直接序列扩频
wifi基础：直接序列扩频技术
1 wifi 基础：直接序列扩频技术1.1 概述直接序列扩频系统是目前广泛应用的一种扩展频谱系统。
直接序列扩频通信开始出现于第二次世界大战，是美军重要的无线保密通信技术。
现在直扩技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。
美国的国际卫星通信系统和全球定位系统都是直接序列扩频系统的应用实例。
直接序列扩频（DSSS ），（Direct seqcuence spread spectrdm ）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码，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信噪比。
1.2 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。
直接序列扩频技术在无线通信中的
直接序列扩频技术在无线通信中的实现
03
控制器
控制信息的传输和接收，确保通信的稳定性和可靠性。
无线通信系统的基本组成
01
发射器
将信息转换为电磁波信号并发送。
02
接收器
接收并还原电磁波信号为信息。
直接序列扩频技术在无线通信中的实现过程
信息解码
将数字信号还原为原始信息。
解调
在接收端对电磁波信号进行解调，还原为原始的数字信号。
直接序列扩频技术在无线通信中的应用
2023-11-07
CATALOGUE
目录
引言直接序列扩频技术概述直接序列扩频技术在无线通信中的实现直接序列扩频技术在无线通信中的性能分析直接序列扩频技术在无线通信中的实际应用研究展望与挑战参考文献
01
引言
无线通信在现代社会中的普及程度不断提高，尤其在移动通信和互联网接入方面。
直接序列扩频技术可以采用多种加密方式，如DES、AES等，提高了通信系统的灵活性。
保密性能分析
1
抗多径性能分析
2
3
直接序列扩频技术利用扩频码的特性，能够有效地抑制多径干扰，提高通信系统的抗多径能力。
抗多径能力强
直接序列扩频技术不仅能够在时域上抑制多径干扰，还能够在频域上实现多径分离和抗干扰，进一步提高通信系统的性能。
传统的直接序列扩频技术作为一种有效的抗干扰和保密技术，在无线通信中得到广泛应用。
背景介绍
研究目的
探讨直接序列扩频技术在无线通信中的具体应用、优势以及发展趋势。
研究意义
为理解直接序列扩频技术在无线通信中的重要地位、优化其应用效果以及推动相关领域的发展提供参考。
研究目的和意义
02
直扩系统的组成原理
三、 直扩信号的发送与接收
f0
f0＋fif 本地 振荡器
平衡 调制器1 f0＋fif
fif 相关 输出至中 放
平衡 调制器2
本地 参考信号
本地 码 0
图10-5 外差相关解扩
三、 直扩信号的发送与接收
图 10-6(a) 示 出 一 直 扩 接 收 机 的 简 化 方 框图。 输入信号除直扩信号外, 还有连续 载波干扰和宽带信号干扰。在图10-6(b)中 示出三种信号的处理过程。
二、 几种常用的伪随机码
1. m序列 m序列是最长线性移位寄存器序列的简 称。 图10-2(a)为一最简单的三级移位寄存 器构成的m序列发生器。
二、 几冲 (a )
输出 11 100 10
输入
输出
00
0
10
1
01
1
11
0
(b )
D1
D2
D3
1
1
1
0
1
1
0
0
1
故直扩系统有足够高的Gp时, 对宽带噪
声是有很好的抗干扰作用的。 对于部分频 带噪声干扰, 由于能量相对集中, 对直扩系 统的危害比宽带噪声要大一些。
换言之, 直扩系统对其抗干扰性低于对 宽带噪声的抗干扰性。
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三、 直扩信号的发送与接收
直扩信号 连续载波干扰 宽带信号干扰
相关器输入
相关器
相关器输出
本地参考信号 (a )
相关器输出
带通滤波器
有用信号输出加上 处理后的干扰
带通滤波器输出
直扩信号
信号调制载波
信号调制载波
直接序列扩频通信技术
