扩频通信 PN码

Walsh码和PN码。

CDMA是码分多址通信系统，它主要使用到了两类码资源，Walsh码和PN码。

Walsh码(沃尔什序列)：Walsh码来源于H矩阵，根据H矩阵中“＋1”和“－1”的交变次数重新排列就可以得到Walsh矩阵，该矩阵中各行列之间是相互正交(Mutual Orthogonal)的，可以保证使用它扩频的信道也是互相正交的。

对于CDMA前向链路，采用64阶Walsh序列扩频, 每个W序列用于一种前向物理信道(标准），实现码分多址功能。

信道数记为W0-W63，码片速率：1.2288Mc/S。

沃尔什序列可以消除或抑制多址干扰(MAI)。

理论上，如果在多址信道中信号是相互正交的，那么多址干扰可以减少至零。

然而实际上由于多径信号和来自其他小区的信号与所需信号是不同步的，共信道干扰不会为零。

异步到达的延迟和衰减的多径信号与同步到达的原始信号不是完全正交的，这些信号就带来干扰。

来自其他小区的信号也不是同步或正交的，这也会导致干扰发生,在反向链路中，沃尔什码序列仅用作扩频。

伪随机序列PN(Pseudorandom Noisecdma系统中，伪随机序列(PN)用于数据的加扰和扩谱调制。

在传送数据之前，把数据序列转化成“随机的”，类似于噪声的形式，从而实现数据加扰。

接收机再用PN码把被加扰的序列恢复成原始数据序列。

CDMA中用到的PN序列可以分为长PN码（长码）和短PN 码（短码），长PN码可用于区分不同的用户，短PN码用于区分不同的基站。

具体实现如下：长PN码：不同的移动台都有一个长码生成器。

其中长码状态寄存器(LCSR)保持与系统时间的同步，掩码寄存器(MR)存有只有用户可识别的码型。

长码状态寄存器(LCSR)每个脉冲周期转变一次状态。

状态寄存器(LCSR)和掩码寄存器(MR)合并至加和寄存器(SUMMER)，SUMMER寄存器的数字单元在每个时钟周期内进行模2和计算，逐比特生成长码。

生成的移位长码的是由用户唯一的偏制(User's Offset)码型所决定的，加扰后其他用户将无法解调此短PN码（m序列）：cdma系统中的短PN码由15阶移位寄存器产生的m序列，并且每个周期在PN序列的特定位置插入一个码片，从而加长了一个码片。

直接扩频的原理直接扩频是一种用于数字通信中的调制技术，它可以将低速数据信号通过扩频技术转换为高速带宽信号。

其原理基于码片序列的产生与发送方和接收方之间的一致性。

下面将详细解释直接扩频的原理。

直接扩频的原理主要分为以下几个步骤：1. 码片生成：直接扩频使用的主要是伪随机码（PN码）序列。

PN码是一种非周期的伪随机码，其特点是码长较长、自相关性小、互相关性低。

PN码序列是通过基本码片序列与生成多项式进行移位寄存器计算得到的。

生成多项式的选取与具体的应用有关。

2. 数据调制：在直接扩频中，低速数据信号需要转换为高速的扩频信号。

这一步骤中，低速数据信号与标志PN码进行逐位或逐符号的逻辑运算。

逻辑运算所得的结果将直接决定扩频信号的相位值。

逻辑值0与PN码的逻辑值0或逻辑值1进行运算，则输出为PN码的逻辑值0或逻辑值1；逻辑值1与PN码的逻辑值1或逻辑值0进行运算，则输出为PN码的逻辑值1或逻辑值0。

3. 发送：数据调制之后，将高速扩频信号通过发送模块发送到传输介质中，如无线电波或光纤等传输媒介。

发送的方式可以是单播、广播或组播等。

4. 接收：接收端收到扩频信号后，首先需要进行同步操作，即与发送端的码片序列进行匹配以找到正确的序列位置。

然后，接收端将扩频信号与相同的码片进行逐位或逐符号的逻辑运算。

逻辑运算所得的结果即为解调后的低速原始数据信号。

5. 解调：通过逻辑运算解调出原始低速信号后，可以对数据进行进一步处理。

例如，对解调后的数字信号进行解码、误码检测、纠错等操作，以提高传输的可靠性。

直接扩频的原理中，伪随机码起到了关键作用。

它具有较长的码长，使得扩频信号的带宽较宽，有利于在传输过程中抵抗噪声、干扰和多路径衰落等。

同时，伪随机码的自相关性较小，互相关性低，可以提供较好的码分复用和隐蔽性能。

直接扩频技术在现代数字通信中得到了广泛应用。

它在抗多径衰落、抑制窄带干扰、提高抗噪性能等方面具有独特的优势。

例如，在无线通信系统中，直接扩频可以提供更好的通信质量和更高的系统容量。

什么是pn码(CDMA系统的PN码技术)发布时间：2007-06-16 来源：武汉理工大学作者：1.CDMA系统中的PN码同步原理发射机和接收机采用高精确度和高稳定度的时钟频率源，以保证频率和相位的稳定性。

