基于MATLAB的擴頻通信系統(tǒng)仿真畢業(yè)論文

1、黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第1 頁 畢業(yè)論文 基于 MATLAB的擴頻通信系統(tǒng)仿真 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第2 頁 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） ，是我個人在指導(dǎo)教 師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 盡我所知， 除文中特別加 以標注和致謝的地方外， 不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研 究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷 而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體， 均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。 期： 作 者 簽 名： 日 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說

2、明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、 保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論 文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電 子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供 目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制 手段保存論文； 在不以贏利為目的前提下， 學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠?或全部內(nèi)容 。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。 作者簽名： 日 期： 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 第3 頁 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研 究所取得的研究成果。 除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外， 本論文 不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。

3、對本文的研 究做出重要貢獻的個人和集體， 均已在文中以明確方式標明。 本人完 全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索， 可以采用影印、 縮 印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 黃河科技學(xué)院畢業(yè)

4、論文 第4 頁 注意事項 1. 設(shè)計（論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論） 、正文、結(jié)論 7）參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） 2. 論文字數(shù)要求：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等） 文科類論文正文字數(shù)不少于 1.2 萬字。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。 3. 附件包括：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件） 。 4. 文字、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，

5、打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準 請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符 合國家技術(shù)標準規(guī)范。圖表整潔，布局合理， 文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒 手畫 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。 3）畢業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 5. 裝訂順序 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文第 5 頁 基于 MATLAB的擴頻通信系統(tǒng)仿真 摘要 本文闡述了擴展頻譜通信技術(shù)的

6、理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)方法，利用 MATLAB 提供 的可視化工具 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，并指出了仿真建模中要注意的問題。 在給定仿真條件下， 運行了仿真程序， 得到了預(yù)期的仿真結(jié)果。 同時，利用建立的仿真系統(tǒng)， 研究了擴頻增益與輸出端 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，從而提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。 關(guān)鍵詞 擴頻通信 , 信噪比， 誤碼率 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第6 頁 Simulation of the Spread Spectrum Communication System

7、 Based on MATLAB 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。 Author: Guo Jian Tutor: Tang Hailing Abstract The theory base and realizing methods of the spread spectrum communication technology was presented in this study. The simulation model of the spread spectrum communication system was built by using SIMULINK, which is provide

8、d by MATLAB. In addition, each module of the simulation model was introduced in detail，and pointed out the problems that must be pay attention to in the system simulation. On the basis of the designed simulation conditions, the simulation program was run and the anticipant results were gained. Moreo

9、ver, the relationship between the spread spectrum gain and the fan-out error rate was also studied by use of the simulation system. The results showed that on the base of the same error rate, if the spread spectrum gain was enlarged, the Signal-to-Noise of the system fan-out would be enhanced and th

10、e anti-jamming capability of the communication system would also be enhanced鵝. 婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。 Keywords: spread spectrum communication, Signal-to-Noise, error rate 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng) 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文 第 7 頁 目錄 1.緒論 1 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。 1.1 擴展頻譜簡介 1滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。 1.2 擴展頻譜技術(shù)特點 1鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。 1.3 研究擴頻通信的目的和意義 2擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。 1.4 本文的

11、主要內(nèi)容 2贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。 2.擴展頻譜技術(shù) 3 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。 2.1 理論基礎(chǔ) 3蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。 2.2 頻譜的擴展實現(xiàn) 4買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。 2.3 m 序列 5綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。 2.5 本章小結(jié) 8驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。 3. SIMULINK模型建立 9貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。 3.1 隨機整數(shù)發(fā)生器( Random Integer genarator ) 9 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。 3.2 PN 序列發(fā)生器( PN Sequence Generator ) 10 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 3.3 最小相移鍵控調(diào)制( M-PSK Modulator Pa

12、ssband ) 11 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩。 3.4 加性高斯白噪聲信道( AWGN Channe)l 11 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。 3.5 最小相移鍵控解調(diào) (M-PSK Demodulator Passband ) 12識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 3.6 誤碼率分析儀( Error Rate Calculation ) 12 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。 3.7 其他設(shè)置 14恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。 3.7.1 RELAY 的設(shè)置 14鯊腎鑰詘褳鉀溈懼統(tǒng)庫。 3.7.2 product 的設(shè)置 15碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。 3.7.3 display 的設(shè)置 15閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。 3.7.4

13、頻譜分析儀( spectrum scope )的設(shè)置 15 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈瀘頷澩。 4. 仿真結(jié)果與分析 17釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。 4.1 Simulink 仿真結(jié)果 17慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。 4.2 Simulink 仿真結(jié)果分析 19諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。 4.3 m 文件的仿真結(jié)果 20嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。 4.4 m 文件的仿真結(jié)果分析 21熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。 5.結(jié)論 22鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。 致謝 23紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。 參考文獻 24穎芻莖蛺餑億頓裊賠瀧。 附錄 25濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第1 頁 1. 緒論 1.1 擴展頻譜簡介 擴展頻譜