直接序列扩频通信技术摘要：随着科技的迅速发展，无线通信技术发展越来越成熟，人们对无线通信传输的要求也越来越高。
无线通信是靠电磁波信号来进行传输的，在享有高效、快速等优点的同时，在传输过程中也极易受到各种各样来自外界的干扰，影响信号传输的准确、高效性。
直接序列扩频技术作为一种主要抗干扰技术，本文将针对这一技术做一个简要探讨。
关键词：无线通信直接序列扩频引言：通信是伴随着人类文明的产生而产生和发展的。
无线通信技术正是随着人类文明及科学技术发展而发展起来的。
所谓无线通信，指通过电磁波信号把人们所需要传达的信息及时、准确的送达。
它突破了有线电缆在时间、地域、空间、距离上的局限性，更具灵活性，因而被广泛发展和应用。
但是，在长期的发展和实践过程中发现，由于无线通信技术本身的缺陷性和使用环境的复杂多变性，该技术在实际使用中极易受到外界的干扰。
常见的干扰有同频干扰，临频干扰，互调干扰，多址干扰，噪声干扰等。
而针对这些干扰，人们也研究出了多种抗干扰技术，如扩频技术，功率控制技术，间断传输技术及多用户检测技术等。
本文主要讨论扩频技术的发展与应用。
一、直接序列扩频技术的应用背景无线通信技术以其特有的优点而被迅速推广和发展。
但无线通信由于其传输环境的复杂性，在传输过程中会遇到各种各样的反射体以及来源于其它无线电波的干扰，会极大的影响甚至改变信号的传输信息，因此，无线通信抗干扰技术便应运而生。
直接序列扩频技术作为主要的抗干扰技术之一，产生于二十世纪五十年代，其发明之初主要被应用于军事领域，后来逐渐发展为商用。
之后，由于其自身技术的优越性及人们对它的不断改进和发展，扩频通信抗干扰技术在民用通信领域得到了很好的发展。
现随着通信产业的不断发展，通信环境的日趋复杂，扩频抗干扰技术也不断发展来满足这一需求变化，从而使得这一技术不管是在民用还是军事领域，都进行着不断地改进与发展，以不断适应当代的发展需求，由此在各种各样的无线通信抗干扰技术之中占据了重要地位。
直接序列扩频技术
直接序列扩频技术
1、直接序列扩频抗多径
直接序列扩频抗多径的原理是：当发送的直接序列扩频信号的码片宽度小于或等于最小多径时延差时，接收端利用直扩信号的自相关特性进行相关解扩后，将有用信号检测出来，从而具有抗多径的能力。
2. 直接序列扩频抗干扰
直接序列扩频抗蜂窝系统内部和外部干扰的原理，也是利用直扩信号的自相关特性，经相关接收和窄带通滤波后，将有用信号检测出来，而那些窄带干扰和多址干扰都处理为背景噪声。
3. 直接序列扩频抗衰落
直接序列扩频抗衰落是指抗频率选择性衰落。
直接序列扩频通信分析解析
伪随机（PN）序列
m序列的产生原理
---m序列
下图示出的是由n级移位寄存器构成的码序 列发生器。寄存器的状态决定于时钟控制下的 信息（“0”或“1”）。
伪随机（PN）序列
---m序列
n级循环序列发生器的模型
伪随机（PN）序列
部分m序列反馈系数表
---m序列
伪随机（PN）序列
n=4码序列产生电路
直接序列扩频通信的应用
主要用于移动通信，3G技术中的多 址方式码分多址，即CDMA即采用了直接
序列扩频的技术。
其它伪随机（PN）序列
Gold序列 Gold码是m序列的复合码，它是由两个码 长相等、码速率相同的m序列优先对模2加组 成。 Walsh(沃尔什）函数 Walsh函数是一种非正弦的完备正交函数 系。它仅有可能的取值：+1和-1（或0和1）， 比较适合用来表达和处理数字信号。
直接序列扩频通信的优点
直接序列扩频通信
直接序列扩频的概念
直接序列扩频的原理 直接序列扩频的优点 直接序列扩频的应用
直接序列扩频通信的概念
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端去扩展信号的频 谱。在接收端，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。
直接序列扩频通信的原理
伪随机码在扩频系统或码分多址系统中起
着十分重要的作用，是因为这类序列最重要特 性是它近似于随机信号的性能，也可以说具有 近似白噪声的性能。
伪随机（PN）序列
m序列的含义
---m序列
m序列是最长线性移位寄存器序列的简
称。顾名思义，m序列是由多级移位寄存器或 延迟原件通过线性反馈产生的最长的码序列。
