直序与跳扩

合集下载

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。

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。

精编扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)资料

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。

移动通信原理与系统.(优选)

移动通信原理与系统第1章概论1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。

当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。

2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。

移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。

无线通信是移动通信的基础。

3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。

（以下为了解）1）互调干扰。

指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。

2）邻道干扰。

指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。

3）同频干扰。

指相同载频电台之间的干扰。

4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。

第2章移动通信电波传播与传播预测模型1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。

对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。

移动信道的基本特性是衰落特性。

2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。

多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。

无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。

大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。

小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。

3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则P r=（A r/4πd2）P t G t式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。

列车定位技术

列车定位技术通信工程07-1班王帆学号：0702040116列车定位技术列车定位的意义实时、精确地确定列车在线路中的位置是保证安全、发挥效率、提供最佳服务的前提。

在轨道交通行车安全和指挥系统中，列车定位是一项关键性的技术。

准确、及时地获取列车位置信息，是列车安全、有效运行的保障。

1 城市轨道交通定位技术的基本功能和作用1）列车定位系统的基本功能：能够在任何时刻、任何地方按要求确定列车的位置，包括列车行车安全的相关间隔、速度；对轨旁设备和车载设备等资源进行分配和故障诊断；在局部出现故障时，能够在满足一定精度要求的前提下，降级运行。

列车定位方式按照空间可用性分为离散方式、连续方式和接近连续方式。

按照产生定位信息的不同部分分为完全基于轨旁设备的方式、完全基于车载设备的方式和基于轨旁设备和车载设备的方式。

2）列车定位技术在现代轨道交通行车安全和指挥系统中的作用主要体现在以下几个方面：1为列车自动防护(ATP)子系统提供准确位置信息。

作为列车在车站停车后打开车门以及站内屏蔽门的依据。

2为列车自动运行(ATO)子系统提供列车精确位置信息，作为列车计算速度曲线，实施速度自动控制的主要参数。

3为列车自动监控(ATS)子系统提供列车位置信息，作为显示列车运行状态的基础信息。

国内外轨道交通主要的列车定位技术一：轨道电路定位轨道电路是以铁路线路的两根钢轨作为导体, 并用引接线连接信号发送、接收设备所构成的电气回路。

轨道电路有机械绝缘和电气绝缘两种类型。

采用机械绝缘的轨道电路, 需切断钢轨, 安装轨道绝缘节, 这对使用长钢轨线路妨碍很大, 不仅需经常维修, 还降低了安全性。

而采用电气绝缘, 则无需切断钢轨, 目前城市轨道交通系统中, 普遍采用“S 棒”进行电气隔离的数字音频轨道电路。

音频无绝缘轨道电路：音频无绝缘轨道电路采用自然衰耗、短路线法等电气方法实现轨道区段的分割。

目前广为采用的是S型连接音频轨道电路。

S型音频轨道电路确保相邻轨道区段的信号互不干扰，同时平衡两条钢轨的牵引回流。

扩频通信第二章

Δ F之比, 即
10
工程上常以分贝(dB)表示, Gp＝10 lg(W／ΔF)
除了系统信噪比改善程度之外, 扩频系统的其他一些性能也大都与Gp有关。因此, 处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。一般来讲, 处理增益值越大, 系统性能越好。
11
扩频通信的性能指标
2. 抗干扰容限抗干扰容限是指扩频通信系统在正常工作条件下可以接收的最小信噪比, 即它反映的是系统对于噪声的容忍情况,
35
2.4 频率跳变(FH, Frequency Hopping)技术
1) 所谓跳频, 简单来讲, 就是用一定的码序列进行选择的多频率频移键控。具体来讲, 跳频就是给载波分配一个固定的宽频段并且把这个宽频段分成若干个频率间隙(称为频道或频隙), 然后用扩频码序列去进行频移键控调制, 使载波频率在这个固定的频段中不断地发生跳变。由于这个跳变的频段范围远大于要传送信息所占的频谱宽度, 故跳频技术也属于扩频。
18
CDMA扩频通信的实现方法
按照频谱扩展的方式不同, CDMA扩频通信系统可以分为基本CDMA和复合CDMA两种。其中, 基本CDMA主要包括直接序列扩频(DS)、跳频扩频(FH)和跳时扩频(TH) 三种方式。复合CDMA包括DS/FH、 DS/TH、 FH/TH等, 如图所示。
19
CDMA扩频调制方式 1) 信号的频谱被展宽了 2) 采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频
谱 3)
6
实现条件由上述定义可知, 扩频技术必须满足两个基本要求: (1) 所传信号的带宽必须远大于原有信息所需的最小带宽; (2) 所产生的射频信号的带宽与原有信息无关。
7
扩频通信的理论基础
扩展频谱以换取对信噪比要求的降低, 正是扩频通信的重要特点, 并由此为扩频通信的应用奠定了基础。

