扩频通信序列码的研究

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1、扩频通信序列码一.扩频通信概述扩频通信，即扩展频谱通信(SpreadSpectrumCommunication),它与光纤通信、卫星通信，一同被誉为进入信息时代的三人高技术通信传输方式。扩频通信是将待传送的信息数据被伪随机编码(扩频序列：SpreadSequence)调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则采用相同的编码进行解调及相关处理，恢复原始信息数据。这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；二是相关处理后恢复成窄带信息数据。止是由于这两大持点，使扩频通信具有抗

2、干扰，抗噪音，抗多径衰落，保密性好，功率谱密度低，具冇隐蔽性和低的截获概率，并且可多址复用和任意选址，高精度测量等优点。扩频技术(SpreadSpectrum,SS)的历史口J以追溯到20世纪50年代中期，但是直到8()年代初，扩频技术仍然主耍应用在军事通信和保密通信中。随着个人通信业务的发展以及全球定位系统的应用，到现在为止，使川扩频技术的川户已经超过一亿。无线通信已经成为电信产业最人的部门之一，经过十年多的稳步发展，俨然是21世纪中最有发展潜力的领域。扩频技术在未來无线系统小的应用也再次成为人们

3、关注的重点。本文主要讨论扩频序列码。二.扩频码序列2.1码序列的相关性在扩展频谱通信中需要用屈码率的窄脉冲序列。那么究竟选用什么样的码序列作为扩频码序列呢？它应该具备哪些基本性能呢？现在实际上用得最多的是伪随机码，或称为伪噪声(PN)码。这类码序列最重要的特性是具冇近似于随机信号的性能。因为噪声具冇完全的随机性，也可以说具有近似于噪声的性能。但是，真正的随机信号和噪声是不能重复再现和产生的。我们只能产生一种周期性的脉冲信号來近似随机噪声的性能，故称为伪随机码或PN码。为什么要选用随机信号或噪声性能的

4、信号来传输信息呢？许多理论研究表明，在信息传输中各种信号Z间的差别性能越大越好。这样任意两个信号不容易混淆，也就是说，相互Z间不易发生干扰，不会发生误判。理想的传输信息的信号形式应是类似噪声的随机信号，因为収任何时间上不同的两段噪声來比较都不会完全和似。用它们代衣两种信号，其差别性就最大。在数学上是用口相关函数来表示信号与它口身相移以后的相似性的。随机信号的口相关冈数的定义为下列积分:03=肥世；严几-皿_(0,当厂工0,]一[常数，当r=of现在来看看随机噪声的门相关性。图5-3(a)为任一随机噪

5、声的时间波形及其延迟一段t后的波形。图5-3(b)为其自相关函数。当工=0时，两个波形完全相同、重叠，积分平均为一常数。如果稍微延迟一T,对于完全的随机噪声，相乘以后正负抵消，积分为0。因而在以工为横座标的图上％(巧应为在原点的一段垂直线。在其他t时，具值为0。这是—种理想的二值自相关特性。利用这种特性，就很容易地判断接收到的信号与本地产牛•的相同信号复制品之间的波形和相位是否完全一•致。相位完全对准时侑输出，没冇对准时输出为0。遗憾的是这种理想的情况在现实中是不能实现的。因为我们不能产生两个完全相

6、同的随机信号o我们所能做到的是产生一种具有类似自相关特性的周期性信号。ib»PN码就是一种具有近似随机噪声这种理想一.值自相关特性的码序列。例如二元码序列1110100为码长为7位的PN码。如果用+1,—1脉冲分别表示“1”和“0”，贝恠图5-3(c)中示出萇波形和它相对延迟t个时片的波形。这样我们很容易求出这两个脉冲序列波形的口相关函数，如图5-3(d)中。门相关峰值在工=0时出现，口相关函数在±可/2范围内呈三角形。“为脉冲宽度。而其它延迟时，口相关函数值为一1/7,即码位长的倒数取负值。当码长

7、取得很大时，它就越近似于图5-3(b)中所示的理想的随机噪声的自相关特性。白然这种码序列就被称为伪随机码或伪噪声码。常用的PN码有F序列和Gold序列。2・2扩频序列码的仿真SystemView为方便用户对不同PN码的需要，除了在系统信号源图符屮提供了PN码信号源外，还专门在通信图符库屮给出了一个PN码发牛器的图符。用户只需要在该图符的输入端加入一定频率的时钟信号，给出相应的移位寄存器长度、反馈系数(或抽头)和起始种子(Seed)便可得到所需的PN序列。如图10.12所示，当选择一个通信图符的PN码

8、发生器时，单击参数设置按钮即出现如图所示的窗口。此时，在"RegisterLength"栏可输入所需的寄存器长度数，在“RegisterTaps"栏内用鼠标单击勾取所需的抽头数，在“Seed”栏内输入初始化种子，注意，种子的数字为十进制数，需要对二进制数进行转换,月•高位在前从左至右排列。另外，该图符必须要冇输入才能冇输出，R输入的周期脉冲信号频率就是该序列的输出频率。RegtlerLengih:SoquQWGontratorCTokml)TruftOuicU收血io