14、通信具有很強的抗干擾性能， 其多址能力、 保密、抗多徑等功能也 倍受人們的關(guān)注， 被廣泛地應(yīng)用于軍事通信和民用通信中。 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)人為干擾而言，擴頻通信系統(tǒng)都具 有很強的對抗能力。本文利用 MATLA對B 擴頻系統(tǒng)中的 m序列的產(chǎn)生、頻譜、相關(guān) 函數(shù)，以及整個擴頻系統(tǒng)工作原理進行了仿真， 為今后擴頻通信系統(tǒng)在各個領(lǐng)域 的

15、應(yīng)用和研究提供了依據(jù)。 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。 1.2 擴展頻譜技術(shù)特點 由于擴頻通信能大大擴展信號的頻譜，發(fā)端用擴頻碼序列進行擴頻調(diào)制，以 及在收端用相關(guān)解調(diào)技術(shù)， 使其具有許多窄帶通信難于替代的優(yōu)良性能， 能在“軍 轉(zhuǎn)民”后，迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡(luò)之中，主要有以下幾項特點： 擠 貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類。 1 易于重復(fù)使用頻率，提高了無線頻譜利用率 無線頻譜十分寶貴， 雖然從長波到微波都得到了開發(fā)利用， 仍然滿足不了社 會的需求。在窄帶通信中， 主要依靠波道劃分來防止信道之間發(fā)生干擾。 為此， 世界各國都設(shè)立了頻率管理機構(gòu)，用戶只能使用申請獲準的頻率。 賠荊紳諮侖驟遼輩 襪錈。 2 抗

16、干擾性強，誤碼率低 擴頻通信在空間傳輸時所占有的帶寬相對較寬，而收端又采用相關(guān)檢測的 辦法來解擴， 使有用寬帶信息信號恢復(fù)成窄帶信號， 而把非所需信號擴展成寬帶 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文 第 2 頁 信號，然后通過窄帶濾波技術(shù)提取有用的信號。這祥，對于各種干擾信號，因其 在收端的非相關(guān)性， 解擴后窄帶信號中只有很微弱的成份， 信噪比很高， 因此抗 干擾性強。 塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊庫。 在目前商用的通信系統(tǒng)中， 擴頻通信是唯一能夠工作于負信噪比條件下的通 信方式。 1.3 研究擴頻通信的目的和意義 擴頻通信是通信的一個重要分支和信道通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。 采用擴頻信號 進行通信的優(yōu)越性在于用擴展

17、頻譜的方法可以換取信噪比的好處， 即接收機輸出 的信噪比相對于輸入的信噪比有很大改善， 從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。 擴頻 技術(shù)還具有保密性好、 易于實現(xiàn)多址通信等優(yōu)點， 因此該技術(shù)越來越受到人們的 重視。 裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。 近年來，隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)、 微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展， 以及一些 新型元器件的應(yīng)用， 擴頻通信在技術(shù)上已邁上了一個新的臺階， 不僅在軍事通信 中占有重要地位， 而且正迅速地滲透到了個人通信和計算機通信等民用領(lǐng)域， 成 為新世紀最有潛力的通信技術(shù)之一。因此研究擴頻通信具有很深遠的意義。 倉嫗 盤紲囑瓏詁鍬齊驁。 1.4 本文的主要內(nèi)容 本文第一章對擴展頻譜進行了

18、簡介， 并對擴展頻譜技術(shù)的特點， 研究擴頻通信的 目的和意義進行了闡述。 第二章對擴展頻譜技術(shù)的理論基礎(chǔ)， 擴展頻譜的理論來 系統(tǒng)的介紹擴展頻譜技術(shù)，并在此簡單介紹了 m序列移位寄存器。第三章主要內(nèi) 容為直序擴頻通信系統(tǒng)， 通過對直序擴頻通信的簡化框圖以及擴展和解擴過程圖 來介紹直序擴頻， 并介紹了直序擴頻的特點及其應(yīng)用， 最后利用程序得出直序擴 頻通信系統(tǒng)的仿真結(jié)果。第四章通過擴頻通信的應(yīng)用及未來發(fā)展方向來得出結(jié) 論，并附上參考文獻， 方便查找相關(guān)資料。 最后附錄為直接序列擴展頻譜仿真程 序，以便更好的驗證直接序列擴展頻譜。 綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 2. 擴展頻譜技術(shù)

