扩频通信技术在实际中的应用
摘要：通过介绍扩频通信技术的概念及原理来研究它是如何在实际中应用的。
关键词: 扩频分类应用
正文：
一、扩频技术是近年发展非常迅速的一种技术，它不仅在军事通信中发挥出了不可取代的优势，而且广泛地渗透到了通信的各个方面，如卫星通信、移动通信、微波通信、无线定位系统、无线局域网、全球个人通信等。
扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)川简称“扩频通信”。是
将发送的信息展宽到一个很宽的频带上，这一频带比要发送的信息带宽宽的多，在接收端通过相关接收，从而将信号恢复到信息带宽。扩频通信按其工作方式的不同，可分为直接序列扩频(DS)，跳频(FH)，跳时(TH)，以及它们的组合方
式，如：FH／DS，TH／DS，FH／TH等。不同的扩频技术，其抗干扰机理和对不同扰的抵抗能力是不同的。直接序列扩频技术通过相关处理，降低进入解调器的信号功率来达到抗干扰目的；跳频系统依靠载频的随机跳变，以躲避方式对抗通信中的干扰。直接序列扩频技术是目前应用较为广泛。
三、低轨卫星通信信道模型
低轨口星通信信道是一种无线衰落时变信道。其中，径衰落、阴影衰落及多普勒频移是影响低轨卫星信道的主要因素。将低轨卫星通信的传播环境分为城市环境、开阔地带环境、农村及郊区环境三种，分别用瑞利信道、莱斯信道和C．I舶信道模璎来近似n-lo]。
2．1城市环境
在此情况下，视线分冒可以认为是完全被建筑物阻挡吸收，直射分量：(f)为零，接收的信号为各条路径的散射分量之和，此时只存在多径衰落。各途径传播的散射信号相互独立，而且散射信号的振幅之和是恒定的，合成信号的包络服从瑞利(Rayleigh)分布，其概率密度函数为
，
式中，r为接收信号的包络，，为平均多径功率，合成信号的相位服从[0，27r)的均匀分布，此时的信道属于瑞利信道。当采用SystemVue软件建立其仿真模型时，可由JK信道子系统构成，设其多径数目为5，最大多普勒频移为20kHz。
2．2开阔地带环境
在此情况下，直射波完全不受阻挡，接收信号是恒定的
视线分量与多径散射分昔之和。此时信号包络服从莱斯
(Rician)分布，信道表现形式是莱斯信道。其包络的概率密
度函数为
式中，A。为稳定的视线分量的幅度，厶为零阶第一类贝
塞尔修正函数。相位的概率密度为
式中，为西(菇)标准正态分布的概率积分，A2／2为直射分量功率，％2为散射分量功率。可以用莱斯因子K为定义直射分
量与散射分量之间的功率之比，即表征了多径散射对信号分
布的影响。
K=2箜o．2 (4)
将式(4)代入式(3)得：脚，=菇+警
[2一erfc(“08西·K)](一7r<西<仃) (5)
式中，e毋(算)表示误差函数。将式(4)代入式(2)可得其包
络的概率密度函数为
P(r)=2r“可；xp[一K一(1+K)r2]．
，0(2r／K(K+1))(r≥O) (6)
莱斯因子K与卫星仰角有密切的关系，文献[10]给出了
其计算的经验公式及参数值，当仰角为30度时，K=1i。当采
用SystemVue软件建立其仿真模型时，可由Rician信道子系
统构成，并设其相关时间为50微秒，莱斯因子为1ldB。
2．3农村及郊区环境
在这种情况下，接收到的信号是由受到阴影作用的直射
信号分量和不受阴影作用的纯多径信号分量组成的，这种信
道模型又称为C．Loo模型。接收到的信号可表示为：
r(t)=z(t)-s(t)+d(￡) (7)
式中，r(t)为接收到的信号；；(t)为直射波信号；s(t)表
示阴影衰落；d(t)为纯多径信号。由于多径信号服从瑞利分布，阴影衰落服从对数正态分布，联合瑞利分布函数和对数
正态分布函数，可以得到接收信号包络的概率密度函数为：
? r r 1
^¨卜丁历烈i麟p [一掣一％导]．，o(嚣b)出(8) 。
2do 260 。”、o?“
?7
式中，，o(·)为零阶贝塞尔函数，60表示平均多径功率，p表差。文献[1 1]给出了计算b。4t、do的公式及经验值，当仰角为30度时，弘为一5．045、do为2．7。当采用SystemVue软件建立其仿真模型时，可由JK信道子系统、正态分布函数及指数
函数子系统构成，设多径数目为5，最大多普勒频移为
20kHz，正态分布的均值为一5．045、方差为2．7。
3 混合DS／FH扩谱方案
混合DS／FH扩谱方案是将直接序列扩谱与跳频扩谱有
机结合起来，虽然在设计和研制上比单独的蓖接序列扩谱和
跳频扩谱系统复杂得多，但在这种结合中直接序列扩谱的低
检测概率特性和跳频扩谱的频率分集特性都能够被利用，有