但在实际应用中，存在许多事先无法估计的不确定因素，如收发时钟不稳定、发射时刻不确定、信道传输时延及干扰等，尤其在移动通信中，这些不确定因素都有随机性，不能预先补偿，只能通过同步系统消除。

因此，在CDMA扩频通信中，同步系统必不可少。

PN码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。

CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。

若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。

因此，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（精同步）和PN码跟踪（细同步）两部分。

PN码捕获是精调本地PN码的频率和相位，使本地产生的PN码与接收到的PN码间定时误差小于1个码片间隔Tc，可采用基于滑动相关的串行捕获方案或基于时延估计问题的并行捕获方案。

PN码跟踪则自动调整本地码相位，进一步缩小定时误差，使之小于码片间隔的几分之一，达到本地码与接收PN码频率和相位精确同步。

典型的PN码跟踪环路分基于迟早门定时误差检测器的延迟锁定环及τ抖动环两种。

---(学电脑)接收信号经宽带滤波器后，在乘地器中与本地PN码进行相关运算。

捕获器件调整压控时钟源，用以调整PN码发生器产生的本地PN码序列的频率和相位，捕获有用信号。

一旦捕获到有用信号，启动跟踪器件，用以调整压控钟源，使本地PN码发生器与外来信号保持精确同步。

如果由于某种原因引起失步，则重新开始新一轮捕获和跟踪。

同步过程包含捕获和跟踪两个阶段闭环的自动控制和调整。

2.PN码序列捕获PN码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频PN序列相位，使它与发送的扩频PN序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频PN序列相位，也称为扩频PN序列的初始同步。

《扩频通信》实验报告题目：扩频通信系统仿真指导教师：学号：姓名：专业：一、跳频通信系统原理介绍跳频扩频系统是用伪随机码序列构成跳频指令来控制频率合成器，在多个频率中进行有选择的频移键控。

及直扩系统相比，调频系统中的伪随机序列并不是直接传输，而是用来选择信道。

调频系统的组成框图如下图所示：图中，扩频调制器是一个上变频器，扩频解调器是一个下变频器。

频率合成器A和频率合成器B分别为上变频器和下变频器提供本振信号，他们的输出信号在调频码的控制下按照统一规律跳变。

二、实验目的学习扩频通信系统技术理论基础及调频序列扩频系统基本原理，并设计出跳频扩频通信系统模型。

此通信系统具体包括信源模块、信息调制模块、扩频码产生模块、扩频模块、信道模块、解扩模块、信息解调模块。

三、程序设计流程图四、仿真环境本次扩频通信系统的仿真是用MATLAB R2012a模拟实现的，用MATLAB编程来实现对扩频通信系统的仿真。

五、模块源代码及仿真波形本系统主要包括信源发出的基带信号、发送端产生的扩频码（PN码）、频率合成器产生待调制的载频信号、FSK调制、接收端产生的扩频码、频率合成器产生和发送端相同的载频信号、F SK解调，其中频率合成器产生的载频信号频率受到扩频码的控制，本系统中由频率合成器产生1000Hz、1050Hz、1150Hz三种频率的载频。

