直接序列扩频技术
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
直接序列扩频信号干扰技术的分析
直接序列扩频信号干扰技术的分析摘要：直接序列扩频信号是一种常见的扩频信号方式，主要优势具有序列长度大、伪随机性强等优势特征，因此被广泛应用于军用以及民用领域。
本文以军事应用领域当中的信息战要求为研究方向，首先总结直接序列扩频信号的技术特征和应用场景，并以实际信息战信号干扰要求为出发点，论述了常见的直接序列扩频信号干扰技术手段，提升军事领域的信息控制能力水平。
关键词：直接序列扩频信号；军事技术；信息战；干扰技术前言在目前的军事技术领域，直接序列扩频信号所具有的隐蔽性、抗干扰等优势，使其成为应用广泛的新信息技术手段，其中雷达、军事导航等技术手段中，经常可见直接序列扩频信号的应用身影。
现代信息战争要求具备“制信息权”，因此需要结合直接序列扩频信号技术，打造高效的信号干扰技术应用，从而实现信息领域的军事技术对抗，赢取信息战争的胜利。
一、直接序列扩频信号的应用特点直接序列扩频信号在通信过程中，需要借由高速的伪随机噪声序列码，在信息发送端口当中进行信号的处理工作，经过处理完成的信号可以实现扩频调制，信号能够拥有与其所在较宽频段相一致的频谱。
信号信息的接收端口则需要同样设置相同的序列码，利用这一序列码对已经完成调频的等宽频段频谱进行解调，最终完成扩频展宽状态下的信息还原。
这种信息传递过程和方式，实际上是通过扩频策略完成了对于信号信息的多次加密，接收端再通过扩频序列码完成对信号信息的解密，因而传输策略在保证了传输效率之外，还能够拥有极高的隐蔽性和抗干扰能力。
在信号传输的加解密过程当中，信号安全和信号隐蔽性的实现离不开扩频码序列的应用。
目前在军事领域信息技术中，直接序列扩频信号常见的扩频码序列一般为伪码序列，常见的序列方式包括M序列、gold序列以及部分非线性序列。
几种序列方式在隐秘能力方面有着十分相似的自相关峰值位置和互相关值特点，其中自相关峰表现尖锐，而互相关值表现平缓[1]。
因此在直接序列扩频信号当中，信号传输具有系统伪随机序列的特点，并且在系统接收终端解扩过程中，还可以实现频谱的调整，导致功率谱密度出现明显下降状态。
直接扩频序列抗干扰能力-文档资料
直接扩频序列抗干扰能力1直接序列扩频1. 1 概念直接序列扩频Direct Sequence Spread Spectrum ）工作方式，简称直扩方式（DS方式）。
就是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方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。
接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由此产生跟发送端的伪码相位完全致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。
1. 2直接序列扩频系统的优点1.2. 1抗干扰能力强扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效地恢复，干扰信号（包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰）由于与本地PN码不相关而被相关器抑制掉。
1.2.2具有强的抗多径干扰能力由扩频序列的自相关函数的特性知道。
当两个接收信号序列相对时间超过码元宽度时，相关器输出只为码长的倒数，故被很大程度地抑制掉。
直序扩频技术还有一种更先进的接收技术，叫RAKE接收技术，它可以实现多径分集接收，不仅避免了多径干扰还增强了接收信号强度。
但是RAKE接收技术的实现比较复杂且昂贵。
1.2.3抗截获能力强理论分析表明，信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比，与信号的频带宽度成反比。
直扩信号正好具有这两方面的优势，它的功率谱密度很低，单位时间内的能量就很小，同时它的频带很宽。
因此，它具有很强的抗截获性。
1.2.4便于实现多址通信由于不同的扩频码是正交或接近正交的，彼此相互影响很小，所以可以把不同的扩频码作为用户的地址码，则很容易实现码分多址(CDM)A通信。
2理论分析基础2. 1直扩系统的抗干扰性直扩系统最重要的应用就是在军事通信中作为一种具有很强抗干扰性的通信手段。
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。
