扩频通信讲义第六章扩频系统使用的伪随机码(PN码)

频通信讲义第六章扩频系统使用的伪随机码（PN

码）

在扩展频谱系统中，常使用伪随机码来扩展频谱。伪随机码的特性，如编码类型，长度，速度等在很大程度上决定了扩频系统的性能，如抗干扰能力，多址能力，码捕获时间。 6.1 移位寄存器序列

移位寄存器序列是指由移位寄存器输出的由“1”和“0”构成的序列。相应的时间波形是指由“1”和“-1”构成的时间函数，如图6-1所示。

图6-1 （a ）移位寄存器序列

（b ）移位寄存器波形

移位寄存器序列的产生如图6-2 。主要由移位寄存器和反馈函数构成。移位寄存器内容为),,,(21n x x x f 或1，反馈函数的输入端通过系数与移位寄存器的各级状态相联（)(1)(0通或断 i c ）输出通过反馈线作为1x 的输入。移位寄存器在时钟的作用下把反馈函数的输出存入1x ，在下一个时钟周期又把新的反馈函数的输出存入1x 而把原1

x 的内容移入2x ，依次循环下去，n x 不断输出。

位寄存

根据反馈函数对移位寄存器序列产生器分类：

(1) 线性反馈移位寄存器序列产生器（LFSRSG ）：如果),,(1n x x f 为n x x ,,1 的模2

加。

(2) 非线性反馈移位寄存器序列产生器（NLFSRSG ）：如果),,(1n x x f 不是n x x ,,1 的

模2加。

例1： LFSRSG ：n=4，4314321),,,(x x x x x x x f ⊕⊕=

共16个不同状态，1111，0000为死态，每个状态只来自一个前置态。

例2： LFSRSG ：n=4，4143214321),,,(,1,0,0,1x x x x x x f c c c c ⊕=====

图6-2 移位寄存器序列生成器

设初态为:1,1,1,14321====x x x x ，则移位寄存器状态转移图如下：

共16个状态，0000为死态，共有15个状态构成以15为周期的循环中，每个状态在一个周期中只出现1次。

例3： NLFSRSG ：n=4，414321),,,(x x x x x x f =

在16种状态中,1111,0000为死态，且0011，0001，0010，0000可来自不止一个前置态。

比较以上三例看出：

(1) LFSRSG ： 任一状态只来自一个前置态。

NLFSRSG ：有的状态来自不止一个前置态。

(2) 对LFSRSG ，例1中初态不同，则状态的转移路径也不同。例2中，对除“0”态以外

的任一初态，状态转移路径均相同，且所经历的状态数为12-n ，即把除全“0”以外的状态全部穷尽。称此为最大长度线性反馈移位寄存器序列（简称m 序列）。 6.2 m 序列

6.2.1 m 序列的性质

(1) n 级m 序列的长度为12-=n

N ，m 序列的穷尽。如例2：1512,4=-==n

N n 。

(2) 在m 序列中，“1”的个数比“0”的个数多1，即为

)1(21+N ，

“0”的个数为)1(2

1

-N 。如例2中有8个“1”，7个“0”。

(3) 用宽度为n 的窗口沿m 序列滑动N 次，每次移1位，除全“0”外，其它每种n 位状

态刚好出现一次。如例2。

(4) 在m 序列中定义连续相同的一组符号为一个游程，把该相同符号的个数称为游程长

度，则对任一m 序列有：

a) “1”的长度为n 的游程只有1个,“0”的长度为n 的游程为0个。如例2中有

一个“1111”,无“0000”。

b) “1”的长度为(n-1)的游程为0个,“0”的长度为(n-1)的游程为1个。如例2

中有一个“000”,无“111”。 c) “1”的长度为(n-2),“0”的长度为(n-2)的游程各为1个。如例2中有一个“11”，

一个“00”。 d) “1”的长度为(n-3),“0”的长度为(n-3)的游程各为2个。如例2中有二个“1”，

“1”，二个“0”，“0”。

e) “1”的长度为(n-4),“0”的长度为(n-4)的游程各为4个。例2中无法验证。

f) “1”的长度为k,“0”的长度为k 的游程各为2

2

--k n 个,其中1≤k ≤n-1,

)

)

??

?-==b n k a n k 如如,1, (5) 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。

此性质为线形叠加性。

(6) 自相关函数是周期性的，双电平。

???

??≠±±=-±±===lN k k N

l lN k k R AC

且 ,2,1,1,2,1,0,,0.1)( AC R 为归一化自相关函数。

定义：

①在每个序列周期内“0”与“1”的数目最多差1 ②如(4)中符号的关联特性

③在一个序列周期内，()())(0,10常数c k R R AC AC =≠= 满足以上三条者称为PN 码。显然m 序列是PN 码。

例：

n=4, ()=K R AC ???

??-=-非完全对准

完全对准总位数不同位数相同位数15

1

1

)15(

6.2.2 自相关和互相关函数

在扩展频谱系统中，不管是通信系统还是测距系统，都非常注重研究扩频码的自

相关和互相关特性。特别是在码分多址通信系统中，码序列的过大的自相关旁瓣和互相关峰值会使码捕获的虚警概率增加，对雷达系统（扩频方式）也是类似影响。 自相关函数定义为

?

∞

∞

--=dt t f t f R AC )()()(ττ

)(t f 为捕获序列，也常用)(t c 表示

互相关函数定义为

?

∞

∞

--=dt t g t f R CC )()()(ττ

其中)(t f 、)(t g 为两个码序列。 对二进制时间离散码序列，自相关函数和互相关函数的计算可简化如下:

把两个码序列进行逐对和逐比特比较（模2加），则自相关（或互相关）值为一致比

特数减不一致比特数，逐次改变τ从0—c n

T )12(-，则可得到自相关（或互相关）函数，

如图6-3。如把相关值除以)12(-n

，称为归一化相关函数。显然，自相关函数的最大值为1。为了表示自相关和互相关特性的好与不好，引入“鉴别指数”(ID)，它表示最大自相关值与次最大自相关值之间的差值，或最大自相关值与最大互相关值之间的差值。对于m 序列，自相关鉴别指数n

ID 2=或1

211

-n

（最大相关值为12-n

，其它相关值)(c T ≥τ为-1，鉴别指数越小，接收机的鉴别能力越强。两个码序列的互相关函数一般

——平衡性 ——随机性

与具体码序列有关，不同的码序列互相关函数一般不相同，所以鉴别指数也不同。在码分多址通信中，对一组地址码中的任两个码序列之间的互相关特性都必须研究清楚，如有几种不同的互相关值，每种出现几次等。

例： 5级m 序列：[5,3]与[5,2]（互为镜像，也称反码）的互相关峰值为11，鉴别指数为20(31-11)。[5,3]码与[5,4,32]码互相关峰值为7，鉴别指数为31-7=24,但在一周期内出现10次。

思考题：试讨论互相关值大小与出现次数对接收性能的影响（①只有两个地址码（功率相同和不同。②有多个地址码，但任两个地址码间的互相关值及分布均相同。③对m 序列，参与反馈⊕的数目为奇还是为偶？④如果考虑到地址码序列的电平不完全相同，结果如何？）

6.2.3 m 序列的平均功率谱密度

m 序列是一种伪随机序列，根据平稳随机过程理论，它的平均功率谱密度为其自

相关函数的付氏变换，即

?∞

∞

--=ττωωτd e R S j AC R )()(

其中)(τAC R 为自相关函数，在一个周期内， 即AC c R NT ,0≤≤τ如图6-4。

????

