直接扩频通信系统的仿真实现： 通过MATLAB仿真软件搭建仿真系统，如下图 示：
2008年7月3日
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上图是一个先调制后扩频的扩频通信系统 框图。Random-Integer Generator(随机整 数发生器）产生的二进制随机信号，采样 周期为0.01.信号馈入载频为3000Hz的通带 M-PSK调制器（ M-PSK Modulator Passband)调制，调制后的单列双极性码 的实信号被周期为31的m序列直接相乘进 行扩频。扩频后的双极性二进制的信号进 入AWGN为-20dB的传输环境后进入接收 部分。信号先进行解扩，然后进入通带MPSK调制器解调，解调后的信号直接进入 误码表。
Error Rate Calculation的设置参数
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2008年7月3日
有关直接序列的扩频知识简单介绍如上。恳请老师 和同学们提出宝贵的意见，以便我小组及时补充和 修改，为后续课题做好准备。 谢谢！
本次仿真用到的主要网站 百思论坛» Matlab专区：/forum-120-1.html Matlab中文论坛： /index.php Matlab中国论坛： /
第七小组全体成员 2008年7月3日
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2008年7月3日
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扩频通信系统的工作原理: 数字扩频通信的一般工作原理如下图所示。
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扩频通信系统的工作原理
由上图图1所示,为一个数字扩频通信系统的基本框图。 其中信道编码器、信道解码器、调制器和解调器是传统 数字通信系统的基本构成单元。在扩频通信系统中除去 了这些单元外，应该用了相同的伪随机序列发生器，分 别作用在发送前端的调制器与接收前端的解调器。这两 个序列发生器产生伪随机噪声（PN）二值序列，在调制 端将传送信号在频域进行扩展，在解调端解扩该扩频发 送信号。 扩频通信系统由于在发送端扩展了信号频谱，在接 收端解扩还原了信息，这样的系统带来的好处是大大提 高了抗干扰容限。理论分析表明，各种扩频系统的抗干 扰性能与信息频谱扩展后的扩频信号带宽比例有关。一 般把扩频信号带宽W与信息带宽△F之比称为处理增益 GP,它表明了扩频系统信噪比改善的程度。除此之外，扩 频系统的其他一些性能也大都与GP有关。
2008年7月3日
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直接序列扩频(DSSS) 基本概念:
所谓直接序列扩频, 就是在发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.
昆明理工大学电子信息工程专业 2008年7月3日
为了解调接收信号，要求接收机产生的PN序列 与接收信号中所含的PN序列同步。初始阶段， 可以通过发送一个固定的伪随机图样来获得同 步，当两端的发生器建立同步后，信息传输便 可开始。 扩频通信系统通常要满足以下几个条件： 1、信号占用的带宽远远超出被发送信息的带 宽； 2、用于扩频的信号与数据无关； 3、接收端的解扩是将接收的扩频信号与同步扩 频序列副本通过相关检测完成
2008年7月3日
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对香农公式的几点说明:
1）要增加信道容量（即增加系统的信息传输速 率），可以通过增加传输信号的带宽(W)或增加信噪 比(S/N)来实现。 2）当信道容量C为常数时，带宽B与信噪比S/N之间 可以互换，即可以通过增加带宽(W)来降低系统对信 噪比(S/N)的要求，也可以通过增加信号功率来降低信 号的带宽。 3）当带宽(W)增加到一定程度后，信道容量C不可 能无限制地增加。 因此在无差错传输的信息速率C不变时，如信噪 比很低(N/S很大)，则可以用足够宽的带宽来传输信号。 也就是说带宽传输系统有较强的抗干扰能力
2008年7月3日
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扩频通信的优点
1）干扰抑制 扩频系统的抗干扰思想是基于通信链路中有许多正交信 号可供选择，而在任一时段只选用其中的一个子集，干 扰者无法确定当前使用的信号子集。 2）降低能量密度 扩频通信系统中信号被展宽到很宽的频带上，信号功率 分布较为稀疏并接近均匀。 3）提高时间分辨率 扩频信号可以用于测距和定位，根据脉冲在信道中的传 输时延可以测出传播距离,时延测量的误差与脉冲信号 带宽成反比。 4）多址接入 扩频技术用于多址接入以实现用户共享信道资源的目的。
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4、m序列（重点，后面仿真用到该序列） m序列是最常用的一种伪随机序列，它是最长线性反馈 移位寄存器序列的简称。m序列是由带最长线性反馈 移位寄存器产生的序列，并且具有最长周期。 定义一个多项式：
