扩频与解扩
第四章扩展频谱信号的解扩和解调
f s 2 (r )
Q2
Q1
1
0
2
r
相关接收机
•判决法则为
r r0 r r0 判为s 2 (t ) 判为s1 (t )
当发射 s1 (t )而判为 s2 (t ) 的错误概率Q1 和发射 s 2 (t )而判 为 s1 (t ) 的错误概率 Q2 分别为
Q1 f s1 (r )dr
超外差接收机
•超外差接收机需要付出一些成本以获得 充分的性能。 •镜象干扰抑制和信道选择所需要的外部 高Q带通滤波器增大了成本和尺寸。由于 在第一中频分级实现信道选择，所以本机 振荡器(LO)要求一个外部缓冲器以得到良 好的相位噪声性能。所有这些权衡使得在 单芯片上集成收发器变得很困难。 •结构复杂、调整困难、体积和功耗大以 及运用不灵活等是其固有的缺点。
若不等式符号相反，则 判为 s 2 (t ) 。由此得到的接收 机为最佳接收机。 比较器是 在t T 时 刻进行比 较的，可 理解为一 抽样判决 电路。
Ï à ³ ËÆ ÷ » ý · ÖÆ ÷
r (t )
s1 (t )
输出
± È½Ï Æ÷
Ï à ³ ËÆ ÷
» ý · ÖÆ ÷
s 2 (t )
数字中频接收机
•又称数字变换接收机，其典型的接收机结 构仍是超外差型，只不过是由模拟频率变 换把RF频谱变到较低的中频，然后在此低 IF上进行数字化，而用DSP技术来实现信号 提取和解调 。 •用于数字中频接收机的 DSP 技术主要有直 接 数 字 式 合 成 器 （ DDS ） 、 数 字 下 变 换 （ DDC）、高速数字滤波（ DF）以及多速 率（multi-rate）技术等。
第四章 扩展频谱信号的解扩和解调
扩频信号解扩开题报告
附件6西京学院本科毕业设计(论文)开题报告题目：扩频信号解扩的设计与仿真教学单位：工程技术系专业：电子信息工程学号： XXXXXXXX姓名： XXXXXXXXXXX指导教师： XXXXXXXX2011年 12月开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业教研室审查后生效。
2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴），完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.开题报告字数应在1500字以上，参考文献应不少于12篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少2篇），文中引用参考文献处应标出文献序号，“参考文献”应按照国标GB 7714—87《文后参考文献著录规则》的要求书写。
4.指导教师意见和所在教学单位意见用黑墨水笔书写，并亲笔签名。
5.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2010年11月26日”或“2010.11.26”。
主要参考文献：[1] 黄文准，王永生. 混合扩频技术在低轨卫星通信中的仿真研究[J]. 计算机仿真，2010，第1期.[2] HUANG Wenzhun, WANG Yongsheng, YE Xiangyang. Studies on NovelAnti-jamming Technique of Unmanned Air Vehicle Data Link. Chinese Journal of Aeronautics, 2008, 21(2).[3] 黄文准，王永生，王顶. 高速数据抗干扰传输的设计与仿真[J].信息安全与通信保密，2008，第12期.[4] 刘阳. 统一扩频测控的信号捕获及其抗干扰分析[D]. 国防科学技术大学，2003.[5] 李斯伟，贾璐，杨艳. 移动通信技术[D]. 清华大学出版社, 2006.[6]查光明等. 扩频通信[J]. 西安电子科技大学出版社,1990.[7]吴晓兵, 李山, 陈新岗. 直接序列扩频系统中数字相关器的研究[J]. 重庆工学院学报;2000年04期.[8]徐明远，邵玉斌. MATLAB 仿真在通信与电子工程中的应用[M].西安：西安电子科技大学出版社，2005.[9]Jsck K Holmes. Coherent Spread Spectrum Systems [J].IEEE Ultrsaonic Symp, 2001,1.[10] 贾怀义. 基于m 序列扩频码的研究[J].北方交通大学学报,2001.[11]杨晓,杨凯.基于MATLAB的扩频序列码仿真实现[J]. 弹箭与制导学报,2005.[12]典洪, 李东峰,刘兵. 直接扩频技术的仿真以及实现[J]. 通信技术,2007,9.。
现代移动通信 CDMA扩频与解扩
南京邮电大学实验报告实验名称__CDMA扩频与解扩_ 呼叫实验_____课程名称现代移动通信 _ _班级学号姓名开课时间 2011 /2012 学年，第二学期实验一 CDMA扩频与解扩一、实验目的1. 了解扩频调制的基本概念；2.掌握PN码的概念以及m序列的生成方法；3.掌握扩频调制过程中信号频谱的变化规律。
4. 了解CDMA解扩的基本概念；5. 掌握解扩的基本方法；6. 掌握解扩过程中信号频谱的变化规律。
二、实验设备1. 移动通信实验机箱一台2. 微型计算机一台三、实验原理1. 扩频实验原理m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称，它是由带线性反馈的移位器产生的周期最长的一种序列。
如果把两个m序列发生器产生的优选对序列模二相加，则产生一个新的码序列，即Gold码序列。
实验中三种可选的扩频序列分别是长度为15的m序列、长度为31的m序列以及长度为31的Gold序列。
1.长度为15的m序列由4级移存器产生，反馈器如图所示。
+输出a3a2a1a0初始状态 1 0 0 01 1 0 01 1 1 01 1 1 10 1 1 11 0 1 10 1 0 11 0 1 01 1 0 10 1 1 00 0 1 11 0 0 10 1 0 00 0 1 00 0 0 1……………………………….1 0 0 02.长度为31的m 序列由5级移存器产生，反馈器如图所示。
a4a3a2a1+a03. 长度为31的gold 序列:Gold 码是Gold 于1967年提出的，它是用一对优选的周期和速率均相同的m 序列模二加后得到的。
其构成原理如图2.1.3所示。
两个m 序列发生器的级数相同，即n n n ==21。
如果两个m 序列相对相移不同，所得到的是不同的Gold 码序列。
对n 级m 序列，共有12-n 个不同相位，所以通过模二加后可得到12-n 个Gold 码序列，这些码序列的周期均为12-n ，如图2.1.4所示。
