直接序列扩频技术的研究与应用
扩频通信技术在实际中的应用
扩频通信技术在实际中的应用摘要:通过介绍扩频通信技术的概念及原理来研究它是如何在实际中应用的。
关键词: 扩频分类应用正文:一、扩频技术是近年发展非常迅速的一种技术,它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势,而且广泛地渗透到了通信的各个方面,如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。
扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)川简称“扩频通信”。
是将发送的信息展宽到一个很宽的频带上,这一频带比要发送的信息带宽宽的多,在接收端通过相关接收,从而将信号恢复到信息带宽。
扩频通信按其工作方式的不同,可分为直接序列扩频(DS),跳频(FH),跳时(TH),以及它们的组合方式,如:FH/DS,TH/DS,FH/TH等。
不同的扩频技术,其抗干扰机理和对不同扰的抵抗能力是不同的。
直接序列扩频技术通过相关处理,降低进入解调器的信号功率来达到抗干扰目的;跳频系统依靠载频的随机跳变,以躲避方式对抗通信中的干扰。
直接序列扩频技术是目前应用较为广泛。
三、低轨卫星通信信道模型低轨口星通信信道是一种无线衰落时变信道。
其中,径衰落、阴影衰落及多普勒频移是影响低轨卫星信道的主要因素。
将低轨卫星通信的传播环境分为城市环境、开阔地带环境、农村及郊区环境三种,分别用瑞利信道、莱斯信道和C.I舶信道模璎来近似n-lo]。
2.1城市环境在此情况下,视线分冒可以认为是完全被建筑物阻挡吸收,直射分量:(f)为零,接收的信号为各条路径的散射分量之和,此时只存在多径衰落。
各途径传播的散射信号相互独立,而且散射信号的振幅之和是恒定的,合成信号的包络服从瑞利(Rayleigh)分布,其概率密度函数为,式中,r为接收信号的包络,,为平均多径功率,合成信号的相位服从[0,27r)的均匀分布,此时的信道属于瑞利信道。
当采用SystemVue软件建立其仿真模型时,可由JK信道子系统构成,设其多径数目为5,最大多普勒频移为20kHz。
直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究分析
直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究摘要:当前,扩展频谱(Spread Spectrum,SS,简称扩频)技术在军事通信和民用系统中均有广泛的应用。
这是由于扩频技术具有多址能力、隐蔽性好、抗干扰能力等优点,因此特别适合于无线移动通信环境。
直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS,简称直扩)技术具有良好的保密性、灵活的信道分配能力以及较强的抗多径、多址干扰能力,不增加扩频增益的条件下,在接受机解扩之前借助信号处理的方式对接收信号进行预处理,可以显著增加系统的抗干扰能力。
本文首先介绍了扩频技术的基本理论,包括扩频技术的理论基础,扩频系统的特点、分类及应用,扩频通信的几种实现方式。
研究了直扩系统的数学模型,扩频用的处理增益和抗干扰容限等。
其次,分析了直扩系统的抗干扰性能,包括抗高斯白噪声干扰、窄带干扰、单频正弦干扰、多径效应干扰以及其他扩频信号干扰的性能。
最后利用MATLAB建立了扩频通信系统的仿真模型,并结合仿真结果分析了扩频通信系统的抗干扰性能。
关键词:直接序列扩频,窄带干扰,MATLAB仿真,抗干扰技术目录摘要 ................................................................................................................ 错误!未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 抗干扰技术 (1)1.2 扩展频谱系统的分类及特点 (2)1.2.1 扩频系统的分类 (2)1.2.2 扩频系统的特点 (2)2 扩展频谱通信技术 (3)2.1 扩频通信的定义 (3)2.2 扩频技术的理论基础 (4)2.2.1 Shannon公式 (4)2.2.2 处理增益与抗干扰容限 (5)2.3 直接序列扩频系统(DSSS系统) (5)2.3.1 DS扩频通信系统的数学模型 (6)2.3.2 直扩信号的数学表示 (7)3 直接序列扩频系统的抗干扰性能 (7)3.1 抗高斯白噪声干扰能力 (8)3.2 抗单频正弦干扰能力 (9)3.3 抗窄带干扰能力 (10)3.4 抗多径效应的能力 (11)3.5 抗其它扩频信号干扰能力 (14)4 DSSS系统抗干扰性能仿真与分析 (15)4.1 抗正弦干扰仿真及结果分析 (15)4.1.1 建立抗正弦干扰仿真模型 (15)4.1.2 仿真结果及其分析 (16)4.2 抗窄带干扰仿真及结果分析 (17)4.2.1 建立抗窄带干扰仿真模型 (17)4.2.2 仿真结果及其分析 (18)4.3 抗多径效应仿真及结果分析 (18)4.3.1 建立抗多径效应的仿真模型 (18)4.3.2 仿真结果及其分析 (19)4.4 抗其他扩频信号干扰仿真及结果分析 (21)4.4.1 建立抗其他扩频信号干扰仿真模型 (21)4.4.2 仿真结果及其分析 (21)5 DSSS系统的抗干扰技术 (22)5.1 混合式扩展频谱系统 (22)5.2 自适应天线抑制干扰技术 (23)5.3 自适应滤波器抑制窄带干扰 (23)6 结束语 (25)参考文献 (26)1 绪论扩频通信技术是通信的一个重要分支和发展方向,它是扩展频谱技术与通信相结合的产物。