?????≤≤--+-+-≤≤-≤≤+-=C

C C C

C C C

C AC

NT T N N N T T N T n T N

T N T R τττττ)1(1)11()1()1(10)11(1

∑∞

-∞

=-=

∴

m m

R mf f p

f S )()(0δ

————离散谱

)(c T

图6-3 m 序列自相关函数 )(c T

图6-4

其中

???

?

?????=??????

?±±=≠+==C m NT

f m m N m c N N m N p 1)2,1(0)(sin 10

10222 π

若∞→N ，则)(f S R 为连续形(如图6-5所示) 。

)(sin )

()

(sin )(22

2C C C C C R fT c T fT fT T f S πππ==

m 序列谱特点：

①谱是离散的，因为)(τAC R 是周期性的。谱线间隔为C

NT 1

，如N 很大，则谱线间隔很 小，近似为连续谱。 ②第一个零点在C T f 1=

处，主瓣宽度为C

T 2。 ③00=f 时，201

N

p =

。N 很大时，00≈p 。

6.2.4 m 序列的产生

6.2.4.1 m 序列产生器的结构

在设备中，m 序列可以用硬件产生，也可以用软件产生，然后存在ROM 中。在硬

件中可使用移位寄存器，也可用声表面滤波器件等延迟线来产生。用移位寄存器产生m 序列，从结构上又有两种方式，一种是简单线性码序列发生器(SSRG)，另一种是模块式码序列发生器(MSRG)，前一种结构如图6-6（上），参加反馈的各级输出经多次模二加后把最后结果送入第一级。第二种结构如图6-6（下），多级的输出都可能与反馈信号模二和后送入下一级，因为n 级码产生器是由几个相同模块构成，因而称为模块式结构，每个模块中包括一级触发器和一级模二加构成。可以证明，这两种结构是等价的，即可产生同一m 序列，不同的是前一种因多个模二加是串联的，所以延时大，工作速度较低，后一种模二加在各级触发器之间，模二加的动作是同时并行的，所以延时小，工作速度高。Motolora 公司把四个模块集成在一起，型号为MC8504。注意，不管哪种结构都需有

c

T 1

c

T 1-

c

T 2

c

T 2-

图6-5

m 序列功率谱密度

全“0”起动电路，否则由于某种原因（如启动）发生器可能死在全“0”状态。

6.2.4.2 SSRG 的反馈系数

如何提取SSRG 的反馈系数才能得到最大长度)12(-m

序列？这显然是十分重要

的问题。这就必须从移位寄存产生器的数字基础讲起。

首先，对移位寄存器状态和它的运转特性，可以通过n 维矢量矩阵的运算来表示。

如对n=4

)()()()()(01

00001

000

1)1()1()1()1()1()1(432143214321j AX j x j x j x j x c c c c j x j x j x j x j x =???

?

??

?

????????? ??==+=?

?????

? ??++++

其中(j)表示第j 次移位，(j+1)表示第j+1次移位，矩阵中4321,,,c c c c 表示反馈系数即为1x 的第j+1时刻的输出，以下第i 行的1表示i x 在j+1时刻的输出为j 时刻1x 的输出。

对n 级

)()()()()(01

000000

10000

01)1()1(3211321j X A j x j x j x j x c c c c c j x nn n n n n n =??

???

??

?

??????????

?

?==+?-

图6-6 m 序列产生器结构 (a) SSRG (b)

MSR

G

在nn A 中第一行：)1(,,,121=-n n c c c c 完全表明了反馈函数与各级寄存器的关系，其它各行只是表明下一级输入是前一级的输出，只是状态的延时，所以能否构成最大长度序列，完全取决于)1(,,,121=-n n c c c c 。换句话说，nn A 完全表达了寄存器的状态转移。

特征方程和特征多项式：

特征多项式对研究移位寄存器序列的产生起到非常重要的作用，是一个重要工具。对于n n ?的A 矩阵，将行列式I A λ-定义为nn A 的特征多项式)(λf ，称方程

0)1()1()(2210==++++==n n c c c c f λλλλ 为特征方程，记为)(λF ，其中I 为n n ?单位矩阵λ,为参数。

例：

n=4

011

0010001

132

2

3144321=++++=??????

?

?

?---=-=-λλλλλλλλλc c c c c c c I A （因为-1=+1，模2）

对n 级，有

特征多项式为

∑==n

k k k c x f 0

)(λ

10=c ，一般取1=n c ，否则低于n 级

特征多项式的系数n c c c ,,,21 与SSRG 的反馈连接系数n c c c ,,,21 一一对应。所以，研究m 序列的反馈连接系数问题就转化成从数学上研究特征多项式的特性。

定理：如果SSRG 序列的长度为最大，则特征多项式是不可约的。 （必要条件） 定理：若n 阶特征函数是不可约的，则SSRG 的序列周期是的12-n

一个因子。 （对产

生m 序列不充分）

推论：如果12-n

是个素数，则每个不可约的n 阶特征多项式对应一个最大长度的移位

寄存器序列。如果对任意的n （即12-n

不一定是素数）都产生最大长度序列，则特征多项式必须是本原的。所谓本原多项式，是当且仅当不可约的n 阶多项式

能够除尽1-m

x ，其中m 不小于12-n

。

根据该推论，先求本原多项式，确定系数n c c c ,,,21 中哪些为0，哪些为1，即

111=+++- n n c λλ

可得到SSRG 的反馈连接方式。

6.2.4.3 最大长度多项式的数目

Zierler 证明，最大长度序列的数目由下式给出：

n

N n m )12(-Φ=

其中)12(-Φn

是欧拉数，它等于包括1在内的小于12-n 而与12-n 互质的正整

数个数。

例： n=4,则24

8

==m N （与15互质的数有14,13,11,8,7,4,2,1

或不互质数：3,5,6,9,10,12。见表7.1）

Zierler 还证明，n 阶不可约多项式数目为：

∑=

n d d

I d

n n N )(21μ 其中d 为能整除n 的正整数，包括1和n 。如n=6,则d=1,2,3,6。

μ函数的含义为：若p 和q 是不同的本原数，则

?????

??????-????

?????

