基于MATLAB的擴頻通信系統(tǒng)仿真（畢設(shè)范文）

1、西安文理學(xué)院機械電子工程系本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 基于matlab的擴頻通信系統(tǒng)仿真 專業(yè)班級 06級電子信息工程2班 學(xué) 號 08101060217 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 劉密歌 設(shè)計所在單位 西安文理學(xué)院 2010年5月西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題 目基于matlab的擴頻通信系統(tǒng)仿真學(xué)生姓名學(xué) 號08101060217專業(yè)班級06電信2班指導(dǎo)教師劉密歌職 稱副教授教 研 室電子信息工程畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)與要求為了能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與實際應(yīng)用聯(lián)系起來，要求利用matlab中的simulink仿真功能，對擴頻通信系統(tǒng)中發(fā)射機與接收機中的電路進行仿真，具體要求如下：1、建立擴頻通信

2、發(fā)射機和接收機電路的仿真模型。2、給出仿真模型中各仿真模塊的仿真波形。3、通過給系統(tǒng)加入不同的數(shù)字信號來檢驗系統(tǒng)工作的可靠性。4、撰寫的論文要條理清楚，主次分明，書寫格式符合畢業(yè)設(shè)計論文規(guī)范要求。畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進程起止時間工作內(nèi)容1-3周4-7周8-10周11-12周13周根據(jù)任務(wù)書收集資料，完成開題報告熟悉擴頻通信的工作原理及matlab仿真功能的應(yīng)用搭建仿真模型并進行調(diào)試撰寫論文答辯開始日期 完成日期 教研室主任（簽字） 系主任（簽字） 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目基于matlab的擴頻通信系統(tǒng)仿真學(xué)生姓名學(xué) 號08101060217專業(yè)名稱電子信息工程指導(dǎo)教師劉密

3、歌開題時間2010.2班 級06電信（2）一、選題目的和意義：擴頻通信系統(tǒng)利用了擴展頻譜技術(shù)，將信號擴展到很寬的頻帶上，在接收端對擴頻信號進行相關(guān)處理即帶寬壓縮，恢復(fù)成窄帶信號。對干擾信號而言，由于與擴頻信號不相關(guān)，則被擴展到一個很寬的頻帶上，使之進入信號通頻帶內(nèi)的干擾功率大大的降低，相應(yīng)增加了相關(guān)器輸出端的信號/干擾比，對大多數(shù)干擾信號而言，擴頻通信系統(tǒng)都具有很強的抗干擾性，除此之外它的、保密性、抗多徑等功能也倍受人們的關(guān)注，被廣泛的應(yīng)用于軍事通信和民用通信中。simulink是matlab中的一個可視化仿真工具，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個集成環(huán)境，廣泛運用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、

4、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。本次畢設(shè)選用中的simulink仿真功能，對擴頻通信系統(tǒng)中發(fā)射機與接收機中的電路進行仿真，一方面進一步掌握matlab仿真工具的應(yīng)用，另一方面加深對擴頻通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、性能的理解。二、本課題在國內(nèi)外的研究狀況及發(fā)展趨勢：擴頻通信系統(tǒng)是在50年代中期產(chǎn)生的，其最初的應(yīng)用包括軍事抗干擾通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、抗多徑實驗系統(tǒng)以及其它方面。自從擴頻通信的概念在50年代開始成熟以后，此后的二十多年擴頻通信技術(shù)仍得到很大的發(fā)展，但都只是局部的發(fā)展，如硬件的改進和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。而個人通信業(yè)務(wù)（pcs）的發(fā)展終于使擴頻技術(shù)迎來了另一次大發(fā)展的機遇。一直到80年代初期，擴頻通信的概

5、念都只是在軍事通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用，這種狀況到了80年代中期才得到改變。90年代初，在第一代模擬蜂窩通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了pcs研究的熱潮。擴頻技術(shù)為共享頻譜提供了可能。使用擴頻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)碼分多址，即在多用戶通信系統(tǒng)中所有用戶共享同一頻段，但是通過給每個用戶分配不同的擴頻碼實現(xiàn)多址通信。利用擴頻碼的自相關(guān)特性能夠?qū)崿F(xiàn)對給定用戶信號的正確接收；將其他用戶的信號看作干擾，利用擴頻碼的互相關(guān)特性，能夠有效抑制用戶之間的干擾。擴頻技術(shù)由于其本身具備的優(yōu)良性能而得到廣泛應(yīng)用，到目前為止，其最主要的兩個應(yīng)用領(lǐng)域仍是軍事抗干擾通信和移動通信系統(tǒng),而跳頻系統(tǒng)與直擴系統(tǒng)則分別是在這兩個領(lǐng)域應(yīng)用最多的擴頻方式。

