扩频系统的性能分析

1、扩频系统的性能分析扩频系统的性能分析 1.1扩频通信扩频通信 所谓扩频通信，是扩展频谱通信的简称。 它是指用来传输信息的射频带宽远大于信 息本身带宽的一种通信方式，扩频通信系 统的出现，被誉为是通信技术的一次重大 突破。 扩频通信在发送端以扩频编码进行扩频调 制，在接收端以扩频码序列进行扩频解调， 这一过程使其具有诸多优良特性。 1.2工作方式工作方式 1.直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（简称DSSS方 式）； 2.跳变频率（Frequency Hopping）工作方 式（简称FH方式）； 3.跳变时间（Time Hopping）工作方式

2、 （简称TH方式）； 4.线性调频（Chirp Modulation）工作方 式（简称Chirp方式）。目前使用最多、最 典型的扩频工作方式是直扩式（DSSS方 式），在无线网络的通信中，就是采用这 种方式工作的。 1.3扩频通信系统的性能分析扩频通信系统的性能分析 （1）性噪比和误码率 （2）抗干扰及抗多径能力 （3）扩频的多址能力以及数据 传输能力 （4）扩频通信的测距能力 1.41.4信噪比和误码率信噪比和误码率 信噪比和误码率是数据通信最重要的性能 指标，它充分反映了数据通信的抗噪声能 力和传输数据的准确性，这里开始分析直 接扩频系统的信噪比和误码率。 扩展频谱技术的理论可用香农 （C

3、EShannon)信道容量公式来描述。 C=WC=W* *loglog （1+S/N) 1+S/N) （bit/sbit/s ) 该公式表明，在高斯信道中当传输系统的 信号噪声功率比S/N下降时，可用增加系统 传输宽带W的办法来保持信道容量C不变。 对于任意给定的信号噪声功率比，可以用 增大传输带宽来获得较低的信息差错 率。扩展频谱技术正是利用这一原理， 用高速率的扩频码来达到扩展待传输 的数字信息带宽的目的。扩频通信系 统的带宽比常规通信体制大几百倍至 几千倍，故在相同的性噪比条件下， 具有较强的抗噪声干扰的能力。 图1-1.1 扩频系统的工作原理图 图1-1.2 扩频系统的工作原理图 在发

4、端输入的信息先经信息调制形成数字信 号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列 去调制数字信号以展宽信号的频谱。展宽后 的信号再调制到射频发送出去。在接收端收 到的宽带射频信号，变频至中频，然后由本 地产生的与发端相同的扩频码序列去相关解 扩。再经信息解调、恢复成原始信息输出。 由此可见，一般的扩频通信系统都要进行三 次调制和相应的解调。一次调制为信息调制， 二次调制为扩频调制，三次调制为射频调制， 以及相应的信息解调、解扩和射频解调。与 一般通信系统比较，扩频通信就是多了扩频 调制和解扩部分。 扩频通信在空间传输时所占用的带宽相对 较宽，而接收端又采用相关检测的办法来 解扩，使有用宽带信息信号恢

5、复成窄带信 号，而把非所需信号扩展成宽带信号，然 后通过窄带滤波技术提取有用的信号。这 样，对于各种干扰信号，因其在接收端的 非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱 的成分，信噪比很高，因此抗干扰性强， 误码率低。当处理增益Gp 35dB时，抗干扰 容限Mj 22dB，即在负信噪声比（ 22dB） 条件下，可以将信号从噪声中提取出来。 在商用的通信系统中，扩频通信是唯一能 够工作在负信噪比条件下的通信方式。 1.5 结果仿真 在给出下列仿真的条件下，观察仿真运行 情况。信息速率20b/s，幅度为1；伪随机 序列采用10 级，传输速率为200b/s 的m 序列；载波频率10KHz；信号功率为1W，信 噪比30dB；仿真时间设为2s。在这样的仿 真条件下，理论上可获得10 倍的扩频增益。 图1-2是系统扩频解扩的仿真结果。上图为 信源，中图为扩频码，下图为信宿。从图4 可见，信源和信宿相同，误码率为0，基于 MATLAB/Simulink 所设计的仿真系统满足 扩频通信系统的软件仿真要求。 图1-2系统扩频解扩的仿真图 设置信息速率和伪随机序列传输速率，在 扩频增益10 和50 的情况下，不断改变信 噪比的大小，从而得到扩频增益、误码率 和信噪比的关系如图1-3。从图1-3 可