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。
直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真
Ab s t r a c t : Di r e c t S e q u e n c e S p r e a d S p e c t r u m
( D S S S ) C o mm u n i c a t i o n h a s b e e n w i d e l y a p p l i e d i n P e r s o n a l
c o n d i t i o n , a n d a s i m u l a t i o n r e s u l t o f s i na g l s , f o r e x a m p l e , B P S K( B i n a r y P h a s e S h i f t K e y i n g ) , i s g i v e n .
o f b e i n g i n t e r c e p t e d a n d o u t s t nd a i n g mu l t i - a c c e s s c o mmu n i c a t i o n a b i l i t y . At he t s a / n e t i me , he t P r o b l e m f o e s t i ma t i n g S i na g l s h a s b e e n o f g r e a t r e s e a r c h i n t e r e s t wi h t he t d e v e l o p me n t f o t h e i f e l d f o w i n d - b a n d we a k s i g n l a p r o c e s s i n g nd a
它的研究是宽带微弱信号检测与估计以及通信对抗领域的一个重要研究课题。 本文针对直扩信 号, 以双 相移相键控 ( B i n a r y P h a s e S h i f t K e y i n g , B P S K ) 为例 , 运 用小波变换和循环谱相关方法相 结合 , 在 非
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,收到的信息和发出的信息并不完全相同。
可靠性就是用来衡量收到信息和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使用。
近年来,扩展频谱通信技术的理论和使用发展非常迅速,在民用通信系统中也得到了广泛的使用。
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(和待传输的信息信号)(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。
直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用
直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,简称DSSS)技术是一种常见的无线通信技术,它通过在传输信号中引入高序列码(即扩频码)来提高信号的抗干扰性能和传输安全性。
本文将对直接序列扩频技术在无线通信中的研究和应用进行详细的介绍。
一、直接序列扩频技术的原理直接序列扩频技术是通过将原始信号与伪随机序列进行“乘法运算”来实现的。
伪随机序列也称为扩频码,它是一种高度复杂的码序列,具有良好的随机性。
原始信号在发送端乘以扩频码后,信号的带宽被扩大,从而增加了信号的抗干扰性能。
在接收端,使用与发送端一样的扩频码对接收到的信号进行解码,从而恢复出原始信号。
二、直接序列扩频技术的研究进展1. 扩频码设计:早期的扩频码设计主要依赖于单一序列的生成算法,如线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,简称LFSR)。
然而,这种方法生成的扩频码周期较短,因此容易受到时间和频率同步误差的影响。
近年来,研究者们提出了一些新的扩频码设计方法,如复合序列的设计、混沌序列的设计等,使得扩频码的周期更长,抗干扰性能更好。