第三章 扩频通信系统的解调和解扩
通常取功率谱主瓣的宽度为直扩系统的 射频带宽。 直扩系统的射频带宽的大小。
二.直扩系统的处理增益 处理增益表明了系统抗干扰能力的大小。 直扩系统的处理增益的计算
Rc Gp Rb
直扩系统的处理增益不可能无限制地增加，原 因 (1)射频带宽不能太高，因为伪码时钟速率越高， 对于伪码发生器电路的要求就越高。 (2)当伪码速率增大到一定程度以后，干扰电平 减小到与接收机热噪声电平相当，这时若再继 续增大伪码速率，对接收机输出信噪比改善并 不明显。 例3.1-1见教材P51
四.码定时偏移对相关器输出的影响 直扩系统接收端的相关解扩器只有在本 地参考序列与输入信号序列之间严格同 步时才能达到最大输出。 在实际的系统中要实现严格的同步是很 困难的。
产生码定时偏移的原因 (1)收发两方振荡器的振荡频率和初始相 位的差别。 (2)传输延迟。 (3)传输过程中信道衰落和干扰信号的影 响。 码定时偏移的影响：产生输出信噪比的 损失。
三. OQPSK( Offset QPSK，偏移四相相移 键控 )调制
d 2 (t )c2 (t ) 支路相对于 d1 (t )c1 (t )支路延迟半个码元宽度， d 这样当 d1 (t )c1 (t )符号发生变化时， 2 (t )c2 (t )符号不变。因此，
OQPSK调制信号的相位改变只能是0o、±90o，没有 180o。 OQPSK调制信号具有比QPSK信号更好的频谱特性。
二. QPSK调制 QPSK的优点 在相同信息速率下，码元速率是BPSK的 一半，因此所需带宽也是BPSK的一半； 在相同码元速率下，信息速率是BPSK的 2倍。
扩频与解扩程序
扩频设计——直扩系统设计原理：产生一个伪随机码，与信息吗相乘，从而得到扩频码，使得原来的信息码频带扩展，以增加频带的代价换取加密，增强抗干扰性，达到可靠通信的目的。
实现程序如下：code_length=20; %信息码元个数N=1:code_length;rand('seed',0);x=sign(rand(1,code_length)-0.5); %信息码for i=1:20s((1+(i-1)*800):i*800)=x(i); %每个信息码元内含fs/f=800个采样点end%产生伪随机码，调用的mgen函数见最后length=100*20; %伪码频率5MHz,每个信息码内含5MHz/50kHz=100个伪码x_code=sign(mgen(19,8,length)-0.5); %把0,1序列码变换为-1,1调制码for i=1:2000w_code((1+(i-1)*8):i*8)=x_code(i); %每个伪码码元内含8个采样点end%生成的PN码波形如图2所示。
%扩频k_code=s.*w_code; %k_code为扩频码%调制fs=20e6;f0=30e6;for i=1:2000AI=2;dt=fs/f0;n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样八个点cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);signal((1+(i-1)*8):i*8)=k_code((1+(i-1)*8):i*8).*cI;end%PSK调制后的波形如图4所示。
%解调AI=1;dt=fs/f0;n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样八个点cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);for i=1:2000signal_h((1+(i-1)*8):i*8)=signal((1+(i-1)*8):i*8).*cI;end%解扩jk_code=signal_h.*w_code;%低通滤波wn=5/10000000; %截止频率wn=fn/(fs/2),这里的fn为信息码(扩频码)的带宽5Mb=fir1(16,wn);H=freqz(b,1,16000);signal_d=filter(b,1, jk_code);end%要调用的函数mgen.mfunction[out]=mgen(g,state,N)gen=dec2bin(g)-48;M=length(gen);curState=dec2bin(state,M-1)-48;for k=1:Nout(k)=curState(M-1);a=rem(sum(gen(2:end).*curState),2);curState=[a curState(1:M-2)];end%解调后的波形如图5所示。
第三代移动通信综合练习题及答案ver4
20. 简述WCDMA系统中小区搜索进程。
21. WCDMA系统中，UE包括哪两部份，各自的功能如何？
22. WCDMA系统从功能上能够分为哪些部份和接口。
23. WCDMA系统中，功率操纵按方向分为几类？
24. WCDMA中的开环功控是不是准确？什么缘故？
25. WCDMA空中接口公共传输信道有哪些？
B time division duplex
C time division synchronous CDMA
D time division multiple access
2. 3G能提供多种业务，能适应多种环境，速度最高（ ）。
A 2Mbit/s
B 384kbit/s
C 144kbit/
3. 第三代移动通信系统也简称（ ），又被国际电联（International Telecommunication Union，ITU）称为IMT-2000（International Mobile Telecommunications in the year 2000），意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。
2. 从无线接入网、核心网的角度，说明3GPP 标准的各版本如何演进？（GSM/GPRS, 3GPP R99,R4,R5/R6）,各自的特点如何？
3. 简述3G标准化组织3GPP2的目标和已制定的要紧标准。
4. 当一个用户以9600bit／s速度进行语音通信时，CDMA的信道带宽是1228800Hz，信道处置增益Gp为多少？
A 呼吸效应
B 远近效应
C 边缘问题
11. CDMA软切换的特性之一是（ ）。
A 先断原先的业务信道，再成立信道业务信道
现代无线通信原理：第四章 多址技术(2018)
带宽的比值来近似估算系统的扩频处理增益，
GP =
B F
4.1.1 扩频通信理论基础
iHale Waihona Puke 例2 有一个扩展频谱通信系统，信号扩频后带宽为20MHz， 原始基带信号带宽为20KHz，则系统的扩频处理增益为GP?
