扩频通信系统的设计

一、基本原理

扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式：

C=Wlog2(1+P/N)

这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽W和信噪比P/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，甚至在信号被噪声淹没的情况下，只要相应的增加信号带宽，仍然保持可靠的通信，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。

信息数据D经过常规的数据调制，变成了带宽为B1的基带(窄带)信号，再用扩频编码发生器产生的伪随机编码(PN码：Pseudo Noise Code)，对基带信号作扩频调制，形成带宽B2(B2远大于B1)、功率谱密度极低的扩频信号，这相当于把窄带B1的信号以PN码所规定的规律分散到宽带B2上，再发射出去。接收端用与发射时相同的伪随机编码做扩频解调，把宽带信号恢复成常规的基带信号，即依PN码的规律从宽带中提取与发射对应的成份积分起来，形成普通的基带信号，然后，可再用常规的通信处理解调出发送来的信息数据D。

二、设计思想及系统总体框图

1.设计思想

本设计中采用的扩频序列为周期127的m序列，码片速率为64kb/s，要传送的数字信息速率为2 kb/s，它和m序列模2加后变成复合码去调制载波，调制方式采用BPSK。为了节省发射功率和提高发射机工作效率，扩频系统中采用平衡调制器，载波为1MHz的正弦波。为了和发送电路相对应，接收端首先进行相干解调，解调后输出的信号再进行相关解扩，输出的信息进行抽样判决就可恢复出原信息。

2.系统总体框图

图1.发送系统

图2.接收系统

三、各模块硬件设计及原理图

<1> 发射电路

1. 时钟信号产生及分频电路模块

时钟采用简单的TTL时钟发生器，这个电路适用于大多数TTL 系统，它只需要一块六反相器集成电路中的3个反相器和3个无源元件。时钟频率取决于C的电容量：C为200pF时，频率为5MHz；；C为1600pF时，频率为1MHz；C 为0.018时，频率为100KHz。本电路要求产生512K的时钟信号，故电容选用2000pF。电路图如图3所示：

图3.512K时钟信号发生器及分频电路

前一部分电路产生512K时钟信号，后面接一分频器以便产

生本系统所需各种时钟信号，分频器用双16进制计数器74LS393实现，共可实现28分频，1A计数器时钟端输入的是512K信号，可得从74LS393的3脚到6脚输出依次为256K，128K，64K，32K，从74LS393的11脚到8脚输出依次为16K，8K，4K，2K。这样就得到了各种时钟信号。

2.信息码产生模块

一般来说，信息码也是伪随机序列，在这里选用一个固定的序列做信息码，可以用各种方式产生这种序列，可以用移位寄存器加反馈网络产生，也可以用计数器加反馈网络产生等多种方法，本设计采用后者。选用周期为10的序列1101000101作为信息码。计数器选用16进制计数器CD40161，状态表如下：

状态表

反馈网络可以用门电路实现，但为了简化电路，可用8选1数据选择器74LS151来设计，74LS151的输出方程为 Y=∑=7

0i i i M D

根据上式设计状态方程如下

Z=(-3Q Q 2Q 1)*1+(Q 3-2Q -1Q )*Q 0+( Q 3Q 2-

1Q )*Q 0+(Q 3Q 2Q 1)*Q 0 因此可得74LS151的数据端输入的数据如下

D 0=D 1=D 2=D 5=0 D 3=1 D 4=D 6=D 7=Q 0

信息码发生器电路图4所示。

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。

扩频通信系统的FPGA实现.