利于将信号隐藏起来，同时电子干扰系统很难将信号的一次
跳频与下一次跳频联系在一起，从而使跳频驻留关联非常因
难，可用于降低频率选择性衰落的影响¨“。混合DS／FH扩谱
方案的原理框图如图1所示。
图1 混合DS／FH扩谱方案的原理框图
工作原理如下：第k用户的数据信号B。(￡)在基带单元
内完成信源编码、交织、MFSK数据调制后变为b。(t)，然后在
中频f上完成扩频调制，再与由PN码控制的频率合成器输
出的跳变信号完成跳频调制，输出宽带跳变信号s。(t)，可由
式(9)表示¨?，式中，P为第k用户信号的功率，驴(t)为直扩
码的码片波形，a。(t)为第k用户的直扩码Z为直扩中心频
率Z(z)，0(t)为第k用户扩频调制信号的相位，Ot。(t)为由
第k用户跳频图案决定的相位波形。接收机接收经低轨卫星
一151—
万方数据
信道衰落以及受干扰信号干扰的扩跳信号变为，(t)，先经带
通滤波、放大后与本地频率合成器输出的正交及同相信号进
行混频、滤波，完成正交解跳，输出中频直扩信号rdl(t)及
，扣(t)，同时经数字匹配滤波、视频积累提取同步信号，控制
本地频率合成器及本地PN码产生器，然后对匹配滤波值进
行处理，完成数据解扩，经判决后恢复出原始信息d。(t)。
Sk(f)=以Pk(f)妒(t)吼(f)·
CO${2w[‘C+五(t)]t+0‘+a^(t)} (9)
假设h(I)为低轨卫星信道的冲激响应，则接收信号r(t)
可由式(10)表示，式中，J(t)为干扰信号，n(f)为均值为0，
方差为％／2的背景噪声，o表示卷积运算。
置
r(t)=Σs^(t)@h(t)+．，(￡)+，l(f)__
二、扩频增益和抗干扰容限
扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱，在接收端解扩还原了信息，这
样的系统带来的好处是大大提高了抗干扰容限。理论分析表明，各种扩频系统的抗干扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。～般把扩频信号带宽w 与信息带宽AF之比称为处理增益GP，即：
它表明了扩频系统信噪比改善的程度，除此之外，扩频系统的其他一些性能
也大都与GP有关。因此，处理增益是扩频系统的一个重要性能指标。
系统的抗干扰容限MJ定义如下：
式中： (S／N)。=输出端的信噪比，
式中工。为系统内部损耗，包括射频、解扩及放大电路引起的信噪比损失，一般应小于2～3dB：(S／N)。是系统正常工作时要求的最小输出信噪比，由信息恢复所允许的误码率等因素决定。
干扰容限直接反映了扩频系统接收机可能抗的极限干扰强度。只有当系统输入端的干扰功率低于干扰容限时，系统才能正常工作。因此，干扰容限往往比处理增益更能确切反映系统的抗干扰能力。
三、扩频的应用
DS- QPSK短波猝发扩频通信系统
DS-QPSK系统原理框图
扩频，即扩展频谱(ss)，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入
信息时代的3大高技术通信传输方式。扩频技术是将待传送的信息数
据被伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编
码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。扩频通信有抗干扰、抗噪
音、抗多径衰落、隐蔽性高、截获概率低、可多址复用和任意选址等优点。
1常见扩频抗干扰技术概述
1．1直接序列扩频系统
直接序列扩频(DSSS)，简称直扩，就是将要传输的信息经过伪噪声
(PN)序列编码后对载波进行调制。因为PN序列的速率远大于要传输
信息的速率，所以已调信号的频谱宽度将远大于要传送信息的频谱宽
度，达到扩频的效果。
直接序列扩频自身具有抗干扰的能力．各种干扰和有用信号同时进
人接收机，有用信号频谱被恢复为窄带谱；由于干扰与本地扩频信号不
相关，故在解扩过程中被削弱。这样有用信号为窄带谱，干扰信号为宽
带谱，可以借助于解调后的基带滤波器去除带外的干扰信号。带内的信
噪比就可以大大提高，起到抑制干扰的目的。
1．2跳频通信系统
跳频通信(FHSS)也是扩频通信中的一种重要方式，它是一种“躲
避”式抗干扰通信系统，其载波频率在PN码的控制下跳变，所以称为跳频通信。
跳频通信系统的工作原理是：在发射端．先对输入的信码进行基带
调制，然后再与PN序列控制下的频率合成器产生的本振信号(射频载