Gp＝10 lg[20 106(20 103)]=30 (dB)。
4.1.2 扩频通信方法
◼ 目前，最基本的展宽频谱的方法有三种
2
e
1.44
令x = S/(N0B)，代入上式得
lim C
B→
=
S N0
lim
B→
N0B S
log2 (1+
S )
N0 B
=
S N0
log2
e
= 1.44
S 极限值
N0
◼上式表明，保持S／N0一定，即使增加信号带宽B→ ，信 道容量C也是有限的。原因是当信号带宽B→ 时，噪声功率 N也趋于无穷大。
4.1.1 扩频通信理论基础
S )
N0 B
4.1.1 扩频通信理论基础
由香农定理可以得到如下结论：
1) 增大信号功率S可以增加信道容量，从而增加了信息传输
的极限速率Ri。若信号功率趋于无穷大，则信道容量也趋于无
穷大，即
lim
S→
C
=
lim
S→
B log2 (1+
S )
N0B
→
2) 减小噪声功率N（或减小噪声功率谱密度N0）可以增加信 道容量，若噪声功率趋于0（或噪声功率谱密度N0趋于0），则 信道容量趋于无穷大，即
4.1.3 跳频系统（4）
◼ 接收端必须以同样的伪码置定本地频率合成器，使 其与发端的频率作相同的改变，即收发跳频必须同 步，这样，才能保证通信的建立。解决同步及定时 是实际跳频系统的一个关键问题。
第三章 扩频通信系统的解调和解扩 (2)
每增加一级混频-分频基本单元，输出信号的频率间隔就减 少为前一级频率间隔的1/N0
一种实现混频-分频基本单元的门电路
“和频”－“分频”式频率合成器能够提供的频率总数 与参考频率的数目及混频次数有关，如果有M个混频-分频基 本单元级联，参考信号的频率数为k，则最后输出的频率总 数为kM。 最小输出频率间隔： F f M 1 K
三. OQPSK( Offset QPSK，偏移四相相移 键控 )调制
d 2 (t )c2 (t ) 支路相对于 d1 (t )c1 (t )支路延迟半个码元宽度， d 这样当 d1 (t )c1 (t )符号发生变化时， 2 (t )c2 (t )符号不变。因此，
OQPSK调制信号的相位改变只能是0o、±90o，没有 180o。 OQPSK调制信号具有比QPSK信号更好的频谱特性。
应用场合： 频率转换时间在毫秒量级，适合于中、 慢速跳频。
3.直接数字频率合成
直接数字合成(Direct Digital Synthesizer，DDS)
发明人及时间：美国学者J.Tierney等人， 1971年。 特点：频率转换速率快、频率分辨率高、 相位噪声低、输出相位连续、可产生宽 带正交信号、可编程及全数字化等，是 传统频率合成技术难以获得的。
平方环的原理
平方环的缺点在于，环路工作在载波的 二倍频上，工作频率更高，环路的设计 制造难度大，稳定性差。
三. Costas环解调器 Costas环解调器也是用来解调抑制载波信号的。
Costas环的优缺点
Costas环在噪声性能上与平方环完全等效。 Costas环与平方环一样可以解调抑制载波的信 号，而且环路的工作频率与载波频率完全相同， 这一点优于平方环。 在Costas环中，I支路和Q支路的不对称会引起 第三个相乘器输出产生偏移，可能对载波的跟 踪产生不良影响。因此要求两路的对称性要好。
通信系统学习-直接序列扩频系统 相关解扩
3.4.2 相关解扩
1. 直接式相关 直接式相关又称高频相关， 它是指接收到的扩频信号
在接收机的高频电路里直接与本地参考信号进行相关处理的 相关器。
图3-16 直接式相关器原理框图 (a) 扩频调制器； (b) 相关解扩器
第3章 直接序列扩频系统 图3-17给出了这种解扩方式的波形图， 图中未考虑所 传输图
第3章 直接序列扩频系统 中频相关方式：把载有信息的高频扩频信号，首先经 过混频，变成中频的扩频信号，相关处理在中频上完成。 这样不仅克服了高频干扰信号直接馈通的缺点， 而且 使解扩在较低频率上实现， 性能可靠， 同时实现起来也比 较容易。
图3-19 中频相关方式框图
图3-17 直接式相关解扩波形图
第3章 直接序列扩频系统 直接式相关器的优缺点分析 ■优点：结构简单。 ■缺点：对干扰信号有直通和码速泄漏现象。
较强的窄带干扰信号就能进入相关器后的电路并有效地假冒 所需要的信号，对解调产生影响。
第3章 直接序列扩频系统 2． 外差式相关
一般外差相关方式的原理如图下图。
第3章 直接序列扩频系统 3． 基带相关
基带相关器是一种在基带完成相关运算的部件。 与中频相关类似， 基带相关器可以利用混频器， 采用 零中频技术， 把输入的扩频信号的中心频率搬移到零中频 上， 得到基带的扩频信号， 然后再进行相关处理。 也可以先对扩频信号进行伪码的恢复， 在得到基带伪 码信号的基础上进行数字相关或数字匹配滤波。
第5章扩频信号的解扩和解调ppt
窄带时：
10 lg(
P
) 20
N sys
N sys
P 100
10 lg NJ 10 lg P 13
10 lg Jin 13 P
Jin 20P
S
P
1 13dB
N out Nsys (J )out 0.01 20
宽带时：
Jout Jin /1000
S
P
1 15.2dB
S N
)out
扩频系统的处理增益对接收灵敏度毫无贡献。
例子：
接收接收灵敏度为-115dBm 窄带时候：B=10kHz N=10lg(kTB)=-
133dBm 要求输入最小信噪比-
155+133=18 宽带时候：B=10MHz N=10lg(kTB)=-
103dBm 要求输入最小信噪比-
155+103=-12
N out Nsys (J )out 0.01 0.02
当干扰信号功率比有用信号功率大23dB时候：
