【摘要】本課題主要進(jìn)行了直接擴(kuò)頻序列抗干擾能力的MATLAB仿真，分析了直接擴(kuò)頻序列信號(hào)在不同干擾條件下的性能，其中所加干擾有加性高斯白噪聲干擾和單音干擾。

【關(guān)鍵詞】GP(處理增益)，MJ（抗干擾容限），LC（擴(kuò)頻比）

【中圖號(hào)】TN914【文獻(xiàn)標(biāo)示碼】A【文章編號(hào)】1005-1074(2009)03-0083-01

1直接序列擴(kuò)頻

1.1概念直接序列擴(kuò)頻（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，簡稱直擴(kuò)方式（DS方式）。就是用高速率的擴(kuò)頻序列在發(fā)射端擴(kuò)展信號(hào)的頻譜，而在接收端用相同的擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展開的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原來的信號(hào)。直接序列擴(kuò)頻方式是直接用偽噪聲序列對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過信道編碼后，與偽噪聲序列進(jìn)行模2和生成復(fù)合碼去調(diào)制載波。接受機(jī)在收到發(fā)射信號(hào)后，首先通過偽碼同步捕獲電路來捕獲發(fā)送來到偽碼精確相位，并由此產(chǎn)生跟發(fā)送端的偽碼相位完全一致的偽碼相位，作為本地解擴(kuò)信號(hào)，以便能夠及時(shí)恢復(fù)出數(shù)據(jù)信息，完成整個(gè)直擴(kuò)通信系統(tǒng)的信號(hào)接收。

1.2直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1.2.1抗干擾能力強(qiáng)擴(kuò)頻解調(diào)器實(shí)際上是一個(gè)相關(guān)器，擴(kuò)頻信號(hào)通過相關(guān)器后能有效地恢復(fù)，干擾信號(hào)（包括瞄準(zhǔn)性窄帶干擾和寬帶干擾）由于與本地PN碼不相關(guān)而被相關(guān)器抑制掉。

1.2.2具有強(qiáng)的抗多徑干擾能力由擴(kuò)頻序列的自相關(guān)函數(shù)的特性知道。當(dāng)兩個(gè)接收信號(hào)序列相對(duì)時(shí)間超過碼元寬度時(shí)，相關(guān)器輸出只為碼長的倒數(shù)，故被很大程度地抑制掉。直序擴(kuò)頻技術(shù)還有一種更先進(jìn)的接收技術(shù)，叫RAKE接收技術(shù)，它可以實(shí)現(xiàn)多徑分集接收，不僅避免了多徑干擾還增強(qiáng)了接收信號(hào)強(qiáng)度。但是RAKE接收技術(shù)的實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜且昂貴。

1.2.3抗截獲能力強(qiáng)理論分析表明，信號(hào)的檢測概率與信號(hào)能量與噪聲功率譜密度之比成正比，與信號(hào)的頻帶寬度成反比。直擴(kuò)信號(hào)正好具有這兩方面的優(yōu)勢，它的功率譜密度很低，單位時(shí)間內(nèi)的能量就很小，同時(shí)它的頻帶很寬。因此，它具有很強(qiáng)的抗截獲性。

1.2.4便于實(shí)現(xiàn)多址通信由于不同的擴(kuò)頻碼是正交或接近正交的，彼此相互影響很小，所以可以把不同的擴(kuò)頻碼作為用戶的地址碼，則很容易實(shí)現(xiàn)碼分多址（CDMA）通信。

2理論分析基礎(chǔ)

