基于SIMULINK的CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析_圖文

1、北京郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文基于SIMULINK的CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析姓名:江俊敏申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專(zhuān)業(yè):電磁場(chǎng)與微波技術(shù)指導(dǎo)教師:高攸綱20070301 北京郵電大學(xué)硬士學(xué)位論文基于s瑚uuNK的CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析5.2CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)干擾的仿真建模本文討論的是CDMA信號(hào)對(duì)UAV系統(tǒng)的干擾問(wèn)題。分別分析了CDMA信號(hào)對(duì)基于直接擴(kuò)頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)的干擾(圖5-3和CDMA信號(hào)對(duì)基于跳頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)的干擾(圖5.4。分析在于擾信號(hào)及白噪聲的影響下,無(wú)人機(jī)系統(tǒng)誤碼率的變化。5.2.1CDMA系統(tǒng)的信號(hào)仿真模型碼分多址是利用碼組的正交性,將承載的不同

2、用戶(地址的通信信息區(qū)分開(kāi)來(lái)。主要的技術(shù)要求是準(zhǔn)確同步及碼組之間很好的正交性即很強(qiáng)的自相關(guān)性和很弱的互相關(guān)性。圖5-2為仿真系統(tǒng)中CDMA子系統(tǒng)的展開(kāi)圖。在這個(gè)子系統(tǒng)中,隨機(jī)整數(shù)發(fā)生器表示通信用戶發(fā)射的通信信息,偽隨機(jī)序列產(chǎn)生直接擴(kuò)頻的碼組。對(duì)用戶信號(hào)進(jìn)行直接擴(kuò)頻,擴(kuò)頻后的信號(hào)經(jīng)BPSK調(diào)制后在經(jīng)信道傳輸加載到無(wú)人機(jī)系統(tǒng),以此信號(hào)模擬直接擴(kuò)頻的碼分多址通信系統(tǒng)(CDMA系統(tǒng)的信號(hào)。具體模塊參數(shù)及作用如下;1.信源采用Random Integer generator來(lái)代替實(shí)際的數(shù)字信號(hào)。M.ary number 為2,采樣時(shí)間為0.01。實(shí)際的數(shù)字信號(hào)應(yīng)該是模擬信號(hào)(如語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)量化和壓縮編碼得

3、到的二進(jìn)制信號(hào),其特點(diǎn)是二值性和隨機(jī)性。2.擴(kuò)頻與解擴(kuò)利用PN序列生成器模塊(PN Sequence Generator產(chǎn)生用于直接擴(kuò)頻的正交碼組。它產(chǎn)生的是周期為31的m序列。3.調(diào)制使用二相相移鍵控PSK方式,輸出的采樣時(shí)間為0.001/31b/s。 圖5-2仿真系統(tǒng)中CDMA子系統(tǒng)的展開(kāi)圖北京郎電大學(xué)硬士學(xué)位論文基于￥1M1JLlNK的CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析5.2.2CDMA信號(hào)對(duì)基于直接擴(kuò)頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)的干擾的仿真模型 圖5-3基于直擴(kuò)技術(shù)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)受CDMA信號(hào)干擾的模型圖圖5.3所示的是一個(gè)先調(diào)制后擴(kuò)頻的UAV系統(tǒng)受到aMA信號(hào)及白噪聲影響的仿真系統(tǒng)模型。具體

4、模塊參數(shù)及作用如下:1.信源采用Random Integer generator產(chǎn)生的二進(jìn)制隨機(jī)信號(hào)來(lái)代替實(shí)際的數(shù)字信號(hào)。采樣時(shí)問(wèn)為0.01。實(shí)際的數(shù)字信號(hào)應(yīng)該是模擬信號(hào)(如語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)量化和壓縮編碼得到的二進(jìn)制信號(hào),其特點(diǎn)是二值性和隨機(jī)性。2.擴(kuò)頻與解擴(kuò)利用PN序列生成器模塊(PN Sequence Generat00,PIN偽隨機(jī)序列來(lái)達(dá)到擴(kuò)頻和多址接入效果。擴(kuò)頻的運(yùn)算是信息流與PN碼相乘或模二加的過(guò)程。解擴(kuò)的過(guò)程與擴(kuò)頻過(guò)程完全相同,即將接收的信號(hào)用PN碼進(jìn)行第二次擴(kuò)頻處理。要求使用的PN碼與發(fā)送端擴(kuò)頻用PN碼不僅碼字相同,而且相位相同。否則會(huì)使有用信號(hào)自身相互抵消。解擴(kuò)處理將信號(hào)壓縮到信號(hào)