窄带： 宽带：
S
P
23dB
N out Nsys (J )out
S
P
6.8dB
N out 解调与载波同步
5.3.1 锁相环解调器原理
Ad(t) cos(2f0t 0 )*2B cos(2f0t r )
5.7.2 动态范围与自动增益控制
动态范围： 接收机正确处理接收端输入信号变化的
范围，也就说输入信号在动态范围内变化时， 接收机的性能指标不应下降。
采用自动增益控制的方法，可以保证在 动态范围内正常工作。
g11(Si,min N ) P1 g12(Si N ) P1
1 N
g12Si
扩频通信第5章扩频信号的解扩与解调
设计良好的相关器（例如乘积检波器）,可以允许在输入信 噪比低达 -50 ~ -20dB的条件下，从强干扰噪声中检测出微弱 信号。因此大多数扩频信号的解扩都使用相关检测器，也有 一些简单的扩频通信系统使用非相关检测器。
2
引言
➢ 扩频信号解调需要两步来完成 （1）对扩频信号进行解扩/跳; （2）对解扩/跳后的载有信息的信号进行解调。
上述结果对 1 都能成立。注意到伪随机码的自相关特性,在 时， 合1 成信号的功率谱密度函数退化为伪随机码的功率谱密度
函数，在 =0时，合成信号的功率谱全部都成为直流分量。
20
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
➢ 码元同步偏移的影响分析
令
N ( f
)
2
N 12
N
sin(πf Tc πf Tc
若两个电信号具有相同振荡频率,相同电矢量振动方向，且有固 定的相位差，则这两个信号就是相干的。即使是相干信号，它 的某些参数也可能是随机的。
在实际振荡器中,无论相位如何稳定，都会有随机成分。只要
随机成分占的比例很小，可以忽略，或影响可分析和控制，那
么工程上仍可认为是相干信号或部分相干信号。
4
5.1.1 相干通信的基本概念
由于输出叉指电极对之间的间隔对声表面波的传输延迟正好等于一个码元宽度t所以输出脉冲是彼此相连接的并且各脉冲的相位载波f的相位取决于相应的叉指电极的极性即取决于电极连接到汇流条的方式最后的输出可以看成是与输入伪随机码每一码元相对应的叉指电极对输出的叠加图529所示输出端叉指电极的极性等效的码元为32位长的m序列1100110相关信号振幅输出如图530所示
➢ 目标
有必要研究码元同步状态发生偏移对相关器输出的影响。
扩频通信系统
伪随机序列产生器产生的伪随机序列c(t),速率为RC,切谱宽度为TC,TC＝1／RC
c(t ) cn g c (t nTc )
n 0
N 1
cn为伪随机码码元，取值＋1或－1，gc(t)为门函数，定义与ga(t)类似 扩频过程实质上是信息流a(t)与伪随机序列c(t)的模二加或相乘的过程。伪随机 码速率RC比信息速率Ra大得多，一般RC／Ra的比值为整数，且RC／Ra＞＞1,扩展 后的序列的速率仍为随机码速率RC 。
接收端天线上感应的信号经高放的选择放大和混频后，得到包括以下几部分的 信号：有用信号sI(t)、信道噪声nI(t)、干扰信号JI（t）和其它网的扩频信号sJ（t） 等，即收到的信号（经混频后）为
rI (t ) sI (t ) nI (t ) J I (t ) sJ (t )
直接序列扩频
信号分析
接收端的伪随机码产生器产生的伪随机序列与发端产生的伪随机序列相同， 但起始时间或初始相位可能不同，为c，(t)。解扩的过程与扩频过程相同，用 本地的伪随机序列c，(t)与接收到的信号相乘，相乘后为
rI(t ) rI (t )c(t ) sI (t )c(t ) nI (t )c(t ) J I (t )c(t ) s J (t )c(t ) s I (t ) nI (t ) J I (t ) s J (t )
直接序列扩频
信号分析
对噪声分量nI(t)、干扰分II(t)和不同网干扰sJ（t），经解扩处理后， 被大大削弱。 nI(t) 分量，一般为高斯带限白噪声，因而用 C’(t) 处理 后，谱密度基本不变（略有降低），但相对带宽改变，因而噪声功率 降低。J’I(t)分量，是人为干扰引起的，这些干扰可以是第一章中描 述的干扰中的一种或多种。由于与伪随机码不相关，因此，相乘过程 相当于频谱扩展过程，将干扰信号功率分散到一很宽的频带上，谱密 度降低，相乘器后接的滤波器的频带只能让有用信号通过，这样，能 够进入到解调器输入端的干扰功率只能是与信号频带相同的那一部分。 解扩前后的频带相差甚大，因而解扩后干扰功率大大降低，提高了解 调器输入端的信干比，从而提高了系统抗干扰的能力。至于不同网的 信号s’J(t)，由于不同网，所用的扩频序列也就不同，这样对于不同 网的扩频信号而言，相当于再次扩展，从而降低了不网信号的干扰。
无线OFDM系统的扩频解扩频方法与相关技术
图片简介:本技术提供了一种无线OFDM系统的扩频解扩频方法，包括得出基于无线OFDM系统的扩频原理及两种扩频方案；得出解扩频接收信号的两种合并增益方法；得出基于OFDM系统的解扩频原理及方法。
本技术由于基于无线OFDM系统的符号特点，采用了频域扩频解扩频方法，具有实现简单、不占用额外资源等特点；借助于分集技术的概念，对解扩频前信号提出了两种增益合并方法。
采用的扩频序列的具有很强的自相关性，因此调制信号序列与扩频码序列相乘后，可以看作几个相同信号的叠加，而噪声与扩频序列不相关，相乘后再相加，相当于几个独立的噪声叠加，这样，接收端信号的信噪比就会大大提高。
因此，频域的扩频方式可以提高系统的信噪比。
