直接序列扩频通信系统

直接序列扩频通信系统仿真直接序列扩频通信系统仿真一、实验的背景及内容1、直接扩频通信背景扩频通信，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。

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。

解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、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。

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、报警等等的系统中。

2、实验的内容及意义本次实验主要研究了直接序列扩频系统，建立了直接序列扩频系统的matlab仿真模型，在信道中存在高斯白噪声和干扰的情况下，对系统误码率性能进行了仿真及分析。

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。

本人通过此次实验，进行深入地研究学习扩频通信技术及对它进行仿真应用，将所学的知识进行归纳与总结，从而巩固通信专业基础知识，为以后的个人学习和工作打下基础。

直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频通信系统是一种常用于无线通信中的传输技术，可用于提高通信质量和抗干扰能力。

其基本原理是将原始信号乘以一个扩频码序列，使得信号的带宽变宽，从而提高信号的抗干扰能力。

本文将对直接序列扩频通信系统进行仿真设计，包括系统结构、信号处理和性能评估等方面。

一、系统结构设计1.发送端设计发送端主要包括原始信号处理和扩频处理两个模块。

原始信号处理模块用于将待传输的信息编码成数字信号，可以采用各种调制技术（如二进制调制）；扩频处理模块将原始信号乘以扩频码序列，以实现信号的扩频。

2.接收端设计接收端主要包括解扩和信号恢复两个模块。

解扩模块对接收到的信号进行解扩，即将信号除以扩频码序列；信号恢复模块对解扩后的信号进行滤波和解调，最终得到原始信号。

二、信号处理设计信号处理是直接序列扩频通信系统中的关键环节，对其性能和抗干扰能力起着决定性作用。

下面将详细介绍信号处理的设计。

1.扩频码序列设计扩频码序列的设计非常重要，它直接影响到扩频通信系统的性能。

常用的扩频码序列有伪随机码（PN码）和正交码等，可以通过Matlab等工具进行生成和优化。

2.扩频处理设计扩频处理是将原始信号与扩频码序列进行乘积运算的过程。

可以采用数字乘法器或卷积器等方式实现，具体实现方式需要根据实际情况确定。

3.解扩和信号恢复设计解扩和信号恢复是接收端的重要环节，其中解扩模块用于将接收到的信号除以扩频码序列，信号恢复模块用于对解扩后的信号进行滤波和解调。

滤波器可以采用低通滤波器，解调方式可以根据信号特点选取。

三、性能评估设计对于直接序列扩频通信系统的性能评估，一般需要考虑以下几个方面：1.误码率评估误码率是衡量通信系统性能的重要参数。

可以通过对接收到的信号进行解码和比对的方式来评估误码率，并与理论值进行比较。

2.抗干扰性能评估扩频通信系统的抗干扰能力是其核心优势之一、可以通过仿真添加干扰信号，并比较接收到的信号与原始信号的相关性来评估抗干扰性能。

直接序列扩频通信系统仿真设计直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是一种广泛应用于无线通信领域的通信技术，它通过将原始信号与伪随机噪声序列进行逐位相乘，从而将信号的带宽扩展到噪声频谱的宽度，从而实现抗干扰和保密性能的显著提高。

本文将通过仿真设计一个直接序列扩频通信系统，详细介绍其工作原理和仿真过程。

直接序列扩频通信系统由发送端和接收端组成。

在发送端，原始信号经过码片发生器生成伪随机噪声序列，并与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。

扩频信号经过调制器进行调制，然后经过发射机发送到接收端。

在接收端，接收到的信号经过解调器进行解调，然后通过相关器与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。

