扩频LoRa跳频扩频通信(FHSS)的原理
LoRa的扩频技术：LoRa是基于扩频的调制方案，通过扩频将信号扩展到宽带噪声，以获得扩频增益。
扩频的概念和原理
扩频通信(SSC)或扩频通信技术具有其用于传输信息的信号带宽远远大于其本身带宽的基本特征。信号带宽较大可以降低信噪比的要求。如果带宽增加到一定水平，则可进一步降低信噪比。扩频通信的优点是利用宽带传输技术交换信噪比，是扩频通信的基本思想和理论基础。
扩频技术是将信息信号的带宽进行多次扩展来进行通信的技术。传输信号的带宽远大于信息信号的带宽。例如，如果发送64Kbps的数据流，则基带带宽约为64KHz，但是在使用扩频技术的情况下，它占用的信道带宽可以被增加到5MHz和10MHz以上。同时，发射到宇宙的无线功率谱(单位带宽内的功率)也大幅度减少。
扩频信号的解扩过程
信息的频谱扩展过程
常规数字数据通信的原理是使用适配于数据率的最小可能的带宽。这是因为带宽数量有限，很多用户共享。扩频通信的原理是尽可能多地使用最大带宽，并且相同能量分布在宽带宽上。
另外，扩频通信具有以下特征
●数字传输方式
●使用与要发送的信息无关的功能(扩展功能)对要发送的信息进行调制，从而实现带宽的扩大●在接收侧使用相同扩频功能来解调扩频信号，恢复传输到的信息
●扩频通信的优点
●发送功率密度低，不易对其他设备造成干扰。
●机密性很高，被监听的可能性极低。
●具有较强的抗干扰能力，和很强的抑制同频噪声和各种噪声的能力。
●具有良好的抗多径衰落能力。
LoRa跳频通信(FHSS)原理
FHSS跳频方式的工作原理是，各LoRa分组的内容的一部分在MCU管理中设定的跳频信道中
发送，而所需的“跳频”频率(基于跳频表)在规定的跳频周期中发送。前导码和报头部分首先在信道0上发送。每次开始发送包时，信道计数器fhsspresentchannel(reghopchannel)的读取值增加，生成实现跳频的中断信号FhssChangeChannel。
当与FHSS、跳频spreadspectrum同步时，两端都是在特定类型的窄带载波上传输信号的。由FHSS产生的用于未指定接收器的跳频仅具有脉冲噪声。
为什么使用扩频技术？
1.扩大带宽和减少干扰
当扩展系数为1时，数据1由“1”表示，并且当扩展系数为4时，数据由“1011”表示，因此，错误率(即信噪比)可以在传输时间段中减少，但是能够传输的实际数据减少，因此，扩展系数越大，传输数据的数据速率越低。
第二，根据不同的请求给不同数量的码信道分配速率，以提高利用率
扩频率有正交码(OVSF:正交可变扩频率，正交可变扩频率)，可以用OVSF来获得。取得正交扩频码。在扩展系数为4时，有4个正交扩展码。正交扩频码可使同时所传送的无线信号不彼此干扰，即，扩频因子可为4。可以同时发送4个人的信息。因为语音服务和数据服务的数据速率要求不同，所以扩展系数不同。
1.物联网定义：物联网就是以“物”的信息感知、传输、处理为特征，利用包括RFID 、移动通信、传感器等在内的通信技术使“物”具有通信能力，利用嵌入式、中间件编程等信息技术使“物”具有信息处理能力，形成一个物物、人人、人物都能通信的系统。 2.物联网目标现实世界与虚拟世界的双向融合 3.物联网在系统结构上分为哪几个层次？每层实现什么功能？ 1．感知层：感知层主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。 2．传输层：传输层的主要功能是直接通过现有互联网（IPv4/IPv6 网络）、移动通信网（如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、无线接入网、无线局域网等）、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。） 3．支撑层：支撑层主要是在高性能网络计算环境下，将网络内大量或海量信息资源通过计算整合成一个可互连互通的大型智能网络，为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠和可信的网络计算超级平台。 4．应用层：应用层中包括各类用户界面显示设备，以及其他管理设备等，这也是物联网系统结构的最高层。 4.关键技术 1. 感知技术 2. 传输技术 3. 支撑技术 4. 应用技术 5.移动通信特点①移动性②电磁波传播条件复杂③噪声和干扰严重④系统和网络结构复杂⑤要求频带利用率高、设备性能好 6.三类损耗，4个效应，产生原因，具体内容 (1) 路径传播损耗：又称为衰耗，它是指电磁波在宏观大范围(即千米级)空 间传播所产生的损耗。它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。 (2) 大尺度衰落损耗：这是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻 挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生 的损耗，一般遵从对数正态分布，因其变化率较慢故又称为慢衰落。 (3)小尺度衰落损耗：这主要是由于多径传播而产生的衰落，反映微观小范 围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从瑞利或莱斯分布。其变化率比慢衰耗快，所以称为小尺度衰落或快衰落。它又可以进一步划分为空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。选择性是指在不同的空间、频率、时间，其衰落特性不一样。 阴影效应：由于大型建筑物和其他物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区，类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影。光波的波长较短，因此阴影可见；电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端（如手机）与专用仪表可以测试出来。 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站之间的距离也是在随机变化的，若各移动用户发射信号功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性， 甚至出现了以强压弱的现象，并使弱者（即离基站较远的用户）产生掉话（通信中断）现象，通常称这一现象为远近效应。 多径效应：由于接收者所处地理环境的复杂性，使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来和绕射过来的多条不同路径信号，而且
