水声扩频通信中OFDM技术应用
作者：郭中源， 陈岩， 陈庚， 贾宁
作者单位：中国科学院声学研究所
相似文献(10条)
1.学位论文黄晓萍水声扩频通信技术研究2006
水声信道是一个时变、空变的随机信道，是一个非理想信道。使用扩频信号可以在一定程度上对付信道传输中的多途性；利用扩频信号做相关获得的增益可以使得在负信噪比的条件下进行信号的恢复。扩频通信的抗干扰、抗衰落能力也很强，这确实是对复杂多变的水声信道的一个很好的解决方案，它不仅可以解决长距离移动目标的通信问题，还能进行敌我识别、导航和定位等。
要想进一步提高水下扩频通信系统的抗多普勒、抗多途能力，就要在接收端采取额外措施——多普勒频率搜索和多途分量的提取，再加上同步信号搜索和信号的解扩，这将会带来很大量的相关运算。没有一个快速算法，将不能实时的完成对采集信号的处理。
将H序Walsh快速变换应用到水声扩频通信系统中接收信号的上述相关处理中，可很大程度地提高算法的执行速度，从而可以实现数据的实时采集和实时处理。
本论文以克服水下多途干扰、补偿多普勒频移、实现低信噪比(甚至负信噪比)下高可靠性的水声通信为目标，研究了直接序列扩频在水声通信中应用的有关问题，并通过仿真和试验验证了这种通信技术的良好性能和可行性。
本文所作的工作主要有以下几个方面：
1.构建了一个基于快速Walsh变换，以m序列作为扩频码、RS纠错方式、带有多普勒补偿和多途时延补偿的水下直接序列扩频通信系统框架。用MATLAB仿真，验证了其可行性。
2.以PC机为平台，计算机声卡作为A/D和D/A，Windows操作系统下将算法和声卡的播放、录音联合编程，完成了该水下扩频通信系统的物理实现。
3.在基于PC104硬件平台，嵌入式系统VxWorks下，实现了此通信系统。
4.对这两种计算机操作系统下的扩频通信分别进行了电调试、水池调试、松花湖实验、青岛海试，并实现了两者之间的半双工通信。在发射功率≤30w，传输距离为7～25km，接收信噪比0dB左右，实现了误码率低于10-6的数据传输。
2.会议论文黄建波.韩梅.黄海水声扩频通信系统误码率研究2007
误码率模型是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,扩频技术在水声通信中的应用给我们带来了新的问题.本文首先介绍了扩频技术在水声通信方面的应用;然后,从声纳方程出发,运用平滑平均场理论,研究信嗓比在水声扩频通信系统中的变化情况,得到误码率模型;最后运用该模型研究典型浅海负跃层环境下误码率的规律.从仿真的结果来看,该模型在原理上基本符合水声扩频通信系统,结果具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果。
3.学位论文顾建松伪时反水声通信技术研究2005
水声数字通信近年来在国际上发展迅速，时间反转法处理是一项新颖的技术，受到国际水声界的很大关注。
本论文结合国家863课题“水下仪器水声数据传输技术研究”和中船重工集团公司支撑课题“水声网络节点技术研究”，通过对水声信道特点的比较、分析，选定伪时反处理技术和扩频通信技术，作为本课题的研究重点。
水声信道存在多径效应和多卜勒频偏；相对于水声信号的传输、接收，水声信道等效为一个滤波器。并由此推导出发射信号、接收信号的时域和频域的计算公式。发送编码信号之前，先发射探针信号(Probe)进行信道估计，结合扩频通信技术，进行255码元的信息编码和BPSK信号调制，再将编码信号和探针信号进行卷积并发射。在接收端，将包含信道响应的探针信号和卷积信号进行共轭处理，以消除信道响应在相位上对编码信号的影响。信道估计和系统帧同步信号采用线性调频信号。通过m序列的拷贝相关检测发射的信息。
在理论研究的基础上，建立了水声信道模拟器。用MATLAB进行计算机仿真，验证伪时反处理技术和扩频通信技术的性能，用各种图表曲线比对了几种处理方法的差异。由仿真结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术从理论上可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应，但对于多卜勒频偏造成的干扰其效果一般。
最后，进行海洋试验验证，对海试采集的水声数据进行计算机处理，用图表比对二种处理方法的差异。由海试数据处理结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应。
4.会议论文熊省军.张宏滔.周士弘水声扩频通信中的RAKE接收机2006
水声信道的衰变多径特性一直以来是水声通信中难以解决的问题,扩频技术近年来在水声通信中得到广泛关注.本文研究水声扩频通信中的RAKE接收机.介绍了直接序列扩频系统的基本原理,分析了RAKE接收机实现多径分集的过程,给出了其抗多径干扰的仿真结果.