首先，需要设计码片发生器。

伪随机噪声序列在直接序列扩频通信系统中起到关键作用，它决定了信号的扩展带宽和抗干扰性能。

常用的伪随机噪声序列有伪随机码生成器（PN码）和高斯白噪声序列（AWGN）。

在仿真中，可以选择PN码作为伪随机噪声序列。

PN码的生成方式有很多，其中最常见的是使用移位寄存器和反馈电路生成的线性反馈移位寄存器（LFSR）。

其次，需要设计调制器和解调器。

在直接序列扩频通信系统中，常用的调制方式有二进制相移键控（BPSK）和四进制相移键控（QPSK）。

在仿真中，可以选择BPSK作为调制方式。

解调器与调制器相反，将接收到的扩频信号与伪随机噪声序列相乘得到原始信号。

最后，需要设计发射机和接收机。

发射机通过电路将调制后的扩频信号发射出去，接收机将接收到的信号通过电路进行放大和解调处理，从而得到原始信号。

在仿真中，可以使用MATLAB等仿真软件来实现直接序列扩频通信系统。

首先，定义参数包括信号的比特率、码片周期、发射功率等。

然后，生成随机的原始信号数据。

接下来，根据参数生成伪随机噪声序列。

将伪随机噪声序列与原始信号进行逐位相乘得到扩频信号。

通过调制器进行调制，得到调制后的信号。

在接收端，通过解调器解调接收到的信号，得到解调后的扩频信号。

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，收到的信息和发出的信息并不完全相同。

可靠性就是用来衡量收到信息和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使用。

近年来，扩展频谱通信技术的理论和使用发展非常迅速，在民用通信系统中也得到了广泛的使用。

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（和待传输的信息信号)(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。

直接序列扩频技术在无线通信中的研究与应用直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，简称DSSS）技术是一种常见的无线通信技术，它通过在传输信号中引入高序列码（即扩频码）来提高信号的抗干扰性能和传输安全性。

本文将对直接序列扩频技术在无线通信中的研究和应用进行详细的介绍。

一、直接序列扩频技术的原理直接序列扩频技术是通过将原始信号与伪随机序列进行“乘法运算”来实现的。

伪随机序列也称为扩频码，它是一种高度复杂的码序列，具有良好的随机性。

原始信号在发送端乘以扩频码后，信号的带宽被扩大，从而增加了信号的抗干扰性能。

在接收端，使用与发送端一样的扩频码对接收到的信号进行解码，从而恢复出原始信号。

二、直接序列扩频技术的研究进展1. 扩频码设计：早期的扩频码设计主要依赖于单一序列的生成算法，如线性反馈移位寄存器（Linear Feedback Shift Register，简称LFSR）。

然而，这种方法生成的扩频码周期较短，因此容易受到时间和频率同步误差的影响。

近年来，研究者们提出了一些新的扩频码设计方法，如复合序列的设计、混沌序列的设计等，使得扩频码的周期更长，抗干扰性能更好。

2. 增强码的引入：为了进一步提高直接序列扩频系统的传输性能，针对码跳变和码相位模糊等问题，研究者们引入了增强码（Enhanced Code）技术。

增强码是一种对原始扩频码进行变换得到的码序列，通过增强码的引入，可以提高系统的信号识别与抗干扰能力。

3. 码跳频技术的研究：直接序列扩频技术可以与码跳频技术相结合，即通过在传输过程中引入码跳变来增加系统的抗多径干扰能力。

码跳频技术通过频率域的快速跳变，使得信号在不同的频率上进行传输，从而降低了多径干扰对信号的影响。

三、直接序列扩频技术的应用直接序列扩频技术在无线通信中有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1. CDMA系统：CDMA（Code Division Multiple Access）是一种基于直接序列扩频技术的通信系统。