石家庄铁道大学四方学院毕业设计 基于Simulink直接序列扩频通信系统 设计 Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems Design Based on Simulink
摘要 直接序列扩频通信系统(DSSS)因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址(CDMA)、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。 本文设计了一种基于Simulink的直接序列扩频通信系统。首先对直接序列扩频通信系统从应用背景、特点、意义和发展几个方面进行了研究，然后从直接序列扩频通信系统的基本理论、基本原理、性能和扩频通信系统的同步原理等方面阐述了直接序列扩频通信系统，并对直接扩频通信系统进行了仿真研究和理论分析，达到了预期的效果。本文从理论上分析了直接序列扩频通信系统的抗干扰性能。 本系统包括信号生成部分、发送部分、接收部分、调制和解调、加扩与解扩五个部分。并以BPSK系统为例，给出了误码率理论分析结果，达到了预期的效果。本文研究的直接序列扩频通信系统，为以后的频谱通信系统打下了基础。 关键词：直接序列扩频通信系统MATLAB仿真Simulink模块仿真
Abstract Direct sequence spread spectrum communication system (DSSS) because of its strong anti-interference, easy to conceal and easy to realize code division multiple access (CDMA), fight multipath interference, straight expansion communication rate higher numerous advantages, is widely used in many fields. This paper introduces a design of Simulink based on the direct sequence spread spectrum communication system. First to direct sequence spread spectrum communication system from application background, features, significance and the development of a research, and then from the direct sequence spread spectrum communication system, the basic theory of basic principle, performance and spread spectrum communication system of synchronous principle, this paper describes direct sequence spread spectrum communication system, and the directly spread spectrum communication system simulation and theory analysis, achieve the expected effect. The paper theoretically analyzes the direct sequence spread spectrum communication system of anti-jamming performance. This system includes signal generation part, sending part, receiving part, modulation and demodulation, add expansion and solution expansion of five parts. And with BPSK system as an example, the theoretical analysis results are ber, achieve the expected effect. This paper studies the direct sequence spread spectrum communication system, for the following spectrum communication system laid a foundation. Keywords: Direct sequence spread spectrum communication system Simulink MATLAB Simulation