19、第3 頁 2.1 理論基礎(chǔ) 擴頻通信的基本特點是其傳輸信息所用信號的帶寬遠大于信息本身的帶寬。 除此以外，擴頻通信還具有如下特征 :1 是一種數(shù)字傳輸方式； 2帶寬的展寬是利 用與被傳信息無關(guān)的函數(shù) （擴頻函數(shù) ）對被傳信息進行調(diào)制實現(xiàn)的； 3在接收端使 用相同的擴頻函數(shù)對擴頻信號進行相關(guān)解調(diào)，還原出被傳信息。Shannon定理指 出：在高斯白噪聲干擾條件下，通信系統(tǒng)的極限傳輸速率（或稱信道容量）為 驍 顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。 C BLog2（1 S ）b/s （2-1） 式中： C為系統(tǒng)的信道容量（ bit/s ）； B 為系統(tǒng)信道帶寬（ Hz）； S為信號的平均功率； N 為噪聲功率由式中可

20、以看出。 若白噪聲的功率譜密度為 n0，噪聲功率 N=n0B ，則信道容量 C可表示為： C BLog2（1 S ）b/s n0B （2-2） 由上式可以看出， B、n0、S確定后，信道容量 C就確定了。由 Shannon第二定 理知，若信源的信息速率 小于或等于信道容量 C，通過編碼， 信源的信息能以任 意小的差錯概率通過信道傳輸。 為使信源產(chǎn)生的信息以盡可能高的信息速率通過 信道，提高信道容量是人們所期望的。 瑣釙濺曖惲錕縞馭篩涼。 由Shannon公式可以看出： （1）信道容量 C為常數(shù)時，帶寬 B與信噪比 S/N可以互換，即可以通過增加帶寬 B來降低系統(tǒng)對信噪比 S/N 的要求。 鎦詩

21、涇艷損樓紲鯗餳類。 （2）要增加系統(tǒng)的信息傳輸速率，則要求增加信道容量。增加信道容量的方 法可以通過增加傳輸信號帶寬 B，或增加信噪比 S/N來實現(xiàn)。由式（ 1）可知， B 與C成正比，而 C與S/N成對數(shù)關(guān)系，因此，增加 B比增加 S/N更有效。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第4 頁 瑤錟。 擴頻通信系統(tǒng)由于在發(fā)送端擴展了信號頻譜，在接收端解擴還原了信息， 這 樣的系統(tǒng)帶來的好處是大大提高了抗干擾容限。 理論分析表明， 各種擴頻系統(tǒng)的 抗干擾性能與信息頻譜擴展后的擴頻信號帶寬比例有關(guān)。一般把擴頻信號帶寬 B 與信息帶寬 F之比稱為處理增益 GP，即： 轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng) Gp 2

22、-2) B為系統(tǒng)信道帶寬（ Hz）； Gp 擴頻處理增益； F信息帶寬； 由上式可以看出， B與 F差別越大， Gp越大，也就是說，擴頻的增益越大。 它表明了擴頻系統(tǒng)信噪比改善的程度。 除此之外， 擴頻系統(tǒng)的其他一些性能也大 都與 Gp有關(guān)。因此，處理增益是擴頻系統(tǒng)的一個重要性能指標。 系統(tǒng)的抗干擾容 限 Mj定義如下： 峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。 Mj Gp （ S） Ls N （2-3） 式中： S/N 輸出端的信噪比； Ls 系統(tǒng)損耗； Gp擴頻處理增益；Mj 系統(tǒng)的抗干擾容限； 由此可見，抗干擾容限 Mj與擴頻處理增益 Gp成正比，擴頻處理增益提高后， 抗干擾容限大大提高， 甚至信號在一定

23、的噪聲湮沒下也能正常通信。 通常的擴頻 設(shè)備總是將用戶信息 （待傳輸信息）的帶寬擴展到數(shù)十倍、 上百倍甚至千倍，以盡 可能地提高處理增益 【1】。 詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。 2.2 頻譜的擴展實現(xiàn) 頻譜的擴展是用數(shù)字化方式實現(xiàn)的。 在一個二進制碼位的時段內(nèi)用一組新的 多位長的碼型予以置換， 新碼型的碼速率遠遠高出原碼的碼速率， 由傅立葉分析 可知新碼型的帶寬遠遠高出原碼的帶寬， 從而將信號的帶寬進行了擴展。 這些新 的碼型也叫偽隨機（ PN）碼，碼位越長系統(tǒng)性能越高。通常，商用擴頻系統(tǒng) PN 碼碼長應(yīng)不低于 12位，一般取 32位，軍用系統(tǒng)可達千位。 則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。 黃河 科技 學(xué)院 畢