（1）调频系统调制模块A)%% 产生信源输出的信息序列（双极性不归零码）Tm=0.25; fm=1/Tm; %码率[u,time]=gensig('square',2*Tm,EndTime,Ts);y=2*(u-0.5);figure(1)plot(time,y);title('信源输出的信息序列');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);00.20.40.60.81 1.21.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.50.511.52信源输出的信息序列time(seconds)B)%% FSK 调制及频谱T0=0.1; f0=1/T0;T1=0.2; f1=1/T1;[u0,time]=gensig('sin',T0,EndTime,Ts);[u1,time]=gensig('sin',T1,EndTime,Ts);y0=u0.*sign(-y+1);y1=u1.*sign(y+1);SignalFSK=y0+y1; %FSK 信号%% FSK 调制的频谱nfft=fs+1;Y = fft(SignalFSK,nfft);PSignalFSK=Y.*conj(Y)/nfft;f=fs*(0:nfft/2)/nfft;figure(2)plot(f,PSignalFSK(1:nfft/2+1));title('FSK 调制后的频谱');xlabel('frequency (Hz)');axis([0 100 -inf inf]);0102030405060708090100100020003000400050006000FSK 调制后的频谱frequency (Hz)C)%% FSK 调制后，低通滤波cof_low=fir1(64,25/fs);SignalFSK_1=filter(cof_low,1,SignalFSK);figure(3)plot(time,SignalFSK_1);title('FSK 调制后经过低通滤波器的波形');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);YSignalFSK_1= fft(SignalFSK_1,nfft);PSignalFSK_1 = YSignalFSK_1.*conj(YSignalFSK_1)/nfft; f = fs*(0:nfft/2)/nfft;figure(4);plot(f,PSignalFSK_1(1:nfft/2+1));title('FSK 调制后经过低通滤波的频谱');xlabel('frequency (Hz)');axis([0 100 -inf inf]);00.20.40.60.81 1.21.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.50.511.52FSK 调制后经过低通滤波器的波形time(seconds)0102030405060708090100100020003000400050006000FSK 调制后经过低通滤波的频谱frequency (Hz)（2）混频模块%%%混频1fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点：1000[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波1MixSignal1=SignalFSK_1.*Carrier;%混频2fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：1050[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波2MixSignal2=SignalFSK_1.*Carrier;%混频3fc3=1150;Tc=1/fc3;%频点：1150[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波3MixSignal3=SignalFSK_1.*Carrier;figure(5)plot(time,MixSignal1,time,MixSignal2,'r',time,MixSignal 3,'k');title('混频后的波形');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);00.20.40.60.81 1.21.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.50.511.52混频后的波形time(seconds)（3）带通滤波cof_band=fir1(64,[fc1-12.5,fc1+12.5]/fs);yMixSignal=filter(cof_band,1,MixSignal1);cof_band=fir1(64,[fc2-12.5,fc2+12.5]/fs);yMixSignal2=filter(cof_band,1,MixSignal2);cod_band=fir1(64,[fc3-12.5,fc3+12.5]/fs);yMixSignal3=filter(cof_band,1,MixSignal3);figure(6)plot(time,yMixSignal,time,yMixSignal2,'r',time,yMixSign al3,'k');title('经过带通滤波的混频信号');xlabel('time(seconds)');00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.500.511.52经过带通滤波的混频信号time(seconds)（4）解扩模块 A ）%%接收端解扩 fc=1000;Tc=1/fc;[Carrier,time]=gensig('sin',Tc,EndTime,Ts);%产生扩频载波Sign_rec=Sign_send;ySign_rec=Sign_rec.*Carrier; figure(8);plot(time,ySign_rec); title('解扩后的信号'); xlabel('time(second)');0.20.40.60.81 1.2 1.41.61.82-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81解扩后的信号time(second)B)%% 低通滤波，取下边频 yrr=ySign_rec;cof_low=fir1(64,25/fs);Sign_rec_1=filter(cof_low,1,ySign_rec); figure(9);plot(time,Sign_rec_1);title('解扩后的下边频的信号'); xlabel('time(seconds)'); axis([0 2 -1 1]);YSign_rec_1=fft(Sign_rec_1,nfft);PSign_rec_1=YSign_rec_1.*conj(YSign_rec_1)/nfft; f=fs*(0:nfft/2)/nfft; figure(10);plot(f,PSign_rec_1(1:nfft/2+1)); title('解扩后的下边频频谱'); xlabel('frequency(Hz)'); axis([0 100 -inf inf]);0.20.40.60.81 1.2 1.41.61.82-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81解扩后的下边频的信号time(seconds)010203040506070809010020406080100120140160180解扩后的下边频频谱frequency(Hz)C)%% FSK 解码cof_f0=fir1(64,[f0-0.25,f0+0.25]/fs); cof_f1=fir1(64,[f1-0.25,f1+0.25]/fs); DeFSK0=filter(cof_f0,1,Sign_rec_1); DeFSK1=filter(cof_f1,1,Sign_rec_1); rDeFSK0=DeFSK0.*u0; rDeFSK1=DeFSK1.