BPSK信号的扩频解扩实现
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摘要：本文研究了基于直接序列扩频技术下，使用扩频、解扩算法实现bpsk信号的方法，通过系统的分析以及具体实验操作，得出典型BPSK信号，表明该方法能够满足设计要求。
关键词：BPSK信号；扩频解扩；直接序列扩频
中图分类号：TN911.72 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 14-0000-01
Spread spectrum Despreading Achievement of BPSK signals
Wu Xin
(China Mobile Tietong Wuhu Branch,Wuhu241000,China)
Abstract:This paper studies based on direct sequence spread spectrum technology,the use of spread spectrum,BPSK signal despreading algorithm method,and through systematic analysis of specific experimental operation,a typical BPSK signals obtained,indicating that the method can meet the design requirements.
Keywords:BPSK signal;Spread spectrum despreading;Direct sequence spread spectrum
一、前言
BPSK（Binary Phase Shift Keying）技术是指把模拟信号转换成数据值，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式，在通讯领域以及数字电视技术领域中有广泛的应用。本文系统研究了基于直接序列扩频理论下的BPSK信号的扩频解扩的实现方法。
二、直接序列扩频
直接序列扩频方式可以实现码分多址。扩频通信提高了抗干扰性能，代价是占用频带宽。但是如果许多用户共用这一宽频带，则可提高频带的利用率。由于在扩频通信中存在扩频码序列的扩频调制，充分利用各种不同码型的扩频码序列之间优良的自相关特性和互相关特性，在接收端利用相关检测技术进行解扩处理，在分配给不同用户码型的情况下区分出不同用户信号，进而提取出有用的信号，所以可以在同一频带上实现多个用户相互通讯而互不干扰。长期以来，在无线通信领域中，多径干扰始终是一个难题。扩频通信技术利用扩频码的自相关属性，在接收端从众多径信号中甄别和分离出可用度最高的信号，把多个路径传输来的同一码序列的波形相叠加并合成，起到抗多径干扰的作用。直接序列扩频方式（DSSS）是将待传送的信息数据利用伪随机码（m序列、M序列和Gold序列）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。跳频扩频通信系统BLADES的研制成功，首先实现了利用移位寄存序列进行纠错编码，另外在工程领域，实现了喷气实验室（JPL）在其空间任务中伪码产生器的设计以及跟踪环路的设计。
三、扩频解扩
扩频操作是指通过将数字信号与一个扩频码（高速数字序列）相乘的方式把数据符号转换为一系列码片，运用该方式可以提高数字符号速率，同时增加信号带宽。根据信号理论可知，信号的频谱宽度与脉冲宽度成反比关系，所以若要获得宽频带的信号，则需要对一个脉冲宽度较窄的信号进行调制。扩频操作中所用的扩频码序列即选用脉冲宽度较窄的序列，如此可以通过扩频操作起到拓宽信号频谱的作用。在无线通信中的射频信号带宽与所传输信号带宽往往属于一个数量级，从而提高频率利用率。在扩频通信中，其信号带宽与信息带宽的比例可以达到100乃至1000，如此一来可以达到提高通信抗干扰能力的目的，这也是扩频通信中的理论依据以及基本思想，即扩频通信系统所扩展的频谱宽度越宽，处理的增益越高，其抗干扰能力就越强。通过randsrc产生1、－1的source源序列，按顺序取一位数据，与产生的BPSK序列进行异或运算（生成的m序列也是双极性的1、－1序列，所以此处的异或运算可以等效为乘法运算），输出即为扩频后的数据。解扩就是扩频的逆过程，在扩频通信中接收端则用与发送端相同的扩频码序列与收到的扩频信号进行相关解调，恢复所传的信息。这种相关解调起到解扩的作用，即把扩展以后的信号又恢复成原来所传的信息，也就是将接收到的码字，与同一个m序列进行异或求和，当结果为正时，输出为1；反之，输出为0。
四、BPSK信号实现
在扩谱系统中，宽带扩谱信号是通过扩谱调制产生的，在直接序列扩谱系统中通常采用对载波进行相移键控调制。最简单的也是用的较多的是相移键控是二相相移键控，下面就主要分析BPSK调制解调的原理及实现过程。BPSK二进制移相键控，BPSK的信号形式一般表示为二进制PSK信号：即发送0时取0相位，发送1时取 相位。直扩系统的发送端使用BPSK码对信号频谱进行调制，以达到扩频目的。BPSK码序列捕获指接收机在开始接收扩频信号时，选择和调整接收机的本地扩频BPSK序列相位，使它与发送的扩频BPSK序列相位基本一致，即接收机捕捉发送的扩频BPSK序列相位，也称为扩频BPSK序列的初始同步。
在直扩系统的接收端，相关检测或匹配滤波的方法将被应用来进行解扩。相关检测的原理可以比喻为依据照片来找人，即为了达到在一群人中找到某一个人的目的，行而有效的方法就是根据此人的照片与人群中的每一个个体对照，如此一定可以找到这个人。同样，将上述比喻映射到信号搜寻中，即为了在一系列信号中检测出有用信号，可以首先在本地生成一个与有用信号相同的对照信号，然后据此与接收信号一一对比，根据其相似度大小来判断哪些才是有用信号。在扩谱系统中，宽带扩谱信号通过扩谱调制产生，在直接序列扩谱系统中通常采用对载波进行相移键控调制，最简单的也是用的较多的是相移键控是二相相移键控。
本设计采用基于滑动相关的串行捕获方案，具体说来就是首先将本地BPSK码与接收信号相乘并且积分后，求出二者的互相关值，然后将其与门限检测器中的某一个门限值相比较，从而可以判断出有用信号是否捕获成功。利用BPSK码序列的相关特性，即当两个相同码序列的相位一致的时候，输出相关值最大。如果有用信号的捕获确认成功，捕获指示信号的同步脉冲将控制搜索控制钟，调整BPSK码发生器产生的BPSK码重复频率和相位，使之与收到的信号保持同步。
五、结论
本文研究了基于直接序列扩频技术下，使用扩频、解扩算法实现BPSK信号的方法，通过系统的分析以及操作，最终得出典型BPSK信号，并得出了以下几点结论：
（一）系统分析了直接序列扩频技术以及扩频解扩技术。
（二）在扩谱系统以及直扩系统中完成了扩频解扩过程，实现了BPSK信号的产生并得出的典型BPSK信号，并分析出相关信号的甄别方法。
参考文献：
[1]贾怀义.基于m序列扩频码的研究[J].北方交通大学学报,2001
[2]杨晓,杨凯.基于MATLAB的扩频序列码仿真实现[J].弹箭与制导学报,2005
[3]典洪,李东峰,刘兵.直接扩频技术的仿真以及实现[J].通信技术,2007,9