扩频技术原理

扩频技术原理扩频技术，是一种在通信中广泛应用的调制技术，它通过将信号在频域上进行扩展，使其带宽变宽，从而提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。

扩频技术主要应用于无线通信、卫星通信、雷达系统等领域，成为现代通信技术中不可或缺的一部分。

一、扩频技术的基本原理扩频技术的基本原理是将原始信号通过乘法运算与扩频码相乘，从而实现信号的扩展。

扩频码是一种特殊的序列，通常是伪随机序列。

扩频码序列具有良好的互相关性，可以在接收端实现信号的解扩。

二、扩频技术的信号传输方式扩频技术有两种主要的信号传输方式：直接序列扩频和频率跳变扩频。

1. 直接序列扩频(DSSS)直接序列扩频是最常见的扩频技术之一，它将原始信号与扩频码进行乘法运算，通过改变扩频码的周期来改变信号的传输速率。

在发送端，原始信号被扩展成宽带信号，然后通过信道进行传输。

在接收端，接收到的扩频信号通过与扩频码的相关运算，得到原始信号。

2. 频率跳变扩频(FHSS)频率跳变扩频是另一种常见的扩频技术，它将原始信号通过频率跳变的方式进行扩展。

发送端将原始信号与扩频码进行乘法运算后，将信号的载频按照一定规律进行频率跳变。

接收端根据事先约定好的频率跳变规律，对接收到的信号进行解扩。

三、扩频技术的优点扩频技术具有以下几个优点：1. 抗干扰能力强：扩频技术通过将信号扩展到宽带，使得信号在频域上分散，降低了窄带干扰的影响，提高了通信系统的抗干扰能力。

2. 隐蔽性好：扩频技术将信号扩展到宽带，使得信号的功率密度降低，相对于窄带信号，扩频信号在频谱上更加分散，难以被敌方窃听。

3. 传输容量大：扩频技术通过将信号的带宽扩展，提高了信号的传输速率，可以同时传输多路信号。

4. 高精度定位：扩频技术在卫星导航系统中得到广泛应用，通过对接收到的多个扩频信号进行测距和测角，可以实现高精度的定位。

四、扩频技术的应用领域扩频技术在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域广泛应用。

1. 无线通信：扩频技术在无线局域网(WLAN)、蓝牙、CDMA等无线通信系统中得到广泛应用，提高了通信系统的抗干扰性能和传输速率。

直接序列扩频通信与跳频通信的区别极其特点

一、接序列扩频通信原理直接序列扩频（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倍噪比。

直接序列扩频的优点：直扩系统射频带宽很宽。

小部分频谱衰落不会使信号频谱严重衰落多径干扰是由于电波传播过程中遇到各种反射体（高山，建筑物）引起，使接受端接受信号产生失真，导致码间串扰，引起噪音增加。

而直扩系统可以利用这些干扰能量提高系统的性能。

直扩系统除了一般通信系统所要求的同步以外，还必须完成伪随机码的同步，以便接受机用此同步后的伪随机码去对接受信号进行相关解扩。

直扩系统随着伪随机码字的加长，要求的同步精度也就高，因而同步时间就长。

直扩和跳频系统都有很强的保密性能。

对于直扩系统而言，射频带宽很宽，谱密度很低，甚至淹没在噪音中，就很难检查到信号的存在。

由于直扩信号的频谱密度很低，直扩系统对其它系统的影响就很小。

直扩系统一般采用相干解调解扩，其调制方式多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPS K等调制方式。