???==??===??===?===>==∏∏==个不同素数的积

为如是正整数，且，k n n n n p n n n k k

i i i k i i i )1(23

327222312224,10

1

1)(21232

211ααααααμα例：

n=4,则d=1,2,4

[]

[]

[]34164

1

16)1(4041)1(16)2(4)2(241)44(2)24(2)14(24112

421=-=+-?+=++=??????++=

μμμμμμI N 本原多项式的反商也是本原多项式（本原多项式性质）。反商定义为：

)1()(x

f x x f n R =

例：

n=4,

41)(x x x f ++=是本原多项式。

则

43441)1

11()(x x x

x x x f R ++=++

=也是本原多项式。 6.2.4.4 m 序列生成表

在给定n 之后找出本原多项式，从而确定)1(,,,,121=-n n c c c c ，即确定了具

体反馈连接方式，利用反商（逆）可使具体实现方式加倍。

若给定的反馈逻辑],,,,[n r q p ,则利用反商得到的系数形式为

],,,,[n r n q n p n ---，称为镜像序列。

SSRG 与MSRG 序列之间关系：

s n r q p ],,,,[ 与m n r n q n p n ],,,,[ ---为同一序列，但相位不同。 反商

0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1

1

1

1

1

1

1

1 1

1

1

1

1

(a) s ]4,1[ (b) s ]4,3[ (c) m ]4,3[

可见，(a)与(c)为同一m 序列，但相移不同，二者与(b)码互为镜像。

从表中看出，反馈抽头的数目为偶数，不可为奇数。很容易理解，如为奇数则会静止在全1状态。

对于m 序列，它是线性码，只要知道长度为(2n+1)比特的一段码，即可得到该m 序列发生器的反馈逻辑，从而产生该m 序列，因而m 序列是很容易被破译的。当然加大n 可增加破译的难度。对于码分多址通信，要求有很大的码组供不同用户使用。为了使通信系统具有良好的捕获特性和抗干扰性，以及尽量减小信号间的干扰，要求这个庞大的码组中，每一码序列具有好的自相关特性（鉴别指数很大，任两个码序列间的互相关尽量小，尽可能接近于正交即互相关为0）。Gold 码的特性非常适合码分多址通信中的应用。 6.3 复合码 6.3.1 Gold 码

Gold 码是Gold 于1967年提出的，它是用一对优选的周期和速率均相同的m 序

列模二加后得到的。其构成原理如图6-7所示。

两个m 序列发生器的级数相同，即n n n ==21。如果两个m 序列相对相移不同，

所得到的是不同的Gold 码序列。对n 级m 序列，共有12-n

个不同相位，所以通过模二加后可得到12-n

个Gold 码序列，这些码序列的周期均为12-n

。

Gold 码的性质：

(1) 12-n

个Gold 码与产生该Gold 码的两个m 序列一起构成由12+n

个不同码序列组

成的Gold 码家族，周期均为12-n

。

(2) 在一个Gold 码家族中，Gold 码序列的自相关旁瓣及任两个码序列之间的互相关值都

不超过该家族中的两个m 序列的互相关值，即

????

??

?

≠+=≈-++≤--+--+++)

2(44,012

)

2

22

1212

(12)(2

22)

2(2

12

1

2

)

1(2)1(n n n n n n n n n n n k R 峰值比：整除即不能被模为偶数但峰值比：

为奇数

由上看出，n=7比n=6性能好(互相关同为17)，n=11比n=10好(互相关同为65)。 归一化的标差＝103（×××× 〕标差＝45。

比较归一化标准差看出十一级的Gold 码比十级要好些。 Gold 码有三种不同的××××特性。

a)平衡码 1比0多一位 1的数目 0数目 相应Gold 码数

2n-1 2n-1 2n-1

+1(约一半） n 为奇数，直流分量比较大。

图6-7 Gold 码发生器 Gold 码 21m m ⊕

b)非平衡码（多） 2n-1＋2(n-1)/2 2n-2-2(n-3)/2

c)非平衡码（少） 2n-1－2(n-1)/2 2n-2-2

(n-3)/2

—————

共计： 2n

＋1 由于有些Gold 码1、0相差多于1位，这些Gold 码不是PN 码。

实验：若f(x)和g(x)为n 级本原多项式的优选对它们××××最大数的序列周期为2n

－1，且互相关××××满足

｜R(k)｜≤ 2n-1＋1 n 为奇数

2n+2

＋1 n 为偶数 ，但不能被4整除

则相应的乘积多相式f(x)g(x)将产生2n ＋1个不同的序列，每个周期为2n

－1，且任一对

码间的互相关满足上不等式。把这2n ＋1个码称为周期为2n

－1的Gold 码簇。 ××××该实验给出了Gold 码产生的另一种方法。

例：f(x)=1+x+x 6

g(x)= 1+x+x 2+x 6+x 8+x 11+x 12

h(x)= f(x)g(x)

= 1+x 3+x 5+x 6+x 8+x 11+x 12

h(x)不是不可约的，不能产生 最大数m 序列。

6.3.2 快捕码

虽然m 序列具有很好的自相关特征（鉴别指数很大，为2n

）但不管对于码分多址通信还是测距，在一些情况下要求码捕获快时，还不够理想。对测距常要求码周期很长，减小模糊距离，测距精度又要高，即Tc 很小，同步又要快，对m 序列，周期要求很长时，周期很长时同步时间一般也很长（用一般的远踞搜寻方法）。不能满足使用要求，为此一种组合码称为JPL 测距码，其构造特征非常适合与远距测距，码周期很长，但是同步很快。

6.3.2.1 JPL 码

Gold 码可由相同的m 序列模二加产生，如果两个周期长度是互质的，则可产生JPL 测

距码（Jef Propulsion Laboratory), 假定有三个长度分别为2n －1、2m －1、2p

－1且三个互质，则产生的JPL 码周期长为 (2n －1)*(2m －1)*(2p

－1)，如图所示。

如用一般的方法，平均

码捕获时间为

（(2n

－1)*(2m

－1)*(2p

－1)）/2 JPL 码捕获时间很短，JPL 码 的用途之一就是用于扩频码的快捕。 由于JPL 码的码长很长，如

511×1023＝522753，如把很长的JPL 码（码产生器并不长）用于测距则可以消除距离模糊。

JPL 码的捕获过程如下：以包含两个分码为例。先用一个分码与组合码互相关，一旦一个分组码与嵌在组合码中的它的对应的分码实线同步时，就会使互相关值超过一定的门限，然后开始第二个分码的捕获。这里要注意，这里对JPL 码实现快捕是在新躁比较高

码

码

模二

时才能可靠实现。否则在SNR较低时，必须通过增加积分时间才能提高信躁比，使捕获时间加长。我们曾经在卫星××××使用m=5,n=4构成的组合码，码周期为15×31＝465主要目的是快捕。

思考题：由n1=5,n2=4构成JPL码m,分别求m1m2与m的互相关函数和m的自相关函数。

6.3.2-2

另有一种快捕码，能把平均捕获时间由传统的N/2减小到log2N,这种码的构成如下：设码周期为N 且N为2的幂

n＝log2N，则可构造N个二进制的码，每个码为n个码元

b j=(δ1j, δ2j, δn j),j=1,2....N 其中δk j＝±1

b1=(1 1 1 1)(δ11, δ21,δ31, δ41)

b2=(-11 1 1)(δ12, δ22,δ32, δ42)

b3=(1-1 1 1)(δ13, δ23,δ33, δ43)

... ...

b16=(-1-1-1-1)(δ116, δ216,δ316, δ416)

其中快捕二进制序列为

x=(ξ1, ξ2, ξ3,... ξ16,)