5.学位论文高风波基于扩频技术的远程声遥控系统研究2004
随着海洋开发和国防发展的需要,远程水声遥控系统受到了广泛的重视,遥控距离越来越远.但随着遥控距离的加大(>100km),传送遥控信息的水声信道变得更加复杂,声遥控系统要达到高可靠传输的技术难度也越来越大.针对上述问题,该文在水声信道分析的基础上,设计了一种基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统,系统着重考虑了系统的调制方式和自主应答的方式.近年来扩频技术在水声通信特别是远程水声通信中的使用越来越多.由于它具有很好的抗多径、抗衰落和低的截获概率的优点,特别适合于处于低信噪比环境且保密性要求比较高的远程声遥控系统,所以我们采用扩频技术作为遥控系统的通信方式.远程声遥控系统的遥控方式有直接遥控和中继遥控.我们分别比较了两种方式的接收端信噪比,并考虑了保密性要求,采用中继遥控作为远程声遥控系统的遥控方式.论文首先分析了远程声遥控信道传输特性,分别利用Kraken简正波和射线跟踪模型对深海和浅海水声信道的传输特性进行分析,对信道的多径结构、衰落和环境噪声进行了计算,并在此基础上设计了基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统方案.论文还对扩频通信的关键技术进行了仿真研究,针对远程声遥控系统的特点,讨论了扩频码、扩频方式、相关接收和同步问题,同时讨论了适合远程声遥控系统的纠错编码技术.最后给出了远程声遥控系统的发射平台的组成和各部分设计.相信该论文的研究结果和方法能为远程水声遥控系统提供重要的研究和设计参考.
6.期刊论文韩梅.黄建波.黄海.HAN Mei.HUANG Jian-bo.HUANG Hai水声扩频通信系统通信距离模型的改进与仿真
-计算机仿真2008,""(4)
通信距离是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,在水声通信中的应用带来了新的问题.首先对传统的声纳优质因子距离模型进行了阐述;然后介绍并分析了扩频通信技术在水声通信中的应用,依靠平滑平均场理论,对传统的声纳优质因子通信距离预报模型进行改进,首次提出了适合水声扩频通信的距离模型;最后进行仿真计算,从仿真的结果来看,该模型无论在原理上,还是仿真结果都符合水声扩频通信系统的实际,具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果,可以为各种水声扩频通信系统提供通信距离预报.
7.期刊论文宋新见.殷冬梅.惠俊英基于矢量信号处理的水声定位系统-海洋工程2003,21(3)
将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合,设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统.介绍了系统的组成和工作原理,并结合近年来出现的矢量信号处理技术,设计了新的实时信号处理软件.经湖试和海试,系统的可行性得到了初步的验证.
8.期刊论文王晋兴.朱敏.王季煜.WANG Jinxing.ZHU Min.WANG Jiyu水声扩频通信中多假设反馈自适应均衡算法
研究-微计算机应用2009,30(11)
研究了复杂多变的水声信道条件下直接序列扩频-码分复用(DS/SS-CDMA)通信技术.本文将空间分集-多普勒频移补偿-自最佳自适应判决反馈均衡算法应用到水声DS/SS-CDMA通信,提出了基于码片速率的多假设反馈自适应均衡算法.应用该均衡算法可以恢复经过水声信道传输后扩频信号的相关特性.对
实际的海上试验数据分析结果表明:算法以增加计算复杂性为代价显著提高了通信性能,在时变的多途扩散、多普勒扩散以及低信噪比的水声信道条件下可以保证低的通信误码率,算法性能良好.
9.期刊论文黄晓萍.桑恩方.乔钢.HUANG Xiao-ping.SANG En-fang.QIAO Gang H序沃尔什快速变换及其在水声扩频
通信中的应用-声学技术2007,26(3)
严重的多途衰落、多普勒频偏是水声通信中引起误码的主要原因,扩频通信技术的抗多途、抗干扰性能使之适合用于水声通信.然而,要想较好地解决多途衰落和多普勒频偏问题,须对接收信号进行多途分量的提取和多普勒频率搜索.这将使程序的运算量大为增加,一般的相关算法无法满足数据处理的实时性.沃尔什快速变换能够快速的实现矢量和矩阵的相关运算,将其应用到水声扩频通信中的扩频编解码、频率搜索和多途分集,可以保证接收信号的实时处理.从而,在信道多途比较严重、环境噪声较强的浅海信道中,能够实现长距离、低信噪比、低误码率、高保密性的实时扩频通信.通过湖试和海试,验证了此水声扩频通信系统的上述优良性能.
10.学位论文孟达水声扩频通信系统研究2000
该文首先介绍了水声通信的发展现状、声信道对水声通信的影响以及水声扩频通信的优点.在第二章中介绍了通信系统的基本问题,包括M序列的产生、扩频通信系统的组成以及扩频信号的解扩和解调原理.在第三章中详细介绍了扩频通信系统的方案,介绍M序列信号编码原理,抗多途干扰方法,以及多路乘累加与同步包络相乘的解码方法.在第四章重点介绍了多途信道的测量方法,并在不同信噪比的条件下,对不同信道进行仿真.在第五章,在不同信噪比、不同信道对第三章的扩频系统方案进行仿真研究.结果表明这种方案在信噪比很低的情况下仍有理想的结果,解调的方法对多途测量的误差不敏感.最后对信道均衡解码作了介绍.
