基于LABVIEW的扩频系统设计

引言 近几年几场局部战争表明，电子技术在战争中的作用与地位越来越重要，它已成为影响战争进程的重要因素之一。因此，各国都在大力进行电子技术的研究，可以预计，未来的战场，无论是局部战争还是大范围的战争，军事电子系统之间的对抗将愈来愈激烈。作为指挥、控制、信息传递等主要手段的通信系统，必将成为敌方干扰和破坏的首要目标，抗干扰、抗截获、抗侦破就成为现代军事通信系统的必然要求。扩频通信技术在抗干扰及保密性能等方面具有巨大的优势，已 成为当今军事通信系统中抗干扰的基本技术之一。 LABVIEW是一个程序开发环境。它使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，而非使用基于文本的语言来产生源程序代码。LABVIEW是一个通用编程系统，但是它也包含为数据采集和仪器控制特别设计的函数库和开发工具。LABVIEW程序被称为虚拟仪器（VIS），是因为它们的外观和操作能模仿实际的仪器。由于LABVIEW所使用的术语、图标和概念都是技术人员、科学家、工程师所熟悉的，故而即使用户没有多少编程经验，同样也能利用LABVIEW来开发自己的应用程序。 LABVIEW提供了三个模板来编辑虚拟仪器：工具模板、控制模板、功能模板。 1.2扩频通信技术的特点 扩频通信在军事领域的长期成功应用以及近年来在商业领域的异军突起，说明其较之传统的时分多址和频分多址通信方式有明显的特点和优势，其主要特点为： 1.抗干扰性能好，特别是抗窄带干扰能力 它具有极强的抗人为宽带干扰、窄带瞄准式干扰、中继转发式干扰的能力，有利于电子反对抗。 2.保密性好 由于扩频系统可以使用码周期很长的伪随机码，在一个伪随机码周期中具有随机特性，经它调制后的数字信息类似于随机噪声,将其用于保密通信中，敌方采用普通侦察手段和破译方法不易发现和识别信号。接收端进行解扩时，只有当本地码和发射的伪随机码完全一致时，才能有效地恢复信息，不易被破密。若要破密，必须准确地知道所用伪随机码的种类、码长和初相，这显然是比较困难的。 3.抗多径干扰能力强 在无线通信的各个频段，长期以来，多径干扰始终是一个难以解决的问题之一。在以往的窄带通信中，采用两种方法来提高抗多径干扰的能力：一是把最强的有用信号分离出来，排除其他路径的干扰信号，即采用分集／接收技术；二是设法把不同路径来的不同延迟、不同相位的信号在接收端从时域上对齐相加，合并成较强的有用信号，即采用梳状滤波器的方法。 这两种技术在扩频通信中都易于实现。因多径反射造成的频率选择性衰落只能影响信号的一部分，因而对宽带信号不会造成整体性的损害，也就是说扩频通有频率分集的功能，工作频带越宽则分集效果越明显。同时，在存在多径干扰的情况下，由于PN码尖锐的自相关特性使多径射束完全独立，只有当多径时延小于码元宽度时，才会造成轻度衰落。当码速率较高时，多径信号不会同时到达接收端，因而扩频系统会将多径反射信号作为干扰噪声来进行处理，因此，扩频系统有很强的抗多径干扰能力。另外，由于在扩频系统中采用的PN码具有伪随机特性，因此同一序列相差一个码片（chip）周期以上就基本不相关（长码更为明显）。同时，在实际应用的扩频系统的码速率都较高，码元周期短，故可以利用扩频序列的这一特性将延时超过一个码片周期的反射路径分离，将各路反射信号时间校准后合并利用，以此回收分散在各反射路径上的信号能量，从而改善系统的信噪比。 4.能精确地定时和测距 我们知道电磁波在空间的传播速度是固定不变的光速。人们自然会想到如果能够精确测量电磁波在两个物体之间传播的时间，也就等于测量两个物体之间的距离。 在扩频通信中，如果扩展频谱很宽，则意味着所采用的扩频码速率很高，每个码片占用的时间就很短。当发射出去的扩频信号在被测物体反射回来后，在接收端解调出扩频码序列，然后比较收发两个码序列相位之差，就可以精确测出扩 频信号往返的时间差，从而算出二者之间的距离。测量的精度决定于码片的宽度，也就是扩展频谱的宽度。码片越窄，扩展的频谱越宽，精度越高。 5.适合数字话音和数据传输，以及开展多种通信业务 扩频通信一般都采用数字通信、码分多址技术，适用于计算机网络，适合于数据和图象传输。