而跳频方式由于频率不断变化、频率的驻留时间内都要完成一次载波同步，随着跳频频率的增加，要求的同步时间就越短。

因此跳频多采用非相干解调，采用的解调方式多为FSK或ASK，从性能上看，直扩系统利用了频率和相位的信息，性能优于跳频。

FHDS混合扩频系统的性能

或
BDS GP 10lg N 10lg dB BS
BW射频 B GP N DS B信号 BS
其中式中: Bds为直扩信号带宽; Bs为信号带宽; N为跳频的可用频道数。
另外，假如某系统要求扩展频谱的射频带宽应达到 1000MHz，试设计一扩展频谱系统。如果我们采用直接序列扩展频谱系统来满足此项指标要求时，需要产生码片速率500Mchip/s的伪随机序列，这在技术上的难度是很大的。如果用跳频系统来实现，假设跳频频率的间隔是25KHz时，要求跳频器输出的跳频频率数是4万个。制作跳频带宽为1000MHz这样的带宽和4万
FH/DS混合扩频系统的原理图
信息调制
传输信道
信源
扩频
混频
解扩
解调
PN 1
频率合成器
频率合成器
PN 1
PN2
PN2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
同步
我们把需要发送的信号首先被伪随机码PN1扩频，然后去调制由伪随机码PN2控制的频率合成器产生的跳变频率，被放大后发送出去。接收端首先进行解跳，得到一固定中频的直扩信号，然后进行解扩，送至解调器，将传送的信号恢复出来。在这里用了两个伪随机码，一个用于直扩，一个用于控制频率合成器。一般用于直扩的伪随机码的速率比用于跳频的伪随机码的速率要高得多。 FH／DS信号频谱如下图所示。其中占有一定带宽的直扩信号按照跳频图案伪随机的出现，每个直扩信号在瞬间只覆盖系统总带宽的一部分。
扩频通信技术
FH/DS混合扩频系统的性能
跳频和直扩系统都具有很强的抗干扰能力，是用得最多的两种扩频技术。由之前所看到的可知这两种方式都有自己的独到之处，但也存在着各自的不足，将两者有机地结合起来, 可以大大改善系统性能，提高抗干扰能力。直接序列与跳频的组合可以构成FH/DS混合系统。而FH/DS混合扩频技术就是在直接序列扩频的基础上增加载波跳变的功能，它综合了两种方式的优点，是国内外公认最有生命力的抗干扰通信技术，也是目前研究较多的扩频抗干扰技术，大大提高了系统的抗干扰能力。其在FH/DS混合扩频信号中，所使用跳频的特性消除了“远近效应”，削弱了瞄准式干扰的影响；同时直扩的特性可以获得更大的扩频增益和较高的测距精度。我们将直接序列扩频和跳频技术相结合形成的混合扩频系统的抗干扰能力和保密性更强，更难被干扰和截获。

扩频通信的基本原理(直接序列扩频、跳频等)

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 。

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。

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。

扩频通信的基本原理

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 。

扩频通信系统抗干扰分析

扩频通信系统抗干扰分析前言随着社会的不断进步和发展，21世纪已经成为了一个信息技术和生物技术蓬勃发展的世纪。

在如今这个科技含量高的信息时代，通信是必不可少，人类的历史和发展都离不开通信，对于以前来说传递消息可能不是很方便，但是随着电子产品和网络的出现，似乎不存在通信难的问题，当然在通信这一行业或者说这一技术领域所蕴含的知识和技术更是广泛。

为了保证通信的质量和信息传送安全，通信中的抗干扰能力尤为重要，良好的通信系统一定具有很好的抗干扰能力。

干扰和抗干扰一直存在着竞争，他们之间是不可调和的，一个系统的优劣只有通过无数次的调试才能得出结论。

直序扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）是目前使用最广泛、最典型的了两种扩频工作方式。

扩频抗干扰通信作为信息时代三大高技术通信传输方式的一种，它是一种信息传输方式，在信号传输的过程中其信号占有的频带宽度远远大于所传信息所必需的最小带宽，频带的发送展宽是通过编码和调制的方法来实现的，频带的宽度与所传的信息数据无关，在接受数据的接收端则通过采用与发送端相同的方式进行相关解调技术，并恢复出所传送的信息数据，因而提高了系统的抗干扰能力。

随着超大规模集成电路技术和微电子技术等新型高科技技术的进一步发展，扩频技术在军事通信和名用通信中都得到了日益广泛的应用，主要是因为扩频抗干扰通信技术具有抗干扰能力强、隐蔽性好、多址能力强、误码率低、易于实现保密通信以及可以随机接入、任意选址的优点。