波)进行混频，得到伪随机眺变的射频信号。在接收端，用与发端相同的PN序列控制本地频率合成器，将接收的信号与本地频率合成器的信号
混频，得到基带调制信号，然后再进行基带解调，恢复出信码。
1．3二维扩频系统
二维扩频通信是近几年提出的一种新的扩频通信方式，二维扩频系
统分别在时域、频域上对数据信号进行频谱扩展，是传统的时域扩频、频域扩频的推广。由于二维扩频系统采用了两组扩频码．充分利用了两种一维扩频的特性，能使系统有更大的处理增益、更强的多址能力和较好的抗衰落性能。
针对传统的二维扩频技术，文献[2]提出了一种广义的二维扩频系
统模型，通过分析，给出二维扩频系统在存在加性噪声情况下进行理论分析的一般方法，对二维扩频系统的性能分析有一定的指导意义。
1．4自编码扩频系统
数字通信中传输的数字信息往往先经过扰码后再调制载波。其目的
是为了便于收端的同步。因此。信道上传输的数字信息呈现某种随机性。如设法增强数字信息的随机变化特性。并从不断变化的随机数据流中获得扩频序列，就可以避免完全依赖PIN序列、混沌序列进行频谱扩
展的情况。较好地保证扩频序列的随机性、动态变化性和信号的低截获率．这种扩展频谱的通信方式称为自编码扩频(SESS)，是一种抗干扰能力更好的安全通信方式。
2经典扩频系统的改进措施
2．1直扩系统的改进措施
2．1．1采用多电平直扩技术
多电平直扩的基本原理就是以比需要高得多的速率产生原始的二
元扩展码。以便获得一定的处理增益，然后通过一个低截获频率的低通滤波器输出，产生一种多电平幅值的扩频码。分析表明：所提出的扩频码。能消除易使常规DS／BPSK信号泄漏的有害谱线，同时它也易于产生码周期很长，并且有良好自相关和互相关特性的多种不同的码序列。2．1．2采用混沌序列作为扩频序列
混沌序列作为直扩系统中的扩频序列有许多重要的优点：混沌序列
不是二进制。但其相关特性非常类似于随机二进制的相关特性；与m
序列和Gold码序列相比。有大量给定长度的不同序列可用；生成和再生混沌序列比较简单：混沌直扩系统难以被截收。因此浑沌序列在直接序列扩频系统中具有广阔的开发应用前景。
3结语
扩展频谱技术是抗干扰通信的主流技术，这些技术的应用不受时间
和空间的限制。这是扩展频谱技术的优势。智能天线技术利用空间的冗余性。加强在所需方向上的传输，避开干扰，能显著改善通信的性能。但
是无线通信信号毕竞是暴露在空间的，这就给对方的截获和干扰提供了机会。利用计算机和数字信号处理技术可以对宽带信号进行快速分析，对跳频、直接序列扩频等都有了一定的侦察方法。为了提高军事通信系统的抗干扰能力，必须在信号的变化和多种技术的综合应用上作出努力。
参考文献：
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[4]杨立春．通信抗干扰技术的综合优化及评价研究[D]、成都：电
子科技大学。2006．
万方__
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；
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。
?２００３天津ｒｒ、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议 无线扩频通信技术基本原理及应用 晏小乔 （天津港通信导航公司３００４５６２５７０２９６５） 摘要本文重点介绍了扩频通信技术的基本原理和应用，并阐述了扩频通信技术为现代信息技术的发展提供了优 质的无线传输手段，解决了抗干扰性，保密性，可靠性，频率占用、传输带宽等多方面的问题。 关键词 长期以来，扩频通信主要用于军事保密通信和电子对抗系统，随着世界范围政治格局的变化和冷战的结束，该项技术才逐步转向”商业化”。我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽。随着无线通信的广泛应用，无线频道变得非常拥挤，频道资源非常紧张，干扰多且很严重。扩频通信技术有很多优点可以克服这些问题，并且可以提供更高的保密技术，下面我们先来了解一下该技术的基本原理。 扩频通信技术基本原理 扩频通信的理论基础是仙农定理：Ｃ＝ｗ【ｏｇ２（１＋Ｓ／Ｎ） 式中：Ｃ一一一信道容量，ｗ一一一传输带宽，ｓ／Ｎ一一一信号功率／噪声功率 由上式可以看出： 为了提高信息的传输速率Ｃ，可以从两种途径实现，既加大带宽ｗ或提高信噪比Ｓ／Ｎ。换句话说，当信号的传输速率Ｃ一定时，信号带宽ｗ和信噪比Ｓ／Ｎ是可以互换的，即增加信号带宽可以降低对信噪比的要求，当带宽增加到一定程度，允许信噪比进一步降低，有用信号功率接近噪声功率甚至淹没在噪声之下也是可能的。