6、三、主要研究內(nèi)容：利用matlab 提供的可視化工具simulink 建立擴頻通信發(fā)射機和接收機電路的仿真模型，對擴頻通信系統(tǒng)中發(fā)射機與接收機中的電路進行仿真。在給定仿真條件下，運行仿真程序，得到仿真結(jié)果即仿真模塊的仿真波形。通過改變不同的數(shù)字信號來檢測系統(tǒng)工作的可靠性。指導(dǎo)教師意見及建議： 該生能夠根據(jù)所作的設(shè)計任務(wù)，充分收集資料，明確設(shè)計任務(wù)，能夠提出合理的設(shè)計方案及工作計劃，同意開題。 簽字： 年 月 日教研室審核意見： 簽字： 年 月 日注：此表前三項由學(xué)生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)教研室審批后，才能開題。西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表題 目基于matlab的擴頻通信系

7、統(tǒng)仿真學(xué)生姓名學(xué) 號08101060217專業(yè)名稱電子信息工程指導(dǎo)教師劉密歌檢查時間4.21班 級06級2班畢 業(yè) 設(shè) 計（論文） 進 展 情 況前期我針對畢業(yè)設(shè)計基于matlab的擴頻通信系統(tǒng)仿真進行了資料的收集和查找。進行了相關(guān)知識的學(xué)習(xí)和理解之后，我開始使用simulink可視化仿真工具進行各種小模塊的仿真練習(xí)。熟練使用后，對收集資料和學(xué)習(xí)知識進行了綜合.篩選。參考資料，我開始使用matlab中的simulink仿真工具建立擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型。我試著建立了寄存器的仿真模型。同時得出m序列產(chǎn)生器的實現(xiàn)框圖，構(gòu)成可以產(chǎn)生周期的m序列反饋移位寄存器。再進行擴頻通信系統(tǒng)仿真模型的建立。其中信

8、源是采用隨機整數(shù)發(fā)生器，偽隨機碼則是又pn序列牛成器模塊產(chǎn)生，通帶m-psk調(diào)制器及通帶m-psk解調(diào)器，使用二相相移鍵控控制，由正弦載波與雙極性擴頻碼直接相乘實現(xiàn)，采用相干解調(diào)法進行解調(diào)，傳輸信道為加性高斯白噪聲信道。模型初期建立后，對產(chǎn)生m序列的反饋移位寄存器進行仿真，起初得不到仿真圖，經(jīng)過認真閱讀資料.通過老師的知道和同學(xué)的幫助后，對仿真模型進行了調(diào)試和修改，最后得到了仿真圖形。在今后設(shè)計中，我將致力于對直接擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型進行修改和仿真，最終得出仿真圖。指 導(dǎo) 教 師 意 見該生能夠根據(jù)任務(wù)書的要求，查閱大量資料，熟悉擴頻通信基本工作原理及其實現(xiàn)框圖，學(xué)習(xí)了matlab的simu

9、link的仿真功能，下一步的工作就是進實驗室利用simulink對擴頻通信進行仿真，估計在后一階段能夠按照計劃完成整個設(shè)計任務(wù)。在此階段，由于該生邊工作邊做畢設(shè)，針對畢設(shè)遇到的問題，基本上是通過電子郵件的方式和老師保持聯(lián)系。簽字： 年 月 日教研室意見簽字： 年 月 日西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評分表學(xué)生姓名學(xué) 號專 業(yè)電子信息工程班 級06級2班畢業(yè)設(shè)計（論文）題目設(shè)計（論文）起止時間2010年3月1日至2010年5月 日指導(dǎo)教師評語：建議成績：指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱教師評分表學(xué)生姓名學(xué) 號專 業(yè)電子信息工程班 級06級2班畢業(yè)設(shè)計（論文

10、）題目設(shè)計（論文）起止時間2010年3月1日至2010年5月 日評閱教師評語：建議成績：評閱教師簽名： 年 月 日西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄學(xué)生姓名學(xué) 號專業(yè)名稱電子信息工程答辯時間2010年5月 日答辯地點指導(dǎo)教師孫靜題 目答辯小組成 員姓 名職 稱姓 名職 稱提問及回答情況記錄： 記錄人簽字： 年 月 日答辯成績：答辯小組組長簽名： 年 月 日畢業(yè)論文成績答辯委員會認定成績畢業(yè)論文等級系（院）答辯委員會意見：負責(zé)人簽名： 年 月 日注：1、畢業(yè)論文成績=指導(dǎo)教師成績40%評閱教師成績20%答辯成績40%；2、論文等級分優(yōu)秀（90分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及