序列扩频和解扩通信是数字通信中的重要技术之一，通过扩频技术可以实现信息的加密传输和抗干扰能力的提高。

Matlab是一种强大的科学计算软件，它提供了丰富的工具和函数，非常适合用来实现序列扩频和解扩通信系统的模拟和仿真。

本文将通过实际的代码示例，介绍如何使用Matlab实现直接序列扩频和解扩通信系统。

一、直接序列扩频通信系统在直接序列扩频通信系统中，发送端的数据序列经过扩频码序列的点对点乘积，实现信号的扩频。

接收端利用相同的扩频码序列对接收到的信号进行点对点乘积，实现信号的解扩。

以下是Matlab代码示例：1. 生成随机的发送数据序列```matlabN = 1000; 数据序列长度data = randi([0,1],1,N); 生成随机的0/1序列```2. 生成随机的扩频码序列```matlabchip_seq = 2 * randi([0,1],1,N) - 1; 生成随机的±1序列作为扩频码```3. 进行数据序列和扩频码序列的点对点乘积```matlabspread_data = data .* chip_seq; 数据序列点对点乘以扩频码序列```4. 绘制发送端的信号波形```matlabt = 0 : 1/N : 1-1/N; 时间序列subplot(3,1,1);plot(t,data);title('原始数据序列');subplot(3,1,2);plot(t,chip_seq);title('扩频码序列');subplot(3,1,3);plot(t,spread_data);title('扩频后的信号波形');```二、直接序列解扩通信系统在直接序列解扩通信系统中，接收端利用与发送端相同的扩频码序列对接收到的信号进行解扩。

以下是Matlab代码示例：1. 接收到的扩频信号经过与扩频码序列的点对点乘积```matlabreceived_data = spread_data .* chip_seq; 接收到的信号点对点乘以扩频码序列```2. 进行积分处理得到解扩后的数据序列```matlabintegrated_data = sum(reshape(received_data,[],10)); 对接收数据进行10倍超采样和积分处理output_data = integrated_data > 0; 得到解扩后的数据序列```3. 绘制接收端的信号波形和解扩后的数据序列```matlabsubplot(2,1,1);plot(t,received_data);title('接收到的信号波形');subplot(2,1,2);stem(output_data);title('解扩后的数据序列');```通过以上代码示例，我们实现了直接序列扩频和解扩通信系统的Matlab仿真。

直接序列扩频通信系统仿真设计摘要：利用Matlab/Simulink对直接序列扩频系统进行了仿真，并对仿真结果做了详细的讲解分析。

先对直接序列扩频系统原理进行介绍，然后基于Simulink 的发射机和接收机的仿真，同时对直接序列扩频系统的抗干扰能力与直接序列扩频系统的同步方法进行了相关仿真，最后在该系统中加入特定的干扰，进行测试，研究整个系统的抗干扰性能。

关键词：通信系统；直接序列扩频；调制解调保密通信目录第一章绪论 11.1课题背景及意义 11.2 Simulink的简介 1第二章直接序列扩频通信原理 32.1扩频通信概念及分类 32.2直接序列扩频定义 32.3直接序列扩频的基本原理 32.4 直扩系统的性能分析 52.4.1 直扩系统的抗干扰性 52.4.2 直扩系统的抗多径干扰性能 6第三章基于Simulink的发射机的仿真 73.1直接序列扩频通信系统发射机的设计 73.2基于Simulink的发射机的仿真 83.3基于Simulink的接收机仿真设计 12第四章直接序列扩频通信系统的抗干扰性能分析 17第五章 CDMA系统仿真设计 21第4章实验心得 27参考书目 28第一章绪论1.1课题背景及意义扩展频谱通信是建立在Claude E．Shannon的信息论基础之上的一种新型的通信体制。

由于扩频通信体制具有抗干扰能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、测距和易于组网等一系列优点，自从问世之后便引起了世界各国的极大关注，并率先应用在军事通信中。

随着近年来大规模、超大规模集成电路和微处理器技的广泛应用，以及一些新型器件的应用，扩频技术的应用形成了新的高潮。

事实上，扩频通信已成为电子对抗环境下提高通信设备抗干扰能力的最有效的手段，并在近十几年来爆发的几场现代化战争中发挥了巨大的威力。

随着CDMA扩频通信技术在民用通信中的深入应用和不断渗透，以及在卫星通信、深空通信、武器制导、GPS全球定位系统和跳频通信等民用和国防民事通信的强烈需求下，扩谱通信的地位越来越重要了。