【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為 177。 1 ，碼元速率為 Rabps，碼元寬度為 Ta=1/Ra/秒。擴(kuò)頻所使用的偽隨機(jī)序列 c(t)也 是電平取值為 177。 1 的雙極性波形，偽隨機(jī)序列 （ PN 序列） 的碼元也稱為碼片（ chip），碼片速率設(shè)為 Rcchip/s，對(duì)應(yīng)的碼片寬度就是 Tc=1/Rc/秒。對(duì)于雙極性波形而言，擴(kuò)頻過(guò)程等價(jià)于數(shù)據(jù)流 a(t)與偽隨機(jī)序列 c(t)相乘的過(guò)程，擴(kuò)頻輸出序列設(shè)為 d(t)，也是取值為 177。 1 的雙極性波形，其速率等于碼片速率。擴(kuò)頻序列經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到調(diào)制輸出信號(hào) s(t)送入信道。對(duì)于BPSK 調(diào)制 ，發(fā)送的信號(hào)就相當(dāng)于是數(shù)據(jù)流與偽隨機(jī)序列相乘后再乘于一個(gè)高頻的余弦信號(hào)。在接收端，接收到的信號(hào)中有包含了有用信號(hào) s(t)及各種干擾 J(t)和噪聲 n(t)。由于接收端采用相關(guān)解擴(kuò)，即將 s(t)J(t)n(t)和本地 PN 序列 c(t)相乘，只有有用信號(hào)的頻譜能夠被還原為窄帶信號(hào)，其他的噪聲和干擾的頻譜只會(huì)被展寬，當(dāng)信號(hào)通過(guò)窄帶濾波器后只有一小部分被展寬了的頻譜會(huì)混進(jìn)有用信號(hào)中，由此大大增強(qiáng)了其抗干擾的能力。 直接序列擴(kuò)頻（ direct sequence spread spectrum）直接用具有高碼片（ chip）速率的 擴(kuò)頻 碼序列去擴(kuò)展數(shù)字信號(hào)的頻譜。簡(jiǎn)稱直擴(kuò)（ DS）。在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列將頻譜展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始信號(hào)。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 9 圖 31 直接序列擴(kuò)頻 通信系統(tǒng) 的原理框圖 圖 31是直接序列擴(kuò)頻 通信系統(tǒng) 的原理框圖。欲傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)與碼片速率很高的擴(kuò)頻碼進(jìn)行調(diào)制，其輸出為頻譜帶寬被擴(kuò)展的信號(hào)，這個(gè)過(guò)程稱為擴(kuò)頻。擴(kuò)展頻譜信號(hào)再變換為射頻信號(hào)發(fā)射出去。 在接收端，射頻信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻后輸出中頻信號(hào)，通常是 N 個(gè)發(fā)射信號(hào)和干擾及噪聲的混合信號(hào)。它與發(fā)端相同的本地?cái)U(kuò)頻碼進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)（解擴(kuò)），使寬帶信號(hào)變?yōu)檎瓗盘?hào)。再經(jīng)信息解調(diào)器恢復(fù)成原始數(shù)字信號(hào)。擴(kuò)展頻譜的特性取決于所采用的擴(kuò)頻碼序列的碼型和碼片速率。為了獲得具有近似噪聲的頻譜，采用偽噪聲（ PN）序列作為擴(kuò)頻系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼。 擴(kuò)頻和解擴(kuò)的頻譜變化過(guò)程如圖 32所示。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 10 圖 32 擴(kuò)頻和解擴(kuò)的頻譜變化 采用碼片速率很高的 PN 碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬可達(dá)1~100MHz。通過(guò)擴(kuò)頻解擴(kuò)處理能夠提高抗干擾能力。擴(kuò) 展頻譜信號(hào)在接收端做相關(guān)解擴(kuò)處理，有用信號(hào)被解擴(kuò)為窄帶譜信號(hào)；寬帶無(wú)用信號(hào)與本地偽碼不相關(guān)，因此不能解擴(kuò)，仍為寬帶譜；窄帶干擾信號(hào)則被本地偽碼擴(kuò)展成為寬帶譜。用一個(gè)窄帶濾波器排除帶外的干擾，這樣窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了。 直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù)特點(diǎn)： （ 1） 抗干擾性強(qiáng) 抗干擾是擴(kuò)頻通信主要特性之一，比如信號(hào)擴(kuò)頻寬度為 100倍，窄帶干擾基本上不起作用，而寬帶干擾的強(qiáng)度降低了 100倍，如要保持原干擾強(qiáng)度，則需加大 100倍總功率，這實(shí)質(zhì)上是難以實(shí)現(xiàn)的。因信號(hào)接收需要擴(kuò)頻編碼進(jìn)行相關(guān)解擴(kuò)處理才能得到，所以即 使以同類型信號(hào)進(jìn)行干擾，在不知道成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 11 信號(hào)的擴(kuò)頻碼的情況下，由于不同擴(kuò)頻編碼之間的不同的相關(guān)性，干擾也不起作用。