技术要求1.一种无线OFDM系统的扩频方法，其特征在于，包括扩频步骤；所述扩频步骤包括：假设频域扩频因子为SF，对于一个长度为N的OFDM符号而言，若扩频前该OFDM符号上的第k个子载波上的调制符号为Sk，利用长度为SF的扩频序列对调制符号为Sk进行扩频处理，则扩频后的调制符号序列变为式中，依据式(1)，采用如下任一种扩频方式：--扩频方式一，对OFDM符号的每一个码片进行扩频，扩频长度为SF；--扩频方式二，对OFDM符号作为一个整体进行扩频，扩频长度为SF。
2.一种无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，包括解扩频步骤；所述解扩频步骤包括：在接收端对收到的调制扩频符号序列进行解扩，然后再进行解调恢复出所传数据；其中，所述调制扩频符号序列是通过权利要求1所述的无线OFDM系统的扩频方法进行扩频得到的序列。
3.根据权利要求2所述的无线OFDM系统的解扩频方法，其特征在于，所述解扩频步骤包括：频域扩频方式是在发送端的调制之后和IFFT变换之前进行的，接收端的解扩处理在均衡后进行；信号表示为：式中，Ri表示为均衡后的第i个组合信号；ri表示为均衡前的第i个信号；αi表示为第i个加权系数；通过调节加权系数αi使得组合信号Ri的信噪比最大从而获得增益。
第5章 扩频信号的解扩与解调-讲义-6页格式
2012/4/25
24
图5-7 摘自J.K.霍姆斯《相干扩展频谱系统》 1991 P450-462
哈尔滨工业大学通信技术研究所
4
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
码元同步偏移的影响分析：
Pc (t, ) 的自相关函数为：
后果：干扰信号没有参与相关运算就直接到达解扩器输出端， 失去了解扩过程中所获得的处理增益。
注意：直接式相关解扩的抗干扰能力较低，仅用在一些对抗 干扰能力要求不高的系统中。
11
2012/4/25
12
哈尔滨工业大学通信技术研究所
2
5.1.2 外差式相关解扩器
5.1.2 外差式相关解扩器 频谱特性：
特点：
, ,
); );
Rpq
(
,
);
2012/4/25
RPc
(
,
)
SPc ( f , )
25
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
(1) 当0 1 / 2时的 Rp ( , )
Rp ( , ) (1 2 ) ( ) ( kTc )
Tc
k
2012/4/25
26
5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
方法：通过求解自相关函数来获得信号的功率谱密度。
2012/4/25
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5.2.1 码元同步偏移对相关器输出的影响
码元同步偏移的影响分析： Pc (t, ) 可分解为*：
Pc (t, ) c(t)c(t Tc ) p(t, ) q(t, )
式中: p(t, ) 是二进制周期函数； q(t, ) 是三电平伪随机函数,原始序列的移位序列。
扩频通信实验报告
中南大学扩频通信实验报告实验一：扩频与解扩观测实验时间：4月9号一、实验目的1、了解直接序列扩频的原理。
2、了解扩频前后信号在时域及频域上的变化。
二、实验器材⒈主控&信号源模块、2号、14号、11号模块各一块⒉双踪示波器一台⒊连接线若干三、实验原理1、实验原理框图数字信号源扩频解扩DoutMUXBSOUT2# 模块14# 模块11# 模块NRZ1NRZ-CLK1扩频序列1序列1（TP8）扩频序列2序列2（TP8）CDMA1AD 输入1AD 输入2CDMA2Dout实验框图2、实验框图说明本实验选择【扩频与解扩观测实验】菜单。
如框图所示，我们用2号模块作为信号源，DoutMUX 输出32K 数字信号，送入至14号模块的NRZ1。
14号模块此时完成扩频功能，扩频序列由14号模块内部产生，将开关S1设置为0000，开关S2设置为0111，即可设置该路扩频序列1的码型（测试点为TP8序列1）。
扩频信号由端口CDMA1输出。
同时，当14号模块的开关S3设置为0111、开关S4设置为0000且端口NRZ2和NRZ-CLK2无信号输入时，端口CDMA2输出的伪随机序列与14号模块的扩频序列1相同，本实验中将该序列“CDMA2”可作为后续的解扩序列。
此时的11号模块完成解扩功能，其中扩频信号从端口“AD 输入1”输入，解扩序列从“AD 输入2”输入，解扩信号从11号模块的“Dout ”输出。
该实验【扩频与解扩观测实验】中扩频序列的长度可通过PN 序列长度设置开关S6进行选择15位或16位。
当开关S6拨至“127位”时，表示该实验的扩频为15位；当开关S6拨至“128位”时，表示该实验的扩频为16位。
注：为配合示波器调节，为了较好的对比观测扩频前和扩频后的码元，建议选择16位。
四、实验步骤1、按框图所示连线。
源端口目标端口连线说明 模块2：DoutMUX模块14：TH3(NRZ1)数据送入扩频单元模块2：BSOUT 模块14：TH1(NRZ-CLK1) 时钟送入扩频单元模块14：TH4(CDMA1) 模块11：TH2(AD输入1) 送入解扩单元模块14：TH5(CDMA2) 模块11：TH3(AD输入2) 提供解扩序列2、选择主菜单【移动通信】→【扩频与解扩观测实验】，此时2号模块DoutMUX输出速率为32K。
扩频解扩
太原理工大学现代科技学院移动通信技术课程实验报告专业班级学号姓名指导教师实验名称 扩频解扩 同组人 专业班级 学号 姓名 成绩一 实验目的1、通过本实验掌握基带信号m 序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及 频域上的变化 。