扩频通信自上世纪50年代中期被美国军方开始研究以来,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。进入上世纪90年代以后,扩频通信又开始向各种民用通信领域发展,典型的如CDMA和GPS等。应用最广的是直接序列扩频方式(DSSS)。它是将待传送的信息数据被伪随机码调制,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。本文采用VHDL语言、Altera公司的集成开发环境QuartusII 6.0和Cyclone系列芯片EPlC3T144C8以及Prote199se完成对直接序列扩频发射系统和接收系统的软件仿真和硬件电路设计。 扩频通信系统发送端设计 扩频通信可以显著提高通信系统抗下扰的能力,特别是频率选择性衰落和多径干扰。为此在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号,然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再调制到射频发送出去。 一般的扩频通信系统都要进行三次调制：一次调制为信息调制,二次调制为扩频调制,三次调制为射频调制,如图1所示。 扩频码序列 在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列,现在实际当中用得最多的是伪随机码或称PN码。这类码序列最重要的特性是具有近似于随机信号的性能。因为噪声具有完全的随机性,也可以说具有近似于噪声的特性。但是,真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种类周期性的脉冲信号来近似随机噪声特性。二元M序列是一种伪随机序列。 构造一个产生M序列的线性移位寄存器,首先要确定本原多项式,本电路设计中,我们构造的M序列：n=4,周期p=15,PN码为：111101*********．如图2所示。 D1、D2、D3、D4为四级移位寄存器,求和符号为模二加法器。移位寄存器的作用为在时钟脉冲驱动下,能将所暂存的"1" 和"0"逐级向右移。模二加法器的作用为异或运算。在时钟脉冲的驱动下,四级移位寄仔器的暂存数据按顺序改变,输出序列在时钟脉冲作用下做周期性的重复。

直接序列扩频通信设计与仿真

摘要 本次课程设计利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，并对仿真结果做了详细的讲解分析。首先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink做了扩频仿真模型；AWGN信道模型；BPSK的调制与解调的仿真模型，还有它们的仿真波形和频谱分析，以及研究整个系统的抗干扰性能。 关键词：通信系统；直接序列扩频；频谱分析

目录 前言 (1) 1.设计原理 (2) 1.1扩频通信概念及分类 (2) 1.2直接序列扩频的基本原理 (2) 2.详细设计步骤 (5) 2.1扩频模块的概述 (5) 2.2扩频仿真模型的设计 (5) 2.3AWGN信道的设计 (6) 2.4BPSK的调制解调的设计 (6) 3.扩频码序列 (8) 3.1码序列的相关性 (8) 3.2 m序列 (11) 3.3 Gold码序列 (14) 4.仿真结果及其分析 (17) 4.1扩频仿真模型结果及分析 (17) 4.2AWGN信道仿真结果及分析 (17) 4.3BPSK调制解调仿真结果及分析 (18) 总结 (20) 参考文献 (21)

前言 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。 在发端输入的数字信号信息，先由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，扩频码序列一般采用PN码。展宽后的信号再调制到射频发送出去。调制多采用BPSK、DPSK、MPSK等调制方式。 在接收端收到的信号进行解调（一般采用相干解调）。然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。恢复成原输入的信息输出。

数字信号处理课设--二进制扩频通信系统

一．引言 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信，卫星通信，一同被誉为进入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。 二．概述 序列扩频系统（DS，Direct Sequence）又称为序列调制系统或伪噪声系统（PN 系统），简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。直扩系统是将要发送的信息用伪随机（PN）序列扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发送端扩展用的相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。干扰信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪（干）比，达到抗干扰的目的。一种典型的扩展频谱系统如图1 所示。 图 1 典型扩展频谱系统框图 它主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。与传统通信系统不同的是，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。数字信号的频带传输与模拟通信相似，要使某一数字信号在带限信道中传输，就必须用数字信号对载波进行调制。对于大多数的数字传输系统来说，由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际的通信信道又具有带通特性，因此，必须用数字信号来调制某一较高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过带限信道传输。这种用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。那么，已调信号通过信道传输到接收端，在

基于卷积编码的扩频通信系统软件平台设计 -打印

基于卷积编码的扩频通信系统 软件平台设计 班级：通信131 姓名：崔校通 学号：201300484316

目录 一设计内容及要求 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2 设计任务 (4) 1.3 设计内容 (4) 二设计原理 (5) 2.1 数据源 (5) 2.2卷积编码 (5) 2.3 M序列发生器 (6) 2.4 扩频与解扩 (6) 2.4.1扩频 (6) 2.4.2解扩 (7) 2.5 VITERBI译码 (7) 2.6 可靠度评估 (8) 三软件仿真及结果分析 (9) 3.1信源调制 (9) 3.1.1信息码生成模块 (9) 3.1.2卷积编码 (9) 3.1.3伪随机码生成模块 (10) 3.1.4扩频调制模块 (11) 3.1.5BPSK调制模块 (12) 3.2信息传输 (13) 3.2.1加噪模块 (13) 3.3信宿解调 (14) 3.3.1BPSK解调模块 (14) 3.3.2解扩模块 (15) 3.3.3V ITERBI译码 (16)

