基于MATLAB的直接扩频通信系统研究

王平 马姝颖 陈妮 周政瀚

【摘  要】本文对直接序列扩频通信系统的理论基础和其性能进行了分析以及详细的阐述，通过MATLAB仿真软件对其实现的全部过程进行了追踪。由仿真的结果，可以得出当误码率相同，即控制误码率不变，扩频因子（扩频增益）越大，那么输出信噪比越大的结论，为扩频通信系统设计提供了理论依据。

【关键词】扩频通信;MATLAB;误码率;扩频因子

引言

直接扩频通信技术是当今广泛应用于军事中的一种较为常见的扩频通信技术[1]。最初研发的目标是为了能够为二战中军事通信系统的安全与保密提供保障，是目前美国军队重要的一项军事通信技术。该技术导致了敌人难以检测得信号，即便检测得到了信号，如果不能够知道正确的方法进行编码，也不能把信号再次汇编为原始的信号[2]。

由于直接扩频技术具有优良的抗噪声特性，在民用通信中，扩频通信技术显得非常的合适[3]。现在直接扩频通信技术被广泛应用于包括移动计算机网和无线网等许多应用领域。扩频通信技术如今不仅成功实现技术理论和应用技术上的重大突破，并且在硬件和软件性能上也在不断提高[4]。

1扩频通信理论

在直接序列扩频通信技术中，一个关键的步骤是在信号的发送端将需要发送的信号与扩频码序列相乘，通过这种方式，可以将原始信号的扩展到一个较宽的频谱上去，这样就方便了信号的加密和传输。在信号接受端，使用与发送端相同的扩频码与已经扩频并且调制的信号相乘，即为解扩，从而恢复为原始信息或者信号。

伪随机码是扩频通讯系统中使用最多的一种扩频码，也叫PN码。伪随机信号编码最大的一个基本优势和主要特点之一近似随机编码信号的基本特征。

1.1 m序列

在扩频通信系统中，用作扩频码的伪随机码大多由反馈移位寄存器（FSR）来进行产生。r级线性反馈移位寄存器，可以用二元域上的r次多项式来进行表示：

本文对直扩通信系统的仿真是在高斯信道中进行的，即为加性高斯白噪声，研究当扩频码为Gold码时，不同扩频因子下的误码率曲线。

3 实验结果及分析

扩频因子4、扩频因子8、扩频因子16、扩频因子32、扩频因子64、扩频因子128的误码率性能曲线，仿真信噪比范围为-21～3，比较了扩频因子4、扩频因子8、扩频因子16的误码率性能曲线，可见扩频因子为4时，对于整个Gold码扩频通信系统，其误码率性能较弱，因为整个信噪比区间内，其误码率未低于10-3。图5表示了扩频因子128、扩频因子256、扩频因子512的誤码率性能曲线，仿真信噪比为-33～-9。通过图中数据的分析，选用高斯信道进行仿真的情况下，若误码率相同，即控制误码率不变，扩频因子（扩频增益）越大，那么输出信噪比越小，因此想要在输出端获取更大好处的信噪比，可以通过增大扩频因子的方式来进行实现。

参考文献：

[1]刘明. 短波通信关键技术研究与DSP实现[D]. 西安电子科技大学，2010.

[2]覃艳. 基于认知技术的WirelessHART协议研究[D]. 东北大学，2012.

基金项目：

复杂电力环境智能感知关键技术及应用（2019ZR005）