扩频通信就是用宽带传输技术来换取信噪比上的好处，这就是扩频通信的基本思想和理论依据。 目前常用的扩频通信实现方法主要有：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频等方式。其中最常用的是直接序列扩频和跳频。 １直接序列扩频技术 所谓直接序列扩频（ｏｓ—ＤｉｒｅｃｔＳｃｑｕｅｎｃｙ），就是用高码率的扩频码序列在发端直接去扩展信号的频谱，在收端直接使用相同的扩频码序列对扩展的信号频谱进行解调，还原出原始的信息。 其原理框图如下： 直序扩频使用伪随机码（ＰＮｃｏａｅ）对信息比特进行模２加得到扩频序列。然后扩频序列去调制载波发射，由于ＰＮ码往往比较长，因此发射信号在比较低的功率上可以占用很宽的功率谱，即宽带低信噪比传输。ＰＮ码的长度决定了扩频系统的扩频增益，而扩频增益又反映了一个扩频系统的性能。 直序扩频系统的解扩采用相关解扩，这是它与常规无线通信解调方式的根本不同。在接收端，接收信号经过放大混频后，经过与发射端相同且同步的ＰＮ码进行相关解扩，把扩频信号恢复出窄带信号，再对窄带信号进行相关解调解出原始信息序列。用１１位码长的扩频码来说，直接序列扩频与解扩的过程简单说就是，如果采用的信源发出…１’，则扩频调制为一个序列单元，如“１１１０００１００１０”；信源发出…０’，则扩频调制为一个反相的序列单元，如与上面对应的反相序列“０００１１１０１１０１”。在接收端，收到序列“１１１０００１００１０”则恢复为…１，收到序列“０００１１１０１１０１”则恢复为…０’。 直序扩频技术的优点在于： １．１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的恢复，干扰信号（包括瞄准性干扰和】０ｌ 本页已使用福昕阅读器进行编辑。福昕软件（Ｃ）２００５－２００９，版权所有，仅供试用。
扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx
目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)
摘要 扩频通信即扩展频谱通信，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。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域，直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。
数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力；
信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/4915572349.html, 浅谈扩频通信技术的特点及其应用 作者：赵莉 来源：《硅谷》2009年第05期 [摘要]扩展频谱通信是一种将信息的带宽扩展很多倍进行通信的技术，近年来在现代科技的许多领域中，得到了非常广泛的应用，着重叙述扩频技术的特点及其应用。 [关键词]扩频通信技术特点应用 中图分类号：TN91文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310022－01 扩展频谱通信（SpreadSpectrum Communications）简称“扩频通信”，是一种信息传输方式，它是将信息的带宽扩展很多倍（通常为100～1000倍）进行通信的技术。传输的信号带宽远大于信息信号本身的带宽。频带的展宽是通过编码及调制的方法来实现的，与所传信息数据无关；在接收端则用相同的扩频码进行相关的解调来解扩及恢复所传信息数据。 一、扩频通信的理论基础及实现方法 （一）扩频通信的理论基础 信息论的创始人美国科学家仙农（Shannon）在其信息论专著中有信道容量的公式： Ｃ＝Wlog2（１＋Ｐ／Ｎ） 式中，C为信道容量，W为频带宽度，P为信号功率，N为白噪声功率。在保持信息容量C不变的条件下，可以用不同频带宽度W和信噪功率比P／N来传输信息。如果增加频带宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率保持可靠地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。这一公式指明了采用扩展频谱信号进行通信的优越性，即提高了通信的抗干扰能力，在强干扰条件下保证可靠安全地通信。 （二）扩频通信的实现方法 扩频通信与一般的通信系统相比有很大差别，图1为扩频通信的一般原理框图。由方框图可以看出，一般的扩频通信系统都要进行信息调制、扩频调制、射频调制，以及相应的信息解调、扩频解调和射频解调，构成上更加复杂，技术上也更为先进。特别是采用了扩频码序列的