2. 增强码的引入:为了进一步提高直接序列扩频系统的传输性能,针对码跳变和码相位模糊等问题,研究者们引入了增强码(Enhanced Code)技术。
增强码是一种对原始扩频码进行变换得到的码序列,通过增强码的引入,可以提高系统的信号识别与抗干扰能力。
3. 码跳频技术的研究:直接序列扩频技术可以与码跳频技术相结合,即通过在传输过程中引入码跳变来增加系统的抗多径干扰能力。
码跳频技术通过频率域的快速跳变,使得信号在不同的频率上进行传输,从而降低了多径干扰对信号的影响。
三、直接序列扩频技术的应用直接序列扩频技术在无线通信中有广泛的应用,以下是一些典型的应用场景:1. CDMA系统:CDMA(Code Division Multiple Access)是一种基于直接序列扩频技术的通信系统。
扩频通信中直接扩频系统的同步技术
摘要扩频通信作为一种新型的通信体制,具有很多独特的优点,在军用和民用领域中都得到了广泛的应用。
扩频通信中一个关键性的问题就是扩频信号的同步,包括捕获和跟踪两个步骤,同步性能的优劣直接影响到整个扩频通信系统的性能。
因此,对直扩系统同步的研究具有很大的实用价值。
本文深入研究了扩频通信中直接扩频系统的同步技术,包括伪随机(PN)序列的捕获、跟踪和载波同步。
在伪随机(PN)序列的捕获中研究了串并结合的大步进方法。
研究了伪码串行-载波并行、伪码并行-载波串行、伪码串行-载波并行、伪码并行-载波并行4种捕获方法。
在特定的参数下,设计出直扩通信系统,并在高斯信道条件下,仿真得出了直扩系统的误码率性能曲线,在此基础上运用了伪码并行-载波串行的方法进行仿真分析,从MATLAB仿真结果可以看出捕获方案确实可行。
关键词:扩频通信;同步;捕获;跟踪AbstractAs a new type of communications system,spread spectrum communications has many unique advantages, and has been widely used in both military and civilian fields. The synchronization of spread specturn signal, including acquisition and tracking, is the key problem of spread specturn communication. The performance of synchronizing has direct impact on the whole spread spectrun communication system. As a result, it’s very important to discuss this problem.This paper researches into synchronization techniques of direct-sequence spread spectrum systems, which include PN code acquisition, PN code tracking and carrier recovery. we studied PN acquisition scheme, large step acquision scheme. This paper discusses four capture methods about serial PN code, serial carrier, parallel PN code, serial carrier, serial PN code, parallel carrier, and parallel PN code, parallel carrier. Incertain parameters, design of direct sequence spread spectrum communication system, and in the Gauss channel conditions, simulation of the curve of the BER performance of DSSS system, on the basis of using the parallel PN code, carrier serial simulation, simulation results can be seen from the MATLAB capture scheme is feasible.Keywords: S pread Spectrum Communications; Synchronization; Acquisition; Tracking目录1 绪论 (1)2直接序列扩频通信的理论基础 (4)2.