3.4性能分析 (19) 3.4.1卷积扩频分析 (19) 3.4.2信源信宿比较 (20) 3.4.3频谱分析 (20) 四心得体会 (22) 参考文献 (23)

前言 扩频通信是现代通信系统中新的通信方式，它具有较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能，频谱利用率高。扩频信号是不可预测的、伪随机的宽带信号，其带宽远大于要传输的数据(信息)带宽，同时接收机中必须有与宽带载波同步的副本。在发端输人的信息先调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱，展宽后的信号再调制到射频发送出去。在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩，再经信息解调，恢复成原始信息输出。通信系统都要进行3次调制和相应的解调。一次调制为信息调制。与一般通信系统比较，多了扩频调制和解扩部分。扩频通信具备如下特征：(1)数字传输方式；(2)传输信号的带宽远大于被传信息带宽；(3)带宽的展宽，是利用与被传信息无关的函数(扩频函数)对被传信息的信元重新进行调制实现的；(4)接收端用相同的扩频函数进行相关解调(解扩)，求解出被传信息的数据。用扩频函数(也称伪随机码)调制和对信号相关处理是扩频通信有别于其他通信的两大特点。 一设计内容及要求 1.1 设计目的 （1）学习通信中的纠错编码技术及其主要应用；

扩频通信的特点和优势

扩频通信的特点和优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

扩频通信的特点和优势 扩频通信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，具有较强的抗干扰能力和较好的保密性能，20 世纪 70年代以来扩频通信的理论和应用方法得到了很大的发展，近年来随着移动通信技术发展，扩频通信已经成为第三代移动的核心技术之一。 扩频通信具有以下几个特点 ? 1、抗干扰能力强 扩频信号的不可预测性，使扩频通信系统具有很强的抗干扰能力。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍然能不受外界干扰。信号的频谱被扩展的越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。此外，对于单频及多载波信号的干扰，其他伪随机调制信号的干扰，以及脉冲正弦信号的的干扰等，扩频系统都有抑制干扰提高信噪比的作用。简单的说，若将频带展宽 10 倍，在总功率不变的情况下，其干扰强度只是原来的 1/10。而一般频谱带宽至少是信 息带宽的几十倍甚至更高。另外，由于接受端采用了伪随机序列进行相关检测，即使采用同类型信号进行干扰，如果不能检测出有用信号的伪随机序列，干扰也起不了太大作用。 抗干扰性能强是扩频通信最突出的优点。 2、隐蔽性好、低截获性 由于扩频信号的频谱被展宽到很宽的频带上，单位带宽的功率也随之降低，信号功率密度很低，信号被淹没在噪声中、难以被发现，因而不易被敌方截获；加之扩频编码，就更难获取有用信号，而且扩频信号的功率密度极低，对周围的电信设备产生干扰的可能性极小。 3、保密性好 在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度很低，有用信号被淹没在噪声下，而且不同的通信在发射时采用不同的扩频序列，只有接受方知道扩频序列的具体内容，其他不知道地接受方几乎不可能破译，因此扩频技术能很好的保证通信的可靠性。 4、抗多路径干扰性能好 多路径干扰是电波传输过程中因遇到各种非期望反射体（如电离层、高山、建筑物等）引起的反射或散射，在接受端的这些反射或散射信号与直接路径信号相互干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，从多径信号中分离出最强的有用信号，或者将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可以有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，是扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

