扩频通信系统的抗干扰分析

论文总字数：16501字

目 录

1绪论1

1.1 引言1

1.2 扩频通信技术的基本概念1

1.3 扩频通信技术的理论依据2

1.4 扩频系统抗干扰能力的理论分析3

2扩频通信系统的分类3

2.1 直接序列扩频系统4

2.2 跳频扩频通信系统5

2.3 混合方式 6

3 MATLAB/Simulink对扩频通信系统抗干扰情况的仿真6

3.1 LDPC信道编码模块6

3.2 扩频调制模块8

3.3 BPSK调制模块10

3.4 信道模块11

3.5 抗干扰模块12

3.6 PN码同步模块 13

3.7 载波同步模块15

3.8 LDPC解码模块 17

4扩频通信的抗干扰性能分析19

5总结19

参考文献21

致谢22

扩频通信系统的抗干扰分析

杨伟明

,China

Abstract: Spread spectrum communication is a new type of communication system which began to form slowly around 1975.Its anti-interference, anti-fading and anti-multipath capabilities are beyond the reach of traditional communication systems. In the past decade, with the rapid development and increasing popularity of information technology, spread spectrum communication technology has been widely used in the field of civil-military communication, and various new products have begun to emerge gradually, and these products permeate into people's daily life at a very fast speed.
This paper expounds the importance of spread spectrum communication in today's society, describes in detail the composition, working principle, functional module design method and simulation algorithm of wireless spread spectrum communication system, and based on the existing theories, analyzes the communication related aspects by MATLAB function and toolbox Simulink, and simulates and analyzes the direct sequence spread spectrum communication system by simulation module, and intuitively connects the basic concepts and design ideas. According to the characteristics and principles of spread spectrum communication, the specific analysis of spread spectrum communication is studied in detail, such as spread spectrum synchronization, carrier synchronization and narrowband interference suppression technology.

Keywords: Spread spectrum communication; Simulink simulation: anti-interference

1绪论

1.1 引言

当前的时代，是一个信息的时代，社会的运转将依靠信息，而通信又是信息传递的主要的手段，通信与信息已连成一体，并成为现代社会发展必需的事物，没有这两个事物的存在，现代社会将停滞不前。作为一种资源，信息只能用于通过广泛的交流和交流产生价值。信息是一种资源，但这种资源未经传播或者传播不及时将使其价值大大折扣，如今信息的传播技术已与计算机技术相结合，这就极大的推进了信息对于社会发展作用的进程，成为新时代发展的强大的动力。而信息的传递不仅要求及时迅速，还要保证信息传递的质量以及安全，在信息传递的时候能够拥有优良的抗干扰则显得非常重要。

本文的主题扩频抗干扰通信是当今社会信息传输的三种形式之一。使用这种传输的方法，在传输过程当中，信号所使用的带宽则远大于所传输信息所需的带宽。频带的传输带宽只取决于相应的编码以及调制，而与所传输的信息没有什么关系。可以通过采取相应的方法去恢复接收，来增强整个传输系统的抗干扰能力。
随着VLSI技术，微电子技术等高新技术的进一步发展，扩频技术在军民通信中的应用越来越广泛，主要是因为扩频抗干扰通信技术具有抗干扰性。其具有非常优良的性能，拥有包括性能强、误码率低、安全通信易于实现等众多的优点。

1.2 扩频通信技术的基本概念

我们如何去评价一个通信系统的性能指标的好坏呢？我们可以通过判断这个通信系统是否可靠，使用这个系统是否经济等等方面来进行性能优良的评价。但站在信息传播的这一层面来进行相关的研究就会发现通信系统的有效性和可靠性是目前存在的最明显的矛盾。