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.1基本理论 (4)2.1.2扩频通信的特点 (5)2.2直接序列扩频通信系统 (6)2.3伪随机序列 (9)2.3.1m序列 (10)3 直接序列扩频系统的同步 (12)3.1同步机理 (12)3.2信号捕获 (12)3.3 信号跟踪 (17)3.3.1 载波跟踪技术 (17)3.3.2 锁相环原理 (18)3.3.3 锁频环原理 (20)3.3.4 锁相环与锁频环的性能比较 (21)4直扩系统的仿真分析 (23)4.1设计参数 (23)4.2 直扩通信系统的原理框图 (23)4.3直扩通信系统的仿真分析 (24)4.4 直扩系统的抗干扰性能分析 (30)5 同步仿真分析 (31)5.1同步参数设计 (31)5.2 PN码的自相关性仿真 (31)5.3 捕获 (32)5.4 跟踪 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 英文原文 (43)附录B 中文翻译 (55)附录C 程序 (64)1 绪 论扩频通信是建立在ClaudeE.Shannon 信息论基础之上的一种新型现代通信体制。
直接序列扩频技术在无线通信中的应用
直接序列扩频技术在无线通信中的应用汇报人:日期: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际应用案例•结论与展望引言0102背景介绍研究目的研究意义研究目的和意义直接序列扩频技术概述具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、低截获概率、保密性好、组网灵活等优点。
扩频技术的定义和特点扩频技术特点扩频技术定义直接序列扩频技术原理伪随机噪声码直接序列扩频技术的原理提高通信系统的抗干扰能力提高通信系统的安全性提高通信系统的可靠性实现高速数据传输直接序列扩频技术的应用优势无线通信中的直接序列扩频技术抗干扰能力强低功耗高速数据传输030201无线通信中的扩频技术需求1 2 3采用伪随机噪声码作为扩频码调制扩频信号发射扩频信号直接序列扩频技术在无线通信中的实现方式抗干扰能力强低功耗高速数据传输直接序列扩频技术在无线通信中的优势直接序列扩频技术的性能分析抗干扰性能分析抗干扰性能抗衰落性能保密性直接序列扩频技术可以有效地抵抗各种形式的截获和攻击,如码字捕获、同步攻击等。
安全性隐身性能保密性能分析抗多径性能分析多径干扰01抗多径能力02适应能力03直接序列扩频技术在无线通信中的实际应用案例增强信号抗干扰能力实现低功率通信实现隐蔽通信在移动通信中的应用案例增强信号抗干扰能力提高安全性在无线局域网中的应用案例提高雷达分辨率直接序列扩频技术可以将雷达信号扩展到更宽的频带中,从而使得雷达可以分辨更小的目标。
增强抗干扰能力直接序列扩频技术能够降低单位频带内的信号强度,从而增强雷达信号抗干扰能力,提高雷达的检测精度。
在雷达信号处理中的应用案例结论与展望通过对直接序列扩频系统的仿真和分析,发现该技术在高斯白噪声和多径干扰环境下具有优良的性能表现。
在直接序列扩频技术的应用中,伪随机序列的产生和处理是关键技术之一,也是未来研究的重要方向。
直接序列扩频技术能够有效地抵抗无线通信中的多径干扰和窄带干扰,提高通信的可靠性和保密性。
(完整word版)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。
直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真
直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真
直接序列扩频信号的检测方法是一种通过对扩频信号采用相关运
算的方式实现的信号检测方法。
这种方法需要用到两个序列:扩频码
和本地码。
首先,发送端的数据信号会经过扩频码的编码,将原信号变为多
倍带宽的扩频信号。
接着,接收端通过接收到的扩频信号进行解码,
将其还原为原始信号。
解码过程中需要使用到本地码,将解码后的信
号与本地码做相关运算以还原原始信号。
具体来说,扩频信号的解码需要先将接收到的信号与本地码进行
相关运算,得到相关输出。
相关输出的峰值即为扩频码与本地码匹配
的位置,实现了扩频信号的解码。
在实际应用中,为了提高检测精度,可以使用多个本地码进行相关运算,并将各个相关输出求和得到总相
关输出。
总相关输出的峰值即为最终检测结果。
为了验证直接序列扩频信号的检测方法的有效性,可以在仿真软
件中进行模拟实验。
具体步骤是生成扩频信号,并将其送到接收端进
行解码。
在解码过程中需要采用与信号编码相同的扩频码和本地码,
然后进行相关运算并求总相关输出,最终得到解码结果。
通过比对解
码结果和原始信号,可以评估检测方法的准确性和稳定性。
直接序列扩频原理
直接序列扩频原理
直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)是一种使用扩频技术来提高信号传输率、容量和电磁兼容性的一种通信技术。
它可以将信号和噪声分开,从而提高信号传输率,减少噪声干扰。
直接序列扩频是一种无线电技术,它的原理是将信号分为多个子信号,然后将这些子信号分别使用不同的扩频因子进行扩频。