直接序列扩频技术在无线通信中的
直接序列扩频技术能够抵抗多普勒效应，保证高速移动通信的稳 定性。
05
直接序列扩频技术在无线通信 中的实例分析
实例一：无线局域网（WLAN）中的应用
1 2
扩频技术
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。
抗干扰能力
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。
通过扩频技术可实现信号 隐蔽传输，提高通信的保 密性。
直接序列扩频技术在无线通信中的实现方式
采用伪随机二进制序列进行调制
01
将信息信号与伪随机二进制序列进行调制，实现信号的扩频。
通过相关解调技术进行解调
02
在接收端，使用相关解调技术将扩频信号解调为原始信号。
可实现多用户同时接入
03
通过不同的伪随机二进制序列实现多个用户同时接入，提高频
直接序列扩频技术 在无线通信中的应 用
2023-11-05
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
01
引言
背景介绍
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。
扩频技术定义
扩频技术是一种用宽带信号传输信息的方式，其信号所占用的带宽远大于所传输的信息所需的带宽。
扩频技术特点
抗干扰能力强、抗多径衰落能力强、抗噪声干扰能力强、抗人为干扰能力强、保密性好。
直接序列扩频技术的原理
• 直接序列扩频技术原理：直接序列扩频技术是将待传输信息 信号的频谱用高速率的伪随机噪声（PN码）进行扩展，形 成宽带信号，然后通过发射天线发送出去。接收端使用相同 的PN码进行解扩，恢复原始信息信号。
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。
直接扩频的原理
直接扩频的原理直接扩频是一种用于数字通信中的调制技术，它可以将低速数据信号通过扩频技术转换为高速带宽信号。
其原理基于码片序列的产生与发送方和接收方之间的一致性。
下面将详细解释直接扩频的原理。
直接扩频的原理主要分为以下几个步骤：1. 码片生成：直接扩频使用的主要是伪随机码（PN码）序列。
PN码是一种非周期的伪随机码，其特点是码长较长、自相关性小、互相关性低。
PN码序列是通过基本码片序列与生成多项式进行移位寄存器计算得到的。
生成多项式的选取与具体的应用有关。
2. 数据调制：在直接扩频中，低速数据信号需要转换为高速的扩频信号。
这一步骤中，低速数据信号与标志PN码进行逐位或逐符号的逻辑运算。
逻辑运算所得的结果将直接决定扩频信号的相位值。
逻辑值0与PN码的逻辑值0或逻辑值1进行运算，则输出为PN码的逻辑值0或逻辑值1；逻辑值1与PN码的逻辑值1或逻辑值0进行运算，则输出为PN码的逻辑值1或逻辑值0。
3. 发送：数据调制之后，将高速扩频信号通过发送模块发送到传输介质中，如无线电波或光纤等传输媒介。
发送的方式可以是单播、广播或组播等。
4. 接收：接收端收到扩频信号后，首先需要进行同步操作，即与发送端的码片序列进行匹配以找到正确的序列位置。
然后，接收端将扩频信号与相同的码片进行逐位或逐符号的逻辑运算。
逻辑运算所得的结果即为解调后的低速原始数据信号。
5. 解调：通过逻辑运算解调出原始低速信号后，可以对数据进行进一步处理。
例如，对解调后的数字信号进行解码、误码检测、纠错等操作，以提高传输的可靠性。
直接扩频的原理中，伪随机码起到了关键作用。
它具有较长的码长，使得扩频信号的带宽较宽，有利于在传输过程中抵抗噪声、干扰和多路径衰落等。
同时，伪随机码的自相关性较小，互相关性低，可以提供较好的码分复用和隐蔽性能。
直接扩频技术在现代数字通信中得到了广泛应用。
它在抗多径衰落、抑制窄带干扰、提高抗噪性能等方面具有独特的优势。
例如，在无线通信系统中，直接扩频可以提供更好的通信质量和更高的系统容量。
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。
码分多址直接序列扩频DS—CDMA
二．m序列 m序列也称最长线性反馈移位寄存器序列，这是一
种简单而又容易实现的周期性序列。图中小方格表示1、 2、…N个触发器，每个乘法器的相乘系数都为二值序 列0或1，产生m序列的周期长度由各乘法器相乘系数的 不同0、1组合决定，产生的m序列的周期最长为2N－1。
1
2
1
2
3
∑mod2
N
N