扩频通信基础知识 技术背景： 传统的模拟无线通信一般采用调频（）和调幅（）两种方式，不能适应高速数据通信的 要求。进入八十年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控（）、移 频键控（）和相移键控（），其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编 码技术等等，提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如、等。但是这些系统也存在一些缺陷。一方面，由于无线通信信道的开放性，通信环境不可避免地存在各种各样的突 发干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时，信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输 速率的提高受到限制；另一方面，随着无线业务的快速增长，要求无线网络具备相当的灵活性，以适应业务的发展变化。这些都是常规的无线数字通信难以解决的。这些因素促成了对采用新技术的需求，以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。 扩频通信的基本原理和优势： 扩频通信就其调制方式而言，与传统的数据通信没有什么差别，也包括、、以及最近得到迅 速发展的，不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号称为码片；在接收端同样增加了一个解扩处理的环节，将个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码－伪随 机序列（）带来的。伪随机码具有双值自相关特性，它保证了同步相关操作获得的输出远 大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此 之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时，相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰，如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是，由于解扩处理是对个码 片的能量进行累加，因此，可以允许接收的信号电平在噪声以下，只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通信技术首先在军队保密通信系统中获得了广 泛的应用。扩频通信抗多径的性能使得移动通信信道的相关带宽不再成为限制通信速率的障 碍，因此在扩频通信方式下可以实现高速数据通信。传输速率的限制取决于信号处理的速度。可见，扩频技术在提高数据通信速率和改善数据通信的可靠性方面，大大优于常规数字通信。同时，由于所有用户可以共用同一频带，大大简化了网络系统的规划，使得系统在适应不断增长变化的业务方面，具有很高的灵活性。
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。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应用。近年来，扩展频谱通信技术的理论和应用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的应用。 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(-∞，+∞)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（与待传输的信息信号)(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。也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。 由此可见，扩频通信系统有以下两个特点： (1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽； (2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机（伪噪声）编码信号。 以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。
目录 一．扩频通信系统工作原理 (1) 二．扩频通信的分类及优缺点 (3) 1、直扩系统（DS） (3) 2、跳频系统 (6) 3、跳时系统 (9) 三．扩频通信在移动通信中的应用 (10) 四．扩频系统在其他领域中的应用 (11) 五．参考文献 (13)
一．扩频通信系统工作原理 长期以来，人们总是想法使信号所占领谱尽量的窄，以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢？简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。 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（有效）带宽（DF），其比值称为处理增益Gp: Gp = W/DF (1) 众所周知，任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度，如话音为1.7 --- 3.1kHz，电视图像则宽到数兆赫。为了充分利用有限的频率资源，增加通路数目，人们广泛选择不同调制方式，采用宽频信道（同轴电缆、微波和光纤等），和压缩频带等措施，同时力求使传输的媒介中传输的信号占用尽量窄的带宽。因现今使用的电话、广播系统中，无论是采用调幅、调频或脉冲编码调制制式，Gp值一般都在十多倍范围内，统称为“窄带通信”。而扩频通信的Gp值，高达数百、上千，称为“宽带通信”。 扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。 信息论中关于信息容量的仙农（Shannon）公式为： C ＝WLog2（1十P/N） (2) 式中： C --- 信道容量（用传输速率度量） W --- 信号频带宽度 P --- 信号功率