扩频通信系统的分类

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，可以分为下列几种。 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。 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，然后由天线发射出去。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。 (a) 图1-5 直接序列扩频通信系统简化图 (a) 发射系统；(b) 接收系统 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几千到20 2个离散频率，在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是由伪随机码决定的。频率跳变扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-6。

扩频通信的基本原理

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。

扩频通信复习

1.1用码速率为5Mb/s的为随机码序列进行直接序列扩频,,扩频后信号带宽是多少?若信息码速率为10kb/s,系统处理增益是多少? 解:∵码速率Rc=Bss=5Mb/s ∴扩频后信号带宽是:5MHz 信息码速率Rb=10kb/s ∴系统处理增益为Gp=Rc/Rb=5000/10=500 ∵10log10∧500=27dB 1.2直接序列-频率跳变混合系统,直接序列扩频码速率为20Mb/s,频率数为100,数据信息速率为9.6kb/s,试求该系统的处理增益是多少?采用BPSK调制时,所需要传输通道的最小带宽是多少? 解:扩频码速率Rc=Bss=20Mb/s.N=100 Rb=9.6kb/s,Gp=Rc/Rb*N=20000/9.6*100=208300 采用BPSK调制时B1=2Bss ∴B2=NB1=100*2*20Mb=4000Mb 1.3在高斯白噪声信道中,要求在噪声功率比信号功率大100倍的情况下工作,输出信噪比不小于10dB,信息传输速率为8kb/s,若系统采用直接序列BPSK调制,试求所需传输通道的最小带宽 解:忽略系统的Lsys,即扩频系统的执行损耗或实现损耗 ∵噪声功率比信号功率大100倍 M0=10lg100=20dB ∴处理增益Gp=M0+(S/N)=20dB+10dB=30dB ∵Rb=8kb/s ∴Rc=Gp*Rb=1000*8kb/s=8000kb/s ∴Bss=Rc=8000kb=8Mb B=2Bss=16MHz 1.4采用BPSK调制的直接序列扩频系统,射频最大带宽为12MHz,速率为6kb/s的信息信号通过这个系统传输时,系统输出信噪比最大能改善多少? 解:最大带宽为12MHz B=2Bss=12MHz Bss=6MHz ∴Rc=Bss=6MHz/s 又∵Rb=6kb/s ∴Gp=Rc/Rb=6000/6kb=1000 [Gp]dB=10lgGp=30dB 1.5高斯白噪声信道,信道带宽为4MHz,当干扰功率比信号功率大30dB时,要求输出信噪比最小为10dB,则系统的最小处理增益是几 解:B=4MHz 干扰容限Mj=30dB S/N=10dB 在忽略系统的Lsys时有 [GP]dB=[Mj]dB+[S/N]dB=40dB ∵rc=Bss=1/2B=2Mb/s rb=rc/Gp=2/10000Mb/s=200b/s 1.6要求某系统在干扰功率比信号功率大300倍的环境下工作,系统需要多大的干扰容限?若要求输出信噪比为10dB,则系统的最小处理增益是多少? 干扰容限j/s=10log300=24.8db 处理增益Gp=(J/s)in+(s/n)out =24.8+10=34.8dB 1.7扩频通信系统中用梳子调制,干扰容限中的(s/n)out与（Eb/N0）的关系

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

扩频通信课程设计

兰州交通大学 移动通信课程设计 题目：扩频通信技术在移动通信中的应用 摘要 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)的简称，它是指用来传输信息的射频信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。扩频通信系统的出现，是通信技术的一次重大突破。它与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。CDMA数字蜂窝移动通信等，就是利用扩频技术发展起来的一种扩频通信方式，它具有容量大，通信质量好，节约发射功率等优点。本文就一些扩频通信的原理及中CDMA采用的扩频技术作些讨论，此外也简单介绍了一些扩频通信在其他方面的应用。 关键字扩频通信；CDMA数字蜂窝移动通信；光纤通信；卫星通信

