直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析

直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析

在现代战争中，通信对抗扮演着越来越重要的角色。随

着计算机技术、微电子技术等大量高新技术的应用，军事通信获得了长足的发展，尤其是跳频、扩频等一些新的通信手段应用之后，使得通信频谱越来越宽，通信的反侦察、抗干扰能力越来越强，迫使各国加紧对通信对抗技术以及装备的研制。直接序列扩频通信由于其优良的多址接入、低截获概率、抗干扰和强保密等特性，使得它在军事通信、卫星通信和民用领域得到了广泛应用。在电子对抗中，对扩频通信的有效干扰成为制胜关键。

第一章研究背景介绍

1.1直扩通信研究背景

现代战争首先是电子战，在电子战中失去优势的一方，将导致通信中断，指挥失灵等，从而丧失战争主导权。两次海湾战争，前南斯拉夫战争以及阿富汗战争都是很好的佐证。因此，通信对抗作为C4ISR系统的核心，越来越受到各国的重视。通信对抗属于电子对抗，它包括通信侦察、通信干扰等主要对抗措施。通信对抗的目的在于：侦收和截获敌方信息，测量有关技战术参数；采用各种干扰方式阻止敌方正常通信并抑制敌方对我方的干扰，保证我方通信系统有效工作。

扩频通信作为新型的通信方式，具有优良的抗干扰、抗衰落和抗多径性能及频谱利用率高、多址通信等诸多优点，并被广泛地应用于军事通信领域，极大地提高了通信系统的抗截获和抗干扰能力。因此，扩频通信系统成为干扰方的首要作战目标，同时，扩频通信的抗干扰、抗截获、抗侦破特性给干扰方带来了巨大的困难。为取得现代电子战的胜利，针对扩频通信系统研究高效的干扰方式，如何有效的干扰成为取得现代电子战胜利的重要一环，对战时通信对抗具有重要意义。

1.2直扩通信的军事应用情况

1）直扩通信技术在舰艇卫星通信系统上应用广泛。国外舰艇卫星通信系统和国内舰艇卫星通信系统均采用码分多址通信方式，使用C波段。这样网络组织与撤收灵活，通信质量高，频道使用少。从目前使用看，这种方式充分发挥了直接序列扩频通信的特点，是扩频通信应用成功的范例。另外，美军使用的联合战术信息分发系统也使用直接扩频技术，主要用于在战术作战环境中进行抗干扰、发布保密数字信息，具有容纳用户数多和交互数据量大的特点，能快速保密地交换指挥控制信息和敌方战术设备的状态参数。

2）直扩通信技术在军用战术移动通信电台、数据分发系统中发挥重要作用。1996年美军演示了SICOM公司研制

的一种新型HF直扩收发信机，工作频率为l-30MHz，扩频带宽1.5MHz，能抗多径效应和干扰，能以58kb／s速率传送数据、话音、彩色电视信号。该电台适用于指挥、控制、远程通信和情报，通信距离达到1600km，信号谱密度低，几乎不能被截获。

1.3国内外对直扩系统干扰技术的研究现状

对于直扩信号的干扰大体可以分为两类，一种是压制式干扰，包括窄带噪声干扰、单音和多音干扰、脉冲干扰、梳状谱干扰等；二是欺骗式干扰，指发射或者转发在幅度、频率或者相位上做了调制的脉冲波或连续波信号，以扰乱或欺骗敌方的接收机，使其得到虚假信息，做出错误的判断。其特点是干扰信号和目标信号具有某些相似的特性。欺骗型干扰可以分为仿真欺骗和模拟欺骗。模拟欺骗包括，各种语音调制（AM，FM，SSB），数字调制（2ASK，2PSK，QPSK 等）及扩频的调制（BPSK-DS）。

欺骗式干扰在频域上是瞄准的，它的中心频率与通信信号是重合的，在时域上分为应答式和转发式。模拟欺骗干扰又称为相关欺骗干扰，模拟欺骗干扰的实现方法有两种，其一是应答式欺骗干扰，其二是转发式欺骗干扰。应答式欺骗根据侦察引导系统的引导参数，产生相应的欺骗干扰样式；转发式欺骗干扰是将收到的目标信号进行适当的加工后，发

射出去。

综上所述，对直接扩频通信干扰的效果分析和评价就显得非常必要，并具有重要的意义，它将为新一代通信干扰机的研制奠定理论基础。

第二章直接序列扩频通信原理与抗干扰方法

2.1直接序列扩频通信基本原理

直接序列扩频通信系统(Direct Sequence Spread Systerm)，DSSS简称直扩系统，是目前应用较为广泛的扩频通信系统。直接序列扩频通信系统是将要发送的信息用伪随机序列扩展到一个很宽的频带上去。而在接收端，用与发射端扩展使用的一样的伪随机序列来解扩接收到的扩频信号，恢复出原始的信息。它的发射部分原理框图如图2.1所示。

在收到发射信号后，接收机要用一个和发射机中的伪随机码同步的本地码，对接收信号进行相关处理，这一处理过程常常称为解扩，解扩后的信号送到解调器，解调后就可以恢复出原始发射信息，接收部分原理框图如图2.2所示。

2.2直接序列扩频通信系统的基本调制方式

由直扩通信系统的基本原理可知，在扩频系统中，扩频信号是通过载波调制后发送到信道中去的。在直接序列扩频通信系统中，通常采用的调制方式，有如下几种：

(1)二相相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)：它是扩频系统中最常用的一种调制方式。

(2)四相相移键控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)：它是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式。