正因?yàn)閿U(kuò)頻技術(shù)抗干擾性強(qiáng)，美國(guó)軍方在海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等處廣泛采用擴(kuò)頻技術(shù)的 無(wú)線網(wǎng)橋 來(lái)連接分布在不同區(qū)域的 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 。 （ 2） 隱蔽性好 因?yàn)樾盘?hào)在很寬的頻帶上 被擴(kuò)展，單位帶寬上的功率很小，即信號(hào)功率譜密度很低，信號(hào)淹沒在白噪聲之中，別人難以發(fā)現(xiàn)信號(hào)的存在，加之不知擴(kuò)頻編碼，很難拾取有用信號(hào)，而極低的功率譜密度，也很少對(duì)于其他電訊設(shè)備構(gòu)成干擾。 （ 3） 易于實(shí)現(xiàn)碼分多址（ CDMA） 直擴(kuò)通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費(fèi)了頻段？其實(shí)正相反，擴(kuò)頻通信提高了頻帶的利用率。正是由于直擴(kuò)通信要用擴(kuò)頻編碼進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制發(fā)送，而信號(hào)接收需要用相同的擴(kuò)頻編碼作相關(guān) 解擴(kuò)才能得到，這就給頻率復(fù)用和多址通信提供了基礎(chǔ)。充分利用不同碼型的擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，分配給不同用戶不同的擴(kuò)頻編碼，就可以區(qū)別不同的用戶的信號(hào)，眾多用戶，只要配對(duì)使用自己的擴(kuò)頻編碼，就可以互不干擾地同時(shí)使用同一頻率通信，從而實(shí)現(xiàn)了頻率復(fù)用，使擁擠的頻譜得到充分利用。發(fā)送者可用不同的擴(kuò)頻編碼，分別向不同的接收者發(fā)送數(shù)據(jù)； 同樣，接收者用不同的擴(kuò)頻編碼，就可以收到不同的發(fā)送者送來(lái)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了多址通信。美國(guó)國(guó)家航天管理局（ NASA)的技術(shù)報(bào)告指出：采用擴(kuò)頻通信提高了頻譜利用率。另外，擴(kuò)頻碼分多址還易于解決隨時(shí)增加新用戶的問(wèn)題。 （ 4） 抗多徑干擾 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 12無(wú)線通信中抗多徑干擾一直是難以解決的問(wèn)題，利用擴(kuò)頻編碼之間的相關(guān)特性，在接收端可以用相關(guān)技術(shù)從多徑信號(hào)中提取分離出最強(qiáng)的有用信號(hào)，也可把多個(gè)路徑來(lái)的同一碼序列的波形相加使之得到加強(qiáng)，從而達(dá)到有效的抗多徑干擾。 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 13第 4章 基于 Simulink 的發(fā)射機(jī)的仿真設(shè)計(jì) 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 41所示。其中設(shè)數(shù)據(jù) 序列 {na}對(duì)應(yīng) 的雙極性波形為()at，其電平取值為，碼元速率為 aRbps，碼元寬度為aaTR?s。擴(kuò)頻所使用的偽隨機(jī)序ct，也是電平取值為的雙極性波形，偽隨機(jī)序列的碼元也稱之為碼片（ chip），碼片速率設(shè)為 cchip/s，對(duì)應(yīng)的碼片寬度就是1ccs。碼片速率通常是數(shù)據(jù)速率的整數(shù)倍。對(duì)于雙極性的波形而言，擴(kuò)頻過(guò)程等價(jià)于數(shù)據(jù)流 與偽隨機(jī)序列 相乘的過(guò)程，擴(kuò)頻輸出序列設(shè)為dt，也是取值為的雙極性波形，其速率等于碼片速率。擴(kuò)頻序列經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到調(diào)制輸出信號(hào)st送入信道。 所以有 () ()cos2 ()()cos2ccst dt ft atct ft???? （ 41） 二 進(jìn) 制數(shù) 據(jù) 源P N 序 列數(shù) 字調(diào) 制擴(kuò) 頻發(fā) 送()ct()dt ()st()at 圖 41 直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)圖 QPSK 和 BPSK 一樣，傳輸信號(hào)包含的信息都存在于相位之中。 QPSK（四相相移鍵控）具有兩條通道，四個(gè)相位變換，所以能大大提高通信系統(tǒng)的可靠性傳輸效率。所以本文采取 QPSK 調(diào)制器來(lái)調(diào)制信號(hào)。由于 QPSK 調(diào)制器內(nèi)部有兩條通道， I 通道和 Q 通道兩條正交的通道，兩條通道的輸入信號(hào)可以是相同的，也可以不同。本文兩通道都將用于調(diào)制同一數(shù)據(jù)，輸入數(shù)據(jù)()at，經(jīng)過(guò) QPSK 調(diào)制后，輸出信號(hào)有()st 成都學(xué)院（成都大學(xué)）課程設(shè)計(jì)報(bào)告 14() ()sin2 ()cos2i c Q cst dt ft d t ft???? () ()sin2 () ()cos2I I c Q Q catct ft a