直接序列扩频通信系统伪码同步技术的研究
直接序列扩频接收机伪码捕获的研究的开题报告
直接序列扩频接收机伪码捕获的研究的开题报告一、选题背景序列扩频技术是一种调制技术，它将要传输的信号通过乘上一个宽带宽的伪随机二进制序列来扩展带宽，使得信号占用的带宽大大增加，这就实现了抗噪声、抗多径干扰的功能。
序列扩频技术广泛应用于通信系统、雷达系统、导航系统等领域。
而直接序列扩频接收机是一种基于数字信号处理的接收机，它可以实现直接采样接收并捕获带有扩频序列的信号，避免了系统中间频率局限和失真问题，因此已成为序列扩频技术中的主流应用。
二、选题意义序列扩频技术在实际应用中存在许多问题，其中有一个关键问题就是如何准确地捕获伪随机序列。
伪码捕获技术是解调和解码的基础，其捕获的准确度和速度对于整个系统的性能有非常重要的影响。
随着通信系统、雷达系统等应用场景的不断发展与普及，对于快速、准确、高效的伪码捕获技术的需求也越发迫切。
本课题旨在研究直接序列扩频接收机的伪码捕获技术，从而提高序列扩频技术在实际应用中的性能，具有重要的理论和实际意义。
三、研究内容1. 分析直接序列扩频接收机的信号结构和特点，研究基于频率锁相环的伪码捕获方法，探究其原理和实现过程；2. 研究基于滑动积分的伪码捕获方法，讨论其优缺点并与基于频率锁相环的方法进行比较；3. 对不同捕获方法进行仿真实验，比较其捕获成功率、捕获时间、误码率等性能指标；4. 研究伪码搜索算法，提出一种基于快速搜索的伪码捕获方法，并进行仿真实验进行性能测试；5. 在 FPGA 平台上实现伪码捕获算法，进行硬件实现，验证其在实际系统中的可行性和性能优劣。
四、研究方法本课题将主要采用以下研究方法：1. 文献调研法：通过查阅相关文献资料，了解和分析直接序列扩频接收机的信号结构和特点，掌握伪码捕获技术的原理和应用现状；2. 数学分析法：通过理论分析，深入研究基于频率锁相环和滑动积分的伪码捕获方法，探究其优缺点及适用条件；3. 仿真实验法：利用 MATLAB 等软件，对各种伪码捕获方法进行仿真实验，并对结果进行性能测试和对比分析；4. 硬件实现法：利用 FPGA 平台，基于 VHDL 语言进行硬件实现，对伪码捕获的算法进行验证和性能测试。
扩频通信系统中伪随机序列的研究
项式g(x)所产生的m序列,当它们的互相关函数值
满足
(n为奇数)，
(n为偶数)则m序列a和
b构成一对优选对。Gold码是由两个码长相等，码时钟速率
相同的 m 序列优 选 对模2加构成。每改变两个 m 序列相对位
移就可得到一个新的Gold序列，当相对位移（2n-1）位时，
就可得到一族（2n-1）个Gold序列。再加上两个m序列，共有
（2）
式中P为序列的周期。若两个函数相等，称自相关函数，记作 R(j).对于取值是＋1和－1，周期为P的二进制码元序列自相 关函数
m序列是一双值自相关序列，有优良的自相关特性。但 是，在码分多址通信中，不同地址的扩频码互相关值要小， 以便互不干扰，使用m序列作为地址码时，组成互相关值小 的序列集很少。
12
2008 No.2 周慧琴/扩频通信系统中伪随机序列的研究
m序列的理论已经很成熟，n级移位寄存器可以产生的 m序列个数由下式决定：
（1） 其中， 为欧拉函数，其值小于等于 ，并与 互质的 正整数的个数（包括1在内）。 m序列的性质： (1)平衡性：在m序列的一个周期中，“1”的个数比“0” 的个数只多一个。这表明，序列平均值很小，它可降低载漏 发射功率，防止载漏干扰。 (2)尖锐的自相关特性：易于同步捕捉。 周期序列 的互相关函数的定义为
Zhou huiqin Abstract: Spread-spectrum communication system use spreading function to achieve spectrum expansion. The typical spreading function is the pseudo-random sequence. Useful pseudo-random sequences must have sharp auto-correlation characteristics ,little cross-correlation values, greater number of sequences and the sequence also call for balanced, easily to achieve .This paper first introduce m-sequence and gold sequence which is widely used at present. Then research on chaotic spreading sequence and proposed chaotic sequence optimization criteria. Last we compare the optimization of chaotic sequence with the traditional pseudo-random sequences. Keywords: spreading communication; chaotic spreading sequence; optimization criteria