(3)偏移四相相移键控(Offset．QPSK)，是QPSK的改进型。

2.3直扩通信系统中的扩频码类型

在直扩通信系统中,扩频码的选择至关重要。它关系到系统的抗多径干扰、抗干扰的能力,关系到信息数据的保密和隐蔽,关系到捕获和同步系统的实现。伪随机（或伪噪声，Pseudorandom Noise，PN）码序列是一种常见的扩频码。伪随机序列具有类似于随机序列的基本特征，是一种貌似随机但实际上是有规律的周期性二进制序列。如果发送序列经过完全随机性的加扰，接收机就无法恢复出原始序列。伪随机码序列的具体要求如下：

(1)具有良好的伪随机性，即伪随机码是按照预先一定的规律形成的，使通信对方能够按此预定的规律将信号检测出来，但是不知道预定规律的无关接收就难以把信息恢复出来。

(2)具有良好的自相关、互相关特性，即有着尖锐的自相关峰值，互相关峰值近似为零，这样接收端容易准确的把所需信号检测出来，并降低检测误差。

(3)足够多的随机序列数目，在码分多址通信系统中，保证有足够的地址码可以分配。

(4)工程上易于实现，设备简单，所需成本低。较多使用的扩频序列的有：m序列、Gold序列、Walsh序列、OVSF 序列、GMW序列、互补序列、混沌序列等等。

2.4直扩系统的抗干扰方法

2.4.1采用长伪码序列

由于长伪码序列比短伪码序列具有更强的抗干扰能力，更难从侦收中破解，对长伪码序列实施波形重合干扰也几乎不可能。所以，采用长的伪码序列可以提高直扩系统的抗干扰能强。

2．4.2采用自适应滤波器

自适应滤波器是一个空间域的数字滤波器，可以根据干扰的来波方向自动改变加权系数，从而抑制干扰，得到期望信号。由于扩频信号有很宽的频带，强的窄带干扰是容易识别和估计的，所以窄带干扰和其他单频干扰所引起的系统性能下降，可以由自适应滤波法来改善。窄带干扰的估计及抑制是在扩频信号解扩前进行的。

2.4.3 采用智能天线技术

智能天线的基本思想就是利用各用户信号空间特征的差异，采用阵列天线技术，根据某个接受准则自动调节各天线阵元的加权向量，达到最佳接牧和发射，使得在同一信道上接受和发射多个用户信号而又不互相干扰。智能天线通过数字波束形成技术能够通过自适应调零实现信号的空同滤波，使不同方向的用户共享同一频谱资源，所以应用智能天线的直扩通信系统能够实现大大高于其处理增益的抗干扰能力。

2.4.4 用多进制高效直扩技术

多进制高效直扩是利用一组扩频序列对含多个比特信息的信息码组进行扩频，其具有在扩频序列长度一定、速率一定时，可传输更多信息；在信息量一定、伪码序列速率一定时，扩频处理增益更高、抗干扰能力愈强的优点。美军的JTIDS系统，采用了多进制直扩、跳频、跳时相结合通信体制，直扩码长32位，每32伪码代表5 bit信息，处理增益15dB。要实现高效多进制直扩，关键是寻求足够长、足够多的符合扩频要求的伪随机码序列。

2.4.5采用变码直扩技术

实现伪码码型自动变换，能增加干扰方识别码型的难度，增强直扩信号的反侦察、抗干扰能力，解决变码直扩的关键是解决变码同步、高速变码器件的实现等技术。

2.4.6 用直扩/跳频混合扩频技术

直扩/跳频混合扩频是目前应用较多的一种综合扩频技术，其能获得较大的处理增益，大大提高通信抗干扰能力，既发挥直扩信号低截获、高隐蔽性优点，又发挥了跳频的全部优点，使得远近效应、多径效应、同台干扰、同步问题都较好地得到解决。

第三章直扩信号的检测与干扰

在扩频通信中通常采用数字调制，对扩频系统实施干扰，就是要造成扩频通信有较高的误码率，使通信不能正常进行。

根据最佳干扰理论，最佳的干扰信号是在目标的接收机处，与通信信号具有相同或相近的频域、时域、电平域特征的信号。因此，最佳干扰必须有先验知识，即了解对方接收机的信号特征。对直扩通信体制，主要是了解系统的中心频率，伪码长度等参数。这些知识了解越多，干扰就越有效。

3.1直扩信号检测与参数估计方法

由于直扩信号带宽较宽，其功率谱密度低于噪声电平，因此，这种信号很难被检测出来。DS-SS信号能够在低于噪声水平情况下传播的原因是接收机知道伪随机序列，因此可以使用相关器增加信噪比。能量检测法是H.Urkowitz在上世纪60年代中期提出的直扩信号的检测方法。它的检测原理是依据信号加噪声的能量会大于噪声能量的理论，利用通信信号要长时间侦收的特点，只要选择适当的门限就可以检测出信号。但此检测方法的缺点是不能给出信号的特征，如信号的载波频率。并且检测性能依赖于背景噪声。如背景噪声不满足平稳条件，检测门限很难选择，检测性能会急剧下降并且实用性变差。1990年，J. F. Kuehls和E. Geraniotis在对BPSK基带信号分析的基础上，提出了时域延时相关的方法来检测直扩信号的伪码速率，用于检测扩频信号，并提出了若干预滤波延时相乘检测结构。在信号与其自己的延迟相

乘后会在码元速率处产生一条谱线，即率线。该谱线产生的实质是由于扩频码序列的很强自相关特性引起的，此方法通过检测率线的存在与否就可以判定信号是否存在。这种检测方法和通信中码元同步中使用的方法类似，不同的是我们在侦察过程中并不知道码元速率的先验知识，通常只能在一定的范围内进行搜索，而且只能通过较长时间的积累获得更好的检测性能。