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。
扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。 这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的： 一是信息的频谱扩展后形成宽带传输； 二是相关处理后恢复成窄带信息数据。 正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点： 抗干扰 抗噪音 抗多径衰落 具有保密性 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率 可多址复用和任意选址 高精度测量等 正是由于扩频通信技术具有上述优点，自50年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。 2.1 扩展频谱通信的定义 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”。
这一定义包含了以下三方面的意思： 一、信号的频谱被展宽了。 我们知道，传输任何信息都需要一定的带宽，称为信息带宽。 例如人类的语音的信息带宽为300Hz --- 3400Hz，电视图像信息带宽为数MHz。为了充分利用频率资源，通常都是尽量采用大体相当的带宽的信号来传输信息。在无线电通信中射频信号的带宽与所传信息的带宽是相比拟的。如用调幅信号来传送语音信息，其带宽为语音信息带宽的两倍；电视广播射频信号带宽也只是其视频信号带宽的一倍多。这些都属于窄带通信。 一般的调频信号，或脉冲编码调制信号，它们的带宽与信息带宽之比也只有几到十几。扩展频谱通信信号带宽与信息带宽之比则高达100 --- 1000，属于宽带通信。 为什么要用这样宽的频带的信号来传输信息呢? 这样岂不太浪费宝贵的频率资源了吗? 二、采用扩频码序列调制的方式来展宽信号频谱。 我们知道，在时间上有限的信号，其频谱是无限的。例如很窄的脉冲信号，其频谱则很宽。信号的频带宽度与其持续时间近似成反比。1微秒的脉冲的带宽约为1MHz。因此，如果用限窄的脉冲序列被所传信息调制，则可产生很宽频带的信号。 如下面介绍的直接序列扩频系统就是采用这种方法获得扩频信号。这种很窄的脉冲码序列，其码速率是很高的，称为扩频码序列。这里需要说明的一点是所采用的扩频码序列与所传信息数据是无关的，也就是说它与一般的正弦载波信号一样，丝毫不影响信息传输的透明性。扩频码序列仅仅起扩展信号频谱的作用。 三、在接收端用相关解调来解扩 正如在一般的窄带通信中，已调信号在接收端都要进行解调来恢复所传的信息。在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。换句话说，这种相关解调起到解扩的作用。即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息。这种在发端把窄带信息扩展成宽带信号，而在收端又将其解扩成窄带信息的处理过程，会带来一系列好处。弄清楚扩频和解扩处理过程的机制，是理解扩频通信本质的关键所在。
探析扩频通信技术的应用及其系统的工作原理 发表时间：2016-08-01T15:16:36.387Z 来源：《基层建设》2016年9期作者：招锐光 [导读] 扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。 广东省电信规划设计院有限公司 528000 摘要：扩频通信技术近年来飞速发展，并广泛应用于生活中，如；无线网、蓝牙、无绳电话、微波通信等。扩频通信技术在定位、通信、测距方面有着诸多的优点，扩频通信技术不断地完善发展形成了扩频通信系统，扩频通信系统产生无疑的通信技术领域飞速发展的成果。本文将分析扩频通信技术的优缺点，探析扩频通信技术系统的工作原理。 关键词：扩频通信技术；应用；工作原理 一、扩频通信技术及系统的介绍 （一）扩频通信技术的介绍 扩频通信技术简称扩频谱通信，它是一种传输信息的射频信号，带宽强度大于信息本身带宽的通信方式。