《扩频通信系统及MATLAB软件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《扩频通信系统及MATLAB软件（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、常用的伪随机码主要有m序列、GOLD序列、WALSH码和OVSF码，其中最常见的是m序列 。GOLD码是m序列的复合码，是由2个码长相等，码时钟速率相同的序列优选对模2加构成 ，每改变2个序列相对位移就可得到一个新的GOLD序列。GOLD序列具有良好的自、互相 关特性，且地址数远远大于m序列地址数，结构简单，易于实现，在工程上得到较为广泛 的应用。WALSH函数是一种非正弦的完备正交函数系，具有理想的互相关特性，两两之间 的互相关函数为0，亦即它们是正交的，因而在码分多址通信中，WALSH函数可以作为地 址码使用，在IS- 95中，正向传输信道就使用了64阶WALSH函数。OVSF码是一种正交
2、可变扩频因子码，保 证在不同时隙上的不同扩频因子的扩频码正交，而在每个时隙上可使用的码的数目不固定 ，与每个物理信道的数据速率和扩频因子有关，OVSF码在TD- SCDMA系统中得到了广泛使用。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。怎样在恶劣的环境条件下保证通信有效地、准确地、迅速地进行，是当今通信工作者所面临的一大课题。扩展频谱通信是现代通信系统中的一种新 兴的通信方式，其较强的抗干扰1、抗衰落和抗多径性能以及频谱利用率高、多址通信等诸多优点越来越多的为人们所认识，并被广泛的应用于军事通信和民用通信的各个领域，从而推动了通信事业的迅速发展。扩频通信，即(Spr
3、ead Spectrum Communication)扩展频谱通信，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。 这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的： 首先，信息在频谱扩展后形成宽带传输；其次，相关处理后恢复成窄带信息数据。在扩展频谱系统中，伪随机序列起着很重要的作用。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力；伪随机序
4、列性能的好坏直接关系到整个系统性能的好坏，是一个至关重要的问题。扩频信号的接收一般分为两步进行，即解扩与解调，这是关系到系统性能优劣的关键。解扩是在伪随机码同步的情况下，通过对接收信号的相关处理从而获得处理增益，提高解跳器输入端的信噪比，使系统的误码性能得以改善。解扩与解调的顺序一般是不能颠倒的，通常是先进行解扩后再进行解调，这是因为在未解扩之前的信噪比是很低的，一般的解调方法很难实现。 正是由于这些技术的应用，使扩频通信有如下的优点： 具有较强的抗干扰能力。这种能力的大小与处理增益成正比。具有很强的隐蔽性和抗窃听的能力。扩频信号的谱密度很低，可使信号淹没在噪声之中。具有选址能力，可实现码分多
5、址。扩频系统本来就是一种码分多址通信系统。抗衰落，特别是抗频率选择性好。直序信号的频谱很宽，一小部分衰落对整个信号的影响不大。抗多径干扰。利用伪随机码的相关特性，只要多径时延超过伪随机码的一个切谱，通过相关处理后可消除这种干扰影响。高精度测量等。利用直扩系统伪随机码的相关特性，可完成精度很高的测距和定位。正是由于扩频通信技术具有上述优点，自50年代中期美国军方便开始研究，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
6、个人通信中采用扩频技术，扩频技术于蜂窝电话、无绳电话、微波通信、无线数据通信、遥测、监控、报警等系统中。扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用，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。面对全世界范围内对移动通信日益增加的要求，CDMA将是无线通信中最主要的多址介入手段。在本世纪，扩频技术将得到更加广泛的应用。 从扩频技术的历史可以看出，每一次技术上的大发展都是由巨大的需求驱动的 。军事通信抗干
7、扰的驱动以及个人通信业务的驱动使得扩频技术的抗干扰性能 和码分多址能力得到最大限度的挖掘。展望未来，第四代移动通信系统(4G)的 驱动无疑会使扩频技术传输高速数据的能力得到更大的拓展。直接序列扩展频谱通信是将待发送的信息码用伪随机码调制进行频谱扩展,在接收端用同样的伪随机码进行解扩处理,恢复原始信号的通信方式。它的理论基础是香侬信道容量公式C = log2 (1 + S/N) : 为达到给定的信道容量要求,可以用带宽换取信噪比,即在低信噪比的条件下可以用增大带宽的方法无误地传输给定的信息1 。同时,由于直扩通信还具有抗干扰、抗多径、保密性、多址复用等特点,被认为是最有发展前景的通信方式。目前广
8、泛地应用于移动通信,军用中的高保密抗干扰数据链,全球定位系统GPS ,电子医学测量和工业中的无损检测等。通信系统的软件仿真是现代通信系统设计、调试和检测中的有力工具。通过仿真的方法,可以在避免建立实际的硬件电路的条件下,做出系统的最佳设计方案,估计和评价系统工作性能,极大地节省了科研人员的时间和精力。它虽然不能完全代替实验,但却可以十分逼真地模拟实验,在某些难以实现或不可能实验的情况下,仿真的作用就更加重要。目前,国外的信仿真已经被广泛应用,比较著名的仿真软件主要有SPW 、COSSAP 和SERENADE等。扩频通信件仿真的主要侧重点,一是通过蒙特卡罗或重点抽样等算法来计算扩频通信系统在噪声
9、干扰下的误码率2 ,3 ;另一种则是通过通信仿真软件设计并模拟扩频通信系统的电路。本文侧重于后者,在建立直扩通信系统模型的基础上,用ANSOFT公司的系统仿真软件SERENADE 对其进行全面的仿真,包括信号的扩频、调制、信道传送、本地扩频码捕捉与跟踪、解扩、载波同步与解调的全部过程。给出了各部分的仿真框图和框图中重要器件的输出波形,全面而详细地展示了扩频通信的关键技术,即扩频码同步捕获与跟踪的全过程。m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。二进制的m序列是一种重要的伪随机序列，有优良的自相关特性。容易产生、规律性强，但其随机性接近于噪声和随机序列。m序列在扩展频谱及码分多址技术中有着广泛的应用，并在m序列基础上还能够成其它码序列，因此无论从m序列直接应用还是从掌握伪随机序列基本理论而言，应该熟悉m序列的产生及其主要特性。顾名思义，m序列是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。在二进制移位寄存器发生器中，若n为级数，则所能产生的最大长度的码序列为2n1位。