3.2干扰样式的效能评估准则

在评估性能之前，首先介绍评价方法及参数。

误码率：误码率是衡量干扰效果最重要的参数，通过干扰使接收方解调器的误码率足够大，以至于无法正常通信，则达到了干扰目的。例如：在话音传输中，只要被干扰数据达到30%或以上，就会大大降低话音的理解度，这样就足以有效阻止消息的传输。

时域和频域准则：从时域来说，为了获得有效干扰就必须保证干扰与信号在时域上的重合，即时域上的瞄准（这里我们指的是压制式干扰，欺骗式干扰则另当别论）。从频域来讲，干扰信号必须与信号一样通过接收机选择系统进入接收机，通信干扰才有效。所以通信干扰必须要有与信号相近似的频域特性，或在频域上重叠。

压制系数：随着干扰功率的增加，信道的传输速率降低，

信息损失增加。当信息损失增加到规定的量值(这个量值通常是根据战术运用准则预先确定的)时，就认为这时通信系统已无法正常工作了（如之前提到的话音通信中30%损失）。在确保干扰对无线通信接收机系统完全压制的情况下，接收系统输入端的干扰功率与信号功率之比称为压制系数K。

有效干扰距离：通信干扰系统的有效作用距离是衡量通信干扰能力的另一个重要指标，实际上，它是一个多变量的函数，不但与干扰机有关，而且与通信接收机的体制、性能、相互之间的空间配置关系以及通信机使用者的水平有关。分析表明，在其他条件相同的情况下，有效干扰距离与压制系数有一定的反比关系，要求的压制系数越高，则有效干扰距离越大。

稳定性：一个好的干扰机，不但干扰能力强，而且性能也需要足够稳定。

3.3对直扩系统的干扰样式

干扰样式即干扰信号的形成方式，或用于调制干扰载频的调制信号样式。按干扰样式通信干扰可以分为压制式干扰和欺骗式干扰两类。压制式干扰是使敌方通信设备收到的有用信息模糊不清或被完全掩盖，以致通信中断。根据对目标信号的破坏程度分为全压制干扰、部分压制干扰和扫频干扰。其中部分压制干扰又称破坏性干扰，即利用噪声、语言、脉

冲等干扰样式使用敌接收终端的人，机对信息判决制造困难或引起混乱，通信虽未完全中断，但造成通信时间迟滞，接收信息的差错率或误码率提高等。欺骗式干扰是在敌方使用的通信信道上，模仿敌方的通信方式，语音等信号特征，从而造成其接收方判断失误或产生错误行动。本文将对当前重点的压制干扰和欺骗干扰方式进行仿真分析。

3.3.1 单频干扰

单频干扰是指使用单个正弦波或者多个正弦波的干扰信号。当只使用单个正弦波时，称为单音干扰，当使用多个正弦信号时，称为多音干扰。单音干扰也叫点频干扰。

3.3.2窄带干扰

窄带干扰相对于单音干扰具有多频率成分，有一定的带宽，是一种人为加入信道的干扰。窄带干扰信号的带宽远远窄于信号带宽，所以干扰信号在时域和频域能量都很集中，功率利用率高。

3.3.3跟踪转发式干扰

转发式干扰是属于欺骗式干扰的一种，指转发式干扰机收到目标信号后，按照一定的规则进行调制后再转发出去的干扰方式。干扰信号一般具有与被干扰扩频信号类似的特点，与被干扰信号具有较强相关性。

3.3.4脉冲干扰

脉冲干扰是指干扰信号以高瞬时功率脉冲的方式发射，是间歇性发射大功率干扰的技术。利用脉冲的高功率、宽频谱的特性，对直扩系统进行全域覆盖，达到掩蔽有用信号的目的。

3.3.5 均匀分布随机二元码调相噪声干扰

均匀分布的随机二元码调相噪声具有方波式的相位特点，与BPSK（或多相）调制的直扩信号具有相同或相似的频域、时域、电平域特征，能够对BPSK（或多相）调制的直扩信号进行高效干扰。当干扰信号进入接收机后，可以使接收码元产生错误判决，从而导致误码率上升，实现干扰的目的。

第四章直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析

4.1仿真软件介绍

Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具, 是一种基于MATLAB的框图设计环境, 是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包, 被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模, 它也支持多速率系统, 也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型,Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口( GUI ) , 这个

创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成, 它提供了一种更快捷、直接明了的方式, 而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

4.2直扩通信对抗系统建模

4.2.1仿真方法介绍

直接序列扩频通信系统主要组成分为7个部分，分别为信源部分、扩频部分、调制部分、信道传输部分、解调部分、解扩部分和信宿部分。其系统组成框图如下图所示。

直扩系统框图

衡量通信系统性能的指标是误比特率（BER），软件仿真主要的估值方法包括：蒙特卡罗、重点抽样等方法，本文主要采用蒙特卡罗的方法。蒙特卡罗是对错差计数并求平均的直接方法，为保证90%的置信度，并使BER估值的置信区间足够小(0.1DB),要求仿真中的差错个数至少为10，因此

当BER<10-2时，需要的仿真样本数应大于1000。

4.2.2直扩系统仿真参数设置

由于通信干扰系统通常包括侦察部分和干扰部分，为简化仿真，本文假定目标参数被侦测系统所侦获，即获得了一定的先验知识。同时，由于通信信号通常会在中频进行信号处理，因此本文仿真亦以中频仿真为主，其仿真图如下：

直扩系统仿真框图

参数设置：仿真时间设定为10秒，其中随机二进制信源产生100bit/s的随机码元，码元宽度为0.01s；gold序列发生器产生扩频倍数为10倍的扩频码，即码元宽度为0.001s；采样频率为10kHz，每个扩频码元被采样10个点，即采样间隔为0.0001s；载频设定为10MHz，即10000Hz；高斯信道信噪比设定为20DB，即信号功率与信道均方根噪声功率相同，信号基本被噪声掩盖。

