基于DSP的扩频通信接收系统的研究

基于DSP的扩频通信接收系统的研究
【摘要】数字信号处理（Digital Signal
Processing ，DSP）近年来得到长足发展，被广泛应用于通信、图像处理、语音处理、医疗设备等方面，在扩频通信中，利用DSP芯片进行开发，可以有效的进行系统设计，提高系统的处理能力和灵活适应能力。

本课题主要是研究了基于高速DSP的扩频通信系统，对该系统的可行性进行了分析^p 。

【【关键词】：^p 】DSP；扩频通信；代码优化
【Abstract】DSP considerable progress has been made in recent years has been widely used in munications， image processing， speech processing，medical equipment etc.In spread spectrum munications，the use of DSP chips， a development can be effective systems design， to improve the capacity and
fle____ibility in adapting to capacity.This paper mainly study the spread spectrum munication system with high speed based on DSP， the feasibility of the system is analyzed. 【Key words】DSP；Spread spectrum munication；Code optimization
0 引言
扩频技术是将基带信号的频谱扩展至和宽的频带进行传输，接收端采用相关接收的原理，将扩展的频谱恢复到基带信号的频谱，从而抑制传输过程中的干扰。

软件无线电充分利用嵌入通信设备里的单片微机和专用芯片的可编程能力，提供一种通用的采用宽带A/D转换器、DSP和通用中央处理器（CPU）相结合的无线电台硬件平台。

本课题研究完成扩频通信的捕获、跟踪、同步过程，实现对信号的最终解调，并对该系统的可行性进行分析^p 。

1 扩频通信基础理论
扩频通信技术这种信息传输方式，把要发送的信息扩展到一个很宽的频带上，扩展后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码序列来实现的，该码序列与所传信息数据无关；在接收端则用同样的码序列进行相关处理，就可以恢复所传信息。

扩频通信具有抗干扰能力强、可进行多址通信、安全保密、抗多径干扰、定时和测距等特点。

1.1 扩频通信的工作原理
在发送端输入信息比特流，先经扩频码发生器产生的扩频码调制以展宽信号的频谱，频谱展宽后的信号再搬移到射频载波上发送出去。

接收端收到宽带射频信号后，将它变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列进行相关解扩、解调、恢复成原始信息输出。

与一般数字通信系统比较，扩频通信就是多了扩频调制和解扩部分。

1.(转自：wWw.bdFqy. 千叶帆文摘:基于DSP的扩频通信接收系统的研究)2 扩频信号的解扩
相关解扩运算是通过本地参考信号同接收信号相乘实现的。

这个本地信号是发射扩频信号的副本，两者保持严格同步。

经过相关运算，被扩频码展宽的有用信号频谱压缩回基带信息频谱，而无用信号的频谱反而被本地参考信号展宽，从而降低了无用信号的功率谱宽度，提高了基带滤波器输出端的信噪比。

解扩用的相关器有直接式和外差式两种。

1.3 扩频序列的捕获
扩频序列的捕获是指接收机在开始接收发送来的扩频信号时，调整和选择接收机的本地扩频序列相位，使它与发送来的扩频序列相位一致，也就是接收机捕获住发送的扩频序列相位的过程，又叫扩频序列的初始同步。

1.4 跳频序列的同步
跳频序列的同步是由跳频序列同步跟踪环使用延迟鉴相器，环路中的频率合成器在跳频序列发生器作用下，产生两个与接收到的跳频信号的跳变频率超前和滞后一段时间的信号。

信号频率与接收信号的频率正好相差一个中频，经乘法器混频滤波器滤波、平方后相减，就获得了超前一段时间的本振信号与接收信号混频后的中频信号，同滞后一段时间的本振信号与接收信号混频后的中频信号相差的电压，是有超前滞后鉴别能力的信号，能实现跳频信号的同步跟踪。

2 基于DSP的扩频通信接收系统
2.1 DSP系统概述
输入信号首先进行带限滤波和抽样，然后进行A/D （Analog to Digital）变换将信号变换成数字比特流。

根据奈奎斯特抽样定理，为保证信息不丢失，抽样频率至少必须是输入带限信号最高频率的2倍。

DSP芯片的输入是A/D变换后得到的以抽样形式表示的数字信号，DSP芯片对输入的数字信号进行某种形式的处理。

数字处理是DSP的关键，在交换系统中，处理器的作用是进行路由选择，再经过处理后的数字样值再经D/A（Digital to Analog）变换转换为模拟样值，之后再进行内插和平滑滤波就可得到连续的模拟波形。

2.2 DSP系统的设计思路
实时DSP系统的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。

硬件设计首先要根据系统运算量的大小、对运算精度的要求、系统成本限制以及体积、功耗等要求选择合适的DSP芯片，然
后设计DSP芯片的外围电路及其他电路。

软件设计和编程主要根据系统要求和所选的DSP芯片编写相应的DSP汇编程序，若系统运算量不大且有高级语言编译器支持，也可用高级语言（如C语言）编程。

由于现有的高级语言编译器的效率还比不上手工编写汇编语言的效率，因此在实际应用系统中常常采用高级语言和汇编语言的混合编程方法。

采用这种方法，既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求。