所谓的有效性就是指所要进行传输的信息所需要的带宽以及时间间隔或者是传输的速度相关的问题。为了能够提高传输的有效性，我们一般都是通过采取复用的技术，通常情况下。进行传输的信道的复用程度越高其传输的有效性也就越高。传输的有效性的好坏是由其传输系统的传输效率来评价的。而所谓的可靠性就是指传输的质量方面的好坏，即信息传输到最终区域的准确性的大小。从这个意义上来讲增强系统的抗干扰性就能够有助于增强传输的可靠性。在模拟通信系统传输过程当中的可靠性一般是通过经由接收器所输出的信噪比来进行相关的评价。通常情况下输出的SNR越高，传输的质量也就越好。而在数字系统当中，可靠性则是由错误率来进行评价的，错误率越高可靠性则越差。

频谱是一种对于传输电信号的频域的一种描绘。时域通常是用来表示传输系统运载的信息信号的，一般是表示为时间函数。信号的时域表达式f(t)可以用傅里叶变换得到其频域表达式F(w)，频域和时域的关系由式（1.1）和（1.2）式确定：

（1.1）

（1.2）

式中,函数f(t)的傅氏变换存在的充分条件是f(t)绝对值的积分值必须为有限值，这将十分有助于扩展频谱信号的观察以及相关分析。

所谓的扩频通信系统就是指通过采取某种扩频函数将所要传输的信息转变为宽频带信号，再进行信息的传输操作，进而获取传输信息的一个通信系统。由于它是将传输的信息进行了扩展，所以这就导致了其射频带宽要远高于传统的系统所要求的带宽，两者之间的差距一般是好几十倍甚至是上万的倍数了。扩频通信系统的产生就意味着信息本身不再能够从根本上去决定传输需要的调制信号的带宽，因为信息所要求的带宽可以通过扩频函数来进行调制。如要使用扩频通信系统就需要达到以下的两个条件：

（1）传输带宽远远大于被传送的原始信息的带宽；

（2）扩频函数所使用的是伪随机编码信号。

1.3 扩频通信系统的理论依据

正因为有了扩频技术这才使得基带信号能够在比较宽的频带当中进行传输。通过相关的原理将接收端的信号扩充到基带信号的频谱上面，以此来增加抗干扰性。香农信息论证明，通过扩频的方法有助于增强通信系统的抗干扰性。香农总共发表了三篇相关的论文。扩频通信系统正是建立在这些理论之上。

根据香农信息论，对于受到加性高斯白噪声干扰的连续信道，信道带宽为B，信噪比为S/N，其信道容量公式为 ：

C=Blog₂（1 S/N） （1.3）

根据此式，我们可以得出信道容量与信道带宽以及信噪比成正比，可以通过调整信道宽与信噪比的相应量以应对固定的信道容量。通过扩频技术能够将所要传输信息的信号频谱进行扩大，这种扩展方式能够增大好几十倍，甚至是上千倍，通过扩大信号的频谱能够有助于增强通信系统的传输能力，增强传输的可靠性。

扩频通信系统还能够应用在井下通信，以确保在任何情况下井内都能够进行正常的通信。但在目前井下通信的手段，最常见的还是有线通信，它能够确保在正常情况下的联络，但一旦发生特殊情况，例如井下塌方将会使这种通信手段失效，这时候无线通信就发挥了其特有的价值。但是对于普通的无线通信来说，其在进行特殊的通信过程当中即井下穿透通信的时候就要去将射频进行降低，但是一旦降低射频之后就会导致在通信过程当中很容易受到外界的干扰，而扩频技术能够通过将信号进行扩展能够增强在通信过程当中的抗干扰能力，这就使得即使在特殊的通信过程当中也能保证信息顺利传输。

在进行井下通信的时候，如要对地面进行穿透通信，就需要降低发射频率，因为电波的穿透能力是伴随着频率的降低而增强的。所以站在这个角度上来看，开发研究低发射频率扩频通信技术有着非常深远的意义。这是通过将话音信号在发射端进行转换，从而致使基带信号进行扩展，然后再经过脉冲放大器进行放大进行传输。而在接收端，则通过采取相关的解除信号的扩展，恢复到信息传输前的状态，最终转化为话音信号。

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