其中ξi＝ 1 如××∑δi j≥0

－1 如∑δi j<0

例 N＝16，n=4

S1 S2 S3 S4x

b1=1 1 1 1 1

b2=-1 1 1 1 1

b3=1 -1 1 1 1

b4=-1-1 1 1 1

b5=1 1 -1 1 1

b6=-1 1 -1 1 1

b7=1 -1 -1 1 1

b8=-1 1 -1 1 -1

b9=1 1 1 -1 1

b10=-1 1 1 - 1 1

b11=1 -1 1 -1 1

b12=-1-1 1 -1 -1

b13=1 1 -1 -1 1

b14=-1 1 -1 -1 -1

b15=1 -1 -1 -1 -1

b16=-1 -1 -1 -1 -1

上右列快捕码周期性地被传输（如在测距中）接收机的任务是找出快捕码的起始相位接收机通过几次相关检测就能完成找到序列的起始相位。方法是：依次用序列(1,-1,1,-1...-1),( 1,1,-1,-1...-1), ( 1,1,1,1...-1,...1,1,-1,-1-1-1-1-1-1), ( 1,1,-1,-1...-1-1-1-1-1-1-1-1),... S i=(δi1, δi2,…δi N),(i=1,2....n)...与快捕码求互相关值，不难看出S i与x互相关值较大，且对所有的S i都是一样的，而且与x互相关值与S i与x互相关值相等，符号想反，归一化后为±ρ

S

首先用S1＝(1,-1,1,-1...-1)与x求互相关，由于该序列的周期为2，如果接收的快捕序列与相位与S1同，则出现较大的相差值为＋ρ，如果x相位与S1不同，相关值为－ρ，即若相关值为＋ρ，说明初始相位在1，3，5...中，相关值为－ρ，说明初始相位在2，4，6...中，通过一次判定就能去掉50％的可能相位。然后用S2＝(1,1,－1,-1 (1)

与x求互相关，即若相关值为＋ρ，说明初始相位在1，5，9...中，相关值为－ρ，说明初始相位在2，6，10...中，所以由二次求互相关又可去掉剩下的50％的可能的相位，依次类推 最后从两个可能的相位中选取一个，所以××××为n＝log2N，可以证明 S i 与x互相关值为：

ρ＝ 1/2n-1(××××）为奇数

1/2n (××××）为偶数

对N＝16，n=4 ρ＝××××＝0.375

若n很大，则ρ＝××××

现以N＝16，n=4为例看相关过程，

x＝(-1,1,1,1,-1,1,-1,-1,-1,1,1,1,1,1,1,1)

S1=( ,-1,1,-1, 1,-1, 1,-1, 1,-1, 1,-1, 1,-1, 1,-1)R s1=(5-11)/16=-0.375→

起始相位为偶数。

S2=(-1, ,1,-1,-1,1, 1,-1,-1,1, 1,-1,-1,1,1,-1 ) R s2=(11-5)/16=0.375→

起始相位为2,6,10...14,在4,8,12相关值为-0.375

S3=(-1, ,1,1,1,-1,- 1,-1,-1,1, 1,1,1,-1,-1,-1 ) R s3=(11-5)/16=-0.375→

起始相位为2, 10...

S4=(-1, ,1,1,1,1, 1,1,1,-1,- 1,-1,-1,-1,-1, ) R s2=(11-5)/16=-0.375→

起始相位为10。

在上面结果中显然

ρ <1，在SNR 较小时不易判定准确，为此必须增加积分时间，这就使得不获时间增长，

但是总的捕获时间比起传统的顺序搜索还是小。当然，如SNR比较高，用快捕码可以大大缩短捕获时间，特别是N 较大时效果更加明显，这种分析对两种快捕码都适用。由于快捕码××××随机性差，所以抗干扰能力有所下降，这是付出的代价。

伪随机序列的产生及应用设计-通信原理课程设计

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：信息工程学院 题目：伪随机序列的产生及应用设计 初始条件： 具备通信课程的理论知识；具备模拟与数字电路基本电路的设计能力；掌握通信电路的设计知识，掌握通信电路的基本调试方法；自选相关电子器件；可以使用实验室仪器调试。 要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、设计伪随机码电路：产生八位伪随机序列（如M序列、Gold 序列等）； 2、了解D/A的工作原理及使用方法，将伪随机序列输入D/A中（如 DAC0808），观察其模拟信号的特性； 3、分析信号源的特点，使用EWB软件进行仿真； 4、进行系统仿真，调试并完成符合要求的课程设计说明书。 时间安排： 二十二周一周，其中3天硬件设计，2天硬件调试 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

目录 摘要................................................................................................................................ I 1理论基础知识 (1) 1.1伪随机序列 (1) 1.1.1伪随机序列定义及应用 (1) 1.1.2 m序列产生器 (2) 1.2芯片介绍 (4) 1.2.1移位寄存器74LS194. (4) 1.2.2移位寄存器74LS164 (5) 1.2.3 D/A转换器DAC0808 (6) 2 EWB软件介绍 (8) 3设计方案 (9) 4 EWB仿真 (11) 5电路的安装焊接与调试 (13) 6课程设计心得体会 (14) 参考文献 (15) 附录1 (16)

基于SIMULINK直接扩频序列通信系统的设计

石家庄铁道大学四方学院毕业设计 基于Simulink直接序列扩频通信系统 设计 Direct Sequence Spread Spectrum Communication Systems Design Based on Simulink

摘要 直接序列扩频通信系统(DSSS)因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址(CDMA)、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。 本文设计了一种基于Simulink的直接序列扩频通信系统。首先对直接序列扩频通信系统从应用背景、特点、意义和发展几个方面进行了研究，然后从直接序列扩频通信系统的基本理论、基本原理、性能和扩频通信系统的同步原理等方面阐述了直接序列扩频通信系统，并对直接扩频通信系统进行了仿真研究和理论分析，达到了预期的效果。本文从理论上分析了直接序列扩频通信系统的抗干扰性能。 本系统包括信号生成部分、发送部分、接收部分、调制和解调、加扩与解扩五个部分。并以BPSK系统为例，给出了误码率理论分析结果，达到了预期的效果。本文研究的直接序列扩频通信系统，为以后的频谱通信系统打下了基础。 关键词：直接序列扩频通信系统MATLAB仿真Simulink模块仿真

Abstract Direct sequence spread spectrum communication system (DSSS) because of its strong anti-interference, easy to conceal and easy to realize code division multiple access (CDMA), fight multipath interference, straight expansion communication rate higher numerous advantages, is widely used in many fields. This paper introduces a design of Simulink based on the direct sequence spread spectrum communication system. First to direct sequence spread spectrum communication system from application background, features, significance and the development of a research, and then from the direct sequence spread spectrum communication system, the basic theory of basic principle, performance and spread spectrum communication system of synchronous principle, this paper describes direct sequence spread spectrum communication system, and the directly spread spectrum communication system simulation and theory analysis, achieve the expected effect. The paper theoretically analyzes the direct sequence spread spectrum communication system of anti-jamming performance. This system includes signal generation part, sending part, receiving part, modulation and demodulation, add expansion and solution expansion of five parts. And with BPSK system as an example, the theoretical analysis results are ber, achieve the expected effect. This paper studies the direct sequence spread spectrum communication system, for the following spectrum communication system laid a foundation. Keywords: Direct sequence spread spectrum communication system Simulink MATLAB Simulation

扩频通信

目录 一．扩频通信系统工作原理 (1) 二．扩频通信的分类及优缺点 (3) 1、直扩系统（DS） (3) 2、跳频系统 (6) 3、跳时系统 (9) 三．扩频通信在移动通信中的应用 (10) 四．扩频系统在其他领域中的应用 (11) 五．参考文献 (13)

