1、-. z.直接序列擴頻的根本原理直接序列擴頻Direct Sequence Spread Spectrum工作方式，簡稱直擴方式DS方式。就是用高速率的擴頻序列在發射端擴展信號的頻譜，而在接收端用一樣的擴頻碼序列進展解擴，把展開的擴頻信號復原成原來的信號。直接序列擴頻方式是直接用偽噪聲序列對載波進展調制，要傳送的數據信息需要經過信道編碼后，與偽噪聲序列進展模2和生成復合碼去調制載波。圖1示出了直接序列擴頻系統的原理方框圖。 圖1 直接序列擴頻系統的原理方框圖信息信碼m(t)BPSK調制載波PN 碼擴頻解調本地PN碼BPSK解調本地載波 直擴系統的抗干擾能力是由接收機對干擾的抑制產生的，如果干擾

2、信號的帶寬與信息帶寬一樣即窄帶，此干擾信號經過發送機偽噪聲碼調制后將展寬為與發送信號一樣的帶寬，而其譜密度卻降低了假設干倍。相反，直擴信號經偽噪聲碼解擴后變成了窄帶信息，從而使增益提高了假設干倍。此增益我們稱為直擴處理增益GDS，也就是直擴系統的抗干擾能力，其定義式如下： GDS=10 lgRc/Rb 其中：Rc為直擴碼速率；Rb為信息碼速率，其比率即為擴頻碼長度，也稱擴頻信號的帶寬擴展因子。直接序列擴頻通信系統的特點(1)抗干擾性強抗干擾是擴頻通信主要特性之一，比方信號擴頻寬度為100倍，窄帶干擾根本上不起作用，而寬帶干擾的強度降低了100倍，如要保持原干擾強度，則需加大100倍總功率，這實

3、質上是難以實現的。因信號接收需要擴頻編碼進展相關解擴處理才能得到，所以即使以同類型信號進展干擾，在不知道信號的擴頻碼的情況下，由于不同擴頻編碼之間的不同的相關性，干擾也不起作用。正因為擴頻技術抗干擾性強，美國軍方在海灣戰爭等處廣泛采用擴頻技術的無線網橋來連接分布在不同區域的計算機網絡。(2)隱蔽性好因為信號在很寬的頻帶上被擴展，單位帶寬上的功率很小，即信號功率譜密度很低，信號淹沒在白噪聲之中，別人難以發現信號的存在，加之不知擴頻編碼，很難攝取有用信號，而極低的功率譜密度，也很少對于其他電訊設備構成干擾。(3)易于實現碼分多址(CDMA)直擴通信占用寬帶頻譜資源通信，改善了抗干擾能力，是否浪費了

4、頻段呢？其實正相反，擴頻通信提高了頻帶的利用率。正是由于直擴通信要用擴頻編碼進展擴頻調制發送，而信號接收需要用一樣的擴頻編碼作相關解擴才能得到，這就給頻率復用和多址通信提供了根底。充分利用不同碼型的擴頻編碼之間的相關特性，分配給不同用戶不同的擴頻編碼，就可以區別不同的用戶的信號，眾多用戶，只要配對使用自己的擴頻編碼，就可以互不干擾地同時使用同一頻率通信，從而實現了頻率復用，使擁擠的頻譜得到充分利用。發送者可用不同的擴頻編碼，分別向不同的接收者發送數據。同樣，接收者用不同的擴頻編碼，就可以收到不同的發送者送來的數據，實現了多址通信，提高了頻譜利用率3。另外，擴頻碼分多址還易于解決隨時增加新用戶的

