直序扩频芯片的原理与应用

扩频通信技术实现方法的研究和设计——DS直接序列扩频专业：通信工程班级：2002级1班姓名：目录引言31扩频通信系统666810131717 2直序扩频通信系统1818182021 3用编程来实现直序扩频通信系统23232426 4实验28 Monte Carlo仿真28 SIMULINK仿真30 结论 36致谢37参考文献38附录1直扩程序M-文件40附录2直扩-SIMULINK动态仿真模框图43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。

在扩频通信系统中，直序扩频的应用最为广泛。

首先介绍扩频通信的基本原理及组成，重点论述了直序扩频通信在通信系统中的使用。

MATLAB因具有强大的数学计算、算法推导、建模仿真和图形绘制等功能而广泛应用于各领域，本文利用MATLAB的M语言进行编程、仿真，从而对CDMA无线通信系统的性能进行了分析。

在此基础上，通过实例介绍了建立系统仿真模型的方法。

利用MATLAB软件对CDMA无线通信系统的性能进行了分析。

可见利用MATLAB/SIMULINK进行系统仿真简单、方便、形象、具体，是系统仿真较好软件之一。

关键词：直序扩频通信系统；PN序列产生器；误码率；仿真；MA TLAB；干扰AbstractSpread spectrum communication is a sort of new high-tech communication technique, it has a number of internal advantages, such as large capacity, interference immunity, low probability of intercept, code division multiple access(CDMA)etc ,which make it get broad applications in civilian as well as military environments ,and become the technical groundwork of next generation mobile communications, Direct sequencing spread-spectrum was widely used. This paper introduces fundamental and constitutes of spectrum it emphasizes elaborating spread-spectrum’s technique in the application of system.MATLAB has been using in a variety of fields as its powerful and universal functions on mathematics calculation, algorithm interference , modeling and simulation, graphic structure, etc, w e are making use of MATLAB’s M language to design program and to make simulation on error rate performance and then to analyze the performance on CDMA wireless communication system .On this basis, the method to build system simulation model is introduced with a simple example. Meanwhile a spreading-spectrum communication system is built to simulate it and prove its validity. Obviously, to simulate with MATLAB/SIMULINK is simple, convenient, visualized, special, which is one of the best simulation software.Key words:Direct sequence spread spectrum(DSSS); PN generator; Code error rate; SIMULINK; MATLAB; interference引言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。

dsss原理直接序列展频技术，即DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）原理，是一种在无线通信中广泛使用的技术。

在DSSS中，数据信号通过序列码进行扩展，以增加其宽带，并在发送时通过伪随机码使其更具抗干扰性能。

下面将详细介绍DSSS原理的工作原理和应用。

DSSS原理的工作原理是将原始数据信号衍生生成一个序列码，称为扩展序列。

这个扩展序列被与原始数据信号进行逐比特的数学运算，使其产生更加复杂的传输码。

这个传输码可以在更宽的频带上进行传输，从而增加了信号的抗干扰性能。

在DSSS系统中，发送端和接收端都使用相同的伪随机码来进行扩展和解扩展。

发送端将原始数据信号与伪随机码进行逐比特的异或运算，得到扩展后的信号。

接收端则将接收到的信号与相同的伪随机码进行异或运算，从而解扩展信号并恢复原始数据。

DSSS技术具有多种优势和应用。

首先，由于信号在更宽的频带上传输，DSSS系统可以提供更高的传输速率。

其次，DSSS具有较强的抗干扰性能，可以抵御多径衰落和其他无线通信系统的干扰。

此外，DSSS系统使用的伪随机码是保密的，使其更加安全可靠。

DSSS在无线通信中得到广泛应用，其中包括蓝牙、Wi-Fi、CDMA等。

蓝牙技术使用DSSS来实现点对点和点对多点的无线连接，实现了低功耗和较高的数据传输速率。

Wi-Fi标准中采用DSSS技术来增加传输距离和提高抗干扰能力。

此外，CDMA手机网络也使用DSSS来支持多用户之间的并行通信。

总结一下，DSSS原理是一种基于序列码扩展和伪随机码运算的无线通信技术。

它具有高传输速率、强抗干扰性能和保密性等优势，并且在蓝牙、Wi-Fi、CDMA等无线通信领域得到了广泛应用。

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。

DSSS技术的基本原理引言直接序列扩频技术（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）是一种用于无线通信中的调制技术，其基本原理是将原始数据通过扩频码进行编码，使得信号在传输过程中被扩展到更宽的频带上，从而提高信号的抗干扰性能和保密性。