N --- 白噪声功率 式（2）说明，在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比P／N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比P／N（S／N）情况下，传输信息。 扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 扩频通信可行性的另一理论基础，为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式： Powj = f（E/N。） (3) 式中： Powj --- 差错概率 E --- 信号能量 N。--- 噪声功率谱密度 因为， 信号功率P＝E／T （T为信息持续时间） 噪声功率N＝WN。（W为信号频带宽度） 信息带宽 D F＝l／T 则式（3）可化为： Powj ? f（TW.P/N）= f（P/N.W/D F ） (4) 式（4）说明，对于一定带宽DF的信息而言，用Gp值较大的宽带信号来传输，可以提高通信抗干扰能力，保证强干扰条件下，通信的安全可靠。亦即式（4）与式（2）一样，说明信噪比和带宽是可以互换的。 总之，我们用信息带宽的100倍，甚至1000倍以上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。扩频通信，的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。除此以外，扩频通信还具有如下特征： 是一种数字传输方式； 带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数）对被传信息进行调制实现的；在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。
电子科技大学2014-2015学年第1 学期期末考试A卷 课程名称：通信原理考试形式：一页纸开卷考试日期：2015年1月10日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时10 %，期中10 %，实验10 %，期末70 % 本试卷试题由七部分构成，共 5 页。 一、选择题（共30分，共10题，每题3 分） 1、通信系统中按照不同频率段划分信道的系统称之为（ a ）。 （a）FDM系统（b）TDM系统（c）CDM系统（d）TDD系统 2、系统误码率是数字通信系统的（ b ）指标。 （a）有效性（b）可靠性（c）适用性（d）可实现性 3、模拟信号下限频率为1000 Hz，上限频率为3000 Hz，则该信号无频谱重叠的最低采样频率为（d ）。 （a）1000 Hz （b）2000 Hz （c）4000 Hz （d）6000 Hz 4、在相同条件下比较二进制数字传输与多进制数字传输，其最显著的特点之一是（ a ）。 （a）二进制传输占用的带宽比多进制传输更大，抗噪声的能力也更强 （b）多进制传输的有效性与可靠性都比二进制传输更好 （c）二进制与多进制传输仅仅是制式不同而已，它们具有相同的带宽和抗干扰能力 （d）多进制传输的带宽利用率虽然不如二进制传输高，但传输速率却比二进制高 5、载波频率为2 MHz，数字码率为30 kbps的MSK信号，其零零点带宽为（ c ）。 （a）2 MHz （b）30 kHz （c）45 kHz （d）60 kHz 6、匹配滤波器用于数字接收系统中的主要功能是（ c ）。---该题做得差---基础 （a）限制传输带宽（b）匹配传输阻抗（c）提高抗噪能力（d）提取载频信号 7、通信信道容量的上限值由（ c ）确定。 （a）误码率公式（b）AM调制指数公式（c）香农公式（d）卡森公式 β=的AM信号，以下说法正确的是（ b ）。---该题做得差---灵活运用问题8、对于调制指数为 1.5 （a）只能用包络检波器解调（b）只能用相干解调器解调 （c）包络检波器与相干解调器都能解调（d）包络检波器与相干解调器都不能解调 9、下列陈述中，错误的是（ d ）。 （a）信源编码的主要功能是降低消息的冗余度 （b）信道编码的功能之一是降低信号传输误码率 （c）信道编码的功能之一是提高数字序列的纠错能力 （d）信源编码的目标之一是用多进制信号传输二进制信息 10、全球性通信系统频率指配与技术标准的制定由（ a ）负责。 （a）国际电信联盟（ITU）（b）美国联邦通信委员会（FCC）
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告 题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现 系（部）应用电子与通信技术 专业通信工程 学生薛光宇 学号24 班号0992222 指导教师周凯 开题报告日期2012.10,22 哈工大华德学院
说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求 2．进度计划是否切实可行； 3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。 4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 5．主要参考文献。 二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。 三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字：检查日期：
一、课题题目和课题研究现状 课题题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现。 研究现状：目前扩频技术中研究最多的对象是CDMA技术，其中又以码捕获技术和多用户检测（MUD）技术代表了目前扩频技术研究的现状。 1．码捕获 同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。目前的研究主要集中在码捕获过程。 2, 多用户检测 CDMA系统容量受到来自其他用户的多址干扰的限制，多用户检测能够利用这些多址干扰来改善接收机的性能，因此是一种提高系统容量的有效方法。传统的CDMA 接收机是由一系列单用户检测器组成，每个检测器都是与特定扩频码对应的相关器，它并没有考虑多址干扰的结构，而是把来自其它用户的干扰当成加性噪声，因此当用户数量增加时，其性能急剧下降。通过对所有用户的联合译码可以极大地改善CDMA系统的性能。但是最优的多用户接收机，其复杂度随用户数量成指数增长，因此在实际通信系统中几乎不可能实现。这样寻找在性能和复杂度之间折中的次最优多用户检测器成为研究的热点 二、目的及意义 通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。 三、课题的基本内容 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送端去扩展信号的频谱。而接收端，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。