2、通过本实验掌握基带信号Gold 序列扩频原理及方法，掌握扩频前后信号在时域及频域上的变化 二 实验内容 1、观察解扩时本地扩频码与扩频时扩频码的同步情况。
2、观察已调信号在解扩前后的频域变化。
3、观察已调信号在扩频前后的频域变化。
三 实验原理 m 序列解扩的是在接收到的RF 信号上进行的，其实解扩的原理很简单。
PN 码序列的同步是CDMA 扩频通信的关键技术。
CDMA 系统中的PN 码同步过程分为PN 码捕获和PN 码跟踪两部分。
接收信号经宽带滤波器后，在乘积器中与本地PN 码进行相关运算。
……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………图12-1 同步系统捕获与跟踪原理图1、PN序列的捕获图12-2（a）为滑动相关器的方框图。
图12-2（b）为滑动相关器的流程图。
由于滑动相关器对两个PN 码序列是顺序比较相关的，图12-2 滑动相关器的原理2 PN 码序列跟踪 常用的跟踪锁相环有以下几种 ①延迟图3 延迟锁相环框图由于提供给DLL 是2种相位不同的PN 码序列 如图12-4（c ）所示的相关特性曲线称为S 曲线，Ｅ-code 与Ｌ-code 的相位差为T c ，有时为2 T c ，S 曲线形状随基带波形不同而异。
(a)m 序列的自相关函数(c)S 曲线①②(b)①与L-code 的相关函数②与E-code 的相关函数②抖动锁相环：同m序列的解扩一样，Gold序列的解扩也存在着捕获和跟踪的过程，其捕获和跟踪的原理以及解扩的原理可以参考m序列解扩实验。
1、实验模块简介本实验需用到CDMA发送模块及IQ调制解调模块。
扩频与解扩
玉溪师范学院信息技术工程学院通信系统应用设计报告题目：扩频与解扩系统姓名：王XX学号：2009XXXXX专业：通信工程班级：09级通信XX指导教师:XXXX时间: 2012年12月17日－2012年12月 25日目录一、课题内容 (3)二、设计目的 (3)三、设计要求 (3)四、实验条件 (3)五、系统设计 (3)六、详细设计与编码 (4)1. 设计方案 (4)2. 编程工具的选择 (6)3. 设计步骤 (6)4. 运行结果及分析 (7)七、设计心得 (8)八、参考文献 (9)九、附件 (10)一、课题内容扩频与解扩系统二进制随机信号+PN码扩频+加性高斯白噪声信道+解扩+误码率测试+信宿二、设计目的1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；2.培养学生系统设计与系统开发的思想；3.培养学生利用软件进行通信仿真的能力；4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力；5.培养学生查找相关资料的能力。
三、设计要求1.个人独立完成该课题；2.对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原理的基础，画出对应的通信子系统的原理框图；3.提出仿真方案；4.完成仿真软件的编制；5.仿真软件的演示；6.认真完成并提交详细的设计报告。
四、实验条件计算机、Matlab7.0版软件、相关资料、网络五、系统设计1、扩频（1）概念：利用与信息无关的PN伪随机码，以调制方法将已调制信号的频谱宽度扩展得比原调制信号的带宽宽很多的过程。
例如：跳频、混合扩频、直接序列扩频，英文表示为frequency spread。
（2）扩频原理：2、解扩（1）概念：采用扩频技术，在天线之前发射链路的某处简单的引入相应的扩频码，这个过程称为扩频处理，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。
在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。
解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。
扩展频谱信号的解扩和解调
2021年1月
扩谱通信
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一般外差式相关器的结构
直扩
跳扩
2021年1月
扩谱通信
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一般外差式相关器的过程
本地产生的PN码先与本地振荡器产生的与接收信号 差一个中频信号的本地振荡信号在下面一个平衡调 制器进行调制，产生本地参考信号 ，是一个展宽了 的信号
扩谱通信
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中频相关方式的组成
混频器与相关器不是同一个部件
2021年1月
扩谱通信
Байду номын сангаас
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外差式相关器的特点
优点
➢ 克服了干扰信号泄漏问题 ➢ 所有跳频系统几乎都采用外差式相关器，直扩系统
也多用此相关器
缺点
➢ 结构复杂
2021年1月
扩谱通信
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C、基带相关器
是一种在基带完成相关运算的部件
利用混频器（现在一般是数字下变频），采用零中 频技术，把输入的扩频信号的中心频率搬移到零中 频上，得到基带的扩频信号，再进行相关处理
2021年1月