一．扩频通信系统工作原理 长期以来，人们总是想法使信号所占领谱尽量的窄，以充分利用十分宝贵的频谱资源。为什么要用这样宽频带的信号来传送信息呢？简单的回答就是主要为了通信的安全可靠。 扩频通信的基本特点，是传输信号所占用的频带宽度（W）远大于原始信息本身实际所需的最小（有效）带宽（DF），其比值称为处理增益Gp: Gp = W/DF (1) 众所周知，任何信息的有效传输都需要一定的频率宽度，如话音为1.7 --- 3.1kHz，电视图像则宽到数兆赫。为了充分利用有限的频率资源，增加通路数目，人们广泛选择不同调制方式，采用宽频信道（同轴电缆、微波和光纤等），和压缩频带等措施，同时力求使传输的媒介中传输的信号占用尽量窄的带宽。因现今使用的电话、广播系统中，无论是采用调幅、调频或脉冲编码调制制式，Gp值一般都在十多倍范围内，统称为“窄带通信”。而扩频通信的Gp值，高达数百、上千，称为“宽带通信”。 扩频通信的可行性，是从信息论和抗干扰理论的基本公式中引伸而来的。 信息论中关于信息容量的仙农（Shannon）公式为： C ＝WLog2（1十P/N） (2) 式中： C --- 信道容量（用传输速率度量） W --- 信号频带宽度 P --- 信号功率

N --- 白噪声功率 式（2）说明，在给定的传输速率C不变的条件下，频带宽度W和信噪比P／N是可以互换的。即可通过增加频带宽度的方法，在较低的信噪比P／N（S／N）情况下，传输信息。 扩展频谱换取信噪比要求的降低，正是扩频通信的重要特点，并由此为扩频通信的应用奠定了基础。 扩频通信可行性的另一理论基础，为柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式： Powj = f（E/N。） (3) 式中： Powj --- 差错概率 E --- 信号能量 N。--- 噪声功率谱密度 因为， 信号功率P＝E／T （T为信息持续时间） 噪声功率N＝WN。（W为信号频带宽度） 信息带宽 D F＝l／T 则式（3）可化为： Powj ? f（TW.P/N）= f（P/N.W/D F ） (4) 式（4）说明，对于一定带宽DF的信息而言，用Gp值较大的宽带信号来传输，可以提高通信抗干扰能力，保证强干扰条件下，通信的安全可靠。亦即式（4）与式（2）一样，说明信噪比和带宽是可以互换的。 总之，我们用信息带宽的100倍，甚至1000倍以上的宽带信号来传输信息，就是为了提高通信的抗干扰能力，即在强干扰条件下保证可靠安全地通信。这就是扩展频谱通信的基本思想和理论依据。扩频通信，的基本特点是其传输信息所用信号的带宽远大于信息本身的带宽。除此以外，扩频通信还具有如下特征： 是一种数字传输方式； 带宽的展宽是利用与被传信息无关的函数（扩频函数）对被传信息进行调制实现的；在接收端使用相同的扩频函数对扩频信号进行相关解调，还原出被传信息。

直接序列扩频通信

ＭＡＴＬＡＢ仿真直接序列扩频通信 1.摘要 直接序列扩频通信系统（DS-CDMA）因其抗干扰性强、隐蔽性好、易于实现码分多址（CDMA）、抗多径干扰、直扩通信速率高等众多优点，而被广泛应用于许多领域中。针对频通信广泛的应用，本文用MATLAB工具箱中的SIMULINK通信仿真模块和MATLAB函数对直接序列扩频通信系统进行了分析和仿真，使其更加形象和具体。 关键字：扩频通信m序列gold正交序列matlab仿真 2.引言 直接序列扩频(DSSS— Direct Sequence Spread Spectrum)技术是当今人们所熟知的扩频技术之一。这种技术是将要发送的信息用伪随机码（PN码）扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展用的相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信息。 它是二战期间开发的，最初的用途是为军事通信提供安全保障, 是美军重要的无线保密通信技术。这种技术使敌人很难探测到信号。即便探测到信号，如果不知道正确的编码，也不可能将噪声信号重新汇编成原始的信号。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#2.292.387。不幸的是，当时该技术并没有引起美国军方的重视，直到十九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。 直序扩频解决了短距离数据收发信机、如：卫星定位系统(GPS)、3G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。 3.直接序列扩频DS-SS是直接用具有高码率的扩频码序列在发送端去扩展信 号的频谱。而在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始的信息。

Gold序列的仿真研究

Gold序列的仿真研究 Gold序列的仿真研究 摘要: Gold序列是R·Gold提出的一种基于m序列的码序列，这种序列有较优良的自相关和互相关特性，构造简单，产生的序列数多，因而获得了广泛的应用。本文对Gold序列进行仿真研究，首先介绍了扩频通信中常用的m序列和Gold序列码产生的方法原理和性质，运用Matlab对Gold码的生成和性能进行了仿真分析。 关键词：伪随机序列；Gold序列；m序列；Matlab仿真 SIMULATION OF GOLD SEQUENCES Abstract:Gold sequences is proposed by R ? Gold which is based on m sequences. Gold sequences has good properties, such as good autocorrelation and cross-correlation, easy to construct and more sequences, etc, therefore it has wide applications. This paper investigates the Gold sequences. The principle and performance of m sequences and Gold sequences in spread spectrum communication are first introduced in the paper. Simulation by Matlab is also provided in the paper to analyze the nature of Gold sequences. Key words: Pseudo-random sequence；Gold sequence；m sequence；Matlab simulation

直接序列扩频通信系统开题报告

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）开题报告 题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现 系（部）应用电子与通信技术 专业通信工程 学生薛光宇 学号24 班号0992222 指导教师周凯 开题报告日期2012.10,22 哈工大华德学院

说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．通过学生对文献论述和方案论证，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求 2．进度计划是否切实可行； 3．是否具备毕业设计所要求的基础条件。 4．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 5．主要参考文献。 二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。 三、开题报告由指导教师填写意见、签字后，统一交所在系（部）保存，以备检查。指导教师评语： 指导教师签字：检查日期：

一、课题题目和课题研究现状 课题题目：直接序列扩频通信系统的设计与仿真实现。 研究现状：目前扩频技术中研究最多的对象是CDMA技术，其中又以码捕获技术和多用户检测（MUD）技术代表了目前扩频技术研究的现状。 1．码捕获 同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现:首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。目前的研究主要集中在码捕获过程。 2, 多用户检测 CDMA系统容量受到来自其他用户的多址干扰的限制，多用户检测能够利用这些多址干扰来改善接收机的性能，因此是一种提高系统容量的有效方法。传统的CDMA 接收机是由一系列单用户检测器组成，每个检测器都是与特定扩频码对应的相关器，它并没有考虑多址干扰的结构，而是把来自其它用户的干扰当成加性噪声，因此当用户数量增加时，其性能急剧下降。通过对所有用户的联合译码可以极大地改善CDMA系统的性能。但是最优的多用户接收机，其复杂度随用户数量成指数增长，因此在实际通信系统中几乎不可能实现。这样寻找在性能和复杂度之间折中的次最优多用户检测器成为研究的热点 二、目的及意义 通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。 三、课题的基本内容 所谓直接序列扩频（DS），就是直接用具有高速率的扩频码序列在发送端去扩展信号的频谱。而接收端，用相同的扩频码序列进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信息。