扩频通信的特点和优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
扩频通信的特点和优势 扩频通信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，具有较强的抗干扰能力和较好的保密性能，20 世纪 70年代以来扩频通信的理论和应用方法得到了很大的发展，近年来随着移动通信技术发展，扩频通信已经成为第三代移动的核心技术之一。 扩频通信具有以下几个特点 ? 1、抗干扰能力强 扩频信号的不可预测性，使扩频通信系统具有很强的抗干扰能力。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍然能不受外界干扰。信号的频谱被扩展的越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。此外，对于单频及多载波信号的干扰，其他伪随机调制信号的干扰，以及脉冲正弦信号的的干扰等，扩频系统都有抑制干扰提高信噪比的作用。简单的说，若将频带展宽 10 倍，在总功率不变的情况下，其干扰强度只是原来的 1/10。而一般频谱带宽至少是信 息带宽的几十倍甚至更高。另外，由于接受端采用了伪随机序列进行相关检测，即使采用同类型信号进行干扰，如果不能检测出有用信号的伪随机序列，干扰也起不了太大作用。 抗干扰性能强是扩频通信最突出的优点。 2、隐蔽性好、低截获性 由于扩频信号的频谱被展宽到很宽的频带上，单位带宽的功率也随之降低，信号功率密度很低，信号被淹没在噪声中、难以被发现，因而不易被敌方截获；加之扩频编码，就更难获取有用信号，而且扩频信号的功率密度极低，对周围的电信设备产生干扰的可能性极小。 3、保密性好 在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度很低，有用信号被淹没在噪声下，而且不同的通信在发射时采用不同的扩频序列，只有接受方知道扩频序列的具体内容，其他不知道地接受方几乎不可能破译，因此扩频技术能很好的保证通信的可靠性。 4、抗多路径干扰性能好 多路径干扰是电波传输过程中因遇到各种非期望反射体（如电离层、高山、建筑物等）引起的反射或散射，在接受端的这些反射或散射信号与直接路径信号相互干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，从多径信号中分离出最强的有用信号，或者将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可以有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，是扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。
移动通信技术期末考试题（附自整理无误答案，知识点全） 一、填空、判断与选择部分（此部分知识点通用） 1.HLR的全称是__归属位置寄存器____； 2.GMSC全称是 ____移动关口局______； 3.用户手机和GSM系统网络部分的互通接口是__Um____接口； 4.利用一定距离的两幅天线接收同一信号，称为___空间____分集； 5.与CDMA蜂窝系统不同，4G移动通信网的物理层以OFDM 技术为核心，以MIMO 向技术为辅助。； 6.CDMA系统的一个载频信道宽是___1.2288____MHz； 7.CDMA系统前向信道有___64__个正交码分信道；CDMA前向控制信道由导频信道、同步信道和寻呼信道等码分信道组成，CDMA系统中的前向业务信道全速率是__9.6____kbps； 8.GSM系统的载频间隔是___200___kHz； 9.IS-95CDMA是属于第__2__代移动通信系统； 10.3G主流技术标准包括___CDMA200__、__TD-SCDMA__和__W-CDMA_。 11.移动通信采用的常见多址方式有__FDMA_、___TDMA___和__CDMA___； 12.GSM网络系统有四部分，分别是:___NSS__、__BSS_、__MSS_和__OMS_； 13.基站BS是由__BST__和_____BSC____组成的； 14.常用的伪随机码有__m序列码___和___gold码___；
15.SDCCH指的是_____慢速随路控制____信道； 16.TD-SCDMA采用的是__智能____天线，工作方式是___FDD___模式；移动通信中的干扰主要是_同频干扰__、__邻频干扰__和__互调干扰__； 17.一般GSM网络中基站采用的跳频方式是___基带____跳频； 18.GSM采用的调制方式为__GMSK_____； 19.天线分集、跳频能克服___多径____衰落，GSM采用的跳频为___慢跳频___。当移动台接入网络时，它首先占用的逻辑信道是___BCCH____； 20.中国的移动国家代码为_460_，中国联通移动网的移动网络代码为__01_； 21交织的作用可以降低信道__突发性干扰___带来的影响； 22.在3G系统里面，主流的基站配置是___三____扇区； 23.我国GSM系统采用频段为900/1800MHz，可分为_124__个频道，收发双工间隔为__45MHZ，_载频间隔间隔为__20KHZ__； 24.按无线设备工作方式的不同，移动通信可分为_单工、半双工、全双工三种方式； 25.无线通信的三种常见“效应”是：阴影效应、远近效应、多普勒效应； 26.忙时话务量是指__单位小时内呼叫次数与每次呼叫的平均时间的积，其单位是_ Erl___； 27.国产4G的制式是_ TDD-LTE_____。
扩频信号处理仿真技术 摘要 本文阐述了扩展信号处理过程的基本原理、主要性能指标及其工作特点，然后根据香农定理，利用MATLAB提供的可视化工具Simulink，建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各个模块的设计，并指出了仿真建模过程中所需注意的问题。通过建模深入理解MATLAB/Simulink基本建模仿真方法的实质性，掌握通信系统仿真的思维方法，增强系统建模和设计的自主能力和创造力。并根据给定的参数设置，仿真出结果，证明了所建仿真模型的正确性