11、格（6069分）、不及格（”符號；輸出口是右邊的“”符號。模塊的連接方法：把鼠標(biāo)指針放到模塊的輸出口，這時，鼠標(biāo)指針將變?yōu)椤?”十字形；然后，拖運鼠標(biāo)至其它模塊的輸入口，這時信號線就變成了帶有方向箭頭的線段。此時，說明這兩個模塊的連接成功，否則需要重新進行連接。4.運行仿真在運行仿真之前，首先保存已設(shè)置和連接的模型，然后就可以運行仿真。3.2.1 其他應(yīng)用模塊集和simulink擴展庫1. 通信模塊集(communications blockset)2.數(shù)字信號處理模塊集(dsp blockset)3. 電力系統(tǒng)模塊集(power system blockset)4. simulink擴展庫

12、擴展信號輸出模塊庫(additional sinks)擴展離散庫(additional discrete)擴展線性庫(additional linear)轉(zhuǎn)換庫(transformations)觸發(fā)模塊庫(flip flops)線性化庫(linearization)宇航模塊庫(airspace blocks)3.3 模型建立及主要模塊設(shè)計基于matlab/simulink所建立的擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型，能夠反映擴頻通信系統(tǒng)的動態(tài)工作過程，可進行波形觀察、品剖分析和性能分析等，同時能根據(jù)研究和設(shè)計的需要擴展仿真模型，實現(xiàn)以擴頻通信為基礎(chǔ)的現(xiàn)代通信的模擬仿真，為系統(tǒng)的研究和設(shè)計提供強有力的平臺。圖

13、4為基于matlab/simulink的擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型。圖4 基于matlab/simulink的擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型信源：隨機整數(shù)發(fā)生器(randon integer generator)作為仿真系統(tǒng)的信源，隨機整數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生二進制隨機信號，采用時間、初始狀態(tài)可自由設(shè)置，從而滿足擴頻通信系統(tǒng)所需信源的要求。擴頻與解擴：pn序列生成器模塊(pn sequence generator)作為偽隨機碼產(chǎn)生器，擴頻過程通過信息碼與pn碼進行雙極性變換后相乘加以實現(xiàn)。解擴過程與擴頻過程相同，即將接收的信號用pn碼進行第二次擴頻處理。調(diào)制與解調(diào)：使用二相相移鍵控psk方式進行調(diào)制、解調(diào)。調(diào)制由正

14、弦載波與雙極性擴頻碼直接相乘實現(xiàn)，采用相干解調(diào)法進行解調(diào)。信道：傳輸新到位加性高斯白噪聲信道。在加性高斯白噪聲信道模塊中，可進行信號功率和信噪比的設(shè)置。誤碼計算：誤碼計算由誤碼儀實現(xiàn)，誤碼儀在通信系統(tǒng)中的主要任務(wù)是評估傳輸系統(tǒng)的誤碼率，它具有兩個輸入端口：第一個端口(tx)接收發(fā)送方的輸入信號，第二個端口(rx)接收接收方的輸入信號。在simulink中，沒有單獨實現(xiàn)統(tǒng)計的計數(shù)器模塊，需要自行創(chuàng)建，計數(shù)模型的設(shè)計如圖5在計數(shù)模型中，用與信源和偽隨機碼同頻的脈沖模塊分別實現(xiàn)碼元同步和切譜同步，利用加法器的累加功能，實現(xiàn)每個碼元的相關(guān)峰值統(tǒng)計。圖5 計數(shù)器仿真模型在擴頻通信建模中，擴頻與解擴使用的

15、pn碼以及調(diào)制和解調(diào)所使用的載波必須保持同步，因此要注意偽隨機碼模塊和載波模塊的參數(shù)設(shè)置。 在誤碼率計算中，接收到的信號，由于經(jīng)過擴頻解擴、調(diào)制解調(diào)、相關(guān)統(tǒng)計等處理，會存在一個延遲，在誤碼儀模塊的對話框中要設(shè)置一個合適的延遲。第四章 擴頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)果4.1 對產(chǎn)生m序列的仿真圖6是對m序列的相關(guān)函數(shù)的仿真結(jié)果圖。在仿真時是利用周期為255的m序列進行相關(guān)仿真，所以可以看到在周起點255處有很強的自相關(guān)特性，在其余點處有近似為0的互相管特性。圖7是調(diào)制信號頻譜的仿真結(jié)構(gòu)圖。m序列的相關(guān)函數(shù)和頻譜之間行程一傅立葉變換對。由于m序列的自相關(guān)函數(shù)是周期性的，則對應(yīng)的頻譜是離散的。圖6 m序列的相

