第三章 调制技术扩频调制

摘要：扩频通信技术在发送端以扩频编码进行扩频调制，在接收端以相关解码技术进行收信，这一过程其具有诸多优良特性，即抗干扰性好、隐蔽性强、干扰小、易于实现码分多址等。

扩频调制即是将扩频码与待传输的基带数字信号进行模二叠加。

扩频调制后的信号还需要载波调制后才可以发送至信道。

在接收端收到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解扩。

再经信息解调、恢复成原始信息输出。

由此可见，—般的扩频通信系统都要进行三次调制和相应的解调。

一次调制为信息调制，二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制。

本文着重介绍扩频调制的原理及其实现框图。

关键词:扩频技术，调制，PN码，simulink1、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。

本文用MATLAB 中的simulink对扩频通信中扩频模块进行仿真, 讨论信号如何实现频谱展宽的。

以便为以后的扩频通信理论打下基础。

2、扩频通信系统2.1 扩通信系统模型按照扩展频谱的方式不同, 现有的扩频通信系统可分为直接序列( DS) 扩频、跳频( FH) 、跳时( TH) 、线性调频( chirp) 以及上述几种方式的组合。

本文主要讨论直接序列扩频系统的性能。

3.4扩频与调制3.4.1数据调制在TD-SCDMA 系统中的基本调制技术是QPSK ，这和IMT -2000其它技术是相同的。

对2M bit/s 的业务，将使用8PSK 调制方式。

[bit 流映射到星座图可以简单描述一下]符号周期)(k sT 定义如下：c k k s T Q T ⨯=)(其中c T = 1chiprate = 0.78125 μs ，为码片速率，k Q 为扩频因子则符号速率)(k sF =1/)(k sT 。

每个突发中有两个称为数据块的部分，用来承载数据，即：K.1,...,=k 2; 1,=i ),...,,(T ),(),(2),(1),(i k Ni k i k i k kd d d =d其中N k 为第k 个用户每个数据块包含的符号数，其值与扩频因子Q k 有关。

数据块)1,(k d 在midamble 之前发送，)2,(k d 在midamble 之后发送。

N k 个数据符号中的每一个),(i k nd 的持续时间为c k k s T Q T .)(=。

对QPSK ，从两个经过编码和交织后的数据比特中产生数据符号),(i k nd ：{}2,1;,,1;,1;2,11,0),(,====∈i N n K k l b k i k n l然后利用下面的映射关系映射到复数符号：这种映射关系对应于经过编码交织之后的数据比特),(,i k nl b 的QPSK 调制。

对8PSK 的情况，三个连续的比特位被一个复值数据符号代替。

每一个用户突发都有两个数据部分，定义的数据块为：K.1,...,=k 2; 1,=i ),...,,(T ),(),(2),(1),(i k Ni k i k i k kd d d =dN k 是用户k 的每个数据域的符号数. 它与扩频因子Q k .有关。

数据块)1,(k d 和)2,(k d 在midamble 的前后发送。

等式一中的每一个 N k 数据符号),(i k nd ; i=1, 2; k=1,...,K; n=1,...,N k ; 都按已经给出的符号ck k s T Q T .)(=。

无线通信系统中的调制解调基础（三）：扩频和OFDM作者：Ian PooleAdrio Communications Ltd第三部分讨论扩频通信技术，包括被广泛应用的直接序列扩频通信（DSSS），和正交频分复用（OFDM）第二部分解析了频移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）。

扩频通信技术在许多场合中需要使无线信号的频带尽量的窄来满足节省带宽的需求，然而，在一些场合中更需要采用所谓的扩频通信方式，这时传输频谱被扩的很宽。

有几种方式可以实现扩频通信：一是采用跳频扩频(FHSS)，该方式以背景噪声的形式占用了比较广的频带。

另两种实现的方法也被广泛应用，就是DSSS和OFDM。

跳频在一些场合，特别是军事应用方面，需要阻止有人监听和干扰信号。

跳频可以有效的减少干扰，虽然干扰信号会影响一个频道，但跳频信号只会在那个频道停留短暂的时间，所以影响不大。

跳频已经制定了很好的规范，在该系统中，信号在一秒内通过多次改变的伪随机序列跳到指定的频段上。

不同应用要求的跳动的快慢不同，一般的应用一秒钟都会有数百次跳动，尽管在HF频段可能少一些。

接收机一样会在一个给定的频率上停留一段时间，从一个频率跳到另一个频率过程中会有一个死区，在该时段内发射机输出被禁止。

这样可以执行频率合成，且阻止信号频道间干扰的产生。

要接收并解调信号，接收器必须与发射机的跳频序列同步，要达到这个要求，发射机和接收器必须获得相同的跳频序列，并且时域上必须同步。

跳频发射机通常采用数字发射机，传送语音信号时，必须先进行模数转换，而空中传输的数据量必须比输出要大的多，才能满足跳频时预留死区时间的需求。

直接序列扩频直接序列扩频（DSSS）是另一种扩频调制方式，在一些系统上已经得到了广泛的应用，尽管在发射机和接收机方面会带来更多的成本上升。

DSSS在军方的应用较多，因为安全性比较高，在一些新的无线通信领域也有采用，因为可以提供更高的容量。

采用DSSS 的应用包括码分多址CDMA，CDMA有多个不同的用户通过不同的“码”接入，而另一些老的系统采用频分多址（FDMA），或时分多址（TDMA）。