扩频系统的性能分析

第1篇一、实验目的1. 理解移动通信扩频技术的原理和基本概念。

2. 掌握扩频通信系统的组成和信号处理过程。

3. 通过实验验证扩频通信的抗干扰性能和频谱利用率。

4. 分析扩频通信在移动通信中的应用优势。

二、实验原理扩频通信是一种通过将信号扩展到较宽的频带上的通信技术，其基本原理是将信息数据通过一个与数据无关的扩频码进行调制，使得原始信号在频谱上扩展，从而提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。

扩频通信的主要特点如下：1. 扩频：通过扩频码将信号扩展到较宽的频带上，提高信号的隐蔽性。

2. 抗干扰：由于信号频谱较宽，抗干扰能力强，可抵抗多径干扰、噪声等影响。

3. 频谱利用率：扩频通信采用码分复用（CDMA）技术，可充分利用频谱资源。

4. 分集：通过扩频码的不同，可实现信号的分集接收，提高通信质量。

三、实验设备1. 移动通信实验平台2. 信号发生器3. 信号分析仪4. 通信控制器5. 通信终端四、实验内容1. 扩频信号的产生（1）设置信号发生器，产生原始信号。

（2）选择合适的扩频码，进行扩频调制。

（3）观察扩频后的信号频谱，验证扩频效果。

2. 扩频信号的接收（1）设置通信控制器，模拟移动通信环境。

（2）将扩频信号发送到接收端。

（3）接收端对接收到的信号进行解扩频，恢复原始信号。

（4）观察解扩频后的信号，验证解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试（1）在接收端加入噪声，观察信号变化。

（2）调整噪声强度，测试扩频信号的抗干扰性能。

4. 频谱利用率测试（1）设置多个扩频信号，进行码分复用。

（2）观察频谱，验证频谱利用率。

五、实验结果与分析1. 扩频信号的产生实验结果表明，通过扩频码调制，原始信号在频谱上得到了有效扩展，验证了扩频通信的基本原理。

2. 扩频信号的接收实验结果表明，接收端能够成功解扩频，恢复原始信号，验证了扩频通信的解扩频效果。

3. 抗干扰性能测试实验结果表明，扩频信号在加入噪声后，信号质量仍然较好，证明了扩频通信的抗干扰性能。

直接序列扩频通信抗干扰性能分析摘要简述了直接序列扩频通信基本原理，讨论了直接序列扩频通信的特点，对直接序列扩频通信系统的抗干扰能力进行研究，最后提出了几种用于提高该通信系统抗干扰能力的具体方法。

关键词直接序列扩频通信抗干扰通信对抗1 引言扩频通信即扩展频谱通信（spread spectrum communication），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。

简单来说，扩频（调制）是这样一种通信技术：被发射的调制信号在发射到信道之前，被与传输信号无关的伪随机码进行频谱扩展，使之占有的带宽远远超过原有信息所需的带宽；而在接收端，接收信号则被本地伪随机码进行解扩处理，使其频带被缩小相同倍数。

在扩频通信中，信息已不再是决定调制信号带宽的一个重要因素，其调制信号的带宽主要由扩频信号来决定。

直接序列扩频通信具有很强的抗截获和抗干扰能力，近年来对该通信方式的研究也已成为通信对抗领域的重点。

本文在讨论直接序列扩频通信特点的基础上，分析直接序列扩频通信系统在不同干扰方式下的抗干扰性能，研究提高直接序列扩频通信系统抗干扰能力的具体措施。

2 直接序列通信系统2.1 直接序列的组成直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机（pn）序列扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。

图1是直接序列系统的组成原理框图。

由信源输出的信号a（t）是码元持续时间为ta的信息流，伪随机码产生器产生的伪随机码为c（t），每一伪随机码码元宽度或切普（chip）宽度为tc。

将信息码a（t）和c（t）进行模2加产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。

在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列a（t）的频带，即为中频调制信号。

2005年8月第33卷 第4期现代防御技术MODERN DEFENCE TECHNOLOGYA ug 2005V o.l33 N o.4直接序列扩频通信抗干扰性能分析*朱永松,张海勇(海军大连舰艇学院信息工程系,辽宁大连 116018)摘 要:简述了直接序列扩频通信基本原理,讨论了直接序列扩频通信的特点,对直接序列扩频通信系统的抗干扰能力进行研究,最后提出了几种用于提高该通信系统抗干扰能力的具体方法。