16、關(guān)函數(shù)特性 圖7 調(diào)制信號頻譜圖4.2 對直接擴頻通信系統(tǒng)的仿真圖8為在給出下列仿真條件下，觀察仿真運行情況。信息速率20b/s,幅度為1；偽隨機序列采用10級，傳輸速率為200b/s的m序列；載波頻率10khz；信號功率為1w，信噪比30db；仿真時間設(shè)為20s。在這樣的仿真條件下，可獲得10倍的擴頻增益。圖8（a）圖為信源，圖8（b）下圖為信宿。圖8(c)為誤碼率計算器，由圖可見，信源和信宿編碼基本相同，誤碼率為6x10-3，基于matlab/simulink所設(shè)計的防震系統(tǒng)滿足擴頻通信系統(tǒng)的軟件仿真要求。 (a)(b)(c)圖8 系統(tǒng)擴頻解擴的仿真結(jié)果4.3擴頻增益與輸出端信噪比的關(guān)系

17、設(shè)置信息速率和為隨機序列傳輸速率，在擴頻增益10和50的情況下，不斷改變信噪比的大小，從而得到擴頻增益、誤碼率和信噪比的關(guān)系如圖9由圖可知，在相同誤碼率下，擴頻增益越大，輸出端信噪比越大，并且隨著系統(tǒng)的要求提高，增大擴頻增益，輸出端信噪比會比得到更大的好處。圖9 不同擴頻增益下誤碼率仿真曲線結(jié)束語擴頻通信以其較強的抗干擾、抗衰落、抗多經(jīng)性能而成為第三代通信的核心技術(shù)，本文描述了擴頻痛心的理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)方法，利用matlab提供的可是花工具箱simulink建立了擴頻通信系統(tǒng)仿真模型，詳細講述了各模塊的設(shè)計，并給出了仿真建模中需要注意的問題。在給定仿真條件下，運行了仿真系統(tǒng)，驗證了所建仿真模型的

18、正確性。通過仿真研究了擴頻增益和輸出端信噪比的關(guān)系，結(jié)果表明，在相同誤碼率下，增大擴頻增益，可以提高系統(tǒng)輸出端的信噪比，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力。參考文獻：1 田日才，陳俊亮 等。擴頻通信 清華大學(xué)出版社，2007.2 張明照，劉政波，劉斌 等。應(yīng)用matlab實現(xiàn)信號分析和處理 科學(xué)出版社，2006。3 徐明遠，邵玉斌 等。matlab仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版社，2005。4 郭海燕，畢紅軍 等。matlab在偽隨機碼的生成及仿真中的應(yīng)用 計算機仿真，21(3),2004.3。5 曾興雯，劉乃安，孫獻璞。擴展頻譜通信及其多址技術(shù) 西安電子科技大出版社，2004.6

19、劉樹棠 等。 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 北京電子工業(yè)出版社，2006。7 李建新，劉乃安，劉繼平?，F(xiàn)在通信系統(tǒng)分析與仿真matlab通信工具箱m。西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001。8 楊麗?；趍atlab的通信系統(tǒng)仿真研究d。南京：南京信息工程大學(xué)，2006。9 don torreri.principles of spread spectrum communications systems，2004。10 marvin k.simon jim k.omura robert a.scholtz barry k.levitt.spread spectrum communications handboo

20、k 擴頻通信技術(shù)教程（英文版），2003。11 rodger e.ziemer,roger l.peterson,david e.borthintroduction to spread spectrum communications，2003。致謝大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲，大學(xué)生活一晃而過，回首走過的歲月，心中倍感充實，當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，感慨良多。在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學(xué)們表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學(xué)三年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校西安文理學(xué)院給了我在大學(xué)四年深造的機會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝西安文理學(xué)院的老師和同學(xué)

21、們四年來的關(guān)心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨；同學(xué)們在學(xué)習(xí)中的認真熱情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的四年充滿了感動。 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)設(shè)計論文終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。這次畢業(yè)設(shè)計我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師劉密歌老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。每次遇到難題，我最先做的就是向劉老師尋求幫助，而老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。這幾個月以來，劉老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，還在思想給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向劉老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時，本篇畢業(yè)論文的寫作也得到了李未然、魯肖霞等同學(xué)的熱情幫助。感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學(xué)表示感謝！參考文獻1 田日才，陳俊亮 等