*u1; rDeFSK=rDeFSK0-rDeFSK1; figure(11);plot(time,rDeFSK);title('抽样判决前的信号'); xlabel('time (seconds)');axis([0 2 -2 2]);00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.500.511.52抽样判决前的信号time (seconds)D ）%%抽样判决 Sampletime=0.25/Ts; Message=[]; Num=0;while(Num<2/Ts)if(mod(Num,Sampletime)==0) Message=[Messageones(1,Sampletime+1)*sign(sum(rDeFSK(Num+1):(Num+Sample time)))]; endNum=Num+Sampletime;endfigure(12);plot((1:length(Message))/fs,Message); title('输出端恢复的信息'); xlabel('time(seconds)'); axis([0 2 -2 2]);00.20.40.60.81 1.2 1.4 1.6 1.82-2-1.5-1-0.500.511.52输出端恢复的信息time(seconds)六、附录（完整源代码） clc clear all %调频通信过程%给出三个频点，滤波后仅对第一个频点进行解扩%初始化Ts=0.00001;fs=1/Ts;EndTime=2-Ts; %2s%% 产生信源输出的信息序列（双极性不归零码）Tm=0.25; fm=1/Tm; %码率[u,time]=gensig('square',2*Tm,EndTime,Ts); y=2*(u-0.5);figure(1)plot(time,y);title('信源输出的信息序列');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);%% FSK调制T0=0.1; f0=1/T0;T1=0.2; f1=1/T1;[u0,time]=gensig('sin',T0,EndTime,Ts);[u1,time]=gensig('sin',T1,EndTime,Ts);y0=u0.*sign(-y+1);y1=u1.*sign(y+1);SignalFSK=y0+y1; %FSK信号%% FSK调制的频谱nfft=fs+1;Y = fft(SignalFSK,nfft);PSignalFSK=Y.*conj(Y)/nfft;f=fs*(0:nfft/2)/nfft;figure(2)plot(f,PSignalFSK(1:nfft/2+1));title('FSK调制后的频谱');xlabel('frequency (Hz)');axis([0 100 -inf inf]);%% FSK调制后，低通滤波cof_low=fir1(64,25/fs);SignalFSK_1=filter(cof_low,1,SignalFSK);figure(3)plot(time,SignalFSK_1);title('FSK调制后经过低通滤波器的波形');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);YSignalFSK_1= fft(SignalFSK_1,nfft);PSignalFSK_1 = YSignalFSK_1.*conj(YSignalFSK_1)/nfft;f = fs*(0:nfft/2)/nfft;figure(4);plot(f,PSignalFSK_1(1:nfft/2+1));title('FSK调制后经过低通滤波的频谱');xlabel('frequency (Hz)');axis([0 100 -inf inf]);%%%混频1fc1=1000;Tc=1/fc1;%频点：1000[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波1MixSignal1=SignalFSK_1.*Carrier;%混频2fc2=1050;Tc=1/fc2;%频点：1050[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波2MixSignal2=SignalFSK_1.*Carrier;%混频3fc3=1150;Tc=1/fc3;%频点：1150[Carrier,time] = gensig('sin',Tc,EndTime,Ts); %产生扩频载波3MixSignal3=SignalFSK_1.*Carrier;figure(5)plot(time,MixSignal1,time,MixSignal2,'r',time,MixSignal 3,'k');title('混频后的波形');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);%% 带通滤波cof_band=fir1(64,[fc1-12.5,fc1+12.5]/fs);yMixSignal=filter(cof_band,1,MixSignal1);cof_band=fir1(64,[fc2-12.5,fc2+12.5]/fs);yMixSignal2=filter(cof_band,1,MixSignal2);cod_band=fir1(64,[fc3-12.5,fc3+12.5]/fs);yMixSignal3=filter(cof_band,1,MixSignal3);figure(6)plot(time,yMixSignal,time,yMixSignal2,'r',time,yMixSign al3,'k');title('经过带通滤波的混频信号');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);%% 传输信道Sign_send=yMixSignal;Sign_rec=Sign_send;%%接收端解扩fc=1000;Tc=1/fc;[Carrier,time]=gensig('sin',Tc,EndTime,Ts);%产生扩频载波Sign_rec=Sign_send;ySign_rec=Sign_rec.*Carrier;figure(8);plot(time,ySign_rec);title('解扩后的信号');xlabel('time(second)');axis([0 2 -1 1]);%% 低通滤波，取下边频yrr=ySign_rec;cof_low=fir1(64,25/fs);Sign_rec_1=filter(cof_low,1,ySign_rec);figure(9);plot(time,Sign_rec_1);title('解扩后的下边频的信号');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -1 1]);YSign_rec_1=fft(Sign_rec_1,nfft);PSign_rec_1=YSign_rec_1.*conj(YSign_rec_1)/nfft;f=fs*(0:nfft/2)/nfft;figure(10);plot(f,PSign_rec_1(1:nfft/2+1));title('解扩后的下边频频谱');xlabel('frequency(Hz)');axis([0 100 -inf inf]);%% FSK解码cof_f0=fir1(64,[f0-0.25,f0+0.25]/fs); cof_f1=fir1(64,[f1-0.25,f1+0.25]/fs); DeFSK0=filter(cof_f0,1,Sign_rec_1); DeFSK1=filter(cof_f1,1,Sign_rec_1); rDeFSK0=DeFSK0.*u0;rDeFSK1=DeFSK1.*u1;rDeFSK=rDeFSK0-rDeFSK1;figure(11);plot(time,rDeFSK);title('抽样判决前的信号');xlabel('time (seconds)');axis([0 2 -2 2]);%%抽样判决Sampletime=0.25/Ts;Message=[];Num=0;while(Num<2/Ts)if(mod(Num,Sampletime)==0)Message=[Messageones(1,Sampletime+1)*sign(sum(rDeFSK(Num+1):(Num+Sample time)))];endNum=Num+Sampletime;endfigure(12);plot((1:length(Message))/fs,Message);title('输出端恢复的信息');xlabel('time(seconds)');axis([0 2 -2 2]);。