24、業(yè) 論文 第 5 頁 當(dāng)選取上述任意一個序列后，如 M序列，將其中可用的編碼，即正交碼，兩 兩組合，并劃分為若干組， 各組分別代表不同用戶， 組內(nèi)兩個碼型分別表示原始 信息1 和0 。系統(tǒng)對原始信息進行編碼、 傳送，接收端利用相關(guān)處理器對接收 信號與本地碼型相關(guān)進行相關(guān)運算，解出基帶信號 （ 即原始信息 ） 實現(xiàn)解擴，從 而區(qū)分出不同用戶的不同信息。微波無線擴頻通信的原理見圖 1。 脹鏝彈奧秘孫戶孿釔 賻。 圖1擴頻系統(tǒng)基本原理圖 根據(jù)擴展頻譜的方式不同，擴頻通信系統(tǒng)可分為：直接序列擴頻（DS）、跳 頻（FH）、跳時（ TH）、線性調(diào)頻以及以上幾種方法的組合（混頻） 3 。鰓躋峽禱紉誦 幫廢掃

25、減。 2.3 m 序列 Shannon在證明編碼定理的時候，提出了用具有白噪聲統(tǒng)計特性的信號來編 碼。白噪聲是一種隨機過程， 它的瞬時值服從正態(tài)分布， 功率譜在很寬的頻帶內(nèi) 都是均勻的， 它有及其優(yōu)良的相關(guān)特性。 但是至今無法實現(xiàn)對白噪聲的放大、 調(diào) 制、檢測、同步及控制等， 而只能用具有類似帶限白噪聲統(tǒng)計特性的偽隨機碼來 逼近它，并作為擴頻系統(tǒng)的擴頻碼。 稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。 m序列是最長線性移位寄存器，是最重要的偽隨機序列之一，這種序列易于 產(chǎn)生，有優(yōu)良的自相關(guān)特性。 m序列是由移位寄存器加反饋后形成的，其結(jié)構(gòu)如 圖2所示。圖中n-1 （ i=1 ，2，3， r ）為移位寄存器中每位寄存

26、器的狀態(tài)； ci（ i=1 ，2，3， r ）為第 n 位寄存器的反饋系數(shù)。當(dāng) n =0時，表示無反饋， 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文 第 6 頁 將反饋線斷開；當(dāng) ci =1時表示存在反饋，將反饋線連起來。在此結(jié)構(gòu)中 c0=cr=1， c0不能為0，c0為0就不能構(gòu)成周期性序列，因為 c 0=0意味著無反饋，為靜態(tài)移位 寄存器。cr也不能為 0，即第r 位寄存器一定要參加反饋，否則， r級的反饋移位 寄存器將減化為 r-1 級的或更低的反饋移位寄存器。不同的反饋邏輯，即 c i （ i=1 ，2，3， r-1 ）取不同的值，將產(chǎn)生不同的移位寄存序列 2 。陽簍埡鮭 罷規(guī)嗚舊巋錟。 2.4 直

27、序擴頻 擴頻通信與一般的通信系統(tǒng)相比， 主要是在發(fā)射端增加了擴頻調(diào)制， 而在接 收端增加了擴頻解調(diào)的過程， 擴頻通信按其工作方式不同主要分為直接序列擴頻 系統(tǒng)、跳頻擴頻系統(tǒng)、跳時擴頻系統(tǒng)、線性調(diào)頻系統(tǒng)和混合調(diào)頻系統(tǒng)?，F(xiàn)以直接 序列擴頻系統(tǒng)為例說明擴頻通信的實現(xiàn)方法。 溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。 直接序列擴頻工作方式，簡稱直擴方式（ DS方式）。就是用高速率的擴頻序 列在發(fā)射端擴展信號的頻譜， 而在接收端用相同的擴頻碼序列進行解擴， 把展開 的擴頻信號還原成原來的信號。 直接序列擴頻方式是直接用偽噪聲序列對載波 進行調(diào)制，要傳送的數(shù)據(jù)信息需要經(jīng)過信道編碼后，與偽噪聲序列進行模2和生 成復(fù)合碼去調(diào)制載

28、波。 鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團藺。 圖 2 直接序列擴展頻譜系統(tǒng)簡化框圖 由上圖看出，在發(fā)射端，信源輸出的信號與偽隨機碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的偽隨機碼 進行模 2加，產(chǎn)生一速率與偽隨機碼速率相同的擴頻序列，然后再用擴頻序列去 調(diào)制載波，這樣得到已擴頻調(diào)制的射頻信號。 在接收端， 接收到的擴頻信號經(jīng)高 放和混頻后， 用與發(fā)射端同步的偽隨機序列對擴頻調(diào)制信號進行相關(guān)解擴， 將信 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文 第 7 頁 號的頻帶恢復(fù)為信息序列的頻帶，然后進行解調(diào)，恢復(fù)出所傳輸?shù)男畔ⅰ?懨俠劑鈍 觸樂鷴燼觶騮。 調(diào)制后的 待傳信號 PN碼 待傳信息 圖 3 直序擴頻的頻譜擴展過程 直接序列擴頻( DS-Direct