跳频扩频通信技术资料整理
跳频扩频通信技术资料整理跳频扩频（FHSS）和直接序列扩频（DSSS）是无线通信中的两种主要扩频技术。
这些技术被广泛应用于军事通信、卫星通信、蓝牙、Wi-Fi和无线局域网等领域。
该技术可提供更高的数据传输速率和更强的抗干扰性能。
接下来，本文将对跳频扩频技术进行资料整理。
跳频扩频（FHSS）是一种位于物理层的扩频技术，其原理是将信号频率在信号传输的过程中快速变化。
跳频通信利用一组由发送者和接收者共同协商的序列来决定在哪个频率上进行通信。
这些序列会在发送数据的过程中跳跃到不同的频率上，从而使信号分散，并且更难以被干扰或窃听。
不同的跳频序列可以使用不同的跳频速率，使得信号速率可以根据需求进行调整。
这一技术提供了更大的带宽，并使用户能够在具有多通道干扰的环境中进行通信。
跳频扩频通信系统具有良好的抗干扰性能，不易被干扰或窃听。
直接序列扩频（DSSS）是通过对数据流进行编码和调制来实现的扩频技术。
在DSSS中，发送数据的二进制编码在传输前被直接扩展为长码。
长码的位数比原二进制编码数高得多，因此可以用来扩展数据，使其在频域上占用更多带宽。
在接收端，需要使用相同的长码来解码接收信号。
DSSS技术可以在信号传输过程中伪装数据，从而提高传输数据的安全性。
DSSS可以减少其他通信设备对传输信号的干扰，并提供全双工通信功能。
这一技术在高速数据传输和较短距离的无线连接等应用中广泛应用。
为了实现跳频扩频技术，需要使用一些特定的硬件和软件组件，包括跳频序列产生器、频道扫描机和信号误差控制器。
这些设备和组件可以提供更高的数据传输速率、更好的抗干扰性能和更安全的通信环境。
一般来说，跳频扩频技术的应用需要进行一定的设备配置和技术支持，在实际应用中需要谨慎考虑。
需要注意的是，跳频扩频技术并不是万能的，对其的攻击方式也会随着技术的发展而不断升级。
例如，攻击者可以利用定向天线、模拟拦截器、信号干扰发生器等设备对跳频扩频通信进行攻击。
因此，在实际应用中应该密切关注技术的演进，并将需要进行相应的安全措施和设备防御。
无线通信中常用的调制方式
无线通信中常用的调制方式无线通信是指通过无线电波或其他电磁波进行信息传输的技术。
在无线通信中，调制是将要传输的信息信号转换为适合无线传输的高频信号的过程。
调制方式的选择直接影响到无线通信系统的性能和效率。
下面将介绍几种常用的调制方式。
1. 幅度调制（AM）幅度调制是一种简单且常用的调制方式。
它通过改变载波的振幅来传输信息信号。
在AM调制中，信息信号的幅度变化会导致载波的振幅相应地变化。
接收端通过解调器将接收到的信号恢复为原始的信息信号。
幅度调制适用于带宽要求较低的应用，如调幅广播。
2. 频率调制（FM）频率调制是另一种常见的调制方式。
它通过改变载波的频率来传输信息信号。
在FM调制中，信息信号的变化会导致载波频率的相应变化。
接收端通过解调器将接收到的信号还原为原始的信息信号。
频率调制适用于对抗干扰能力较强的应用，如调频广播和无线电通信。
3. 相位调制（PM）相位调制是一种将信息信号的相位变化转换为载波相位变化的调制方式。
相位调制可以分为二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）等多种形式。
相位调制适用于对抗多径传播和频率选择性衰落的应用，如卫星通信和移动通信。
4. 正交频分复用（OFDM）正交频分复用是一种多载波调制技术。
它将高速数据流分成多个低速子流，并分配到不同的子载波上进行传输。
OFDM技术具有抗多径传播和抗频率选择性衰落的特点，适用于高速数据传输，如无线局域网和数字电视广播。
5. 正交振幅调制（QAM）正交振幅调制是一种将信息信号的振幅和相位变化转换为载波的振幅和相位变化的调制方式。
QAM技术在信号中同时传输两个参数，可以提高频谱利用率，适用于高速数据传输，如数字电视和宽带接入。
6. 直接序列扩频（DSSS）直接序列扩频是一种将信息信号通过乘以一个宽带的扩频码来实现的调制方式。
DSSS技术在信号中引入噪声样本，可以提高抗干扰能力和保护数据隐私，适用于无线局域网和蓝牙通信。
