直接序列扩频系统.docx

一、实验目的1. 理解直接序列扩频系统基本原理和工作特点2. 研究直接序列扩频频率扩展特点3. 研究直接序列扩频系统抗干扰性能4. 研究直接序列扩频系统中PN码的作用5. 利用MATLAB中的仿真工具模拟直接序列扩频系统二、实验原理直接序列扩频系统（DS）又称为直接序列调制系统或伪噪声系统（PN系统），简称直 扩系统，是目前应用较为广泛的一种扩展频谱系统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，用与发送端扩展用的相同的伪随机序列对接受到的扩频信号进行相关处理，恢复 出原来的信息感染信号由于与伪随机序列不相关，在接收端被扩展，使落入信号频带内的 干扰信号功率大大降低，从而提高了系统的输出信噪（干）比，达到抗干扰的目的三、实验系统组成及工作原理1. 直扩系统组成框图直扩系统组咸框图佃）发射：：⑴接收上图为直扩系统组成原理框图由信源输出的信号a（t）,和伪随机码产生的伪随机码 c（t）进行摸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。

然后再进行解调，恢复出所传输的信息a（t），从而完成 信息的传输2•直扩系统的信号分析信号源产生的信号为信息流，码元速率，码元宽度，=1/，则为式中：为信 息码，以概率P取+ 1和以概率1-P取-1,为门函数即伪随机序列产生器产生的伪随机 序列，速率为，每一伪随机码元宽度为，=1/则式中：为伪随机码码元，取值+ 1 或一1;为门函数，定义与相似扩频过程实质上是信息流与伪随机序列的模2加或相乘的过程伪随机码速率比信 息速率大得多，所以扩展后的序列的速率仍为伪随机码速率扩展的序列为式中：用 此扩展后的序列去调制载波，将信号搬移到载频上去用于直扩系统的调制，原则上将大多 数数字调制方式均可，但应视具体情况，根据系统的性能要求来确定，用地较多的调制方式 有BPSK, MSK, QPSK, TFM等现采用PSK调制，调制后得到信号为，式中为载波 频率接收端天线上感应的信号经高放的选择放大和混频后，得到包括以下几部分的信号： 有用信号，信道噪声，干扰信号和其他网的扩频信号等，即收到的信号（经混频后）为 接收端的伪随机码产生器产生的伪随机序列与发端产生的伪随机序列相同，但起始时间或初 始相位可能不同，为。

解扩过程与扩频过程相同，同本地伪随机序列与接收到信号相乘， 相乘后为很明显，对于信号分量=后面所接滤波器的频带正好能让信号通过，因此可以进 入解调器进行解调，将有用信号解调出来辿）沁）wwwwvwwwwwwwwm诚）心）WWVWWWWWWWWWWVWWWW对噪声分量，干扰分量和不同网干扰，经解扩处理后，被大大削弱分量一般为 高斯带限白噪声，因而用处理后，谱密度基本不变，但相对带宽改变，因而噪声功率降低 是人为干扰，由于与伪随机码不相关，因此，相乘过程相当于频谱扩展过程，将干扰信号功 率分散到一个很宽的频带上，谱密度降低，相乘器后接的滤波器的频带只能让有用信号通过， 这样，能够进入到解调器输入端的干扰功率只能是与信号频带相同的那一部分解扩前后的 频带相差甚大，因而解扩后干扰功率大大降低，提高了解调器输入端的信干比，从而提高了 系统抗干扰的能力至于不同网的信号 ，由于不同网所用的扩频序列也不同，这样对于不 同网的扩频信号而言，相当于再次扩频，从而降低了不同网信号的干扰3. 直扩系统的处理增益扩频系统中，处理增益定义为接受机相关处理器输出与输入的信噪比比的比值，即：对 于直扩系统，解扩器的输出信号功率不变，但对于干扰信号，由于解扩过程相当于干扰信号 的扩展过程，干扰功率被分散到很宽频带上。

因此对于直扩系统而言，其处理增益就是干扰 功率减小的倍数我们定义，直扩系统处理增益就是扩频信号射频带宽与传输的信息带宽的 比值因此我们得到结论，PN码的速率越高，信息速率越低，直扩系统的处理增益就越大4. 直扩系统抗干扰能力直扩系统最重要的应用就是在军事通信中作为一种具有很强抗干扰性的通信手段在 实际中我们遇到的干扰主要有下面几种：宽带噪声干扰、部分频带噪声干扰、单音及多音载 频干扰、脉冲干扰等对于宽带噪声，经过解扩中与本地PN相乘以后相关输出仍然是宽带噪声，且噪声功 率谱密度不变但是经窄带滤波的作用后，输出信息的信噪比，仍改善了处理增益的分贝数 故直扩系统有足够高的 Gp 时，对宽带噪声是有很好的抗干扰作用的对于部分频带噪声干扰，由于能量相对集中，对直扩系统的危害比宽带噪声要大一些 换句话说，直扩系统对其抗干扰性低于对宽带噪声的抗干扰性对于单频及多频载波干扰，经带通滤波器可滤除大量干扰故直扩系统对这类干扰有 很好的抗干扰性多频时为单频时几个干扰信号能量的叠加而已对于脉冲干扰，由于能量在时间上相对集中，类似于部分频带干扰时能量在频谱上相 对集中，对直扩系统的危害较大故对这类干扰的抗干扰性较差。

5. 直扩信号的抗截获性截获敌方信号的目的在于：1. 发现敌方信号的存在，2. 确定敌方信号的频率，3. 确定敌方发射机的方向理论分析表明，信号的检测概率与信号能量与噪声功率谱密度之比成正比，与信号的 频带宽度成反比直扩信号正好具有这两方面的优势，它的功率谱密度很低，单位时间内的 能量就很小，同时它的频带很宽因此，它具有很强的抗截获性如果满足直扩信号在接收机输入端的功率低于或与外来噪声及接收机本身的热噪声功 率相比拟的条件、则一般接收机发现不了直扩信号的存在另外，由于直扩信号的宽频带特 性，截获时需要在很宽的频率范围进行搜索和监测，也是困难之一因此，直扩信号可以用 来进行隐藏通信至于如何发现敌方直扩信号的存在，和弄清楚其参数，即直扩信号的检测 与估值问题。