子信号的频率范围比原始信号的频率范围要宽,因此可以抵御干扰,提高信号传输率。
直接序列扩频的工作原理是:将要发射的信号分解成一系列独立的子信号,然后以不同的扩频因子对这些子信号进行扩频。
这些扩频因子可以是数字序列,也可以是模拟信号,比如正弦波、锯齿波等。
扩频因子与子信号的乘积组成了新的信号,这个新的信号的频率范围比原始信号的频率范围要宽,可以抵御干扰,提高信号传输率。
直接序列扩频的优点是可以抵御干扰,提高信号传输率,提高数据传输容量,减少电磁辐射等。
它的缺点是系统复杂,设计和实现费时费力,耗费更多的系统资源,因此,直接序列扩频技术并不是所有应用场合都适用。
直接序列扩频是一种重要的无线电技术,目前主要应用于无线网络、无线通信、无线对讲机等方面,能够抵抗干扰,提
高信号传输率,减少噪声干扰,提高系统容量,提升电磁兼容性,是一种非常有效的无线电技术。
直接序列扩频的原理和应用
直接序列扩频的原理和应用1. 原理直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,简称DSSS),是一种用于无线通信中的传输技术。
它通过将数据序列化为一系列较长的序列,这些序列被称为码片。
在发送端,数据以较低速率传输,同时使用码片将其扩展为较高速率的信号。
在接收端,利用匹配的码片进行解扩,将信号恢复为原始数据。
DSSS的主要原理如下: - 序列生成: 在发送端,使用伪随机码生成器生成一个密集的码片序列,这个序列被称为扩频码。
扩频码通常是一个长的伪随机比特序列,与要传输的数据比特序列逐比特进行运算。
运算的方式有多种,如异或运算、加法运算等。
通过这样的运算,原始的数据序列被扩展为一个带有扩频码的序列。
- 带宽扩展: 接下来,使用扩频码对原始信号进行带宽扩展。
扩展的过程是将每个原始比特用扩频码序列中的多个比特来表示。
例如,每个原始数据比特可以扩展为10个扩频比特。
这样,信号的频谱宽度变得更宽,但传输速率也变得更快。
- 发送:扩展后的信号以较高速率发送。
由于采用了扩频码,使得信号的功率分散在宽频带上,从而使得信号的干扰抗性更强。
此外,扩频码的特殊性质还使得信号能够在多径环境下具有较好的传播性能。
- 接收与解扩: 在接收端,使用与发送端相同的伪随机码生成器生成与发送端相匹配的扩频码序列。
然后,将接收到的信号与扩频码进行相关运算,进行解扩。
解扩后,信号的带宽被还原为原始数据的带宽,然后再进行后续的信号处理,以恢复出原始数据。
2. 应用直接序列扩频技术在无线通信领域有广泛的应用,以下列举了几个常见的应用场景:2.1 无线局域网(WLAN)DSSS技术在无线局域网中的应用非常普遍。
它能够提供更高的数据传输速率和更好的抗干扰能力,有助于提升无线网络的性能和覆盖范围。
同时,DSSS技术支持多用户同时传输数据,可以提高系统的容量和吞吐量。
由于DSSS技术的成本相对较低,广泛应用于2.4GHz频段的无线局域网。
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。
chirp扩频综述
Chirp扩频技术综述摘要:众所周知,扩频技术具有显著的抗干扰和抗衰落特性,并且具有低功耗,及低的被检测概率,因此,扩频技术被广泛的应用于民用和军用通信中。
常用的扩频技术主要有三种:直接序列扩频,跳频和chirp扩频(Chirp Spread Spectrum,CSS)技术。
相比于前两者,Chirp 扩频技术的抗多普勒频移能力更强,且可有效的抗深度衰落。
由于水声信道的多普勒频移是不可忽略的,因此,有必要对chirp扩频技术进行深入的研究,使其能成为水声通信中一种新的调制体制。
另外,近年来FRFT(Fractional Fourier Transform,分数阶傅里叶变换)是信号处理领域一个研究热点,不同于普通的傅里叶变换,FRFT的基函数正是一系列chirp 函数,这使得FRFT可用于检测chirp信号和chirp参数估计,因此,将其引入Chirp扩频系统。
本文将介绍chirp扩频技术的基本原理,及其主要发展和应用,并对基于chirp扩频的多址方案进行讨论。
最后还将介绍基于FRFT的Chirp扩频系统。
一.Chirp扩频技术简介CSS技术是用线性调频的Chirp脉冲调制发送信息来达到扩频效果的。
Chirp脉冲是正弦信号,在一定时间段内,其频率随时间线性增加或减小。
与DSSS、FHSS相似,CSS利用了它的整个带宽去扩展信号的频谱,不同的是CSS不需要加入任何伪随机序列,它利用了Chirp脉冲自身的频率线性特征,其频率是连续变化的。
CSS与DSSS的解扩原理也有相似之处。
DSSS是通过PN序列扩频的,其解扩需要利用PN序列良好的自相关特性,即:其自相关远大于互相关。
在接收端,如果本地PN序列与接收到的PN序列具有相同的相位时,相关运算出现最大值。
所以可以通过自相关运算,对信号进行解扩,实现数据符号的检测。
CSS的解扩利用了脉冲压缩原理。
接收信号经过匹配滤波后,出现了尖峰脉冲,接收机可以通过对尖峰脉冲的能量捕获来进行数据符号的检测。