扩谱通信
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4.2 直扩系统相关解扩、载波同步
直扩系统相关解扩 直扩系统的载波同步
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扩谱通信
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扩展频谱信号的收端处理
首先对扩展频谱信号进行解扩（解跳）
➢ 对DS或FH系统，扩展频谱信号的解扩或解跳是通过与一 个本地参考信号相乘来完成的，而这个本地参考信号在结 构上与发射端的信号完全相同，在时间或相位上与由发射 端传输到接收端的有用信号同步
剩下的只是原始信息调制的载波信号，送入到基带 解调器解调，恢复发射端的基带信号
BPSK信号的扩频解扩实现5页word文档
BPSK信号的扩频解扩实现Spread spectrum Despreading Achievement of BPSK signalsWu Xin(China Mobile Tietong Wuhu Branch,Wuhu241000,China)Abstract:This paper studies based on direct sequence spread spectrum technology,the use of spread spectrum,BPSK signal despreading algorithm method,and through systematic analysis of specific experimental operation,a typical BPSK signals obtained,indicating that the method can meet the design requirements.Keywords:BPSK signal;Spread spectrum despreading;Direct sequence spread spectrum一、前言BPSK（Binary Phase Shift Keying）技术是指把模拟信号转换成数据值，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式，在通讯领域以及数字电视技术领域中有广泛的应用。
本文系统研究了基于直接序列扩频理论下的BPSK信号的扩频解扩的实现方法。
二、直接序列扩频直接序列扩频方式可以实现码分多址。
扩频通信提高了抗干扰性能，代价是占用频带宽。
但是如果许多用户共用这一宽频带，则可提高频带的利用率。
由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩处理，在分配给不同用户码型的情况下区分出不同用户信号，进而提取出有用的信号，所以可以在同一频带上实现多个用户相互通讯而互不干扰。
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玉溪师范学院信息技术工程学院通信系统应用设计报告
题目：扩频与解扩系统
姓名：王XX
学号：2009XXXXX
专业：通信工程
班级：09级通信XX
指导教师:XXXX
时间: 2012年12月17日－2012年12月 25日
目录
一、课题内容 (3)
二、设计目的 (3)
三、设计要求 (3)
四、实验条件 (3)
五、系统设计 (3)
六、详细设计与编码 (4)
1. 设计方案 (4)
2. 编程工具的选择 (6)
3. 设计步骤 (6)
4. 运行结果及分析 (7)
七、设计心得 (8)
八、参考文献 (9)
九、附件 (10)
一、课题内容
扩频与解扩系统
二进制随机信号+PN码扩频+加性高斯白噪声信道+解扩+误码率测试+信宿
二、设计目的
1.综合应用《Matlab编程与系统仿真》、《信号与系统》、《现代通信原理》等多门课程知识，使学生建立通信系统的整体概念；
2.培养学生系统设计与系统开发的思想；
3.培养学生利用软件进行通信仿真的能力；
4.培养学生独立动手完成课题设计项目的能力；
5.培养学生查找相关资料的能力。
三、设计要求
1.个人独立完成该课题；
2.对通信系统有整体的较深入的理解，深入理解自己仿真部分的原
理的基础，画出对应的通信子系统的原理框图；
3.提出仿真方案；
4.完成仿真软件的编制；
5.仿真软件的演示；
6.认真完成并提交详细的设计报告。
四、实验条件
计算机、Matlab7.0版软件、相关资料、网络
五、系统设计
1、扩频
（1）概念：利用与信息无关的PN伪随机码，以调制方法将已调制信号的频谱宽度扩展得比原调制信号的带宽宽很多的过程。
例如：跳频、混合扩频、直接序列扩频，英文表示为frequency spread。
（2）扩频原理：
2、解扩
（1）概念：采用扩频技术，在天线之前发射链路的某处简单的引入相应的扩频码，这个过程称为扩频处理，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。
在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。
解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。
显然，在信息传输通路的两端需要预先知道扩频码。
（2）解扩原理：解扩通常在解调之前进行，在传输过程中加入的信号（干扰或阻塞）将在解扩处理中被扩频。
3、扩频与解扩的意义