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。
直接序列扩频系统中伪码同步技术的研究的开题报告
直接序列扩频系统中伪码同步技术的研究的开题报告一、选题的背景和意义近年来，随着无线通信技术的快速发展，直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）系统已被广泛应用于通信、导航、雷达以及军事等领域。
伪码同步作为DSSS系统中的重要环节，其准确性和稳定性直接影响到系统的性能。
因此，对伪码同步技术的研究具有重要的理论与实际意义。
二、研究的内容和目标基于对DSSS系统中伪码同步技术的理论研究和现有的实际应用进行深入分析，本研究旨在开展如下工作：1.建立DSSS系统的数学模型，研究伪码的生成、匹配滤波器的设计及其在伪码同步中的应用；2.探究伪码的同步算法，包括基于时间同步的算法和基于比较的算法，并对其进行性能分析和比较；3.构建模拟仿真实验平台，验证所选用的伪码同步算法的正确性和可行性；4.研究伪码同步技术在实际应用中的一些典型问题，如多路径干扰、多天线接收等，提出相应的解决方案。
三、预期的研究成果通过对DSSS系统中伪码同步技术的深入研究，本研究预期获得以下成果：1.建立直接序列扩频系统的数学模型，全面分析DSSS系统中伪码的生成、匹配滤波器的设计及其在伪码同步中的应用；2.提出高效的伪码同步算法，并通过模拟仿真实验验证其正确性和可行性；3.探究伪码同步技术在多路径干扰、多天线接收等复杂情况下的应用，提出相应的解决方案；4.为直接序列扩频系统的设计和应用提供可靠的伪码同步技术支持。
四、拟采用的研究方法本研究将采用以下研究方法：1.文献调研法，收集并综合分析DSSS系统中伪码同步技术的相关文献和研究成果，了解现有研究状况和前沿领域；2.理论分析法，建立直接序列扩频系统的数学模型，探究伪码同步技术的基本原理和算法；3.仿真实验法，构建模拟仿真实验平台，验证选用的伪码同步算法的正确性和可行性，并对其性能进行分析；4.实验比较法，与现有的伪码同步算法进行性能比较，证明研究结果的优越性和实用价值。
扩频通信系统的伪码跟踪技术研究
扩频通信系统的伪码跟踪技术研究EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE纪捷先？，樊华？（1.湛江师范学院实验中心，广东湛江 524048；2.景德镇电信分公司设备中心，江西景德镇 333000）Ji Jie-xian?, Fan Hua?(1.------------------, Guangdong Zhanjiang 524048;2.-------------------, Jiangxi Jingdezhen 333000)摘要：同步系统是无线电导航系统中的关键部分，而伪码跟踪技术又是同步的关键技术。
文中对延迟锁定环（DLL）系统理论进行深入研究，建立了延迟锁定环（DLL）的数学模型，通过仿真对伪码跟踪技术进行了定性的探讨,在仿真的基础上使用Insight 公司的FPGA 开发系统，用测试电路实测了伪码跟踪的性能。
关键词：扩频通信；伪码跟踪；延迟锁定环；FPGA中图分类号：TN914.42 文献标识码：A 文章编号：Abstract : Synchronization system is the key of the wireless navigation system, the PN -code tracking system is the importance of synchronization. The text researched deeply in full time exeeed-lay unconcerned delay PLL system, and set up the math model for it，and diseuss the PN -code tracking system through simulation . On this base ,the performance of PN -code tracking is tested with the FPGA developing system of Insight corp.Key words : Spread–Spectrum Communication; PN-code tracking; DLL; FPGACLC number: Document code: A Article ID:1 引言当捕获电路完成PN码的粗同步之后，接收到的PN码和本地PN码并未完全对齐，而且由于二者频率差的存在，很快就会失去同步；为了保持同步，就必须采用锁相跟踪。
基于直接序列扩频通信的系统性能的研究
