下载文档原格式
1 wifi 基础：直接序列扩频技术1.1 概述直接序列扩频系统是目前广泛应用的一种扩展频谱系统。
直接序列扩频通信开始出现于第二次世界大战，是美军重要的无线保密通信技术。
现在直扩技术被广泛应用于包括计算机无线网等许多领域。
美国的国际卫星通信系统和全球定位系统都是直接序列扩频系统的应用实例。
直接序列扩频（DSSS ），（Direct seqcuence spread spectrdm ）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解码，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。
它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN 码（伪噪声码）进行摸二加。
例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。
这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB 以上，从而有效地提高了整机信噪比。
1.2 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。
直接序列扩频通信系统仿真一、直接序列扩频原理理论基础：直接序列扩频（DSSS）是直接利用具有高码率的扩频码系列采用各种调制方式在发端与扩展信号的频谱，而在收端，用相同的扩频码序去进行解扩，把扩展宽的扩频信号还原成原始的信息。
它是一种数字调制方法，具体说，就是将信源与一定的PN码（伪噪声码）进行摸二加。
例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"是00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。
这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10DB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。
二、扩频通信的主要优点：1.重复使用频率。
提高了无线频谱利用率无线频谱十分宝贵，虽然从长波到微波都得到开发利用，仍然满足不了社会的需求。
在窄带通信中，主要依靠波道划分来防止信道之间发生干扰。
扩频通信发送功率极低(1—65Om)，采用了相关接收技术，且可工作在信道噪声和热噪声背景中，易于在同一地区重复使用同一频率，也可与现今各种窄带通信共享同一频率资源。
2.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。
这样，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。
3.隐蔽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，因此说其隐蔽性好。
三、直接序列扩频通信系统仿真程序：code_length=20; %信息码长度N=1:code_length;rand('seed',0)x=sigh(rand(1,code_length)-0.5) %信息码for i=1:20s((1+(i-1)*800):i*800)=x(i); %每个码元含有800个采样点end生成的信息码序列波形：图1：信息码序列%产生伪随机序列，使用的mgen函数见附录length=100*20; %伪码频率5MHZ，每个信息码含有100个伪码x_code=sign(mgen(19,8,length)-0.5); %把0,1序列编程-1,1调制码for i=1:2000w_code((1+(i-1)*8):i*8)=x_code(i); %每个伪码码元含有8个采样点end产生的PN码波形如下图所示：图2：PN码%扩频k_code=s.*w_code; %k_code为扩频码扩频码如下图所示：图3：扩频码%调制fs=20e6;f0=30e6;for i=1:2000AI=2;dt=fs/f0;n=0:dt/7:dt; %一个周期采样8点cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);signal((1+(i-1)*8):i*8)=k_code((1+(i-1)*8):i*8).