直接序列扩频在智能家庭系统通信中的应用
省 了重 新布 线 的开支 。而且 在 采用 了现 代扩频 技 术
之后 ,可使 电力 线通 信可 靠性 明显提 高 。
1 系统模 块介 绍
家庭 内部 网络是 由家庭 主 控制 模块 ( 简称 主模 块 )和各 个分 系统 从 智能模 块 ( 简称 从模 块 ,如水
关 键 词 : 电力线通信:扩频通信:S 12; C 18
中图分类号:T 7 M 3
文献标识码:A
Ap lc to fd r c e u n es r a p cr m n p ia i n o ie t q e c p e d s e tu i s i t li e tf m i yse c m mu i ai n n e lg n a l s t m o y n c to
C HEN P n ,L nin eg 1 we j g a
( olg f l tia n nr l n iern ,io igT c nc l iv ri C l e e r l dCo to gn e igL a nn e h ia e oE c c a E Un es y t Huu a 2 1 5C ia’ ld o1 5 0 , hn )
c omm un c t sby a t e e Th ss se i e sb e a d e o om z d b r c ie. ia e e h rn t. i y t m sf a i l n c n i e y p a tc
Ke r s p y wo d : owe i e c rln omm u i a i nc t on: s r a p cr m ommu i a i n: SC1 2 p e d s e tu c n c to 8 1
直接序列扩频通信系统性能研究
s p e c t r u m( DS S S ) , a n e w i mp r o v e d p r a c t i c a l Ra y l e i g h c h a n n e l mo d e l i s p u t f o r wa r d s , a n d t h e i mp a c t o f c o d e l e n g t h&
统 抗 多径 衰 落 性 能 。 关键 词 :直接 序 列扩 频 ;误码 率 ;扩 频增 益 ; 多径衰 落
中图分 类号 :T P 3 0 2 文 献标 志码 :A
Re s e a r c h o n Di r e c t S e q u e n c e S p r e a d S p e c t r u m Co mmu n i c a t i o n S y s t e m
a n t i ・ mu l t i p a t h f a d i n g c a p a b i l i t y o f DS S S c o mmu n i c a t i o n s y s t e m, a n d t h e r e l a t i o n s h i p c u r v e s o f t h e b i t e r r o r r a t e( BE R ) a n d
Ma t l a b s i mul a t i o n r e s u l t s h o ws , t h e a n t i — mul t i p a t h f a d i n g p e r f o r ma n c e i mp r o v e d b y t h e wa y o f i n c r e a s i n g P N c o d e l e ng t h i s b e t t e r t h a n t h a t b y t h e wa y o f i n c r e a s i n g t h e s p r e a d s p e c t r u m g a i n i n t h e c o n d i t i o n o f s t r o n g mu l t i p a t h f a d i n g .
IFF系统中直接序列扩频抗干扰技术的研究
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 ,使落人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 出信噪比,达到抗干扰 的目
的。D 扩频系统是应用最广泛的一种扩展频谱系统 , S 领域 。D 扩频通信 系统的基本模型如图 1 S 所示 。 其原理为 : 信源产生信息 al n, 通过编码器输 出二 进制码流 M ut, 中 U 以随机变量。二进制数字 (, 其 ) 用
S e tu ( p crm DS—s )o I FS s m s f F yt e
Che u—fn M a —r ng n Xi a g , o Xi o  ̄
( . u i cieyadEet nHihr rf s nl n cncl co lW ui 1 08Chn; 1 x hn r l r g e oe i a adTeh iaSh o, x 42 , ia W Ma n co P so 2