本文链接：https://www.doczj.com/doc/2e5695578.html,/Conference_6341537.aspx
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水声扩频通信中OFDM技术应用 作者：郭中源， 陈岩， 陈庚， 贾宁 作者单位：中国科学院声学研究所 相似文献(10条) 1.学位论文黄晓萍水声扩频通信技术研究2006 水声信道是一个时变、空变的随机信道，是一个非理想信道。使用扩频信号可以在一定程度上对付信道传输中的多途性；利用扩频信号做相关获得的增益可以使得在负信噪比的条件下进行信号的恢复。扩频通信的抗干扰、抗衰落能力也很强，这确实是对复杂多变的水声信道的一个很好的解决方案，它不仅可以解决长距离移动目标的通信问题，还能进行敌我识别、导航和定位等。 要想进一步提高水下扩频通信系统的抗多普勒、抗多途能力，就要在接收端采取额外措施——多普勒频率搜索和多途分量的提取，再加上同步信号搜索和信号的解扩，这将会带来很大量的相关运算。没有一个快速算法，将不能实时的完成对采集信号的处理。 将H序Walsh快速变换应用到水声扩频通信系统中接收信号的上述相关处理中，可很大程度地提高算法的执行速度，从而可以实现数据的实时采集和实时处理。 本论文以克服水下多途干扰、补偿多普勒频移、实现低信噪比(甚至负信噪比)下高可靠性的水声通信为目标，研究了直接序列扩频在水声通信中应用的有关问题，并通过仿真和试验验证了这种通信技术的良好性能和可行性。 本文所作的工作主要有以下几个方面： 1.构建了一个基于快速Walsh变换，以m序列作为扩频码、RS纠错方式、带有多普勒补偿和多途时延补偿的水下直接序列扩频通信系统框架。用MATLAB仿真，验证了其可行性。 2.以PC机为平台，计算机声卡作为A/D和D/A，Windows操作系统下将算法和声卡的播放、录音联合编程，完成了该水下扩频通信系统的物理实现。 3.在基于PC104硬件平台，嵌入式系统VxWorks下，实现了此通信系统。 4.对这两种计算机操作系统下的扩频通信分别进行了电调试、水池调试、松花湖实验、青岛海试，并实现了两者之间的半双工通信。在发射功率≤30w，传输距离为7～25km，接收信噪比0dB左右，实现了误码率低于10-6的数据传输。 2.会议论文黄建波.韩梅.黄海水声扩频通信系统误码率研究2007 误码率模型是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,扩频技术在水声通信中的应用给我们带来了新的问题.本文首先介绍了扩频技术在水声通信方面的应用;然后,从声纳方程出发,运用平滑平均场理论,研究信嗓比在水声扩频通信系统中的变化情况,得到误码率模型;最后运用该模型研究典型浅海负跃层环境下误码率的规律.从仿真的结果来看,该模型在原理上基本符合水声扩频通信系统,结果具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果。 3.学位论文顾建松伪时反水声通信技术研究2005 水声数字通信近年来在国际上发展迅速，时间反转法处理是一项新颖的技术，受到国际水声界的很大关注。 本论文结合国家863课题“水下仪器水声数据传输技术研究”和中船重工集团公司支撑课题“水声网络节点技术研究”，通过对水声信道特点的比较、分析，选定伪时反处理技术和扩频通信技术，作为本课题的研究重点。 水声信道存在多径效应和多卜勒频偏；相对于水声信号的传输、接收，水声信道等效为一个滤波器。并由此推导出发射信号、接收信号的时域和频域的计算公式。发送编码信号之前，先发射探针信号(Probe)进行信道估计，结合扩频通信技术，进行255码元的信息编码和BPSK信号调制，再将编码信号和探针信号进行卷积并发射。在接收端，将包含信道响应的探针信号和卷积信号进行共轭处理，以消除信道响应在相位上对编码信号的影响。信道估计和系统帧同步信号采用线性调频信号。通过m序列的拷贝相关检测发射的信息。 在理论研究的基础上，建立了水声信道模拟器。用MATLAB进行计算机仿真，验证伪时反处理技术和扩频通信技术的性能，用各种图表曲线比对了几种处理方法的差异。由仿真结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术从理论上可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应，但对于多卜勒频偏造成的干扰其效果一般。 最后，进行海洋试验验证，对海试采集的水声数据进行计算机处理，用图表比对二种处理方法的差异。由海试数据处理结果得知：时间反转处理技术和扩频通信技术可用于水下远程通信，可以有效抑制水声信道的多径效应。 4.会议论文熊省军.张宏滔.周士弘水声扩频通信中的RAKE接收机2006 水声信道的衰变多径特性一直以来是水声通信中难以解决的问题,扩频技术近年来在水声通信中得到广泛关注.本文研究水声扩频通信中的RAKE接收机.介绍了直接序列扩频系统的基本原理,分析了RAKE接收机实现多径分集的过程,给出了其抗多径干扰的仿真结果. 5.学位论文高风波基于扩频技术的远程声遥控系统研究2004 随着海洋开发和国防发展的需要,远程水声遥控系统受到了广泛的重视,遥控距离越来越远.但随着遥控距离的加大(>100km),传送遥控信息的水声信道变得更加复杂,声遥控系统要达到高可靠传输的技术难度也越来越大.针对上述问题,该文在水声信道分析的基础上,设计了一种基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统,系统着重考虑了系统的调制方式和自主应答的方式.近年来扩频技术在水声通信特别是远程水声通信中的使用越来越多.由于它具有很好的抗多径、抗衰落和低的截获概率的优点,特别适合于处于低信噪比环境且保密性要求比较高的远程声遥控系统,所以我们采用扩频技术作为遥控系统的通信方式.远程声遥控系统的遥控方式有直接遥控和中继遥控.