4.2.3干扰系统仿真参数设置

由最佳干扰理论可知，要对信号产生有效干扰，必须模

拟有用信号的信号形式，干扰信号应该具有有用信号的时频特性。在直扩通信系统中，我们使用的是经过扩频二次调制的数字信号，具有扩频码随机特性。最为干扰方，很难获得扩频码的具体形式，所以无法产生一个与被干扰扩频通信系统使用的扩频码一致的随机信号。因此，我们使用伯努利二进制码发生器产生一定速率的均匀分布的随机二元码调制到干扰频段作为干扰源，模拟扩频信号，如下图所示：

干扰源仿真框图

参数设置：0和1的出现概率设定为0.5，载频设定为10MHz，即10000Hz；伯努利随机二进制干扰源采样时间为0.001s。

4.3直扩系统仿真与干扰性能分析

由于扩频信号本身具有一定的抗单音、多音和窄带干扰的能力，加上目前已经有一些技术和算法能够较好地抑制这类干扰信号，如长序列伪码和自适应滤波等技术以及功率倒置算法等，同时由于时间与水平有限，因此本文只对均匀分布随机二元调相干扰性能进行讨论。

仿真步骤：第一步搭建直扩通信系统，验证直扩系统通信性能；第二步搭建干扰系统，简要介绍相关参数；第三步构建通信-干扰系统，在改变干扰信号功率的情况下记录BER变化情况。

4.3.1干扰前系统性能

在加入干扰信号前，直扩系统能正常解调出信源码字，其仿真图如下：

加入干扰源前的仿真性能图

如上图所示，信源的码字与解调后的码字基本一致。

4.3.2干扰后系统性能

加入干扰后，信源码字与解调后得码字存在明显的差别。

加入干扰后信源码与解调码关系图

由误码率数据描绘出的误码率图线如下图所示：

SIR-BER性能曲线

可以看出扩频均匀随机二元码调相噪声在信干比[-10dB，5dB]情况下对BPSK调制的直扩信号的干扰情况。观察结果包含以下特性：

1.误码率随信干比的变化呈阶梯状。

2.在信干比大于0dB时，接收机误码小到可以忽略。

3.在信干比小于0dB时，接收机误码率急速增大。

4.扩频均匀随机二元码调相噪声对BPSK调制的直扩信号的干扰效果呈现明显的开关特性：当干扰信号功率大于信号功率时，信号被严重干扰；当干扰信号功率小于信号功率时，干扰几乎无影响。

综上所述，均匀分布随机二元码能够对基于BPSK调制的直扩信号进行干扰，前提是要获得一定的先验知识。

直接序列扩频通信

ＭＡＴＬＡＢ仿真直接序列扩频通信 1.摘要 直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。针对频通信广泛的应用，本文用MATLAB工具箱中的SIMULINK通信仿真模块和MATLAB函数对直接序列扩频通信系统进行了分析和仿真，使其更加形象和具体。 关键字：扩频通信m序列gold正交序列matlab仿真 2.引言 直接序列扩频(DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。 它是二战期间开发的，最初的用途是为军事通信提供安全保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。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。基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。 直序扩频解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、3G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。 3.直接序列扩频DS-SS是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信 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。

直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析复习课程

直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析

直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析 在现代战争中，通信对抗扮演着越来越重要的角色。随 着计算机技术、微电子技术等大量高新技术的应用，军事通信获得了长足的发展，尤其是跳频、扩频等一些新的通信手段应用之后，使得通信频谱越来越宽，通信的反侦察、抗干扰能力越来越强，迫使各国加紧对通信对抗技术以及装备的研制。直接序列扩频通信由于其优良的多址接入、低截获概率、抗干扰和强保密等特性，使得它在军事通信、卫星通信和民用领域得到了广泛应用。在电子对抗中，对扩频通信的有效干扰成为制胜关键。 第一章研究背景介绍 1.1直扩通信研究背景 现代战争首先是电子战，在电子战中失去优势的一方，将导致通信中断，指挥失灵等，从而丧失战争主导权。两次海湾战争，前南斯拉夫战争以及阿富汗战争都是很好的佐证。因此，通信对抗作为C4ISR系统的核心，越来越受到各国的重视。通信对抗属于电子对抗，它包括通信侦察、通信干扰等主要对抗措施。通信对抗的目的在于：侦收和截获敌方信息，测量有关技战术参数；采用各种干扰方式阻止敌方正常通信并抑制敌方对我方的干扰，保证我方通信系统有效工作。

扩频通信作为新型的通信方式，具有优良的抗干扰、抗衰落和抗多径性能及频谱利用率高、多址通信等诸多优点，并被广泛地应用于军事通信领域，极大地提高了通信系统的抗截获和抗干扰能力。因此，扩频通信系统成为干扰方的首要作战目标，同时，扩频通信的抗干扰、抗截获、抗侦破特性给干扰方带来了巨大的困难。为取得现代电子战的胜利，针对扩频通信系统研究高效的干扰方式，如何有效的干扰成为取得现代电子战胜利的重要一环，对战时通信对抗具有重要意义。 1.2直扩通信的军事应用情况 1）直扩通信技术在舰艇卫星通信系统上应用广泛。国外舰艇卫星通信系统和国内舰艇卫星通信系统均采用码分多址通信方式，使用C波段。这样网络组织与撤收灵活，通信质量高，频道使用少。从目前使用看，这种方式充分发挥了直接序列扩频通信的特点，是扩频通信应用成功的范例。另外，美军使用的联合战术信息分发系统也使用直接扩频技术，主要用于在战术作战环境中进行抗干扰、发布保密数字信息，具有容纳用户数多和交互数据量大的特点，能快速保密地交换指挥控制信息和敌方战术设备的状态参数。 2）直扩通信技术在军用战术移动通信电台、数据分发系统中发挥重要作用。1996年美军演示了SICOM公司研制