总结起来，无线通信中常用的调制方式包括幅度调制、频率调制、相位调制、正交频分复用、正交振幅调制和直接序列扩频。
直接序列扩频技术在无线通信中的
CATALOGUE目录•引言•直接序列扩频技术概述•无线通信中的直接序列扩频技术•直接序列扩频技术的性能分析•直接序列扩频技术在无线通信中的实例分析•结论与展望背景介绍研究目的和意义扩频技术的定义和特点扩频技术定义扩频技术特点直接序列扩频技术的原理直接序列扩频技术的应用优势抗干扰能力强保密性好抗多径衰落能力强易于实现无线通信中的扩频技术需求03020103可实现多用户同时接入直接序列扩频技术在无线通信中的实现方式01采用伪随机二进制序列进行调制02通过相关解调技术进行解调直接序列扩频技术在无线通信中的优势抗干扰能力强直接序列扩频技术能够有效地抑制干扰，提高通信的可靠性。
低功耗由于采用了伪随机二进制序列进行调制解调，因此功耗相对较低，延长了设备使用寿命。
保密性好通过采用伪随机二进制序列进行调制，使得信号难以被侦听和破解，提高了通信的保密性。
抗干扰性能保密性能高安全性由于信号被扩展到宽频带上，使得敌对方难以截获到原始信号。
低截获概率抗窃听抗衰落抗多普勒效应码分多址抗多径性能1实例一：无线局域网（WLAN）中的应用23在无线局域网中，直接序列扩频技术被用于对数据进行编码和传输。
扩频技术由于使用了扩频技术，无线局域网可以在复杂的电磁环境中提高抗干扰能力。
抗干扰能力无线局域网利用直接序列扩频技术实现高速数据传输。
高速传输实例二：全球定位系统（GPS）中的应用精确定位抗多径效应高灵敏度实例三低功耗蓝牙技术利用直接序列扩频技术实现低功耗传输，延长了设备的续航时间。
短距离通信蓝牙技术利用扩频技术实现短距离通信，适用于近距离数据传输。
高数据速率蓝牙技术利用直接序列扩频技术实现高速数据传输，满足了许多应用场景的需求。
010302研究结论结论1结论2结论3研究不足尽管直接序列扩频技术在无线通信中取得了许多优点，但仍存在一些不足，如系统复杂度较高、对硬件要求较高以及自适应能力有待提高等。
要点一要点二展望未来研究方向可以关注降低直接序列扩频技术的实现复杂度、研究更加智能的调制解调方法以及进一步提高系统的自适应能力等方面，以推动其在无线通信中的更广泛应用和发展。
DSSS(直序扩频)
什么是IEEE802.11:802.11为IEEE（美国电气和电子工程师协会，The Institute of Electrical and Electronics Engineers）于1997年公告的无线区域网路标准，适用于有线站台与无线用户或无线用户之间的沟通连结。
802.11的规格说明：A)802.11B)802.11aC)802.11bD)802.11gE)802.11n实现无线局域网的三种关键技术:红外线跳频扩频（FHSS）直接序列扩频（DSSS）扩展频谱技术:什么是扩展频谱技术？所谓的扩展频谱技术是指发送的信息带宽的一种技术。
是指发送的信息被展宽到一个比信息带宽宽得多的频带上去，接收端通过相关接收将其恢复到原信息带宽的一种通信手段。
扩展频谱技术的分类：DSSS（直序扩频）FHSS（跳频扩频）扩展频谱技术特点：很强的抗干扰能力可进行多址通信安全保密抗多径干扰IEEE802.11支持DSSS、FHSS两种扩频方式，规定其工作频段为2.4GHz ISM频段跳频扩频（FHSS）:跳频扩频（FHSS）技术是通过“伪随机码”的调制，信息的载波受一伪随机序列的控制，使载波工作的中心频率不断跳跃改变，而噪音和干扰信号的中心频率却不会改变，这样，只要收、发信机之间按照固定的数字算法产生相同的“伪随机码”，就可以达到同步，排除了噪音和其它干扰信号。
虽然在某一时刻频谱是窄带的，但在整个时间内，跳频系统在整个频带内跳变是宽带的，从而达到了扩频的目的。
FHSS局域网支持1Mb/s数据速率，共22组跳频图案，包括79个信道，输出的同步载波经调解后，可获得发送端送来的信息。
直接序列扩频（DSSS）:直序扩展频谱技术（DSSS）是目前应用较广的一种扩频方式。
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。
直接序列扩频 曼彻斯特编码