2.1直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性直擴(kuò)系統(tǒng)最重要的應(yīng)用就是在軍事通信中作為一種具有很強(qiáng)抗干擾性的通信手段。在實(shí)際中我們遇到的干擾主要有下面幾種：寬帶噪聲干擾、部分頻帶噪聲干擾、單音及多音載頻干擾、脈沖干擾等?，F(xiàn)把直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)這幾種干擾信號(hào)的抗干擾性簡述如下：①對(duì)于寬帶噪聲，經(jīng)過解擴(kuò)中與本地PN相乘以后相關(guān)輸出仍然是寬帶噪聲，且噪聲功率譜密度不變。但是經(jīng)窄帶濾波的作用后，輸出信息的信噪比，仍改善了處理增益的分貝數(shù)。故直擴(kuò)系統(tǒng)有足夠高的Gp時(shí)，對(duì)寬帶噪聲是有很好的抗干擾作用的。②對(duì)于部分頻帶噪聲干擾，由于能量相對(duì)集中，對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的危害比寬帶噪聲要大一些。換句話說，直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)其抗干擾性低于對(duì)寬帶噪聲的抗干擾性。③對(duì)于單頻及多頻載波干擾，干擾信號(hào)被展寬成(sinx/x)2形狀的頻譜。經(jīng)帶通濾波器濾除大量干擾。故直擴(kuò)系統(tǒng)對(duì)這類干擾有很好的抗干擾性。多頻時(shí)為單頻時(shí)幾個(gè)干擾信號(hào)能量的疊加而已。④對(duì)于脈沖干擾，由于能量在時(shí)間上相對(duì)集中，類似于部分頻帶干擾時(shí)能量在頻譜上相對(duì)集中，對(duì)直擴(kuò)系統(tǒng)的危害較大。故對(duì)這類干擾的抗干擾性較差。

采用碼片速率很高的PN碼序列進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，擴(kuò)頻信號(hào)的帶寬可達(dá)1-100MHz。通過擴(kuò)頻解擴(kuò)處理能夠提高抗干擾能力的原因?yàn)椋簲U(kuò)展頻譜信號(hào)在接收端做相關(guān)解擴(kuò)處理，有用信號(hào)被解擴(kuò)為窄帶譜信號(hào)；寬帶無用信號(hào)與本地偽碼不相關(guān)，因此不能解擴(kuò)，仍為寬帶譜；窄帶干擾信號(hào)則被本地偽碼擴(kuò)展成為寬帶譜。用一個(gè)窄帶濾波器排除帶外的干擾，這樣窄帶內(nèi)的信噪比就大大提高了，擴(kuò)頻處理使接收機(jī)輸出端獲得信噪比的好處可用處理增益來衡量，具體可表示為射頻信號(hào)帶寬Wc與基帶信號(hào)碼元速率Rb之比：GP=Wc/Rb抗干擾能力用干擾容限來表征，即干擾容限:MJ=GP－[(S/N)out＋LS]

式中，GP是處理增益，(S/N)out是接收機(jī)輸出端的信噪比，LS是系統(tǒng)損耗?？梢钥闯?，直擴(kuò)系統(tǒng)的抗干擾性與其處理增益有重大關(guān)系。

2.2抗單頻干擾性能分析假設(shè)人為干擾為單頻干擾。

2.3實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮诒緦?shí)驗(yàn)中仿真了加高斯白噪聲干擾和單音干擾的情況，并且沒有將信號(hào)調(diào)制到射頻上，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)基帶系統(tǒng)。通過理論分析，我們對(duì)直接序列擴(kuò)頻的抗干擾性能有了進(jìn)一步的了解。直接序列擴(kuò)頻具有一定的抗寬帶干擾的能力，加寬帶干擾時(shí)的誤碼性能曲線大致與加寬帶干擾的BPSK相同；而對(duì)于單音干擾的抗干擾能力則更強(qiáng)，抗干擾能力隨擴(kuò)頻比增大而增強(qiáng)，單音干擾基本上不起作用。但是直接序列擴(kuò)頻對(duì)于部分頻帶干擾和脈沖干擾的抗干擾能力很差，在受到上兩種干擾時(shí)性能惡化嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)

[1]沈越弘，高媛媛，魏以民.通信原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005

[2]張培源.MATLAB語言[M].合肥：中國科技大學(xué)出版社，1995

[3] 陳顯治.現(xiàn)代通信技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社，2005