基于直接序列扩频通信的系统性能的研究李博（长春理工大学，长春）摘要：直接序列扩频通信通信系统具有抗干扰性强,便于实现码分多址，具有抗多径干扰，直扩通信速率高，能在低信噪比时工作等许多优点，因此在个人通信网，第三代移动通信及水下通信等领域得到了广泛的应用。
本文基于扩频通信理论为基础，利用MATLAB工具箱中的Simulik通信仿真模块和MATLAB函数对直接序列扩频通信进行仿真分析，在给定的条件下运行，得到了预期的结果。
关键词：直接序列扩频; Sinmulink仿真; 低信噪比Research of direct sequence spread spectrum communication systemLibo(changchun University of Science and Technology,changchun ) Abstract: The direct sequence spread spectrum communication system is widely used invarious areas, easy to implement code division multiple access，good for holding, and higher DSSS communication rate,.Work in low SNR, and many other advantages.such as personal communication, the third generation mobile communications and Underwater communication military tactical communications.Based on spread spectrum communication theory, By using Simulink, and MATLAB function, the direct sequence spread frequency communication was simulated, and under the given conditions, the simulation program running the expected results.Keywords:direct sequence spread spectrum system(DSSS); Sinmulink; Low signal to noise ratio0 引言扩展频谱通信（Spread Spectrum Communication）简称扩频通信，是一种信息处理传输技术，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。
基于FPGA直序扩频的扩频码同步技术的研究
作者： 赵巍[1] 李继征[2]
作者机构： [1]齐齐哈尔高等师范专科学校,黑龙江齐齐哈尔161005 [2]哈尔滨理工大学,哈尔滨150080
出版物刊名： 齐齐哈尔师范高等专科学校学报
页码： 137-138页
主题词： 直序扩频 伪随机序列 同步 捕获 FPGA
摘要：扩频通信技术与常规的通信技术相比，具有低截获率，强抗噪声，抗干扰性，具有信息隐蔽和多址通信等特点。
直接序列扩频系统的同步包括伪随机码同步和载波同步，在伪随机码同步过程中，捕获是整个同步过程中最困难的．尤其是在低信噪比条件下的长码快速捕获。
直接序列扩频(DS-SS)通信系统的仿真与实现 开题报告
南京师范大学毕业设计（论文）开题报告姓名:学号：学院: 泰州学院专业: 通信工程题目: 直接序列扩频通信系统的仿真与实现指导教师：2012 年 3月 10日一．本课题的目的及研究意义现代军事通信面临着纷繁复杂的干扰环境，因此具备足够的抗干扰能力，是未来通信发展至关重要的因素，这要求能够识别和抑制各种干扰。
扩频通信早期主要应用于军事目的，从世纪年代末、年代初开始，扩频技术在民用通信方面的应用逐渐兴起并迅速发展，例如在蜂窝数字移动通信系统中，扩频技术被用于克服多路径效应和抑制同信道干扰，新一代移动通信系统利用技术进一步提高频谱利用率和系统性能。
直接序列扩频系统是目前应用最广泛的一种扩频通信系统。
它最突出的优点是当扩频增益足够大时，系统具有良好的抗干扰能力。
直接序列扩频是高安全性高抗扰性的一种无线序列型号传输方式。
英文全称Direct Sequence Spread Spectrum，简称直扩方式（DS方式）。
通过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。
直接序列扩频技术在军事通信和机密工业中得到了广泛的应用，现在甚至普及到一些民用的高端产品，例如信号基站、无线电视、蜂窝手机、无线婴儿监视器等，是一种可靠安全的工业应用方案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,而跳频系统与直接序列扩频系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。
