王平 馬姝穎 陳妮 周政瀚

【摘 ?要】本文對(duì)直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和其性能進(jìn)行了分析以及詳細(xì)的闡述，通過MATLAB仿真軟件對(duì)其實(shí)現(xiàn)的全部過程進(jìn)行了追蹤。由仿真的結(jié)果，可以得出當(dāng)誤碼率相同，即控制誤碼率不變，擴(kuò)頻因子（擴(kuò)頻增益）越大，那么輸出信噪比越大的結(jié)論，為擴(kuò)頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】擴(kuò)頻通信;MATLAB;誤碼率;擴(kuò)頻因子

引言

直接擴(kuò)頻通信技術(shù)是當(dāng)今廣泛應(yīng)用于軍事中的一種較為常見的擴(kuò)頻通信技術(shù)[1]。最初研發(fā)的目標(biāo)是為了能夠?yàn)槎?zhàn)中軍事通信系統(tǒng)的安全與保密提供保障，是目前美國軍隊(duì)重要的一項(xiàng)軍事通信技術(shù)。該技術(shù)導(dǎo)致了敵人難以檢測(cè)得信號(hào)，即便檢測(cè)得到了信號(hào)，如果不能夠知道正確的方法進(jìn)行編碼，也不能把信號(hào)再次匯編為原始的信號(hào)[2]。

由于直接擴(kuò)頻技術(shù)具有優(yōu)良的抗噪聲特性，在民用通信中，擴(kuò)頻通信技術(shù)顯得非常的合適[3]?，F(xiàn)在直接擴(kuò)頻通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于包括移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)和無線網(wǎng)等許多應(yīng)用領(lǐng)域。擴(kuò)頻通信技術(shù)如今不僅成功實(shí)現(xiàn)技術(shù)理論和應(yīng)用技術(shù)上的重大突破，并且在硬件和軟件性能上也在不斷提高[4]。

1擴(kuò)頻通信理論

在直接序列擴(kuò)頻通信技術(shù)中，一個(gè)關(guān)鍵的步驟是在信號(hào)的發(fā)送端將需要發(fā)送的信號(hào)與擴(kuò)頻碼序列相乘，通過這種方式，可以將原始信號(hào)的擴(kuò)展到一個(gè)較寬的頻譜上去，這樣就方便了信號(hào)的加密和傳輸。在信號(hào)接受端，使用與發(fā)送端相同的擴(kuò)頻碼與已經(jīng)擴(kuò)頻并且調(diào)制的信號(hào)相乘，即為解擴(kuò)，從而恢復(fù)為原始信息或者信號(hào)。

偽隨機(jī)碼是擴(kuò)頻通訊系統(tǒng)中使用最多的一種擴(kuò)頻碼，也叫PN碼。偽隨機(jī)信號(hào)編碼最大的一個(gè)基本優(yōu)勢(shì)和主要特點(diǎn)之一近似隨機(jī)編碼信號(hào)的基本特征。

1.1 m序列

在擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中，用作擴(kuò)頻碼的偽隨機(jī)碼大多由反饋移位寄存器（FSR）來進(jìn)行產(chǎn)生。r級(jí)線性反饋移位寄存器，可以用二元域上的r次多項(xiàng)式來進(jìn)行表示：

本文對(duì)直擴(kuò)通信系統(tǒng)的仿真是在高斯信道中進(jìn)行的，即為加性高斯白噪聲，研究當(dāng)擴(kuò)頻碼為Gold碼時(shí)，不同擴(kuò)頻因子下的誤碼率曲線。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

擴(kuò)頻因子4、擴(kuò)頻因子8、擴(kuò)頻因子16、擴(kuò)頻因子32、擴(kuò)頻因子64、擴(kuò)頻因子128的誤碼率性能曲線，仿真信噪比范圍為-21～3，比較了擴(kuò)頻因子4、擴(kuò)頻因子8、擴(kuò)頻因子16的誤碼率性能曲線，可見擴(kuò)頻因子為4時(shí)，對(duì)于整個(gè)Gold碼擴(kuò)頻通信系統(tǒng)，其誤碼率性能較弱，因?yàn)檎麄€(gè)信噪比區(qū)間內(nèi)，其誤碼率未低于10-3。圖5表示了擴(kuò)頻因子128、擴(kuò)頻因子256、擴(kuò)頻因子512的誤碼率性能曲線，仿真信噪比為-33～-9。通過圖中數(shù)據(jù)的分析，選用高斯信道進(jìn)行仿真的情況下，若誤碼率相同，即控制誤碼率不變，擴(kuò)頻因子（擴(kuò)頻增益）越大，那么輸出信噪比越小，因此想要在輸出端獲取更大好處的信噪比，可以通過增大擴(kuò)頻因子的方式來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明. 短波通信關(guān)鍵技術(shù)研究與DSP實(shí)現(xiàn)[D]. 西安電子科技大學(xué)，2010.

[2]覃艷. 基于認(rèn)知技術(shù)的WirelessHART協(xié)議研究[D]. 東北大學(xué)，2012.

基金項(xiàng)目：

復(fù)雜電力環(huán)境智能感知關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用（2019ZR005）