Simulation Technology of spread-spectrum signal processing Abstract This article elaborated the spread spectrum communication technology's basic principle, the main performance index and the operating feature, then act according to the Shannon theorem, provides visualization tool Simulink using MATLAB, has established the wide frequency communications system simulation model, narrated in detail each module's design, and had pointed out in the simulation model must pay attention question. Through the modeling further understanding the substantive of this simulation based on MATLAB, master the methods of communication system simulation. Enhance the independent ability and creativity of system modeling and design, and according to a given set of parameters, and the simulation the results. Had proven constructs the simulation model the accuracy. 目录 1 绪论 (1) 1.1选题的背景 (1) 1.2选题的主要任务 (2) 2 扩频通信系统 (3) 2.1扩频通信的基本原理 (3) 2.2扩频通信的特点 (3) 2.2.1抗干扰性强 (3) 2.2.2 抗干扰性强 (4) 2.2.3 抗多径干扰 (4) 2.2.4 保密性好 (4) 3 线性调频扩频系统 (5)
电子科技大学2014-2015学年第 1 学期期末考试A卷 课程名称：通信原理考试形式：一页纸开卷考试日期：2015年1月10日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时10 %，期中10 %，实验10 %，期末70 % 本试卷试题由七部分构成，共 5 页。 一、选择题（共30分，共10题，每题3 分） 1、通信系统中按照不同频率段划分信道的系统称之为（ a ）。 （a）FDM系统（b）TDM系统（c）CDM系统（d）TDD系统 2、系统误码率是数字通信系统的（ b ）指标。 （a）有效性（b）可靠性（c）适用性（d）可实现性 3、模拟信号下限频率为1000 Hz，上限频率为3000 Hz，则该信号无频谱重叠的最低采样频率为（d ）。 （a）1000 Hz （b）2000 Hz （c）4000 Hz （d）6000 Hz 4、在相同条件下比较二进制数字传输与多进制数字传输，其最显著的特点之一是（ a ）。 （a）二进制传输占用的带宽比多进制传输更大，抗噪声的能力也更强 （b）多进制传输的有效性与可靠性都比二进制传输更好 （c）二进制与多进制传输仅仅是制式不同而已，它们具有相同的带宽和抗干扰能力 （d）多进制传输的带宽利用率虽然不如二进制传输高，但传输速率却比二进制高 5、载波频率为2 MHz，数字码率为30 kbps的MSK信号，其零零点带宽为（ c ）。 （a）2 MHz （b）30 kHz （c）45 kHz （d）60 kHz 6、匹配滤波器用于数字接收系统中的主要功能是（ c ）。---该题做得差---基础 （a）限制传输带宽（b）匹配传输阻抗（c）提高抗噪能力（d）提取载频信号 7、通信信道容量的上限值由（ c ）确定。 （a）误码率公式（b）AM调制指数公式（c）香农公式（d）卡森公式 β=的AM信号，以下说法正确的是（ b ）。---该题做得差---灵活运用问题8、对于调制指数为 1.5 （a）只能用包络检波器解调（b）只能用相干解调器解调 （c）包络检波器与相干解调器都能解调（d）包络检波器与相干解调器都不能解调 9、下列陈述中，错误的是（ d ）。 （a）信源编码的主要功能是降低消息的冗余度 （b）信道编码的功能之一是降低信号传输误码率 （c）信道编码的功能之一是提高数字序列的纠错能力 （d）信源编码的目标之一是用多进制信号传输二进制信息 10、全球性通信系统频率指配与技术标准的制定由（ a ）负责。 （a）国际电信联盟（ITU）（b）美国联邦通信委员会（FCC）
重庆邮电大学 毕业设计（论文）开题报告题目：基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究 学院通信与信息工程学院 专业电子信息工程 学生高洪涛 学号2009210314 班号0120901 指导教师曹建玲 开题报告日期2013.3.7 重庆邮电大学通信与信息工程学院一、选题依据