直接序列扩频系统，及DS-CDMA，主要是一种民用技术，在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。
欧洲的GSM标准和北美的以CDMA技术为基础的IS-95都在第二代移动通信系统（2G）的应用中取得了巨大的成功。
而在目前所有建议的第三代移动通信系统（3G）标准中（除了EDGE）都采用了某种形式的CDMA。
因此CDMA技术成为目前扩频技术中研究最多的对象。
扩频通信系统中伪码捕获技术研究的开题报告
扩频通信系统中伪码捕获技术研究的开题报告
一、选题背景
随着移动通信的不断发展，对通信系统的要求也越来越高。
扩频通信系统因其具有抗干扰能力强等优点，被广泛应用于各种通信场景。
然而，扩频通信系统存在被恶意干扰和攻击的风险，如伪造干扰信号使系统降低的通信质量等。
因此，研究扩频通信系统中的信号捕获技术，是保障系统安全、提升通信质量的必要手段。
二、研究内容
本研究拟探索扩频通信系统中的伪码捕获技术。
扩频通信系统中，伪码是一个重要的信号特征，其描述了扩频过程中的码元序列。
伪码捕获技术是指对扩频信号中的伪码进行检测和识别，从而正确解码信号。
本研究将从以下几个方面进行探索：
1. 伪码捕获算法：研究伪码捕获的原理和算法，并探索不同算法的性能和适用场景。
2. 基于信道状态的伪码捕获：研究利用信道状态信息进行伪码捕获的方法，以提高检测准确性。
3. 伪码捕获的实现：探索伪码捕获在硬件实现中的应用，如FPGA 实现。
三、研究意义
本研究的意义在于：
1. 提升扩频通信系统的抗干扰能力和安全性，降低恶意干扰和攻击的风险。
2. 为扩频通信系统的优化和设计提供技术支持和理论指导。
3. 探索伪码捕获和硬件实现的结合方法，为系统的优化和实现提供新思路。
四、预期研究结果
本研究主要预期研究结果为：
1. 提出适用于扩频通信系统的伪码捕获算法，实现对信号的准确解码。
2. 提高对信道状态信息的利用，提高伪码捕获的准确性。
3. 探索伪码捕获在硬件实现中的应用，实现快速准确的信号解码。
直接序列扩频通信系统的误码率仿真
直接序列扩频通信系统的误码率仿真1．引言扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱扩展至很宽的频带上，然后再进行 传输的一种通信系统,即将待传送的信息数据用伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。
扩频通信的基础理论根据信息论中的shannon 公式）（N S B C /1log 2+= 式中，C 是系统的信道容量，B 是系统信道带宽,N 是噪声功率,S 为信号的功率,S/N 即为信噪比。
Shannon 公式表明了一个系统信道无误差的传输信息的能力与存在于信道中的信噪比以及用于传输信息的系统信道带宽之间的关系。
该公式说明了两个极为重要的概念：一是在一定的信道容量条件下，可以用减少发送信号功率、增加带宽的方法来达到信道容量的要求；另一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的方法来达到信道容量的要求。
这也就说明了信道容量可以通过带宽与信噪比的互换来保持不变。
在实际的工程应用中，改变信号的功率并不容易，相比较而言，扩展信号的带宽更容易操作，所以，要提高信道容量，采用增加信号的带宽比提高信号功率的方法要有效的多。
由于扩频通信系统可以在信号功率远低于噪声功率的环境中工作，因此扩 频通信系统具有抗干扰能力强，保密性强等优点，在现在通信领域内的应用越 来越广泛。
2．系统概述本次仿真实验是以MATLAB 为仿真平台，信号是8位双极性二进制信号,由 1和-1组成。
随后对产生的双极性信号进行时域抽样，得到基带信号s ，是一组1024位的信息码。
伪随机序列由mgen 函数产生，共有1024个码元。
对已得到的基带信号进行扩频调制，直接把基带信号S与产生的伪随机序列相乘，得到扩频信号。
然后对已作扩频处理的信号作BPSK 载波调制，得到发射信号。
发射信号通过存在高斯白噪声的信道，到达接到端，接收端首先对信号进行解调，将信号解调到中频段，然后将解调的信号与伪随机信号码作乘法运算，对解调信号进行解扩。
直序扩频系统中扩频码同步技术的研究
Ｓ ｕｄｙ ｏｎ ｓ ｔ ｙｎｃ ｏｎｏｕｓｔ ｃ ｈｒ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｏｆｓ ｅ ｄ ｐｅ ｔ ｕｍ ｏｇ ｐｒ ａ ｓ ｃ ｒ
－ ● 一 ● 一 一
ｃ ｏｄｅ ｓ ｙｎｃ ｏｎｏｕｓｔ ｃ ｈｒ ｅ ｈｎｏｌ ｙ ｉ ｄｉ ｅ ｔｙ ｓ ｅ ｄ ｏｇ ｎ ｒ ｃ ｌ ｐｒ ａ
缩短捕获时间，改进这些系统 的性能 。 。 （） ａ 发射系统
下面介绍在 Ｑ ａｕ Ⅱ软件平 台上实现的两种 Ｐ ｕｎｓ Ｎ码捕
获方法 。
①序列相位搜索捕获法的设计与实现
当 ｍ序列码周期比较短时，可以采用序列相位搜索捕