Abstract Spread spectrum communication, namely the spread spectrum communication ( Spread Spectrum Communication ) abbreviation, it is used for transmitting the information to the RF signal bandwidth is far greater than the information itself is a kind of communication bandwidth. Spread spectrum communication system, is a major breakthrough in communication technology. It and optical fiber communication, satellite communication together known as entering the information age of three big high-tech communication transmission method. CDMA digital cellular mobile communications, is the use of spread spectrum technology. It is a kind of spread spectrum communication mode, it has a large capacity, good communication quality, saving emission power. In this paper, some principle of spread spectrum communication and CDMA using spread spectrum techniques are discussed, also a brief introduction of some other aspects of the application of spread spectrum communication in. Keywords spread spectrum communication; CDMA digital cellular mobile communications;optical fiber communication;satellite communication

扩频通信系统的介绍 英文翻译

本科毕业设计英文翻译 专业名称通信工程 学生姓名王祥 指导教师吕登魁 完成时间

本科毕业设计英文翻译 指导教师评阅意见 学生姓名：班级：得分： 请指导教师用红笔在译文中直接进行批改，并就以下几方面填写评阅意见，给出综合得分（满分按15分计）。 1、专业术语、词汇翻译的准确性； 2、翻译材料是否与原文的内容一致； 3、翻译材料字数是否符合要求； 4、语句是否通顺，是否符合中文表达习惯。 指导教师（签名）： 年月日

扩频通信系统的介绍 摘要：本应用笔记概述了扩频技术的原理，讨论了涵盖直接序列和快速跳频的方法。相关理论方程的性能估算。以及讨论直接序列扩频（DSSS ）和跳频（FHSS ）这两种扩频方式。 简介 扩频技术越来越受欢迎，就连这一领域以外的电器工程师都渴望能够深入理解这一技术。很多书和网站上都有关于这方面的书，但是，很多都很难理解或描述的不够详尽。（例如，直接序列扩频技术广泛关注的是伪随机码的产生）。 定义 不同的扩频技术都有一个共同之处：密钥（也称为代码或序列）依附于传输信道。以插入代码的形式准确地定义扩频技术，术语“频谱扩展”是指扩频信号的几个数量级的带宽在有密钥的传输信道中的扩展。 以传统的方式定义扩频更为精确：在射频通信系统中，将基带信号扩展为比原有信号的带宽宽得多的高频信号（如图1）。在此过程中，传输宽带信号产生的损耗，表现为噪声。扩频信号带宽与信息带宽之比称为处理增益。扩频过程的处理增益大都在10dB 到60dB 之间。 扩频的优点 抗干扰性能和抗干扰的影响 扩频技术有很多优点。抗干扰性是最重要的一个优点。有意或无意的干扰和干扰信号都是不希望存在的因为它们不包含扩频密钥。只有期望信号才有密钥，在解扩过程中才会被接收器接收，如图5。 图5：扩频通信系统(注意，解扩链路中数据信号被传输的同时干扰能源也被传输) 输电链 扩频代接收链 扩频代码 数据输入 射频输出 射频输入 RF IN 射频连接 数据输出 数据 干扰 数据扩展和 干扰扩展 数据扩展 数据扩展和干扰

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（32） 姜微（03） 张建华（36） 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 调制的方式可以有二相相移监控BPSK、四相相移键控QPSK、偏移四相相移监控OQPSK、最小频移监控MSK。QPSK调制的目的是节省频谱，但在扩频系统中有时候带宽的利用并不是最重要的；OQPSK的优点就是调制信号的相位改变没有倒π现象；MSK调制信号时可以避免相位突变，由于以上调制方式实现比较复杂，所以我们选用扩频系统中最常用的BPSK调制方式。 （2）直扩系统的解调功能模块： （a）BPSK解调模块 在常规数字通信中，解调可以用锁相环解调器、平方环解调器、科斯塔斯环解调器。在直扩系统中，一般扩频调制方式是用抑制载波双平衡调制来产生BPSK信号的，而对于BPSK 信号，不管是绝对相移还是差分相移。其载波分量都被抑制了几十分贝，并且直扩信号谱密度都很低，而大气噪声及接收机内部噪声又很大，有用信号常淹没在噪声中，所以用一般的锁相环难以提取载波。而平方环虽然便于载波提取，但环路工作在二倍频后的频率上，工作频率高，环路稳定性较差。我们选用的是科斯塔斯环，因为它的突出优点是能够解调移相键控信号和抑制了载波的信号，且环路的工作频率与输入信号载波频率完全相同。 （b）扩频解调模块 解扩方式有相关解扩、直接式相关器解扩、外差式相关器解扩、序列匹配滤波器解扩。 直接式相关器的优点是结构简单，缺点是对干扰信号有直通和码速率泄露现象外差式相关器的抗干扰能力较低；由于相关解扩在性能上很好，在接收端产生的本地pn’码，可以用科斯塔斯环实现与发端的pn码精确的同步。 5.模块源代码及调试过程 （1）直扩系统的调制模块 （a）信息码生成模块 code_length=20; %信息码元个数 N=1:code_length; rand('seed',0);