摘要扩频通信作为一种新型的通信体制，具有很多独特的优点，在军用和民用领域中都得到了广泛的应用。

扩频通信中一个关键性的问题就是扩频信号的同步，包括捕获和跟踪两个步骤，同步性能的优劣直接影响到整个扩频通信系统的性能。

因此，对直扩系统同步的研究具有很大的实用价值。

本文深入研究了扩频通信中直接扩频系统的同步技术，包括伪随机(PN)序列的捕获、跟踪和载波同步。

在伪随机(PN)序列的捕获中研究了串并结合的大步进方法。

研究了伪码串行-载波并行、伪码并行-载波串行、伪码串行-载波并行、伪码并行-载波并行4种捕获方法。

在特定的参数下，设计出直扩通信系统，并在高斯信道条件下，仿真得出了直扩系统的误码率性能曲线，在此基础上运用了伪码并行-载波串行的方法进行仿真分析，从MATLAB仿真结果可以看出捕获方案确实可行。

关键词：扩频通信；同步；捕获；跟踪AbstractAs a new type of communications system,spread spectrum communications has many unique advantages, and has been widely used in both military and civilian fields. The synchronization of spread specturn signal, including acquisition and tracking, is the key problem of spread specturn communication. The performance of synchronizing has direct impact on the whole spread spectrun communication system. As a result, it’s very important to discuss this problem.This paper researches into synchronization techniques of direct-sequence spread spectrum systems, which include PN code acquisition, PN code tracking and carrier recovery. we studied PN acquisition scheme, large step acquision scheme. This paper discusses four capture methods about serial PN code, serial carrier, parallel PN code, serial carrier, serial PN code, parallel carrier, and parallel PN code, parallel carrier. Incertain parameters, design of direct sequence spread spectrum communication system, and in the Gauss channel conditions, simulation of the curve of the BER performance of DSSS system, on the basis of using the parallel PN code, carrier serial simulation, simulation results can be seen from the MATLAB capture scheme is feasible.Keywords: S pread Spectrum Communications; Synchronization; Acquisition; Tracking目录1 绪论 (1)2直接序列扩频通信的理论基础 (4)2.1扩频通信的理论基础 (4)2.1.1基本理论 (4)2.1.2扩频通信的特点 (5)2.2直接序列扩频通信系统 (6)2.3伪随机序列 (9)2.3.1m序列 (10)3 直接序列扩频系统的同步 (12)3.1同步机理 (12)3.2信号捕获 (12)3.3 信号跟踪 (17)3.3.1 载波跟踪技术 (17)3.3.2 锁相环原理 (18)3.3.3 锁频环原理 (20)3.3.4 锁相环与锁频环的性能比较 (21)4直扩系统的仿真分析 (23)4.1设计参数 (23)4.2 直扩通信系统的原理框图 (23)4.3直扩通信系统的仿真分析 (24)4.4 直扩系统的抗干扰性能分析 (30)5 同步仿真分析 (31)5.1同步参数设计 (31)5.2 PN码的自相关性仿真 (31)5.3 捕获 (32)5.4 跟踪 (36)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录A 英文原文 (43)附录B 中文翻译 (55)附录C 程序 (64)1 绪 论扩频通信是建立在ClaudeE.Shannon 信息论基础之上的一种新型现代通信体制。