获法来实现伪随机序列同步 。
采用顺 序搜索 的捕捉 方法 ，只使 用一个相关 器 ，在 ０ 期间内积分 ，在 时刻将 积分器的输 出送给一门限
０ 引言
军事抗干扰通信、导航系统、抗多径实验系统等。到 ２ 世 ０ 扩频通信系统产生于 ２ 世纪 ５ 年代中期 ， Ｏ ｏ 扩频技术 的提出， 解决了频谱资源紧张，干扰繁多的问题，同时大
大提 高了通信 的保密性能。扩频通信 技术 最初 的应 用包括
纪 ８ 年代末， ０ 美国联邦通信委员会 （ Ｃ 规划了 Ｉ Ｆ ） Ｃ Ｓ Ｍ波段， 并批准扩频通信使用该频段，扩频通信技术随之得到了快
门限比较器是将相关器 中求和的结果 与一 门限值比较 ， 如果 小于门限 ，则控制本地 Ｐ Ｎ码 发生器的时钟信号 ，使 其延迟一定周期 ，直到相关器的积分值超过设 定的门限而 达到最大 ，从而实现扩 频码 序列的同步捕 获 ，仿真结果如
图 ３ 示。 所
信号 的周期为 １ Ｔ 。接收扩频码序列与本地参考扩频码 ｃ 序列作相关积分后 ， 经门限比较器进行比较判别 ， Ｄ为一 Ｔ 次积分的时间 ，与序列相位搜索捕获法 同理 ，若以 Ｔ／为 ｃ ２
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。
直接序列扩频通信系统的误码率仿真
直接序列扩频通信系统的误码率仿真引言直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）通信系统是一种在无线通信中广泛应用的调制技术。
由于其抗干扰性能强，传输安全性好，被广泛应用于军事、无线局域网以及个人通信设备等领域。
误码率（Bit Error Rate，简称BER）是衡量通信系统性能的重要指标，通过对直接序列扩频通信系统进行误码率仿真，可以评估和改进其性能。
直接序列扩频通信系统概述直接序列扩频通信系统采用了扩频技术，即将原始信号进行扩频后再传输，以增加信号的带宽。
其基本结构包括信号发射端和信号接收端。
信号发射端将待传输的原始信号与伪随机序列进行异或操作，以实现信号的扩频。
信号接收端将接收到的扩频信号与接收端的伪随机序列进行异或操作，并经过解扩频处理后，恢复出原始信号。
误码率仿真方法误码率仿真可以通过建立数学模型和编写仿真程序来实现。
在直接序列扩频通信系统中，常用的误码率仿真方法有理论计算和蒙特卡洛仿真。
理论计算方法理论计算方法是通过数学模型计算得到的误码率。
在直接序列扩频通信系统中，误码率与多个因素相关，如信噪比、码长、码率等。
常用的理论计算方法有理论公式法和概率论方法。
其中，理论公式法可以通过系统的参数计算出误码率的具体值，而概率论方法则是通过概率分布函数来估计误码率。
蒙特卡洛仿真方法蒙特卡洛仿真方法是一种基于随机试验的仿真方法。
在直接序列扩频通信系统的误码率仿真中，可以通过生成一组随机比特序列并进行传输、接收和解码过程，统计出错误比特的个数，并计算误码率。
由于蒙特卡洛仿真方法可以模拟实际通信环境的复杂性，因此被广泛应用于误码率仿真中。
误码率仿真实例以下是一个简化的直接序列扩频通信系统的误码率仿真实例：## 误码率仿真实例### 1. 系统参数设置- 信噪比（SNR）: 10dB- 码长（Code Length）: 1024- 码速率（Code Rate）: 1Mbps### 2. 生成伪随机序列- 生成长度为1024的伪随机序列，作为信号发射端和信号接收端的扩频码。
lesson12 第八章 直接序列扩频信号的伪码跟踪技术
北京理工大学雷达技术研究所 王 菊
鉴相器算法
两种鉴相器算法采用“归一化”操作好处：
（1）避免在数字相关器后再增加一个AGC控制 器；
（2）归一化能有效减少脉冲干扰影响；
（3）归一化在适当信噪比条件下提供不变的鉴
相器增益，有助于确定跟踪环增益。
下面我们通过一个例子来形象地说明上述结论的正确 性。假设接收信号是基带扩频波形 c(t Td ) ，并使
^
Td Td 尽可能小。
信号 c(t Td )示于图8-2(b)， 它相对于时间的一阶导数示 于图8-2(c)。 跟踪回路乘法器输出示于图8-2(d)。
^
^
北京理工大学雷达技术研究所 王 菊
归一化的超前减滞后功率鉴相器
在零点斜率为4，因此，归一 化超前减滞后鉴相器的增益为4。 在零相位点附近增益较大、鉴 相灵敏度比较高；但在码相位 误差较大时增益较小，鉴相灵 敏度相对较低。 因此，归一化的超前减滞后功 率鉴相器适用于码跟踪环路跟 踪后期的高灵敏度跟踪，适用 于窄相关跟踪以及超前滞后码 间隔最小间隔在0.05码片以上的 情况。
北京理工大学雷达技术研究所 王 菊
伪码跟踪环结构
因此，伪码跟踪环结构可以采用宽相关间隔 的数字延迟锁定环和窄相关间隔的数字延迟 锁定环相配合的方式。 宽相关间隔的数字延迟锁定环保证环路的快 速锁定，窄相关间隔的数字延迟锁定环保证 环路的精确跟踪。
^
^
[2r (t )c(t Td ) c (t Td )]dt 0 T / 2
T /2 ^ 2 ^
2 ^
上式变为
2 N0
T /2