扩频通信系统的FPGA设计与实现

本文采用VHDL语言、Altera公司的集成开发环境QuartusII 6.0和Cyclone系列芯片EPlC3T144C8以及Prote199se完成对直接序列扩频发射系统和接收系统的软件仿真和硬件电路设计。 扩频通信系统发送端设计 扩频通信可以显著提高通信系统抗下扰的能力，特别是频率选择性衰落和多径干扰。为此在发端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后的信号再调制到射频发送出去。 一般的扩频通信系统都要进行三次调制：一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制，如图1所示。 扩频码序列 在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列，现在实际当中用得最多的是伪随机码或称PN码。 这类码序列最重要的特性是具有近似于随机信号的性能。因为噪声具有完全的随机性，也可以说具有近似于噪声的特性。但是，真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种类周期性的脉冲信号来近似随机噪声特性。二元M序列是一种伪随机序列。 构造一个产生M序列的线性移位寄存器，首先要确定本原多项式，本电路设计中，我们构造的M序列：n=4，周期p=15，PN码为：111101*********．如图2所示。

D1、D2、D3、D4为四级移位寄存器，求和符号为模二加法器。移位寄存器的作用为在时钟脉冲驱动下，能将所暂存的"1" 和"0"逐级向右移。模二加法器的作用为异或运算。在时钟脉冲的驱动下，四级移位寄仔器的暂存数据按顺序改变，输出序列在时钟脉冲作用下做周期性的重复。

我们通过Altera公司的集成开发环境QuartusII 6.0对设计进行验证，如图3所示。 Reset为复位信号，code为发送的信息，pn为产生的M序列。 扩频通信系统接收端设计 在接收端收到的宽带射信号，变频到中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列去相关解扩。再经信息解调、恢复成原始信息输出。接收框图如图4所示。

扩频通信系统的MATLAB仿真

扩频通信系统的MATLAB仿真 摘要 扩频通信，即扩展频谱通信( Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。本文详细阐述了扩展频谱通信的理论基础和实现方法，并通过Matlab对直扩通信系统进行了仿真，并对各基本模块进行设计和仿真。此外，在给定仿真条件下，运行了仿真程序，得到了预期的仿真结果。同时，利用建立的仿真系统，通过对比一般通信系统和基本扩频通信系统的仿真，研究了扩频通信系统抑制信道干扰和码间干扰的性能，结果表明，扩频通信系统确实能很好的提高通信系统的可靠性。 关键词：直扩通信；Matlab；Simulink；仿真

Spread spectrum communication system simulation with MATLAB Abstract . Spread spectrum communication, namely the spread spectrum communication (Spread Spectrum Communication), optical fiber communication and satellite communication is together known as the three high-tech communication transmission mode in the information age. This paper expounds the theoretical foundation and realization method of the spread spectrum communication. By the Matlab simulation platform, spread spectrum communication system is simulated, and each basic is designed and simulated as well. In addition, in a given simulation conditions, running the simulation program obtained the expected simulation results. At the same time, using the simulation system, by comparing the general communication system and the basic spread spectrum communication system simulation, studied the spread spectrum communication system to suppress channel interference and inter-symbol interference performance. The results showed that the spread spectrum communication system does good to improve the reliability of communication system. Key words: DSSS communication; Matlab ; Simulink ;Simulation