第六章 扩频系统使用的伪随机码（PN 码）在扩展频谱系统中，常使用伪随机码来扩展频谱。

伪随机码的特性，如编码类型，长度，速度等在很大程度上决定了扩频系统的性能，如抗干扰能力，多址能力，码捕获时间。

6.1 移位寄存器序列 移位寄存器序列是指由移位寄存器输出的由“1”和“0”构成的序列。

相应的时间波形是指由“1”和“-1”构成的时间函数，如图6-1所示。

图6-1 （a ）移位寄存器序列（b ）移位寄存器波形移位寄存器序列的产生如图6-2 。

主要由移位寄存器和反馈函数构成。

移位寄存器内容为),,,(21n x x x f 或1，反馈函数的输入端通过系数与移位寄存器的各级状态相联（)(1)(0通或断=i c ）输出通过反馈线作为1x 的输入。

移位寄存器在时钟的作用下把反馈函数的输出存入1x ，在下一个时钟周期又把新的反馈函数的输出存入1x 而把原1x 的内容移入2x ，依次循环下去，n x 不断输出。

根据反馈函数对移位寄存器序列产生器分类：(1) 线性反馈移位寄存器序列产生器（LFSRSG ）：如果),,(1n x x f 为n x x ,,1 的模2加。

(2) 非线性反馈移位寄存器序列产生器（NLFSRSG ）：如果),,(1n x x f 不是n x x ,,1 的模2加。

例1： LFSRSG ：n=4，4314321),,,(x x x x x x x f ⊕⊕=(a)图6-2 移位寄存器序列生成器共16个不同状态，1111，0000为死态，每个状态只来自一个前置态。

例2： LFSRSG ：n=4，4143214321),,,(,1,0,0,1x x x x x x f c c c c ⊕=====设初态为:1,1,1,14321====x x x x ，则移位寄存器状态转移图如下：共16个状态，0000为死态，共有15个状态构成以15为周期的循环中，每个状态在一个周期中只出现1次。

例3： NLFSRSG ：n=4，414321),,,(x x x x x x f =在16种状态中,1111,0000为死态，且0011，0001，0010，0000可来自不止一个前置态。

扩频通信信号抗干扰方法一、引言在现代无线通信中，扩频通信技术被广泛应用。

扩频通信技术通过在发送端将信号扩展至宽带信号，然后在接收端再进行窄带滤波，从而提高了通信系统的抗干扰性能。

本文将介绍扩频通信信号抗干扰的方法。

二、频谱扩展技术频谱扩展技术是扩频通信的核心。

通过将窄带信号转换为宽带信号，可以提高通信系统的抗干扰性能。

常见的频谱扩展技术包括直接序列扩频（DS-CDMA）、频率跳变扩频（FH-CDMA）和混合扩频技术。

1. 直接序列扩频（DS-CDMA）直接序列扩频是一种基于码片的扩频技术。

发送端将原始数据信号与一个码片序列进行逐位乘积，从而将信号扩展为宽带信号。

接收端通过与发送端使用相同的码片序列进行相关运算，可以将宽带信号恢复为窄带信号。

由于码片序列的随机性，直接序列扩频技术具有较好的抗干扰性能。

2. 频率跳变扩频（FH-CDMA）频率跳变扩频是一种基于频率跳变的扩频技术。

发送端将原始数据信号按照一定的频率跳变规律进行调制，从而将信号扩展为宽带信号。

接收端按照相同的频率跳变规律进行解调，可以将宽带信号恢复为窄带信号。

频率跳变扩频技术通过频率的快速变化，提高了通信系统的抗干扰性能。

3. 混合扩频技术混合扩频技术将直接序列扩频和频率跳变扩频相结合，充分利用两种技术的优势。

在发送端，可以通过同时使用码片序列和频率跳变规律对信号进行扩展。

在接收端，也需要同时进行码片相关运算和频率跳变解调。

混合扩频技术可以更好地抵抗多径干扰和窄带干扰，提高通信系统的抗干扰性能。

三、码片设计与选择码片是扩频通信中的重要组成部分，码片的设计与选择直接影响到通信系统的抗干扰性能。

在设计码片时，需要考虑码片的互相关性、自相关性和周期性。

常用的码片设计方法包括伪随机码（PN码）和黄金码（Gold码）。

PN码具有良好的互相关性和自相关性，适用于直接序列扩频技术；而Gold码具有较长的周期，适用于频率跳变扩频技术。

四、功率控制技术功率控制技术是扩频通信中常用的抗干扰方法之一。

什么是扩频通信中的pN码什么是扩频通信中的pN码?PN码的概念：1.CDMA系统中的PN码同步原理发射机和接收机采用高精确度和高稳定度的时钟频率源，以保证频率和相位的稳定性。