*cI; endPSK调制后的波形：图4：PSK调制后的波形%解调AI=1;dt=fs/f0;n=0:dt/7:dt; %一个载波周期内采样8个点cI=AI*cos(2*pi*f0*n/fs);for i=1:2000signal_h((1+(i-1)*8):i*8)=signal((1+(i-1)*8):i*8).*cI; end解调后的波形如下图所示：图5：解调后的波形%解扩jk_code=signal_h.*w_code;%低通滤波wn=5/10000000; %截止频率wn=fn/(fs/2),这里的fn为信息码的带宽5M b=fir1(16,wn);H=freqz(b,1,16000);signal_d=filter(b,1,jk_code);解扩并滤波后的波形如下图所示：图6：解扩并滤波后的波形从图形上看，解扩出来的信息码与原信息码基本相同，对比图如下：图7：输入与输出对比附录：%mgen.mfunction[out]=mgen(g,state,N)gen=dec2bin(g)-48;M=length(gen);curState=dec2bin(state,M-1)-48;for k=1:Nout(k)=curState(M-1);a=rem(sum(gen(2:end).*curState),2); curState=[a curState(1:M-2)];end。
实验七直接序列扩频信号产生与分析【实验目的】⏹加深对直接序列扩频信号产生的理解；⏹能够使用Matlab语言（或者C语言）生成直接序列扩频信号；⏹观察和比较发送端和接收端的星座图。
【实验内容】⏹使用使用Matlab语言（或者C语言）采用m序列作为扩频序列分别产生BPSK调制和QPSK调制时的扩频信号；⏹画出不同调制方式下发送端和接收端的星座图并进行分析；【实验设备】⏹一台PC 机【实验步骤】1.编程产生周期长度为63的m序列。
；2.产生随机发送信息，并分别进行BPSK调制和QPSK调制；3.采用m序列作为扩频码，产生扩频信号发送信号；4.对扩频发送信号加入白噪声，得到接收扩频信号；5.画出发送端星座图和接收端星座图，并比较不同信噪比时接收端星座图的变化情况。
【实验报告】根据实验要求完成实验报告并提交。
%源代码：clc;clear all;r=6;N=2^r-1;a=ones(1,r);m=zeros(1,N);for i=1:(2^r-1)temp= mod((a(5)+a(2)),2);for j=r:-1:2a(j)=a(j-1);enda(1)=temp;m(i)=a(r);endm=m*2-1;%产生随机发送信息，并进行BPSK/QPSK调制n=100;j=sqrt(-1);s_real=randint(1,n);s_imag=randint(1,n);s=s_real+j*s_imag;s_BPSK=2*s_real-1;s_QPSK=s*2-(1+j);%产生扩频信号：for z=1:1:100y_QPSK(63*(z-1)+(1:63))=m*s_QPSK(z); endfor z=1:1:100y_BPSK(63*(z-1)+(1:63))=m*s_BPSK(z); end%加入高斯白噪声SNR=[0 5 10 50];for i=1:length(SNR)for z=1:1:100y(i,:)=AWGN(y_QPSK,SNR(i));endendfigure(1);plot(real(s),imag(s),'*')title('发送端星座图');figure(2);subplot(2,2,1)plot(real(y(1,:)),imag(y(1,:)),'*'); title('SNR=0时接收端星座图');subplot(2,2,2)plot(real(y(2,:)),imag(y(2,:)),'*'); title('SNR=5时接收端星座图');subplot(2,2,3)plot(real(y(3,:)),imag(y(3,:)),'*'); title('SNR=10时接收端星座图');subplot(2,2,4)plot(real(y(4,:)),imag(y(4,:)),'*'); title('SNR=50时接收端星座图');实验结果：发送端星座图-4-224SNR=0时接收端星座图-4-224-4-2024SNR=5时接收端星座图-2-112-2-1012SNR=10时接收端星座图-2-1012-2-1012SNR=50时接收端星座图可见，当SNR=0时，由于此时要传送的噪声很大（其能量和要传输的信号一样大），在星座图种可以看出，信号受噪声影响很大，与理想情况下矢量点偏离较远，误码率也就很高；接着当SNR 逐渐增大，误码率逐渐降低。