它有一个显著的特征，就是利用伪随机码发送信息数据，其速率高并扩展载有信息数据基带的信号。间接的形成一种低功率的带宽频谱密度信号来发射，信号容易被嘈杂的环境被淹没，即使被信号被淹没，但只要增加带宽信号，就可以使信号恢复正常，保持正常通信，使用扩频的方法让宽带传输信更加强烈，以获取在通信上的优势。 （二）扩频通信系统 扩频通信系统是属于一种信息处理传输系统，扩频通信系统（sPREAD SPEcTRuM c0MMuNlCA，110NsYsTEM）简称sscs。在特殊的通讯环境中，扩频函数对待传输信号频谱进行相关处理，然后扩展成宽频带信号。信号在信道中传输时，会对信号进行压制收缩，信号最终流入通讯系统的信息接收端。在扩频通信系统中，扩频系统的函数决定了传输信号时调整信号的带宽，并不是由发送时的信息来决定。 扩频通信系统中信号的传输需要扩展频谱，使信号在被传输的过程中，必须超过承载信息的最小带宽。系统中的接收机接受达发射码的副本时，就会对信号进行相关处理，然后由接收机恢复原来的信息。直接序列码在扩频通信系统中有广泛的应用，它的基本应用原理是：利用高数率运作的正交假地址码，通过适当的调解，制作出基带信息。按照不同的操作方式，一般扩频通行可以分为四种，直接序列扩频工作方式、跳变频率工作方式、跳变时间工作方式、宽带线性调频工作方式。其序列数m，序列相关峰值n，与序列峰值之间的关系，详见表一。 2.跳变频率法 跳变频率法是把序列码在过个频率进行移动，适时的对序列码进行调整，促使频率不断的发生变化，如图二。
扩频通信技术的应用 【摘要】 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频技术最大的特点是利用宽频带来传输信号。由于扩频系统具有许多优点，如抗干扰能力强、截获概率低和保密性强以及良好的码分多址通信能力，所以扩频技术已被广泛应用。CDMA就是利用扩频技术发展起来的一种扩频通信方式，它具有容量大，通信质量好，节约发射功率等优点。文章试就一些扩频通信的原理及中CDMA采用的扩频技术作些讨论，此外也简单介绍了一些扩频通信在其他方面的应用。 Spread Spectrum Communication, namely the Spread Spectrum Communicati on (Communication), it Spread with such optical fiber Communication, satellite com munications with the information era is known as into three high technology transmi ssion mode. Spread spectrum technology's biggest characteristics is to use broadban d bring transmission signal. Because of spread spectrum system has many advantage s, such as strong anti-jamming capability, intercept probability and low confidentiality strong and good communication ability, so the code division multiple access (cdma) has been widely spread spectrum technology application. CDMA is using the spread s pectrum technology developed a kind of spread spectrum communication mode, it h as a large capacity, good quality and saving communication transmission power, etc. This article tries to some spread spectrum communication principle and CDMA adopt ed in the spread spectrum technology make some discussionIn addition also introduc ed simply some spread spectrum communication in other applications 关键词扩频通信码分多址（CDMA）本地接入网电力系统 一、扩频通信的理论基础 扩频通信，是扩展频谱通信的简称。