我们分别比较了两种方式的接收端信噪比,并考虑了保密性要求,采用中继遥控作为远程声遥控系统的遥控方式.论文首先分析了远程声遥控信道传输特性,分别利用Kraken简正波和射线跟踪模型对深海和浅海水声信道的传输特性进行分析,对信道的多径结构、衰落和环境噪声进行了计算,并在此基础上设计了基于扩频技术的自主应答式远程声遥控系统方案.论文还对扩频通信的关键技术进行了仿真研究,针对远程声遥控系统的特点,讨论了扩频码、扩频方式、相关接收和同步问题,同时讨论了适合远程声遥控系统的纠错编码技术.最后给出了远程声遥控系统的发射平台的组成和各部分设计.相信该论文的研究结果和方法能为远程水声遥控系统提供重要的研究和设计参考. 6.期刊论文韩梅.黄建波.黄海.HAN Mei.HUANG Jian-bo.HUANG Hai水声扩频通信系统通信距离模型的改进与仿真 -计算机仿真2008,""(4) 通信距离是水声扩频通信系统性能的关键指标之一.扩频技术是通信领域较为成熟的成果,在水声通信中的应用带来了新的问题.首先对传统的声纳优质因子距离模型进行了阐述;然后介绍并分析了扩频通信技术在水声通信中的应用,依靠平滑平均场理论,对传统的声纳优质因子通信距离预报模型进行改进,首次提出了适合水声扩频通信的距离模型;最后进行仿真计算,从仿真的结果来看,该模型无论在原理上,还是仿真结果都符合水声扩频通信系统的实际,具有一定的指导性和较强的实用性,达到了较为理想的效果,可以为各种水声扩频通信系统提供通信距离预报. 7.期刊论文宋新见.殷冬梅.惠俊英基于矢量信号处理的水声定位系统-海洋工程2003,21(3) 将传统的水声定位系统与矢量水听器相结合,设计了一种全新的轻便型长基线被动水声定位系统.介绍了系统的组成和工作原理,并结合近年来出现的矢量信号处理技术,设计了新的实时信号处理软件.经湖试和海试,系统的可行性得到了初步的验证. 8.期刊论文王晋兴.朱敏.王季煜.WANG Jinxing.ZHU Min.WANG Jiyu水声扩频通信中多假设反馈自适应均衡算法 研究-微计算机应用2009,30(11) 研究了复杂多变的水声信道条件下直接序列扩频-码分复用(DS/SS-CDMA)通信技术.本文将空间分集-多普勒频移补偿-自最佳自适应判决反馈均衡算法应用到水声DS/SS-CDMA通信,提出了基于码片速率的多假设反馈自适应均衡算法.应用该均衡算法可以恢复经过水声信道传输后扩频信号的相关特性.对
ＭＡＴＬＡＢ仿真直接序列扩频通信 1.摘要 直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）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。针对频通信广泛的应用，本文用MATLAB工具箱中的SIMULINK通信仿真模块和MATLAB函数对直接序列扩频通信系统进行了分析和仿真，使其更加形象和具体。 关键字：扩频通信m序列gold正交序列matlab仿真 2.引言 直接序列扩频(DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。 它是二战期间开发的，最初的用途是为军事通信提供安全保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员Hedy Lamarr 和钢琴家George Antheil提出的。基于对鱼雷控制的安全无线通信的思路，他们申请了美国专利#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九世纪八十年代才引起关注，将它用于敌对环境中的无线通信系统。 直序扩频解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、3G移动通信系统、WLAN (IEEE802.11a, IEEE802.11b, IEE802.11g)和蓝牙技术等应用的关键问题。扩频技术也为提高无线电频率的利用率(无线电频谱是有限的因此也是一种昂贵的资源)提供帮助。 3.直接序列扩频DS-SS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。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
思考题1答案 1.1简述移动通信的特点。 答：移动通信的主要特点如下： （1）移动通信利用无线电波进行信息传输。移动通信中基站至用户之间必须靠无线电波来传送消息。然而无线传播环境十分复杂，导致无线电波传播特性一般很差，另外，移动台的运动还会带来多普勒效应，使接收点的信号场强振幅、相位随时间地点而不断地变化，严重影响了通信的质量。这就要求在设计移动通信系统时，必须采取抗衰落措施，保证通信质量； （2）移动通信在强干扰环境下工作，主要干扰包括互调干扰，邻道干扰和同频干扰等； （3）通信容量有限。频率作为一种资源必须合理安排和分配，为满足用户需求量的增加，只能在有限的已有频段中采取有效利用频率措施，如窄带化、频道重复利用、缩小频带间隔等方法来解决； （4）通信系统复杂。由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线信道，进行频率和功率控制、地址登记、越区切换及漫游存取等跟踪技术。这就使其信令种类比固定网要复杂的多。在入网和计费方式上也有特殊的要求，所以移动通信系统是比较复杂的； （5）对移动台的要求高。移动台长期处于不固定位置，外界的影响很难预料，这要求移动台具有很强的适应能力。此外，还要求性能稳定可靠、携带方便、小型、低功耗及能耐高、低温等。同时，要尽量使用户操作方便，适应新业务、新技术的发展，以满足不同人群的使用。这给移动台的设计和制造带来很大的困难。 1.3 简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。 