直接序列扩频通信技术摘要：随着科技的迅速发展，无线通信技术发展越来越成熟，人们对无线通信传输的要求也越来越高。
无线通信是靠电磁波信号来进行传输的，在享有高效、快速等优点的同时，在传输过程中也极易受到各种各样来自外界的干扰，影响信号传输的准确、高效性。
直接序列扩频技术作为一种主要抗干扰技术，本文将针对这一技术做一个简要探讨。
关键词：无线通信直接序列扩频引言：通信是伴随着人类文明的产生而产生和发展的。
无线通信技术正是随着人类文明及科学技术发展而发展起来的。
所谓无线通信，指通过电磁波信号把人们所需要传达的信息及时、准确的送达。
它突破了有线电缆在时间、地域、空间、距离上的局限性，更具灵活性，因而被广泛发展和应用。
但是，在长期的发展和实践过程中发现，由于无线通信技术本身的缺陷性和使用环境的复杂多变性，该技术在实际使用中极易受到外界的干扰。
常见的干扰有同频干扰，临频干扰，互调干扰，多址干扰，噪声干扰等。
而针对这些干扰，人们也研究出了多种抗干扰技术，如扩频技术，功率控制技术，间断传输技术及多用户检测技术等。
本文主要讨论扩频技术的发展与应用。
一、直接序列扩频技术的应用背景无线通信技术以其特有的优点而被迅速推广和发展。
但无线通信由于其传输环境的复杂性，在传输过程中会遇到各种各样的反射体以及来源于其它无线电波的干扰，会极大的影响甚至改变信号的传输信息，因此，无线通信抗干扰技术便应运而生。
直接序列扩频技术作为主要的抗干扰技术之一，产生于二十世纪五十年代，其发明之初主要被应用于军事领域，后来逐渐发展为商用。
之后，由于其自身技术的优越性及人们对它的不断改进和发展，扩频通信抗干扰技术在民用通信领域得到了很好的发展。
现随着通信产业的不断发展，通信环境的日趋复杂，扩频抗干扰技术也不断发展来满足这一需求变化，从而使得这一技术不管是在民用还是军事领域，都进行着不断地改进与发展，以不断适应当代的发展需求，由此在各种各样的无线通信抗干扰技术之中占据了重要地位。
直接序列扩频（DSSS）拓展：直接序列扩频(DSSS)基本概念:所谓直接序列扩频, 就是在发送端直接用具有高码率的扩频码序列对信息比特流进行调制, 从而扩展信号的频谱, 在接收端, 用与发送端相同的扩频码序列进行相关解扩, 把展宽的扩频信号恢复成原始信息。
一种直接序列扩频技术是使用异或运算将数字信息流与扩展码位流结合起来.例如说在发射端将"1"用11000100110，而将"0"用00110010110去代替，这个过程就实现了扩频，而在接收机处只要把收到的序列是11000100110就恢复成"1"，00110010110就恢复成"0"，这就是解扩。
这样信源速率就被提高了11倍，同时也使处理增益达到10dB以上，从而有效地提高了整机倍噪比。
扩频通讯之—直扩、跳频大概四十年以前，不论军用还是民用的电台还都是手调收发频率的，双方要约定好使用的频率点才能传送信号。
对无线电尤其是短波的管理是非常严格的。
这种传播方式存在几个问题——容易被监听容易被干扰发射机功率大，容易暴露虽然分配给每个用户的频率固定，频带很窄，但是用户多了还是严重不够用1942年，扩频通讯技术被发明出来，这项技术采用的方法是把原来在很窄频带上传送的信号通过一定技术手段扩展到很宽的频带上传送，以解决上面说到的几个问题但是这项技术在军方沉睡了几十年，直到20世纪80年代，扩频技术才在民用通讯领域兴起，而军方到这时候才终于发现了这种方法的优势扩频通讯的实现方法有这么几种——直接序列扩频按照香农公式C=W×Log2(1+S/N)，信号速率C与信道带宽和信噪比S/N都有关系。
如果带宽很窄，需要的信噪比就很高；反过来如果带宽很大，需要的信噪比就可以非常低。
直接序列扩频就是把这个原理发挥到极致的应用，真正信号的功率谱密度甚至比噪声还低，信号完全淹没在噪声里，然后还能还原回来。
直接序列扩频实验报告一、实验目的1.了解直接序列扩频技术的原理和应用；2.掌握直接序列扩频的调制和解调方法；3.通过实验验证直接序列扩频技术的可行性和有效性。