1 扩频通信系统的理论基础1.1 扩频通信技术的基本概念通信理论和通信技术主要是围绕着通信系统的有效性和可靠性进行研究，通信系统的有效性和可靠性是评价和衡量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的效率的高低。

因此为了提高系统的有效性我们必须采用最合理、最经济、最简单的方式传输尽可能多的数据和信息。

对于模拟通信系统，是通过多路复用技术来提高系统的有效性，因此，当信道复用的程度越高时系统传输信息的有效性也就越好。

扩频通信信号抗干扰方法

扩频通信信号抗干扰方法一、引言在现代无线通信中，扩频通信技术被广泛应用。

扩频通信技术通过在发送端将信号扩展至宽带信号，然后在接收端再进行窄带滤波，从而提高了通信系统的抗干扰性能。

本文将介绍扩频通信信号抗干扰的方法。

二、频谱扩展技术频谱扩展技术是扩频通信的核心。

通过将窄带信号转换为宽带信号，可以提高通信系统的抗干扰性能。

常见的频谱扩展技术包括直接序列扩频（DS-CDMA）、频率跳变扩频（FH-CDMA）和混合扩频技术。

1. 直接序列扩频（DS-CDMA）直接序列扩频是一种基于码片的扩频技术。

发送端将原始数据信号与一个码片序列进行逐位乘积，从而将信号扩展为宽带信号。

接收端通过与发送端使用相同的码片序列进行相关运算，可以将宽带信号恢复为窄带信号。

由于码片序列的随机性，直接序列扩频技术具有较好的抗干扰性能。

2. 频率跳变扩频（FH-CDMA）频率跳变扩频是一种基于频率跳变的扩频技术。

发送端将原始数据信号按照一定的频率跳变规律进行调制，从而将信号扩展为宽带信号。

接收端按照相同的频率跳变规律进行解调，可以将宽带信号恢复为窄带信号。

频率跳变扩频技术通过频率的快速变化，提高了通信系统的抗干扰性能。

3. 混合扩频技术混合扩频技术将直接序列扩频和频率跳变扩频相结合，充分利用两种技术的优势。

在发送端，可以通过同时使用码片序列和频率跳变规律对信号进行扩展。

在接收端，也需要同时进行码片相关运算和频率跳变解调。

混合扩频技术可以更好地抵抗多径干扰和窄带干扰，提高通信系统的抗干扰性能。

三、码片设计与选择码片是扩频通信中的重要组成部分，码片的设计与选择直接影响到通信系统的抗干扰性能。

在设计码片时，需要考虑码片的互相关性、自相关性和周期性。

常用的码片设计方法包括伪随机码（PN码）和黄金码（Gold码）。

PN码具有良好的互相关性和自相关性，适用于直接序列扩频技术；而Gold码具有较长的周期，适用于频率跳变扩频技术。

四、功率控制技术功率控制技术是扩频通信中常用的抗干扰方法之一。

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。

CDMA技术基础

l 扩频信号占用的带宽远远超出发送信息所需要的最小带宽。 l 扩频是由扩频信号实现的，扩频信号与要传输的数据无关。 l 接收端解扩（恢复原始信号）是将接收到的扩频信号与扩频信号的同步副本通过相关完成。
CDMA系统通信模型
采用扩频的目的主要有以下几点：
u 提高抗窄带干扰的能力，特别是对付有意的干扰，例如敌
每个发射机都有自己唯一的代码伪随机码同时接收机也知道要接收的代码用这个代码作为信号的滤波器接收机就能从所有其他信号的背景中恢复成原来的信息码这个过程称为解扩扩频通信系统模型扩频通信系统模型3cdma扩频方式cdma扩频通信系统有三种实现方式
模块二 CDMA技术基础
问题引入
在3G中最核心的技术就是：CDMA！那么 CDMA技术有什么样的特色？CDMA究竟能给移动通信带来怎样的好处？今天我们就一起来熟悉一下 CDMA！
宽带无用信号与本地伪码不相关，因此不能解扩，仍为宽带谱；窄带无用信号被本地伪码扩展为宽带谱。由于无用的干扰信号为宽带谱，而有用信号为窄带谱，我们可以用一个窄带滤波器排除带外的干扰电平，于是窄带内的信噪比就大大提高了。
4）CDMA直接序列扩频技术
多次连续扩频，解扩顺序与
扩频相反
补充知识点：
。甚至在信号被噪声淹没的情况下，
N：噪声平均功率，单位W。
也可以可靠的传输信息。
2、CDMA扩频通信原理
1）多址技术
u 多址技术使众多的用户共用公共的通信线路。 u 常用的多址技术分别采用频率、时间或代码分隔的多址连接方式，即人们通常所称的频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA ）和码分多址（CDMA）三种接入方式。 u 码分多址（CDMA）包含两个基本技术：一个是码分技术(扩频通信)；一个是多址技术。

