1、擴頻系統的性能分析擴頻系統的性能分析 1.1擴頻通信擴頻通信 所謂擴頻通信，是擴展頻譜通信的簡稱。 它是指用來傳輸信息的射頻帶寬遠大于信 息本身帶寬的一種通信方式，擴頻通信系 統的出現，被譽為是通信技術的一次重大 突破。 擴頻通信在發送端以擴頻編碼進行擴頻調 制，在接收端以擴頻碼序列進行擴頻解調， 這一過程使其具有諸多優良特性。 1.2工作方式工作方式 1.直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式（簡稱DSSS方 式）； 2.跳變頻率（Frequency Hopping）工作方 式（簡稱FH方式）； 3.跳變時間（Time Hopping）工作方式

2、 （簡稱TH方式）； 4.線性調頻（Chirp Modulation）工作方 式（簡稱Chirp方式）。目前使用最多、最 典型的擴頻工作方式是直擴式（DSSS方 式），在無線網絡的通信中，就是采用這 種方式工作的。 1.3擴頻通信系統的性能分析擴頻通信系統的性能分析 （1）性噪比和誤碼率 （2）抗干擾及抗多徑能力 （3）擴頻的多址能力以及數據 傳輸能力 （4）擴頻通信的測距能力 1.41.4信噪比和誤碼率信噪比和誤碼率 信噪比和誤碼率是數據通信最重要的性能 指標，它充分反映了數據通信的抗噪聲能 力和傳輸數據的準確性，這里開始分析直 接擴頻系統的信噪比和誤碼率。 擴展頻譜技術的理論可用香農 （C

3、EShannon)信道容量公式來描述。 C=WC=W* *loglog （1+S/N) 1+S/N) （bit/sbit/s ) 該公式表明，在高斯信道中當傳輸系統的 信號噪聲功率比S/N下降時，可用增加系統 傳輸寬帶W的辦法來保持信道容量C不變。 對于任意給定的信號噪聲功率比，可以用 增大傳輸帶寬來獲得較低的信息差錯 率。擴展頻譜技術正是利用這一原理， 用高速率的擴頻碼來達到擴展待傳輸 的數字信息帶寬的目的。擴頻通信系 統的帶寬比常規通信體制大幾百倍至 幾千倍，故在相同的性噪比條件下， 具有較強的抗噪聲干擾的能力。 圖1-1.1 擴頻系統的工作原理圖 圖1-1.2 擴頻系統的工作原理圖 在發

4、端輸入的信息先經信息調制形成數字信 號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列 去調制數字信號以展寬信號的頻譜。展寬后 的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收 到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本 地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解 擴。再經信息解調、恢復成原始信息輸出。 由此可見，一般的擴頻通信系統都要進行三 次調制和相應的解調。一次調制為信息調制， 二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制， 以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與 一般通信系統比較，擴頻通信就是多了擴頻 調制和解擴部分。 擴頻通信在空間傳輸時所占用的帶寬相對 較寬，而接收端又采用相關檢測的辦法來 解擴，使有用寬帶信息信號恢

5、復成窄帶信 號，而把非所需信號擴展成寬帶信號，然 后通過窄帶濾波技術提取有用的信號。這 樣，對于各種干擾信號，因其在接收端的 非相關性，解擴后窄帶信號中只有很微弱 的成分，信噪比很高，因此抗干擾性強， 誤碼率低。當處理增益Gp 35dB時，抗干擾 容限Mj 22dB，即在負信噪聲比（ 22dB） 條件下，可以將信號從噪聲中提取出來。 在商用的通信系統中，擴頻通信是唯一能 夠工作在負信噪比條件下的通信方式。 1.5 結果仿真 在給出下列仿真的條件下，觀察仿真運行 情況。信息速率20b/s，幅度為1；偽隨機 序列采用10 級，傳輸速率為200b/s 的m 序列；載波頻率10KHz；信號功率為1W，信 噪比30dB；仿真時間設為2s。在這樣的仿 真條件下，理論上可獲得10 倍的擴頻增益。 圖1-2是系統擴頻解擴的仿真結果。上圖為 信源，中圖為擴頻碼，下圖為信宿。從圖4 可見，信源和信宿相同，誤碼率為0，基于 MATLAB/Simulink 所設計的仿真系統滿足 擴頻通信系統的軟件仿真要求。 圖1-2系統擴頻解擴的仿真圖 設置信息速率和偽隨機序列傳輸速率，在 擴頻增益10 和50 的情況下，不斷改變信 噪比的大小，從而得到擴頻增益、誤碼率 和信噪比的關系如圖1-3。從圖1-3 可