关键词:直接序列扩频;通信抗干扰;通信对抗中图分类号:TN973.3+2 文献标识码:A 文章编号:1009 086X(2005)04 0050 04Anal ysis of antija mm i ng capabilities for direct sequencespread spectru m(DSSS)co mm unicationZ HU Y ong song,Z HANG H ai yong(D epart m ent o f Infor m ati on and Eng i neer of Da li an N ava lA cade m y,L iaon i ng D ali an116018,Ch i na)Abst ract:The pri n ciple of DSSS co mm unication is described,and its characteristic is d iscussed. Then the antija mm i n g capability o f DSSS co mm unication is studied,and severa l useful m ethods to i m prove the antija mm i n g capab ility o fDSSS co mm un icati o n are put for w ard at las.tK ey w ords:DSSS;Antija mm ing co mm un icati o n;M ilitary co mm un icati o n1 引 言在未来的现代化战争中,军事通信将受到严峻挑战。

一、实验目的1. 理解直接扩频序列的基本原理；2. 掌握直接序列扩频系统的实现方法；3. 熟悉扩频信号的调制与解调过程；4. 分析直接序列扩频系统的性能。

二、实验原理直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）是一种扩频通信技术，其基本原理是将信息信号与扩频码进行异或运算，将信号频谱扩展到较宽的频带内，以提高信号的隐蔽性和抗干扰能力。

在发送端，信息信号与扩频码进行模2加（异或运算），得到扩频信号。

在接收端，利用相同的扩频码对接收信号进行解扩，恢复出原始信息信号。

三、实验设备1. 直流电源2. 信号发生器3. 数字信号处理器（DSP）4. 数字示波器5. 实验软件（如MATLAB）四、实验步骤1. 设计扩频码序列：生成一个长度为N的伪随机序列（PN码），作为扩频码。

2. 信号调制：将信息信号与扩频码进行模2加运算，得到扩频信号。

3. 信号解调：对接收到的扩频信号进行解扩，恢复出原始信息信号。

4. 性能分析：分析直接序列扩频系统的误码率（BER）、信噪比（SNR）等性能指标。

五、实验结果与分析1. 扩频码序列设计：本实验中，我们设计了一个长度为N=127的伪随机序列作为扩频码。

2. 信号调制与解调：通过实验，我们得到了扩频信号和解调后的信息信号。

3. 性能分析：（1）误码率（BER）：在一定的信噪比条件下，本实验中直接序列扩频系统的误码率约为10^-3。

（2）信噪比（SNR）：本实验中，当信噪比为10dB时，直接序列扩频系统的误码率满足要求。

4. 分析：（1）扩频码序列的长度对系统性能有较大影响。

本实验中，我们选择了长度为N=127的伪随机序列作为扩频码，能够满足实验要求。

（2）直接序列扩频系统的误码率随着信噪比的提高而降低，说明该系统具有良好的抗干扰能力。

六、实验结论通过本次实验，我们掌握了直接序列扩频序列的基本原理和实现方法，熟悉了扩频信号的调制与解调过程。

扩频通信系统抗干扰分析前言随着社会的不断进步和发展，21世纪已经成为了一个信息技术和生物技术蓬勃发展的世纪。

在如今这个科技含量高的信息时代，通信是必不可少，人类的历史和发展都离不开通信，对于以前来说传递消息可能不是很方便，但是随着电子产品和网络的出现，似乎不存在通信难的问题，当然在通信这一行业或者说这一技术领域所蕴含的知识和技术更是广泛。