答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用化的。其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS （Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT及日本的HCMTS 系统等。 从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址FDMA方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，，它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95两大系统，另外还有日本的PDC系统等。 从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施： （1）采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK（GSM）、QPSK（IS-95），性能优良的抗干扰纠错编码：卷积码（GSM、IS-95）、级联码（GSM）； （2）采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应，这对于CDMA方式的IS-95尤为重要；
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
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。
课后习题参考答案 第一章 1-1、在高斯白噪声干扰的信道中，信号传输带宽为16KHz ，信噪比为4，求信道的容量C 。在此信道容量不变的条件下，分别将信号带宽增加1倍和减小一半，分别求此两种情况系统的信噪比和信号功率的变化值。解：22log (1)16000log (14)37.156/S C B bit s N =+ =+=（1）信道容量不变，带宽增加1倍信噪比： /221 1.23C B S N =?=信号功率：/2002(21)39.36C B S BN N kw =?=（2）信道容量不变，带宽减小一半 信噪比： 2/2124.01C B S N =?=信号功率：2/00(21)192.0892 C B B S N N kw =?=1-4、某一高斯白色噪声干扰信道，信道带宽为8kHz ，试求在系统信噪比为25dB 条件下允许的最大信息传输速率。解：s kbit N S B C /475.66)101(log 8000)1(log 5.222=+=+ =1-5、某系统的扩频处理增益p G 为40dB ，系统内部损耗S L =2dB ，为保证系统正常工作，相关解码器的输出信噪比dB N S out 10)/(≥，则系统的干扰容限为多少？解：dB N S L G M out S p j 28]102[40])/([=+?=+?=1-6、某系统在干扰信号的有用信号功率250倍的环境下工作，解码器信号输出信噪比为12dB ，系统内部损耗为3dB ，则系统的扩频处理增益至少应为多少？解：()10lg 25031238.98j s S G M L dB N =++ =++=1-8、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为5Mbit/s ，信号速率为8kbit/s ，信号的扩频带宽和处理增益各为多少？ 解：扩频带宽：22*510c B R MHz ===处理增益：6 3 10*1010lg 10lg 30.978*10i B G dB R ===1-9、试说明扩频通信系统与传统调制方式通信系统的主要差别。
水声扩频通信中OFDM技术应用郭中源水声扩频通信中OFDM技术应用 郭中源陈岩陈庚贾宁 (中国科学院声学研究所) Application of OFDM in underwater acoustic spread spectrum communications Guozhongyuan, Chenyan, Chengeng and Jianing Institue of Acoustic, Chinese Academy of Science 1(引言 [1]OFDM的基本原理是将高速率的数据流分解成多路低速的数据流，然后在多个子载波上同时进行数据传输。由于数据被分解到多个低速的子载波上进行并行传输，所以数据符号持续时间变长，减少了由于多途时延弥散所引起的码间串扰的影响。 扩频通信的基本原理是将低速率的信息码(所占带宽相对较窄)用高速率的扩频码将其频带拓宽，这样信息码所包含的加性噪声，包括一些突发干扰的频谱同样受到扩频码拓宽，在接收端经过解扩和带通滤波(其带宽与信息码频带相应)，就将通带外的噪声与干扰大部分滤除掉，其信息传输过程还是按扩频码的速率进行，也就是说传输码片的宽度接近于扩频码带宽的倒数。 因为扩频码是以较窄的扩频码片传输，所以当多途时延弥散超过码片宽度时，扩频码会受到码间串扰的影响。扩频通信是以降低传输率(在可用带宽一定时)来获取扩频增益，比较适合在远距离低速率的水 [2]声通信中传输信息。国外文献报导在深海(深度200m)通信距离达到500多公里。国内试验大多在浅海(深度70-80m)，受海底影响要严重一些，有比较复杂