直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS）和曼彻斯特编码（Manchester Encoding）是两种不同的通信技术，它们各自用于不同的通信系统和应用中。
1. 直接序列扩频（DSSS）：
直接序列扩频是一种扩频通信技术，通过将信号扩展到更宽的频带上来实现抗干扰和隐蔽通信。
在DSSS中，发送端将原始信号与一个伪随机噪声序列（也称为扩频码）进行调制，接收端使用相同的伪随机噪声序列对接收到的信号进行解调，以恢复原始信号。
由于使用了扩频码，DSSS具有较高的抗干扰性能和隐蔽性。
2. 曼彻斯特编码（Manchester Encoding）：
曼彻斯特编码是一种用于数字通信的编码技术，常用于以太网等局域网中。
在曼彻斯特编码中，数据位的开始和结束时刻都被一个额外的转换信号标志，使得接收端可以准确地恢复原始信号。
这种编码方式可以增加数据的传输速率，同时也可以提供时钟信息，以便接收端正确同步数据。
总之，直接序列扩频和曼彻斯特编码是两种不同的通信技术，它们各自具有不同的特点和应用场景。
直接序列扩频
扩展频谱（Spread Spectrum，SS）技术最初是为军用目的而开发出来的，应用于军事导航和通信系统中。
出于提高通信系统抗干扰性能的需要，扩频技术的研究得以广泛开展，使得一些民用领域也从扩频技术的独特性质中受益。
本章将概括性地描述扩频技术的基本概念、理论基础、系统组成及性能；介绍扩频系统的优点与应用。
以此阐明直接序列扩频系统（DS—SS）发射机的设计与实现的重要意义。
1.1 扩频的概念扩展频谱通信系统（Spread Spectrum Communication System）是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数（Spreading Function）扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，接收端再利用相应手段将其解扩，从而获取传输信息的通信系统。
为此，扩频函数（信号）必须满足以下的特性：扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号；它的带宽远大于欲传输信息（数据）带宽；具有类似于噪声的随机特性等。
由于扩频信号的上述特性，扩频系统具有许多的优点：（1）扩频信号的不可预测性，使得扩频系统具有很高的抗干扰（anti-jam，AJ）能力。
因为干扰者难以通过观测实施干扰，而只能采用发射大功率宽带的干扰信号进行干扰。
（2）扩频信号的功率相当均匀地被分布在很宽的频率范围，以致被传输信号功率密度很低，侦察接收机难以检测。
因此，扩频系统具有低截获概率性（Low Probability of Intercept，LPI），即信号有很好的隐蔽性。
（3）通过对宽带扩频信号的相关检测，可以使扩频系统具有很高的距离鉴别力，可用于测距。
（4）扩频通信系统具有良好的码分多址（CDMA）能力，对不同的用户使用不同的码，使得旁人无法窃听，因而具有高的保密性，可用于多址通信中。
1.2 扩频技术的应用与分类正因为这种种优点，扩频技术得到了迅速的发展，扩频系统也得到了越来越广泛的应用。
在通信、数据传输、信息保密、定位、测距和多址技术等方面，显示了它极强的生命力。
直接序列扩频(实验报告)
直接序列扩频——《信号与系统》实验报告学院：弘深学院班级：电子信息实验班学号： 20136927姓名：文政指导老师：欧静兰2015年6月6日直接序列扩频目录一、课题目的 (2)二、课题要求 (2)三、设计原理 (2)1.PN序列 (2)2.工具软件使用 (2)四、实验过程 (3)1.产生信号signal和PN码 (3)2.扩频与解频 (4)3.时域波形图绘制 (4)4.绘制频域波形图 (5)5.制作移位寄存器 (5)6.只用移位寄存器产生PN码，并绘制波形图 (5)7.产生噪声并叠加，绘制叠加噪声后的信号波形图 (6)8.最大峰值扩频解扩 (6)五、实验结果及分析 (7)附录 (11)(MATLAB 源程序代码) (12)一、课题目的1、熟悉MATLAB语言的基本用法；2、掌握MATLAB语言中数据信号的产生；3、掌握直接序列扩频信号的产生；4、掌握直接序列扩频信号的解扩方法；5、掌握MATLAB语言中信号频谱的绘制方法。