扩频通信的基本原理演示教学

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。也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。 由此可见，扩频通信系统有以下两个特点： (1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽； (2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机（伪噪声）编码信号。 以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。

直接序列扩频系统设计

扩频通信技术实现方法的研究和设计 ——DS直接序列扩频 专业：通信工程 班级：2002级1班 姓名：佟岩

引言 3 1扩频通信系统 6 1.1扩展频谱通信的定义 6 1.2扩频通信的理论基础 6 1.3扩频通信的主要性能指标8 1.4扩频通信的主要特点10 1.5频谱扩展的实现和直接序列扩频13 1.6扩频系统需要满足以下几个条件1 7 1.7扩频通信特征17 2直序扩频通信系统 18 2.1直序扩频通信系统框图18 2.2直接序列扩频信号的产生原理18 2.3直接序列扩频原理20 2.4直接序列扩频信号的实现方法21 3用编程来实现直序扩频通信系统23 3.1直接序列扩频系统与PSK调制23 3.2信号解调 24 3.3差错概率 26 4实验28 4.1 Monte Carlo仿真28 4.2 SIMULINK仿真30 结论 36 致谢 37 参考文献 38 附录1直扩程序M-文件40 附录2直扩-SIMULINK动态仿真模框图43

扩频通信技术(简称扩频通信)是一种新兴的高科技通信技术，具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点，在军事和民用通信系统中都得到了广泛的应用，并成为下一代移动通信的技术基础。在扩频通信系统中，直序扩频的应用最为广泛。首先介绍扩频通信的基本原理及组成，重点论述了直序扩频通信在通信系统中的使用。 MATLAB因具有强大的数学计算、算法推导、建模仿真和图形绘制等功能而广泛应用于各领域，本文利用MATLAB的M语言进行编程、仿真，从而对CDMA无线通信系统的性能进行了分析。 在此基础上，通过实例介绍了建立系统仿真模型的方法。利用MATLAB 软件对CDMA无线通信系统的性能进行了分析。可见利用MATLAB/SIMULINK进行系统仿真简单、方便、形象、具体，是系统仿真较好软件之一。 关键词： 直序扩频通信系统；PN序列产生器；误码率；仿真；MATLAB；干扰

扩频通信及matlab仿真

扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx

目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)

摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，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、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。

数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力；

信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等

直接序列扩频通信系统的误码率仿真培训讲学

直接序列扩频通信系统的误码率仿真

直接序列扩频通信系统的误码率仿真 1．引言 扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱扩展至很宽的频带上，然后再进行 传输的一种通信系统,即将待传送的信息数据用伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。 扩频通信的基础理论根据信息论中的shannon 公式 ） （N S B C /1log 2+= 式中，C 是系统的信道容量，B 是系统信道带宽,N 是噪声功率,S 为信号的功率,S/N 即为信噪比。 Shannon 公式表明了一个系统信道无误差的传输信息的能力与存在于信道中的信噪比以及用于传输信息的系统信道带宽之间的关系。该公式说明了两个极为重要的概念：一是在一定的信道容量条件下，可以用减少发送信号功率、增加带宽的方法来达到信道容量的要求；另一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的方法来达到信道容量的要求。这也就说明了信道容量可以通过带宽与信噪比的互换来保持不变。在实际的工程应用中，改变信号的功率并不容易，相比较而言，扩展信号的带宽更容易操作，所以，要提高信道容量，采用增加信号的带宽比提高信号功率的方法要有效的多。 由于扩频通信系统可以在信号功率远低于噪声功率的环境中工作，因此扩 频通信系统具有抗干扰能力强，保密性强等优点，在现在通信领域内的应用越 来越广泛。 2．系统概述 本次仿真实验是以MATLAB 为仿真平台，信号是8位双极性二进制信号,由 1和-1组成。随后对产生的双极性信号进行时域抽样，得到基带信号s ，是一组1024位的信息码。伪随机序列由mgen 函数产生，共有1024个码元。对已得到的基带信号进行扩频调制，直接把基带信号S 与产生的伪随机序列相乘，得到扩频信号。然后对已作扩频处理的信号作BPSK 载波调制，得到发射信号。发射信号通过存在高斯白噪声的信道，到达接到端，接收端首先对信号进

直接序列扩频通信系统开题报告

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告 题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现 系（部）应用电子与通信技术 专业通信工程 学生薛光宇 学号24 班号0992222 指导教师周凯 开题报告日期2012.10,22 哈工大华德学院

说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求 2．进度计划是否切实可行； 3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。 4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 5．主要参考文献。 二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。 三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字：检查日期：

一、课题题目和课题研究现状 课题题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现。 研究现状：目前扩频技术中研究最多的对象是CDMA技术，其中又以码捕获技术和多用户检测（MUD）技术代表了目前扩频技术研究的现状。 1．码捕获 同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。目前的研究主要集中在码捕获过程。 2, 多用户检测 CDMA系统容量受到来自其他用户的多址干扰的限制，多用户检测能够利用这些多址干扰来改善接收机的性能，因此是一种提高系统容量的有效方法。传统的CDMA 接收机是由一系列单用户检测器组成，每个检测器都是与特定扩频码对应的相关器，它并没有考虑多址干扰的结构，而是把来自其它用户的干扰当成加性噪声，因此当用户数量增加时，其性能急剧下降。通过对所有用户的联合译码可以极大地改善CDMA系统的性能。但是最优的多用户接收机，其复杂度随用户数量成指数增长，因此在实际通信系统中几乎不可能实现。这样寻找在性能和复杂度之间折中的次最优多用户检测器成为研究的热点 二、目的及意义 通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。 三、课题的基本内容 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送端去扩展信号的频谱。而接收端，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。