但在实际应用中，存在许多事先无法估计的不确定因素，如收发时钟不稳定、发射时刻不确定、信道传输时延及干扰等，尤其在移动通信中，这些不确定因素都有随机性，不能预先补偿，只能通过同步系统消除。

因此，在CDMA扩频通信中，同步系统必不可少。

PN码序列同步是扩频系统特有的，也是扩频技术中的难点。

CDMA系统要求接收机的本地伪随机码与接收到的PN码在结构、频率和相位上完全一致，否则就不能正常接收所发送的信息，接收到的只是一片噪声。

若实现了收发同步但不能保持同步，也无法准确可靠地获取所发送的信息数据。

因此，PN码序列的同步是CDMA扩频通信的关键技术。

接收信号经宽带滤波器后，在乘地器中与本地PN码进行相关运算。

捕获器件调整压控时钟源，用以调整PN码发生器产生的本地PN码序列的频率和相位，捕获有用信号。

一旦捕获到有用信号，启动跟踪器件，用以调整压控钟源，使本地PN码发生器与外来信号保持精确同步。

如果由于某种原因引起失步，则重新开始新一轮捕获和跟踪。

同步过程包含捕获和跟踪两个阶段闭环的自动控制和调整。

2.PN码序列捕获PN码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频PN序列相位，使它与发送的扩频PN序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频PN序列相位，也称为扩频PN序列的初始同步。

在CDMA系统接收端，一般解扩过程都在载波同步前进行，实现捕获大多采用非相干检测。

接收到扩频信号后，经射频宽带滤波放大及载波解调后，分别送往2N扩频PN序列相关处理解扩器（N是扩频PN序列长）。

2N个输出中哪个输出最大，该输出对应的相关处理解扩器所用的扩频PN 序列相位状态，就是发送的扩频信号的扩频PN序列相位，从而完成扩频PN序列捕获。

捕获的方法有多种，如滑动相干法、序贯估值法及匹配滤波器法等，滑动相关法是最常用的方法。

pn码，m序列产⽣原理m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。

它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产⽣的最长的码序列。

由于m序列容易产⽣、规律性强、有许多优良的性能，在扩频通信中最早获得⼴泛的应⽤。

如图1所⽰，m序列可由⼆进制线性反馈移位寄存器产⽣。

它主要由n个串联的寄存器、移位脉冲产⽣器和模2加法器组成。

图中第i级移存器的状态a i表⽰，a i=0 或a i=1，i=整数。

反馈线的连接状态⽤c i表⽰，c i=1表⽰此线接通（参加反馈），c i=0表⽰此线断开。

由于反馈的存在，移存器的输⼊端受控地输⼊信号。

不难看出，若初始状态为全“0”,则移位后得到的仍为全“0”，因此应避免出现全“0”状态，⼜因为n级移存器共有2n-1种可能的不同状态，除全“0”状态外，剩下2n-1种状态可⽤。

每移位⼀次，就出现⼀种状态，在移位若⼲次后，⼀定能重复出现前某⼀状态，其后的过程便周⽽复始了。

反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，我们希望找到线性反馈的位置，能使移存器产⽣的序列最长，即达到周期P=2n-1。

按图中线路连接关系，可以写为：该式称为递推⽅程。

图1 线性反馈移位寄存器上⾯曾经指出，c i的取值决定了移位寄存器的反馈连接和序列的结构。

现在将它⽤下列⽅程表⽰：这⼀⽅程称为特征多项式。

式中x i仅指明其系数c i的值（1或0），x本⾝的取值并⽆实际意义，也不需要去计算x的值。

例如，若特征⽅程为f(x)=1+x+x4则它仅表⽰x0,x1和x4的系数c0=c1=c4=1,其余为零。

经严格证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位寄存器能产⽣m序列。

只要找到本原多项式，就可构成m系列发⽣器。

m序列的基本性质如下：(1)周期性：m序列的周期p取决于它的移位寄存器的级数, p=2n-1(2)平衡特性：m序列中0和1的个数接近相等；m序列中⼀个周期内“1”的数⽬⽐“0”的数⽬多1个。