二、课题要求1、随机产生原始数据；2、随机产生PN序列；3、绘制数据信号频谱；4、绘制PN序列频谱图；5、绘制扩频信号频谱；6、绘制解扩信号频谱。
*7、PN码采用移位寄存器产生的m序列，采用整周期扩频；*8、给扩频信号添加噪声；*9、采用最大相关峰值解扩；三、设计原理利用MATLAB随机产生数据比特；利用MATLAB随机生成PN序列；将数据比特与PN序列相乘完成信号扩频；将扩频信号与PN序列再次相乘完成解扩。
1.PN序列一种具有类似随机噪声的统计特性，但和真正的随机信号不同，它可以重复产生和处理。
其中最基本常用的是一种移位寄存器序列，简称m序列。
特具有平衡特性，相关特性。
2.工具软件使用本文使用MATLAB（使用版本MATLAB R2014b）软件对音频信号加高斯白噪声后制作滤波器去噪。
（1）使用MATLAB 内置函数rand(length_signal,1)，生成随机长度为length_signal的随机信号。
直接序列扩频系统(2)
直接序列扩频系统(2)5.2 扩频码序列5.2.1 码序列的相关性在扩展频谱通信中需要用高码率的窄脉冲序列。
这是指扩频码序列的波形而言。
并未涉及码的结构和如何产生等问题。
那么究竟选用什么样的码序列作为扩频码序列呢? 它应该具备哪些基本性能呢? 现在实际上用得最多的是伪随机码，或称为伪噪声(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性能。
但是，真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。
我们只能产生一种周期性的脉冲信号来近似随机噪声的性能，故称为伪随机码或PN码。
为什么要选用随机信号或噪声性能的信号来传输信息呢？许多理论研究表明，在信息传输中各种信号之间的差别性能越大越好。
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。
理想的传输信息的信号形式应是类似噪声的随机信号，因为取任何时间上不同的两段噪声来比较都不会完全相似。
用它们代表两种信号，其差别性就最大。
在数学上是用自相关函数来表示信号与它自身相移以后的相似性的。
随机信号的自相关函数的定义为下列积分：式中f(t)为信号的时间函数，t为时间延迟。
上式的物理概念是f(t)与其相对延迟的t 的f( t - t)来比较:如二者不完全重叠，即t 0，则乘积的积分ya(t)为0；如二者完全重叠，即t＝0；则相乘积分后ya(0)为一常数。
因此，ya(t)的大小可用来表征f(t)与自身延迟后的f( t －t)的相关性，故称为自相关函数。
现在来看看随机噪声的自相关性。
图5－3(a)为任一随机噪声的时间波形及其延迟一段t 后的波形。
图5－3(b)为其自相关函数。
当t＝0时，两个波形完全相同、重叠，积分平均为一常数。
如果稍微延迟一t，对于完全的随机噪声，相乘以后正负抵消，积分为0。
因而在以t 为横座标的图上ya(t)应为在原点的一段垂直线。
在其他t 时，其值为0。
这是一种理想的二值自相关特性。
直接序列扩频系统
直接序列扩频系统简述直接序列扩频就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。
而在接收端, 用相同的扩频码序列去进行解扩, 将展宽的扩频信号还原成原始的信息。
直扩通信系统原理如图1 所示。
在发送端输入的信息先经信息调制形成调频或调相数字信号, 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, 再将展宽后的宽带信号调制到射频发送出去。
在接收端, 接收机接收到宽带射频信号后, 首先将其变频至中频, 然后通过同步电路捕捉发送来的扩频码的准确相位, 由此产生与发送来的伪随机码相位完全一致的接收用的伪随机码, 作为扩频解调用的本地扩频码序列, 最后经信息解调, 恢复成原始信息输出。
