基于MATLAB的直接擴頻通信系統研究

王平 馬姝穎 陳妮 周政瀚

【摘 ?要】本文對直接序列擴頻通信系統的理論基礎和其性能進行了分析以及詳細的闡述，通過MATLAB仿真軟件對其實現的全部過程進行了追蹤。由仿真的結果，可以得出當誤碼率相同，即控制誤碼率不變，擴頻因子（擴頻增益）越大，那么輸出信噪比越大的結論，為擴頻通信系統設計提供了理論依據。

【關鍵詞】擴頻通信;MATLAB;誤碼率;擴頻因子

引言

直接擴頻通信技術是當今廣泛應用于軍事中的一種較為常見的擴頻通信技術[1]。最初研發的目標是為了能夠為二戰中軍事通信系統的安全與保密提供保障，是目前美國軍隊重要的一項軍事通信技術。該技術導致了敵人難以檢測得信號，即便檢測得到了信號，如果不能夠知道正確的方法進行編碼，也不能把信號再次匯編為原始的信號[2]。

由于直接擴頻技術具有優良的抗噪聲特性，在民用通信中，擴頻通信技術顯得非常的合適[3]。現在直接擴頻通信技術被廣泛應用于包括移動計算機網和無線網等許多應用領域。擴頻通信技術如今不僅成功實現技術理論和應用技術上的重大突破，并且在硬件和軟件性能上也在不斷提高[4]。

1擴頻通信理論

在直接序列擴頻通信技術中，一個關鍵的步驟是在信號的發送端將需要發送的信號與擴頻碼序列相乘，通過這種方式，可以將原始信號的擴展到一個較寬的頻譜上去，這樣就方便了信號的加密和傳輸。在信號接受端，使用與發送端相同的擴頻碼與已經擴頻并且調制的信號相乘，即為解擴，從而恢復為原始信息或者信號。

偽隨機碼是擴頻通訊系統中使用最多的一種擴頻碼，也叫PN碼。偽隨機信號編碼最大的一個基本優勢和主要特點之一近似隨機編碼信號的基本特征。

1.1 m序列

在擴頻通信系統中，用作擴頻碼的偽隨機碼大多由反饋移位寄存器（FSR）來進行產生。r級線性反饋移位寄存器，可以用二元域上的r次多項式來進行表示：

本文對直擴通信系統的仿真是在高斯信道中進行的，即為加性高斯白噪聲，研究當擴頻碼為Gold碼時，不同擴頻因子下的誤碼率曲線。

3 實驗結果及分析

擴頻因子4、擴頻因子8、擴頻因子16、擴頻因子32、擴頻因子64、擴頻因子128的誤碼率性能曲線，仿真信噪比范圍為-21～3，比較了擴頻因子4、擴頻因子8、擴頻因子16的誤碼率性能曲線，可見擴頻因子為4時，對于整個Gold碼擴頻通信系統，其誤碼率性能較弱，因為整個信噪比區間內，其誤碼率未低于10-3。圖5表示了擴頻因子128、擴頻因子256、擴頻因子512的誤碼率性能曲線，仿真信噪比為-33～-9。通過圖中數據的分析，選用高斯信道進行仿真的情況下，若誤碼率相同，即控制誤碼率不變，擴頻因子（擴頻增益）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，可以通過增大擴頻因子的方式來進行實現。

參考文獻：

[1]劉明. 短波通信關鍵技術研究與DSP實現[D]. 西安電子科技大學，2010.

[2]覃艷. 基于認知技術的WirelessHART協議研究[D]. 東北大學，2012.

基金項目：

復雜電力環境智能感知關鍵技術及應用（2019ZR005）