的多途结构。多途弥散是水声通信中造成码间串扰的主要原因。在这种情况下如果结合OFDM技术，系统性能会有一定的改善。 2(水声扩频通信中OFDM系统的应用和一些海试结果的比较 在扩频通信中，信息码与扩频码相乘之后经载频调制输入信道。如果载频调制之前将信号看作频域波形，进行串/并变换和IFFT变换，然后将各子带相加，再经过载波调制和峰值抑制输入信道，接收端将从信道输入的信号先进行载频解调，解调时要作多普勒补偿，然后作FFT运算，FFT输出分为虚实两个部分，经过序列归并后就可以进行解扩处理。解扩后的波形经相关解码输出信息。图3-图5为一组2005年1月南海海试数据处理结果。其中扩频结合OFDM信号载频3.2KHz，带宽约457Hz，扩频增益约100;扩频信号载频3.2kHz，扩频码为10阶Gold序列，所用带宽约914Hz，扩频增益约56。 图3a.扩频通信系统中利用OFDM技术在通信距离43km时的接收信号频谱 图3b.图3a信号的相关解码;相关系数=0.98 图4a扩频通信系统中利用OFDM技术在通信距离为73km时的接收信号频谱(已看不出频域信号) 图4b信号的相关解码输出;相关系数=0.769 图5a 43km扩频通信接收信号频谱载频。 图5b扩频通信相关解码结果。
扩频通信实验 实验名称：基于m序列的直接序列扩频 专业班级：通信111501班 学生姓名：穆琦沈傲立孙琳王瑞学熊晓倩
学号：201115040111 13 16 20 27 指导教师：郑秀萍 时间：2014.10.29 1 需求分析 在通信发射端将载波信号展宽到较宽的频段上;在接收端,用同样的扩频码序列进行解扩和解调,把展宽的信号还原成原始信息.通过扩展频谱的相关处理,大大降低了频谱的平均能量密度,可在负信噪比条件下工作,获得了高处理增益,从而降低了被截获和检测的概率,避免了干扰影响.通过仿真模型结果分析抗噪声性能结果。 2 概要设计 扩频通信系统分为直接序列扩频系统、跳频扩频系统、跳时扩频系统和混合式扩频系统。直接序列扩频系统，又称“平均”系统或伪噪声系统，就是采用高码率的扩频码序列PN 码(伪随机码),在发送端与编码数据信号进行模2 加,产生一扩频序列,这一码序列由于码元很窄,占用了很宽的频带,达到扩频的目的,然后用扩频序列去调制载波并予以传输。在接收端接收到的扩频信号经高频放大混频之后,用与发端相同且同步的伪随机码对扩频信号进行相关解扩,由于收发端伪随机码的相关系数为1,故可以完全恢复所传的信息,而干扰和噪声由于与接收机伪
随机码不相关,在相关解调时大大降低进入信号通频带内的干扰。它是目前应用较广泛的一种扩展频谱系统。在国外已获得成功的空间探测器“喷气推进实验室（JPL）测距技术”就是一种直接序列调制，TATS-1 军用卫星中的扩展频谱多址(SSMA)系统等都使用DSSS。 直接序列扩频系统的接收一般采用相关接收，并分成两步，即解扩和解调。在接收端，接收信号经过数控振荡器放大混频后，用与发射端相同且同步的由M 序列发生器产生的伪随机码对中频信号进行相关解扩，把扩频信号恢复成窄带信号，然后再由基带滤波器进行解调，最后恢复出原始信息序列。扩频与解扩过程中,利用PN序列生成器模块( PN Sequence Generator ) ,产生6级、传输速率500b/s的PN伪随机序列来达到扩频和多址接入效果,这里扩频增益为50倍.扩频的运算是信息流与PN码相乘或模二加的过程.解扩的过程与扩频过程完全相同,即将接收的信号用PN码进行第二次扩频处理.要求使用的PN码与发送端扩频用PN码不仅码字相同,而且相位相同.否则会使有用信号自身相互抵消.解扩处理将信号压缩到信号频带内,由宽带信号恢复为窄带信号.同时将干扰信号扩展,降低干扰信号的谱密度,使之进入到信息频带内的功率下降,从而使系统获得处理增益,提高系统的抗干扰能力.调制与解调使用二相相移键控PSK方式. 为了方便分析, 我们可对系统作如下假设: 系统各用户同步;系统各用户功率相同;仅考虑系统MAI和白噪声干扰引起的误码, 忽略信号传输、调制解调过程中的误码。 3 开发工具和编程语言 开发工具：
扩频题 1.wimax的什么的缩写？用的是哪个协议？ 答：全球微波接入互操作，802.16 2. 简述wimax支持的天线技术？ 答：802.16标准支持的多天线技术包括多输入多输出(MIMO)和自适应天线系统两大类，MIMO通过在基站和终端分别使用多根天线进行发送和接收,来抑制信道衰落和改善系统性能。自适应天线系统采用空分多址技术,通过数字信号处理产生空间定向波束 3.简述第三代移动通信系统的优势 答：3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。 4.谈谈你所了解的4G网络系统的关键技术 答：1、OFDMA是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，其主要思想就是在频域内将给定通道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输， OFDMA技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落和窄带干扰，从而减小各子载波间的相互干扰，提高频谱利用率。 2、软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，尽可能多地用软件来定义无线功能。 3、智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。 4、MIMO是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号，使容量随天线数量的增加而线性增加。MIM0技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无线信道的性能，提高无线系统的容量及覆盖范围。 5.分层空时码（BLAST）是贝尔实验室提出的一种基于多入多出（MIMO）传输方式的空时码系统，主要基于空分复用思想,它的主要目的是提高系统频谱效率，请画出V-BLAST的系统结构。如果信道编码器输出为