二、实验原理1.直接序列扩频技术直接序列扩频技术是一种数字通信技术，它通过将原始信号与一个高速伪随机码序列进行乘积运算，将信号的带宽扩展到原来的几十倍甚至上百倍，从而达到抗干扰、保密性和多用户共享等目的。
2.调制方法直接序列扩频的调制方法有两种：BPSK调制和QPSK调制。
BPSK 调制是将原始信号与伪随机码序列进行乘积运算，得到扩频信号，然后将扩频信号与载波信号进行乘积运算，得到调制信号。
QPSK 调制是将原始信号分为实部和虚部，分别与伪随机码序列进行乘积运算，得到两路扩频信号，然后将两路扩频信号分别与正交载波信号进行乘积运算，得到调制信号。
3.解调方法直接序列扩频的解调方法有两种：相干解调和非相干解调。
相干解调是将接收到的信号与本地的正交载波信号进行乘积运算，得到两路扩频信号，然后将两路扩频信号分别与伪随机码序列进行乘积运算，得到原始信号的实部和虚部。
非相干解调是将接收到的信号与本地的伪随机码序列进行乘积运算，得到扩频信号，然后将扩频信号进行积分运算，得到原始信号。
三、实验步骤1.搭建实验平台搭建直接序列扩频实验平台，包括信号发生器、扩频器、调制器、信道、解调器和信号接收器等。
2.设置参数设置信号发生器的输出频率、幅度和波形，设置扩频器的伪随机码序列和扩频因子，设置调制器的载波频率和调制方式，设置信道的信噪比和衰减系数，设置解调器的解调方式和本地伪随机码序列。
3.进行实验将信号发生器的输出信号经过扩频器扩频后，经过调制器调制成载波信号，经过信道传输后，经过解调器解调成原始信号，最后通过信号接收器进行接收和分析。
四、实验结果经过实验，我们成功地实现了直接序列扩频技术的调制和解调，得到了原始信号的实部和虚部，并且验证了直接序列扩频技术的可行性和有效性。
直接扩频调制的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解直接扩频调制的基本概念，掌握其原理和数学表达式；2. 学会分析直接扩频调制在通信系统中的应用和优势；3. 掌握直接扩频调制与其他调制技术的区别和联系。
技能目标：1. 培养学生运用直接扩频调制技术解决实际通信问题的能力；2. 提高学生通过计算和分析，评估直接扩频调制系统性能的能力；3. 培养学生进行团队协作，共同探讨直接扩频调制相关问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对通信科学的兴趣，培养主动探究通信技术的热情；2. 培养学生严谨、务实的学习态度，树立良好的科学精神；3. 增强学生的国家意识，认识到直接扩频调制技术在我国通信事业中的重要作用。
课程性质分析：本课程为电子信息工程及相关专业高年级学生设计，旨在帮助学生深入理解直接扩频调制技术，提高学生在通信领域的实际应用能力。
学生特点分析：学生已经具备一定的通信原理基础，具有较强的逻辑思维能力和数学功底，对通信技术有一定的兴趣。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重培养学生的实际应用能力；2. 注重启发式教学，引导学生主动探究和解决问题；3. 强化团队合作，培养学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 直接扩频调制的基本概念与原理- 扩频通信概述- 直接序列扩频（DS）原理- 直接扩频调制的关键参数2. 直接扩频调制技术的数学表达与模型- 扩频序列的生成与特性- 直接扩频调制的数学模型- 直接扩频调制信号解调原理3. 直接扩频调制在通信系统中的应用与优势- 抗干扰性能分析- 隐蔽通信特性- 多址通信技术- 直接扩频通信系统的实际应用案例4. 直接扩频调制与其他调制技术的比较- 频率跳变调制- 窄带调制- 比较各自优缺点及适用场景5. 直接扩频调制技术的未来发展- 现有技术挑战- 新技术应用前景- 发展趋势与研究方向教学内容安排与进度：第一周：直接扩频调制的基本概念与原理第二周：直接扩频调制技术的数学表达与模型第三周：直接扩频调制在通信系统中的应用与优势第四周：直接扩频调制与其他调制技术的比较第五周：直接扩频调制技术的未来发展教材关联：本教学内容与教材中关于直接扩频调制技术的章节紧密相关，涵盖了直接扩频调制的基本理论、应用与未来发展等内容，旨在帮助学生全面掌握直接扩频调制技术。