直序扩频中伪码的快速同步方法
接 收 时 ，为 了将 原 始数 据信 息 恢 复 出来 ，则 需 要采 用 与发 射 时 同样 的伪 码 ，对 接 收信 号 进行 相 关解 扩 解 调处 理 。典 型 的直扩 系 统 的基本 框 图如 图１ 。
伪码 同步 的 目标 是要 使收／ 发端 伪码 的相 位 差保 持在 一 个 比特之 内，且 收／ 发端 伪码 的时钟 频率 严格 保持 一敛 ，同
时 使载 波频 率 互 相对 准 。它 一般 包 括两 个 步骤 ：捕 获 和跟 踪 。捕 获 （ 即粗 同步 ），就 是接 收机 自动 搜 索 ，直 至 获 得 接 收伪码 精 确 的频 率 和粗 略 的相 位信 息 ，并相 应调 整接 收 机本 地伪 码 的 频率 和 相位 ，使得 接 收伪 码 与本 地伪 码 问 的 相位 误差 小于 １ ／ ２ 个 码片 长度 ，为下 一步 作好 准备 。完 成捕 获 后 ，本地 伪 码与 接 收伪 码 相位 就基 本 对准 ，为获 得两 码 的 精确 对准 状 态 ，必 须立 即 调整 本地 伪 码速 率 ，使 之 随接 收伪 码速 率 变 化 ，这 一过 程 就是 跟踪 （ 即细 同步 ） ，而跟 踪 就会 继续 减 小两 码 的相 位 差达 到精 确 的 同步 ，并将 这种 高精 度 的相位 对 齐 关 系在 整个 通 信过 程 中保 持 下来 。伪 码 的 同步是 直序 扩频 系统 接收 机所 要完 成 的首要 任务 。 伪 码 的 同 步 方 法 有 很 多 ， 都 依据 的 是 最 大 似 然 估 计 算 法，基本的实现方法是采用延迟锁定环 （ ＤＤＬ） 。它 是 利 用 以伪 码 的互 相 关 特 性 形成 的 一个 误 差 信 号去 控 制 本 地 伪码 的 时 钟 源 频 率 以跟 踪 接 收伪 码 速 率 的 变 化 。将 伪 码 自相 关 函 数 波 形 分 别 向 左 右 移 动 一 个 或 １ ／ ２ 个 码 元 （ ｃ ｈ ｉ ｐ ）后 合 成 具有 双 峰 的三 角 形波 形 的误 差信 号 ， 以代 表 本地 伪 码 速 率 的 快 慢 。 目前 应 用 广 泛 的 伪码 同步 方 法
直接序列扩频通信系统误码率的仿真分析
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大庆石油学 院学报
第 26 卷 2002 年
加入噪声和干扰后 , 取 L C = 10, 用 3 个不同的正弦信号干扰, 其振幅分别为 2, 3, 7. 在误码率运算中加 性噪声的方差是固定的, 总共进行了 1 万次运算, 而且在每次运算中, 信号能量取值都满足所需的信噪比 要求 , 从而得到了图 3 所示的仿真曲线. 可见 , 正弦干扰信号的振幅越大, 误码率越大 . 在程序中改变 L C, 得到误码率、 信噪比和处理增益的关系见图 4. 可以看出 , 在相同信噪比下 , 处理增 益越大, 误码率越小 , 而在大信噪比时, 这种差别尤为明显.
闫丽梅, 陈玉军, 厉立国, 姚建红 , 李越男
研究了一种 Windows 环境下联合站油水分离过程集成的人机界面/ 监控与数据采集系统 , 包括流程显 示、 参数监测、 历史趋势、 报警记录、 参数修改、 数字滤波、 数据采集等模块, 能够收集、 查阅、 存储、 控制和管 理控制过程的各种基本信息. 结合工业控制的特点, 提出了! 自治函数∀和! 响应函数∀ 的概念 , 应用在几十 个工控过程中, 从根本上解决了弱时间条件下定时数据采集对多任务的依赖. 控制系统投运后, 联合站沉 降脱水压力和电脱水压力稳定在 0. 25~ 0. 35 MPa 之间 , 外输油含水控制在 0. 15% ~ 0. 20% . 可满足现场 需要 .
式中 : P e 为误码率 ; F 为信号的频率 ; E 为信号能量 ; N 0 为噪声功率谱密度 . 将传输带宽 W, 信号功率 S = ( 2) , 得 E STW S W = = . N0 N N F
收稿日期 : 2001- 10- 19; 审稿人 : 王秀芳 基金项目 : 国家教育部重点研究项目 ( 地方 02047) 作者简介 : 高丙坤 ( 1962- ) , 男 , 博士 , 教授 , 现主要从事信息处理与扩频通信技术方面的研究 . 40
直序扩频系统中扩频码同步技术的研究
直序扩频系统中扩频码同步技术的研究
张波涛;李剑;胡冠华;李闯泽;赵榉云
【期刊名称】《电子测试》
【年(卷),期】2011(000)006
【摘要】针对扩频通信中伪随机序列的快速捕获问题,文中提出了扩频信号快速捕获方法,来解决低信噪比条件下伪码序列的捕获问题.首先对直接扩频通信系统的基础理论做了探讨,而后重点研究了两种基带扩频信号同步捕获方案--序列相位搜索捕获法和不连续相位滑动相关法,序列相位搜索捕获法主要适用于m序列码周期较短的情况,而不连续滑动相关法则克服了连续相位滑动相关法的码捕获时间较长的缺点,并在Altera公司的QuartusⅡ的软件平台上,利用VHDL语言实现了这两种方法.