29、 Scquency )的頻譜擴展和解擴過程見圖 3和圖 4 所示。直接序列擴頻就是用高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端直接去擴展信號的頻譜， 在收端直接使用相同的擴頻碼序列對擴展的信號頻譜進行解調(diào)， 還原出原始的信 息。 謾飽兗爭詣繚鮐癩別瀘。 解調(diào)信息 PN碼 解擴后的 信號 圖 4 直接序列的頻譜解擴過程 黃河 科技 學(xué)院 畢業(yè) 論文 第 8 頁 在圖上我們可以看出： 1，在發(fā)端，信息碼經(jīng)碼率較高的 PN碼調(diào)制以后，頻 譜被擴展了。在收端，擴頻信號經(jīng)同樣的 PN碼解調(diào)以后，信息碼被恢復(fù)； 2，信 息碼經(jīng)調(diào)制、擴頻傳輸、解調(diào)然后恢復(fù)的過程，類似與 PN碼進行了二次 模二相 加 的過程。 咼鉉們歟謙鴣餃

30、競蕩賺。 直序擴頻系統(tǒng)的內(nèi)容十分廣泛。根據(jù)需要不同，實際直序擴頻系統(tǒng)的擴頻、 調(diào)制、解擴、解調(diào)等部分可以采用不用的方案 4 ?，撝C齷蘄賞組靄縐嚴減。 2.5 本章小結(jié) 直接序列擴頻 （Direct Sequence Spread Spectrum ）系統(tǒng)是將要發(fā)送的信息用 偽隨機碼（ PN碼）擴展到一個很寬的頻帶上去，在接收端，用與發(fā)端擴展用的相 同的偽隨機碼對接收到的擴頻信號進行相關(guān)處理， 恢復(fù)出發(fā)送的信息。 直序擴頻 系統(tǒng)的特點有： 麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。 1 抗干擾性強 2 隱蔽性好 3 易于實現(xiàn)碼分多址（ CDM）A 4 抗多徑干擾 5 直擴通信速率高 6 抗衰落 7 遠近 效應(yīng) 8

31、組網(wǎng)能力 9 窄帶系統(tǒng)的兼容 第9 頁 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 3. SIMULINK 模型建立 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 2 為基于 MATLAB/Simulink 的 直接序列擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型。 納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。 圖5 基于Simulink 的直接序列擴頻通信系統(tǒng)的仿真模型 3.1 隨機整數(shù)發(fā)生器( Random Integer

32、genarator ) 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。 風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 3.2 PN 序列發(fā)生器( PN Sequence Generator ) 用 PN 序列發(fā)生器( PN Sequence Generato)r 產(chǎn)生偽隨機碼，對基帶信號進 行擴頻。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

33、。 滅噯駭諗鋅獵輛 覯餿藹。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁 3.3 最小相移鍵控調(diào)制( M-PSK Modulator Passband ) 對基帶信號進行數(shù)字調(diào)制， 將頻譜從基帶搬移至頻帶， 以實現(xiàn)遠距離傳輸?shù)?效果。 3.4 加性高斯白噪聲信道( AWGN Channe)l 信號通過加性高斯白噪聲信道， 以達到對信號的傳輸后進行再進行解擴解調(diào) 的目的。改信道信噪比參數(shù)設(shè)置為負數(shù)， 可驗證擴頻通信系統(tǒng)具有良好的抗噪聲 能力。 鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁 3.5 最小相移鍵控解調(diào) (M-PSK Demodulator Passband) 對解擴后的信號進行

34、解調(diào)，恢復(fù)基帶信號 3.6 誤碼率分析儀( Error Rate Calculation ) 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。 攙 閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 14 頁 3.7 其他設(shè)置 3.7.1 RELAY 的設(shè)置 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁 3.7.2 product 的設(shè)置 3.7.3 display 的設(shè)置 3.7.4 頻譜分析儀( spectrum scope )的設(shè)置 系統(tǒng)中有四個頻譜分析儀器，分別命名為： bas