扩频通信原理chapter1

序言一．扩展频谱技术概述概念：所谓扩展频谱技术一般是指用比信号带宽宽得多的频带宽度来传输信息的技术。

一种典型的扩展频谱系统如图0-1所示：图0-1 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。

框图中各点信号的时域和频域特性如图0-2所示。

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。

为什麽要进行扩频？这是因为它具有一些独特的优点。

特点：1)抗干扰能力强，特别是抗窄带干扰能力。

2)可检性抵，(LPI---Low Probability of Intercept)，不容易被侦破。

3)具有多址能力，易于实现码分多址（CDMA）技术。

4)可抗多径干扰。

5)可抗频率选择性衰落。

6)频谱利用率高，容量大（可有效利用纠错技术、正交波形编码技术、话音激活技术等）。

7)具有测距能力。

8)技术复杂。

应用：基于以上这些特点，扩频技术首先应用于军事通信，现在也开始民用和商用。

1)卫星通信（多址，抗干扰，便于，降低平均功率谱密度）2)移动通信（多址，抗干扰，便于，抗多径，提高频谱利用率）3)无线本地环路4)GPS（选址，抗干扰，，测距）5)测试仪，干扰仪测时延，无码测试仪`````主要缺点：技术复杂，但是随着数字处理技术的发展，集成工艺进步，使扩频系统的实现变的简单，只需对扩展技术有一般的了解就可以从事扩频系统的设计工作。

因此，扩频技术在这些年发展非常迅速，由军用到民用，商用，围很广。

理论基础：扩展频谱技术的理论基础是信息论中的香农定理[1]其中C------信道容量（比特/秒）N-----噪声功率W----带宽（赫兹）S ---------信号功率当S/N 很小时（≤0.1）得到：在无差错传输的信息速率C 不变时，如N/S 很大，则必须使用足够大的带宽W 来传输信号。

三种主流RF方案及其优缺点比较

三种主流RF方案及其优缺点比较一：主流的三种RF方案及其优缺点比较1）：蓝牙方案（IEEE802.15）蓝牙，是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。

能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。

利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。

蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。

其数据速率为1Mbps.采用时分双工传输方案实现全双工传输。

信息时代最大的特点便是更加方便快速的信息传播，正是基于这一点，技术人员也在努力开发更加出色的信息数据传输方式。

蓝牙，对于手机乃至整个IT业而言已经不仅仅是一项简单的技术，而是一种概念。

当蓝牙联盟信誓旦旦地对未来前景作着美好的憧憬时，整个业界都为之震动。

抛开传统连线的束缚，彻底地享受无拘无束的乐趣，蓝牙给予我们的承诺足以让人精神振奋。

蓝牙协议允许数据在1个主设备和最多7个从设备，最高传输速率为723kbit/s.不过，实际实际的速率会比这个数值小。

高斯频移键控（GFSK）调制模式，在2.4G频段内使用83个1Mbps的频道。

在送到载波之前，GFSK在基带信号上使用高斯过滤。

可以平滑高电平（“1”）低电平（“0”）。

与频移键控（FSK）的直接方法相比，可以给传输信号提供一个较狭和“更干净”的频谱。

蓝牙设备有三种基本功率电平：1级（100米线视距）、2级（10米）和3级（2-3米）。

目前常用的设备为2级。

在蓝牙网络中的每一个设备都有一个独一无二的48比特识别号码。

第一个识别设备（通常在2秒钟内）成为主设备，接着设定为在频段中每秒使用1600次，所有网络中的其他设备将与这个主设备锁定并与其同步。

主设备以偶时隙传送，从设备以奇时隙响应。