基于SIMULINK直接扩频序列通信系统的设计

石家庄铁道大学四方学院毕业设计 基于Simulink直接序列扩频通信系统 设计 Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems Design Based on Simulink

摘要 直接序列扩频通信系统(DSSS)因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址(CDMA)、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。 本文设计了一种基于Simulink的直接序列扩频通信系统。首先对直接序列扩频通信系统从应用背景、特点、意义和发展几个方面进行了研究，然后从直接序列扩频通信系统的基本理论、基本原理、性能和扩频通信系统的同步原理等方面阐述了直接序列扩频通信系统，并对直接扩频通信系统进行了仿真研究和理论分析，达到了预期的效果。本文从理论上分析了直接序列扩频通信系统的抗干扰性能。 本系统包括信号生成部分、发送部分、接收部分、调制和解调、加扩与解扩五个部分。并以BPSK系统为例，给出了误码率理论分析结果，达到了预期的效果。本文研究的直接序列扩频通信系统，为以后的频谱通信系统打下了基础。 关键词：直接序列扩频通信系统MATLAB仿真Simulink模块仿真

Abstract Direct sequence spread spectrum communication system (DSSS) because of its strong anti-interference, easy to conceal and easy to realize code division multiple access (CDMA), fight multipath interference, straight expansion communication rate higher numerous advantages, is widely used in many fields. This paper introduces a design of Simulink based on the direct sequence spread spectrum communication system. First to direct sequence spread spectrum communication system from application background, features, significance and the development of a research, and then from the direct sequence spread spectrum communication system, the basic theory of basic principle, performance and spread spectrum communication system of synchronous principle, this paper describes direct sequence spread spectrum communication system, and the directly spread spectrum communication system simulation and theory analysis, achieve the expected effect. The paper theoretically analyzes the direct sequence spread spectrum communication system of anti-jamming performance. This system includes signal generation part, sending part, receiving part, modulation and demodulation, add expansion and solution expansion of five parts. And with BPSK system as an example, the theoretical analysis results are ber, achieve the expected effect. This paper studies the direct sequence spread spectrum communication system, for the following spectrum communication system laid a foundation. Keywords: Direct sequence spread spectrum communication system Simulink MATLAB Simulation

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识 技术背景： 传统的模拟无线通信一般采用调频（FM）和调幅（AM）两种方式，不能适应高速数据通信的要求。进入八十年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和相移键控（PSK），其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编码技术等等，提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如GSM、IS-54等。但是这些系统也存在一些缺陷。一方面，由于无线通信信道的开放性，通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时，信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输速率的提高受到限制；另一方面，随着无线业务的快速增长，要求无线网络具备相当的灵活性，以适应业务的发展变化。这些都是常规的无线数字通信难以解决的。这些因素促成了对采用新技术的需求，以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。

扩频通信的基本原理和优势： 扩频通信就其调制方式而言，与传统的数据通信没有什么差别，也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM，不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号称为码片；在接收端同样增加了一个解扩处理的环节，将N个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码－伪随机序列（PN CODE）带来的。伪随机码具有双值自相关特性，它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时，相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰，如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是，由于解扩处理是对N 个码片的能量进行累加，因此，可以允许接收的信号电平在噪声以下，只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通

基于m序列的直接序列扩频

扩频通信实验 实验名称：基于m序列的直接序列扩频 专业班级：通信111501班 学生姓名：穆琦沈傲立孙琳王瑞学熊晓倩

学号：201115040111 13 16 20 27 指导教师：郑秀萍 时间：2014.10.29 1 需求分析 在通信发射端将载波信号展宽到较宽的频段上;在接收端,用同样的扩频码序列进行解扩和解调,把展宽的信号还原成原始信息.通过扩展频谱的相关处理,大大降低了频谱的平均能量密度,可在负信噪比条件下工作,获得了高处理增益,从而降低了被截获和检测的概率,避免了干扰影响.通过仿真模型结果分析抗噪声性能结果。 2 概要设计 扩频通信系统分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统和混合式扩频系统。直接序列扩频系统，又称“平均”系统或伪噪声系统，就是采用高码率的扩频码序列PN 码(伪随机码),在发送端与编码数据信号进行模2 加,产生一扩频序列,这一码序列由于码元很窄,占用了很宽的频带,达到扩频的目的,然后用扩频序列去调制载波并予以传输。在接收端接收到的扩频信号经高频放大混频之后,用与发端相同且同步的伪随机码对扩频信号进行相关解扩,由于收发端伪随机码的相关系数为1,故可以完全恢复所传的信息,而干扰和噪声由于与接收机伪

随机码不相关,在相关解调时大大降低进入信号通频带内的干扰。它是目前应用较广泛的一种扩展频谱系统。在国外已获得成功的空间探测器“喷气推进实验室（JPL）测距技术”就是一种直接序列调制，TATS-1 军用卫星中的扩展频谱多址(SSMA)系统等都使用DSSS。 直接序列扩频系统的接收一般采用相关接收，并分成两步，即解扩和解调。在接收端，接收信号经过数控振荡器放大混频后，用与发射端相同且同步的由M 序列发生器产生的伪随机码对中频信号进行相关解扩，把扩频信号恢复成窄带信号，然后再由基带滤波器进行解调，最后恢复出原始信息序列。扩频与解扩过程中,利用PN序列生成器模块( PN Sequence Generator ) ,产生6级、传输速率500b/s的PN伪随机序列来达到扩频和多址接入效果,这里扩频增益为50倍.扩频的运算是信息流与PN码相乘或模二加的过程.解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理.要求使用的PN码与发送端扩频用PN码不仅码字相同,而且相位相同.否则会使有用信号自身相互抵消.解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号.同时将干扰信号扩展,降低干扰信号的谱密度,使之进入到信息频带内的功率下降,从而使系统获得处理增益,提高系统的抗干扰能力.调制与解调使用二相相移键控PSK方式. 为了方便分析, 我们可对系统作如下假设: 系统各用户同步;系统各用户功率相同;仅考虑系统MAI和白噪声干扰引起的误码, 忽略信号传输、调制解调过程中的误码。 3 开发工具和编程语言 开发工具：