35、eband、mod、SS 和 DSS。其 中，baseband能觀察基帶信號的頻譜； mod 能觀察到基帶信號調(diào)制到頻帶后的頻 黃河科 技學(xué) 院畢 業(yè)論 文第 16 頁 譜；SS能觀察擴頻后的頻譜； DSS 能觀察解擴解調(diào)后的接受端輸出信號的頻譜。 這四個頻譜分析儀的參數(shù)設(shè)置大致一致， 其前方的零階保持器的采樣時間略有不 同。 趕輾雛紈顆鋝討躍滿賺。 頻譜分析 儀名稱 Baseband Mod SS DSS 采樣時間 0.001 1/30000 0.001/31 0.001 （s） 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 4. 仿真結(jié)果與分析 第 17 頁 4.1 Simulink 仿真結(jié)果 基帶信號的頻譜如下

36、 經(jīng)調(diào)制后頻譜如下 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁 擴頻后頻譜如下 接收端恢復(fù)后的輸出信號頻譜如下 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 誤碼計算儀的結(jié)果 第 19 頁 4.2 Simulink 仿真結(jié)果分析 可以看出，基帶信號的頻率分量主要是在 -100Hz 到 100Hz，這與信號源所 設(shè)置的頻率相符合?；鶐盘栠M過 M-PSK 調(diào)制后，正頻域的頻率分量集中在 2.9KHz-3.1KHz 處，可看出載波頻率為 3KHz ，這個結(jié)果與 M-PSK 調(diào)制器所設(shè)置 的載波頻率一致。頻帶信號經(jīng)過與 PN 碼相乘擴頻后，觀察其信號的頻譜可以看 出，正頻域的頻率分量主要集中在 0Hz 到 20KHz 這主瓣中，帶

37、寬擴展了約 20 倍。此時信號將經(jīng)過模擬信道的 AWGN 信道模塊，來到接收端。在接收端處， 先經(jīng)過解擴（即與擴頻 PN 碼同步的 PN 碼相乘），得到解擴后的頻帶信號， 再經(jīng) 過解調(diào)模塊，恢復(fù)成基帶信號。 觀察恢復(fù)后的信號的頻譜， 與信源處的信號基本 一致。 夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。 再看系統(tǒng)的誤碼率計算分析。 輸出的數(shù)據(jù)是一個 n 行（與輸入數(shù)據(jù)數(shù)目相 等） 3列的矩陣。 第1列是差錯率， 第 2列是差錯碼的數(shù)量， 第3列是碼元 總數(shù)即前述的 n。 可看出，差錯率為 0.002，差錯碼的數(shù)量為 2，碼元總數(shù)為 1000。 由此可見，系統(tǒng)具有較好的抗噪聲性能。企抗噪聲原理如圖 3 所示。 視絀

38、鏝鴯鱭鐘腦 鈞欖糲。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 20 頁 圖 6 擴頻系統(tǒng)抗噪聲原理示意圖 4.3 m 文件的仿真結(jié)果 仿真結(jié)果如圖 7和圖 8所示。其中， 圖 4 是信號比和誤碼率的值；圖 5 是繪制 的函數(shù)關(guān)系圖像。 圖 7 仿真結(jié)果的值 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 21 頁 圖8 信噪比和誤碼率的關(guān)系函數(shù)圖象 4.4 m 文件的仿真結(jié)果分析 通過觀察可知， 信噪比越大，系統(tǒng)的誤碼率越小。 這符合通信原理的規(guī)律。 從圖中還可 得知， 在負的信噪比條件下， 擴頻通信系統(tǒng)還能有比較小的誤碼率。 可知擴頻系統(tǒng)的抗干擾 性能很好， 能在負信噪比條件下工作。 這是因為擴頻系統(tǒng)特有的頻譜擴展特點和特有的

39、解擴 技術(shù)，能使有用信號淹沒在偽噪聲之中，通過相關(guān)解擴將之還原。 偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 5. 結(jié)論 第 22 頁 擴頻通信技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用：在軍事上，在現(xiàn)代科技的許多領(lǐng)域中，擴頻 技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。如空間系統(tǒng)通信、航空及航海電子系統(tǒng)等等。 緦徑 銚膾齲轎級鏜撟廟。 在民用通信中： 90年代以來， 擴頻通信開始向民用通信領(lǐng)域發(fā)展。 一是隨著 國際形勢的變化， 原來從事軍品開發(fā)的部門與企業(yè)都紛紛轉(zhuǎn)入民用開發(fā)， 以尋找 出路；二是數(shù)字蜂窩移動通信、 個人通信等新興通信方式， 要求采用能節(jié)約頻帶 的技術(shù)，解決頻帶擁擠問題， 使人們考慮到擴頻通信可以與現(xiàn)有通信并存， 是