它是指用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式，利用比原始信号（信源产生的信号）本身频带宽得多的射频信号的通信，扩展频谱通信在扩频通信系统中，发信端用一种特定的调制方法将原始信号的带宽加以扩展，得到扩频信号。收信端再对接收到的扩频信号加以处理，把它恢复为原来带宽的所要信号。扩频信号带宽与原始信号带宽的比值，称为扩频通信系统的处理增益GP，它是扩频通信系统的重要参数。多数扩频通信系统的GP值远大于10。 根据仙农(C.E.Shannon)在信息论研究中总结出的信道容量公式，即仙农公式： C = W×Log2(1+S/N) 式中：C--信息的传输速率 S--有用信号功率 W--频带宽度 N--噪声功率由式中可以看出： 为了提高信息的传输速率C，可以从两种途径实现，既加大带宽W或提高信噪
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
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。
扩频通信的基本原理 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。 一、扩频通信系统的主要优点 ●易于重复使用频率，提高了无线频谱利用率 ●抗干扰性强，误码率低。扩频通信在空间传输时所占有的带宽相对较宽，而接收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用宽带信息信号恢复成窄带信号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这祥，对于各种干扰信号，因其在收端的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成份，信噪比很高，因此抗干扰性强。 ●保密性好，对各种窄带通信系统的干扰很小。由于扩频信号在相对较宽的频带上被扩展了，单位频带内的功率很小，信号湮没在噪声里，一般不容易被发现，而想进一步检测信号的参数(如伪随机编码序列)就更加困难，因此说其保密性好。 ●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，则在分配给不同用户码型的情况下可以区分不同用户的信号，提取出有用信号。这样在这一频带上许多对用户可以同时通话而互不干扰。 ●抗多径干扰。在无线通信中，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。在扩频通信中利用扩频码的自相关特性，在接收端从多径信号中提取和分离出最强的有用信号，或把多个路径来的同一码序列的波形相加合成，都可以起到抗多径干扰的作用。 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为以下几种：
扩频通信技术特点及应用 摘要扩频通信技术(简称扩频通信)是一种新兴的高科技通信技术，具有大容量、抗干扰、低截获功率等特点以及可实现码分多址(CDMA)等优点，在军事和民用通信系统中都得到了广泛的应用，并成为下一代移动通信的技术基础。对扩频通信技术的抗干扰性能、抗多径干扰、多址能力等特点作了说明，并对扩频CDMA数字蜂窝系统的关键技术和容量优势做了阐述。关键词扩频通信，CDMA，多径干扰，多址，容量 一、序论 人类社会进入到了信息社会，通信现代化是人类社会进入信息时代的重要标志。怎样在恶劣的环境条件下保证通信有效地、准确地、迅速地进行，是当今通信工作者所面临的一大课题。扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新兴的通信方式，其较强的抗干扰、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点越来越多的为人们所认识，并被广泛的应用于军事通信和民用通信的各个领域，从而推动了通信事业的迅速发展。 扩频通信，即(Spread Spectrum Communication)扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。 扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：首先，信息在频谱扩展后形成宽带传输；其次，相关处理后恢复成窄带信息数据。 在扩展频谱系统中，伪随机序列起着很重要的作用。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力；伪随机序列性能的好坏直接关系到整个系统性能的好坏，是一个至关重要的问题。 扩频信号的接收一般分为两步进行，即解扩与解调，这是关系到系统性能优劣的关键。解扩是在伪随机码同步的情况下，通过对接收信号的相关处理从而获得处理增益，提高解跳器输入端的信噪比，使系统的误码性能得以改善。 解扩与解调的顺序一般是不能颠倒的，通常是先进行解扩后再进行解调，这