水声通信技术 水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。水声通信及网络可灵活地用于不同的速率载荷、覆盖距离、水体深度、网络结构的情景，可广泛地应用于海洋环境观测，实现水下不同空间位置多个观测设备之间的信息交互。同时，水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣，对通信算法和设备可靠性有较高要求，水声通信及组网成为目前的研究热点。水声通信网络在国外已有20a发展历史，开展较早且具有代表性的是美国的Seaweb网络。美国的Seaweb网络经过多年的试验，实现了多固定节点的组网、自适应节点路由初始化、潜艇和AUV的数据接入、利用固定节点对AUV定位、分簇网络等多种功能，在基于卫星浮标的远海观测网、港口近岸的水下侦查网络及军用水下航行器指令传输及定位等应用中展示了很好的应用效果和技术先进性。欧洲也开展了试验研究。 近年来，在国家“863”计划、军方、国家自然科学基金等支持下，我国水声通信领域在通信算法、通信机研制、网络协议仿真、组网应用试验、协议规范制定等方面取得长足进步。本文主要介绍面向海洋环境监测的水声通信网技术，并对未来的技术趋势进行展望。
水声通信信道是复杂的信道，信道带宽窄、传播速度慢、时变性强、频率选择性衰落、噪声严重等不利因素在水声通信信道中都很明显。如何针对水声信道特点，采取高性能、可实现的通信算法，是水声通信领域的关键问题。物理层主要解决利用信道进行点对点的可靠通信的问题，物理层技术方案主要包括调制解调和纠错码两部分内容。对于水声通信中的调制解调技术，一般根据接收端是否恢复原始载波相位可划分为相干通信和非相干通信。
第一章 名词解释 1、无线体域网：无线局域网是由依附于身体的各种传感器构成的网络。 2、无线穿戴网：是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能收集人体和周围环境信息的一种新型个域网。 3、TCP/IP:P12,即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 4、OSI RM:即开放系统互连参考模型。 第一章简答 1、简述计算机网络发展的过程。 答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。 第一阶段：诞生阶段；第二阶段：形成阶段；第三阶段：互联互通阶段；第四阶段：高速网络技术阶段。（如果想加具体事例查p1-2） 2、无线网络从覆盖范围可以分成哪些类？请适当举例说明。 答：无线网络从覆盖范围可分为如下三类。第一类：系统内部互连/无线个域网，比如： 蓝牙技术，红外无线传输技术；第二类：无线局域网，比如：基本服务区BSA，移动Ad Hoc 网络；第三类：无线城域网/广域网，比如：蜂窝系统等。 3、从应用的角度看，无线网络有哪些？要求举例说明。 答：从无线网络的应用角度看，可以划分出： ①无线传感器网络，例如能实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并通过无线方式发送到用户终端； ②无线Mesh网络，例如Internet中发送E-mail； ③无线穿戴网络，例如能穿戴在人体上并能智能收集人体和周围环境信息； ④无线体域网，例如远程健康监护中有效地收集信息。 4、现在主流的无线网络种类有哪些？ 答：P5（不确定）WLAN,GPRS,CDMA ，wifi 5、什么是协议？请举例说明。 答：P9第一段第三句；协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。举例：准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。 6、与网络相关的标准化有哪些？ 答：主要有：国际电信标准，国际ISO标准，Internet标准 1.美国国际标准化协会（ANSI） 2.电气电子工程师协会(IEEE) 3.国际通信联盟（ITU） 4.国际标准化组织（ISO）协会(ISOC)和相关的Internt工程任务组（IETF） 6.电子工业联合会(EIA)和相关的通信工业联合会（TIA） 7、无线网络的协议模型有哪些特点？ 答：（p13）无线网络的协议模型显然也是基于分层体系结构的，但是对于不同类型的无线网络说重点关注的协议层次是不一样的。
水声通信 水声通信是一项在水下收发信息的技术。它的工作原理是首先将文字、语音、图像等信息经过编码、调制处理后，由功率放大器推动声学换能器将电信号转换为声信号。声信号通过水这一介质，将信息传递到远方的接收换能器，这时声信号又转换为电信号，经过放大、滤波和数字化后，数字信号处理器对信号进行自适应均衡、纠错等处理，还原成声音、文字及图片。 特点： 声波通信是水下远程无线信息传输的唯一有效和成熟的手段。声波是水中信息的主要载体，广泛应用于水下通信、传感、探测、导航、定位等领域。声波属于机械波（纵波），在水下传输的信号衰减小（其衰减率为电磁波的千分之一），传输距离远，使用范围可从几百米延伸至几十公里，适用于温度稳定的深水通信。 水介质与空气介质的特性不同，水声信道与空气中的无线电信道具有许多明显的差异。水下声信道是时间散布快速衰落信道，具有多普勒不稳定性。水声通信的衰耗因素较多，特别是在海水中传播，声传播损失不仅与频率有关，而且还受海水的盐度、温度、密度、深度以及传播距离等因素的影响，造成中远程水声信道带宽极其有限。水中的声速计算公式可见下式： c=1449.2+4.6T-0.055T2+(1.34-0.010T)(S-35)+0.016D 其中：r是海水温度，s是盐度，D是深度。海水中不均匀分布的声速剖面造成声线的弯曲，而声波的界面反射和随机散射又引起声波接收信号的多途效应。在实现高速通信时，有限的信道带宽和信号的多途传输会引起严重的码间干扰，造成接收数据的严重误码。同一声源发出的声波，在不同的海区或不同的季节，传播情况可能都不同。从信道中的各种限制因素到时变、空变性，水声信道都远比无线电信道复杂。 举例： （一）我国厦门大学以许克平教授为首的这个课题组出色地完成了国家交给他们的863项目，已经成功解决了在10公里之内水下信号相互清晰的传递，他们这个系统已达到实用要求。他们认真分析了世界上抗多途干扰的几种方法，最后课题组一致认为还是采用电磁波抗干扰的手段——跳频通信，它既能抗多途径干扰又能保证信息安全。 