(3)游程特性：m序列中长度为1的游程约占游程总数的1/2，长度为2的游程约占游程总数的1/22 ,长度为3的游程约占游程总数的1/23 …(4)线性叠加性：m序列和其移位后的序列逐位模2相加，所得的序列还是m序列，只是相移不同⽽已。

目录1. 多址方式 (3)1.1 TDMA和FDMA (3)1.1.1 FDMA (3)1.1.2 TDMA (4)1.2 扩频通信和CDMA (4)1.2.1扩频通信 (4)1.2.2 CDMA (5)2. CDMA系统中的多址码 (6)2.1 CDMA中多址码类型 (6)2.2 CDMA中地址码设计的基本要求 (7)2.3 多址码的设计与实现 (7)2.3.1基站地址码 (7)2.3.2 信道地址码 (8)2.3.2.1 下行信道 (8)2.3.2.2 上行信道 (8)2.3.3 用户地址码 (8)2.3.4 多速率业务地址码 (8)3. PN码介绍 (8)2.1 实际应用中PN码的生成方式 (9)2.1.1长PN码： (9)2.1.2短PN码（m序列）： (9)2.2 m序列 (9)2.2.1 m序列的生成方式 (9)2.2.1 m序列的主要特性 (11)2.3Walsh码介绍 (13)2.3.1 Walsh码的生成方式 (13)2.3.2 Walsh码的主要特性 (14)4. CDMA系统中的正向信道和反向信道 (14)4.1正向信道 (15)4.1.1导频信道 (15)4.1.2同步信道 (15)4.1.3寻呼信道 (16)4.1.4正向业务信道 (16)4.2反向信道 (17)4.2.1接入信道 (17)4.2.2反向业务信道 (18)5.总结 (19)PN码、Walsh码在CDMA信道中的应用摘要：CDMA技术是当前移动通信领域中的很重要的一种技术，包括中国联通在内的诸多国家的通信运营商已经建立了部分CDMA网络。

各大移动通信运营商正在完善的的第三代（3G）移动通信网络和大设备研发商在开发后三代（4G）既带宽更宽的移动通信系统中，CDMA技术都是当之无愧的首选方案。

本文先阐述PN码、Walsh码的相关特性，继而说明它们在CDMA正、反向信道中的应用。

关键词：PN码、Walsh码、卷积编码、调制、信道。

短码、长码和Walsh码直序列扩频通信系统扩频通信是一种无线通信技术。

他所用的传送频带比任何用户的信息频带和数据速率都大许多倍。

用W表示传送带宽(单位为Hz)，用R表示数据速率(单位为bit/s)，W/R被称为扩展系数或处理增益。

W/R的值一般可以在一百到一百万的范围(20db~60db)。

讲到这里，不得不把香农老先生搬出来，这个人可是咱们现代通信理论的奠基人，严重的崇拜（可惜他的著作《信息论》咱实在是看不懂啊，汗！）香农容量公式(Shannon’ scapacityequation)，这个公式放在这里，人老先生费半天劲搞出来的，我们不去讨论其推算原理，只认为这是正确的。

哦，香农还指出这是在加性高斯白噪声的信道模型下的公式，基本上我们现在的移动通信就是用这个东东啦。

C=Blog2[1 + S/N]其中：B为传送带宽(单位为Hz)；C为信道容量(单位为bit/s)；S/N为信号噪声功率比。

传统通信系统通常压缩信号速率至尽可能小的带宽信道进行传送，cdma系统则采用宽带信道传送信号，以获得处理增益，提高信道容量。

为什么哪？根据香农公式，他老人家说增加信道带宽可以换取更高的信道容量或者是更低的信噪比，以提高收发双方通信的可靠性。

当一个用户以9600bps速率进行语音通信时，cdma的信道带宽是1,228,800hz，处理增益为1,228,800hz/9600=128=21dB。

以此推算，每当用户数增加一倍，信道处理增益下降3db，当用户数达到32个时，信噪比接近底线，达到单扇区容量极限。

实际上，cdma系统对单载波单扇区通话的用户数进行了限制，以确保系统处理增益可以保持在理想的水平。

发信者把需传送的低速数据与一组快速扩频序列合成后通过发射机发射出去，接收者从空中借口截取信息流后，用同一快速扩频序列进行解扩频，从而得到原始信息。

好，扩频的概念有了。

我们再接着往下看。

cdma系统通过码片(chip)来传输信号(signal)，通常每一比特信息要占用几个码片。