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统课程设计报告

《扩频通信原理》课程设计报告 题目：直接扩频系统仿真 班级：0110910和0110911 姓名：詹晓丹（2009210432） 姜微（2009210503） 张建华（2009210336） 指导老师：李兆玉

1.课程设计目的 （1）了解、掌握直接扩频通信系统的组成、工作原理； （2）了解、熟悉扩频调制、解调、解扩方法，并分析其性能； （3）学习、掌握Matlab相关编程知识并用其实现仿真的直接扩频通信系统； 2.课程设计实验原理 直接扩频通信系统工作原理： 直接序列扩频，就是直接用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去解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的基带信号。 在发端输入的信息与扩频码发生器产生的伪随机码序列（这里使用的是m序列）进行波形相乘，得到复合信号，实现信号频谱的展宽，展宽后的信号再调制射频载波发送出去。由于采用平衡调制可以提高系统抗侦波的能力，所以直接序列扩频调制一般都采用二相平衡调制方式。一般扩频调制时一个信息码包含一个周期的伪码，用扩频后的复合信号对载波进行二相相移监控（BPSK）调制，当gt从“0”变成“1”或从“1”变到“0”时，载波相位发生180度相移。接收端的本振信号与发射端射频载波相差一个中频，接收端收到的宽带射频信号与本振信号混频、低频滤波后得到中频信号，然后与本地产生的与发端相同并且同步的扩频码序列进行波形相乘，实现相关解扩，再经信息解调，恢复出原始信号。 3.建立模型描述 （1）直接扩频通信系统组成框图： （2）直接扩频通信系统波形图：

4.模块功能分析 （1）直扩系统的调制功能模块：（都包含模块框图和不同调制、解调方式介绍、分析）（a）扩频调制模块 用扩频码发生器产生一个伪随机码pn（这里用的是m序列），与信源信息码序列xt相乘，实现频谱的展宽 （b）BPSK调制模块

直接序列扩频技术(HFA3824A)

摘要 由于直接序列扩频技术所具有的优点，它在无线电通讯中得到了广泛的应用。本文主要介绍了直接扩频技术的原理，m序列的产生以及m序列发生器的结构和反馈系数，直接扩频信号的相关接收机的组成及解扩方式、直扩信号的相关处理。以及直扩信号的同步。在上述理论基础上，用Intersil公司生产的一系列芯片对直接扩频系统进行了实现，其中主要介绍了HFA3824型专用扩频电路的主要性能和用法以及在扩频通信中的应用与实现。还对HFA3524、HFA3724进行了一定的介绍，简要说明了其内部结构和外围电路以及在扩频通信中的应用。 关键字扩频通信，无线电通信，实现，应用

ABSTRACT Because of its merits .The direct sequence spread spectrum (DS SS) technology is applying widely in wireless communication. The principle of the direct sequence spread (DS SS) technology, the generation of m-sequence, the structure of m-sequence generator and the feedback coefficients of it, the de-spread mode of the correlation receiver of the direct spread spectrum single and the correlation process and the synchronization of the direct spread spectrum single are described. Family chip that is produced by Intersil Company is used to realize the direct spread spectrum system on the basis of the above-mentioned theories. The performances and the methods of applications of the Intersil’s application-specific spread spectrum circuit (HFA3824A), and its applications and realization in spread spectrum communications are mainly described. The interior structure and the peripheral circuit of HFA3524 and HFA3724, and its applications in spread spectrum communications are briefly described as well. KEY WORDS spread spectrum communications，wireless communication，realization，applications

直接序列扩频系统的Simulink仿真

直接序列扩频系统的Matlab/Simulink仿真 摘要：本文利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，对其原理进 行了相关的说明。读者可以通过对本文的阅读对直接序列扩频的相关原理有一定的了解。 关键字：扩频通信直接序列扩频 一、仿真的意义 随着信息技术的发展，通信技术变得越来越复杂，技术更新的周期也越来越短。对于大部分学者，特别是我们学生来说，在学习通信技术时，若对每一个系统都要实体研究是不现实的。此时通信系统仿真对我们来说可以说是必不可少的。通过建立相应的通信系统的模型，对其进行仿真，可以使我们把琐碎的知识联系在一起，形成一个个通信系统的概念，可以让我们对各个知识点的原理有更加深刻的理解和掌握。 二、直接序列扩频的原理 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是将待传送的信息数据用伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输而接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。扩频通信具有抗干扰能力强、抗噪声、保密性强、功率谱密度低，具有隐蔽性和较低的截获概率、可多址复用和任意选址、高精度测量等优点。 根据扩展频谱方式的不同，可以将扩频通信系统分为直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum)工作方式，简称直扩(DS)方式；跳变频率(Frequency Hopping)工作方式，简称跳频(FH)方式；跳变时间(Time Hopping)工作方式，简称跳时(TH)方式；宽带线性调频(Chirp Modulation)工作方式，简称Chirp方式和各种混合方式。 直接序列(DS-Direct Scquency)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。直接序列扩频是扩频通信系统最基本的工作方式。 假设信源序列对应的双极性波形为a(t)，其电平取值为±1 ，码元速率为Rabps，码元宽度为Ta=1/Ra/秒。扩频所使用的伪随机序列c(t)也是电平取值为±1 的双极性波形，伪随机序列（PN序列）的码元也称为码片（chip），码片速率设为Rcchip/s，对应的码片宽度就是Tc=1/Rc/秒。对于双极性波形而言，扩频过程等价于数据流a(t)与伪随机序列c(t)相乘的过程，扩频输出序列设为d(t)，也是取值为±1 的双极性波形，其速率等于码片速率。扩频序列经过调制后得到调制输出信号s(t)送入信道。对于BPSK调制，发送的信号就相当于是数据流与伪随机序列相乘后再乘于一个高频的余弦信号。在接收端，接收到的信号中有包含了有用信号s(t)及各种干扰J(t)和噪声n(t)。由于接收端采用相关解扩，即将s(t)J(t)n(t)和本地PN序列c(t)相乘，只有有用信号的频谱能够被还原为窄带信号，其他的噪声和干扰的频谱只会被展宽，当信号通过窄带滤波器后只有一小部分被展宽了的频谱会混进有用信号中，由此大大增强了其抗干扰的能力。 三、仿真的系统与结果 此处是对直接序列扩频通信系统的仿真。假设该系统以BPSK方式调制，数