由于m序列的周期长度T=2N－1对其相关特性起着决定性 的作用，从系统容量的角度出发，应使得m序列的长度尽 可能长，可以供给更多的用户使用，这样系统的容量就更
频率
信道3
信道2
信道1
时间
(a) 频分多址FDMA：
信道划分成不重叠的频率段
频率
频率
信道1 信道2 信道3
时间
(b) 时分多址TDMA： 信道划分成不重叠的时间段
信道1
信道2 信道3
时间
编码
(c) 码分多址CDMA：
信号在时间、频率上完全重叠
6.2 扩频通信技术
扩频通信最早始于军事通信，直到80年代末，在美国开始了 采用扩频通信机制的商用通信使用。扩频通信由于其在抗干 扰、保密性和增加系统容量方面都有突出优点，迅速地在民 用通信领域普及开来，第三代移动通信3G就是以扩频技术 为基础的。
6.2.3 PN序列的生成 一．PN序列码基本特性 二．m序列 6.3 跳频扩频信号 6.3.1 跳频信号的调制及解调 一．跳频的基本原理
6.2.3 脉冲干扰对DS扩频系统的影响
功率谱密度
功率谱密度
f fc Ri fc fc Ri
(a)信息调制时输出信号功 率谱
fc Ri
f
fc
fc Ri
6.2.1 扩频数字通信系统的模型
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一、直接序列扩频技术的应用背景信息交流是人类要进行和进步所必不可少的.随着人类的,信息系统也逐渐成了覆盖全球的信息网。
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，通信技术突破了最初的有线通信,出了无线通信技术。
无线通信靠电磁波来进行信息，不用架线，更具灵活性，因而被迅速推广和。
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。
在世界格局动荡的那个年代，扩频抗干扰技术主要用来敌方的恶意干扰，维持军事系统安全不被侵入，其作用的重要性由此可见.ﻭ二、直接序列扩频技术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.ﻭ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、Ｋ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无线通信技术自以来，伴随着科学技术的飞速也迅速。
计算机网络技术--直接序列扩频
直接序列扩频直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，简称直扩方式（DS方式）。
就是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。
直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。
接受机在收到发射信号后，首先通过伪码同步捕获电路来捕获发送来到伪码精确相位，并由次产生跟发送端的伪码相位完全一致的伪码相位，作为本地解扩信号，以便能够及时恢复出数据信息，完成整个直扩通信系统的信号接收。
直接序列扩频系统的优点一、抗干扰能力强扩频解调器实际上是一个相关器，扩频信号通过相关器后能有效地恢复，干扰信号（包括瞄准性窄带干扰和宽带干扰）由于与本地PN码不想关而被相关器抑制掉。
表示扩频通信特性的一个重要参数是扩频增益G(Spreading Gain),其定义为扩频前的信号带宽B1与扩频后的信号带宽B2之比。
G=B2/B1扩频通信中，接收端对接收到的信号做扩频解调，只提取扩频编码相关处理后带宽为B1的信号成份，而排除了扩展到宽带B2中的干扰、噪声和其他用户通信的影响，相当于把接收信噪比提高了G倍。
考虑到输出端的信噪比和接收系统损耗，可以认为实际的扩频增益带来的信噪比的改善为：M=G-输出端信噪比——系统损耗公式中的M叫做抗干扰容限。
在第四章的系统仿真中，我们可以更直观的观察到系统的抗干扰性能。
二、具有强的抗多径干扰能力无线电波在传播的过程中，除了直接到达接收天线的直射信号外，还会有各种反射体（如大气对流层、建筑物、高山、树木、水面、地面）等引起的反射和折射信号被接收天线接收。
反射和折射信号的传播时间比直射信号长，它对直射信号产生的干扰称为多径干扰。
多径干扰会造成通信系统的严重衰落甚至无法工作。
由扩频序列的自相关函数的特性知道。
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。
