。
LFSR是一种能够生成伪随机序列的电子电路，它由一组寄存器和一组异或门组成。
在802.11a中，扰码器使用一个48位的伪随机序列对数据进行扰码。
具体地说，扰码器将48位的伪随机序列与48位的数据进行异或操作，得到扰码后的数据。
这个扰码后的数据被送入OFDM调制器进行调制，然后通过天线进行无线传输。
在接收端，接收到的数据被送入OFDM解调器进行解调。
解调器将接收到的信号分成多个子载波，并将每个子载波的频率和相位解调出来。
然后，解调器将解调出来的数据送入解扰器进行解扰。
解扰器使用与发送端相同的伪随机序列对接收到的数据进行异或操作，得到原始的数据。
最后，原始的数据被送入接收端进行处理。
通信原理2-实验09 二相BPSK(DPSK)调制解调实验(修改)
实验九二相BPSK(DPSK)调制解调实验实验九二相BPSK(DPSK)调制解调实验实验内容1.二相BPSK调制解调实验2.二相DPSK调制解调实验3.PSK解调载波提取实验一. 实验目的1.掌握二相BPSK（DPSK）调制解调的工作原理及电路组成。
2.了解载频信号的产生方法。
3.掌握二相绝对码与相对码的码变换方法。
二. 实验电路工作原理（一）调制实验：在本实验中，绝对移相键控（PSK）是采用直接调相法来实现的，也就是用输入的基带信号直接控制已输入载波相位的变化来实现相位键控。
图9-1是二相PSK（DPSK）调制器电路框图。
图9-2是它的电原理图。
1.载波倒相器模拟信号的倒相通常采用运放作倒相器，电路由U304等组成，来自1.024MHz载波信号输入到U304的反相输入端2脚，在输出端即可得到一个反相的载波信号，即π相载波信号。
为了使0相载波与π相载波的幅度相等，在电路中加了电位器W302。
2.模拟开关相乘器对载波的相移键控是用模拟开关电路实现的。
0相载波与π相载波分别加到模拟开关1：U302：A的输入端（1脚）、模拟开关2：U302：B的输入端（11脚），在数字基带信号的信码中，它的正极性加到模拟开关1的输入控制端（13脚），它反极性加到模拟开关2的输入控制端（12脚）。
用来控制两个同频反相载波的通断。
当信码为“1”码时，模拟开关1的输入控制端为高电平，模拟开关1导通，输出0相载波，而模拟开关2的输入控制端为低电平，模拟开关2截止。
反之，当信码为“0”码时，模拟开关1的输入控制端为低电平，模拟开关1截止。
而模拟开关2的输入控制端却为高电平，模拟开关2导通。
输出π相载波，两个模拟开关的输出通过载波输出开关K303合路叠加后输出为二相PSK调制信号，如图9-3所示。
K 302K 301绝对码与转换电路相对码32k H z 时钟入32K H z 伪码的方波电路C P L D213K 304312T P 304T P 302T P 301器T P 3030相载波载波反相3175π相载波开关1开关226反相器T P 307T P 305P S K 调制输出1K 303234相器加T P 306去K 701的3脚图10-1 P S K 调制及测量点分布原理框图来至增量调制ΔM 码数字信号输出128K H z 方波(1010码)64K H z 方波(1010码)1.024M H z 反相器图9－1 P S K 调制及测量点分布原理框图实验九二相BPSK(DPSK)调制解调实验增量调制编码器输出的数字信号或脉冲编码调制PCM编码器输出的数字信号）作为绝对码序列{a n}，通过差分编码器变成相对码序列{b n}，然后再用相对码序列{b n}，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。
扩频技术
3. 跳时 (Time Hopping Spread Spectrum) ， 简称跳时(TH-SS)。
跳时是使发射信号在时间轴上跳变。首先把时 间轴分成许多时片。在一帧内哪个时片发射信 号由扩频码序列去进行控制。可以把跳时理解 为：用一定码序列进行选择的多时片的时移键 控。由于采用了很窄的时片去发送信号，相对 说来，信号的频谱也就展宽了。简单的跳时抗 干扰性不强，很少单独使用。跳时通常都与其 他方式结合使用，组成各种混合方式。
扩频通信的主要性能指标
1. 处理增益：各种扩频系统的抗干扰能力大体上
都与扩频系统的处理增益Gp成正比，Gp表示了扩
频系统信噪比改善的程度。即有
B W G p 10 log 10 log Bm Rb
（3）
式中， B为扩频信号带宽， Bm为信息带宽；W 为伪随机码的信息速率，Rb为基带信号的信息 速率。
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。
隐蔽性好，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。 再者，由于扩频信号具有很低的功率谱 密度，它对目前使用的各种窄带通信系统的 干扰很小。
基本概念
•
•
确定序列：可以预先确定且能重复实现的序列。
随机序列：既不能预先确定也不能重复实现的序 列，性能与噪声性能类似（噪声序列）。 伪随机序列：貌似随机序列的确定序列（伪随机 码、伪噪声序列、ＰＮ码） 伪随机序列作用：误码率的测量、通信加密、数 据序列的扰码和解码、扩频通信等。
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伪随机序列调制解调
（最新版）
目录
一、伪随机序列的概念及其特性
二、伪随机序列在 CDMA 系统中的应用
三、伪随机序列的生成方法
四、伪随机序列在调制解调中的作用
五、伪随机序列的优缺点
正文
一、伪随机序列的概念及其特性
伪随机序列是一种具有良好随机性和接近于白噪声相关函数的序列，同时具有预先的可确定性和可重复性。
在序列中，两种元素以特定的比例出现，形成一种看似随机但实际上可以预测的结构。
伪随机序列的特性使其在许多领域得到广泛应用，特别是在 CDMA 系统中作为扩频码已成为CDMA 技术中的关键问题。
二、伪随机序列在 CDMA 系统中的应用
在 CDMA 系统中，伪随机序列被用作扩频码，可以将多个用户的信号在频谱上进行扩散，从而降低相互干扰，提高系统容量。
扩频码的选择对于 CDMA 系统的性能至关重要，因此需要选择具有良好相关性和互相关性的伪随机序列。
三、伪随机序列的生成方法
伪随机序列可以通过多种方法生成，如基于迭代的方法、基于递归的方法、基于线性反馈移位寄存器的方法等。
这些方法都可以生成具有良好随机性和接近于白噪声相关函数的伪随机序列。
四、伪随机序列在调制解调中的作用
在调制解调中，伪随机序列可以用作扩频码，对信号进行扩频调制，从而在多用户共享频谱资源的情况下，降低相互干扰，提高系统容量。
在接收端，使用相同的扩频码进行相关处理，可以提取出原始信号。
五、伪随机序列的优缺点
伪随机序列具有许多优点，如良好的随机性、接近于白噪声的相关函数、预先的可确定性和可重复性等。
同时，伪随机序列也存在一些缺点，如序列长度有限、生成方法复杂等。