如果电磁波的跳频技术用在海中，频率资源充足的情况下传输一组信号，频率相差大时，电路内部做处理的时候，就用两个不同频率表示1和0，相当于颜色相差大，如：赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫这一组信号代表一个文字，碰到干扰后虽然到达的时间不一致，但由于颜色区别大也就是频率相差大接收方就容易辨认了，这样就解决了信号干扰问题。经过攻关他们研制出一个全新的跳频技术，终于成功解决了多途径干扰问题。因为语音传输是水声通信最难攻克的瓶颈问题，要求精确度极高，难度也最大，语音传输成功的实现，使这个项目完全成功了，他们做到了。 （二）水声通信是当前海洋军事中最重要和关键的技术，该研究方向发挥厦门大学电子与海洋等相关学科专业的优势和特色，课题组完成了“水下图像水声传输实用样机研制”、“视频图像水下传输试验研究”等国家“863”相关课题项目, “水下图像传输系统”项目通过国家“863”专家组验收。该系统能在浅海域实现全方向无缆图象信息传输，每8秒传送一帧（160*100象素，十六级灰度），距离10公里。99年中国国际高新技术成果交易会
中南大学考试试卷（时间100分钟） 扩频通信 课程 48 学时 3 学分 考试形式：半开卷 专业：通信工程 总分100分，占总评成绩 70 % 班级： 姓名： 总分： 一、填空题（本题14分，前二题每空1分，后二题每空2分）——本大题得分： 1. 3G 移动通信的核心应用包含（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）、（ ）。 2. 锁相环具有（ ）、（ ） 和（ ）三大 特性。 3. 一通信系统需要10000个用户地址，如果采用码分多址体制，至少需要（ ） 级的M 序列发生器就能满足要求。 4. 如果两个基本移位寄存器是11级，则对应的Gold 码序列发生器能产生（ ） 条Gold 码，其中平衡Gold 码有（ ）条。 二、简答题：（本题共34分）——本大题得分： 5. （8分）试分析图示频率合成器的工作原理。 6. （5分）什么是多径干扰？ 10
7.（5分）简述DS系统的抗干扰原理。 8.（5分）什么是扰乱器的临界状态？ 9.（5分）什么是远近效应？ 10.（6分）设用户1的频率跳变为 f1→f5→f2→f3→f4；用户2的频率 跳变为f3→f1→f4→f5→f2；用户3 的频率跳变为f4→f3→f1→f2→f5， 试画出对应的跳频图案。 三、计算题（本题共52分）——本大题得分： 11.已知m序列的反馈系数为75时，试求其特征多项式及其自相关函数。（9分） 12.计算在n = 13时的m序列中，三个连“1”的游程数，五个连“0”的游程数。 （8分）
13. 当B 由4kHz 变到3kHz （N 随带宽变化）时，如要保持C =1.2G b/s 的数值， 则信号功率S 需增加多少倍？（9分） 14. 试求证由()134+++=x x x x f 构成的移位寄存器能否生成m 序列？（8分） 15. 如果一个n = 11级的M 序列去控制频率合成器去产生跳频信号，则跳频系统 处理增益大约为多少分贝？（4分） 16. 已知级数n = 7的m 序列优选对的反馈系数为211和277（求特征多项式时， 以对应二进制数的最左边的1为对应特征多项式的最高阶），以211对应的序列为参考序列，以277对应的序列的位移序列，试画出产生平衡码的结构图（写出相应的特征相位和第一个相对相位）。（14分）
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(-∞，+∞)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（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。
课后习题参考答案 第一章 1-1、在高斯白噪声干扰的信道中，信号传输带宽为16KHz ，信噪比为4，求信道的容量C 。在此信道容量不变的条件下，分别将信号带宽增加1倍和减小一半，分别求此两种情况系统的信噪比和信号功率的变化值。 解：22log (1)16000log (14)37.156/S C B bit s N =+=+= （1）信道容量不变，带宽增加1倍 信噪比：/221 1.23C B S N =-= 信号功率：/2002(2 1)39.36C B S BN N kw =-= （2）信道容量不变，带宽减小一半 信噪比： 2/2124.01C B S N =-= 信号功率：2/00(21)192.0892C B B S N N kw =-= 1-4、某一高斯白色噪声干扰信道，信道带宽为8kHz ，试求在系统信噪比为25dB 条件下允许的最大信息传输速率。 解：s kbit N S B C /475.66)101(log 8000)1(log 5.222=+=+ = 1-5、某系统的扩频处理增益p G 为40dB ，系统内部损耗S L =2dB ，为保证系统正常工作，相关解码器的输出信噪比dB N S out 10)/(≥，则系统的干扰容限为多少？ 解：dB N S L G M out S p j 28]102[40])/([=+-=+-= 1-6、某系统在干扰信号的有用信号功率250倍的环境下工作，解码器信号输出信噪比为12dB ，系统内部损耗为3dB ，则系统的扩频处理增益至少应为多少？ 解：()10lg 25031238.98j s S G M L dB N =++=++= 1-8、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为5Mbit/s ，信号速率为8kbit/s ，信号的扩频带宽和处理增益各为多少？ 解：扩频带宽：22*510c B R MHz === 处理增益：6 310*1010lg 10lg 30.978*10 i B G dB R ===