1.论文(设计)题目 基于Matlab的扩频通信系统的仿真研究。 2.研究领域 扩频通信系统简介：扩展频谱通信具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。扩频通信系统利用了扩展频谱技术，将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。对干扰信号而言，由于与扩频信号不相关，则被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应增加了相关器输出端的信号/干扰比，对大多数人为干扰而言，扩频通信系统都具有很强的对抗能力。本文利用MATLAB对扩频系统中的m序列的产生、频谱、相关函数，以及整个扩频系统工作原理进行了仿真，为今后扩频通信系统在各个领域的应用和研究提供了依据。 3.论文(设计)工作的理论意义和应用价值 （1）理论意义：扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的发展方向。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善，从而提高了系统的抗干扰能力。扩频技术还具有保密性好、易于实现多址通信等优点，因此该技术越来越受到人们的重视。 近年来，随着超大规模集成电路技术、微处理器技术的飞速发展，以及一些新型元器件的应用，扩频通信在技术上已迈上了一个新的台阶，不仅在军事通信中占有重要地位，而且正迅速地渗透到了个人通信和计算机通信等民用领域，成为新世纪最有潜力的通信技术之一。因此研究扩频通信具有很深远的意义。 （2）实践意义：通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。
扩频通信基础知识
扩频通信基础知识 技术背景： 传统的模拟无线通信一般采用调频（FM）和调幅（AM）两种方式，不能适应高速数据通信的要求。进入八十年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和相移键控（PSK），其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编码技术等等，提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如GSM、IS-54等。但是这些系统也存在一些缺陷。一方面，由于无线通信信道的开放性，通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时，信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输速率的提高受到限制；另一方面，随着无线业务的快速增长，要求无线网络具备相当的灵活性，以适应业务的发展变化。这些都是常规的无线数字通信难以解决的。这些因素促成了对采用新技术的需求，以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。
扩频通信的基本原理和优势： 扩频通信就其调制方式而言，与传统的数据通信没有什么差别，也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM，不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号称为码片；在接收端同样增加了一个解扩处理的环节，将N个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码－伪随机序列（PN CODE）带来的。伪随机码具有双值自相关特性，它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时，相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰，如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是，由于解扩处理是对N 个码片的能量进行累加，因此，可以允许接收的信号电平在噪声以下，只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通
跳频通信技术及其应用与发展 跳频通信是扩频通信的一个分支，它的突出优点是抗干扰性强，因而很适用于军事领域。当70 年代末第一部跳频电台问世以后，就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代，世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF频段无线电通信发展的主要特征。90年代, 跳频通信如虎添翼，在军用跳频通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用又拓宽到民用领域。业内人士指出，跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段，称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇，以致于自其问世至今的短短30 年间，倍受世界各国，特别是几大军事强国的青睐。 2跳频通信的基本概念 2.1定义 我们在用收音机收听某电台，当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时，有这样的体会：若中波波段信号不好，则随即换到短波波段收听；当短波波段信号不好，则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法，就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生，而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设，当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话，那么，这种通信方式就是跳频通信。因此，跳频通信可这样描述：通信收发双方同步地改变频率的通信方式称为跳频通信。