40、提 高頻帶利用率的有效途徑； 三是市場需求的推動， 采用新技術(shù)是為了占有國內(nèi)市 場，競爭國際市場。 騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。 擴頻通信的未來發(fā)展方向：隨著擴頻通信的迅速發(fā)展，特別是 2.4GHz 頻段 擴頻系統(tǒng)的大量使用， 擴頻系統(tǒng)之間的干擾問題越來越突出總的來說， 擴頻通信 是當(dāng)代通信技術(shù)的重大突破， 是當(dāng)今高新科技的熱點之一， 發(fā)展變化非常快， 有 時真是：山窮水復(fù)疑無路， 柳暗花明又一春。 大概這也是擴頻通信的魅力所在 【6】。 癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。 擴頻通信以其較強的抗干擾、抗衰落、抗多徑性能而成為第三代通信的核心技術(shù)，結(jié)果 表明，擴頻系統(tǒng)對正弦干擾有著良好的抗干擾性， 增大信噪比可以

41、有效抑制正弦信號的干擾。 可以廣泛應(yīng)用于對抗干擾性和保密性要求較高的軍用或民用通信。 本人通過課程設(shè)計， 進行 深入地研究學(xué)習(xí)擴頻通信技術(shù)及對它進行仿真應(yīng)用， 將所學(xué)的知識進行歸納與總結(jié)， 從而鞏 固通信專業(yè)基礎(chǔ)知識，為以后的個人學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。 鏃鋝過潤啟婭澗駱讕瀘。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 致謝 第 23 頁 畢業(yè)論文階段給自己的 非常感謝唐海玲老師，唐海玲老師在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段 指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作、修改，到論文定稿，她給了我耐心的指導(dǎo)和無 私的幫助。 為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文， 她放棄了自己的休息時間， 她的這種無私奉獻的敬業(yè) 精神令人欽佩， 唐老師對學(xué)科前沿的敏

42、銳把握能力、 嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和豐富的實踐經(jīng)驗以及 一絲不茍的工作作風(fēng)，使我受益匪淺。無論是在平時學(xué)習(xí)階段，還是在論文寫作過程中，唐 老師對我的教誨和對我在做論文時各方面的支持， 我會永遠記在心里。 她嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和 治學(xué)態(tài)度， 深刻地影響著我， 是我今后學(xué)習(xí)和工作的楷模。 在此我向唐老師表示我誠摯的謝 意。正是由于他們， 我才能在各方面取得顯著的進步，在此向他們表示我由衷的謝意， 并祝 所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！ 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁 參考文獻 榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。 1 曾興雯，劉乃安，孫獻璞.擴展頻譜通信及其多址技術(shù) M. 西安：西安電子科 技大學(xué)出版

43、社， 2004 2 李建新，劉乃安，劉繼平 . 現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真 -MATALAB通信工具箱 M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社， 2001邁蔦賺陘賓唄擷鷦訟湊。 3 徐明遠，邵玉斌 .MATLAB仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 M. 西安：西安電子 科技大學(xué)出版社， 2005嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。 4 劉樹棠.現(xiàn)代通信系統(tǒng) M. 北京：電子工業(yè)出版社， 2006 5 張蕾，鄭實勤 . 基于 MATLAB 的直接序列擴頻通信系統(tǒng)性能仿真分析研究 J. 電氣傳動自動化， 2007年第 3 期.該櫟諼碼戇沖巋鳧薩錠。 6 張蕾，鄭實勤 .基于MATLA的B 直接序列擴頻通信系統(tǒng)性能仿真分析研究

44、 M. 電氣傳動自動化， 2007劇妝諢貰攖蘋塒呂侖廟。 7 張大亮，黎勇 .擴頻通信系統(tǒng)及 MATLAB 仿真.自然科學(xué)報 .2008.3. 8 查光明，熊賢祚 . 擴頻通信 M. 西安電子科技大學(xué)出版社， 1990 年. 9 邵保華 . 軟件無線電在擴頻通信發(fā)射中的應(yīng)用研究 D. 哈爾濱工程大學(xué)， 2004 年 . 附錄 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 25 頁 選取 m 序列作為仿真系統(tǒng)的擴頻碼，產(chǎn)生函數(shù)如下： function mout = mseq(stg, taps, inidata, n) %變量含義說明 % stg m 序列階數(shù) % taps 線性移位寄存器的系數(shù) % inidata

45、 序列的初始化 % n 輸出序列的數(shù)目 % mout 輸出的 m 序列 if nargin 1 for ii=2:n mout(ii,:) = shift(mout(ii-1,:),1,0); end end 發(fā)射機部分 發(fā)射機部分包括擴頻和調(diào)制兩部分。 QPSK調(diào)制部分 此處采用 QPSK調(diào)制，相比SIMULINK 的M-PSK 調(diào)制的實現(xiàn)要求要低一些 function iout,qout=qpskmod(paradata,para,nd,ml) %各變量含義說明 % paradata輸入數(shù)據(jù) % iout輸出的實部數(shù)據(jù) % qout輸出的虛部數(shù)據(jù) % para并行信道數(shù) % nd輸入數(shù)據(jù)個