能有效降低 IF F 系统的解码误码率 ; () 2在干扰中心频率偏离信号 中心频率时 , 干扰效
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
信速率高等众多优点 , 在个人通信 网、 无线局域网、 第
三代移动通信、卫星通信以及军事战术通信等领域得 到广泛应用圈 。 设仿真参数 :  ̄l , G=o 中心频率 F= 06采样频率 c 3e , F= 0e , s206 只取询问模式 4 仿真 , 基带信号采用升余弦 成型滤波 , 取滚 降系数 R 0 2 则模式 4询问信号扩 =. , 2 频前后对应的功率谱 比较, 如图 4 所示。
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。
扩频技术与应用
扩频技术与应用随着现代科技的不断发展,人们对于通讯技术的需求越来越高。
扩频技术因其高速率、强鲁棒性、低发射功率以及密度伪随机序列等优点,被广泛应用于数据传输、卫星通讯、无线通讯等领域。
本文将系统地介绍扩频技术的定义、分类、原理和应用等相关知识。
一、扩频技术的定义扩频技术是指在传递数据时,将低频率信号(称为基带信号)通过编码技术扩大频带宽度,从而提高传输速率和降低误码率的一种通信技术。
扩频技术有两种形式,分别是直接序列扩频和频率跳变扩频。
二、扩频技术的分类1.直接序列扩频:直接序列扩频是指在低速码上乘以高速大码,从而扩宽带宽的一种技术。
在发送端,将需要传输的数字信号进行调制并转换为基带信号,再通过伪随机序列生成器产生伪随机码,并将基带信号和伪随机码进行加权叠加,形成扩频信号,最后通过扩频发射机进行调制后发射。
2.频率跳变扩频:频率跳变扩频是指将数字信号转化成一个频带宽度为β 的频率脉冲序列,经过改变脉冲的频率进行扩频通信的一种技术。
其发送端中,以信息信号为变量,计算出跳频序列,然后将信息信号与跳频序列乘积后,将得到的频率跳变信号送入接收端。
三、扩频技术的原理扩频技术的原理可概括为在一定的频带宽度中传输信号,通过增加“无效信息”即扰码,从而减轻外界干扰,提高了信号的抗干扰能力。
直接序列扩频和频率跳变扩频的原理是不同的。
在直接序列扩频中,原始数据通过伪随机序列编码,将码元传送到接收端。
接收端通过同样的伪随机序列将码元进行解码恢复原始数据。
在频率跳变扩频中,原始数据按照一定的顺序进行跳频,接收端同样按照该顺序进行跳频对应解码。
四、扩频技术的应用1.军事领域:扩频技术被广泛应用于军事通信领域。
因为其强大的抗干扰能力以及低发射功率,可以保障信息传递的机密性和安全性。
2.民用领域:扩频技术在民用领域中也有着广泛的应用。
例如GPS就是一种典型的扩频技术,通过多颗卫星向地球接收站发射扩频GPS信号,实现全球精确定位。
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直接序列扩频技术的研究与应用
作者:段晓红张凯
来源:《中国科技博览》2016年第25期
[摘要]随着国民经济的不断发展,人们对信息传输的稳定性、安全性越来越高,对其传输的速度要求也越来越快,并且随着移动通信技术的迅速发展,人们的这一要求愈发明显。
直接序列扩频技术作为人们发明出来的一种主要抗干扰技术之一,在长期不断的推广应用中得到了长足的发展,技术日趋成熟。
[关键词]移动通信直接序列扩频
中图分类号:TN914.42 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)25-0105-01
引言:
随着通信技术的不断发展以及个人网络、移动通信的迅速发展,使得通信市场竞争越来越激烈,互相之间的干扰越来越大,同时使得通信资源如频带资源更加紧迫,因此,人们就开始加大了对抗干扰、窄信号通信等的研究。
目前,世界上关于移动数据通信系统的研究和开发工作正在如火如荼地进行。
移动通信技术正是伴随着人类文明及科学技术的不断发展而发展起来的。
但是,在长期的发展和实践过程中发现,由于移动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。
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发展背景
从十九世纪人们对电缆通信的初步发明开始,伴随着科学技术的不断发展,通信技术突破了最初的有线通信,发展出了移动通信技术。
移动通信靠电磁波来进行信息传递,不用架线,更具灵活性,因而被迅速推广和发展。
但移动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移动电波的干扰,会极大的影响甚至改变信号的传输信息,因此,移动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。
在世界格局动荡的那个年代,扩频抗干扰技术主要用来对抗敌方的恶意干扰,维持军事系统安全不被侵入,其作用的重要性由此可见。