【总页数】4页(P39-42)
【作者】张波涛;李剑;胡冠华;李闯泽;赵榉云
【作者单位】中北大学,信息探测与处理技术研究所,太原030051;中北大学,信息探测与处理技术研究所,太原030051;中北大学,信息探测与处理技术研究所,太原030051;中北大学,信息探测与处理技术研究所,太原030051;中北大学,信息探测与处理技术研究所,太原030051
【正文语种】中文
【中图分类】TN914
【相关文献】
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直接序列扩频通信系统伪码同步技术的研究摘要：扩频技术是当前通信领域迅速发展起来的一门前沿技术,它最初是用于军事通信中,由于其抗干扰性强、抗衰落性好、保密性好和可实现多址通信等优点，现已广泛应用于民事通信领域。
直接序列扩频技术是应用最广的一种扩频技术，研究它便于掌握扩频技术的精髓。
在扩频系统中被用作扩频序列的伪码是类似于白噪声统计特性的随机序列，它的同步是实现扩频通信系统的关键,同步性能的优劣直接影响整个扩频系统的性能。
伪码同步包括捕获和跟踪两部分，捕获阶段实现粗同步，跟踪是在捕获的基础上，实现精同步。
本文主要对伪码捕获算法和跟踪算法进行研究，并对部分伪码捕获算法进行改进。
文中对使伪码在捕获成功的基础上实现精确同步。
关键词：扩频技术；捕获；伪码同步；跟踪Study on Pseudo-code Synchronization of DirectSequency Spread Spectrum Communication SystemAbstract: Spread spectrum (SS) technology is a frontier technology that develops quickly in thefiled of communication, which initially is used in military communication field. At thesame time, the SS technology is also widely applied to civil communication since it hassome advantages including strong anti-interference, good anti-fading and security andmultiple access communication can be realized. Direct sequence spread spectrum (DSSS)technology is used most widely, upon which the essence of SS technology can be mastered.The pseudo-code used as SS sequence in the SS system is a random sequence which issimilar to the statistic characteristics of white noise, the synchronization of which is criticalto realize SS communication system and the performance of the whole SS system isdirectly influenced by the merits of synchronous performance. The synchronization ofpseudo-code includes two parts which are capturing and tracking, rough synchronization isachieved in the capturing stage and fine synchronization is implemented in the trackingstage on the basis of capturing. The capturing and tracking algorithms forpseudo-codes are studied in this dissertation, and certain capturing algorithms areimproved. the accurate synchronization for pseudo-codes isachieved on the basis of successful capturing.Keyword: Spread spectrum technology; pseudo-code synchronization; capturing; tracking1 扩频通信概况扩频通信是扩展频谱通信的简称。
通过将待传输的信息数据用伪随机噪声(Pseudorandom Noise,PN)码调制，使得传输信息的射频带宽远大于信息本身的带宽，是信息本身带宽的几百倍甚至几万倍，在接收端则采用相同的PN 码序列进行解扩，恢复原始信息。
在第二次世界大战中，为了在敌方的监控区内提供一种安全保密的通信方式,便开始对扩频通信进行研究。
它是一种具有良好的抗截获和抗干扰等性能的宽带通信，其应用领域很广泛，由起初的军事通信领域扩展到现在的通信、雷达、导航、测距和定位等领域[1]。
扩频通信已是信息时代的三大高科技通信方式之一，另外两种是光纤通信和卫星通信。