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）
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 ===
扩频通信系统干扰及其仿真技术 1、引言 扩频通信，即扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication) ，它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输 方式。 扩频通信技术自50 年代中期美国军方便开始研究，一直为军事通信所独占，广泛应用于军事通信、电子对抗以及导航、测量等各个领域。直到80 年代初才被应用于民用通信领域。为了满足日益增长的民用通信容量的需求 和有效地利用频谱资源，各国都纷纷提出在数字峰窝移动通信、卫星移动 通信和未来的个人通信中采用扩频技术，扩频技术现已广泛应用于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。 2、直接序列扩频系统的组成 直接序列扩频系统( DS，DirectSequence )又称为直接序列调制系统或伪噪声系统(PN系统)，简称为直扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统。人们对直扩系统的研究最早，如美军的国防卫星通信系统(AN-VSC-28、全球定位系统 (GPS、航天飞机通信用的跟踪和数据中继卫星系统( TDRSS 等都是直扩技术应用的实例。 直扩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 序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。干扰信号由 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。一种典型的扩展频谱系统如图1 所示。 它主要由原始信息、信源编译码、信道编译码（差错控制）、载波调制与解调、扩频调制与解扩频和信道六大部分组成。信源编码的目的是去掉信息的冗余度，压缩信源的数码率，提高信道的传输效率。差错控制的目的是增加信息在信道传输中的冗余度，使其具有检错或纠错能力，提高信道传输质量。调制部分是为使经信道编码后的符号能在适当的频段传输，如微波频段，短波频段等。扩频调制和解扩是为了某种目的而进行的信号频谱展宽和还原技术。与传统通信系统不同的是，在信道中传输的是一个宽带的低谱密度的信号。 3、数字信号的频带传输 与模拟通信相似，要使某一数字信号在带限信道中传输，就必须用数字信号对载波进行调制。对于大多数的数字传输系统来说，由于数字基带信号往往具有丰富的低频成分，而实际的通信信道又具有带通特性，因此，必须用数字信号来调制某一较高频率的正弦或脉冲载波，使已调信号能通过带限信道传输。这种用基带数字信号控制高频载波，把基带数字信号变换为频带数字信号的过程称为数字调制。那么，已调信号通过信道传输到接收端，在接受端通过解调器把频带数字信号还原成基带数字信号，这种数字信号的反变换称为数字解调。通常，我们把数字调制与解调合起来称为数字调制，把包括调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带传输系统。 3.1数字相位调制 数字相位调制又称相移键控（PSK，Phase Shift Keying ）。 二进制相移键控记作2PSK多进制相移键控记作MPSK它们是利用载波振荡
最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰，手留余香。 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