46、數(shù) % ml調(diào)制階數(shù) m2=ml./2; paradata2=paradata.*2-1; count2=0; for jj=1:nd isi = zeros(para,1); isq = zeros(para,1); for ii = 1 : m2 黃河科 技 學(xué)院 畢業(yè)論 文 第 27 頁 isi = isi + 2.( m2 - ii ) .* paradata2(1:para),ii+count2); 鰻順褸悅漚縫囅 屜鴨騫。 isq = isq + 2.( m2 - ii ) .* paradata2(1:para),m2+ii+count2); 穡釓虛 綹滟鰻絲懷紓濼。 end i

47、out(1:para),jj)=isi; qout(1:para),jj)=isq; count2=count2+ml; end 擴頻部分 function iout, qout = spread(idata, qdata, code1) 隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽。 %變量含義說明 % idata 輸入序列實部 % qdata輸入序列虛部 % iout輸出序列實部 % qout輸出序列虛部 % code1擴頻碼序列 switch nargin case 0 , 1 error(lack of input argument); case 2 code1 = qdata; qdata = idata;

48、 end hn,vn = size(idata); hc,vc = size(code1); if hn hc error(lack of spread code sequences); end 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 iout = zeros(hn,vn*vc); 第 28 頁 qout = zeros(hn,vn*vc); for ii=1:hn iout(ii,:) = reshape(rot90(code1(ii,:),3)*idata(ii,:),1,vn*vc); 浹繢膩叢著駕驃構(gòu)碭 湊。 qout(ii,:) = reshape(rot90(code1(ii,:),3)*qdata

49、(ii,:),1,vn*vc); 鈀燭罰櫝箋礱颼畢 韞糲。 end 信道仿真部分 實現(xiàn)高斯白噪聲代碼函數(shù) function iout, qout = comb2(idata, qdata, attn) %各變量含義說明 % idata 輸入序列實部 % qdata 輸入序列虛部 % iout 輸出序列實部 % qout 輸出序列虛部 % attn 根據(jù)信噪比得到的信號衰減水平 v = length(idata); h = length(attn); iout = zeros(h,v); qout = zeros(h,v); for ii=1:h iout(ii,:) = idata + ran

50、dn(1,v) * attn(ii); qout(ii,:) = qdata + randn(1,v) * attn(ii); end 黃河科 技學(xué) 院畢 業(yè)論 文第 29 頁 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 接收機的解擴部分函數(shù) 第 30 頁 function iout, qout = despread(idata, qdata, code1)愜 執(zhí)緝蘿紳頎陽灣熗鍵 %各變量含義說明 % idata 輸入序列實部 % qdata 輸入序列虛部 % iout 輸出序列實部 % qout 輸出序列虛部 % code1 擴頻碼序列 switch nargin case 0 , 1 error(lack of

51、 input argument); case 2 code1 = qdata; qdata = idata; end hn,vn = size(idata); hc,vc = size(code1); vn = fix(vn/vc); iout = zeros(hc,vn); qout = zeros(hc,vn); for ii=1:hc iout(ii,:) rot90(flipud(rot90(reshape(idata(ii,:),vc,vn)*rot90(code1(ii,:),3); 貞廈給鏌綞牽鎮(zhèn)獵鎦龐。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 31 頁 qout(ii,:) = rot90(

52、flipud(rot90(reshape(qdata(ii,:),vc,vn)*rot90(code1(ii,:),3); 嚌 鯖級 廚脹 鑲銦 礦毀 蘄。 end 接收機解調(diào)部分的函數(shù) function demodata=qpskdemod(idata,qdata,para,nd,ml)薊 鑌豎牘熒浹醬籬鈴騫。 %各變量含義說明 % idata 輸入數(shù)據(jù)的實部 % qdata 輸入數(shù)據(jù)的虛部 % demodata 解調(diào)后的數(shù)據(jù) % para 并行的信道數(shù) % nd 輸入數(shù)據(jù)個數(shù) % ml 調(diào)制階數(shù) demodata=zeros(para,ml*nd); demodata(1:para),(1:ml:ml*nd-1)=idata(1:para),(1:nd)=0; 齡 踐硯語蝸 鑄轉(zhuǎn) 絹攤濼。 demodata(1:para),(2:ml:ml*nd)=qdata(1:para),(1:nd)=0; 紳藪瘡顴訝標販繯 轅賽。 %誤碼率分析 noe2 = sum(sum(abs(data-demodata); nod2 = user * nd * ml; noe = noe + noe2; nod