扩频系统主要包括以下几类:直扩系统，跳频系统，跳时系统，混合扩频系统2 直扩通信基础理论及伪随机序列2.1 扩频通信的理论基础扩频通信得到广泛应用，是有重要理论基础做铺垫的。
在信息论中，香农得出带宽与信噪比互换的关系式，即香农公式：式中， C 为信道容量，单位为b/s； B 为信号频带宽度，单位为Hz；S 为信号功率，单位为W；N 为噪声功率，单位为W。
该公式是指在给定信噪比情况下，采用某种编码方式，能以任意小的差错概率，以接近于 C 的信息传输速率来传送信息。
从式中可以看出，为了提高信息的传输速率，可以加大信号的带宽 B 或提高信噪比S N 。
扩频通信就是用宽带传输技术来换取低信噪比上的好处。
2.2扩频通信的基本参数扩频通信有频带效率、处理增益和干扰容限三个基本参数。
1.频带效率：传送的码速率 bit/s 与数字信号占用的频率带宽 Hz 之比，即bit/Hz。
频带效率和信源编码不相关，仅取决于信号调制的方式，代表调制的信息密度，也称为调制信息密度。
例如，GSM 标准规定 200KHz 信道传输270Kbit/s,它的频带效率是 1.4bit/Hz。
2.处理增益：因为发射信号的频谱在扩频系统的发射端被扩宽，在接收端经相反处理恢复原始信号，这一过程会对噪声信号进行一次扩频处理，很大程度地降低噪声信号功率，使得接收机的输出信噪比比输入信噪比增大许多，从很大程度上改善了系统的抗干扰能力。
所以，扩频系统的抗干扰性可以用系统的输出信噪比与输入信噪比的比值来表示。
大量理论研究证实，扩频系统的抗干扰性能在很大程度上都和扩频信号带宽 B 与信息带宽m 的比值成正比。
我们把扩频增益G p表示为：它表示了扩频系统信噪比改善的程度。
3.干扰容限：要想清楚地表明系统在干扰环境下运行的能力如何，仅了解扩频系统的处理增益是不够的。
因为扩频系统正常运行，不但要保证输出端有一定的信噪比，而且还要去除系统内部消耗的信噪比，因此干扰容限M j 必不可少，其表达式为：式中，（S/N）0为输出端的信噪比，L s 为系统损耗。
2.3 直接序列扩频系统直接序列扩频的原理是：在发送端，用伪随机（PN）序列与要发送的信息相乘，即对待传送的信息进行扩频处理，在接收端，用与发送端一样的伪随机序列与扩频信号相乘，恢复出原来的信息。
在接收端进行解扩处理时，干扰信号的频谱会被展宽，这样就会降低信号频带内的干扰信号功率，增加系统的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。
直接扩频系统的结构框图如图图中,信号源产生的信号a（t）表达为：PN 码产生器产生的 PN 码为c（t）,其表达为:式中，Tc是码元宽度，码元速率Vc=1/Tc，Ck是PN码元，取值+1或-1，gc（t）为门函数，扩频过程的实质就是信息流a（t）与PN码c（t）的模2加或相乘的过程，且这里的PN码元速率Vc远大于信息码元速率Va，即Vc/Va>>1，扩频后的序列d（t）的速率仍为Vc，d(t)表达式然后，再对扩频后的序列 d（t）进行载波调制，这里使用BPSK 调制，调制后得到信号 s（t），表达为：2.4 m序列m 序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它是有多级移位寄存器或延迟元件通过线性反馈产生的最长码序列。
它的产生器如图。
图中，c 0，c1….ck均为反馈系数，其中，c0和cn 的值必为 1，即参加反馈，其余的反馈系数的值可为1，也可为 0。
当值为 1 时，参加反馈，值为 0 时，不参加反馈。
反馈系数决定一个线性反馈移位寄存器能否产生 m 序列，对应的特征多项式为：扩频使用的 m 序列数据源信号扩频后的数据信号经 BPSK 调制后的数据信号加入白噪声后的数据信号解调后的信号恢复后的数据信号经研究发现，扩频序列的主要特点是：有良好的自相关性和互相关性；有充足的独立地址数，可以实现码分多址；有尽可能大的复杂度，不易被敌方检测和伪造等；有不同码元数平衡相等的特性；工程上易于实现、复制和操控。
3 直扩系统伪码捕获及改进直扩系统的同步，除了具有一般通信系统要求的位同步、帧同步和载波同步外，还有它特有的伪随机码同步。
伪码同步的研究是直扩系统研究的重点内容。
同步可分为两步进行：第一步的目标是使本地的扩频序列相位尽量与发送序列相位对齐，使它们之间的相位差小于一个码片，这一步称为粗同步，即捕获；第二步的目标是在捕获的基础上，使它们之间的相位差更小，保证两序列的相位持续保持高精度的对齐状态，这一步称为精同步，即跟踪。
3.1捕获原理简要在所有各级标题的排法中，有一点是相同的，即所有标题均应编号居左（即不前空2个汉字）。
同时一级标题采用黑体5号，2级标题采用宋体小5号加粗。
一级标题前后均空一行，但在二级标题的前后均不同空行，如果二级标题是紧接着一级标题，则中间应空一行。
3.2基本伪码捕获法3.2.1并行搜索捕获法在接收端用2N（N 是PN 码的周期）个间隔了Tp/2的本地序列相关处理器，分别与接收信号做相关处理该相关器的本地序列与接收序列接近重合或重合，则该本地序列就是同步的伪码序列，实现了捕获。
3.2.2串行搜索捕获法3.3改进的串行搜索捕获法和改进前相比，增加了辅助电路。
其中带通滤波器的带宽约为载波带宽与最大多普勒频移之和。
改进后，扩频系统的接收信号仍可以表示为：3.4仿真结果与分析当 SNR=-10dB 和 SNR=-18dB 时，采用滑动相关捕获法，得到的仿真图分别如图当 SNR=-15dB 和 SNR=-27dB 时，采用基于 FFT 改进的伪码捕获法，得到的仿真图分别如图：可以看出，在信噪比为-27dB 时，改进后的伪码捕获方法也能够找出最大相关值及对应的位置，能够准确判断出该位置就是 PN 码同步的相位。