由此可见, 直扩通信系统要进行三次调制和相应的解调, 分别为信息调制、扩频调制和射频调制, 以及相应的信息解调、解扩和射频解调。
与一般通信系统比较, 扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。
1.功能介绍所谓扩展频谱通信，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”。
扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小带宽（B），其比值称为处理增益（Gp）。
总之，我们用扩展频谱的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。
这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。
2.功能实现2.1 Walsh函数的产生产生Walsh函数的源代码如下：function A=walsh(x)H2=[1 1;1 -1];%2阶哈达码NH2=H2*(-1);H4=[H2 H2;H2 NH2];%4阶哈达码NH4=-1*H4;H8=[H4 H4;H4 NH4];%8阶哈达码NH8=-1*H8;H16=[H8 H8;H8 NH8];%16阶哈达码NH16=-1*H16;H32=[H16 H16;H16 NH16];%32阶哈达码NH32=-1*H32;H64=[H32 H32;H32 NH32];%64阶哈达码NH64=-1*H64;H128=[H64 H64;H64 NH64];%128阶哈达码NH128=-1*H128;switch xcase 2A=H2;case 4A=H4;case 8A=H8;case 16A=H16;case 32A=H32;case 64A=H64;case 128A=H128;otherwisedisp('error');end在本实验中我们采用16阶哈达码对用户数据进行Walsh扩频调制，只要调用函数N=16;B=walsh(N)，即可产生扩频增益为N＝16的扩频码。
实验十一 直接序列扩频实验
实验十一 直接序列扩频实验一、实验目的1、通过本实验掌握基带信号m 序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及频域上的变化。
2、通过本实验掌握基带信号Gold 序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及频域上的变化。
二、实验内容1、观察扩频前后信息码的时域变化。
2、观察扩频前后信息码的频域变化。
3、观察已调信号在扩频前后的频域变化。
三、基本原理扩展频谱通信系统是指将待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数扩展成为宽频带信号后送入信道中传输，在接收端利用相应手段将信号解压缩，从而获取传输信息的通信系统。
也就是说在传输同样信息时所需的射频带宽，远比我们已熟知的各种调制方式要求的带宽要宽得多。
扩频带宽至少是信息带宽的几十倍甚至几万倍。
这一定义包括以下三方面的意思：（1）信号频谱被展宽了。
在常规通信中，为了提高频率利用率，通常都是采用大体相当带宽的信号来传输信息，即在无线电通信中射频信号的带宽和所传信息的带宽是属于同一个数量级的，但扩频通信的信号带宽与信息带宽之比则高达100～1000，属于宽带通信，原因是为了提高通信的抗干扰能力，这是扩频通信的基本思想和理论依据。
扩频通信系统扩展的频谱越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。
（2）采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。
由信号理论知道，脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽，信号的频带宽度和脉冲宽度近似成反比，因此，所传信息被越窄的脉冲序列调制，则可产生很宽频带的信号。