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理：直接序列扩频（DSSS）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扩，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倍噪比。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信号。对干扰信号而言，与伪随机码不相关，在接收端被扩展，使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低，从而提高了相关的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制，在码分多址通信中，其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式，本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示，与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生伪随机码c(t)，每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<

扩频通信的一般原理及应用

扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。 这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的： 一是信息的频谱扩展后形成宽带传输； 二是相关处理后恢复成窄带信息数据。 正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点： 抗干扰 抗噪音 抗多径衰落 具有保密性 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率 可多址复用和任意选址 高精度测量等 正是由于扩频通信技术具有上述优点，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、报警等系统中。 2.1 扩展频谱通信的定义 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，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： 一、信号的频谱被展宽了。 我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息，其带宽为语音信息带宽的两倍；电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号，或脉冲编码调制信号，它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000，属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 三、在接收端用相关解调来解扩 正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。换句话说，这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键所在。

直接序列扩频通信系统的仿真

成绩评定表

课程设计任务书

摘要 直接序列扩频(DSSS—Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。针对直接序列扩频通信广泛的应用，本文用Matlab仿真程序画出调制信号、载波、已调信号、相干解调之后信号的波形以及功率频谱密度，分析所设计系统性能，理解其原理。用 Matlab-Simulink仿真建立基于相干解调的直接序列扩频通信系统仿真模型，详细叙述模块参数的设置。先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink 的仿真，并对仿真结果做了详细的讲解分析，使其更加形象和具体。 关键词:直接序列扩频码分多址 MATLAB仿真 SINMULINK模块仿真 I

目录 1 课程设计目的 (1) 2 课程设计要求 (1) 3 相关知识 (1) 4 课程设计分析 (3) 5 仿真 (7) 6结果分析 (12) 7 参考文献 (15) II

直接序列扩频通信系统的仿真 1.课程设计目的 （1）培养独立开展科研的能力和编程能力。 （2）掌握用MATLAB实现信号的PM调制。 （3）掌握MATLAB软件的使用。 2.课程设计要求 （1）掌握MATLAB使用方法，利用软件绘制图像。 （2）程序设计合理、能够正确运行。 3.相关知识 3.1扩频通信概念及分类 扩频通信是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的 一种通信方式。 主要有以下几类： 1直接序列扩频 简称直扩（DS）。所传送的信息符号经伪随机序列（或称伪噪声码）编码后对载波进行调制。伪随机序列的速率远大于要传送信息的速率，因而调制后的信号频谱宽度将远大于所传送信息的频谱宽度。 2载波频率跳变扩频 简称跳频（FH）。载荷信息的载波信号频率受伪随机序列的控制，快速地在给定的频段中跳变，此跳变的频带宽度远大于所传送信息的频谱宽度。 3跳时（TH） 将时间轴分成周期性的时帧，每帧内分成许多时片。在一帧内哪个时片发送信号 1

直接序列扩频通信系统仿真

直接序列扩频通系统仿真 一、课程设计目的 学习扩频通信系统的原理，理解扩频通信系统性能能指标的意义，学会分析扩频通信系统性能能指标的方法。学会根据给定的系统参数和性能，设计扩频通信系统的方法。 二、课程设计基本要求 1、学会MATLAB的使用和MATLAB的程序设计方法； 2、掌握扩频通信系统的原理； 3、理解扩频通信系统性能指标的意义； 4、能够用Monte Carlo仿真估计直接序列扩频通信系统的性能。 三、课程设计内容 1、讨扩频通信系统的原理，分析直接序列扩频通信系统的性能； 2、讨论根据给定的系统参数和性能，设计扩频通信系统的方法； 3、通过Monte Carlo仿真，说明直接序列扩频通信系统在抑制正弦干扰方面的有效性。仿真系统的方框图如图： 四、理论基础 4.1扩频通信的背景 扩展频谱通信是建立在Claude E．Shannon的信息论基础之上的一种新型的通信体制。由于扩频通信体制具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、测距和易于组网等一系列优点，自从问世之后便引起了世界各国的极大关注，并率先应用在军事通信中。随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及一些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，并在近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。随着CDMA扩频通信技术在民用通信中的深入应用和不断渗透，以及在卫星通信、深空通信、武器制导、GPS全球定位系统和跳频通信等民用和国防民事通信的强烈需求下，扩谱通信的地位越来越重要了。 4.2直接序列扩频通信原理理论基础 直接序列扩频（DSSS）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扩，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倍噪比。