为了保证通信的质量和信息传送安全，通信中的抗干扰能力尤为重要，良好的通信系统一定具有很好的抗干扰能力。

干扰和抗干扰一直存在着竞争，他们之间是不可调和的，一个系统的优劣只有通过无数次的调试才能得出结论。

直序扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）是目前使用最广泛、最典型的了两种扩频工作方式。

扩频抗干扰通信作为信息时代三大高技术通信传输方式的一种，它是一种信息传输方式，在信号传输的过程中其信号占有的频带宽度远远大于所传信息所必需的最小带宽，频带的发送展宽是通过编码和调制的方法来实现的，频带的宽度与所传的信息数据无关，在接受数据的接收端则通过采用与发送端相同的方式进行相关解调技术，并恢复出所传送的信息数据，因而提高了系统的抗干扰能力。

随着超大规模集成电路技术和微电子技术等新型高科技技术的进一步发展，扩频技术在军事通信和名用通信中都得到了日益广泛的应用，主要是因为扩频抗干扰通信技术具有抗干扰能力强、隐蔽性好、多址能力强、误码率低、易于实现保密通信以及可以随机接入、任意选址的优点。

1 扩频通信系统的理论基础1.1 扩频通信技术的基本概念通信理论和通信技术主要是围绕着通信系统的有效性和可靠性进行研究，通信系统的有效性和可靠性是评价和衡量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的效率的高低。

因此为了提高系统的有效性我们必须采用最合理、最经济、最简单的方式传输尽可能多的数据和信息。

对于模拟通信系统，是通过多路复用技术来提高系统的有效性，因此，当信道复用的程度越高时系统传输信息的有效性也就越好。

直接序列扩频通信系统抗干扰性能分析在现代战争中，通信对抗扮演着越来越重要的角色。

随着计算机技术、微电子技术等大量高新技术的应用，军事通信获得了长足的发展，尤其是跳频、扩频等一些新的通信手段应用之后,使得通信频谱越来越宽，通信的反侦察、抗干扰能力越来越强，迫使各国加紧对通信对抗技术以及装备的研制。

直接序列扩频通信由于其优良的多址接入、低截获概率、抗干扰和强保密等特性，使得它在军事通信、卫星通信和民用领域得到了广泛应用.在电子对抗中，对扩频通信的有效干扰成为制胜关键。

第一章研究背景介绍1。

1直扩通信研究背景现代战争首先是电子战，在电子战中失去优势的一方,将导致通信中断，指挥失灵等，从而丧失战争主导权。

两次海湾战争，前南斯拉夫战争以及阿富汗战争都是很好的佐证。

因此,通信对抗作为C4ISR系统的核心,越来越受到各国的重视。

通信对抗属于电子对抗，它包括通信侦察、通信干扰等主要对抗措施.通信对抗的目的在于：侦收和截获敌方信息，测量有关技战术参数；采用各种干扰方式阻止敌方正常通信并抑制敌方对我方的干扰，保证我方通信系统有效工作.扩频通信作为新型的通信方式,具有优良的抗干扰、抗衰落和抗多径性能及频谱利用率高、多址通信等诸多优点，并被广泛地应用于军事通信领域，极大地提高了通信系统的抗截获和抗干扰能力。

因此，扩频通信系统成为干扰方的首要作战目标，同时,扩频通信的抗干扰、抗截获、抗侦破特性给干扰方带来了巨大的困难.为取得现代电子战的胜利，针对扩频通信系统研究高效的干扰方式,如何有效的干扰成为取得现代电子战胜利的重要一环，对战时通信对抗具有重要意义。

1。

2直扩通信的军事应用情况1）直扩通信技术在舰艇卫星通信系统上应用广泛.国外舰艇卫星通信系统和国内舰艇卫星通信系统均采用码分多址通信方式,使用C波段。

这样网络组织与撤收灵活，通信质量高，频道使用少。

从目前使用看，这种方式充分发挥了直接序列扩频通信的特点，是扩频通信应用成功的范例。

扩频通信报告多径干扰的基本概念多径干扰是一种在通信中，尤其是移动通信中常见的且影响很严重的干扰，它属于乘性干扰。

电波在传播过程中，遇到各种发射体（电离层、对流层、高山和建筑物等）引起发射或散射，接收机收到的直接路径信号与这些群发射信号之间的随机干涉就形成多径干扰，如图所示。