扩频通信的基本原理

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(-∞，+∞)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。也就是说在传输同样信息信号时所需要的射频带宽，远远超过被传输信息信号所必需的最小的带宽。扩展频谱后射频信号的带宽至少是信息信号带宽的几百倍、几千倍甚至几万倍。信息已不再是决定射频信号带宽的一个重要因素，射频信号的带宽主要由扩频函数来决定。 由此可见，扩频通信系统有以下两个特点： (1) 传输信号的带宽远远大于被传输的原始信息信号的带宽； (2) 传输信号的带宽主要由扩频函数决定，此扩频函数通常是伪随机（伪噪声）编码信号。 以上两个特点有时也称为判断扩频通信系统的准则。

PN码的设计

课程名称：通信系统课程设计课题名称：PN码的设计 系部：电气与信息工程学院专业班级：通信13101 学号：201316020115 学生姓名：朱恩邦 指导教师：侯清莲 完成时间：2016-12-28 报告成绩：

目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。ABSTRACT.. (4) 第一章前言 (5) 1.1设计的提出 (5) 1.2 伪随机序列的应用及其意义 (5) 1.3 伪随机序列研究现状 (6) 1.4设计内容 (6) 第二章伪随机序列与仿真工具的简介 (6) 2.1 伪随机序列理论的发展历史 (7) 2.2 伪随机序列的构造方法 (8) 2.3 MATLAB简介 (8) 第三章m序列 (10) 3.1 m序列的定义 (10) 3.2 m序列的产生 (10) 3.3 m序列的性质 (12) 3.4 m序列的计数 (16) 第四章Gold序列 (16) 4.1 Gold序列的定义 (16) 4.2 m序列优选对 (17) 4.3 Gold序列的产生结构 (20) 4.4 Gold码的性质 (21) 4.5 平衡Gold码 (23) 第五章序列的仿真及其仿真比较 (23) 5.1 m序列的仿真 (23) 5.2 Gold序列的仿真 (26) 5.3 MATLAB环境中伪随机序列相关函数的实现及特性 (28) 5.4 两种相关函数间的相关特性比较 (29) 第六章心得体会 (30) 参考文献： (31)

PN码的设计 摘要 本次设计主要介绍了PN序列中两种常用的反馈移位寄存器序列（m序列和Gold序列）的特性，并对其进行仿真研究。 伪随机序列良好的随机性和接近于白噪声的相关函数，使其易于从信号或干扰中分离出来。伪随机序列的可确定性和可重复性，使其易于实现相关接收或匹配接收，因此有良好的抗干扰性能。伪随机序列的这些特性使得它在伪码测距、导航、遥控遥测、扩频通信、多址通信、分离多径、数据加扰、信号同步、误码测试、线性系统、各种噪声源等方面得到了广泛的应用，特别是作为扩频码在CDMA系统中的应用已成为其中的关键问题。 在本论文中首先简要阐述了伪随机序列的研究现状及其相关意义，接着介绍了伪随机序列的发展历史，研究方法和研究工具。然后分别对m序列和Gold序列这两种常用的伪随机序列的生成过程、随机特性以及相关特性进行了详细的研究，并分析它们的优点以及存在的问题。最后在理论证明的基础上应用MATLAB仿真验证它们的随机特性，并用仿真做出m序列和Gold序列相关特性图形并加以比较。 【关键词】:PN序列(伪随机序列)；m序列；Gold序列；相关；

扩频通信系统仿真论文

扩频信号处理仿真技术 摘要 本文阐述了扩展信号处理过程的基本原理、主要性能指标及其工作特点，然后根据香农定理，利用MATLAB提供的可视化工具Simulink，建立了扩频通信系统仿真模型，详细讲述了各个模块的设计，并指出了仿真建模过程中所需注意的问题。通过建模深入理解MATLAB/Simulink基本建模仿真方法的实质性，掌握通信系统仿真的思维方法，增强系统建模和设计的自主能力和创造力。并根据给定的参数设置，仿真出结果，证明了所建仿真模型的正确性

Simulation Technology of spread-spectrum signal processing Abstract This article elaborated the spread spectrum communication technology's basic principle, the main performance index and the operating feature, then act according to the Shannon theorem, provides visualization tool Simulink using MATLAB, has established the wide frequency communications system simulation model, narrated in detail each module's design, and had pointed out in the simulation model must pay attention question. Through the modeling further understanding the substantive of this simulation based on MATLAB, master the methods of communication system simulation. Enhance the independent ability and creativity of system modeling and design, and according to a given set of parameters, and the simulation the results. Had proven constructs the simulation model the accuracy. 目录 1 绪论 (1) 1.1选题的背景 (1) 1.2选题的主要任务 (2) 2 扩频通信系统 (3) 2.1扩频通信的基本原理 (3) 2.2扩频通信的特点 (3) 2.2.1抗干扰性强 (3) 2.2.2 抗干扰性强 (4) 2.2.3 抗多径干扰 (4) 2.2.4 保密性好 (4) 3 线性调频扩频系统 (5)

扩频通信的特点和优势

扩频通信的特点和优势 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

扩频通信的特点和优势 扩频通信是一种信息传输方式，其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽，具有较强的抗干扰能力和较好的保密性能，20 世纪 70年代以来扩频通信的理论和应用方法得到了很大的发展，近年来随着移动通信技术发展，扩频通信已经成为第三代移动的核心技术之一。 扩频通信具有以下几个特点 ? 1、抗干扰能力强 扩频信号的不可预测性，使扩频通信系统具有很强的抗干扰能力。扩频通信系统在传输过程中扩展了信号带宽，所以使信噪比很低，甚至在有用信号功率低于干扰信号功率的情况下，仍然能不受外界干扰。信号的频谱被扩展的越宽，处理增益越高，抗干扰能力就越强。此外，对于单频及多载波信号的干扰，其他伪随机调制信号的干扰，以及脉冲正弦信号的的干扰等，扩频系统都有抑制干扰提高信噪比的作用。简单的说，若将频带展宽 10 倍，在总功率不变的情况下，其干扰强度只是原来的 1/10。而一般频谱带宽至少是信 息带宽的几十倍甚至更高。另外，由于接受端采用了伪随机序列进行相关检测，即使采用同类型信号进行干扰，如果不能检测出有用信号的伪随机序列，干扰也起不了太大作用。 抗干扰性能强是扩频通信最突出的优点。 2、隐蔽性好、低截获性 由于扩频信号的频谱被展宽到很宽的频带上，单位带宽的功率也随之降低，信号功率密度很低，信号被淹没在噪声中、难以被发现，因而不易被敌方截获；加之扩频编码，就更难获取有用信号，而且扩频信号的功率密度极低，对周围的电信设备产生干扰的可能性极小。 3、保密性好 在一定的发射功率下，扩频信号分布在很宽的频带内，无线信道中有用信号功率谱密度很低，有用信号被淹没在噪声下，而且不同的通信在发射时采用不同的扩频序列，只有接受方知道扩频序列的具体内容，其他不知道地接受方几乎不可能破译，因此扩频技术能很好的保证通信的可靠性。 4、抗多路径干扰性能好 多路径干扰是电波传输过程中因遇到各种非期望反射体（如电离层、高山、建筑物等）引起的反射或散射，在接受端的这些反射或散射信号与直接路径信号相互干扰。多路径干扰会严重影响通信。扩频通信系统中增加了扩频调制和解扩过程，从多径信号中分离出最强的有用信号，或者将多径信号中的相同码序列信号叠加，这样就可以有效消除无线通信中因多径干扰造成的信号衰落现象，是扩频通信系统具有良好的抗多径衰落特性。