2.2同步条件（通信条件） 与定频通信相比，跳频通信的载波频率一直在跳变。工作中，发方以相当快的速率（跳速）改变频率，收方必须与发方同步地改变频率，双方才能保持通信。也就是说，跳频通信时，收发双方必须采用同一种跳频图案。跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件：跳频频率相同；跳频序列相同；跳频的时钟相同（允许存在一定的误差）。三个条件缺一不可，否则无法实现跳频通信。 3跳频通信的主要特点 3.1抗干扰性强 跳频通信抗干扰的机理是“打一枪换一个地方”的游击策略，敌方搞不清跳频规律，因而具有较强的抗干扰能力。一方面，我方的跳频指令是个伪随机码，其周期可长达十年甚至更长的时间。另一方面，跳变的频率可以达到成千上万个。因此，敌方若在某一频率上或某几个频率上施放长时间的干扰也无济于事。 另外，跳频频率受伪随机码控制而不断跳变，在每一个频率 的驻留时间内，所占信道的带宽是很窄的。由于频率跳变的速率非常快，因而从宏观上看，跳频系统又是个宽带系统，即扩展了频谱。事实上，跳频的带宽就是频率的数目与每个频率所占信道带宽的乘积。由扩频通信理论可知，扩展频谱的好处可以换取更好的信噪比。也就是说，如果扩展了频带，
无线通信复习题 一、填空题 1、按照经典的信息容量定理，可以把信息容量表达为__________________。 2、在实际应用过程中，广泛应用的交织器有______、_______、________。 块交织、随机交织、卷积交织 3卷积编码器具有哪两种形式___________。 非递归非系统和递归系统 4、主要的分集方式____、_____、_____、____，分集合并技术_____、_____、 ______、________、________。 空间分集；极化分集；频率分集；时间分集；分集合并技术：选择式合并；最大增益合并；最小色散合并；最大比合并。 5、蜂窝系统三代分别是:＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。 （答案：模拟系统早期的数字系统集成了语音和数据的系统） 6通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 7物理层提供了信源与信道之间的通信通道。它包含三个基本部分：发射机、信道和接收机。 8 共享频谱的四种多址策略为频分多址、时分多址、码分多址、空分多址。 9. 通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 10. 相干时间指信道的两个时域样值变得不相关的时间间隔。 11相关带宽指信道的两个频域样值变得不相关的频率间隔。 12利用两个参数来表征频率和时间色散的影响：相干时间、相关带宽。 二、名词解释 1、信源编码定理：给定一个由一定数量的熵表征的离散无记忆信源，无失真信 源编码方案的平均码字长度以这个熵为上界。 2、信道编码定理：如果离散无记忆信道的容量为C，并且信源以低于C的速率 产生信息，那么存在一种编码方式，使得该信源的输出信息可以用任意低的符号
1.扩频技术的发展 在各种通信技术中，扩频通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力，因此得到了越来越广泛的应用。目前，采用扩频技术的CDMA蜂窝通信系统、CDMA无限用户环等都已 经进入了实用化阶段。直接序列扩频（Direct SequenceSpreadSpectrum，即DSSS）[1-4]通信是扩频通信的一种主要方式。直接序列扩频通信功率谱低，频带宽，伪噪声编码保密能力强，信号的相关处理性能好，因此具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可以同频工作及便于实现多址通信等一系列的优点，在军事通信中应用广泛。但是这些特点也给扩频通信的检测和识别带来新的挑战。因此对直接扩频信号的存在性进行判定、检测，对直接扩频信号进行参数估计，成为当前通信对抗领域的一个重大课题。扩频技术到目前为止，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，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。对跳频系统的分析，现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面，如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。而直扩系统在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。码捕获同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现：首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。 2 扩频通信的理论基础[1] 扩展频谱通信(Spread SpectrumCommuncation,简称扩频通信),是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式,它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信的可行性,可由信息论中的相关公式中引申而来的。信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为: 式中,C为信道容量;B为信号频带宽度;S为信号功率;N为白噪声功率。由Shan-non公式可以看出:要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。信道容量C为常数时,带宽B与信噪比S／N可以互换,即可以通过增加带宽B来降低系统对信噪比S／N的要求;也可以通过增加信号功率,降低信号的带宽,这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个减小带宽或降低功率的有效途径。当B增加到一定程度后,信道容量C不可能无限地增加。 3 扩频技术的几种基本工作方式 随着通信技术的发展,扩频通信的方式也在不断更新,按照扩展频谱的方式不同,可以将其归结为直接序列扩频(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)、脉冲调频(chirp调制)及混合扩频等。 3.1直接序列扩频 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是以直接扩频方式构成的扩频通信系统，通常简称为（DS）系统，是最典型的扩频通信系统。直接扩频系统的发射机结构和接收机结构分别如下图所示