直接擴頻序列抗干擾能力

【摘要】本課題主要進行了直接擴頻序列抗干擾能力的MATLAB仿真，分析了直接擴頻序列信號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。

【關鍵詞】GP(處理增益)，MJ（抗干擾容限），LC（擴頻比）

【中圖號】TN914【文獻標示碼】A【文章編號】1005-1074(2009)03-0083-01

1直接序列擴頻

1.1概念直接序列擴頻（Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式，簡稱直擴方式（DS方式）。就是用高速率的擴頻序列在發(fā)射端擴展信號的頻譜，而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴，把展開的擴頻信號還原成原來的信號。直接序列擴頻方式是直接用偽噪聲序列對載波進行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過信道編碼后，與偽噪聲序列進行模2和生成復合碼去調(diào)制載波。接受機在收到發(fā)射信號后，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，作為本地解擴信號，以便能夠及時恢復出數(shù)據(jù)信息，完成整個直擴通信系統(tǒng)的信號接收。

1.2直接序列擴頻系統(tǒng)的優(yōu)點

1.2.1抗干擾能力強擴頻解調(diào)器實際上是一個相關器，擴頻信號通過相關器后能有效地恢復，干擾信號（包括瞄準性窄帶干擾和寬帶干擾）由于與本地PN碼不相關而被相關器抑制掉。

1.2.2具有強的抗多徑干擾能力由擴頻序列的自相關函數(shù)的特性知道。當兩個接收信號序列相對時間超過碼元寬度時，相關器輸出只為碼長的倒數(shù)，故被很大程度地抑制掉。直序擴頻技術還有一種更先進的接收技術，叫RAKE接收技術，它可以實現(xiàn)多徑分集接收，不僅避免了多徑干擾還增強了接收信號強度。但是RAKE接收技術的實現(xiàn)比較復雜且昂貴。

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

1.2.4便于實現(xiàn)多址通信由于不同的擴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頻碼作為用戶的地址碼，則很容易實現(xiàn)碼分多址（CDMA）通信。

2理論分析基礎

2.1直擴系統(tǒng)的抗干擾性直擴系統(tǒng)最重要的應用就是在軍事通信中作為一種具有很強抗干擾性的通信手段。在實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。現(xiàn)把直擴系統(tǒng)對這幾種干擾信號的抗干擾性簡述如下：①對于寬帶噪聲，經(jīng)過解擴中與本地PN相乘以后相關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)。故直擴系統(tǒng)有足夠高的Gp時，對寬帶噪聲是有很好的抗干擾作用的。②對于部分頻帶噪聲干擾，由于能量相對集中，對直擴系統(tǒng)的危害比寬帶噪聲要大一些。換句話說，直擴系統(tǒng)對其抗干擾性低于對寬帶噪聲的抗干擾性。③對于單頻及多頻載波干擾，干擾信號被展寬成(sinx/x)2形狀的頻譜。經(jīng)帶通濾波器濾除大量干擾。故直擴系統(tǒng)對這類干擾有很好的抗干擾性。多頻時為單頻時幾個干擾信號能量的疊加而已。④對于脈沖干擾，由于能量在時間上相對集中，類似于部分頻帶干擾時能量在頻譜上相對集中，對直擴系統(tǒng)的危害較大。故對這類干擾的抗干擾性較差。

采用碼片速率很高的PN碼序列進行擴頻調(diào)制，擴頻信號的帶寬可達1-100MHz。通過擴頻解擴處理能夠提高抗干擾能力的原因為：擴展頻譜信號在接收端做相關解擴處理，有用信號被解擴為窄帶譜信號；寬帶無用信號與本地偽碼不相關，因此不能解擴，仍為寬帶譜；窄帶干擾信號則被本地偽碼擴展成為寬帶譜。用一個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，擴頻處理使接收機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帶寬Wc與基帶信號碼元速率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是接收機輸出端的信噪比，LS是系統(tǒng)損耗。可以看出，直擴系統(tǒng)的抗干擾性與其處理增益有重大關系。

2.2抗單頻干擾性能分析假設人為干擾為單頻干擾。

2.3實驗模型在本實驗中仿真了加高斯白噪聲干擾和單音干擾的情況，并且沒有將信號調(diào)制到射頻上，整個系統(tǒng)是一個基帶系統(tǒng)。通過理論分析，我們對直接序列擴頻的抗干擾性能有了進一步的了解。直接序列擴頻具有一定的抗寬帶干擾的能力，加寬帶干擾時的誤碼性能曲線大致與加寬帶干擾的BPSK相同；而對于單音干擾的抗干擾能力則更強，抗干擾能力隨擴頻比增大而增強，單音干擾基本上不起作用。但是直接序列擴頻對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性能惡化嚴重。

參考文獻

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