扩频原理

1.1 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。扩频的码分多址技术应用于蜂窝移动通信中时，大大降低了噪声和衰落的影响，同时还避免了复杂的频率分配和时隙划分等技术上的困难，并可以省去保护频带或时隙，极大地提高了蜂窝通信系统中小区的频率复用度，使信号频谱利用率得到提高。1990年1月，国际无线电咨询委员会(CCIR,现为ITUR)在研究未来民用陆地移动通信系统的计划报告中已明确地建议采用扩频通信技术[5]。美国已制定出了基于CDMA蜂窝技术的IS-95标准，Samsung、Motorola等公司也已相继推出了各自的CDMA移动通信商用实验网已开通运行，并取得了良好的效果。 扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。面对全世界范围内对移动通信日益增加的要求，CDMA将是无线通信中最主要的多址介入手段。在本世纪，扩频技术将得到更加广泛的应用。 从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的。军事通信抗干扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统(4G)的驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。 直接序列扩频系统又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统)，简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。人们对直扩系统的研究最早，如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28)、全球定位系统(GPS)、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统

直接序列扩频通信系统的设计与实现1.

直接序列扩频通信系统的设计与实现 摘要：扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)是数字通信中的一种，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。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。采用扩频通信可以在更恶劣的环境下正常工作，可以将信号隐蔽在噪声中。在扩频通信系统中，直接序列扩频通信系统的应用最为广泛。Matlab具有其他仿真软件（如Sysetemview和Maple等）所无可比拟的矩阵运算能力和系统仿真能力，Matlab的仿真工具包Simulink凭借其强大的数学功能，能实现精确的电路仿真。 关键词：直接序列扩频通信系统、Matlab、误码率

目录 第1章绪论 (1) 1.1背景 (1) 1.2选题的目的和意义 (1) 1.3 本课程设计的主要内容 (1) 第2章直接序列扩频通信系统 (2) 2.1 直接序列扩频通信的理论基础 (2) 2.2直接序列系统组成 (3) 第3章扩频系统的设计与实现 (4) 3.1直接通信系统仿真 (4) 3.2直接扩频Matlab仿真组成框图 (4) 3.3 BPSK调制 (5) 3.3 m序列 (6) 3.4扩频系统的解扩 (7) 3.5扩频系统的解调 (8) 3.6误码率 (9) 3.7直接序列扩频系统的实现 (9) 第4章心得和结论 (15) 附录 (16) 参考文献 (21)

第1章绪论 1.1背景 信息时代的到来，使我们对通信的依赖越来越大，由于信道的开放性，信息在传播过程中会加进各种各样的干扰，使得无线通信面临的干扰环境更为恶劣。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。随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要地位，而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一因此研究扩频通信具有很深远的意义。 1.2选题的目的和意义 在恶劣的环境条件下保证通信有效地、准确地、迅速地进行，是当今通信所面临的一大课题。扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新兴的通信方式，其较强的抗噪声、抗干扰、抗多径衰落、码分多址、信号隐蔽性和保密性等方面具有较传统无线通信方式无可比拟的优势，近十几年来，随着信息技术的迅猛发展与日益普及，扩频通信技术已在军用和民用通信领域得到广泛应用，并伴随GPS卫星定位、CDMA或3G手机等产品迅速进入大众生活。 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。 在扩展频谱系统中，伪随机序列起着很重要的作用。在直接扩频系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力，伪随机序列性能的好坏直接关系到整个系统性能的好坏，是一个很重要的问题。 本设计为掌握对直接序列扩频系统的理解和掌握，通过Matlab/Simulink仿真平台，运用所学的理论和方法建立了直接序列扩频系统的matlab仿真模型，在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下，对系统误码率性能进行了仿真及分析。 1.3 本课程设计的主要内容 （1）介绍了直接扩频通信系统的基础理论，包括系统框图、仿真模拟的一般方法。 （2）对直扩通信系统的主要环节，包括m序列、调制、解扩、解调、误码率等的描述。