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。
基于FPGA的直接序列扩频技术的研究与实现
基于FPGA的直接扩频系统技术的研究与实现摘 要随着现代通信技术的高速发展，通信系统对于保密性和抗干扰性的要求越来越高，而扩频通信可以提高通信系统保密性和抗干扰性，在这其中直接序列扩频系统因结构简单、易于实现因此得到了广泛的应用。
传统的基于FPGA直接序列扩频系统的建模、仿真和实现是以硬件描述语言Verilog HDL和VHDL开发的，这样的开发效率低下，不能完全利用MATLAB的强大仿真功能进行交互式设计。
本文在基于FPGA直接序列扩频系统的建模、仿真和实现上采用了Xilinx推出的数字信号算法专用建模工具System Generator结合MATLAB强大的仿真功能进行交互式设计，比传统以硬件描述语言建模的效率有着非常显著的提高，这是传统基于硬件描述语言所不能比拟的。
本文主要研究的是基于FPGA直接序列扩频系统，从直接序列扩频系统的优点和基本原理入手，重点研究了基于噪声环境下直接扩频序列的抗噪声性，详细的介绍了直接序列扩频系统中各部分的基本原理，包括伪随机码原理、差分编码原理、基带传输信号双极性不归零码原理、成型滤波器原理、信号的内插和抽取原理、载波调制原理、扩原理、锁相环解调原理、差分解调原理、判决抽样、帧头捕获匹配滤波器原理，尤其介绍了基于锁相环解调和基于差分解调的原理和易实现性，最后将根据易实现程度和可接受的性能损失选择差分解调作为本文解调的方法。
本文在直接序列扩频的各部分进行了理论推导，利用各部分的原理和理论推导在System Generator和MATLAB中对各部分进行建模和仿真，并且分析仿真结果。
系统的建模、仿真、实现工作是在MATLAB2016B、ZYNQ7020、VIV ADO2017.4以及System Generator平台上完成的。
模型建立和仿真包括差分编码、编码后的扩频、扩频后的双极性不归零码、成型滤波器、数字上变频、解扩、差分解调、最佳抽样判决点、数据帧头的捕获、帧数据的输出。
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。
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【摘要】本文围绕直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用展开探讨。
在引言部分中，介绍了该技术研究背景、研究目的和研究意义。
在正文部分中，详细阐述了直接序列扩频技术的概述和原理，以及其在CDMA、LTE和5G系统中的应用情况及研究前景。
在总结了直接序列扩频技术在无线通信中的发展趋势、应用前景和未来通信系统中的地位。
通过本文的研究，读者将能更深入了解直接序列扩频技术在无线通信领域的重要性和未来发展方向，为相关领域的研究和应用提供参考和指导。
【关键词】直接序列扩频技术、无线通信、研究、应用、CDMA、LTE、5G、发展趋势、应用前景、未来通信系统、地位1. 引言1.1 研究背景研究背景部分将深入探讨无线通信系统中直接序列扩频技术的重要性和现状，分析其在CDMA、LTE和5G系统中的应用情况，揭示其在当前通信系统中所面临的挑战和机遇。
通过对直接序列扩频技术的研究背景进行全面的描述和分析，可以为后续的技术原理、应用研究和发展趋势提供深入的理论基础和实践依据。
的阐述将为读者提供一个全面了解直接序列扩频技术在无线通信中的地位和作用的基础，为正文部分的内容铺平道路。
1.2 研究目的研究目的是深入探讨直接序列扩频技术在无线通信中的应用和发展趋势，分析其在CDMA、LTE和5G等不同系统中的作用和优势。
通过研究直接序列扩频技术的原理和特点，探讨其在提高通信系统容量、抗干扰能力和安全性方面的潜力。
通过比较直接序列扩频技术与其他无线通信技术的差异，评估其在未来通信系统中的地位和发展前景。
通过研究直接序列扩频技术的最新进展和趋势，为未来无线通信技术的发展提供参考和指导，促进通信系统的进一步创新和发展。
1.3 研究意义直接序列扩频技术在无线通信中的研究意义非常重要。
直接序列扩频技术可以有效提高系统的抗干扰能力和安全性，使通信更加可靠稳定。
该技术可以实现多用户之间的隔离通信，提高系统的通信容量和效率。
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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。