伪随机序列的应用

3.3. 伪随机序列的应用

一、误码率测量

在数据通信中，经常要测试通信系统的性能。误码率是通信系统的主要质量指标，通信系统的性能往往与信源的统计特性有关。通常认为信源的0、1是等概出现的。

误码率的测量框图如下所示：（结合系统的仿真）

环路测试：

单向测试：

二、时延测量

时延测量在许多领域中都十分有用：如地底深度探测、无线测距等。

时延测量的一般思路：周期脉冲测量法。产生窄周期脉冲，时延线的精度，发送功率。

时延测量的m序列应用：用m序列代替周期脉冲，用相关器代替时延比较器。测量方法的精度取决于m序列的码片时间。

三、噪声产生器

测量通信系统的性能时，经常需要使用噪声产生器，由它给出具有所要求的统计特性和频率特性的噪声，并且可以随意控制其强度，以便得到不同的信噪比条件下的系统性能。

四、通信加密

五、数据序列的扰乱与解扰

扰码的目的是使信源的0、1分布等概。

六、扩展频谱通信

仙农定理告诉我们：可以用带宽换信噪比，即在低信噪比的情况下，可以通过增加带宽的应用来进行无误的传输。

可以有3种方法实现带宽的扩展：

1、直接序列调制扩频

直接序列调制扩频的原理框图如下：

它用比信息速率高得多的序列去调制信息序列，从而改变整个信号的带宽。

在接收端通过调制序列的相关性达到解调的目的。实际上它等效于一种正交编码。

2、跳频

发射机的发射频率根据一定的规则随机地在一定范围内变化。

3、Chirp调频（线性调频，连续调频）

由于扩频通信采用宽频带的技术来传输信息，它具有抗窄带干扰、信号功率低隐蔽性强、抗衰落能力强的特点，因此在无线领域、军用领域得到了广泛的应用。

七、分离多径技术

3.4. 直接序列扩频

一、系统组成

直扩系统的框图如下：

)cos()()()(0ϕω+=t t P t m t s

t t P t n t s t q 0cos )())()(()(ω+=

))cos(()()(0ϕωω+-=t t Am t y r

各点的频谱关系如图示。

二、处理增益和抗干扰性

令伪码)(t p 的速率为p R ，)(t m 的速率为m R 。 扩频系统的处理增益定义为：in

out p SNR SNR G = out SNR 、in SNR 分别是扩频系统解扩器的输出信噪比和输入信噪比。

（一）白噪声干扰

因为白噪声的功率谱密度均匀分布在整个频率范围内，在接收机与本地振荡 t t p r ωcos )(相乘后，噪声的功率谱密度分布不变，而信号经过相关解扩后变成了窄带信号。通过中频滤波器后，信号的功率不变，而噪声的功率却显著减少（带宽变小）。 此时，解扩器的输入输出信噪比关系如下：

m

p m p p m in out p R R B B B n S B n S SNR SNR G ====00// 称m p

R R L =为扩频因子（扩频倍数）。

（二）单频干扰和窄带干扰

单频干扰经过解扩后，相当与是进行扩频，从而将干扰的功率平均分布在带宽为p B 的范围内，通过中频滤波器后，单频干扰的功率减小m p B B /倍。

（三）宽带干扰

cos(')(t

这里宽带干扰来自系统其他用户、多径传播等，它们的特点是干扰信号占用的频带与扩频信号一样宽。

从理论上说，如果宽带干扰与接收信号是不相关的，则解扩时由于采用相关接收机，宽带干扰对接收信号的干扰为0。但是实际系统中，由于种种原因，不可能实现各个用户的完全正交。