扩频码序列就是很窄的脉冲序列。
（3）在接收端用与发送端完全相同的扩频码序列来进行解扩。
扩频技术的理论依据定性的讨论有以下几点：首先，扩频技术的理论基础可用香农信道容量公式来描述：)/1(log 2N S W C +=式中：C 为信道容量；W 为系统传输带宽；S/N 为传输系统的信噪比。
该公式表明，在高斯信道中当传输系统的信噪比S/N 下降时，可用增加系统传输带宽W 的办法来保持信道容量C 不变。
对于任意给定的信噪比可以用增大传输带宽来获得较低的信息差错率。
直接序列扩频系统
一、实验目的1.理解直接序列扩频系统基本原理和工作特点。
2.研究直接序列扩频频率扩展特点。
3.研究直接序列扩频系统抗干扰性能。
4.研究直接序列扩频系统中PN码的作用。
5.利用MATLAB中的仿真工具模拟直接序列扩频系统。
二、实验原理直接序列扩频系统（DS）又称为直接序列调制系统或伪噪声系统（PN系统），简称直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。
直接序列扩频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受到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。
感染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。
三、实验系统组成及工作原理1.直扩系统组成框图上图为直扩系统组成原理框图。
由信源输出的信号a(t)，和伪随机码产生的伪随机码c(t)进行摸2加，产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。
在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列a(t)的频带，即为中频调制信号。
然后再进行解调，恢复出所传输的信息a(t)，从而完成信息的传输。
2.直扩系统的信号分析信号源产生的信号为信息流，码元速率，码元宽度，＝1/ ，则为式中：为信息码，以概率P取＋1和以概率1-P取-1，为门函数。
即伪随机序列产生器产生的伪随机序列,速率为，每一伪随机码元宽度为，＝1/ 则。
式中：为伪随机码码元，取值＋1或－1；为门函数，定义与相似。
扩频过程实质上是信息流与伪随机序列的模2加或相乘的过程。
伪随机码速率比信息速率大得多，所以扩展后的序列的速率仍为伪随机码速率。
扩展的序列为式中：用此扩展后的序列去调制载波，将信号搬移到载频上去。
用于直扩系统的调制，原则上将大多数数字调制方式均可，但应视具体情况，根据系统的性能要求来确定，用地较多的调制方式有BPSK，MSK，QPSK，TFM等。
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一、实验目的：
1、熟悉 MATLAB 语言的基本用法；
2、掌握 MATLAB 语言中数据信号的产生；
3、掌握直接序列扩频信号的产生；
4、掌握直接序列扩频信号的解扩方法；
5、掌握 MATLAB 语言中信号频谱的绘制方法。
二、实验原理：
（1）利用 MATLAB 随机产生数据比特；利用 MATLAB 随机生成 PN 序列；将数据比特与PN序列相乘完成信号扩频；将扩频信号与PN序列再次相乘完成解扩。
图1 直接序列扩频系统原理图
（2）最大相关峰值解扩，就是设置一个标准门限，然后通过条件判断将信号值变为1，-1，从而将原先加噪的扩频信号解扩。
三、实验步骤：
程序代码：Wave_test2.m
clear all;
clc;
%***********************
%基本要求内容
len = 5;%要产生的数据长度；
N = 10;%一个符号用10个采样点表示
signal = randi([0 1],1,len);%randi 产生的数据范围[0,1],产生的大小 1*len
四、结果与分析：
1.基本要求的实验结果：Figure 1
Figure2
Figure2
2.提高要求的实验结果Figure3
Figure4
Figure5 Figure6。