多径干扰对通信系统性能的影响双波束（两径）传输模型如图所示。

接收端收到这两路信号为：设两个传输路径的传输系数相同，仅仅路程不同。

由于路程差使两个信号延迟差为τ，因而信号之间有的相位差τ0f 2。

则合成信号为：每一个波束的信号功率为220A P =，令合成信号的功率为22x P =则)]2cos(1[200τπf P P +=。

合成信号功率将随着因子τ0f 的变化而变化。

只要是)]2cos(1[200τπf P P +=大于接收机所要求的功率值，系统正常工作。

实际上传播条件不断变化，各种反射是固定不变的，在一定范围内起伏并且是随机的。

当时，合成信号的功率是0，这是通信中断。

直射路反射路()[]1020()cos 2π()cos 2π()y t A f t y t A f t τ=⎧⎨=+⎩)π2cos()(0ϕ+=t f x t y 2222002cos(2)2[1cos(2)]x A A A f A f πτπτ=++=+克服多径衰落的方法：分集技术。

通过分集等使着)f 2()1n 2(0+=τ不能成立。

分集技术：时间分集、频率分集和空间分集。

通过这些分集方法，从多个波束中选出其中最强的一个，同时把其他的波束抑制掉，从而避免相互间的干涉。

双波束信号对直接序列系统的影响假设在高斯信道上，传输的最佳信号形式是具有白噪声统计特性的信号()t ξ的情形。

接收机接收到的两路信号分别为()t ξ和()t ξτ+。

合成信号的功率为：2220[()()][()][()]2[()()]2[1()]P E t t E t E t E t t P r ξξτξξτξξττ=++=++++=+ 式中，()r τ是()t ξ的归一化自相关函数，且()()(0)R r R ττ=()R τ是()t ξ的自相关函数，且()[()()]R E t t τξξτ=+高斯白噪声的自相关函数具有()δτ，在0τ≠时有()0r τ=这样就得到002[1()]2P P r P τ=+=因为在扩频系统中，使用伪噪声码来逼近白噪声信号的统计特性。

扩展频谱（Spread Spectrum，SS）技术最初是为军用目的而开发出来的，应用于军事导航和通信系统中。

出于提高通信系统抗干扰性能的需要，扩频技术的研究得以广泛开展，使得一些民用领域也从扩频技术的独特性质中受益。

本章将概括性地描述扩频技术的基本概念、理论基础、系统组成及性能；介绍扩频系统的优点与应用。

以此阐明直接序列扩频系统（DS—SS）发射机的设计与实现的重要意义。

1.1 扩频的概念扩展频谱通信系统（Spread Spectrum Communication System）是指待传输信息的频谱用某个特定的扩频函数（Spreading Function）扩展后成为宽频带信号，送入信道中传输，接收端再利用相应手段将其解扩，从而获取传输信息的通信系统。

为此，扩频函数（信号）必须满足以下的特性：扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号；它的带宽远大于欲传输信息（数据）带宽；具有类似于噪声的随机特性等。

由于扩频信号的上述特性，扩频系统具有许多的优点：（1）扩频信号的不可预测性，使得扩频系统具有很高的抗干扰（anti-jam，AJ）能力。

因为干扰者难以通过观测实施干扰，而只能采用发射大功率宽带的干扰信号进行干扰。

（2）扩频信号的功率相当均匀地被分布在很宽的频率范围，以致被传输信号功率密度很低，侦察接收机难以检测。

因此，扩频系统具有低截获概率性（Low Probability of Intercept，LPI），即信号有很好的隐蔽性。

（3）通过对宽带扩频信号的相关检测，可以使扩频系统具有很高的距离鉴别力，可用于测距。

（4）扩频通信系统具有良好的码分多址（CDMA）能力，对不同的用户使用不同的码，使得旁人无法窃听，因而具有高的保密性，可用于多址通信中。

1.2 扩频技术的应用与分类正因为这种种优点，扩频技术得到了迅速的发展，扩频系统也得到了越来越广泛的应用。

在通信、数据传输、信息保密、定位、测距和多址技术等方面，显示了它极强的生命力。