一个n次多项式F(x)如果满足下列3个条件，则称为本原 多项式 （1） F(x)多项式是既约的，即不能在进行因式分解； （2） F(x)可以整除xm +1 ，其中m=2n-1 （3） F(x)不能整除xq+1，其中q<m
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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。
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扩频通信概念 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。扩频通信是将待传送的信息数据被伪 随机 编码(扩频序列：Spread Sequence)调制，实现频谱扩展后 再传输； 接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始 信息数据。 扩频信号具有以下三个特征： 1) 扩频信号是不可预测的伪随机的宽带信号； 2) 传输带宽远大于被传送信息的原始带宽； 3) 接收机中必须有与宽带载波同步的副本。
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扩频技术的种类 直接序列（DS）系统：用一高速数字编码序列 直接调制发射机载波，由于编码序列的带宽应 远大于原始信号带宽，从而扩展了信号频谱； 跳频（FH）系统：使发射机频率在一组预先指 定的频率上按照编码序列所规定的顺序离散的 跳变，从而扩展发射波的频谱； 此外扩频通信还有跳时（TH）扩频和线性调频 扩频。
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m序列具有以下性质： （1）ｎ级ｍ序列的周期为２的ｎ次方减１。 （2）在ｍ序列中“1”的个数比“0”的个数多1。 （3）宽度为n 的窗口在m 序列滑动N次，每次移1位，则除全 “0”外，其他每种n状态也刚好出现一次。 （4）一个ｍ序列与该序列的任意位相移后的序列模2加后， 仍为具有某种相移的该ｍ序列，称为线性叠加性
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伪随机序列
伪随机序列与随机序列的区别在于，随机序列是不可预测 的，而伪随机序列实质上不是随机的，而是有发送端或接 收端生成的确定性周期信号。 为什么要选用随机信号或噪声性能的信号来传输信息呢？ 常见的伪随机序列有： 1、移位寄存器序列 是指由移位寄存器输出的由1、0构成的序列，相应的时间波 形又“1”、“-1”构成的时间函数。 2、Gold码 用一对优选的周期和速率均相同的m序列模2加后得到的。 3、Bark码 是一种非周期序列
同 步
不论是直接序列扩频还是跳频扩频，接收端都需要一 个同步的扩频序列副本以进行接收信号的调制。本地生成 的扩频序列于接收扩频信号的同步通常要经过两个步骤完 成。第一步是捕获，使两个信号彼此粗略的对准；一旦接 收的扩频信号被捕获，接着进行第二步的跟踪，通过反馈 回路使两个波形尽可能的精确对准。
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扩频通信的理论基础 扩频的基本理论是根据信息论中的香农（shannon） 公式：在加性高斯高斯白噪声干扰条件下通信系 统的极限传输速率（信道容量）为 C：信道容量 W：信道带宽 N：噪声功率 S：信 号功率
含义：一个信道无误差的传输信息的能力取决于信 道中的信噪比以及用于传输信息的信道带宽。
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直接序列扩频通信的波形原理图
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直接序列扩频通信的功率谱密度图
2008年7月3日
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先调制后扩频系统介绍：
在发射机端，要传送的信息先转换成二进制数据或 符号，先经过M-PSK调制后与伪随机码（PN码）进行 相乘运算后形成复合码，然后送入信道加入高斯白噪 声。通常为提高发射机的工作效率和发射功率，扩频 系统中一般采用平衡调制器。 在接收机端，用与发射机端完全同步的PN码对接收 信号进行解扩后再经解调器还原输出原始数据信息。
直接序列的扩频通信
第七小组
张恒、李兴东、肖建亚、原心 徐超、刘聪、王鑫、李晓莹、 黄俊、
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扩频通信的短暂的历史
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。基于 对鱼雷控制的安全无线通信的思路他们申请了美国专 利。不幸的是当时该技术并没有引起美国军方的重 视，直到二十世纪八十年代才引起关注将它用于敌对 环境中的无线通信系统。 扩频技术在解决短距离数据收发信机中的典型应用是 卫星定位系统(GPS)、3G移动通信、WLAN (Wireless Local Area Network )和蓝牙技术。扩频技 术也为提高无线电频率的利用率提供帮助(无线电频谱 是有限的，因此也是一种昂贵的资源)。