前言

随着移动通信的迅速发展，使无线通信环境日趋恶化，如何进一步提高无线通信系统抗噪声性能，是当前的重要课题。扩频通信（Spread Spectrum Communication，SSC）具有抗噪声能力强、截获率低、码分多址、信号隐蔽、保密和易于组网等许多独特的优点，是现代通信技术发展的一个重要方向。SSC实际上是以牺牲带宽来抑制噪声的，但如何以较少的带宽资源获取较高的抗噪声能力是SSC技术的关键问题。因此不能简单地使用扩展带宽的方法，而需要与其他新技术结合来进一步提高系统的信噪比，提高通信的可靠性。研究发现，目前无线信道中人为噪声的功率已经远远超过了自然噪声的功率，而人为噪声具有很强的相关性，因此利用噪声的相关性来抑制噪声就成了当前通信领域的研究热点。

首先对相邻时隙噪声的相关性进行了研究：设计了相邻时隙噪声相关系数的测试方法，然后对相邻时隙中自然噪声和人为噪声的相关系数进行了实际测试和对比分析。结果表明：自然噪声和人为噪声都具有不同程度的相关性；人为噪声的相关系数要大于自然噪声的相关系数，即人为噪声的相关性要强于自然噪声的相关性；相邻时隙噪声的相关性与相邻时隙的时延与频带带宽有关，而与频带处于什么位置没有关系；在带宽一定的条件下，人为噪声和自然噪声的相关系数随时延的减小而增大；在时延一定的条件下，相邻时隙噪声的相关系数随带宽的减小而增大。

提出了一种利用噪声相关性来抑制噪声的编码方法，称为时域反相对称方法（Phase -Inversion Symmetric Method，PISM），设计了时域PISM的仿真模型，并对此模型的可行性进行了仿真验证；推导了时域PISM的抗带限高斯白噪声的性能；构造了窄带噪声、梳状噪声和宽带噪声的模型，并对其噪声的相关系数进行了测试；在高斯白信道下，对时域PISM抗不同噪声的能力进行了仿真和对比分析。实验表明：时域PISM对带限高斯白噪声有抑制能力，在解码时积分区间越小，噪声相关性越大，对噪声的抑制能力越强，并且这一规律可以推广到其他噪声形式；在信息的传输速率和噪声功率一定的条件下，不同的噪声的相关系数不同，时域PISM对其的抑制能力不同。窄带噪声相关系数最大，宽带噪声相关系数最小，时域PISM抗窄带噪声的能力最佳，而抗宽带噪声的能力最差，与噪声相关系数的分析相对应，即相关系数越大，PISM对其的抑制能力越强。

将时域PISM与传统的SSC系统相结合，设计了一个新的通信系统——反相对称-扩频通信（PIS-SSC）系统，并分别对其在高斯白噪声信道下和多径衰落信道下的抗噪声性能进行了仿真分析；将PIS-SSC系统与传统的SSC系统的抗噪声性能进行了对比研究。仿真结果表明：PIS-SSC系统对不同噪声均有不同程度的抑制能力；抗噪声能力要优于传统的SSC系统。

以FPGA/VHDL仿真软件ISE为设计平台，采用VHDL语言对PIS-SSC系统的各个模块进行了编程，实现了各模块的功能。主要模块包括m序列生成模块、扩频模块、反相对称编码模块、同步模块和解扩模块。此外，对反相对称解码模块实现电路进行了设计。结果表明，设计方案正确、可行，为工程实现提供了基础。

本书的研究工作得到了国家自然科学基金（项目号：60872019）和山西省青年科技基金（项目号：2011021017）的资助，在此表示感谢。在本书写作过程中得到太原理工大学萧宝瑾教授和博士生导师马福昌教授的大力支持与悉心指导，在此深表感谢。本书还借鉴了许多国内外学者的研究成果，在参考文献中均予以列出，在此也谨向他们致以深切的感谢。若有遗漏不全或引用不当之处，敬请批评指正。总之，在课题研究过程中，尽管作者尽了很大努力，但由于水平和时间有限，书中还存在不少不完善之处，敬请各位专家批评指正！

作者

2012年9月