直接序列扩频通信系统的误码率仿真培训讲学

直接序列扩频通信系统的误码率仿真

直接序列扩频通信系统的误码率仿真 1．引言 扩展频谱通信系统是将基带信号的频谱扩展至很宽的频带上，然后再进行 传输的一种通信系统,即将待传送的信息数据用伪随机编码调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。 扩频通信的基础理论根据信息论中的shannon 公式 ） （N S B C /1log 2+= 式中，C 是系统的信道容量，B 是系统信道带宽,N 是噪声功率,S 为信号的功率,S/N 即为信噪比。 Shannon 公式表明了一个系统信道无误差的传输信息的能力与存在于信道中的信噪比以及用于传输信息的系统信道带宽之间的关系。该公式说明了两个极为重要的概念：一是在一定的信道容量条件下，可以用减少发送信号功率、增加带宽的方法来达到信道容量的要求；另一个是可以采用减少带宽而增加信号功率的方法来达到信道容量的要求。这也就说明了信道容量可以通过带宽与信噪比的互换来保持不变。在实际的工程应用中，改变信号的功率并不容易，相比较而言，扩展信号的带宽更容易操作，所以，要提高信道容量，采用增加信号的带宽比提高信号功率的方法要有效的多。 由于扩频通信系统可以在信号功率远低于噪声功率的环境中工作，因此扩 频通信系统具有抗干扰能力强，保密性强等优点，在现在通信领域内的应用越 来越广泛。 2．系统概述 本次仿真实验是以MATLAB 为仿真平台，信号是8位双极性二进制信号,由 1和-1组成。随后对产生的双极性信号进行时域抽样，得到基带信号s ，是一组1024位的信息码。伪随机序列由mgen 函数产生，共有1024个码元。对已得到的基带信号进行扩频调制，直接把基带信号S 与产生的伪随机序列相乘，得到扩频信号。然后对已作扩频处理的信号作BPSK 载波调制，得到发射信号。发射信号通过存在高斯白噪声的信道，到达接到端，接收端首先对信号进

扩频通信及matlab仿真

扩 频 通 信 及Matlab 仿 真 江西师范大学 物理与通信电子学院2009级通信工程（2）班姓名xxx 学号xxxxxxxx

目录 一、摘要 (3) 二、数字通信原理 (4) 三、衰落信道与抗衰落技术 (5) 四、多址通行 (6) 五、扩频通信原理 (6) 六、直接序列扩频通信 (8) 七、基于matlab的直接序列扩频仿真 (10) 八、结束语 (13) 九、参考书目 (14) 十、致谢 (15)

摘要 扩频通信即扩展频谱通信，它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信技术自50年代中期美国军方开始研究，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、报警等系统中。本文根据扩频通信的原理，利用MATALB对扩频通信中最常用的直扩通信系统进行了仿真。

数字通信原理： 1）所谓数字通信就是利用数字传输技术来进行的通信。它包括对模拟信号的编码和调制，传输媒介以及对数字信号的解调和解码。 2）典型的数字通信系统模型如图1-1： 图1-1 信源：信息的来源一般是模拟信号。 信源编码：模拟信号转变为数字信号； 信号压缩处理；信号的高效率编码。 信道编码：检错、纠错编码，提高信号抗干扰能力；

信息加密，防止信息被窃取。 调制变换：波形编码，信号调制，使基带信号适合在特定的 道中传输。 传输媒介：有线、无线信道，网络交互设备。 解调、信道译码、信源译码：对信号作上述处理相反对变换。 信宿：信息的最终传输目的地 衰落信道与抗衰落技术： 1）衰落信道的产生：无线通信是基于电磁波在空间中的传播来实现信息的传递的。无线信道的电波传播特性与电波传播的环境密切相关。电波环境主要包括：地形地貌、各种建筑物、气候气象、电磁干扰、移动体的运动速度和工作频段等。因此在实际应用中不可避免的产生衰落信道。 2）衰落信道主要包括：阴影衰落和多径衰落。 3）抗衰落技术主要包括：①空间分集技术 ②Rake接收方式 ③信道交织技术 ④多载波传输技术 ⑤信道均衡技术 ⑥扩频通信技术等等

基于matlab的直接序列扩频通信系统仿真

基于MATLAB的直接序列扩频通信系统仿真 1.实验原理：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。 1.1 直扩系统模型 直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机码(PN码)扩展到一个很宽的频带上去，在接收端用与发送端相同的伪随机码对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出发送的信号。对干扰信号而言，与伪随机码不相关，在接收端被扩展，使落入信号通频带的干扰信号功率大大降低，从而提高了相关的输出信噪比，达到了抗干扰的目的。直扩系统一般采用频率调制或相位调制的方式来进行数据调制，在码分多址通信中，其调制多采用BPSK、DPSK、QPSK、MPSK等方式，本实验中采取BPSK方式。 直扩系统的组成如图1所示，与信源输出的信号a(t)是码元持续时间为Ta的信息流，伪随机码产生器产生伪随机码c(t)，每个伪随机码的码元宽度为Tc (Tc<

扩频通信系统MATLAB仿真的开题报告

重庆邮电大学 毕业设计（论文）开题报告题目：基于MATLAB的扩频通信系统仿真研究 学院通信与信息工程学院 专业电子信息工程 学生高洪涛 学号2009210314 班号0120901 指导教师曹建玲 开题报告日期2013.3.7 重庆邮电大学通信与信息工程学院一、选题依据

1.论文(设计)题目 基于Matlab的扩频通信系统的仿真研究。 2.研究领域 扩频通信系统简介：扩展频谱通信具有很强的抗干扰性能，其多址能力、保密、抗多径等功能也倍受人们的关注，被广泛地应用于军事通信和民用通信中。扩频通信系统利用了扩展频谱技术，将信号扩展到很宽的频带上，在接收端对扩频信号进行相关处理即带宽压缩，恢复成窄带信号。对干扰信号而言，由于与扩频信号不相关，则被扩展到一个很宽的频带上，使之进入信号通频带内的干扰功率大大降低，相应增加了相关器输出端的信号/干扰比，对大多数人为干扰而言，扩频通信系统都具有很强的对抗能力。本文利用MATLAB对扩频系统中的m序列的产生、频谱、相关函数，以及整个扩频系统工作原理进行了仿真，为今后扩频通信系统在各个领域的应用和研究提供了依据。 3.论文(设计)工作的理论意义和应用价值 （1）理论意义：扩频通信是通信的一个重要分支和信道通信系统的发展方向。采用扩频信号进行通信的优越性在于用扩展频谱的方法可以换取信噪比的好处，即接收机输出的信噪比相对于输入的信噪比有很大改善，从而提高了系统的抗干扰能力。扩频技术还具有保密性好、易于实现多址通信等优点，因此该技术越来越受到人们的重视。 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。 （2）实践意义：通过对该课题的研究，了解科研学术论文的撰写流程，并且将自己所学的理论知识运用到论文中，全面多角度的分析该领域的发展现状，同时提高自己的思维能力，对搜集的数据进行恰当处理和准确分析，对大学本科四年学习成果进行有效的检验，并且进一步提高自学能力和自主进行科学研究的水平。