本文将详细解释DSSS技术的基本原理，包括扩频码的生成与应用、信号的调制与解调过程以及DSSS系统的性能优势。

扩频码的生成与应用扩频码是DSSS技术的关键，它用于将原始数据进行编码，从而实现信号的扩频。

扩频码是一种长序列的二进制码，通常由伪随机数发生器（Pseudo Random Number Generator，PRNG）生成。

PRNG根据一定的算法和初始种子生成伪随机序列，该序列具有良好的随机性和周期性，用于扩频码的生成。

DSSS系统中使用的扩频码通常是伪随机的伯努利序列。

这种序列具有均匀分布的二进制值，且在任意时刻的取值与之前的取值无关。

伪随机性使得扩频码在频域上呈现均匀的分布，从而实现信号的扩频。

在DSSS系统中，扩频码与原始数据进行逐位的乘法运算，将原始数据进行编码。

编码后的信号经过调制过程，将原始信号的频率提高到更高的频带上。

同时，扩频码也被称为扩频序列，用于在接收端对信号进行解码。

信号的调制与解调过程DSSS系统中的调制过程是将原始信号进行频率扩展，使其占用更宽的频带。

调制过程通常采用正交键控（O-QPSK）调制技术。

O-QPSK调制将原始数据分为两路，分别为实部和虚部。

每一路的数据经过调制后与扩频码进行乘法运算，得到调制后的信号。

在调制过程中，扩频码的每一位都与原始信号的每一位进行乘法运算。

这样做的目的是将原始信号的频率提高到更高的频带上，使其占用更宽的频带。

由于扩频码是伪随机的，其频率分布均匀，因此调制后的信号在频域上呈现宽带信号的特征。

解调过程与调制过程相反，它将接收到的信号进行解码，并恢复原始信号。

解调过程首先将接收到的信号与扩频码进行乘法运算，得到解调后的信号。

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。

Simulink直接序列扩频系统1、直接序列扩频的基本原理直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，简称直扩方式（DS方式）。

就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。

直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。

图1示出了直接序列扩频系统的原理方框图。

，图1 直接序列扩频系统的原理方框图(1)抗干扰性强【抗干扰是扩频通信主要特性之一，比如信号扩频宽度为100倍，窄带干扰基本上不起作用，而宽带干扰的强度降低了100倍，如要保持原干扰强度，则需加大100倍总功率，这实质上是难以实现的。

因信号接收需要扩频编码进行相关解扩处理才能得到，所以即使以同类型信号进行干扰，在不知道信号的扩频码的情况下，由于不同扩频编码之间的不同的相关性，干扰也不起作用。

正因为扩频技术抗干扰性强，美国军方在海湾战争等处广泛采用扩频技术的无线网桥来连接分布在不同区域的计算机网络。

(2)隐蔽性好因为信号在很宽的频带上被扩展，单位带宽上的功率很小，即信号功率谱密度很低，信号淹没在白噪声之中，别人难以发现信号的存在，加之不知扩频编码，很难摄取有用信号，而极低的功率谱密度，也很少对于其他电讯设备构成干扰。

(3)易于实现码分多址(CDMA) 直扩通信占用宽带频谱资源通信，改善了抗干扰能力，是否浪费了频段呢其实正相反，扩频通信提高了频带的利用率。

正是由于直扩通信要用扩频编码进行扩频调制发送，而信号接收需要用相同的扩频编码作相关解扩才能得到，这就给频率复用和多址通信提供了基础。

充分利用不同码型的扩频编码之间的相关特性，分配给不同用户不同的扩频编码，就可以区别不同的用户的信号，众多用户，只要配对使用自己的扩频编码，就可以互不干扰地同时使用同一频率通信，从而实现了频率复用，使拥挤的频谱得到充分利用。

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。

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应用。

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

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（与待传输的信息信号)(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。