5、問題。(4)抗多徑干擾無線通信中抗多徑(發射的信號經多條不同路徑傳播)干擾一直是難以解決的問題，利用擴頻編碼之間的相關特性，在接收端可以用相關技術從多徑信號中提取別離出最強的有用信號，也可把多個路徑來的同一碼序列的波形相加使之得到加強，從而到達有效的抗多徑干擾。(5)直擴通信速率高直擴通信速率可達2M，8M，11M，無須申請頻率資源，建網簡單，網絡性能好。在802.15.4通信標準中，要求的無線通信的速度是 250Kbps, 所以，cc2430高頻局部也是使用這個通信速度。 (6)有很強的性能對于直擴系統而言，射頻帶寬很寬，譜密度很低，甚至淹沒在噪音中，就很難檢查到信號的存在。由于直擴信號的頻

6、譜密度很低，直擴系統對其它系統的影響就很小。準確測距 在擴頻通信中如果擴展頻譜很寬，則意味著所采用的擴頻碼速率很高，每個碼片占用的時間就很短。當發射出去的擴頻信號在被測物體反射回來后，在接收端解調出擴頻碼序列，然后比擬收發兩個碼序列相位之差，就可以準確測出擴頻信號往返的時間差，從而算出二者之間的距離。測量的精度決定于碼片的寬度，也就是擴展頻譜的寬度。碼片越窄，擴展的頻譜越寬，精度越高。基于Simulink的直接序列擴頻通信系統的仿真 在Simulink中對直接序列擴頻通信系統進展仿真是要用到擴頻與解擴、BPSK調制、編碼信道AWGN信道模塊，如圖3.1所示。圖3.1仿真用到的主要模塊1)Sco

7、pe將輸入信號在示波器中顯示出來。2)Display將輸入信號以數字的形式顯示出來。3)Error Rate Calculation計算輸入信號的比特或符號錯誤率。4)AWGN channelAWGN信道。5)PN Sequence Generator生成PN序列。6)Bernoulli Binary Generator生成Bernoulli分部二進制數。7)BPSK Demodulator BasbandBPSK解調。8)BPSK Modulator BasbandBPSK調制。3.1 擴頻與解擴的Simulink仿真圖擴頻模塊包括偽隨機碼生成和相關運算兩個局部。不同的偽隨機碼表示著不同的擴

8、頻方式。常用的偽隨機碼有m序列(最大長度移位存放器序列)、Gold碼序列等。在直序擴頻序列通信系統中，每一用戶都分配到一固定的PN序列，用戶之間的PN序列都是互為正交的，以使得每一用戶不受到其他用戶的干擾。擴頻的過程可以簡而言之為在發送端用PN碼序列將載有信息的信號擴頻到*個較寬的帶寬上，然后在信道上進展傳輸。解擴過程與擴頻過程完全一樣，也是將輸入解擴模塊的信號用偽隨機碼進展擴頻處理。同時，要求接收端解擴頻用的偽隨機碼與發送端擴頻用的偽隨機碼不僅碼字一樣，而且相位一樣；否則，將會導致期望用戶的信號自身相互抵消。圖3.2是擴頻的仿真模型，圖中一個隨機序列與PN碼序列異或相乘得一個新的序列，使隨機

9、序列的頻譜被擴展。圖3.3的第一個波形輸入的隨機信號的波形，第二個波形是擴頻后的波形，第三個波形是生成的PN碼序列的波形。圖3.2 擴頻的仿真模型圖3.3 擴頻波形3.2 BPSK調制的Simulink仿真圖BPSK是二進制相移鍵控，在二進制數字調制中，當正弦載波相位隨二進制數字基帶信號離散變化時，則產生BPSK信號。通常用已調信號載波的0和180分別表示二進制數字基帶信號的1和0。理想的BPSK調制可使載波相位瞬時變化180。BPSK信號的調制原理圖如圖3.4所示。ebpsk(t)開關電路 Stcosct180移相圖3.4BPSK調制原理圖BPSK信號的解調通常都是采用相干解調，解調器原理圖如圖3.5所示，在相干解調過程中需要用到與接收到的BPSK信號同頻同相的相干波。 cosct相乘器輸出ebpsk(t)圖3.5BPSK解調原理圖圖3.6是BPSK調