跳频通信技术及其应用与发展

跳频通信技术及其应用与发展 跳频通信是扩频通信的一个分支，它的突出优点是抗干扰性强，因而很适用于军事领域。当70 年代末第一部跳频电台问世以后，就预示着其发展势头锐不可挡。到了80年代，世界各国军队普遍装备跳频电台。这十年是跳频电台发展速度最快的十年。广泛使用跳频电台曾被誉为80年代VHF频段无线电通信发展的主要特征。90年代, 跳频通信如虎添翼，在军用跳频通信领域已相当成熟的同时，跳频通信的应用又拓宽到民用领域。业内人士指出，跳频通信是对抗无线电干扰的有效手段，称其为无线电通信的“杀手锏”。跳频通信是如此的神奇，以致于自其问世至今的短短30 年间，倍受世界各国，特别是几大军事强国的青睐。 2跳频通信的基本概念 2.1定义 我们在用收音机收听某电台，当电台在中波和短波两个波段上播放同一个节目时，有这样的体会：若中波波段信号不好，则随即换到短波波段收听；当短波波段信号不好，则又换回到中波波段收听。这种以更换波段的手段来改善收听效果的方法，就是跳频的通俗含义。只不过这种跳频仅在接收端发生，而且是由人工干预来实施跳频的。我们假设，当广播电台发送的频段也能“紧跟”收音机用户更换的话，那么，这种通信方式就是跳频通信。因此，跳频通信可这样描述：通信收发双方同步地改变频率的通信方式称为跳频通信。

2.2同步条件（通信条件） 与定频通信相比，跳频通信的载波频率一直在跳变。工作中，发方以相当快的速率（跳速）改变频率，收方必须与发方同步地改变频率，双方才能保持通信。也就是说，跳频通信时，收发双方必须采用同一种跳频图案。跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件：跳频频率相同；跳频序列相同；跳频的时钟相同（允许存在一定的误差）。三个条件缺一不可，否则无法实现跳频通信。 3跳频通信的主要特点 3.1抗干扰性强 跳频通信抗干扰的机理是“打一枪换一个地方”的游击策略，敌方搞不清跳频规律，因而具有较强的抗干扰能力。一方面，我方的跳频指令是个伪随机码，其周期可长达十年甚至更长的时间。另一方面，跳变的频率可以达到成千上万个。因此，敌方若在某一频率上或某几个频率上施放长时间的干扰也无济于事。 另外，跳频频率受伪随机码控制而不断跳变，在每一个频率 的驻留时间内，所占信道的带宽是很窄的。由于频率跳变的速率非常快，因而从宏观上看，跳频系统又是个宽带系统，即扩展了频谱。事实上，跳频的带宽就是频率的数目与每个频率所占信道带宽的乘积。由扩频通信理论可知，扩展频谱的好处可以换取更好的信噪比。也就是说，如果扩展了频带，

水印代码

clear all; %logistic序列生成算法 figure(1); an=linspace(3.1,3.99,400); hold on;box on;axis([min(an),max(an),-1,2]); N=64*64; xn=zeros(1,N); for a=an; x=rand; for k=1:20; x=a*x*(1-x); end for k=1:N; x=a*x*(1-x); xn(k)=x; b(k,1)=x; end plot(a*ones(1,N),xn,'k.','markersize',1); end c=reshape(b,64,64); %二维矩阵调制 for a1=1:64; for a2=1:64; if c(a1,a2)>=0.5; d(a1,a2)=1; else d(a1,a2)=0; end; end; end %水印加密 e=imread('c:\new\123.BMP'); e=double(e); f=bitxor(d,e);%mm=imread('c:\new\0.BMP');nn=double(mm);%h=bitxor(d,mm); g=bitxor(d,f); figure(2); subplot(2,2,1); imshow(d);title('混沌序列矩阵'); subplot(2,2,2); imshow(e);title('水印图像'); subplot(2,2,3); imshow(f);title('混沌加密水印图像'); imwrite(f,'c:\new\0.BMP'); subplot(2,2,4);

1扩频技术的发展

1.扩频技术的发展 在各种通信技术中，扩频通信比常规通信具有更强的抗干扰、抗截获能力，因此得到了越来越广泛的应用。目前，采用扩频技术的CDMA蜂窝通信系统、CDMA无限用户环等都已 经进入了实用化阶段。直接序列扩频（Direct SequenceSpreadSpectrum，即DSSS）[1-4]通信是扩频通信的一种主要方式。直接序列扩频通信功率谱低，频带宽，伪噪声编码保密能力强，信号的相关处理性能好，因此具有抗干扰能力强、抗多径干扰能力强、抗截获能力强、可以同频工作及便于实现多址通信等一系列的优点，在军事通信中应用广泛。但是这些特点也给扩频通信的检测和识别带来新的挑战。因此对直接扩频信号的存在性进行判定、检测，对直接扩频信号进行参数估计，成为当前通信对抗领域的一个重大课题。扩频技术到目前为止，其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和移动通信系统，而跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式。一般而言，跳频系统主要在军事通信中对抗故意干扰，在卫星通信中也用于保密通信，而直扩系统则主要是一种民用技术。对跳频系统的分析，现在仍集中在其对抗各种干扰的性能方面，如对抗部分边带干扰以及多频干扰等。而直扩系统在移动通信系统中的应用则成为扩频技术的主流。码捕获同步的实现是直扩系统中一个关键问题。只有在接收机将本地产生的伪码和接收信号中调制信息的伪码实现同步以后，才有可能实现直序扩频通信的各种优点。同步过程分为两步来实现：首先是捕获阶段，实现对接收信号中伪码的粗跟踪；然后是跟踪阶段，实现对伪码的精确跟踪。 2 扩频通信的理论基础[1] 扩展频谱通信(Spread SpectrumCommuncation,简称扩频通信),是基于信息论和抗干扰理论的信息传输方式,它与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代的三大高技术通信传输方式。扩频通信的可行性,可由信息论中的相关公式中引申而来的。信息论中关于信息容量的香农(Shannon)公式为: 式中,C为信道容量;B为信号频带宽度;S为信号功率;N为白噪声功率。由Shan-non公式可以看出:要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。信道容量C为常数时,带宽B与信噪比S／N可以互换,即可以通过增加带宽B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,降低信号的带宽,这就为那些要求小的信号带宽的系统或对信号功率要求严格的系统找到了一个减小带宽或降低功率的有效途径。当B增加到一定程度后,信道容量C不可能无限地增加。 3 扩频技术的几种基本工作方式 随着通信技术的发展,扩频通信的方式也在不断更新,按照扩展频谱的方式不同,可以将其归结为直接序列扩频(DS)、跳频(FH)、跳时(TH)、脉冲调频(chirp调制)及混合扩频等。 3.1直接序列扩频 直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）通信系统是以直接扩频方式构成的扩频通信系统，通常简称为（DS）系统，是最典型的扩频通信系统。直接扩频系统的发射机结构和接收机结构分别如下图所示