5、頻帶內(nèi),由寬帶信號(hào)恢復(fù)為窄帶信號(hào)。同時(shí)將干擾信號(hào)擴(kuò)展,降低干擾信號(hào)的譜密度,使之進(jìn)入到信息頻帶內(nèi)的功率下降,從而使系統(tǒng)獲得處理增益,提高系統(tǒng)的抗干擾能力。仿真建模中,當(dāng)信號(hào)疊加了噪聲信號(hào)后就已經(jīng)不是二進(jìn)制碼了,擴(kuò)頻和解擴(kuò)的方式就不能用異或方式處理,使用雙極性二進(jìn)制碼元相乘的方式同樣可以完成擴(kuò)頻與解擴(kuò)的運(yùn)算,還可以克服上述方法的不足。3調(diào)制與解調(diào)使用二相相移鍵控PsK方式。鍆信道采用加性高斯白噪聲模塊,信噪比Es/No為.20dB。北京郵電大學(xué)磺士學(xué)位論文基于SIMULINK的CDMA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析5.2.3CDMA信號(hào)對(duì)基于跳頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)的干擾的仿真模型 圖54基于跳頻技

6、術(shù)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng)受CDiH。A信號(hào)干擾的模型圖 圖5-5跳頻系統(tǒng)工作時(shí)跳頻信號(hào)時(shí)域波形圖圖5-4所示的是基于跳頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)受到CDMA信號(hào)及白噪聲影響的仿真系統(tǒng)模型。具體模塊參數(shù)及作用如下:跳頻信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程:PN Sequence Generator(偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生采樣周期為1/400、周期為15個(gè)碼元的m序列。通過(guò)Buffer(緩存器將單列的二進(jìn)制序列編排為4列二進(jìn)制數(shù),通過(guò)比特到整數(shù)變換器后變?yōu)橐涣惺M(jìn)制整北京郵電大學(xué)硬士學(xué)位論文基于SIMULIHK的C1MA信號(hào)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)的干擾仿真分析數(shù)。通過(guò)解緩存和零階采樣保持電路后,偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生的二進(jìn)制序列變成了與之相應(yīng)的整數(shù)

7、,饋送到VCO(壓控振蕩器的控制輸入端。它瞬時(shí)輸出的頻率取決于輸入端的電壓。模塊Fen為傳輸延遲模塊即時(shí)賦值,使得VCO輸出的實(shí)信號(hào)能夠與延遲pi/2相位的信號(hào)合成復(fù)信號(hào),采樣后同步的饋送到調(diào)制與解調(diào)電路的載頻輸入端口作為跳頻信號(hào)。圖5.5所示的是跳頻系統(tǒng)工作時(shí)跳頻信號(hào)的時(shí)域波形。上面一路是偽隨機(jī)序列發(fā)生器產(chǎn)生相應(yīng)的整數(shù)的電壓值,下面一路是與之相對(duì)應(yīng)的VCO壓控振蕩器輸出的時(shí)域波形。5.3仿真結(jié)果及分析 圖5-6基于直擴(kuò)技術(shù)的UAV系統(tǒng)在加入CDMA干擾信號(hào)后的誤碼率圖5.6顯示,基于直擴(kuò)技術(shù)的無(wú)人機(jī)系統(tǒng),當(dāng)加入CDMA信號(hào)時(shí),系統(tǒng)的誤碼率增大了,說(shuō)明無(wú)人機(jī)系統(tǒng)受到了CDMA信號(hào)對(duì)其的干擾。同時(shí),隨著CDMA信號(hào)強(qiáng)度的增大,誤碼率也將增大。當(dāng)CDMA信號(hào)增大到系統(tǒng)信號(hào)50倍時(shí),顯然的,破壞了系統(tǒng)信號(hào)的正常傳輸。圖5-7信道噪聲對(duì)基于直接擴(kuò)頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)的影響圖5.7為加入了CDMA系統(tǒng)信號(hào)的基于直接擴(kuò)頻技術(shù)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在信道高斯白嗓的影響下的性能。橫軸為信噪比Es/No,可以看出,信道環(huán)境的惡劣程度的增加將直接導(dǎo)致誤碼率的降低。 圖5-8基于跳頻技術(shù)的UAV系統(tǒng)在加入CDMA干擾信號(hào)后的誤碼率40 圖5-10基于跳頻和直擴(kuò)技術(shù)的UAV系統(tǒng)在加