一直到八十年代中期,美国联邦通信委员会发布了一份关于将扩频通信技术应用于民用领域的报告,这一技术才得到更广泛的应用。
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。
随着科技的不断发展,直接序列扩频技术还将不断发展与完善,以适应当代人们的不断发展需求。
二、直接序列扩频技术简介
直接序列扩频技术是指利用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号。
该技术作为一种信息传输方式,通过编码及调制的方法将频带展宽,使得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,与所传信息数据无关,这样便可以有效提高频率资源的利用率,且使所需要传达的信息安全、准确的传达。
该技术主要是通过发端、信道和接收端三部分来实现的。
其工作原理为:将需要传输的数字信号在发端输入以后,首先通过扩频码发生器产生的扩频序列将输入的数字信号进行调制,以扩宽其信号频谱,扩频码序列一般采用PN码。
然后将扩宽后的信号调制到射频发生器发射出去。
调制方式多采用BPSK、DPSK、MPSK等方式。
发出的信号在接收端的本地射频发生器接收到信号后立即进行解调,此后再由本地的扩频解调设备产生与发端相同的扩频序列进行信号解扩,使信号恢复到原信号进行输出,从而实现信息的传输。
三、直接序列扩频技术的理论基础
移动通信技术自发展以来,伴随着科学技术的飞速发展也迅速发展。
发展至今,人们由通用移动逐渐发展出了专用移动网络,移动通信传输环境变得日趋复杂,同时人们对移动传输网络的传输质量变得日益严苛,所以如何在保证传输质量的同时尽量节约传输信号所占用的频谱宽度便成了当代移动技术不断探索的领域。
直接序列扩频技术可以把传输信号在发射端用扩频码进行调制,使得其所占用的频带宽度远大于传输信息所必须的带宽,再在接收端用相同的扩频码进行解扩,以把信号进行还原。
这样既节省了频率资源,又可使信号安全送达,保证了信号传输的质量,一次被广泛应用。
其理论依据为:
该式是香农在长期的移动通信研究中总结出来的公式,称为香农公式。
式中,C—信息的传输速率(即信道容量,单位b/s),B—频带宽度(单位Hz),S—信号平均功率(单位W),N—噪声平均功率(单位W),S/N—信噪比。
从公式中可以看出,要提高到信号的传输速率,可以通过两种途径实现。
一种是提高信号传输的频带宽度,另一种是提高信噪比。
在保证信号的传输速率一定时,可以通过提高信号传输的频带宽度来降低对信噪比的要求,这便是直接序列扩频技术的原理,通过增加带宽来降低对信噪比的要求,从而保证信号传输的质量。
该式是柯捷尔尼科夫在其长期研究的潜在抗干扰理论中得出的估算信号传输差错概率的公式。
式中,Pe—信号差错概率,S/N—信噪比,B/Bm—信号带宽比。
由此可以看出,信号差错概率与信噪比和信号带宽比两个因素有关。
降低信噪比或信号带宽比均可使信号传输的差错概率减小。
因此,在信噪比一定的情况下其差错概率可通过信号带宽比的调整来减小。
由这一公式也可以得出直接序列扩频技术抗干扰的原理。
四、直接序列扩频技术的特点
4.1 抗干扰性强
抗干扰性是直接序列扩频技术之所以发展的本质属性。
该技术通过扩频序列将要传输的信号的频带进行扩宽,使得窄带干扰基本不起作用,而宽带干扰要想达到干扰目的必须提高相应倍数的总功率,从而避免了无论是来自窄带还是宽带的干扰,保证了传输信号的稳定性。
同时,由于在发射端对传输信号进行了扩频处理,要还原信号必须要在接收端用同样的扩频序列进行解扩,在不知道信号扩频码的情况下是不能进行信号还原的,因此这类干扰在扩频技术下是起不到作用,从而保证了传输信号的安全性。
4.2 隐蔽性好
由于扩频技术是把传输信号在很宽的频带上进行扩宽,所以单位频带上的信号功率很低,几乎淹没在了白噪声之中,很难进行捕捉。
加之,由于不知道扩频码序列,很难获取有用信息,所以这一技术很好的把信号隐藏了起来,使得别人很难对信号进行破坏及获取。
4.3 易于实现码分多址
由于扩频技术对不同传输信号进行了不同的扩频码序列扩,在扩宽信号频带的同时,由于不同扩频码之间互不干扰,可以极大地提高频带的重复利用率。
同时,发送者可用不同的扩频编码分别向不同的接收者发送数据,接收者也可用不同的扩频编码,接收不同的发送者送来的数据,从而实现多址通信。
结语:
日渐复杂的通信环境和人们日益严苛的通信要求使得移动抗干扰技术也不断发展,直接序列扩频技术作为一种主要的移动通信抗干扰技术之一,从发展之初起便不断进行发展与改进,从起初的军事领域逐步扩展到更为广泛的民用通信领域,并不断进行着改进与完善。
可以预见,在科学技术不断发展的当代社会,直接序列扩频技术会进行不断发展、不断突破,不断地适应人们的通信要求。
参考文献
[1]袁超伟,陈德荣,冯志勇.CDMA蜂窝移动通信.北京:北京邮电大学出版社.2003.
[2]邬国扬,孙献璞.蜂窝通信.西安:西安电子科技大学出版社.2002.
[3]刘敏,魏玲.MATLAB通信仿真与应用.北京:国防工业出版社.2001.。