扩频信号是用扩展随机序列——伪随机码调制射频信号或不断跳跃的载波信号频率而得到的，这样,扩频系统统不同于传统通信系统，它可以极大限度地共享相同的频道资源。
每套系统都具有与众不同的扩展序列来减少来自其他设备的干扰，只有具有与发射者相同扩展序列的接收者才可以重组或压缩扩频传输信号来获得其中加载的有效信息。
即使是多套扩频设备使用同一个频道在同一地区进行信号传输，只要采用不同的扩频序列，就不会相互干扰。
扩频系统这一频道复用的优势，使其成为在大城市频谱资源十分拥挤的环境下最理想的选择。
六、详细设计与编码
1. 设计方案(可以画出编程的流程图，阐述设计思路等)
实验流程图：
设计思路：
（1）信源：用随机整数发生器（Random Integer generator）产生二进制随机信号作为信源；
（2）PN序列生成器模块（PN Sequence Generator）：伪随机码产生器，扩频过程通过信息码与PN码进行双极性变换后相乘加以实现。
解扩过程与扩频过程相同，即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理。
（3）扩频调制/扩频解扩：扩频调制的过程就是使用一个高速率的伪随机码与待传信号相乘，待传信号的频谱被大大的展宽，信号的能量几乎均匀地分散在带宽的频带内，使得功率谱密度大大减小。
在接收端解扩时，将接收到的已扩信号，在同步电路的控制下，接收到的信
号乘以相同的伪随机码，把已扩信号解扩为窄带信号。
在信道中引入的窄带干扰信号，在接收端经过扩频解调时，被扩展为宽带信号，干扰信号的密度大大的降低。
然后解扩后的信号经过窄带滤波器，滤掉有用信号的带外干扰，从而降低了干扰信号的强度，改善了信噪比，还原出原始信号。
（4）信道：加性高斯自噪声信道。
（5）误码仪（Error Rate Calculation）：误码仪在通信系统中主要任务是评估传输系统的误码率，它具有两个输入端口：第一个端口（Tx）接收发送方的输入信号，第二个端口（Rx）接收接收方的输入信号。
（6）示波器（Scope）：将发送方的信号和经过整个扩频系统的接受方信号同时输入示波器，可以很清晰直观地观察二者之间的差异。
2. 编程工具的选择本次仿真使用Matlab
MATLAB具有以下几个特点：
（1）友好的工作平台和编程环境
（2）简单易用的程序语言
（3）强大的科学计算机数据处理能力
（4）出色的图形处理功能
（5）应用广泛的模块集合工具箱
（6）实用的程序接口和发布平台
（7）应用软件开发（包括用户界面）
3.设计步骤
a．确定设计课题、查阅资料并进行原理图设计；
b．根据实验流程图设计系统图，打开matlab软件中的simulink，新建一个.mdl文件并保存，在simulink中选择所需模块进行扩频与解扩系统的设计后保存。
c.开始调试系统设计，观察运行结果，根据结果进行各模块的参数设计，并观察实验现象。
d.修改参数，多次进行调试，并在示波器中详细对比和分析实验结果。
4. 运行结果及分析
a，随机整数发生器产生二进制随机信号
b，PN码波形图
c，解扩后的信号
d ，扩频后号
e ，运行完程序之后的
workspace
f,display 模块误码率显示结果及分析
七、设计心得
开始课程设计实验之前是做准备工作，准备实验所需的理论知识及实验器件及相应软件理论知识的学习，选择自己感兴趣的课题进行设计，在老师的帮助下，
我选择了扩频与解扩这个课题作为我的通
信系统设计课题，之后就是进行大量的收集与该课题有关的资料，并合理利用所学教材、图书馆相应文献和网络平台，进行课程设计。
该课程设计的心得有以下几点：
首先对该系统的详细了解和分析，初步掌握该系统的定义、作用、功能和意义；
其次，了解matlab中simulink的相关知识，并熟练掌握了simulink下的常用模块名称、用途和相应参数的设置；
再次，选择相应模块进行系统设计并调试，观察调试结果及示波器，分析结果及意义；
最后，改变系统中的一些模块在进行实验调试与分析并总结经验。
八、参考文献
[1]樊昌信曹丽娜. 通信原理（第6版）[M]. 国防工业出版社，2011年8月
[2]肖燕彩邱成等著, 朱衡君编. MATLAB语言及实践教程（第2版）
[M], 清华大学出版社，北京交通大学出版社
[3]李卫东等著.移动通信原理与应用技术,人民邮电出版社，2010
年11月
[4]赵刚等著.扩频通信系统实用仿真技术，国防工业出版社，2009年8月
[5]matlab_百度百科,
[6] simulink_
九、附件
1、扩频与解扩系统模块图
2、matlab中运行状况
Warning: The model 'my' does not have continuous states, hence using the solver 'FixedStepDiscrete'
instead of solver 'ode4'. You can disable this diagnostic by explicitly specifying a discrete solver
in the solver tab of the Configuration Parameters dialog, or setting 'Automatic solver parameter
selection' diagnostic to 'none' in the Diagnostics tab of the Configuration Parameters dialog.
Warning: Input port 1 of 'my/PN Sequence Generator' is not connected. >>。